[發明專利]非水電解質二次電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201580053451.4
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN107078335B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 梅山浩哉;橋本達也;和田直之;福本友祐;橫山友嗣
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01M4/04;H01M10/052
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;楊曉光

負電極復合材料層的平板部(Fp)包括在扁平電極卷繞組件(80)的卷繞軸方向(AD)上的一個端部處的第一端部(E1)、與第一端部(E1)相對的第二端部(E2)、位于第一端部(E1)與第二端部(E2)之間的中心部(CR)。負電極復合材料層平板部(Fp)設置有從第一端部(E1)向第二端部(E2)延伸的多個連通槽(Tr)。連通槽(Tr)包括第一端部(E1)處的第一終端部(Tr1)，包括第二端部(E2)處的第二終端部(Tr2)，包括中心部(CR)中的相對于第一終端部(Tr1)和第二終端部(Tr2)更靠近棱柱形殼底部的起始部(Tr0)，從起始部(Tr0)向第一終端部(Tr1)和第二終端部(Tr2)延伸。負電極復合材料層(22)包括多個顆粒。顆粒包含負電極活性材料和粘合劑。

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池及其制造方法。

背景技術

公開號為2005-285607的日本專利公開(PTL1)公開了一種非水二次電池，其中通過使正電極復合材料層穿過下輥與具有突出的突起的上輥之間的間隙而在正電極復合材料層的表面中形成槽，該正電極復合材料層是通過用正電極復合劑涂料涂覆芯材(core)，然后干燥并壓縮至規定的厚度而獲得的。

引用列表

[PTL1]公開號為2005-285607的日本專利公開

發明內容

技術問題

用于安裝在由電動車輛(EV)代表的汽車上的非水電解質二次電池要求具有長達10年或更長的壽命。在電池的長期使用期間，由于重復充放電循環或持續長時間保存，固體電解質界面(SEI)在負電極活性材料的表面上生長。由于在電池中的鋰(Li)源被消耗的同時SEI生長，所以隨著SEI的生長而導致電池的容量劣化。

為了抑制SEI的生長，可以預先在負電極活性材料的表面上形成穩定的涂層(coating)。例如，通過在第一次充電時，對負電極活性材料的表面處的添加物進行還原分解，可以形成抑制SEI生長的涂層。

然而，在用于EV等的大型電池中，電極卷繞組件中具有添加物的涂層的形成傾向于不均勻，這妨礙了較長壽命的實現。在要求高能量密度的車載大型電池中，與用于消費者使用的小型電池相比，電極的面積較大，并且電極卷繞組件中的圈數和堆疊的電極的數量較多。因此，在使用電解質浸漬電極卷繞組件的內部時，被包含在電極卷繞組件中的一些氣體沒有被完全除去，并且在電極卷繞組件的中心部產生其中使用電解質替換氣體不充分的部分(即，其中負電極復合材料層的潤濕(wetting)不充分的部分)。由于該部分中的添加物的絕對量不足，因此涂層薄(或粗糙)。另一方面，由于電解質傾向于停留在作為浸漬時電解質的入口并且也作為氣體的出口的在電極卷繞組件的卷繞軸方向上的端部處，因此，添加物的量過多并且形成厚的(或致密的)涂層。由此，負電極復合材料層的面內方向上的涂層的形成變得不均勻。當涂層的分布不均勻時，隨后的SEI的生長也變得不均勻，這加劇了電極反應的不均勻。

另外，在用于車載的大型電池中，進行快速充電和放電，即，大電流(高速率)充電和放電。在高速率充電和放電中，電極(多孔電極復合材料層)大大地膨脹和收縮，因此發生電解質從電極釋放以及電解質被吸入電極。然而，這里，電解質的釋放量大于吸入量，因此電解質的釋放傾向于占優勢。結果，電解質被逐漸從電極卷繞組件的中心部推向卷繞軸方向上的端部。在這樣的情況下，在用于車載的大型電池中，電解質的分布變得在負電極復合材料層的面內方向上不均勻，并且電解質中包含的支持鹽(Li鹽)的分布也變得不均勻。Li鹽負責正負電極之間的離子傳導。因此，當Li鹽的分布不均勻時，電極反應也變得不均勻。

如上所述，在大型電池中，在制造期間涂層的形成傾向于不均勻，并且在使用期間Li鹽的分布也傾向于不均勻。通過組合這樣的不均勻，在負電極復合材料層的面內方向上加劇了電極反應的不均勻，并且局部加速了劣化的進行，導致難以實現較長的電池壽命。