[發明專利]正極、非水電解質二次電池、以及正極的制造方法

有效

• 申請號: 201910162778.5
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN110233233B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 部田浩司;落合章浩;福本友祐;島村治成;淺利太久哉
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/139;H01M4/66;H01M4/70
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;王瀟悅

本公開提供正極、非水電解質二次電池、以及正極的制造方法。正極至少包含正極集電體(110)、導電材料(12)和正極活性物質(10)。正極活性物質(10)配置在正極集電體(110)的表面。正極集電體(110)包含鋁箔(111)和鋁水合氧化物膜(112)。鋁水合氧化物膜(112)被覆鋁箔的表面。鋁水合氧化物膜(112)的厚度為10nm以上且500nm以下。鋁水合氧化物膜(112)的孔隙率為10％以上且50％以下。并且導電材料(12)的至少一部分配置在鋁水合氧化物膜(112)內的空隙中。

技術領域

本公開涉及正極、非水電解質二次電池、以及正極的制造方法。

背景技術

日本特開2016-072221號公報公開了在正極集電體與正極活性物質之間配置包含絕緣性粒子的中間層。

發明內容

通過在正極集電體與正極活性物質之間配置包含絕緣性粒子的中間層，可期待在由于來自電池外部的沖擊等(以下也記為“外部輸入”)而發生短路的情況下放熱減小。外部輸入例如通過穿刺試驗等進行模擬。

中間層是通過向正極集電體的表面涂布絕緣性粒子而形成的。中間層對于電池容量沒有幫助。因此期望中間層薄一些。但是通過絕緣性粒子的涂布，難以形成薄的中間層。例如如果將中間層的厚度減小至與絕緣性粒子的尺寸相同的程度，則絕緣性粒子會稀疏地存在。由此會使放熱抑制效果減小。也考慮過減小絕緣性粒子的尺寸。但是存在隨著絕緣性粒子越小，越容易發生粒子凝集的傾向。通過粒子凝集，會導致絕緣性粒子變得稀疏。

本公開的目的是在由于來自電池外的沖擊等而發生短路的情況下抑制放熱。

以下，對本公開的技術構成和作用效果進行說明。但本公開的作用機制包括推定。不應根據作用機制的正確與否來限定權利要求的范圍。

〔1〕本公開的正極是非水電解質二次電池用的正極。正極至少包含正極集電體、導電材料和正極活性物質。正極活性物質配置在正極集電體的表面。正極集電體包含鋁箔和鋁水合氧化物膜。鋁水合氧化物膜被覆鋁箔的表面。鋁水合氧化物膜的厚度為10nm以上且500nm以下。鋁水合氧化物膜的孔隙率為10％以上且50％以下。并且導電材料的至少一部分配置在鋁水合氧化物膜內的空隙中。

鋁(Al)水合氧化物膜是陶瓷膜。Al水合氧化物膜可以是絕緣膜。通過在Al箔與正極活性物質之間配置Al水合氧化物膜，可期待減小由于外部輸入導致短路時的放熱。以下將“由于外部輸入導致短路時”簡稱為“短路時”。

Al水合氧化物膜例如可以通過對Al箔進行水熱處理而形成。Al水合氧化物膜致密，因此即使厚度為500nm以下也可期待充分的放熱抑制效果。但如果厚度小于10nm則難以維持致密度。因此放熱抑制效果有可能減小。再者，通過大氣中的Al箔的自然氧化，不會形成10nm以上的Al水合氧化物膜。

Al水合氧化物膜為多孔質。在Al水合氧化物膜的內部形成有空隙。在空隙內配置有導電材料。通過配置在空隙內的導電材料，在正極活性物質與鋁箔之間會發生電子傳導。因此，根據本公開的正極，使短路時的放熱得到抑制，并且可得到預定的輸出。

Al水合氧化物膜的孔隙率為10％以上且50％以下。如果孔隙率小于10％，則難以在空隙內配置導電材料。因此有可能使輸出降低。如果孔隙率超過50％，則難以維持致密度。因此放熱抑制效果有可能減小。

〔2〕導電材料的至少一部分可以從鋁水合氧化物膜內的空隙中通過，從正極活性物質延伸到鋁箔。

通過導電材料以與正極活性物質和Al箔這兩者接觸的方式延伸，可期待正極活性物質與Al箔之間的電子傳導路徑穩定。

〔3〕鋁水合氧化物膜的組成可以由下述式(I)表示，

Al₂O₃·nH₂O (I)