密封型非水電解質二次電池及其制造方法
【專利摘要】密封型非水電解質二次電池包括：非水電解質，其包含氣體發(fā)生劑，所述氣體發(fā)生劑在超過規(guī)定的電池電壓時分解而產生氣體；以及電池外殼，其包括電流中斷裝置，該電流中斷裝置在所述電池外殼內的壓力伴隨氣體產生而升高時工作。正電極(10)具有正電極混合物層(14)，該正電極混合物層至少包含正電極活性材料(16)。該正電極混合物層(14)包含作為導電劑的導電碳顆粒(18)以及具有0.2μm到0.5μm的平均孔徑的膨脹石墨(17)。
【專利說明】密封型非水電解質二次電池及其制造方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及非水電解質二次電池及其制造方法。更具體地說，本發(fā)明涉及具有通 過內部壓力升高而工作的電流中斷裝置的密封型非水電解質二次電池，還也涉及該電池的 制造方法。

【背景技術】
[0002] 鋰離子二次電池和其它二次電池與舊電池相比更小、更輕且具有更高的能量密 度，并且呈現出更好的輸出密度。因此，近幾年開始傾向它們已被優(yōu)選使用作為用于例如個 人計算機和便攜式終端的所謂便攜式電源以及作為車輛驅動電源。
[0003] 這些電池的一種形態(tài)是密封型非水電解質二次電池。該電池典型地通過將包含 正電極和負電極的電極組件連同非水電解質（典型地為非水電解液）一起插入電池外殼 中，然后蓋上蓋并封?。芊猓╅_口而制成。密封型非水電解質二次電池中的正電極具有 這樣的結構：其中，電極材料一一其主要由能夠可逆地插入和抽出構成載荷子的化學物類 (species)(例如，鋰離子）的材料（正電極活性材料）構成--被形成為導電部件（正電 極集電體）上的層；該層狀材料在下面被稱為"正電極混合物層"。該正電極活性材料的一 個例子是至少包含作為過渡金屬元素的鎳、鈷和錳的復合氧化物（例如，鋰復合氧化物）。 這種復合氧化物是呈現出高容量和優(yōu)良熱穩(wěn)定性的正電極活性材料。
[0004] 依賴于在正電極混合物層中存在的正電極活性材料，正電極的導電性可能降低 (電池電阻可能增加）。當使用本身具有低導電性的正電極活性材料，例如，至少包含作為 過渡金屬元素的鎳、鈷和錳的復合氧化物（下文的"NCM復合氧化物"）時，正電極的導電性 經歷降低。當升高正電極混合物層中存在的導電劑的比例以提高正電極的導電性時，則會 因為正電極活性材料的比例降低而損害電池容量。因此，可以考慮在形成正電極混合物層 期間以高壓壓制正電極混合物層（增加正電極混合物的密度）以提高正電極的導電性。這 通過增加正電極活性材料與導電劑之間的接觸親密性（增加接觸面積）而提高正電極的導 電性。
[0005] 密封型非水電解質二次電池一般在這樣的受控條件下使用：其中，電壓位于規(guī)定 的范圍內（例如，從3. 0V到不大于4. 2V);然而，當將大于正常電流的電流提供給電池而超 過規(guī)定的電壓時，會發(fā)生過度充電。普遍使用電流中斷裝置（CID)-一其在電池外殼中的 電壓達到或超過規(guī)定值時中斷充電電流一一來作為對過度充電的對策。當電池呈現出過度 充電狀態(tài)時，例如，非水電解質中的非水溶劑典型地隨著氣體產生而發(fā)生電解。電流中斷裝 置基于氣體產生而切斷電池的充電電路，從而可阻止進一步的過度充電。對于該電流中斷 裝置的使用，存在這樣的可用方法：在此方法中，提前使氧化電位比非水電解質中的非水溶 劑低（即，氧化分解在較低的電壓下開始）的化合物（這種化合物在下面被稱為"氣體發(fā)生 劑"）包含在非水電解質中。當電池進入過度充電狀態(tài)時，氣體發(fā)生劑在正電極表面快速氧 化分解，產生氫離子（礦)。氫離子在非水電解質中擴散并且在負電極上被還原而產生氫氣 (H2)。由于該氣體產生所導致的在電池外殼內的壓力增加，電流中斷裝置可迅速工作。
[0006] 如上所述，當正電極混合物層受到高壓壓制（增加正電極混合物的密度）以提高 包含導電性相對弱的NCM復合氧化物的正電極的導電性時，正電極混合物層中的孔（空隙） 減少（特別地，存在這樣的趨勢：相對大的孔減少）。由于在氣體發(fā)生劑分解時該氣體發(fā)生 劑所產生的膜可能堵塞正電極混合物層中的孔，因此，在正電極混合物層中沒有實現令人 滿意的孔形成，這可導致在電池外殼內的壓力增加期間電池外殼內產生的氣體量下降，于 是電流中斷裝置可能無法迅速工作。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明提供一種密封型非水電解質二次電池，該二次電池可實現降低的電池電 阻，并且可以高度可靠地在電池外殼內的壓力升高期間確保足夠量的氣體的產生。
[0008] 本發(fā)明人發(fā)現此目標可通過在包含導電碳顆粒的正電極混合物層中額外地包含 具有規(guī)定的平均孔徑的膨脹石墨來實現，并且基于該發(fā)現實現了本發(fā)明。
[0009] 本發(fā)明的第一方面涉及一種密封型非水電解質二次電池，該二次電池具有：電極 組件，其具有正電極和負電極、非水電解質以及容納該電極組件和非水電解質的電池外殼。 該非水電解質包含氣體發(fā)生劑，所述氣體發(fā)生劑在超過規(guī)定的電池電壓時分解而產生氣 體。所述電池外殼包括電流中斷裝置，該電流中斷裝置在所述電池外殼內的壓力伴隨氣體 產生而升高時工作。所述正電極在此具有正電極集電體和正電極混合物層，該正電極混合 物層至少包含正電極活性材料并且在所述正電極集電體上形成。所述正電極混合物層包含 作為導電劑的導電碳顆粒以及具有〇. 2ym到0. 5ym的平均孔徑的膨脹石墨。
[0010] 在
【發(fā)明者】小山裕, 高橋慶一 申請人:豐田自動車株式會社