非水電解質(zhì)二次電池的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請要求2014年04月23日向日本特許廳提交的日本專利申請第2014-089670 號的優(yōu)先權(quán)，因此將所述日本專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種非水電解質(zhì)二次電池。
【背景技術(shù)】
[0004] 作為非水電解質(zhì)二次電池，例如，眾所周知的有鋰離子二次電池。這種鋰離子二次 電池是以把發(fā)電元件以及含有鋰鹽等的電解質(zhì)（通過使鋰鹽等溶解而得到的非水電解質(zhì) 等）收容在復(fù)合膜等的封裝體內(nèi)部的方式而構(gòu)成的，所述發(fā)電元件包括：將鋰復(fù)合氧化物 等作為活性物質(zhì)的正極板；將碳材料等（石墨等）作為活性物質(zhì)的負極板；以及層疊的多 個隔膜。眾所周知的是，電極構(gòu)造大致分為纏繞式和層疊式。纏繞式具有隔著隔膜纏繞的 長的正極板和負極板。層疊式具有隔著隔膜交替層疊的多個片狀的正極板和負極板。通過 從各個片取出電流而集合成的正極們和負極們，分別與作為外部端子的正極端子和負極端 子連接。作為大電流型電池，層疊式是有利的。
[0005] 對于非水電解質(zhì)二次電池，要求容量特性和輸出特性等進一步提高（例如，日本 專利公開公報特開2013-149408號）。作為使層疊式非水電解質(zhì)二次電池高容量化的一種 方法有下述的方法：通過增大電池整體的主面的面積來増大每一個電極板的面積。相對于 此，也有下述的方法：代替使電池整體的主面的面積增大，通過增加層疊數(shù)（通過使電池厚 度變厚）來提高容量。但是，更薄的前者亦即大面積化這種提高容量的方法，在散熱性等方 面是優(yōu)異的。
[0006] 已經(jīng)判明了，如果層疊式非水電解質(zhì)二次電池的與主面平行的電極板的面積増 大，則在某種正極和負極的活性物質(zhì)層的材料條件下，存在非水電解質(zhì)二次電池的循環(huán)特 性惡化的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的實施方式的目的在于實現(xiàn)抑制大面積的層疊式非水電解質(zhì)二次電池的 循環(huán)特性的惡化以及提尚容量。
[0008] 為了達到所述目的，本發(fā)明提供一種非水電解質(zhì)二次電池，其包括發(fā)電元件，所述 發(fā)電元件包括：正極，具有正極活性物質(zhì)層；以及負極，具有負極活性物質(zhì)層，所述正極活 性物質(zhì)層的主面和所述負極活性物質(zhì)層的主面中的具有較小面積的主面呈大體矩形，所述 大體矩形具有132mm以上的短邊，以使所述正極活性物質(zhì)層的主面與所述負極活性物質(zhì)層 的主面隔著隔膜相對的方式配置所述正極活性物質(zhì)層和所述負極活性物質(zhì)層，所述正極活 性物質(zhì)層含有2質(zhì)量％以上3. 5質(zhì)量％以下的粘合劑。
[0009] 此外，為了達到所述目的，本發(fā)明還提供一種非水電解質(zhì)二次電池，其包括發(fā)電元 件，所述發(fā)電元件包括：正極，具有正極活性物質(zhì)層；以及負極，具有負極活性物質(zhì)層，所述 正極活性物質(zhì)層的主面和所述負極活性物質(zhì)層的主面中的具有較小面積的主面呈大體矩 形，所述大體矩形具有132mm以上的短邊，以使所述正極活性物質(zhì)層的主面與所述負極活 性物質(zhì)層的主面隔著隔膜相對的方式配置所述正極活性物質(zhì)層和所述負極活性物質(zhì)層，所 述正極活性物質(zhì)層內(nèi)的粘合劑的附著量面積比為8以上14以下，所述附著量面積比的單位 為 mg/m2〇
[0010] 按照以上的實施方式的非水電解質(zhì)二次電池，能夠抑制薄型且具有大面積的電極 的層疊式非水電解質(zhì)二次電池的循環(huán)特性的惡化。
【附圖說明】
[0011] 圖1是作為本發(fā)明實施方式的非水電解質(zhì)二次電池的一個例子的、層疊式鋰離子 二次電池的外觀圖。
[0012] 圖2是圖1的層疊式鋰離子二次電池的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 在下面的詳細說明中，出于說明的目的，為了提供對所公開的實施方式的徹底的 理解，提出了許多具體的細節(jié)。然而，顯然可以在沒有這些具體細節(jié)的前提下實施一個或更 多的實施方式。在其它的情況下，為了簡化制圖，示意性地示出了公知的結(jié)構(gòu)和裝置。
[0014] 下面參照附圖，對本發(fā)明的實施方式的非水電解質(zhì)二次電池進行詳細的說明。
[0015] 為了解決隨著電極尺寸（與正極相對的負極活性物質(zhì)層的主面、以及與負極相對 的正極活性物質(zhì)層的主面）的增大而使非水電解質(zhì)二次電池的循環(huán)特性的惡化這一問題， 本發(fā)明人進行了專心的研究。其中發(fā)現(xiàn)了，在某種材料條件下，如果電極尺寸超過了一定大 小，則在循環(huán)試驗中在負極活性物質(zhì)層的中央部出現(xiàn)了絕緣性析出物。該現(xiàn)象，在含有同樣 的材料、較小尺寸電極的情況下（例如，電極尺寸為小于132mmX 132mm)則沒有出現(xiàn)?；?該認識進行進一步研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)了，通過適當設(shè)定正極活性物質(zhì)的比表面積、粘合劑量 以及它們的關(guān)系，即使電極尺寸大時也能抑制在負極活性物質(zhì)層產(chǎn)生絕緣性析出物并且能 抑制非水電解質(zhì)二次電池的循環(huán)特性的惡化。由此，完成了本發(fā)明實施方式的非水電解質(zhì) 二次電池。
[0016] 非水電解質(zhì)二次電池的構(gòu)造
[0017] 以下通過例示鋰離子二次電池來說明本發(fā)明的實施方式的非水電解質(zhì)二次電池 (以下稱為二次電池）的構(gòu)造。
[0018] 如圖1所示，二次電池1具有扁平的長方體狀的外觀形狀。二次電池1在長邊方 向的一方的端緣具有一對端子2和端子3。
[0019] 如圖2所示，二次電池 1具有封裝體5,所述封裝體5由兩個復(fù)合膜構(gòu)成，在所述封 裝體5的內(nèi)部收容有在從箭頭X(扁平面）方向看時呈長方形的發(fā)電元件4和電解質(zhì)（圖 示省略）。發(fā)電元件4包括隔著隔膜43交替層疊的多個正極板41和負極板42。在該例子 中，發(fā)電元件4包括三個負極板42、兩個正極板41、以及設(shè)在它們之間的四個隔膜43。作為 發(fā)電元件4的最外層配置有負極板42。此外，圖2中的各部分的尺寸并不一定是正確的尺 寸，尺寸的一部分為了說明進行了夸張表示。此外，發(fā)電元件4也可以采用作為最外層配置 正極板41的結(jié)構(gòu)。
[0020] 當從圖1和圖2的箭頭X方向看時，正極板41包括在呈大體長方形的正極集電體 41a的兩面形成的正極活性物質(zhì)層41b和正極活性物質(zhì)層41c。正極集電體41a例如由鋁 箱、鋁合金箱、銅箱、鎳箱等電化學(xué)上穩(wěn)定的金屬箱構(gòu)成。正極活性物質(zhì)層41b和正極活性 物質(zhì)層41c可以按照以下的方式形成：將正極活性物質(zhì)、粘合劑夂一）、根據(jù)需要 添加的導(dǎo)電助劑、以及能夠?qū)⒄澈蟿┤芙獾娜軇┑幕旌衔铮ㄕ龢O漿料）涂布在正極集電體 41a的主面上，然后將涂布后的正極集電體41a干燥除去溶劑，所述正極活性物質(zhì)例如由鎳 酸鋰（例如=LiNiO 2)、錳酸鋰（例如=LiMnO2)、尖晶石型錳酸鋰（例如=LiMn2O 4)、以及鈷酸 鋰（例如=LiCoO2)等鋰復(fù)合氧化物構(gòu)成。在此，鋰復(fù)合氧化物的過渡金屬（Ni、Mn、Co)的 一部分可以被Li、Mg、B、A1、V、Cr、Fe、Co、Ni、Mn、W、或Ti等置換。此外，在正極活性物質(zhì) 層41b和正極活性物質(zhì)層41c中，也可以添加導(dǎo)電助劑，所述導(dǎo)電助劑例如由乙炔黑、炭黑、 石墨、或者纖維狀碳等碳材料構(gòu)成。
[0021] 此外，用于正極活性物質(zhì)層41b和正極活性物質(zhì)層41c的鋰復(fù)合氧化物的至少一 部分可以為尖晶石型的。這是由于下述原因：這種材料與其他種類的材料相比，具有穩(wěn)定的 結(jié)晶構(gòu)造，伴隨充放電的鋰的吸附釋放的結(jié)晶構(gòu)造變化小。因此能夠抑制因顆粒的變形導(dǎo) 致的顆粒間空孔變窄。因而，能夠抑制后述的電極面方向的Li離子移動性的降低。
[0022] 粘合劑例如可以單獨或組合使用聚偏氟乙烯（PVDF)、偏氟乙烯一六氟丙烯共聚 物、偏氟乙烯一四氟乙烯共聚物、丁苯橡膠、羧甲基纖維素、聚四氟乙稀、聚丙稀、聚乙稀、聚 酰亞胺、以及聚酰胺酰亞胺。此外，用于正極活性物質(zhì)層41b和正極活性物質(zhì)層41c的粘合 劑，可以作為負極活性物質(zhì)層42b和負極活性物質(zhì)層42c的粘合劑使用。
[0023] 通過對涂布有所述正極漿料的集電體進行干燥得到的正極板也可以與前述干燥 區(qū)別，另外地進一步進行熱處理。在作為粘合劑使用聚偏氟乙烯類（聚偏氟乙烯、偏氟乙 烯一六氟丙烯共聚物、以及偏氟乙烯一四氟乙烯共聚物等）的情況下，該熱處理的優(yōu)選的 條件為100°C~150°C，1~10小時。由此，可以抑制粘合劑因電解質(zhì)中含有的有機溶劑而 膨潤。因此，即使在本發(fā)明的實施方式中也可以使用。
[0024] 正極活性物質(zhì)層的空孔率可以為15%~40%。如果空孔率過小，則后述的Li離 子在電極面內(nèi)沿平行方向的移動性變差。如果空孔率過大，則單位體積的活性物質(zhì)量減少， 會導(dǎo)致產(chǎn)生容量損失。
[0025] 從圖1和圖2的箭頭X方向看時，負極板42包括在呈大體長方形的負極集電體 42a的兩面形成的負極活性物質(zhì)層42b和負極活性物質(zhì)層42c。負極集電體42a例如由銅 箱、不銹鋼箱、鐵箱等電化學(xué)上穩(wěn)定的金屬箱構(gòu)成。負極活性物質(zhì)層42b和負極活性物質(zhì)層 42c是通過在負極集電體42a的主面上涂布吸附和釋放鋰離子的負極活性物質(zhì)和粘合劑的 混合物而形成的。所述的吸附和釋放鋰離子的負極活性物質(zhì)例如是非晶碳、難石墨化碳、易 石墨化碳、石墨、以及被非晶碳覆蓋的石墨等。此外，可以向負極活性物質(zhì)層42b和負極活 性物質(zhì)層42c添加由乙炔黑、炭黑、石墨、或者纖維狀碳等碳材料構(gòu)成的導(dǎo)電助劑