鋰離子二次電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及抑制裡離子二次電池充放電時的短路的技術。
【背景技術】
[0002] 由于全球變暖和燃料枯竭的問題，各汽車制造商都在開發(fā)電動汽車巧V)。作為EV 的電源，要求高能量密度的裡離子二次電池。近年來，為了實現(xiàn)高能量密度化，含Si的活性 物質(zhì)很受期待。人們知道，Si隨充放電而發(fā)生的體積變化較大。
[0003] 通常，裡離子二次電池具有由正極、負極和隔膜（S巧arator)構成的電極組。
[0004] 專利文獻1中列舉了Si和氧化娃作為負極活性物質(zhì)的例子，并圖示了負極尺寸大 于正極的電池的截面結(jié)構。 陽0化]專利文獻2也圖示了負極尺寸大于正極的電池的截面結(jié)構。
[0006] 運是因為，從正極脫出（析出）的Li由負極接收，所W在負極較小的情況下，Li可 能會析出到負極端部的集電錐露出部上。
[0007] 現(xiàn)有技術文獻 陽00引專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開2012-104320號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特開2009-295289號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
W11] 發(fā)明要解決的技術問題
[0012] 本發(fā)明的目的在于抑制裡離子二次電池充放電時的短路。
[0013] 解決問題的技術手段
[0014] 本發(fā)明提供一種裡離子二次電池，包括長方形的正極、長方形的負極和隔膜，其特 征在于：正極、負極和隔膜構成層疊型電極組，正極包括正極集電錐和含正極活性物質(zhì)的 正極合劑層，負極包括負極集電錐和含負極活性物質(zhì)的負極合劑層，負極活性物質(zhì)含娃系 材料和碳質(zhì)材料，娃系材料與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為20 :80~80 :20,娃系材料是Si合金或 SiOy(0. 5《X《1. 5)，正極和負極具有從層疊型電極組的公共的一個邊伸出的集電端子， 負極集電錐由不誘鋼，純度99. 9% W上的銅中混合有錯、銀和錫中的至少一種W上的元素 的銅合金，或純度99. 99% W上的銅形成，在集電端子從公共的一個邊伸出的方向上，正極 合劑層和負極合劑層的長度關系是，正極合劑層的長度為負極合劑層的長度W上。 陽〇1引發(fā)明效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制裡離子二次電池充放電時的短路。
【附圖說明】
[0017] 圖1是表示層壓電池內(nèi)部的層疊型電極組的分解圖。 陽01引圖2是表示對應于實施例1~4、實施例16~19、實施例21~24、實施例26~ 29 W及比較例2和9~10的層壓電池內(nèi)部的層疊型電極組的截面圖。
[0019] 圖3是表示對應于實施例5、實施例11~14、實施例20、實施例25 W及實施例30 的層壓電池內(nèi)部的層疊型電極組的截面圖。
[0020] 圖4是表示對應于實施例6~9的層壓電池內(nèi)部的層疊型電極組的截面圖。
[0021] 圖5是表示對應于實施例10的層壓電池內(nèi)部的層疊型電極組的截面圖。
[0022] 圖6是表示對應于實施例15的層壓電池內(nèi)部的層疊型電極組的截面圖。
[0023] 圖7是表示對應于比較例1和3~8的層壓電池內(nèi)部的層疊型電極組的截面圖。
[0024] 圖8是表示層壓電池之一例的分解立體圖。 陽0巧]附圖標記說明
[00%] 1 :正極端子，2 :負極端子，3 :正極未涂敷部，4 :負極未涂敷部，5 :正極，6 :負極， 7 :隔膜，8 :層壓膜（laminate film)(殼體一側(cè)），9 :電極組，10 :層壓膜（蓋體一側(cè)），11 : 集電端子。
【具體實施方式】
[0027] 含Si的負極活性物質(zhì)隨充放電而發(fā)生的體積變化較大。
[0028] 本發(fā)明的發(fā)明人在電極中使用隨充放電而發(fā)生的體積變化較大的Si作為負極活 性物質(zhì)，并對運樣的電極在充放電時進行原位（in-situ)觀察，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有一定量的 Si的負極的膨脹收縮不僅發(fā)生在合劑層的厚度方向上，在其長度方向（包括縱向和橫向） 上也發(fā)生膨脹收縮。換言之，形成在集電錐表面的合劑層，在從集電錐溢出的方向上發(fā)生膨 脹收縮。而且，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，在具有正極和負極的集電引板從同一邊伸出之結(jié)構的層疊結(jié) 構電極組的情況下，由于因含Si的負極的膨脹收縮和集電錐的伸展導致的電極的錯位，會 發(fā)生負極與正極的短路。具體而言，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)層疊型電極組結(jié)構的負極合劑層與正極未 涂敷部引板會發(fā)生接觸而短路。此處，層疊結(jié)構電極組（層疊型電極組）指的是，對于在 平板狀集電錐的表面形成了合劑層的正極和負極，使它們之間夾入隔膜而層疊形成的電極 組。
[0029] 下面W實施例為例說明本發(fā)明。本發(fā)明不限于W下描述的實施例。
[0030] (實施例）
[0031] (層壓電池的規(guī)格） 陽〇3引表1表示實施例和比較例的IAh級層壓電池的規(guī)格。表2表示30Ah級層壓電池的 規(guī)格。它們都是在相同規(guī)格下改變電極的層疊片數(shù)和電池尺寸來制備兩種電池。表1所示 的實施例1~30和比較例1~10與表2所示的實施例31~60和比較例11~20對應。
[0033] 運兩個表中示出了負極活性物質(zhì)的規(guī)格、負極放電容量、負極集電錐的材料 和層疊電極組的尺寸比。此處，負極活性物質(zhì)的規(guī)格表示為娃系材料與碳質(zhì)材料的質(zhì) 量比。娃系材料是Si合金或SiO。此外，碳質(zhì)材料是石墨。另外，娃系材料能夠使用 SiOx(0. 5《X《1. 5)。碳質(zhì)材料能夠使用石墨之外的無定形碳（Amo巧hous carbon)。
[0034] 正極活性物質(zhì)全部使用LiNiasCoaiMrvi。除此之外，也能夠使用裡離子二次電池 中可使用的裡過渡金屬氧化物等。
[0035] 負極活性物質(zhì)只要含有Si,且Li對極基準的從OV至1. 5V的范圍內(nèi)的放電容量為 600Ah/kg W上llOOAh/kg W下即可，可為任何材料。本例中分別使用Si合金、Si合金與石 墨的混合系材料、SiO與石墨的混合系材料、Si與石墨的混合系材料，通過改變混合比來改 變放電容量。
[0036] 其中，Si合金通常為金屬娃（Si)的微細顆粒分散到其它金屬元素的各顆粒中的 狀態(tài)，或其它金屬元素分散到Si的各顆粒中的狀態(tài)。其它的金屬元素只要包括Al、NiXu、 Fe、Ti和Mn中的任一種W上即可。Si合金能夠通過機械合金法來W機械的方式合成，或?qū)?Si顆粒與其它金屬元素的混合物加熱后使其冷卻來制備。本例中使用前者。
[0037] Si合金的組成使用了 Si :其它金屬元素的原子比為70 :30的組成，但本發(fā)明優(yōu)選 50 :50 ~90 :10,更優(yōu)選 60 :40 ~80 :20。本例中作為 70 :30 使用了 SiwTiisFeis。 陽〇3引也可W使用SiOx(0. 5《X《1. 5)代替SiO。Si、SiOx和Si合金也可W有碳涂層。
[0039] 負極的粘合劑使用聚酷胺酷亞胺（polyamide-imide)。除此之外，作為粘合劑也可 W是聚酷亞胺（pol^mide)或聚酷胺（polyamide)或它們的混合物，也可W是與PVDF、SBR 等其它粘合劑的混合粘合劑。
[0040] (表 1)
[0041 ]
柳44](負極的制備）
[0045] 首先，除上述的負極活性物質(zhì)和粘合劑之外，使用乙烘黑（acetylene black)作 為導電材料，按質(zhì)量比依次為92 :5 :3來進行制備，并W粘度為5000~SOOOmPa，且固態(tài)成 分比為70% W上90% W下的方式，一邊混合溶劑（N-甲基（methyl)-2-化咯燒酬（pirro Iydon) (NMP)) -邊制備負極漿料。其中，本說明書中的粘度是0.5巧m下第600秒的值。此 夕F，漿料的制備使用行星式混合攬拌器。
[0046] 使用所得到的負極漿料，利用臺式缺角輪式涂敷機（comma coater)將其涂敷到集 電錐上。集電錐使用不誘鋼（SUS444)、純度99. 9% W上的銅中混合了異種元素（錯、銀和 錫中的至少一種W上）的銅合金、W及純度99. 99% W上的純銅之中的任一種。