鋰離子二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及包括作為發(fā)電元件的卷繞體的鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為驅(qū)動車輛的電動機的動力源，已知能夠充放電的鋰離子二次電池。這種鋰離 子二次電池在電池殼體的內(nèi)部具有卷繞體，該卷繞體通過將正極與負極隔著隔板層疊來構(gòu) 成。正極是通過在正極用的集電體上涂布正極用的活性物質(zhì)等來構(gòu)成的。負極是通過在負 極用的集電體上涂布負極用的活性物質(zhì)等來構(gòu)成的。
[0003] 專利文獻1中公開了一種非水電解質(zhì)電池，其特征在于，為了防止正極和負極 在隔板的熱收縮時相互接觸，將負極的長邊長度設(shè)為Aa，將短邊長度設(shè)為Ab，將正極的 長邊長度設(shè)為Ca，將短邊長度設(shè)為Cb，將隔板的長邊方向的長度設(shè)為SLa，將熱收縮率 設(shè)為Ra，將隔板的短邊方向的長度設(shè)為SLb，將熱收縮率設(shè)為Rb，此時滿足Aa>Ca，并且 Ab>CbSLaXV(l-Ra)，并且SLbXV(l-Rb)。專利文獻1的結(jié)構(gòu)中，僅規(guī)定了隔板寬度的最 小條件。因此，隔板寬度相對于正極寬度和負極寬度變得越大，就越容易實現(xiàn)專利文獻1的 目的。
[0004] 在先技術(shù)文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2003-217674號公報
[0007] 專利文獻2:日本特開2011-119092號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 但是，如果隔板寬度變得過大，則電解液會在隔板的空孔內(nèi)過量地保持。因此，在 對隔板寬度非常大的鋰離子二次電池反復(fù)進行高速率下的充放電、例如用于車載電池的用 途的情況下，由于內(nèi)阻的增加，有輸入輸出特性大幅降低的顧慮。
[0009] 另一方面，在隔板由于過充電等的電池異常而發(fā)生熱收縮時，防止正極和負極的 接觸，換句話說降低隔板發(fā)生關(guān)閉后的漏電流也是重要的課題。
[0010] 所以，本申請發(fā)明的目的在于，提供一種降低隔板發(fā)生關(guān)閉后的漏電流，同時能夠 抑制內(nèi)阻增大的鋰離子二次電池。
[0011] 為了解決上述課題，本申請發(fā)明涉及的鋰離子二次電池，具有將包含發(fā)電元件的 片體繞軸卷繞而成的卷繞體，所述發(fā)電元件是將正極體和負極體隔著隔板層疊而成的，所 述鋰離子二次電池的特征在于，在所述軸方向上，將所述隔板的從一端部到與所述負極體 的涂敷端部對應(yīng)的位置為止的寬度設(shè)為A、并將所述隔板的從所述一端部到另一端部為止 的寬度設(shè)為B，此時，滿足下述式（1)，同時所述正極體的活性物質(zhì)粒子構(gòu)成具有二次粒子 和在其內(nèi)側(cè)形成的中空部的中空結(jié)構(gòu)，所述二次粒子是多個鋰過渡金屬氧化物的一次粒子 聚集而成的，在所述二次粒子中形成有從外部貫穿到所述中空部的貫穿孔，
[0012] 0· 02 彡 A/B 彡 0· 05 (1)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種降低隔板發(fā)生關(guān)閉后的漏電流，同時能夠抑制內(nèi)阻增 大的鋰離子二次電池。
【附圖說明】
[0014] 圖1是卷繞體的部分展開圖。
[0015] 圖2是將構(gòu)成卷繞體的片體在A1 - A2截面切斷了的截面圖。
【具體實施方式】
[0016] 圖1是卷繞體的部分展開圖。圖2是將構(gòu)成卷繞體的片體在A1 - A2截面切斷了 的截面圖。卷繞體1是鋰離子二次電池的發(fā)電元件，通過將片體10繞軸芯部件20卷繞來 構(gòu)成，與電解液一同被收納在未圖不的殼體部件中。殼體部件可以使用圓筒型殼體、或者方 型殼體。鋰離子二次電池能夠用作例如車載電池，其對向車輛行駛用電動機供給的電力進 行存儲。作為車輛包括混合動力車、電動汽車。所謂混合動力車，是將車載電池和內(nèi)燃機作 為動力源并用的車輛。所謂電動汽車，是僅將車載電池作為動力源的車輛。
[0017] 片體10包含正極體11、負極體12和在夾持負極體12的位置配置的隔板13。再 者，隔板13也可以在夾持正極體11的位置配置。正極體11包含片狀的正極用集電體111、 和在正極用集電體111的兩面的一部分涂布的正極材料112。在此，將沒有涂布正極材料 112的正極用集電體111的區(qū)域稱為正極未涂敷部111a。如圖1所示，正極未涂敷部111a 僅形成于正極用集電體111的軸方向一端部（正極端子側(cè)的端部）。
[0018] 正極用集電體111可以使用鋁。所謂正極材料112,是包含與正極相應(yīng)的正極活性 物質(zhì)粒子、導(dǎo)電劑、粘合劑等的層。正極活性物質(zhì)粒子可以使用能夠可逆地吸藏和釋放鋰的 各種鋰過渡金屬氧化物。鋰過渡金屬氧化物可以是層狀結(jié)構(gòu)或者尖晶石結(jié)構(gòu)。正極活性物 質(zhì)粒子是具有二次粒子和在其內(nèi)側(cè)形成的中空部的中空結(jié)構(gòu)，所述二次粒子是多個鋰過渡 金屬氧化物的一次粒子聚集而成的，在二次粒子中形成有從外部貫穿到中空部的貫穿孔。 以下，將上述的正極活性物質(zhì)粒子的結(jié)構(gòu)稱為帶孔中空結(jié)構(gòu)。
[0019] 二次粒子可以通過將一次粒子例如彼此燒結(jié)來生成。更具體而言，通過從含有鋰 離子過渡金屬氧化物所包含的過渡金屬元素的至少一種的水溶液中，使該過渡金屬的氫氧 化物析出，并將該過渡金屬氫氧化物與鋰化合物混合燒成，由此能夠制造具備上述結(jié)構(gòu)的 正極活性物質(zhì)粒子。通過上述的正極活性物質(zhì)粒子，電解液經(jīng)由貫穿孔從外部流入中空部， 因此能夠降低鋰離子二次電池的內(nèi)阻增大。導(dǎo)電劑可以使用碳粉末、碳纖維等的碳材料、鎳 粉末等的導(dǎo)電性金屬粉末。
[0020] 正極未涂敷部111a位于卷繞體1的正極端子側(cè)，沿軸方向突出。正極未涂敷部 111a與未圖示的鋰離子二次電池的正極端子電連接。
[0021] 負極體12包含片狀的負極用集電體121、和在負極用集電體121的兩面的一部分 涂布的負極材料122。在此，將沒有涂布負極材料122的負極用集電體121的區(qū)域稱為負極 未涂敷部121a。如圖1所圖，負極未涂敷部121a僅在負極用集電體121的軸方向一端部 (負極端子側(cè)的端部）形成。
[0022] 負極用集電體121可以使用銅。所謂負極材料122,是包含與負極相應(yīng)的負極活性 物質(zhì)粒子、導(dǎo)電劑等的層。負極活性物質(zhì)粒子可以使用碳。負極材料122的軸方向的寬度 比正極材料112的軸方向的寬度大。
[0023] 在夾持負極體12的位置配置的隔板13,以軸方向的兩端部彼此對齊的狀態(tài)配置。 在此，將隔板13的從正極端子側(cè)的端部13a到與負極體12的涂敷端部12a對應(yīng)的位置為 止的隔板13的寬度（以下稱為裕度）設(shè)為A，將隔板13的軸方向的寬度（以下稱為隔板寬 度）設(shè)為B時，裕度A和隔板寬度B滿足下述式（1)，
[0024] 0· 02 彡 A/B 彡 0· 05 (1)。
[0025] A/B若為0. 02以上，則能夠降低裕度A縮短所帶來的不良情況，也就是能夠降低隔 板13發(fā)生關(guān)閉后的漏電流。
[0026] A/B若為0. 05以下，則能夠抑制裕度A增長所帶來的不良情況，也就是能夠抑制高 速率下充放電時的鋰離子二次電池的內(nèi)阻增大（高速率劣化）。在此，高速率劣化是指與活 性物質(zhì)（正極活性物質(zhì)、負極活性物質(zhì)）的內(nèi)部的鹽濃度的偏向相伴的內(nèi)阻上升。因此，所 謂高速率下充放電，意味著在上述的發(fā)生內(nèi)阻上升的電流速率下對鋰離子二次電池進行充 放電。
[0027] 另外，裕度A和隔板寬度B優(yōu)選滿足下述式（2)，同時正極活性物質(zhì)粒子的DBP (鄰 苯二甲酸二丁酯：Di-butyl phthalate)吸收量為 30 ~45ml/100g，
[0028] 0· 03 彡 A/B 彡 0· 05 (2)。
[0029] 通過滿足這些條件，能夠更好地降低隔板13發(fā)生關(guān)閉后的漏電流。在此，DBP吸 收量（參照JIS K6217-4)是表示正極活性物質(zhì)的潤濕面積的指標。DBP吸收量可以通過改 變后述的"核生成階段"和"粒子成長階段"的反應(yīng)時間來改變。
[0030] 如以上說明那樣，根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)，通過將裕度A和隔板寬度B的比率限制 在規(guī)定范圍，能夠抑制與高速率劣化相伴的內(nèi)阻增大，同時能夠降低隔板13發(fā)生關(guān)閉后的 漏電流。即，在裕度A增長的以往的結(jié)構(gòu)中，會犧牲高速率特性，需要在沒有可靠性的狀態(tài) 下進行設(shè)計。根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)，能夠抑制與高速率劣化相伴的內(nèi)阻增大，在提高可靠 性的同時抑制輸入輸出特性的降低，并且降低漏電流。
[0031] 接著，示出實施例對本發(fā)明更具體地說明。實施例的鋰離子二次電池所使用的正 極活性物質(zhì)粒子（帶孔中空結(jié)構(gòu)），采用下述的方法制造。向設(shè)定為40°C的槽內(nèi)溫度的反 應(yīng)槽內(nèi)加入離子交換水，一邊攪拌一邊流通氮氣，將該離子交換水進行氮置換并且將反應(yīng) 槽內(nèi)調(diào)整為氧氣（〇2)濃度2.0%的非氧化性氣氛。接著，加入25%氫氧化鈉水溶液和25% 氨水，使得以25 °C的液溫為基準測定的pH值為12. 5且液體中NH4+濃度為5g/L。
[0032] 將硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳以Ni:Co:Μη的摩爾比為0. 33:0. 33:0. 33且這些金屬 元素的合計摩爾濃度為1. 8摩爾/L的方式溶解于水中，調(diào)整混合水溶液