锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种反复进行快速充放电之后过充电耐性也高的锂二次电池。该锂二次电池，是将具有正极和负极的电极体、以及含有支持电解质的非水电解液收纳在电池壳体中而成的。上述非水电解液除了上述支持电解质以外，包含2质量％以上的气体产生剂，且包含1质量％以上的作为表面活性剂的聚乙二醇脂肪酸酯，上述气体产生剂在电池成为过充电状态时分解而产生气体。上述电池壳体具备在该壳体内的压力上升时进行工作的电流切断机构。在一优选方式中，上述聚乙二醇脂肪酸酯的含量为3质量％以下。另外，在另一优选方式中，上述气体产生剂的含量为5质量％以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及裡二次电池。详细地讲设及具备压力工作型的电流切断机构的裡二次 电池。
技术介绍
裡二次电池与现有的电池相比重量轻且能量密度高，因此优选用于电动车、混合 动力车等的车辆驱动用电源、个人电脑、便携终端等的所谓移动电源等。 该样的电池，通常在被控制为电压处于规定区域（例如3. 0~4.IV)中的状态下 使用，但如果因误操作等而供给通常W上的电流，则有时超过规定电压而成为过充电。在该 过充电时，存在通过非水电解液的分解而产生气体、通过活性物质的发热而使电池内部的 温度上升的问题。 作为应对该问题的技术，例如专利文献1中，记载了将氧化电位比电池的上限电 压高的芳香族化合物添加到非水电解液中的技术。该技术中，在电池成为过充电状态时，上 述芳香族化合物氧化聚合而在活性物质的表面形成高电阻的被膜。专利文献1中，记载了 由此能够抑制过充电电流从而将过充电的进行停止的主旨。 另外，例如车辆驱动用电源等所使用的高容量型的电池中，广泛采用下述方法：在 电池壳体中具备压力工作型的电流切断机构（CID;CurrentInterruptDevice),并且使非 水电解液中含有在电池成为过充电时分解而产生气体的化合物（典型的是芳香族化合物； W下也称为「气体产生剂」）。如果该电池成为过充电状态，则气体产生剂在正极的表面氧 化聚合而产生氨离子，W此为起点在负极产生氨气化2)。通过该气体使电池壳体内的压力 迅速上升。其结果，能够在过充电的初始阶段使电流切断机构工作，能够实现可靠性（过充 电耐性）高的电池。 在先技术文献专利文献1 ;日本专利公开2003-297423号公报 专利文献2 ;日本专利公开2012-190569号公报 专利文献3 ;国际公开2008/078626号
技术实现思路
但是，根据本专利技术人的研讨，在W往的具备CID的电池中，在W例如2CW上（特别 是5CW上）的高速率反复进行快速充放电之后，过充电时的气体产生剂的反应性降低，有 时气体量减少、气体的产生变慢。该样的倾向，在例如具备卷绕电极体那样宽度宽的电极体 的高能量密度型的电池中被格外显著地观察到。 本专利技术是鉴于该状况而完成的，其目的是提供一种具备通过电池内压的上升而进 行工作的（压力工作型的）电流切断机构的裡二次电池，是即使反复进行快速充放电之后 过充电耐性也高的裡二次电池。 本专利技术人对于在反复进行快速充放电之后的电池中气体产生剂的反应性降低的 原因，从各种角度反复进行了研讨。其结果，明确了是电极体内的气体产生剂的分布（存在 不均）产生了影响。[001引即，电极体的端部相比于中央部，与非水电解液的接触的机会更多。因此，在充放 电时支持电解质（详细而言是电荷载体离子）的吸藏和放出更活跃地进行。其结果，在反 复进行快速充放电之后，电极体中央部的支持电解质（详细而言是电荷载体离子）浓度与 电极体端部相比相对地增高。目P，在电极体内形成支持电解质浓度的不均。于是，越靠近支 持电解质浓度高的电极体中央部越成为高极性，因此在该中央部，非水电解液与（典型地 为非极性的）气体产生剂发生相分离。并且，在电极体中央部难W存在（溶解）气体产生 剂。 由此，与上述支持电解质的浓度分布相反地，越靠近电极体中央部气体产生剂的 存在量（溶解量）越少，越靠近电极体端部气体产生剂的存在量越多。其结果，在电极体中 央部，气体产生剂的存在量少，因此难W发生该气体产生剂的分解反应。另外，在电极体端 部，支持电解质浓度低，因此电流的流动变差，电位难W上升。因此，难W发生气体产生剂的 分解反应。 在反复进行快速充放电之后的电池中，认为通过W上那样的机制而使过充电时的 气体产生剂的反应性降低。 因此，本专利技术人考虑了即使在通过快速充放电的反复进行而在电极体内产生了支 持电解质浓度的不均的情况下，也均质地维持电极体内的气体产生剂的存在量（溶解量）。 并且，反复进行认真研讨的结果，终于创造出本专利技术。目P，根据本专利技术，提供将具有正极和负极的电极体、化及含有支持电解质的非水电 解液收纳在电池壳体中而成的裡二次电池。上述非水电解液除了上述支持电解质W外，还 含有2质量％^上的气体产生剂，并且含有1质量％W上的作为表面活性剂的聚己二醇脂 肪酸醋，所述气体产生剂在电池成为过充电状态时分解而产生气体。另外，上述电池壳体具 备在该壳体内的压力上升时进行工作的（压力工作型的）电流切断机构。 通过在非水电解液中含有聚己二醇脂肪酸醋，能够抑制电极体中央部的非水电解 液与气体产生剂的相分离。由此，能够将气体产生剂均质地配置在正极内（详细地为正极 活性物质层内）。其结果，例如即使反复进行快速充放电之后，也能够在过充电时在电极体 中央部使气体产生剂迅速地氧化分解。并且，通过使气体产生剂W上述添加量包含于非水 电解液中，能够在过充电时更迅速地产生大量的气体。因此，根据在此公开的技术，能够与 W往相比使过充电耐性（可靠性）提高。 再者，引用文献2、3中，记载了W负载特性等的改善为目的，使非水电解液中含有 表面活性剂。但是，对于上述那样的课题、作用效果，并没进行任何公开和启示。 在此公开的裡二次电池的一优选方式中，上述聚己二醇脂肪酸醋的含量为3质 量％^下。通过将表面活性剂的添加量设为上述范围，能够将电池电阻（例如初始的IV电 阻）抑制为较低。因此，能够W高水平兼备过充电耐性和通常使用时的电池特性（例如能 量密度、输入输出密度）。 在此公开的裡二次电池的一优选方式中，上述气体产生剂的含量为5质量％W 下。通过将气体产生剂的添加量设为上述范围，能够将电池电阻（例如初始的IV电阻）抑 制为较低。因此，能够W高水平兼备过充电耐性和通常使用时的电池特性（例如能量密度、 输入输出密度）。 作为上述聚己二醇脂肪酸醋，从在非水电解液中的溶解性、获取容易性等观点出 发，可W优选使用聚己二醇二硬脂酸醋。在此公开的裡二次电池的一优选方式中，上述电极体是长的形状的正极、负极、和 隔板在长度方向上重合并卷绕而成的卷绕电极体。并且，在被规定为从卷绕轴方向的一端 部向另一端部的方向的宽度方向上，上述正极的中央部所含有的上述气体产生剂的量Ma 和端部所含的上述气体产生剂的量Mb的比（Mb/Ma)低于2。另外，在上述宽度方向上，上述 负极的中央部所含的上述支持电解质的每单位体积的量化和上述负极的端部所含的上述 支持电解质的每单位体积的量卵的比（卵/Qa)为2W上。根据本专利技术人的研讨，由于电极的尺寸大，因此卷绕电极体有在非水电解液的浸 渗方向（例如宽度方向）上容易产生上述那样的气体产生剂的存在不均的倾向。另外，具 备卷绕电极体的电池一般为高能量密度，因此过充电时的对策特别重要。因此，本申请专利技术 的应用特别有效。再者，在此提到的「中央部」是指在从上述宽度方向的一端部向另一端部的直线 (线）方向上包含「中屯、」的区域。典型地是指在将上述直线方向的全长设为100%时，中 屯、±15% (例如±10%，特别是±5% )的区域。另外，「端部」是指在从上述宽度方向的 一端部向另一端部的直线方向上包含「端」的区域。典型地是指在将上述直线方向的全长 设为100%时，从两端起分别为30% (例如10%，特别是5% )的区域。另外，正极（典型地为正极活性物质层）本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池，是将具有正极和负极的电极体、以及含有支持电解质的非水电解液收纳在电池壳体中而成的锂二次电池，所述非水电解液除了所述支持电解质以外，包含2质量％以上的气体产生剂，并且包含1质量％以上的作为表面活性剂的聚乙二醇脂肪酸酯，所述气体产生剂在电池成为过充电状态时分解而产生气体，所述电池壳体具备在该壳体内的压力上升时进行工作的电流切断机构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿部真知子，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP