非水电解质二次电池、其生产方法和非水电解溶液技术

生产非水电解质二次电池(100)的方法包括以下步骤：(S10)使用正极(72)、负极(80)和包含式(I)所示化合物(I)的非水电解溶液构成电池组件；和(S20)通过将电池组件充电使得化合物(I)分解而在正极(72)的表面上形成膜。在一个优选实施方案中，在电池组件的构造期间，将化合物(I)的含量调整至相对于100质量％的非水电解溶液的总量为0.1质量％或更多。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】非水电解质二次电池、其生产方法和非水电解溶液 专利技术背景 1.专利
本专利技术设及包含非水电解溶液的电池，生产电池的方法和用于电池的非水电解溶 液。 阳00引 2.相关技术描述 在非水电解质二次电池如裡离子二次电池中，研究了能量密度的进一步改进作为 改进性能的努力。例如，日本专利申请公开No. 2002-042814(JP2002-042814A)公开了高 能量密度电池可通过使用具有高动作电位的尖晶石型裡儀儘复合氧化物作为正极活性材 料而实现。 阳〇化]然而，在JP2002-042814A所述电池中，正极为高电位状态。因此，非水电解溶液 在正极上氧化并分解，并可在正极表面上形成高电阻膜。作为选择，在高电位状态下，正极 活性材料的组成元素（通常过渡金属元素）在非水电解溶液中逐步洗脱。在运种情况下， 电池的耐久性（例如高溫循环特性）可能极大地降低。 专利技术概述 本专利技术提供生产具有优越的耐久性（例如高溫循环特性）的非水电解质二次电池 的方法。本专利技术还提供使用上述方法得到的非水电解质二次电池；和用于非水电解质二次 电池的非水电解溶液。 本专利技术人认为正极与非水电解溶液之间的界面可通过预先在正极的表面上形成 膜（保护膜）W抑制非水电解溶液的氧化分解并抑制组成元素从正极活性材料中洗脱出来 而变得稳定。经过重复研究，完成了本专利技术。 目P，根据本专利技术第一方面，提供生产非水电解质二次电池的方法，所述方法包括： (SlO)使用正极、负极和包含下式（I)所示环状化合物（I)的非水电解溶液构造电池组件：(I) (其中Mi和M2各自独立地表示氨原子、碱金属原子或锭阳离子，R1和R2各自独立 地表示氨原子、取代或未取代簇基或者具有1-8个碳原子的取代或未取代烷基）；和（S20) 通过将电池组件充电使得化合物（I)分解而在正极的表面上形成膜。 通过将电池组件在其中非水电解溶液包含化合物（I)的状态下充电，化合物（I) 分解，因此在正极的表面上形成包含衍生自化合物（I)的组分的膜。由于该膜，正极与非水 电解溶液之间的界面稳定化。因此，即使正极具有高电位，可高度抑制非水电解溶液的氧化 分解和组成元素从正极活性材料中的洗脱。因此，根据本文所述方法，可生产具有优越耐久 性（例如高溫循环特性）的电池。关于在正极上形成膜的相关技术的一个实例可设及日本 专利申请公开No. 2013-243010(JP2013-243013A)。 在本文所述方法的一个实施方案中，在电池组件的构造期间，将化合物（I)的含 量调整至相对于100质量％的非水电解溶液的总量为0. 1质量％或更多。因此，可在正极 的表面上更加精确且稳定地形成膜。 环2, 3-二憐酸甘油酸S裡可用作化合物（I)。 在本文所述方法的一个实施方案中，正极可包含尖晶石型裡儀儘复合氧化物。因 此，可提高正极的动作电位的上限并可实现高能量密度。另外，一般而言，当正极活性材料 包含过渡金属元素（特别是儘）时，过渡金属元素可能在高电位状态下洗脱。然而，根据本 方法，可高度抑制组成元素的洗脱。因此，显示出本专利技术实施方案的效果。 根据本专利技术第二方面，提供通过上述方法生产的非水电解质二次电池。换言之，提 供非水电解质二次电池，其包含：包含含有衍生自化合物（I)的组分的膜的正极；负极；和 非水电解溶液。在非水电解质二次电池中，高度抑制非水电解溶液的氧化分解，且正极活性 材料的结构稳定性是高的。因此，可显示出优越的耐久性（例如高溫循环特性）。 根据本专利技术第S方面，提供用于非水电解质二次电池的非水电解溶液。非水电解 溶液包含：支持电解质；非水溶剂；和化合物（I)。通过使用该非水电解溶液，可实现具有高 耐久性的上述非水电解质二次电池。 附图简述 下面参考附图描述本专利技术示例实施方案的特征、优点W及技术和工业重要性，其 中类似的数字表示类似的元件，且其中： 图1为显示根据本专利技术实施方案的生产非水二次电池的方法的流程图； 图2为示意性显示根据本专利技术实施方案的非水电解质二次电池的结构的截面图； 和 图3为显示高溫循环试验中容量保持力转变的图。 实施方案详述 在下文中适当地参考附图描述本专利技术的实施方案。实行本专利技术所需的不同于本说 明书中明确提及的那些（例如包含在非水电解溶液中的化合物（I))的内容（例如不是本 专利技术特征的电池组分）对本领域技术人员而言可理解为基于相关领域的相关技术的设计 内容。本专利技术可基于本说明书中公开的内容和主题领域中的常用技术知识实行。 阳0巧] < 生产非水电解质二次电池的方法〉 生产本文所述非水电解质二次电池的方法包括：（SlO)电池组件构造步骤；和 (S20)充电步骤。图1为显示根据本专利技术实施方案的方法的流程图。在下文中，参考图1顺 序地描述各个步骤。在本说明书中，"通常溫度范围"指20°C±10°C(通常15°C至30°C，例 如 20°C至 25°C)。 此处，首先制备用于构造电池组件的正极、负极和非水电解溶液。 阳02引 通常，正极包含：正极集电器；和附着在正极集电器上的包含正极活性材料的正 极活性材料层。作为正极集电器，可使用由高导电金属（例如侣或儀）形成的导电元件。作 为正极活性材料，一种或者两种或更多种可适当地选自可用作非水电解质二次电池的正极 活性材料的各种已知材料。例如，可使用具有相对于裡金属（在下文中也简称为"VS.Li/ Li+")4. 3V或更高的最高动作电位的正极活性材料。在运种情况下，优选正极活性材料的动 作电位（VS.Li/LiO超过4. 3V，例如优选4. 5V或更高，更优选4. 6V或更高，仍更优选4. 7V 或更高。 作为能够实现上述范围的高电位的正极活性材料，可使用尖晶石型裡儘复合 氧化物。作为正极活性材料的特别优选实例，使用裡儀儘复合氧化物，其具体实例包括 LiNi化5MD1.5O4、LiNio.sMoi.化Ti〇.〇5〇4、LiNio.化Fe〇.〇5Mrii.5〇4、LiNi化化Fe化osMdl化Ti〇.〇5〇4芽口LiNi 0.47 sFe〇.〇2日Mn"75Ti〇.〇2日〇4。在图1所示实施方案中，采用LiNi。.日Mni.日〇4。一般而言，当包含过渡金 属元素（例如Ni或Mn;特别是Mn)作为正极活性材料的组分时，过渡金属元素可能在高电 位状态下洗脱。另外，由于非水电解溶液分解产生的酸（例如氨氣酸），可能加速过渡金属 元素的洗脱。然而，根据本文所述技术，在正极的表面上形成包含衍生自化合物（I)的组分 的膜，并且由于该膜的作用，可高度抑制过渡金属元素的洗脱。因此，可实现具有高能量密 度和高耐久性的非水电解质二次电池。 正极活性材料的形状不特别受限，通常为具有1ym至20ym(例如2ym至10ym) 的平均粒度的颗粒形状。另外，通常，正极活性材料的邸T比表面积适当地为约0.ImVg至 SmVg(例如0. 2m7g至lm7g)。在本说明书中，"BET比表面积"指通过使用邸T方法（例 如单点BET方法）分析气体吸附量而得到，其中气体吸附量使用其中氮气（Ns)用作吸附物 的气体吸附方法（恒体积吸附方法）测量。在本说明书中，"平均粒度"指对应于来自通过 基于激光衍射激光散射方法的粒度分布测量得到的体积粒度分布中的最小粒度的50 %累 积值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产非水电解质二次电池(100)的方法，所述方法的特征是包括：使用正极(72)、负极(80)和包含下式(I)所示化合物(I)的非水电解溶液构造电池组件：其中M1和M2各自独立地表示氢原子、碱金属原子或铵阳离子，R1和R2各自独立地表示氢原子、取代或未取代羧基或者具有1‑8个碳原子的取代或未取代烷基；和通过将电池组件充电使得化合物(I)分解而在正极(72)的表面上形成膜。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口裕之，
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