非水电解液电池制造技术

本发明专利技术提供一种气体产生少、电池特性优良的非水电解液电池。本发明专利技术的非水电解液电池具有：具备正极活性物质的正极（３）、具备锂嵌入和脱嵌电位相对于Ｌｉ／Ｌｉ↑［＋］高于１．０Ｖ的负极活性物质的负极（４）、和非水电解液；所述非水电解液电池的特征是，在所述非水电解液中添加了具有异氰酸酯基的有机化合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非水电解液电池。
技术介绍
通过锂离子在负极与正极间移动来进行充放电的非水电解液质电池作 为高能量密度电池正被积极地进行研究开发。作为正极活性物质使用锂过 渡金属复合氧化物、作为负极活性物质使用炭物质的非水电解液电池已经 被商业化。另一方面，近年来，研究了将与炭物质相比锂嵌入脱嵌电位更高的、例如锂钛复合氧化物(约1.55VvsLi/Li+)作为负极活性物质使用的非水电 解液电池(参照专利文献l、 2)。锂钛复合氧化物由于伴随着充放电产生的 体积变化少，因此循环特性优良，由于在原理上不会有析出锂金属的情况， 因此有可能实现大电流下的充电。但是发现，对于此种将锂钛复合氧化物等锂嵌入脱嵌电位高的材料用 于负极活性物质中的电池，会因电池反应或长时间的贮存而在电池内生成 伴随着气体产生的反应。另外，由于该反应的原因，电池的大电流特性、 自放电特性等电池特性也会劣化。专利文献1 日本专利第3866740号公报专利文献2 日本特开平9—199179号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种非水电解液电池，其可以抑制将锂嵌入 脱嵌电位高的材料用于负极活性物质中的非水电解液电池中的气体产生， 提高安全性，并且具有良好的电池特性。本专利技术的非水电解液电池的特征是，具备外包装材料、收纳于所述 外包装材料内的正极、收纳于所述外包装材料内的具备锂嵌入和脱嵌电位高于1.0V (vsLi/Li+)的负极活性物质的负极、和填充于所述外包装材料内的非水电解液，所述非水电解液包含非水溶剂和溶解于所述非水溶剂中的 电解质，添加了具有异氰酸酯基的有机化合物，在常温下为液体。根据本专利技术，可以抑制将Li嵌入脱嵌电位高的材料用于负极活性物质 中的非水电解液电池中的气体产生反应，提高安全性，并且具有良好的电 池特性。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的扁平型非水电解液二次电池的剖面示 意图。图2是详细地表示图1的由以A表示的圆包围了的部分的局部剖面示 意图。图3是本专利技术的实施方式的非水电解液二次电池的剖面示意图。 图4是详细地表示图3的由以B表示的圆包围了的部分的局部剖面示 意图。图5是电池组(batteiypack)的分解立体图。 图6是表示电池组的电路的方框图。符号说明1…正极端子，2…负极端子，3…正极，3a…正极集流体，3b…正极活 性物质含有层，4…负极，4a…负极集流体，4b…负极活性物质含有层，5… 隔膜，6…巻绕电极组，7、 8…外包装部件，9…叠层电极组，21…单电池， 22…粘接胶带，23…组电池，24…印制电路基板，25…热敏电阻，26…保 护电路，27…通电用端子，28…正极侧引线，29…正极侧连接器，30…负 极侧引线，31…负极侧连接器，32、 33…配线，34a…正侧配线，34b…负 侧配线，35…配线，36…保护片，37…收纳容器，38…盖。具体实施例方式对于以往的将锂钛复合氧化物等锂嵌入、脱嵌电位高的材料作为负极 活性物质使用的非水电解液电池中的气体产生现象来说，与在负极中使用 了炭物质的旧式的非水电解质电池相比更为明显。就该电池的气体产生而言可以考虑两个原因。其中一个原因是，在正极的正极活性物质中含有过渡金属元素的情况 下，过渡金属元素向非水电解液中溶出而在负极表面析出，因在负极表面与电解液反应而造成的气体产生。特别是，在正极中使用Mn，而Mn离子 溶出的情况下，在负极表面使电解液的分解加速，明显地发生气体产生。 对于含有Fe的正极，也与Mn相同。如果存在于电解液中的水分量变多， 则过渡金属元素的溶出就被进一步加速。另一个原因是，由在负极的表面发生的负极活性物质与电解液的反应 而造成气体产生。本专利技术人等进行了深入研究，结果发现，如果作为加入非水电解液中 的添加剂，使用具有异氰酸酯基的有机化合物，则可以大幅度抑制这些气 体产生。在非水电解质电池中，在电池内部含有来源于构成部件的或者在制造 工序中不可避免的水分。含有水分与非水电解质中所含的LiBF4或LiPF6等 锂盐反应而产生氢氟酸，该氢氟酸作用于正极活性物质，将作为正极构成 元素的过渡金属元素溶解掉。溶解了的过渡金属离子向负极移动、析出， 发生由电解液的分解而造成的气体产生，并且使负极性能、也就是电池性 能明显地降低。特别是，由于Mn离子与锂钛复合氧化物的锂作用电位对抗， 因此不能将Mn析出物稳定化，诱发进一步的气体产生。对于含有Fe的正 极，也与Mn同样地确认到进一步的气体产生。作为除去此种含有水分的方法，有添加活性氧化铝等而物理地将水分 吸附的方法，然而水分除去效果微弱， 一旦变为高温，就会将吸入的水分 再次释放。另一方面，在将具有异氰酸酯基的有机化合物添加到非水电解液中的 情况下，利用下述(5)式的反应，会与电池内部的水分迅速地反应，有除 去电解液中的水分的作用。由此就可以抑制正极活性物质中所含的过渡金 属的溶出，从而抑制所述的气体产生或负极性能的劣化。—NCO+H20— —NH2+C02 ( 5 )另外，因反应而形成的具有氨基的化合物在电池内部稳定地存在，一 部分进入电解液中， 一部分在负极表面薄薄地形成致密的稳定覆盖膜，也可以得到抑制由在负极的表面发生的负极活性物质与非水电解液的反应而 造成的气体产生或负极的自放电的效果。所述稳定覆盖膜不会成为过大的 电阻成分，所得的电池显示出良好的大电流特性。像这样具有异氰酸酯基 的化合物和因添加它而产生的具有氨基的有机化合物一起存在于电池内的 情况，在维持长期的电池性能方面来说是理想的。而且，对于作为正极活性物质含有过渡金属元素的情况自不用说，而 即使是作为正极活性物质不含有过渡金属元素的情况，也会产生抑制负极 与非水电解液的反应、抑制气体产生的作用，或者在负极表面形成稳定覆 盖膜，产生大电流放电特性、抑制自放电的作用。由于具有异氰酸酯基的有机化合物的还原电位约为0.9V (vs.Li/Li+)， 因此本专利技术是在使用了在高于1.0V (vs. Li/Li+)的电位下与锂作用的负极 活性物质的情况下产生的作用，在使用了以往的炭负极的情况下不会显示 出此种作用。假使在使用了以往的炭负极的电池中添加了具有异氰酸酯基 的有机化合物的情况下，虽然具有脱水效果，但是在初次充电时具有异氰 酸酯基的有机化合物被还原分解，还原副产物将负极表面污染，使得充放 电循环性能或大电流性能等电池性能明显地降低。下面，在参照附图的同时对本专利技术的各实施方式进行说明。而且，贯 穿实施方式地对共通的构成使用相同的符号，将重复的说明省略。另外， 各图是用于专利技术的说明和促进其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等有 与实际的装置不同的部位，它们可以参考以下的说明和公知的技术适当地 进行设计变更。对于电池单体的一个例子，参照图i及图2来说明其结构。图1中， 给出第一实施方式的扁平型非水电解液二次电池的剖面示意图。图2给出 详细地表示图1的由以A表示的圆包围了的部分的局部剖面示意图。在正极3上接合有正极端子1，在负极4上接合有负极端子2。正极3 与负极4夹隔着隔膜5构成扁平状的巻绕电极6。该巻绕电极6被收纳于填 充了非水电解液的外包装材料7中。如图1所示，在填充了非水电解液的外包装材料7中，收纳有扁平状 的巻绕电极6。在巻绕电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液电池，其特征是，具备：　外包装材料、　收纳于所述外包装材料内的正极、　收纳于所述外包装材料内的具备锂嵌入、脱嵌电位相对于Ｌｉ／Ｌｉ↑［＋］高于１．０Ｖ的负极活性物质的负极、和　填充于所述外包装材料内的非水电解液；所述非水电解液包含非水溶剂和溶解于所述非水溶剂中的电解质，添加了具有异氰酸酯基的有机化合物，在常温下为液体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：稻垣浩贵，高见则雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]