非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种非水电解质二次电池，其具有含有硫的正极、负极、非水电解质和在正极和负极之间配置的阳离子交换树脂层，上述阳离子交换树脂层具有粗糙度因子为3以上的第一面。还提供一种非水电解质二次电池的制造方法，上述非水电解质二次电池具有含有硫的正极、负极和阳离子交换树脂层，上述阳离子交换树脂层介于正极和负极之间，具有粗糙度因子为3以上的第一面，上述非水电解质二次电池的制造方法包含以下工序：在正极和阳离子交换树脂层之间注入含有多硫化锂的正极电解质，在负极和阳离子交换树脂层之间注入多硫化锂的浓度低于正极电解质的负极电解质。电解质的负极电解质。电解质的负极电解质。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池
[0001]本申请是申请号为201680059805.0、国际申请日为2016年09月30日、专利技术名称为“非水电解质二次电池”的专利技术申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及非水电解质二次电池。

技术介绍

[0003]以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池被广泛应用于便携式终端、电动汽车、混合动力汽车等，还期待今后能提高其比能量。现在，被实用化的锂离子二次电池的正极活性物质主要使用锂过渡金属氧化物，负极活性物质主要使用碳材料，电解质主要使用在非水溶剂中溶解锂盐而成的非水电解质。
[0004]也有使用硫代替锂过渡金属氧化物作为非水电解质二次电池的正极活性物质的研究。由于硫的单位质量的理论容量是1675mAh/g这样大，因此，作为面向高容量化的下一代正极活性物质备受期待。
[0005]但是，存在如下的课题：由于充放电中在正极生成的多硫化锂(Li2S
n
，4≤n≤8)在非水电解质中溶出并到达负极被还原而进行自放电，引起穿梭现象。为了抑制穿梭现象，已有在正极和负极之间配置阳离子交换树脂层的技术。(专利文献1～3、非专利文献1、2)。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2015－128063号公报
[0009]专利文献2:国际公开第2015/083314号
[0010]专利文献3:日本特表2015－507837号公报
[0011]非专利文献
[0012]非专利文献1:Journal of Power Sources,Vol.251,p.417－422(2014)
[0013]非专利文献2:Journal of Power Sources,Vol.218,p.163－167(2012)。

技术实现思路

[0014]本申请专利技术人等发现，在正极和负极之间设置阳离子交换树脂层的情况下，正极和阳离子交换树脂层或负极和阳离子交换树脂层的界面的电阻大，具有阳离子交换树脂层的非水电解质二次电池存在高倍率放电性能低的课题。
[0015]为了解决上述课题，本专利技术的一个方面涉及的非水电解质二次电池具有含有硫的正极、负极、非水电解质和在正极和负极之间配置的阳离子交换树脂层，上述阳离子交换树脂层具有粗糙度因子(roughness factor)为3以上的第一面。
[0016]根据本专利技术的一个方面，可提供阳离子交换树脂层的第一面的界面电阻低的具有优异的高倍率放电性能的非水电解质二次电池。
附图说明
[0017]图1第一实施方式涉及的非水电解质二次电池的外观立体图。
[0018]图2是表示本实施方式的非水电解质二次电池的局部的构成的示意的截面图。
[0019]图3是表示将多个第一实施方式涉及的非水电解质二次电池集合而构成的蓄电装置的概要图。
[0020]图4是表示本实施方式的实施例使用的电阻测定用电池的构成的示意的截面图。
[0021]图5是表示本实施方式的实施例使用的试验用电池的构成的示意的截面图。
[0022]图6是表示实施例的界面电阻和阳离子交换树脂层表面的粗糙度因子的关系的图。
[0023]图7是表示实施例的界面电阻和阳离子交换树脂层表面的算术平均粗糙度的关系的图。
[0024]图8是表示实施例的界面电阻和阳离子交换树脂层表面的最大高度粗糙度的关系的图。
[0025]图9中，(a)是表示实施例电池2－1的放电曲线的图，(b)是表示比较例电池2－1的放电曲线的图。
具体实施方式
[0026]本专利技术的一个方面涉及的非水电解质二次电池具有含有硫的正极、负极、非水电解质和介于正极和负极之间的阳离子交换树脂层，上述阳离子交换树脂层具有粗糙度因子为3以上的第一面。
[0027]通过具有上述构成，阳离子交换树脂层的第一面的界面电阻减少，非水电解质二次电池的高倍率放电性能提高。
[0028]阳离子交换树脂层的第一面的算术平均粗糙度Ra优选为0.5μm以上。
[0029]通过阳离子交换树脂层的第一面的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上，可减少界面电阻。
[0030]阳离子交换树脂层的第一面的最大高度粗糙度Rz优选为5μm以上。
[0031]通过使阳离子交换树脂层的第一面的最大高度粗糙度Rz为5μm以上，即使在电解质盐浓度低的情况下，也能够减少阳离子交换树脂层的第一面的界面电阻。
[0032]上述非水电解质二次电池还可以具有多孔层。这种情况下，多孔层优选与阳离子交换树脂层的第一面相接。
[0033]如后述的详细说明，在阳离子交换树脂层中，阳离子选择性(优先)移动，阴离子的移动不易发生。另一方面，在含浸有含阳离子和阴离子的非水电解质的多孔层中，阳离子和阴离子两者能够移动。因此，对于具有阳离子交换树脂层和多孔层的非水电解质二次电池而言，由于离子的传输机制不同，因此存在阳离子交换树脂层与多孔层的界面的电阻变为大的值的趋势。而如上所述地通过将本实施方式应用于界面电阻高的非水电解质二次电池，能够显著减少界面电阻，得到具有优异的高倍率放电性能的非水电解质二次电池。
[0034]优选非水电解质具有在正极和阳离子交换树脂层之间配置的正极电解质和在负极和阳离子交换树脂层之间配置的负极电解质，正极电解质含有多硫化锂，负极电解质的硫换算浓度低于正极电解质的硫换算浓度。
[0035]通过上述构成，能够得到充放电循环性能优异的非水电解质二次电池。
[0036]在上述构成中，正极电解质的硫换算浓度优选为1.2mol/l以上。
[0037]通过这样的构成，不仅充放电循环性能变得更加优异，而且可提高循环后的充放电效率。
[0038]上述构成中，正极电解质的硫换算浓度优选为3.0mol/l以上。
[0039]通过这样的构成，能够提供具有高容量且高比能量的非水电解质二次电池。
[0040]正极电解质的硫换算浓度优选为18mol/l以下。
[0041]根据这样的构成，正极电解质的粘度不会过度升高，正极电解质与阳离子交换树脂层的界面电阻不会变得过高，因此能够得到硫的利用率高，比能量高的非水电解质二次电池。
[0042]上述构成中，优选上述正极电解质和上述负极电解质的至少一者所含有的阴离子的浓度为0.7mol/l以下。
[0043]通过设为这样的构成，能够制成非水电解质和阳离子交换树脂层的界面电阻低的非水电解质二次电池。
[0044]正极电解质所含有的阴离子的浓度优选为0.3mol/l以下。
[0045]根据上述构成，即使提高正极电解质所含有的多硫化锂的浓度，非水电解质和阳离子交换树脂层的界面电阻也不易上升，能够制成具有高的容量的非水电解质二次电池。
[0046]也可以正极和负极的至少一者含有阳离子交换树脂，非水电解质所含有的阴离子的浓度为0.7mol/l以下。
[0047]根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解质二次电池，具有：含有硫的正极、负极、非水电解质、以及在正极和负极之间配置的阳离子交换树脂层，所述阳离子交换树脂层具有粗糙度因子为3以上的第一面，所述阳离子交换树脂层与所述正极和所述负极相接。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，阳离子交换树脂层的第一面的JIS B 0601：2013规定的算术平均粗糙度Ra为0.5μm以上。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，阳离子交换树脂层的第一面的JIS B 0601：2013规定的最大高度粗糙度Rz为5μm以上。4.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，非水电解质具有正极电解质和负极电解质，正极电解质含有多硫化锂，正极电解质的硫换算浓度高于负极电解质的硫换算浓度。5.根据权利要求4所述的非水电解质二次电池，其中，正极电解质的硫换算浓度为1.2mol/l以上。6.根据权利要求5所述的非水电解质二次电池，其中，正极电解质的硫换算浓度为3.0mol/l以上。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛要，西川平祐，人见周二，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：