二次电池制造技术

一种二次电池，包括外壳内的有机电解液和放置在其中的正负极，正极由含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料，负极由碳素物作为阳极活性材料，它们通过放置在其间的隔板。电解液具有５－４５０ＰＰＭ的含水量。二次电池具有优异的电流输出效率，循环特性，蓄电特性和安全性，适于各种电气和电子装置。尤其适用于包含有在２. ６－３. ５Ｖ工作、可采用本发明专利技术的单个电池驱动的ＩＣ元件的便携式电子装置。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二次电池，特别是，本专利技术所涉及的二次电池包括有机电解质溶液，其内放置有由含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料所组成的正极，和由碳素物作为阳极活性材料所组成的负极，其中有机电解质溶液具有5ppm至450ppm的含水量，从而使二次电池具有优异的电流输出效率、循环特性、蓄电特性和安全性。 近年来，已提出了各种各样无水型二次电池，即紧凑的轻型电池，它适合于替代通常的铅酸蓄电池和镍镉蓄电池。在这些所提二次电池中，采用主要含Li和Co的复合金属氧化物作为阴极活性材料，并采用碳素物作为阳极活性材料的新型二次电池在现有技术中已经引起了人们的注意，这种新型二次电池已被公开了，如日本专利申请公开说明书号62-90，863(对应的美国专利号4，668，595)，63-121，260和3-49，165(对应的美国专利号4，943，497)。 在通常的无水型二次电池中，金属锂或锂合金已被用作阳极活性材料。这种采用金属锂或类似物作为阳极活性材料的通常二次电池，在尺寸小型化和重量轻化方面是令人满意的，但是在其实际应用中存在各种问题，如，由于树枝状晶体的沉淀而使循环特性和蓄电特性降低，由于沉淀的树枝状晶体使隔板破坏从而出现内部短路，以及由于金属锂的高反应性而出现的安全问题。 比较之下，对于上述采用碳素物作为阳极活性材料的新型二次电池来说，不会出现树枝状晶体沉淀，以致优异的循环特性和蓄电特性是令人满意的，另外，碳素体不具有高反应性，即不象金属锂，从而可获得极高的安全性。尤其是，人们希望将碳素物阳极和含锂复合金属氧化物阴极结合使用，这将提供一种呈现高电压和高容量的二次电池。 然而，实际上，这种采用含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料并结合以碳素物作为极活性材料的无水型二次电池，通常不仅在特性方面出现各种问题，如电流输出效率降低和循环特性的降低，而且由于内部压力出现上升还会出现安全问题。 在这种情况下，本专利技术人为解决对应于上述无水型二次电池中的各种问题，也就是说，特性方面的问题，进行了广泛深入的研究，象电流输出效率降低和循环特性降低。以及由于内部压力出现上升所引起的安全问题。结果，人们会突然发现，当有机电解质溶液的含水量被抑制在450ppm或以下时，上述无水型二次电池不仅能显示出优异的运行特性，而且还具有高的安全性。正是基于这新的发现，完成了本专利技术。 因此，本专利技术的目的是提供一种采用含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料和碳素物作为阳极活性材料的二次电池，其优异特性不仅在于电流输出效率和循环特性，而且还在于蓄电特性和安全性。 本专利技术的前述和其它目的，特性和优点将结合附图和后续权利要求而由下面的详细描述变得更为清楚。 按照本专利技术，提供一种二次电池，包括 一个外壳， 包含在外壳内的有机电解质溶液，溶液具有5至450ppm的含水量。 由含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料组成的正极， 由碳素物作为阳极活性材料组成的负极， 设置在正极和负极之间的隔板， 正负极和隔板是放置在有机电解质溶液中的。 在本专利技术的二次电池中，包含在电池内的有机电解质溶液的含水量是非常重要的，并且它必须在5ppm～450ppm范围内，最好是在15ppm～300ppm范围内。 当含水量超过450ppm时，在电池内很可能会产生包括氢气的气体，由此会不利地引起内部压力的上升，从而导致出现电池的膨胀。另一方面，为了将包含在电池中的有机电解质溶液含水量控制到5ppm以下，不仅有必要进行极长时间周期的脱水处理，而且还需要在装配电池时对水份的非常严格的控制，由此会不利地产生各种困难的问题。 在本专利技术中所定范围内的含水量可以通过采用脱水剂，即分子筛或类似物，处理有机电解质溶液来控制。对于各个部件，如正负电极，隔板等，也可控制其含水量，例如，可以将各部件预先进行干燥处理，或在该步骤之前，在电池组装工艺中插入一个部件干燥步骤。利用有机电解质溶液对各部件进行浸渍。 应注意的是，为获得相对于包含在本专利技术二次电池内的有机电解质溶液的5ppm～450ppm范围的含水量，在电池组装步骤中就不需要采用极为严格的干燥条件。尤其是在将各部件用有机电解质溶液进行浸渍之前进行上述部件干燥步骤时，便可获得本专利技术所定范围内有机电解质溶液含水量的控制，甚至在部件干燥步骤之前在通常环境条件对各部件进行处理也可获得该含水量的控制。从实用的角度来说，这是具有极大的优点。 本专利技术二次电池中所用含锂复合金属氧化物是一种化合物，它具有层状结构并具有将Li离子电化学插入和析出的能力。虽然，该复合金属氧化物设有特别地加以限定，但下列所述化合物可作为复合金属氧化物的优选实例LiCoO2公开在日本专利申请公开说明书号55-136，131中(对应于美国专利号4，357，215);LixCoyNzO2，其中N是至少选自下列组中的一种元素，Al、In和Sn，并且X，Y和Z分别限定为0.05≤X≤1.10，0.85≤Y≤1.00，和0.001≤Z≤0.10，它公开在日本专利申请公开说明书号62-90，863中(对应的美国专利号4，668，595);LixNiyCo(1-y)O2，其中0＜X≤1，和0≤Y＜0.50，它公开在日本专利申请公开说明书号3-49，155中，和LixMnO2。 这些化合物可以通过锂化合物，如氢氧化锂、氧化锂、碳酸锂、硝酸锂或类似物，与预定金属的氧化物，氢氧化物，碳酸盐，硝酸盐或类似物，如果需要的话，还可与其它金属化合物，进行锻烧反应而很容易地获得。 这些复合金属氧化物作为阳极活性材料，与通常的活性材料相比较，可显示出优异的特性，如高电压和高容量。尤其是，以LixCoyNxO2所表示的化合物，其中N是至少选自下列一组中的一种元素，Al、In和Sn，并且X，Y和Z分别限定为0.05≤X≤1.10，0.85≤Y≤1.00和0.001≤Z≤0.10，它具有优异的循环特性等，以致于该化合物特别适用于作为阴极活性材料。 用于本专利技术二次电池中的碳素物没有特别加以限定，并且可以使用各种类型的碳素物，如具有大的表面积的碳或石墨材料，它公开在日本专利申请公开说明书58-35，881号中(对应的美国专利号4，617，243);酚醛树脂的锻烧碳化物，它公开在日本专利申请公开说明书58-209，864号中;凝聚多环烃化合物的锻烧碳化物，它公开在日本专利申请公开说明书61-111，907号中(对应的美国专利号4，725，422);和碳素物，它公开日本专利申请公开说明书62-90，863中，其具有BET特定表面积A(m2/g)，它是在0.1＜A＜100范围内，并具有用X射线衍射法所测得的结晶厚度Lc(A°)和精确密度ρ(g/cm3)，它们分别满足10＜Lc＜120ρ-189和1.70＜ρ＜2.18。在这些材料中，最后所述的碳素物具有高容量和优异的循环特性，并且可适用于本专利技术。 由上述阴极和阳极活性材料而分别构成正极和负极的方法没有加以特殊的限定。然而，最好是将各活性材料作为溶解在溶剂中的粘合剂而分散在有机聚合物的溶液中，并且可将合成分散液通过涂覆而施加到衬底上，如此可以将活性材料制成具有大面积的薄膜。在本专利技术中，最好是至少正极和负极的一个是以涂层物的形式在金属集电器上形成，其中涂层物包括对应于各电极的活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，它包括： 一个外壳 包含在所述外壳内的有机电解液，所述溶液具有５～４５０ｐｐｍ的含水量。 一个由含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料所组成的正极， 一个由碳素物作为阳极活性材料所组成的负极，和 一个放置在所述正负极之间的隔板， 所述正负极和隔板是放置在所述有机电解液中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野彰，泷泽由美子，小山章，井上克彦，山下正隆，湊康文，粟林功，
申请(专利权)人：旭化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]