非水电解液电池制造技术

本发明专利技术提供一种电池异常时的安全性提高且寿命长的锰类非水电解液电池。电池20具有有底圆筒状的容器7。容器7中收纳有由正极活性物质使用尖晶石类锂锰复合氧化物的正极板和负极活性物质使用碳材料的负极板介由隔板W5卷绕而成的电极组6。电极组6浸润于在有机溶剂中添加了作为电解质的LiBF4的电解液中。另外，相对于电解液，添加磷腈类阻燃剂10重量％。电池异常时，电解液不易起火，可以抑制锰溶出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种非水电解液电池，其具备介由隔板配置有正极活性物质使用尖晶石类锂锰复合氧化物的正极板和负极活性物质使用碳材料的负极板的电极组、和在有机溶剂中添加电解质并浸润电极组的非水电解液、和添加在非水电解液中的阻燃剂、和收纳上述电极组、非水电解液、阻燃剂的电池容器。
技术介绍
二次电池中，锂二次电池被广泛用于VTR照相机及笔记本电脑、手机等便携式设备等的电源。另一方面，锂二次电池为高能量密度，因此，也被开发用作电动汽车(EV)及混合动力车(HEV)的车载电源，而且一部分已应用于实际。通常，锂二次电池具备分别在金属箔上涂布有正极活性物质、负极活性物质的带状的正极板、负极板介由隔板以不直接接触的方式卷绕而成的卷绕组，该卷绕组浸润在电解液中而密闭收纳在电池容器中。小型民用的锂二次电池多使用钴酸锂(LiCoO2)等钴类正极活性物质，但从成本及安全性等观点考虑，正在研究使用锰酸锂(LiMnO2或LiMn2O4)等锰类正极活性物质的锂二次电池。另一方面，电动汽车的车载电源等锂二次电池要求高输出功率、高容量的电池，为了谋求提高电池性能，使用将具有可燃性的有机溶剂用作电解液的非水电解液类型的密闭型锂二次电池。但是，密闭型锂二次电池在例如暴露在异常的高温环境下时及因充电装置的故障等而为过充电状态时的电池异常时，存在因温度上升而发生非水电解液分解及气化、电池内压上升而导致电池容器损坏的情况。为了避免该情况，通常，锂二次电池采用随着电池内压的上升而工作的电流断路机构(一种断路开关)、及释放内压的内压释放机构(安全阀)。另外，电池容器破损时，也存在从电池喷出的气体及漏出的非水电解液因内部短路或外部起火点而容易着火燃烧的可能性。为了解决该问题，公开了一种在非水电解液中添加磷腈类阻燃剂的技术(例如，参照特开平6-13108号公报)。磷腈类阻燃剂在电池异常时等温度变高时分解而发挥灭火作用。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，锰类正极活性物质存在由于正极活性物质的锰离子溶出而使负极的容量降低这样的问题，在非水电解液中添加磷腈类阻燃剂时，存在锰离子的溶出量进一步增加，电池性能、换言之寿命降低这样的问题。鉴于上述情况，本专利技术的课题在于，提供一种使电池异常时的安全性提高、并且寿命长的锰类非水电解液电池。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术的非水电解液电池的特征在于，具备介由隔板配置有正极活性物质使用尖晶石类锂锰复合氧化物的正极板和负极活性物质使用碳材料的负极板的电极组、和在有机溶剂中添加四氟硼酸锂作为电解质并浸润所述电极组的非水电解液、和相对于所述非水电解液以10重量％以上的比例添加的磷腈类阻燃剂、和收纳所述电极组、非水电解液、阻燃剂的电池容器。本专利技术中，相对非水电解液含有磷腈类阻燃剂10重量％以上，因此，可以抑制电池异常时的着火等而提高安全性，同时，添加四氟硼酸锂作为电解质，因此，即使并用正极活性物质锂锰复合氧化物和磷腈类阻燃剂，也可以抑制锰离子的溶出而提供寿命长的非水电解液电池。该情况下，锂锰复合氧化物可以为锰位的一部分被铝、镁、锂、钴、镍中的至少1种以上取代而成的尖晶石类锂锰复合氧化物。另外，非水电解液优选添加0. 8摩尔/升以上的四氟硼酸锂。非水电解液也可以添加1.0摩尔/升以下的四氟硼酸锂。可以以相对非水电解液为12重量％以下的比例添加磷腈类阻燃剂。另外，锂锰复合氧化物可以用化学式 LiMn2_xMx04(M为Al、Mg、Li、Co、Ni中的至少一种)表示。这时，锂锰复合氧化物的锰位的取代比例χ可以为OSxSO. 1。可以将碳材料设为非晶质碳或石墨。另外，电极组可以介由隔板卷绕正极板和负极板。这时，正极板可以在集电体的两面涂布包含正极活性物质的正极合剂，负极板可以在集电体的两面涂布包含负极活性物质的负极合剂。专利技术效果根据本专利技术，可以得到如下效果由于相对于非水电解液含有磷腈类阻燃剂10重量％以上，可以抑制电池异常时的着火等而提高安全性，同时，由于添加四氟硼酸锂作为电解质，即使并用正极活性物质锂锰复合氧化物和磷腈类阻燃剂，也可以抑制锰离子的溶出而提供寿命长的非水电解液电池。附图说明图1是表示使用本专利技术的实施方式的圆筒型锂离子二次电池的剖面图。图2是测定实施例的圆筒型锂离子二次电池的相对LiBF4添加量的放电容量时的图表。具体实施例方式以下，参照附图，对将本专利技术用于圆筒型锂离子二次电池的实施方式进行说明。(构成)如图1所示，本实施方式的圆筒型锂离子二次电池20具有实施了镀镍的钢制的有底圆筒状电池容器7及在聚丙烯制的、中空圆筒状的轴芯1上带状的正负极板介由隔板W5 卷绕成剖面螺旋状的电极组6。在电极组6的上侧，在轴芯1的大致延长线上配置用于将来自正极板的电位集电的铝制正极集电环4。正极集电环4固定在轴芯1的上端部。在从正极集电环4的周围一体伸出的凸缘部的周缘，通过超声波焊接接合由正极板导出的正极引导片2的端部。在正极集电环4的上方配置内置安全阀形成正极外部端子的圆盘状的电池盖11。在正极集电环 4的上部固定重叠多个铝带而构成的2个正极导板中的1个的一端，在电池盖11的下面焊接另一个的一端。2个正极导板的另一端相互通过焊接接合。另一方面，在电极组6的下侧配置用于将来自负极板的电位集电的铜制的负极集电环5。在负极集电环5的内周面固定轴芯1的下端部外周面。在负极集电环5的外周缘通过焊接接合由负极板导出的负极引导片3的端部。在负极集电环5的下部焊接用于导电的铜制负极导板，负极导板通过焊接接合在电池容器7的内底部。电池容器7在本例中设定为外径40mm、内径39mm。电池盖11介由绝缘性及耐热性的EPDM树脂制垫圈10铆接固定在电池容器7的上部。因此，正极导板以折叠的方式被收纳在电池容器7内，密封锂离子二次电池20。需要说明的是，锂离子二次电池20通过以规定电压及电流进行首次充电，赋予作为电池的功能。(非水电解液)另外，在电池容器7内，注入未图示的非水电解液。在非水电解液中，在碳酸亚乙酯(EC)及碳酸二甲酯(DMC)以体积比2 3混合而成的混合溶剂中添加作为锂盐(电解质)的四氟硼酸锂(LiBF4)0.8摩尔/升(0.8M)以上。在该非水电解液中，以相对非水电解液为10重量％以上的比例添加作为阻燃剂的以磷及氮为主体的磷腈衍生物、即磷腈类阻燃剂。磷腈衍生物为通式(呢&)3或(NPR2)4表示的环状化合物。通式中的R表示氟及氯等卤素或一价的取代基。作为一价的取代基，可以举出甲氧基及乙氧基等烷氧基；苯氧基及甲基苯氧基等芳氧基；甲基及乙基等烷基；苯基及甲苯基等芳基；甲基氨基等包含取代型氨基的氨基；甲硫基及乙硫基等烷硫基；及苯硫基等芳硫基。这样的磷腈衍生物在电池异常时等高温环境下分解，发挥预先防止起火的作用及灭火作用。电极组6以正极板和负极板两极板不直接接触的方式，介由厚度为30 μ m可通过锂离子的聚乙烯制隔板W5卷绕在轴芯1的周围。正极引导片2和负极引导片3分别配设于电极组6的彼此相反侧。电极组6的直径通过调整正极板、负极板、隔板W5的长度设定在38士0.5mm。为了防止卷绕组6和电池容器7的电接触，实施绝缘被覆。绝缘被覆使用在聚酰亚胺制的基材的一面涂布有六甲基丙烯酸酯( *寸^夕7々>」> 一卜)粘合剂的胶带。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．非水电解液电池，其具备：介由隔板配置有正极活性物质使用尖晶石类锂锰复合氧化物的正极板和负极活性物质使用碳材料的负极板的电极组，在有机溶剂中添加四氟硼酸锂作为电解质并浸润所述电极组的非水电解液，相对于所述非水电解液以１０重量％以上的比例添加的磷腈类阻燃剂，和收纳所述电极组、非水电解液、阻燃剂的电池容器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.03 JP 2009-0494201.非水电解液电池，其具备介由隔板配置有正极活性物质使用尖晶石类锂锰复合氧化物的正极板和负极活性物质使用碳材料的负极板的电极组，在有机溶剂中添加四氟硼酸锂作为电解质并浸润所述电极组的非水电解液，相对于所述非水电解液以10重量％以上的比例添加的磷腈类阻燃剂，和收纳所述电极组、非水电解液、阻燃剂的电池容器。2.权利要求1所述的非水电解液电池，其特征在于，所述锂锰复合氧化物为锰位的一部分被铝、镁、锂、钴、镍中的至少1种以上取代的尖晶石类锂锰复合氧化物。3.权利要求1所述的非水电解液电池，其特征在于，在所述非水电解液中，添加有所述四氟硼酸锂0.8摩尔/升以上。4.权利要求3所述的非水电解液电池，其特征在于，在所述非水电解液中，添加有所述四氟硼酸锂1....

【专利技术属性】
技术研发人员：辻川知伸，松岛敏雄，市村雅弘，尾形努，荒川正泰，薮田火峰，松下杰，林晃司，寺田正幸，伊藤阳平，栗田健二，石崎幸，
申请(专利权)人：株式会社NTT设施，新神户电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP