帶端子電池制造技術

一種帶端子電池，其具備發電元件和收納發電元件的外包裝罐，發電元件包括：正極、負極、介于正極與負極之間的隔膜和非水電解質，負極包含含有含Si的負極活性物質和粘結劑的合劑，負極活性物質含有非晶態Si相，粘結劑含有聚丙烯酸，非水電解質含有非水溶劑和溶解在非水溶劑中的鋰鹽，非水溶劑含有碳酸乙烯亞乙酯，在外包裝罐上焊接有至少一個引線端子，碳酸乙烯亞乙酯相對于上述負極活性物質中所含有的非晶態Si相的摩爾比為0.09～0.17。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及負極活性物質含有能量密度大的非晶態Si相(也稱為非晶Si相或非晶質Si相)的帶端子電池。
技術介紹
非水電解質電池被廣泛用作各種電子設備的主電源或存儲備用電源。特別是，近年來，隨著以手機和數碼相機為代表的小型便攜設備的增加，對非水電解質電池的需求日趨增加。另外，一方面進行設備的小型化以及輕量化，而另一方面卻要求設備的高功能化，具有其存儲容量也增大的傾向。因此，對于主電源和備用電源均要求小型且高容量。因此，近年來，進行了使用硅(Si)、錫(Sn)等具有高能量密度的材料作為電池反應活性物質的研 究。特別是娃與鋰能夠發生合金化直至形成Li44Si的組成,其理論容量大至4199mAh/g,能夠得到高容量的電池。另一方面，關于高容量化的非水電解質電池的充放電循環特性和低溫放電特性的改善，進行了大量的研究。例如，當硅嵌入(吸入)鋰時，活性增高，具有誘發非水電解質的副反應的傾向。因此，提出了通過在電池中含有被?；沫h狀羧酸酯化合物，從而抑制非水電解液中所含有的碳酸酯的分解反應，使充放電循環特性提高(專利文獻I)。另外，提出了通過在含有碳酸酯的非水電解質中以一定比例含有氟代碳酸亞乙酯，從而抑制由非水電解質的分解引起的電池的膨脹(專利文獻2)?，F有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2009-218191號公報專利文獻2 日本特開2008-16422號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的問題即使在使用了硅作為反應活性物質的非水電解質電池中，對于在電路基板等上安裝并使用的帶端子電池，有時充放電循環特性也會顯著降低。據認為這是由于，通過焊接時的熱使以含有硅的活性物質作為主體的負極發生活性化。例如，在具有硬幣形狀的電池的平坦面上焊接金屬片作為引線端子時，與該平坦面對置連接的電極的一部分被局部地暴露于高溫下，因此以含有硅的活性物質作為主體的負極與非水電解質發生發熱反應，通過急劇的溫度上升，使構成負極的粒子彼此結合的粘結劑發生分解。如專利文獻1、2所述，抑制電池在通常使用時的非水電解質的分解的提案很多，但關于對在電池上焊接引線端子時由暴露于暫時的且異常的高溫下所引起的副反應進行抑制，尚無有效的提案。引線端子在電池上的焊接通過電阻焊接或激光焊接來進行。通過任意一種焊接方法將引線端子焊接在電池上時，需要將電池的外包裝罐與端子在微小區域中熱熔接。此時，雖然是微小區域，但電池內部也暴露于相當的高溫下，因此能夠誘發活性物質參與的發熱反應。硅具有高能量密度，因此對于熱具有非常高的活性。因此，誘發的發熱反應顯著，副反應可以連鎖地擴大至整個電極。結果，據認為，粘結劑被部分地分解，電極劣化。在多數情況下，在焊接引線端子后沒有立刻觀察到基于這樣劣化的靜態特性的變化(內部電阻的上升等)，當一旦想要使用電池時，有時特性顯著降低。用于解決問題的手段本專利技術的目的在于，提供在負極活性物質含有能量密度大的非晶態Si相的情況下、在焊接引線端子后具有良好的長期可靠性的帶端子電池。本專利技術的一方面涉及一種帶端子電池，其具備發電元件和收納上述發電元件的外包裝罐，上述發電元件包括正極、負極、介于上述正極與上述負極之間的隔膜和非水電解質，上述負極包含含有負極活性物質和粘結劑的合劑，上述負極活性物質含有非晶態Si相，上述粘結劑含有聚丙烯酸，上述非水電解質含有非水溶劑和溶解在上述非水溶劑中的鋰鹽，上述非水溶劑含有碳酸乙烯亞乙酯，在上述外包裝罐上焊接有至少一個引線端子，上述碳酸乙烯亞乙酯相對于上述負極活性物質中所含有的非晶態Si相的摩爾比為O. 09 O. 17。本專利技術的另一方面涉及一種帶端子電池，其具備發電元件和收納上述發電元件的外包裝罐，上述發電元件包括正極、負極、介于上述正極與上述負極之間的隔膜和非水電解質，上述負極包含含有負極活性物質和粘結劑的合劑，上述負極活性物質含有非晶態Si相，上述粘結劑含有聚丙烯酸，上述非水電解質含有非水溶劑和溶解在上述非水溶劑中的鋰鹽，上述非水溶劑含有碳酸乙烯亞乙酯，在上述外包裝罐上焊接有至少一個引線端子，上述非晶態Si相與上述非水電解質的界面的90%以上被含有通過碳酸乙烯亞乙酯的分解而生成的成分的被膜被覆。專利技術效果根據本專利技術，負極活性物質含有非晶態Si相，并且能夠對在外包裝罐上焊接了引線端子的帶端子電池賦予良好的長期可靠性。附圖說明圖I是本專利技術的一個實施方式的硬幣形狀的帶端子電池的截面圖。圖2是表示使用了不含有碳酸乙烯亞乙酯的非水電解質時的負極的差示掃描量熱法測定的結果的特性圖。圖3是表示本專利技術的負極的差示掃描量熱法測定的結果的特性圖。具體實施例方式本專利技術的帶端子電池具備發電元件、收納發電元件的外包裝罐和焊接在外包裝罐上的引線端子。發電元件和收納發電元件的外包裝罐構成密閉電池。這樣的密閉電池的形狀沒有特別限定，為硬幣形狀、筒形狀、芯片形狀等。另一方面，引線端子由導電性材料的片狀構件(例如金屬片)構成，具有在電池的外包裝罐上焊接的固定端和自由端。自由端例如被固定在電路基板等上時，起著被焊接的電極的作用。在電池為硬幣形狀的情況下，夕卜包裝罐具備彼此配合而形成收納發電元件的空間的負極罐和正極罐。引線端子能夠通過分別在正極罐和負極罐的每個上焊接一個來固定。發電元件包括正極、負極、介于它們之間的隔膜和非水電解質。正極與負極隔著隔膜對置配置。正極和負極分別由含有正極活性物質或負極活性物質的合劑(混合物)形成。合劑例如通過加壓成型成形為規定形狀(例如顆粒狀)，所得到的成形體被作為電極使用。另外，使合劑在液狀成分中分散而制備成漿料，將漿料在集電體上涂布，將涂膜干燥后，進行軋制，由此可以形成具有合劑層的電極。在此，負極包含含有含S i的負極活性物質和粘結劑的合劑，含Si的負極活性物質含有非晶態Si相，粘結劑含有聚丙烯酸酸，非水電解質含有非水溶劑和溶解在非水溶劑中的鋰鹽，非水溶劑含有碳酸乙烯亞乙酯，將碳酸乙烯亞乙酯相對于負極活性物質中所含有的非晶態Si相的摩爾比控制為O. 09 O. 17?！簇摌O〉以下，關于負極的構成，更具體地進行說明。負極的合劑含有含Si的負極活性物質和粘結劑，含Si的負極活性物質含有電化學上活性的非晶態Si相。非晶態Si相能夠電化學地嵌入(吸入)和脫嵌(釋放)鋰。粘結劑含有聚丙烯酸。聚丙烯酸的粘結性優良，因此適宜用作與充放電相伴隨的膨脹以及收縮大的含Si的負極活性物質的粘結劑。另外，由于粘結劑的存在，能夠將含有負極活性物質和粘結劑的合劑成形為規定形狀的負極。當粘結劑劣化或分解時，負極無法保持規定形狀，負極的集電性發生劣化，充放電特性降低。需要說明的是，負極除了活性物質和粘結劑之外還可以包含導電劑。負極含有具有比較大的不可逆容量的非晶態Si相，因此在組裝電池前，可以預先使負極嵌入鋰。使含有非晶態Si相的活性物質與鋰發生合金化的方法沒有特別限定，例如，在負極的表面上壓接有鋰箔的狀態下，使負極和鋰箔與非水電解質接觸，由此可以使負極活性物質電化學地嵌入鋰。(粘結劑)聚丙烯酸可以為交聯型，也可以為非交聯型。從得到高度的粘結性出發，非交聯型的聚丙烯酸的重均分子量優選為30萬 300萬，從粘結強度和合劑中的分散性的觀點出發，非交聯型的聚丙烯酸的重均分子量更優選為50萬 200萬。聚丙烯酸在合劑中的含量優選為4 15質量％。這是由于，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：綿都志惠，高橋忠義，
申請(專利權)人：松下電器產業株式會社，
類型：
國別省市：