鋰離子二次電池制造技術

鋰離子二次電池，符合滿足式(a)～(c)的條件[1]或滿足式(b)、(d)和(e)的條件[2]：(a)5≤A≤25、(b)10≤B≤60、(c)40≤2A+B≤90、(d)0.2≤C≤1.2和(e)-80≤200C－3B≤150，其中，A(μm)表示正極活性物質的平均粒徑；B(體積%)表示非水電解液中氟化醚的體積濃度；和C(m2/g)表示正極活性物質的比表面積。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本實施方案涉及具有高能量密度和優異的高溫循環特性的鋰離子二次電池。
技術介紹
鋰離子二次電池比堿性蓄電池等相關的二次電池具有更小的體積和更高的重量容量密度，并且鋰離子二次電池可以產生高電壓。因此，鋰離子二次電池被廣泛用作小型裝置的電源，并且被廣泛用作便攜式電話和個人筆記本電腦等移動設備的電源。近年來，除了小型移動設備用途外，隨著對環境問題的關注和節能的意識的提高，期待對大型電池的應用，所述大型電池具有大容量并且被要求長壽命，例如用于電動車輛(EV)和電力貯藏領域。 目前，在市售的鋰離子二次電池中，使用基于包含層結構的LiMO2 (M表示Co、Ni和Mn中的至少一種)或包含尖晶石結構的LiMn2O4的物質，和用Ni等替換LiMn2O4中的一部分Mn的物質作為正極活性物質。但是，當正極電位的升高時，電解液的溶劑成分易被氧化分解，并且特別是在40°C以上的高溫環境下，可產生大量的氣體，導致電池不能工作。為了解決這種問題，專利文獻I公開了使用電解液溶劑的方法，該電解液溶劑包含50體積％以上的環狀碳酸酯，如碳酸亞丙酯(PC)和碳酸亞乙酯(EC)，并且包含一般的直鏈有機溶劑，例如碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)，和含氟的直鏈有機溶劑，例如氟化醚、氟化丙烯酸酯和氟化酯。現有技術文獻 專利文獻 專利文獻 I: JP2003-100342A。
技術實現思路
專利技術要解決的問題 然而，如專利文獻I所公開的那樣，當包含50體積％以上的環狀碳酸酯時，溶劑的粘度變高，并且如果氟化醚作為副溶劑使用時，電解液的離子傳導性降低，因此會引起倍率特性(rate characteristics)降低的問題。本實施方案的技術問題提供使用了正極活性物質和包含氟化醚的非水電解液的鋰離子二次電池，其中，鋰離子二次電池具有優異的倍率特性和高溫循環特性。解決問題的手段 本實施方案的鋰離子二次電池包含可吸收和釋放鋰的正極活性物質，可吸收和釋放鋰的負極活性物質，和包含下式(I)所示的氟化醚的非水電解液， 其中，該鋰離子二次電池符合 條件:滿足下式(a) (c)，其中，A (ym)表示正極活性物質的平均粒徑；并且B(體積％)表示非水電解液中氟化醚的體積濃度； 或該鋰離子二次電池符合條件:滿足下式(b)、(d)和(e)，其中B (體積％)表示非水電解液中氟化醚的體積濃度；和C (m2/g)表示正極活性物質的比表面積。R1-O-R2 (I) (其中，在式(I)中，R1和R2分別獨立地選自具有I 9個碳原子的氟化烷基或具有I 9個碳原子的烷基和R2中的至少一者是具有I 9個碳原子的氟化烷基；并且R1和R2的碳原子數總計為10以下)，(a)5≤ A ≤ 25，(b)10 ≤ B ≤ 60，(c)40 ≤ 2A +B ≤ 90，(d)O. 2 ≤ C ≤ I. 2，和(e)-80 ≤ 200C - 3B ≤ 150。專利技術效果 本實施方案可提供使用了正極活性物質和包含氟化醚的非水電解液的鋰離子二次電池，其中，鋰離子二次電池具有優異的倍率特性和高溫循環特性。附圖說明圖I是在A-B坐標平面上將實施例I 9和比較例I 5的條件進行繪圖而成的圖。圖2是在C-B坐標平面上將實施例I 9和比較例I 5的條件進行繪圖而成的圖。具體實施例方式以下，說明實施方案。(電池結構) 本實施方案的鋰離子二次電池具有如下結構使正極和負極經由隔板相對地配置，并且將它們在含有非水電解液的狀態下用外包裝體密封，所述正極通過在正極集電器上形成包含可吸收和釋放鋰的正極活性物質的正極活性物質層而得到，所述負極通過在負極集電器上形成包含可吸收和釋放鋰的負極活性物質的負極活性物質層而得到。(非水電解液) 溶解了含有鋰鹽的電解質的非水溶劑可作為非水電解液使用。鋰鹽的例子包括酰亞胺鋰鹽，LiPF6, LiAsF6, LiAlCl4, LiClO4' LiBF4 和 LiSbF6。其中，優選 LiPF6 和 LiBF4。酰亞胺鋰鹽的例子包括LiN(CkF2k+1S02) (CmF2lrtSO2)(其中k和m分別獨立地為I或2)。鋰鹽可單獨使用，或者也可將兩種以上組合使用。作為非水溶劑，可使用選自環狀碳酸酯、直鏈碳酸酯、脂肪族羧酸酯、Y-內酯、環狀酯和直鏈酯中的至少一種有機溶劑。環狀碳酸酯的例子包括碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丁酯(BC)和它們的衍生物(包括氟化物)。一般地，由于環狀碳酸酯具有高粘度，為了降低粘度而混合使用直鏈碳酸酯。直鏈碳酸酯的例子包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙基甲酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)和它們的衍生物(包括氟化物)。脂肪族碳酸酯的例子包括甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯和它們的衍生物(包括氟化物)。Y-內酯的例子包括Y-丁內酯和它們的衍生物(包括氟化物)。環醚的例子包括四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃和它們的衍生物(包括氟化物)。直鏈醚的例子包括1，2- 二乙氧基乙烷(DEE)、乙氧基甲氧基乙烷(ΕΜΕ)、乙醚和它們的衍生物(包括氟化物)。作為其他非水溶劑的例子，也可使用二甲基亞砜、甲酰胺、乙酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊環、乙腈、丙腈、硝基甲烷、乙基單甘醇二甲醚、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、環丁砜、甲基環丁砜、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、3-甲基-2-噁唑烷酮、1，3-丙磺酸內酯、茴香醚、N-甲基吡咯烷酮和它們的衍生物(包括氟化物)。在該實施方案中，將下式(I)所示的氟化醚和其他非水溶劑組合使用來作為非水溶劑。由于正極活性物質的反應性高，因此使用了認為比一般用作非水溶劑的碳酸酯具有更高抗氧化性的氟化醚作為非水溶劑，由此可實現所得鋰離子二次電池的循環特性的提高。由于對于鋰金屬在4. 5V以上具有充放電區域的正極活性物質(5V級正極活性物質)具有更高的反應性，因此當使用該正極活性物質時，表現出更加顯著的提高循環特性的效果。R1-O-R2 (I) 在式(I)中，R1和R2分別獨立地選自具有I 9個碳原子的氟化烷基或具有I 9個碳原子的烷基，和R1和民中的至少一者為具有I 9個碳原子的氟化烷基。特別地，從介電常數和粘度的角度考慮，優選R1和民中一者的碳原子數為3 8，且R1和R2中另一者的碳原子數為I 2的非對稱氟化醚。R1和民可為直鏈或支鏈。另外，R1和民可以是烷基中的部分氫原子被氟原子替換了的氟化烷基、或可以是烷基中的全部氫原子被氟原子替換了的全氟化烷基。從離子傳導性和與其它溶劑的相容性的角度考慮,R1和R2的碳原子數總計為10以下，但是優選為3 10，更優選為3 8。此外，從抗氧化性的角度考慮，氟化率(烷基中氫原子被氟原子替換了的百分率，即，氟原子相對于上述式(I)所示的氟化醚中包含的氫原子和氟原子的總和的百分比)優選為20% 100%，從抗氧化性和與其它溶劑的相容性之間的平衡的角度考慮，更優選35% 90%。上述式(I)表示的氟化醚的例子包括CF30CH3、CF3OC2H5, F(CF2)2OCH3^F(CF2)2OC2H5, F(CF2)3OCH3^ F(CF2)3OC2H5, F(CF2)4OCH3^ F(CF2)4OC2H5, F(CF2)5OCH3^F(CF2)5OC2H5, F(CF2)6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：佐佐木英明，野口健宏，金子志奈子，
申請(專利權)人：NEC能源元器件株式會社，
類型：
國別省市：