非水電解質二次電池的制造方法、非水電解質二次電池技術

本發明專利技術提供一種非水電解質二次電池的制造方法，根據該方法，在低溫狀態下具有優異的輸出特性，并且即使在低溫狀態下電池在2個階段的充電中變為過充電狀態，也可以充分地確保可靠性。本發明專利技術提供具備在外包裝體內部的壓力大于給定值的情況下阻斷電流的電流阻斷機構的非水電解質二次電池的制造方法，該方法具有如下工序：在外包裝體內配置電極體(2)和含有具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的非水電解液，在將具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量相對于正極芯體表面中的正極活性物質層的形成面積設為2.5g/m2～5.0g/m2后，在充電深度60以上的狀態下，進行60℃以上的老化處理。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及具備在電池外包裝體內部的壓力大于給定值的情況下阻斷電流的電流阻斷機構的非水電解質二次電池的制造方法、非水電解質二次電池、以及車輛。
技術介紹
近年來，作為攜帶電話、攜帶型個人電腦、攜帶型音樂播放器等攜帶型電子設備的驅動電源，多使用以鋰離子二次電池為代表的非水電解質二次電池。此外，基于環境保護運動高漲的背景，二氧化碳氣體等的排出限制受到強化，因此正在積極地進行使用鋰離子二次電池等的電動汽車(EV)、插電式混合電動汽車(PHEV)、混合電動汽車(HEV)等的開發。另夕卜，還在積極地進行使用鋰離子二次電池等的大型蓄電系統的開發。該種鋰離子二次電池是如下的電池，即，作為正極活性物質使用LiCo02、LiNiO2,LiMn2O4等鋰過渡金屬復合氧化物等，作為負極活性物質使用能夠吸貯、排出鋰離子的碳材料或硅材料等，并使用在有機溶劑中溶解有鋰鹽作為溶質的電解液。一旦鋰離子二次電池達到過充電狀態，就會從正極中過多地抽出鋰，在負極中產生鋰的過度的插入，從而產生正負兩極在熱力學上不穩定化等問題。為了解決此種問題，例如提出過如下的鋰離子二次電池，即，通過在電解液中添加聯苯、環己基苯、以及二苯醚中的至少一種作為過充電抑制劑，來防止過充電時的溫度上升(參照專利文獻I)。另外，還提出過如下的鋰離子二次電池，S卩，通過在構成電解液的有機溶劑中含有具有與苯基相鄰的叔碳的烷基苯衍生物或環己基苯衍生物，而不會對低溫特性、保存特性等電池特性造成不良影響，并 且實施了過充電對策。(參照專利文獻2)。該鋰離子二次電池中，當鋰離子二次電池變為過充電狀態時，作為具有與苯基相鄰的叔碳的燒基苯衍生物或環己基苯衍生物的異丙苯、I，3- 二異丙基苯、1,4- 二異丙基苯、1-甲基丙基苯、1，3_雙(1-甲基丙基)苯、1，4_雙(1-甲基丙基)苯、環己基苯、環戊基苯等添加劑就會開始分解反應而產生氣體。與此同時開始聚合反應而產生聚合熱。當在該狀態下進一步繼續過充電時，氣體的產生量就會增大，從開始過充電起15 19分鐘后電流阻斷封口板工作而阻斷過充電電流。這樣，電池溫度也會慢慢地降低。現有技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開2004-134261號公報專利文獻2日本特開2001-015155號公報特別在要求高可靠性的EV、PHEV、HEV等中所用的非水電解質二次電池中，作為針對過充電的對策，優選如上所述地應用在非水電解質中含有過充電抑制劑的技術。本專利技術人等在推進EV、PHEV, HEV等中所用的車載用非水電解質二次電池的開發的過程中，即使在非水電解液中含有過充電抑制劑的情況下，在低溫狀態下充電抑制劑的效果也會降低，從而產生如下的問題，即，即使在電池中產生異常，在電流阻斷機構的工作之前，也會花費時間。此外，在非水電解液中含有過充電抑制劑的情況下，會產生在低溫狀態下輸出特性降低的問題。另外，對于非水電解質二次電池設想是在以一定速率充電(第一段充電)后、以更高的速率再進行充電(第二段充電)的用法(2個階段的充電)。但是，在具備電流阻斷機構的非水電解質二次電池中，由于有關該電流阻斷機構的工作的各種條件是設想為一定速率的充電下的過充電而設定的，因此對于第二段的過充電(2段過充電)肯定無法原樣不變地適用。
技術實現思路
本專利技術是解決上述的問題的專利技術，其目的在于，提供在低溫狀態下具有優異的輸出特性、并且即使在低溫狀態下電池在2個階段的充電中變為過充電狀態也可以充分地確保可靠性的非水電解質二次電池的制造方法、非水電解質二次電池、以及車輛。用于解決問題的途徑本專利技術的非水電解質二次電池的制造方法是如下的非水電解質二次電池的制造方法，即，該非水電解質二次電池具有電極體和收納所述電極體和非水電解液的外包裝體，所述電極體具有在正極芯體表面形成有正極活性物質層的正極板、在負極芯體表面形成有負極活性物質層的負極板、和夾設于所述正極板與所述負極板之間的隔膜，并且在從所述正極板到所述外包裝體的外部的導電路徑、以及從所述負極板到所述外包裝體的外部的導電路徑中的至少一個導電路徑中，具有所述外包裝體內部的壓力大于給定值的情況下阻斷電流的電流阻斷機構，該制造方法具有如下的工序，即，在所述外包裝體內配置所述電極體和含有具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的所述非水電解液，在將所述非水電解液中所含的所述具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量相對于所述正極芯體表面中的所述正極活性物質層的形成面積設為2.5g/m2 5.0g/m2后,在充電深度60%以上的狀態下，進行60°C以上的老化處理。通過使用具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物作為非水電解液中所含的過充電抑制劑，并且將非水電解液中所含的具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量相對于正極芯體 表面中的正極活性物質層的形成面積最佳化，同時進行特定條件下的老化處理，就可以在低溫狀態下具有優異的輸出特性，并且即使在低溫狀態下電池在2個階段的充電中變為過充電狀態也可以充分地確保可靠性。本專利技術中作為過充電抑制劑使用的具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物在電池變為過充電狀態的情況下，因在正極表面中環己基被氧化變為苯基而產生氫氣，通過進一步將苯基氧化分解而產生氫氣。所以，如果在非水電解液中含有具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物，則在電池在2個階段的充電中變為過充電狀態的情況下，可以升高電池內壓而使電流阻斷機構工作。本專利技術中，通過將非水電解液中所含的具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量相對于正極芯體表面中的正極活性物質層的形成面積設為2.5g/m2 5.0g/m2，可以獲得在低溫下具有優異的輸出特性的非水電解液二次電池。但是，即使具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量處于上述的范圍中，在低溫狀態下電池在2個階段的充電中變為過充電狀態時的可靠性也不夠充分。所以，本專利技術中，通過在將電池的充電深度設為60%以上的狀態下，進行60°C以上的老化處理，可以充分地確保在低溫狀態下電池在2個階段的充電中變為過充電狀態時的可靠性。對此可以如下所示地考慮。在非水電解液中均勻地分散有具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的狀態下，電池在2個階段的充電中變為過充電狀態時，在產生為使電流阻斷機構工作而必需的量的氣體前需要一定程度的時間。特別是如果是低溫狀態，則可以認為在產生為使電流阻斷機構工作而必需的量的氣體前需要更長的時間。針對于此，如果進行老化處理，則可以將具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物在正極表面中低聚物化或聚合物化。所以可以認為，在電池在2個階段的充電中變為過充電狀態的情況下，與環己基苯在非水電解液中均勻地分散的狀態相比更短的時間內，產生為使電流阻斷機構工作而必需的量的氣體。所以可以認為，根據本專利技術，即使在低溫狀態下電池在2個階段的充電中變為過充電狀態時，也可以充分地確保可靠性。如果非水電解液中所含的具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量相對于正極芯體表面中的正極活性物質層的形成面積小于2.5g/m2，則在低溫狀態下過充電抑制劑的效果降低，在電池在2個階段的充電中變為過充電狀態時很難立即使電流阻斷機構工作，即使進行了老化處理，也有可能產生內部燃燒或破裂之類的不佳狀況。另一方面，如果非水電解液中所含的具有環己基本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非水電解質二次電池的制造方法，該非水電解質二次電池具有電極體和收納所述電極體和非水電解液的外包裝體，所述電極體具有在正極芯體表面形成有正極活性物質層的正極板、在負極芯體表面形成有負極活性物質層的負極板、和夾設于所述正極板與所述負極板之間的隔膜，并且在從所述正極板到所述外包裝體的外部的導電路徑以及從所述負極板到所述外包裝體的外部的導電路徑中的至少一個導電路徑中，具有所述外包裝體內部的壓力大于給定值的情況下阻斷電流的電流阻斷機構，該制造方法具有如下的工序，即，在所述外包裝體內配置所述電極體和含有具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的所述非水電解液，在將所述非水電解液中所含的所述具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量相對于所述正極芯體表面中的所述正極活性物質層的形成面積設為2.5g/m2～5.0g/m2后，在充電深度60％以上的狀態下，進行60℃以上的老化處理。

【技術特征摘要】
2012.01.27 JP 2012-0159721.一種非水電解質二次電池的制造方法，該非水電解質二次電池具有電極體和收納所述電極體和非水電解液的外包裝體，所述電極體具有在正極芯體表面形成有正極活性物質層的正極板、在負極芯體表面形成有負極活性物質層的負極板、和夾設于所述正極板與所述負極板之間的隔膜，并且在從所述正極板到所述外包裝體的外部的導電路徑以及從所述負極板到所述外包裝體的外部的導電路徑中的至少一個導電路徑中，具有所述外包裝體內部的壓力大于給定值的情況下阻斷電流的電流阻斷機構， 該制造方法具有如下的工序，即，在所述外包裝體內配置所述電極體和含有具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的所述非水電解液，在將所述非水電解液中所含的所述具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物的量相對于所述正極芯體表面中的所述正極活性物質層的形成面積設為2.5g/m2 5.0g/m2后，在充電深度60%以上的狀態下，進行60°C以上的老化處理。2.根據權利要求1所述的非水電解質二次電池的制造方法，其中， 作為所述具有環己基和苯基中的至少一種基團的化合物，使用選自異丙苯、1，3_ 二異丙基苯、1，4_ 二異丙基苯、1-甲基丙基苯、1，3-雙(1-甲基丙基)苯、1，4_雙(1-甲基丙基)苯、叔丁基苯、二叔丁基苯、叔戊基苯、二叔戊基苯、環己基苯、環戊基苯、聯苯、二苯醚中的至少一種。3.根據權利要求1或2所述的非水電解質二次電池的制造方法，其中， 構成所述非水電解質的非水溶劑含有選自碳酸亞乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯中的至少I種。4.根據權利要求1 3中任一項所述的非水電解質二次電池的制造方法，其中， 在充電深度60 80%...

【專利技術屬性】
技術研發人員：南圭亮，井寄將博，橫山喜紀，藤原豐樹，山內康弘，能間俊之，原田宏紀，高田登志廣，森島龍太，
申請(專利權)人：三洋電機株式會社，豐田自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：