[发明专利]锂离子二次电池及其充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池和所述锂离子二次电池的充电方法，和更特别地涉及适于锂离子二次电池的充电方法，其中水性粘合剂用作用于在负极活性物质层中分散负极活性物质的粘合剂。

背景技术

锂离子二次电池使用碳材料作为负极活性物质，使用含锂复合氧化物作为正极活性物质，和使用已添加电解质的质子惰性溶剂作为电解液，所述锂离子二次电池作为用于携带式电话或笔记本式个人计算机的电源受到关注，由于它们实现高能量密度的能力。添加到电解液的电解质还称为支持电解质。锂离子二次电池的负极如下形成:采用单质碳粉末（例如石墨或无定形碳）作为负极活性物质，形成浆料，其中将该单质碳粉分散在粘合剂中然后添加有机溶剂，将该浆料涂敷于由例如金属板形成的集电器，然后通过蒸发去除有机溶剂。例如聚偏二氟乙烯(PVDF)的材料通常用作粘合剂。

然而，当锂离子二次电池在组装之后初始充电时，气体在电解液内形成，且具有锂离子传导性的被称为SEI(固体电解质界面)相膜的保护膜形成在负极表面。剩余在电池内部的气体引起特性劣化，且气体的出现干扰均匀的保护膜的形成。如果稳定的保护膜未形成，则随着重复充电和放电会大大减少电池容量。

在JP HI 1-111339A[PL1]中，公开了形成膜并抑制气体生成的内容，当初始充电锂离子二次电池时，在电池内部保持加压状态，和在将电池充电至充电完成电压之后，释放加压状态，然后在正常压力或减压下密封电池容器的开口。JP 2000-277144A[PL2]公开了在铝层合袋中插入电池元件，注入非水性电解液，然后将袋开口密封，接着充电直到产生预定的电池电压以完成气体的初始产生，然后实施充电过程仅到必需的电量，在高温环境下保持该充电状态经必需的时间间隔，以使得由产电元件产生气体，在高温环境下打开袋的一部分以排出积累在内部的气体，然后重新密封该袋。

在锂离子二次电池的初始充电中，广泛遵循的程序包含：首先，执行初步充电步骤，实施初步充电以在电池内部产生气体；然后执行脱气步骤，打开电池外壳材料以将气体排出至外部，重新密封外壳，然后执行主充电步骤，充电至规定的满充电压。

在锂离子二次电池中，恒流恒压充电通常用作充电方法，既因为必须严格避免过量电压和过充电，又因为端电压随着增加的充电容量而提高。在恒流恒压充电中，恒流充电首先在规定的电流值下实施，同时监测电池的端电压，和当端电压达到设定的电压时，在设置的电压下实施恒压充电。甚至当通过执行初步充电步骤、脱气步骤和主充电步骤来实施初始充电时，通常对每个初步充电步骤和主充电步骤实施恒压恒流充电。

考虑到在负极表面上的保护膜，JP 2002-203609A[PL3]公开了提供以下步骤：在负极表面上形成保护膜的步骤，通过实施恒流充电然后实施恒压充电，导致在非水性电解质的非水性溶剂中的分解反应；和实施用于将锂吸收进负极的充电的步骤。

为了形成在锂离子二次电池中的负极表面和正极表面上形成的稳定的保护膜，已经给出方法，其中将可通过预定电压分解的添加剂添加到质子惰性电解液中，然后在初始充电时，通过添加剂的分解反应形成保护膜。JP 2006-351332A[PL4]公开了向电解液中添加链二磺酸酯，然后在30-60℃的温度范围内实施充电。JP 2011-054408A[PL5]公开了实施恒流恒压充电，其中使用包含氟化环状碳酸酯作为添加剂的电解液的锂离子二次电池中的设定电压为3.8-4.1v；然后脱气。

引用列表

专利文献：

[PL1]: JP H11-111339A

[PL2]: JP 2000-277144A

[PL3]: JP 2002-203609A

[PL4]: JP 2006-351332A

[PL5]: JP 2011-054408A

[PL6]: W02011/061999。

发明概要

本发明解决的问题：