[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，以环境保护运动的高涨作为背景，正在进行电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)、及燃料电池车(FCV)的开发。作为它们的发动机驱动用电源，能够重复充放电的二次电池适合，特别是可以期待高容量、高功率的锂离子二次电池等非水电解质二次电池备受瞩目。

非水电解质二次电池具有形成在集电体表面的包含正极活性物质(例如LiCoO₂、LiMnO₂、LiNiO₂等)的正极活性物质层。另外，非水电解质二次电池具有形成在集电体表面的包含负极活性物质(例如金属锂、焦炭及天然/人造石墨等碳质材料、Sn、Si等金属及其氧化物材料等)的负极活性物质层。

用于使活性物质层中使用的活性物质粘结的粘结剂分为有机溶剂系粘结剂(在水中不溶解/分散、在有机溶剂中溶解/分散的粘结剂)及水系粘结剂(在水中溶解/分散的粘结剂)。关于有机溶剂系粘结剂，在有机溶剂的材料费、回收费、废弃处理等方面花费大额的费用，有时工业上不利。另一方面，关于水系粘结剂，作为原料的水的供应容易，除此之外，具有下述优点：干燥时产生的是水蒸气，因此能够显著抑制对生产线的设备投资，能够实现环境负荷的减少。水系粘结剂还具有下述优点：与有机溶剂系粘结剂相比，即使为少量粘结效果也大，能够提高每相同体积的活性物质比率，能够使电极高容量化。

由于具有这样的优点，正在进行使用水系粘结剂作为形成活性物质层的粘结剂来形成负极的各种尝试。例如，日本特开2010-80297号公报中公开了一种非水电解质二次电池用负极，其在负极活性物质层中含有作为水系粘结剂的丁苯橡胶(SBR)等胶乳系粘结剂、以及聚乙烯醇及羧甲基纤维素。

发明内容

但是，可知在包含使用水系粘结剂的负极活性物质层的非水电解质二次电池中，与使用有机系粘结剂的情况相比，初次充放电时由电极产生的气体量变多。若产生的气体量变多，则担心对电池特性造成影响，特别是长期使用电池时，存在电池容量下降的情况。

因此，本发明的目的在于，提供一种在使用水系粘结剂作为负极活性物质层的粘结剂时能够将产生的气体有效地排出到电极外、即使长期使用电池容量的下降也少的非水电解质二次电池。

本发明的非水电解质二次电池包含：正极，其在正极集电体的表面形成有正极活性物质层；负极，其在负极集电体的表面形成有包含水系粘结剂的负极活性物质层；和隔膜，其配置在前述正极活性物质层和前述负极活性物质层之间。而且，具有下述特征：负极活性物质层的密度为1.4～1.6g/cm³，相对于正极、负极、隔膜及前述电解液层的总厚度，正极、负极及隔膜的总厚度的比例为0.85以上且小于1.0。

附图说明

图1为示出扁平型(层叠型)的非双极型的非水电解质锂离子二次电池的基本结构的截面示意图。

图2A为作为本发明的适宜的一个实施方式的非水电解质二次电池的示意图。

图2B为从图2A中的A方向观察的向视图。

图3为示出作为本发明的其他适宜的一个实施方式的包含非水电解质二次电池的电池组件的立体图。

具体实施方式

本发明为一种非水电解质二次电池，其具有发电元件，所述发电元件包含：正极，其在正极集电体的表面形成有正极活性物质层；负极，其在负极集电体的表面形成有包含水系粘结剂的负极活性物质层；和隔膜，其配置在正极活性物质层和负极活性物质层之间，负极活性物质层的密度为1.4～1.6g/cm³，在负极活性物质层及正极活性物质层中的至少一层和隔膜之间配置有电解液层，相对于正极、负极、隔膜及电解液层的总厚度，正极、负极及隔膜的总厚度的比例为0.85以上且小于1.0。

如上所述，对于水系粘结剂，作为制造活性物质层时的溶剂可以使用水，因此存在各种优点，并且粘结活性物质的粘结力也高。但是，本发明人等发现，若在负极活性物质层中使用水系粘结剂，则与使用有机溶剂系粘结剂的负极相比，存在初次充放电时的气体产生量多这样的问题。认为这是因为：将水系粘结剂溶解(分散)时使用的溶剂的水残留在电极内，该水分解而形成气体，因此与有机溶剂系粘结剂相比，气体的产生变多。由于这样的气体的产生，在负极活性物质层中使用水系粘结剂的情况下，长期使用电池时的电池的放电容量与初始时的电池的放电容量相比发生了下降。认为这是因为：由于气体的产生，活性物质层上残留气体，负极表面上的SEI覆膜的形成变得不均匀。