[发明专利]锂离子二次电池及其制造方法

说明书

本发明公开了一种锂离子二次电池，在电池壳体(4)内收纳有正极(8)、负极(9)以及非水电解液(17)，正极(8)在正极集电体(11)的表面具有正极活性物质层(12)，负极(9)在负极集电体(14)的表面具有负极活性物质层(15)。非水电解液(17)中含有γ‑丁内酯作为非水溶剂的主要成分。在正极活性物质层(12)的表面形成有源自BOB离子的覆膜(13)。在负极活性物质层(15)的表面形成有源自VC的覆膜(16)。

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池及其制造方法。

背景技术

锂离子二次电池主要由吸留、释放锂的正极和负极、非水电解液以及隔膜构成，其用于手机、电脑等电子设备、电动汽车等。非水电解液是让锂盐溶解在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯等非水溶剂中而得到的。在这样的锂离子二次电池中，存在以下问题：当温度升高时，可燃性的非水溶剂挥发，用作正极活性物质的锂复合氧化物分解而释放出氧。

相对于此，在日本公开专利公报特开2000-243447号公报中记载有以下技术内容：将碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯以及γ-丁内酯的混合溶剂用作锂离子二次电池的非水溶剂，上述溶剂均为高沸点溶剂。

发明内容

γ-丁内酯对提高锂离子二次电池的闪点很有效。然而，根据本申请发明人研究发现，γ-丁内酯会在负极分解，其分解生成物会导致电池的输出降低。不难想像该分解生成物会移动到正极而妨碍锂离子出入于该正极。

于是，本发明要解决的问题是：如何做到同时提高锂离子二次电池的闪点和提高耐久性，尤其是如何做到长期维持低温输出。

为解决上述问题，本发明将γ-丁内酯用作非水溶剂，另一方面，在正极和负极均形成覆膜，利用该覆膜抑制γ-丁内酯在负极上的分解，并抑制γ-丁内酯的分解生成物所引起的正极的劣化。

此处公开的锂离子二次电池是一种锂离子二次电池，在电池壳体内收纳有正极、负极以及非水电解液，所述正极在集电体的表面具有正极活性物质层，所述负极在集电体的表面具有负极活性物质层，其特征在于：

所述非水电解液中含有γ-丁内酯(以下，称为“GBL”)作为非水溶剂的主要成分，

在所述负极活性物质层的表面形成有源自碳酸亚乙烯酯(以下，称为“VC”)的覆膜(SEI层)，

在所述正极活性物质层的表面形成有源自二草酸硼酸酯(以下，称为“BOB”)离子的覆膜。

这样一来，非水电解液就以GBL为基础，该GBL是分子间结合力较高的高介电常数溶剂，且熔点较低，在低温下也能保持液体状态，因此有利于提高锂离子二次电池的闪点和提高低温输出。

通过在负极活性物质层的表面形成源自VC的覆膜，能够防止GBL在负极上的还原分解。此外，通过在正极活性物质层的表面形成源自BOB离子的覆膜，即使在负极上产生的GBL的分解生成物移动到正极，也能防止该分解生成物引起正极的劣化。还能防止GBL在正极的氧化分解。

像这样，根据本发明，由于负极活性物质层表面的源自VC的覆膜和正极活性物质层表面的源自BOB离子的覆膜的存在，能够抑制以GBL为非水电解液的基础的锂离子二次电池的循环劣化和保存劣化。例如，即使在-30℃的温度环境下使用，也能够长期维持较高的输出特性。

在一实施方式中，所述正极中含有具有橄榄石晶体构造的磷酸铁锂作为所述正极活性物质。这样一来，有利于保证锂离子二次电池充电时的热稳定性，还能够提高放电电压。在此情况下，源自BOB离子的覆膜会保护正极活性物质层免受GBL的分解生成物的影响，因此能防止磷酸铁锂的分解(Fe的溶出)。

在一实施方式中，所述负极中含有碳材料作为所述负极活性物质。这样一来，有利于增大电池容量。