鋰電池制造技術

鋰電池具備正極、包含鋰的負極、及具有鋰離子傳導性的非水電解質(zhì)，正極包含選自由錳氧化物和氟化石墨組成的組中的至少一種，在與正極相對的負極的至少一部分表面附著有粉末狀或纖維狀的碳材料。進而，非水電解質(zhì)包含非水溶劑、溶質(zhì)、第1添加劑和第2添加劑，溶質(zhì)包含LiClO4，第1添加劑為LiBF4，第2添加劑為具有包含硫和氟的無機陰離子的鹽。

lithium battery

A lithium battery has a positive pole, a negative electrode containing lithium, and a non aqueous electrolyte with a lithium ion conductivity. The cathode contains at least one of the groups of free manganese oxides and fluorinated graphite, attached to the surface of at least part of the negative electrode relative to the positive electrode with a powder or fibrous carbon. Furthermore, the non aqueous electrolyte includes non water solvent, solute, first additive and second additive, the solute contains LiClO4, first additive is LiBF4, and the second additive is a salt containing inorganic anion containing sulfur and fluorine.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】鋰電池
本專利技術涉及鋰電池，詳細而言涉及即使在高溫下保存后，在低溫下也具有良好的輸出特性的鋰電池。
技術介紹
近些年，以鋰電池作為電源的電子設備的應用范圍得以擴大，與此相伴，電子設備的使用溫度范圍也有擴大的傾向。例如，輪胎內(nèi)部的壓力傳感器等用于車載用電子設備的鋰電池要求能夠在100℃以上的高溫下保持一定期間功能，且即使在-40℃的低溫下也會工作。對于正極使用了錳氧化物、氟化石墨且負極使用了金屬鋰的鋰電池，使用溫度范圍廣泛而有望受到重視。然而，使用了金屬鋰的電池在低溫下的電壓降低較大。因此，為了提高鋰電池的輸出特性，而提出了將氟磺酸鹽溶解于非水電解液中的技術(專利文獻1)。例如可認為氟磺酸鋰具有減少電池的內(nèi)部阻抗、提高輸出特性的作用(專利文獻2)。另一方面，負極使用了金屬鋰的電池中，為了提高在低溫下的輸出特性，而提出了負極表面附著有碳材料、向非水電解質(zhì)中添加LiBF4的技術(專利文獻3)?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開昭55-144663號公報專利文獻2：國際公開第2012/141180號小冊子專利文獻3：國際公開第2015/64052號小冊子
技術實現(xiàn)思路
專利技術要解決的問題若將氟磺酸鹽溶解在鋰電池的非水電解質(zhì)中，在高溫下保存鋰電池時，在正極表面氟磺酸鹽參與的副反應進行，在正極表面生成沉淀物。由副反應產(chǎn)生的產(chǎn)物在非水電解質(zhì)中移動并也在負極表面形成沉淀物。因此，在高溫下保存后的鋰電池在低溫下的輸出特性反而會降低。用于解決問題的方案鑒于上述情況，本專利技術的一個方案涉及一種鋰電池，其具備正極、包含鋰的負極、及具有鋰離子傳導性的非水電解質(zhì)，正極包含選自由錳氧化物和氟化石墨組成的組中的至少一種，在與正極相對的負極的至少一部分表面附著有粉末狀或纖維狀的碳材料。進而，非水電解質(zhì)包含非水溶劑、溶質(zhì)、第1添加劑和第2添加劑，溶質(zhì)包含LiClO4，第1添加劑為LiBF4，第2添加劑為具有包含硫和氟的無機陰離子的鹽。專利技術的效果根據(jù)本專利技術，可以得到即使在高溫下保存后，在低溫下也具有良好的輸出特性的鋰電池。附圖說明圖1是示出本專利技術的一實施方式的硬幣型鋰電池的一個例子的截面圖。具體實施方式本專利技術的鋰電池具備正極、包含鋰的負極、及具有鋰離子傳導性的非水電解質(zhì)。正極包含選自由錳氧化物和氟化石墨組成的組中的至少一種。在與正極相對的負極的至少一部分表面附著有粉末狀或纖維狀的碳材料。非水電解質(zhì)包含非水溶劑、溶質(zhì)、第1添加劑和第2添加劑。其中，溶質(zhì)包含LiClO4，第1添加劑為LiBF4，第2添加劑是具有包含硫和氟的無機陰離子的鹽(以下為含氟硫鹽)。在與正極相對的負極的至少一部分表面附著碳材料，且在非水電解質(zhì)中添加了第1添加劑和第2添加劑的情況下，對于在125℃下保存100小時后的電池也未發(fā)現(xiàn)輸出特性有較大劣化。因此，保存后的電池例如在低溫(例如-40℃)下也顯示出優(yōu)異的脈沖放電特性?？梢种圃诟邷叵卤４婧蟮碾姵氐妮敵鎏匦越档偷睦碛煽烧J為如下所述。首先，推測出：第1添加劑和第2添加劑會相互影響，從而在高溫下保存時在正極表面形成優(yōu)質(zhì)的固體電解質(zhì)界面膜(SEI：Solidelectrolyteinterface)。優(yōu)質(zhì)的SEI抑制非水電解質(zhì)參與的進一步副反應，抑制在正極表面和負極表面的沉淀物的增加。因此，可抑制非水電解質(zhì)的減少、阻抗的增加，在保存后的低溫下的輸出特性不易降低。從形成更優(yōu)質(zhì)的SEI的觀點出發(fā)，作為含氟硫鹽，優(yōu)選選自由LiFSO3和LiN(FSO2)2組成的組中的至少1種。然而，即使向非水電解質(zhì)中單獨添加含氟硫鹽，也不會形成優(yōu)質(zhì)的SEI。對于含氟硫鹽，在不存在第1添加劑的環(huán)境下，在高溫下保存時在正極表面使副反應進行，有使阻抗成分顯著增大的傾向。接著，在與正極相對的負極的至少一部分表面所附著的碳材料抑制源自第1添加劑和第2添加劑的阻抗成分的生成。對于第1添加劑和第2添加劑，在負極表面不存在碳材料的情況下，有在高溫下保存時使阻抗成分增加的傾向。例如，可認為含氟硫鹽在負極表面形成以LiF作為主要成分的絕緣體覆膜，而不會形成優(yōu)質(zhì)的SEI。需要說明的是，即使在非水電解質(zhì)中不包含第1添加劑和第2添加劑的情況下，通過在與正極相對的負極的至少一部分表面附著碳材料，也能夠提高使用初期的輸出特性。然而，若在高溫(例如125℃)下將電池長時間(例如100小時)保存，則使輸出特性大幅劣化。電池劣化的主要原因在于由非水電解質(zhì)的分解導致的減少、耗盡、內(nèi)部阻抗的上升等。以下對本專利技術的實施方式進行進一步詳細地說明。本實施方式的鋰電池具備正極、與正極相對配置的負極、及具有鋰離子傳導性的非水電解質(zhì)。優(yōu)選在正極與負極之間夾設由能夠保持非水電解質(zhì)的多孔材料構成的分隔件。正極例如可以通過將作為包含正極活性物質(zhì)、導電材料和粘結劑的混合物的正極合劑成型為圓盤狀而得到?；蛘?，正極可以通過將正極合劑保持在正極集電體而得到。作為正極集電體，例如可以使用不銹鋼、鋁、鈦等。對于正極合劑，可以通過與液態(tài)成分混合并制成漿料狀，涂布于正極集電體的表面并進行干燥，從而保持在正極集電體。正極活性物質(zhì)包含錳氧化物和氟化石墨中的至少一者。正極活性物質(zhì)可以單獨使用1種，也可以混合來使用。包含錳氧化物作為正極活性物質(zhì)的電池顯示出較高的電壓，脈沖放電特性優(yōu)異。另外，包含氟化石墨作為正極活性物質(zhì)的電池的高溫保存特性、長期可靠性比較優(yōu)異。錳氧化物中所含的錳的氧化值代表性的是4價。然而，氧化值不限定于4價，容許有稍許的增減。作為可以使用的錳氧化物，可列舉出：MnO、Mn3O4、Mn2O3、MnO2、MnO3等，但通?？墒褂靡远趸i作為主要成分的錳氧化物。錳氧化物還可以是包含多種結晶狀態(tài)的混晶狀態(tài)。錳氧化物的比表面積優(yōu)選為例如0.5～7m2/g。通過將錳氧化物的比表面積設定為上述范圍，從而容易充分地確保放電反應場，且使抑制非水電解質(zhì)的分解反應的效果增大。因此，有利于兼顧保存特性和脈沖放電特性。錳氧化物的比表面積優(yōu)選為0.5～6m2/g、進一步優(yōu)選為3～6m2/g。氟化石墨是由通式：CFx(0.9≤x≤1.1)表示的化合物。氟化石墨例如可以通過使石油焦炭或人造石墨氟化而得到。作為導電材料例如可以使用天然石墨、人造石墨、炭黑、碳纖維等。作為炭黑，可列舉出：乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑、熱裂法炭黑等。它們可以單獨使用，還可以混合使用2種以上。正極合劑中所含的導電材料的量是正極活性物質(zhì)每100質(zhì)量份例如為5～30質(zhì)量份。作為粘結劑可以使用例如聚乙烯、聚丙烯等烯烴樹脂；聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物等氟樹脂；苯乙烯丁二烯橡膠、氟橡膠、聚(甲基)丙烯酸等。它們可以單獨使用，還可以混合使用2種以上。正極合劑中所含的粘結劑的量是正極活性物質(zhì)每100質(zhì)量份例如為3～15質(zhì)量份。負極包含金屬鋰和鋰合金中的至少一者。鋰合金是包含鋰和鋰以外的元素M的合金。元素M優(yōu)選包含選自由Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn組成的組中的至少1種。鋰合金中所含的元素M的含量以原子比計優(yōu)選為20％以下。負極例如可以通過將金屬鋰、鋰合金的片沖切成圓盤狀而得到。負極還可以附著于負極集電體來使用。作為負極集電體，例如可以使用銅、鎳、不銹鋼等。在與正極相對本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
1.一種鋰電池，其具備正極、包含鋰的負極、及具有鋰離子傳導性的非水電解質(zhì)，所述正極包含選自由錳氧化物和氟化石墨組成的組中的至少一種，在與所述正極相對的所述負極的至少一部分表面附著有粉末狀或纖維狀的碳材料，所述非水電解質(zhì)包含非水溶劑、溶質(zhì)、第1添加劑和第2添加劑，所述溶質(zhì)包含LiClO4，所述第1添加劑為LiBF4，所述第2添加劑為具有包含硫和氟的無機陰離子的鹽。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2016.01.25 JP 2016-0114201.一種鋰電池，其具備正極、包含鋰的負極、及具有鋰離子傳導性的非水電解質(zhì)，所述正極包含選自由錳氧化物和氟化石墨組成的組中的至少一種，在與所述正極相對的所述負極的至少一部分表面附著有粉末狀或纖維狀的碳材料，所述非水電解質(zhì)包含非水溶劑、溶質(zhì)、第1添加劑和第2添加劑，所述溶質(zhì)包含LiClO4，所述第1添加劑為LiBF4，所述第2添加劑為具有包含硫和氟的無機陰離子的鹽。2.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池，其中，所述具有包含硫和氟的無機陰離子的鹽為選自由LiFSO3和LiN(FSO2)2組成的組中的至少1種。3.根據(jù)權利要求1或2所...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：中井美有紀，樟本靖幸，
申請(專利權)人：松下知識產(chǎn)權經(jīng)營株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本,JP