鋰離子二次電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及抑制裡離子二次電池充放電時的短路的技術。
【背景技術】
[0002] 由于全球變暖和燃料枯竭的問題，各汽車制造商都在開發電動汽車巧V)。作為EV 的電源，要求高能量密度的裡離子二次電池。近年來，為了實現高能量密度化，含Si的活性 物質很受期待。人們知道，Si隨充放電而發生的體積變化較大。
[0003] 通常，裡離子二次電池具有由正極、負極和隔膜（S巧arator)構成的電極組。
[0004] 專利文獻1中列舉了Si和氧化娃作為負極活性物質的例子，并圖示了負極尺寸大 于正極的電池的截面結構。 陽0化]專利文獻2也圖示了負極尺寸大于正極的電池的截面結構。
[0006] 運是因為，從正極脫出（析出）的Li由負極接收，所W在負極較小的情況下，Li可 能會析出到負極端部的集電錐露出部上。
[0007] 現有技術文獻 陽00引專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特開號公報

【發明內容】
W11] 發明要解決的技術問題
[0012] 本發明的目的在于抑制裡離子二次電池充放電時的短路。
[0013] 解決問題的技術手段
[0014] 本發明提供一種裡離子二次電池，包括長方形的正極、長方形的負極和隔膜，其特 征在于：正極、負極和隔膜構成層疊型電極組，正極包括正極集電錐和含正極活性物質的 正極合劑層，負極包括負極集電錐和含負極活性物質的負極合劑層，負極活性物質含娃系 材料和碳質材料，娃系材料與碳質材料的質量比為20 :80~80 :20,娃系材料是Si合金或 SiOy(0. 5《X《1. 5)，正極和負極具有從層疊型電極組的公共的一個邊伸出的集電端子， 負極集電錐由不誘鋼，純度99. 9% W上的銅中混合有錯、銀和錫中的至少一種W上的元素 的銅合金，或純度99. 99% W上的銅形成，在集電端子從公共的一個邊伸出的方向上，正極 合劑層和負極合劑層的長度關系是，正極合劑層的長度為負極合劑層的長度W上。 陽〇1引發明效果
[0016] 根據本發明，能夠抑制裡離子二次電池充放電時的短路。
【附圖說明】
[0017] 圖1是表示層壓電池內部的層疊型電極組的分解圖。 陽01引圖2是表示對應于實施例1~4、實施例16~19、實施例21~24、實施例26~ 29 W及比較例2和9~10的層壓電池內部的層疊型電極組的截面圖。
[0019] 圖3是表示對應于實施例5、實施例11~14、實施例20、實施例25 W及實施例30 的層壓電池內部的層疊型電極組的截面圖。
[0020] 圖4是表示對應于實施例6~9的層壓電池內部的層疊型電極組的截面圖。
[0021] 圖5是表示對應于實施例10的層壓電池內部的層疊型電極組的截面圖。
[0022] 圖6是表示對應于實施例15的層壓電池內部的層疊型電極組的截面圖。
[0023] 圖7是表示對應于比較例1和3~8的層壓電池內部的層疊型電極組的截面圖。
[0024] 圖8是表示層壓電池之一例的分解立體圖。 陽0巧]附圖標記說明
[00%] 1 :正極端子，2 :負極端子，3 :正極未涂敷部，4 :負極未涂敷部，5 :正極，6 :負極， 7 :隔膜，8 :層壓膜（laminate film)(殼體一側），9 :電極組，10 :層壓膜（蓋體一側），11 : 集電端子。
【具體實施方式】
[0027] 含Si的負極活性物質隨充放電而發生的體積變化較大。
[0028] 本發明的發明人在電極中使用隨充放電而發生的體積變化較大的Si作為負極活 性物質，并對運樣的電極在充放電時進行原位（in-situ)觀察，其結果發現，具有一定量的 Si的負極的膨脹收縮不僅發生在合劑層的厚度方向上，在其長度方向（包括縱向和橫向） 上也發生膨脹收縮。換言之，形成在集電錐表面的合劑層，在從集電錐溢出的方向上發生膨 脹收縮。而且，發明人還發現，在具有正極和負極的集電引板從同一邊伸出之結構的層疊結 構電極組的情況下，由于因含Si的負極的膨脹收縮和集電錐的伸展導致的電極的錯位，會 發生負極與正極的短路。具體而言，發明人發現層疊型電極組結構的負極合劑層與正極未 涂敷部引板會發生接觸而短路。此處，層疊結構電極組（層疊型電極組）指的是，對于在 平板狀集電錐的表面形成了合劑層的正極和負極，使它們之間夾入隔膜而層疊形成的電極 組。
[0029] 下面W實施例為例說明本發明。本發明不限于W下描述的實施例。
[0030] (實施例）
[0031] (層壓電池的規格） 陽〇3引表1表示實施例和比較例的IAh級層壓電池的規格。表2表示30Ah級層壓電池的 規格。它們都是在相同規格下改變電極的層疊片數和電池尺寸來制備兩種電池。表1所示 的實施例1~30和比較例1~10與表2所示的實施例31~60和比較例11~20對應。
[0033] 運兩個表中示出了負極活性物質的規格、負極放電容量、負極集電錐的材料 和層疊電極組的尺寸比。此處，負極活性物質的規格表示為娃系材料與碳質材料的質 量比。娃系材料是Si合金或SiO。此外，碳質材料是石墨。另外，娃系材料能夠使用 SiOx(0. 5《X《1. 5)。碳質材料能夠使用石墨之外的無定形碳（Amo巧hous carbon)。
[0034] 正極活性物質全部使用LiNiasCoaiMrvi。除此之外，也能夠使用裡離子二次電池 中可使用的裡過渡金屬氧化物等。
[0035] 負極活性物質只要含有Si,且Li對極基準的從OV至1. 5V的范圍內的放電容量為 600Ah/kg W上llOOAh/kg W下即可，可為任何材料。本例中分別使用Si合金、Si合金與石 墨的混合系材料、SiO與石墨的混合系材料、Si與石墨的混合系材料，通過改變混合比來改 變放電容量。
[0036] 其中，Si合金通常為金屬娃（Si)的微細顆粒分散到其它金屬元素的各顆粒中的 狀態，或其它金屬元素分散到Si的各顆粒中的狀態。其它的金屬元素只要包括Al、NiXu、 Fe、Ti和Mn中的任一種W上即可。Si合金能夠通過機械合金法來W機械的方式合成，或將 Si顆粒與其它金屬元素的混合物加熱后使其冷卻來制備。本例中使用前者。
[0037] Si合金的組成使用了 Si :其它金屬元素的原子比為70 :30的組成，但本發明優選 50 :50 ~90 :10,更優選 60 :40 ~80 :20。本例中作為 70 :30 使用了 SiwTiisFeis。 陽〇3引也可W使用SiOx(0. 5《X《1. 5)代替SiO。Si、SiOx和Si合金也可W有碳涂層。
[0039] 負極的粘合劑使用聚酷胺酷亞胺（polyamide-imide)。除此之外，作為粘合劑也可 W是聚酷亞胺（pol^mide)或聚酷胺（polyamide)或它們的混合物，也可W是與PVDF、SBR 等其它粘合劑的混合粘合劑。
[0040] (表 1)
[0041 ]

柳44](負極的制備）
[0045] 首先，除上述的負極活性物質和粘合劑之外，使用乙烘黑（acetylene black)作 為導電材料，按質量比依次為92 :5 :3來進行制備，并W粘度為5000~SOOOmPa，且固態成 分比為70% W上90% W下的方式，一邊混合溶劑（N-甲基（methyl)-2-化咯燒酬（pirro Iydon) (NMP)) -邊制備負極漿料。其中，本說明書中的粘度是0.5巧m下第600秒的值。此 夕F，漿料的制備使用行星式混合攬拌器。
[0046] 使用所得到的負極漿料，利用臺式缺角輪式涂敷機（comma coater)將其涂敷到集 電錐上。集電錐使用不誘鋼（SUS444)、純度99. 9% W上的銅中混合了異種元素（錯、銀和 錫中的至少一種W上）的銅合金、W及純度99. 99% W上的純銅之中的任一種。