CN103682449A - 锂离子二次电池的生产方法和锂离子二次电池 - Google Patents

锂离子二次电池的生产方法和锂离子二次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103682449A
CN103682449A CN201310397260.2A CN201310397260A CN103682449A CN 103682449 A CN103682449 A CN 103682449A CN 201310397260 A CN201310397260 A CN 201310397260A CN 103682449 A CN103682449 A CN 103682449A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive electrode
electrolytic solution
aqueous electrolytic
electrode material
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310397260.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103682449B (zh
Inventor
斋藤平
铃木信司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN103682449A publication Critical patent/CN103682449A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103682449B publication Critical patent/CN103682449B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0567—Liquid materials characterised by the additives
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

生产锂离子二次电池的方法包括：选择具有指定比表面积的正电极活性材料，和制备含有指定浓度的LiPO2F2的非水电解质溶液。在给出正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中化合物浓度y[mol/kg]之间的关系的xy-坐标平面中，指定比表面积与指定浓度的组合对应于位于通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)以该顺序以直线连接而形成的六角形内部区域内的值的组合。

Description

锂离子二次电池的生产方法和锂离子二次电池
发明背景
1.发明领域
本发明涉及生产锂离子二次电池的方法和锂离子二次电池。
2.相关技术描述
锂离子二次电池作为移动和便携式器件的电源以及作为例如电动汽车和杂用汽车的电源受到关注。锂离子二次电池是可得的，其中电池壳体容纳非水电解质溶液和具有含有正电极活性材料的正电极的电极组件(例如参考日本专利申请公开No.2004-31079(JP 2004-31079 A))。
JP 2004-31079 A公开了使用含有下式(1)化合物(二氟磷酸锂；该化合物在下面还称为LiPO2F2)的非水电解质溶液生产的锂离子二次电池。
Figure BDA00003770703100011
在组装含有添加LiPO2F2的非水电解质溶液的锂离子二次电池以后，衍生自LiPO2F2的膜可通过将电池活化(例如执行首次充电)在正电极活性材料的表面上形成。在正电极活性材料表面上形成衍生自LiPO2F2的膜可抑制衍生自非水电解质溶液中的电解质或溶剂的膜形成。衍生自LiPO2F2的膜具有较低的电阻且比衍生自非水电解质溶液中的电解质或溶剂的膜更稳定。因此可实现电池输出的提高。另外，在正电极活性材料表面上形成的LiPO2F2衍生膜可抑制正电极上通过非水电解质溶液中的溶剂的降解反应(放热反应)，因此可抑制电池的发热(特别是在过充电期间的发热)。
因此，添加LiPO2F2的目的是在正电极活性材料表面上形成LiPO2F2衍生膜，由此提高电池输出并抑制充电期间产生的热量的量。另外，锂离子二次电池的规格相当不同，因此在锂离子二次电池当中，并入的非水电解质溶液的量和正电极活性材料的比表面积也改变。假定LiPO2F2衍生膜在正电极活性材料表面上形成，则可预期LiPO2F2添加的量优选与正电极活性材料的比表面积一致地测定。
另一方面，在JP 2004-31079 A中，LiPO2F2添加的量由非水电解质溶液中的重量%浓度或摩尔浓度限定而不考虑正电极活性材料的比表面积。然而，当LiPO2F2添加的量以这种方式限定时，LiPO2F2的量则相对于正电极活性材料的比表面积太少或过量，因此，顾虑的是不能得到显示出高输出和抑制发热的电池。
发明概述
本发明提供高输出、发热抑制锂离子二次电池和生产锂离子二次电池的方法。
本发明第一方面是生产锂离子二次电池的方法。该方法包括：选择具有指定比表面积的正电极活性材料；制备含有指定浓度的下式(1)化合物的非水电解质溶液；制造电池，其中非水电解质溶液和电极组件容纳于电池壳体中，其中电极组件具有含有正电极活性材料的正电极；和将电池活化。在给出正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中的化合物浓度y[mol/kg]之间的关系的xy-坐标平面中，指定比表面积与指定浓度的组合对应于位于通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域内的值的组合。
Figure BDA00003770703100021
如上文所述，(x,y)为正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中下式(1)化合物(二氟磷酸锂；该化合物在下文中也称为LiPO2F2)浓度y[mol/kg]的组合。在该生产方法中，指定比表面积与指定浓度的组合对应于位于通过将显示比表面积x与浓度y之间的关系的坐标系(即xy-坐标平面)中的6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域内的值的组合。即，电池通过选择用于正电极中的正电极活性材料并将LiPO2F2并入非水电解质溶液中而制造，所以上述(x,y)具有在所述xy-坐标平面上六角形内部区域内的值的组合。
通过使正电极活性材料的比表面积x[m2/g]和非水电解质溶液中LiPO2F2的浓度y[mol/kg]满足以上给出的条件，高输出、发热抑制锂离子二次电池可通过在组装步骤中制造电池，然后在活化步骤中将该电池活化而生产。
在本发明的第一方面中，非水电解质溶液中的溶剂可含有20-40体积%碳酸亚乙酯以及碳酸二甲酯和碳酸乙基甲酯中的至少一种。
高输出、发热抑制锂离子二次电池可通过使用含有上述溶剂的非水电解质溶液作为它的非水电解质溶液而生产。
在本发明的第一方面中，正电极活性材料可以为具有通式LiNilMnmConO2的锂过渡金属复合氧化物，其中l+m+n等于1，l大于0，m大于0，n大于0。
高输出、发热抑制锂离子二次电池可通过使用具有通式LiNilMnmConO2(l+m+n=1，l>0，m>0，n>0)的锂过渡金属复合氧化物生产。
本发明第二方面为锂离子二次电池。锂离子二次电池包含电极组件、非水电解质溶液和电池壳体。电极组件具有正电极，正电极含有具有指定比表面积的正电极活性材料。非水电解质溶液含有指定浓度的下式(1)化合物。在给出正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中的化合物浓度y[mol/kg]之间的关系的xy-坐标平面中，指定比表面积与指定浓度的组合对应于位于通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域内的值的组合。
Figure BDA00003770703100031
附图简述
下面参考附图描述本发明典型实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性，其中类似的数字表示类似的元件，且其中：
图1为显示锂离子二次电池的结构的图；
图2为显示相同锂离子二次电池的正电极的结构的图；
图3为显示相同锂离子二次电池的负电极的结构的图；
图4为显示锂离子二次电池的生产方法中的顺序的流程图；和
图5为显示正电极活性材料的比表面积x与LiPO2F2浓度y的(x,y)组合的合适范围。
实施方案详述
首先描述根据该实施方案的生产方法生产的锂离子二次电池1。如图1所示，锂离子二次电池1具有电极组件5和非水电解质溶液8以及容纳它们的电池壳体6。电池壳体6为圆柱形电池壳体且具有帽63和外壳65。垫圈59置于电池壳体6的帽63的内侧。
电极组件5为通过将片形正电极2、片形负电极3和片形隔板4卷绕成圆柱形而提供的卷绕体。其中，如图2所示正电极2具有由铝箔构成的正电极集电器元件22和置于其两侧上的正电极混合物层21。正电极混合物层21含有正电极活性材料25、由乙炔黑构成的导电材料和聚偏二氟乙烯(PVdF)作为粘合剂。在该实施方案中，具有通式LiNilMnmConO2(l+m+n=1，l>0，m>0，n>0)的锂过渡金属复合氧化物用作正电极活性材料25(具体而言LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)。
如图3所示，负电极3具有由铜箔构成的负电极集电器元件32和置于其两侧上的负电极混合物层31。负电极混合物层31由重量比为98:1:1的负电极活性材料35、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)构成。石墨在该实施方案中用作负电极活性材料35。
隔板4为由三层构成的隔板，即聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)/PP。该隔板4置于正电极2与负电极3之间，并产生其间的隔离。非水电解质溶液8浸在隔板4中。
非水电解质溶液8为通过将LiPF6作为电解质以及下式(1)化合物(LiPO2F2)加入以30:40:30的体积比混合的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸乙基甲酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的溶剂中而提供的非水电解质溶液。使用非水电解质溶液8中1.1mol/kg的LiPF6浓度。优选非水电解质溶液8中的溶剂含有20-40体积%EC且含有DMC和EMC中的至少一种作为其余部分。
Figure BDA00003770703100051
在该实施方案中，当生产锂离子二次电池1时，正电极活性材料25的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液8中的LiPO2F2浓度y[mol/kg]的组合定义为(x,y)。另外，在显示比表面积x与浓度y之间的关系的坐标系(即xy-坐标平面)中，通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G在该实施方案中如图5所示定义。在锂离子二次电池1的生产中，在该实施方案中生产电池1使得(x,y)对应于内部区域G内的值的组合。因此，电池1通过选择用于正电极2中的正电极活性材料25并将LiPO2F2并入非水电解质溶液8而制造使得该(x,y)为图5所示xy-坐标平面中六角形内部区域G内的值的组合。
在图5中，点A表示(x,y)=(0.80,0.035)；点B表示(x,y)=(2.20,0.05)；点C表示(x,y)=(2.60,0.10)；点D表示(x,y)=(2.60,0.16)；点E表示(x,y)=(0.80,0.16)；且点F表示(x,y)=(0.50,0.10)。在该实施方案中，选择正电极活性材料25的比表面积x和非水电解质溶液8中的LiPO2F2浓度y以提供通过将这些点A、B、C、D、E和F使用直线顺序地连接而形成的六角形内部区域G内的值。
另外，非水电解质溶液8中LiPO2F2的饱和浓度为0.16mol/kg。因此，LiPO2F2浓度y不能大于0.16mol/kg。在图5中，关于0.16mol/kg的饱和浓度的线由虚线L1表示，而大于它的浓度y值的区域由J表示。该区域J为其中不可能制造电池的区域。
如上文所述，电池1通过使正电极活性材料25的比表面积x[m2/g]和非水电解质溶液8中的LiPO2F2浓度y[mol/kg]满足上述条件而制造。由于上述条件的满足，电池1变成显示出高输出和发热(特别是过充电期间的发热)抑制的锂离子二次电池。
在该实施方案中，通过氮气吸附提供的BET比表面积值用于正电极活性材料25的比表面积值。即，正电极活性材料的比表面积通过BET方法基于关于氮气吸附量测量的值计算。具体而言，正电极活性材料25的比表面积使用如下条件测定。相同条件下的测量也用于下面给出的对比例中。
来自Quantachrome Instruments的“Autosorb1”用作测量比表面积的测量仪器。氮气用作吸附物。0.5g正电极活性材料25粉末在100℃下干燥3小时以后用作测量试样。0.025-0.200的相对压力范围中在8个点上的BET多点方法用作分析比表面积的方法。
另外，如图1所示，将正电极集电器引线23焊接在正电极2上并将负电极集电器引线33焊接在负电极3上。将正电极集电器引线23焊接在置于帽63端上的正电极集电器接头235上。将负电极集电器引线33焊接在置于外壳65底部的负电极集电器接头335上。
下面描述根据该实施方案的生产锂离子二次电池的方法。首先，如图4所示，在步骤S1(组装步骤)中生产具有容纳于电池壳体6中的电极组件5和非水电解质溶液8的电池。
具体而言，首先如下生产正电极2。LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。然后将该正电极活性材料25、由乙炔黑构成的导电材料和由PVdF构成的粘合剂混合并将适量N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为分散剂加入以得到正电极混合物糊。
正电极活性材料25的比表面积x[m2/g]对应于通过将图5所示xy-坐标平面中的6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(图5中的点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。例如，具有比表面积x=0.85[m2/g]的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。
然后将如上文所述制备的正电极混合物糊涂覆在由20μm厚铝箔构成的正电极集电器元件22的两侧上并干燥。其后，使涂有正电极混合物糊的正电极集电器元件22经受用辊压机压制成型。这提供片形正电极2，其中正电极混合物层21层压在正电极集电器元件22的两侧上(参考图2)。
如下制造负电极3。首先，石墨用作负电极活性材料35。然后通过将该负电极活性材料35、SBR和CMC在水中混合而制备负电极混合物糊。
然后将该负电极混合物糊涂覆在由10μm厚铜箔构成的负电极集电器元件32两侧上并干燥。其后使涂有负电极混合物糊的负电极集电器元件32经受用辊压机压制成型。这提供片形负电极3，其中负电极混合物层31层压在负电极集电器元件32的两侧上(参考图3)。
然后将正电极集电器引线23焊接在正电极2上，并将负电极集电器引线33焊接在负电极3上(参考图1)。随后与置于正电极2与负电极3之间的PE隔板4一起缠绕以产生圆柱形电极组件5。
如下制备非水电解质溶液8。非水电解质溶液8通过将LiPF6和LiPO2F2加入通过将EC、DMC和EMC以30:40:30体积比混合而提供的溶剂中而制备。
将非水电解质溶液8中的LiPF6浓度设置为1.1mol/kg。另外，考虑正电极活性材料25的比表面积x，将非水电解质溶液8中的LiPO2F2浓度y[mol/kg]设置为如5所示xy-坐标平面中通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(图5中的点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值。当具有比表面积x=0.85[m2/g]的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25时，将非水电解质溶液8中的LiPO2F2浓度y设置为例如0.045[mol/kg]。
然后将因此制造的电极组件5插入外壳65中。此时将正电极集电器引线23焊接在正电极集电器接头235上并将负电极集电器引线33焊接在置于外壳65底部的负电极集电器接头335上。这之后将非水电解质溶液8注入电池壳体6中。垫圈59位于帽63的内侧，并将该帽63放在外壳65中的开口上。通过锻造帽63而将外壳65用帽63密封。此时，电池壳体6由帽63和外壳65构成并完成了锂离子二次电池的组装。
然后，在如图4所示步骤S2(活化步骤)以前，对如上文所述组装的锂离子二次电池进行活化处理。具体而言，首先对锂离子二次电池进行首次充电。例如，以1C的恒电流进行充电至电池电压值为4.1V，其后充电，同时保持电池电压值在4.1V，并在充电电流值降至0.1A时结束充电。通过如此做，使锂离子二次电池达到100%充电状态(SOC)。
此处，1C为当具有关于容量的额定容量值(标称容量值)的电池以恒电流放电时，放电在1小时内完成时的电流值。在该实施方案中，由于锂离子二次电池的额定容量(标称容量)为3.8Ah，所以1C=3.8A。
然后，当首次充电完成时，通过将锂离子二次电池保持在指定温度(例如60℃)下指定时间(例如20小时)而进行老化。锂离子二次电池1通过以所述方式将锂离子二次电池活化而得到。该活化导致正电极活性材料25表面上LiPO2F2衍生膜的形成。
如前文所述，在该实施方案的生产方法中，制造(组装)电池使得正电极活性材料25的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液8的LiPO2F2浓度y[mol/kg]的(x,y)组合对应于显示比表面积x与浓度y之间的关系的坐标系(即xy-坐标平面)中六角形内部区域G内的值的组合，如图5所示。其后，将该电池活化。六角形内部区域G通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A、B、C、D、E和F)以该顺序用直线连接而形成。
即，电池1通过选择用于正电极2中的正电极活性材料25并将LiPO2F2并入非水电解质溶液8中而制造(组装)使得上述(x,y)呈现在图5所示xy-坐标平面上六角形内部区域G内的值，随后将该电池活化。
该实施方案的生产方法因此可产生显示出高输出(特别是优异的低温输出)和发热(特别是过充电期间的发热)抑制的锂离子二次电池。这些效果通过下文所述低温输出试验和过充电试验的结果阐明。
在实施例1中，具有0.85[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.045[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(0.85,0.045)。该(x,y)=(0.85,0.045)在图5中通过标记为“E1”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(0.85,0.045)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例2中，具有1.50[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.050[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(1.50,0.050)。该(x,y)=(1.50,0.050)在图5中通过标记为“E2”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(1.50,0.050)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例3中，具有2.05[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.055[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(2.05,0.055)。该(x,y)=(2.05,0.055)在图5中通过标记为“E3”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(2.05,0.055)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例4中，具有2.50[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.100[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(2.50,0.100)。该(x,y)=(2.50,0.100)在图5中通过标记为“E4”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(2.50,0.100)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例5中，具有2.50[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.150[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(2.50,0.150)。该(x,y)=(2.50,0.150)在图5中通过标记为“E5”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(2.50,0.150)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例6中，具有1.50[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.150[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(1.50,0.150)。该(x,y)=(1.50,0.150)在图5中通过标记为“E6”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(1.50,0.150)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例7中，具有0.85[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.150[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(0.85,0.150)。该(x,y)=(0.85,0.150)在图5中通过标记为“E7”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(0.85,0.150)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例8中，具有0.60[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.100[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(0.60,0.100)。该(x,y)=(0.60,0.100)在图5中通过标记为“E8”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(0.60,0.100)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在实施例9中，具有1.50[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料25。其中LiPO2F2浓度y为0.100[mol/kg]的非水电解质溶液用于非水电解质溶液8。因此，使用(x,y)=(1.50,0.100)。该(x,y)=(1.50,0.100)在图5中通过标记为“E9”的圆给出。如图5所示，(x,y)=(1.50,0.100)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
在对比例1中，具有0.65[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.030[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(0.65,0.030)。该(x,y)=(0.65,0.030)在图5中通过标记为“R1”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(0.65,0.030)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域H)内的值的组合。xy平面中的该六角形外部区域在图5中分成标记为区域H、I、J和K的4个区域，且这些区域的边界由虚线表示。
在对比例2中，具有1.50[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.030[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(1.50,0.030)。该(x,y)=(1.50,0.030)在图5中通过标记为“R2”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(1.50,0.030)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域H)内的值的组合。
在对比例3中，具有2.20[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.040[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(2.20,0.040)。该(x,y)=(2.20,0.040)在图5中通过标记为“R3”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(2.20,0.040)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域I)内的值的组合。
在对比例4中，具有2.45[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.070[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(2.45,0.070)。该(x,y)=(2.45,0.070)在图5中通过标记为“R4”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(2.45,0.070)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域I)内的值的组合。
在对比例5中，具有2.70[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.100[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(2.70,0.100)。该(x,y)=(2.70,0.100)在图5中通过标记为“R5”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(2.70,0.100)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域I)内的值的组合。
在对比例6中，具有2.70[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.150[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(2.70,0.150)。该(x,y)=(2.70,0.150)在图5中通过标记为“R6”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(2.70,0.150)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域I)内的值的组合。
在对比例7中，具有0.60[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.150[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(0.60,0.150)。该(x,y)=(0.60,0.150)在图5中通过标记为“R7”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(0.60,0.150)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域K)内的值的组合。
在对比例8中，具有0.35[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.110[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(0.35,0.110)。该(x,y)=(0.35,0.110)在图5中通过标记为“R8”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(0.35,0.110)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域H)内的值的组合。
在对比例9中，具有0.45[m2/g]的比表面积x的LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2用作正电极活性材料。使用其中LiPO2F2浓度y为0.060[mol/kg]的非水电解质溶液。因此，使用(x,y)=(0.45,0.060)。该(x,y)=(0.45,0.060)在图5中通过标记为“R9”的十字给出。如图5所示，(x,y)=(0.45,0.060)为通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形外部区域(具体而言区域H)内的值的组合。
低温输出试验在来自实施例1-9和对比例1-9的电池上进行。具体而言，将各电池调整至27%SOC并在-30℃的低温气氛下以特定指定输出值(W)经受恒功率放电并测量从开始放电到达到0%SOC所需的时间(放电秒数)。另外，该相同恒功率放电使用关于输出值的各个不同值运行并测量从开始放电到达到0%SOC所需的时间(放电秒数)。
基于这些测量的结果，得到关于各电池的放电秒数与输出值之间的关系。然后对于各电池，由该关系测定放电秒数为2秒时的输出值作为低温输出值(W)。即，低温输出值(W)为在温度为-30℃的气氛中在2秒内从27%SOC至0%SOC的恒功率放电的输出值。结果在表1中给出。在该试验中，输出值大于或等于110W的电池评定为高输出电池。
表1
Figure BDA00003770703100131
对实施例1-9和对比例1-9的各个电池还进行过充电试验。具体而言，在温度为25℃的气氛中，将各电池以20A的恒电流充电(过充电)直至电池电压值达到25V并测量当这完成时电池的最大获得温度。结果报告于表1中。在该试验中，最大获得温度小于或等于140℃的电池评定为发热抑制电池。
现在考虑电池的低温输出试验和过充电试验的结果。如表1所示，实施例1-9中的所有电池具有至少110W的输出值，因此显示出高输出(优异的低温输出)。此外，实施例1-9中的所有电池在过充电期间具有不大于140℃的最大获得温度，因此能够抑制过充电之间的发热。由这些结果可推断实施例1-9中的所有电池为提供高输出(特别是优异的低温输出)和发热(特别是过充电期间的发热)抑制的锂离子二次电池。
与此相反，尽管对比例1的电池具有在过充电期间不大于140℃的最大获得温度并因此可提供过充电期间的发热抑制，但是对比例1的电池还具有小于110W(具体而言，86W)的输出值，因此不显示出高输出(优异的低温输出)。对比例2的电池也具有在过充电期间不大于140℃的最大获得温度并因此可提供过充电期间的发热抑制，但也不显示高输出(优异的低温输出)，因为它的输出值小于110W(具体而言，91W)。
对比例7的电池也具有过充电期间不大于140℃的最大获得温度并因此可提供过充电期间的发热抑制，但也不显示高输出(优异的低温输出)，因为它的输出值小于110W(具体而言，74W)。对比例8的电池也具有过充电期间不大于140℃的最大获得温度并因此可提供过充电期间的发热抑制，但也不显示高输出(优异的低温输出)，因为它的输出值小于110W(具体而言，81W)。对比例9的电池也具有过充电期间不大于140℃的最大获得温度并因此可提供过充电期间的发热抑制，但也不显示高输出(优异的低温输出)，因为它的输出值小于110W(具体而言，79W)。
另一方面，尽管对比例3的电池具有至少110W的输出值并因此显示出高输出(优异的低温输出)，但对比例3的电池具有在过充电中大于140℃(具体而言，169℃)的最大获得温度，因此不能抑制过充电期间的发热。另外，尽管对比例4的电池具有至少110W的输出值并因此显示出高输出(优异的低温输出)，但对比例4的电池也具有过充电中大于140℃(具体而言，170℃)的最大获得温度，因此不能抑制过充电期间的发热。
尽管对比例5的电池具有至少110W的输出值并因此显示出高输出(优异的低温输出)，但对比例5的电池也具有过充电中大于140℃(具体而言，162℃)的最大获得温度，因此不能抑制过充电期间的发热。另外，尽管对比例6的电池具有至少110W的输出值并因此显示出高输出(优异的低温输出)，但对比例6的电池也具有过充电中大于140℃(具体而言，152℃)的最大获得温度，因此不能抑制过充电期间的发热。
当详细考虑时，对比例1、2、8和9中的电池为属于如图5所示区域H内的电池。区域H为其中正电极活性材料的比表面积x[m2/g]小或非水电解质溶液中的LiPO2F2浓度y[mol/kg]低的区域。在属于区域H的电池中，可推断对比例8和9中的电池不能提供高输出，因为正电极活性材料的比表面积x[m2/g]太小(小于0.50)。
另一方面，在对比例1中，尽管正电极活性材料的比表面积x大于实施例8中的，但是认为不能显示高输出，因为LiPO2F2浓度y太低。具体而言，认为在对比例1中不能在正电极活性材料的整个表面上形成合适的LiPO2F2衍生膜，因为LiPO2F2的比例(量)相对于正电极活性材料的表面积太小。此外，在对比例1中，认为除LiPO2F2衍生膜外，在正电极活性材料表面上还形成衍生自非水电解质溶液的膜。认为在对比例1中则不能得到高输出，因为该衍生自非水电解质溶液的膜具有比LiPO2F2衍生膜更高的电阻。
在对比例2的情况下，尽管正电极活性材料的比表面积x与实施例2中相同，但认为不能得到高输出，因为LiPO2F2浓度y太低。具体原因与先前对比例1中的相同。
如图5所示，对比例3、4、5和6中的电池为居于区域I中的电池。区域I为其中正电极活性材料具有大比表面积x[m2/g]且LiPO2F2的比例(量)相对于正电极活性材料的表面积为低的区域。
对于对比例3-6中的电池，认为LiPO2F2衍生膜没有适当地在正电极活性材料的整个表面上形成，因为LiPO2F2的比例(量)相对于正电极活性材料的表面积太小。此外，认为在对比例3-6的电池中，除LiPO2F2衍生膜外，在正电极活性材料的表面上还形成衍生自非水电解质溶液的膜。因此，当电池温度由于过充电而升高时，通过非水电解质溶液(溶剂)的分解反应在衍生自非水电解质溶液的膜上变得方便。认为由于这些分解反应为放热反应，电池的温度升高则加速且电池温度上升至140℃以上。
在对比例5和对比例6中，正电极活性材料的比表面积x为2.70[m2/g]。当2.70[m2/g]用于比表面积x时，提高LiPO2F2浓度y以抑制电池发热结束于达到J区时，其为LiPO2F2饱和浓度以上。即，LiPO2F2不能以抑制电池发热的量溶于非水电解质溶液中。因此，当正电极活性材料具有2.70[m2/g]或更大的比表面积x时，不能得到令人满意的电池发热抑制。
如图5所示，对比例7的电池属于K区的电池。K区为其中LiPO2F2比例(量)相对于正电极活性材料的表面积太大的区域。LiPO2F2衍生膜具有比衍生自非水电解质溶液的膜更低的电阻。另一方面，当LiPO2F2比例(量)相对于正电极活性材料的表面积太大时，LiPO2F2衍生膜则变得太厚且反而导致出现大电阻。电池的输出因此不能提高。尽管对比例7中的正电极活性材料的相对表面积x与实施例8中相同，认为由于LiPO2F2浓度y相对于正电极活性材料的表面积x太高，LiPO2F2衍生膜变得太厚，然后出现大电阻，电池输出因此不能提高。
基于以上关于实施例1-9和对比例1-9所述结果，可推断正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中的LiPO2F2浓度y[mol/kg]的组合(x,y)有利地成为位于通过将图5所示xy-坐标平面中的6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)(图5中的点A-F)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域G内的值的组合。
如先前所述，在本发明实施方案中，电池在组装步骤中通过使正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中的LiPO2F2浓度y[mol/kg]的组合(x,y)为上述内部区域G内的值的组合，即通过使(x,y)对应于该内部区域G内的值的组合而制造。这之后在活化步骤中将电池活化。因此，可生产显示出高输出(特别是优异的低温输出)和发热(特别是过充电期间的发热)抑制的锂离子二次电池。
上文中基于实施方案描述了本发明，但本发明不限于或受这些实施方案限制并可在不偏离本发明基本特征的范围内使用各种合适的改进。

Claims (7)

1.生产锂离子二次电池(1)的方法，其特征在于包括：
选择具有指定比表面积的正电极活性材料(25)；
制备含有指定浓度的下式(1)化合物的非水电解质溶液(8)；
制造电池，其中非水电解质溶液和电极组件(5)容纳于电池壳体(6)中，电极组件具有含有正电极活性材料的正电极(2)；和
将电池活化，
其中在给出正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中的化合物浓度y[mol/kg]之间的关系的xy-坐标平面中，指定比表面积与指定浓度的组合对应于位于通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域内的值的组合。
Figure FDA00003770703000011
2.根据权利要求1的生产锂离子二次电池的方法，其中非水电解质溶液中的溶剂含有20-40体积%碳酸亚乙酯以及碳酸二甲酯和碳酸乙基甲酯中的至少一种。
3.根据权利要求1或2的生产锂离子二次电池的方法，其中正电极活性材料为具有通式LiNilMnmConO2的锂过渡金属复合氧化物，其中l+m+n等于1，l大于0，m大于0，n大于0。
4.根据权利要求1或2的生产锂离子二次电池的方法，其中指定浓度基于指定比表面积设置以对应于内部区域内的值。
5.锂离子二次电池(1)，其特征在于包含：
具有正电极(2)的电极组件(5)，所述正电极(2)含有具有指定比表面积的正电极活性材料(25)；
含有指定浓度的下式(1)化合物的非水电解质溶液(8)；和
电池壳体(6)，
其中在给出正电极活性材料的比表面积x[m2/g]与非水电解质溶液中的化合物浓度y[mol/kg]之间的关系的xy-坐标平面中，指定比表面积与指定浓度的组合对应于位于通过将6个点(x,y)=(0.80,0.035)、(2.20,0.05)、(2.60,0.10)、(2.60,0.16)、(0.80,0.16)和(0.50,0.10)以该顺序用直线连接而形成的六角形内部区域内的值的组合。
Figure FDA00003770703000021
6.根据权利要求5的锂离子二次电池，其中非水电解质溶液中的溶剂含有20-40体积%碳酸亚乙酯以及碳酸二甲酯和碳酸乙基甲酯中的至少一种。
7.根据权利要求5或6的锂离子二次电池，其中正电极活性材料为具有通式LiNilMnmConO2的锂过渡金属复合氧化物，其中l+m+n等于1，l大于0，m大于0，n大于0。
CN201310397260.2A 2012-09-07 2013-09-04 锂离子二次电池的生产方法和锂离子二次电池 Active CN103682449B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP197027/2012 2012-09-07
JP2012197027A JP5678936B2 (ja) 2012-09-07 2012-09-07 リチウムイオン二次電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103682449A true CN103682449A (zh) 2014-03-26
CN103682449B CN103682449B (zh) 2016-02-03

Family

ID=50233584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310397260.2A Active CN103682449B (zh) 2012-09-07 2013-09-04 锂离子二次电池的生产方法和锂离子二次电池

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9196921B2 (zh)
JP (1) JP5678936B2 (zh)
CN (1) CN103682449B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105742711A (zh) * 2016-05-12 2016-07-06 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电解液以及一种锂离子电池
CN105990599A (zh) * 2015-03-16 2016-10-05 株式会社杰士汤浅国际 非水电解质二次电池
CN106025175A (zh) * 2016-06-15 2016-10-12 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电池浆料、电池极片及其制备方法
CN106133990A (zh) * 2014-03-28 2016-11-16 丰田自动车株式会社 锂离子二次电池生产方法
CN109994780A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及锂离子电池

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5678936B2 (ja) 2012-09-07 2015-03-04 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法
US9834112B2 (en) * 2016-03-09 2017-12-05 Ford Global Technologies, Llc Battery state of charge estimation based on reduced order electrochemical models
US10040366B2 (en) 2016-03-10 2018-08-07 Ford Global Technologies, Llc Battery terminal voltage prediction
US10023064B2 (en) 2016-03-10 2018-07-17 Ford Global Technologies, Llc Power capability estimation for vehicle battery systems
JP6783717B2 (ja) * 2017-07-31 2020-11-11 トヨタ自動車株式会社 非水系二次電池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101652894A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 三菱化学株式会社 二次电池用非水电解液以及使用该非水电解液的非水电解质二次电池
CN102036912A (zh) * 2008-12-02 2011-04-27 斯泰拉化工公司 二氟磷酸盐的制造方法、非水电解液以及非水电解质二次电池
CN102484281A (zh) * 2009-08-31 2012-05-30 三菱化学株式会社 非水电解液及使用该非水电解液的非水电解质电池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3439085B2 (ja) * 1997-08-21 2003-08-25 三洋電機株式会社 非水系電解液二次電池
JP4233819B2 (ja) * 2002-06-25 2009-03-04 三菱化学株式会社 非水電解液二次電池
KR102297569B1 (ko) * 2005-10-20 2021-09-02 미쯔비시 케미컬 주식회사 리튬 2 차 전지 및 그것에 사용하는 비수계 전해액
JP2007194208A (ja) * 2005-12-22 2007-08-02 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池及びそれを連結してなる組電池
KR20100014725A (ko) * 2007-04-05 2010-02-10 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 이차 전지용 비수계 전해액 및 그것을 사용한 비수계 전해액 이차 전지
JP2013098099A (ja) 2011-11-03 2013-05-20 Toyota Motor Corp リチウムイオン二次電池の製造方法
WO2014024571A1 (ja) * 2012-08-07 2014-02-13 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池
JP5678936B2 (ja) 2012-09-07 2015-03-04 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101652894A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 三菱化学株式会社 二次电池用非水电解液以及使用该非水电解液的非水电解质二次电池
CN102036912A (zh) * 2008-12-02 2011-04-27 斯泰拉化工公司 二氟磷酸盐的制造方法、非水电解液以及非水电解质二次电池
CN102484281A (zh) * 2009-08-31 2012-05-30 三菱化学株式会社 非水电解液及使用该非水电解液的非水电解质电池

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106133990A (zh) * 2014-03-28 2016-11-16 丰田自动车株式会社 锂离子二次电池生产方法
CN106133990B (zh) * 2014-03-28 2019-09-27 丰田自动车株式会社 锂离子二次电池生产方法
CN105990599A (zh) * 2015-03-16 2016-10-05 株式会社杰士汤浅国际 非水电解质二次电池
CN105990599B (zh) * 2015-03-16 2020-06-30 株式会社杰士汤浅国际 非水电解质二次电池
CN105742711A (zh) * 2016-05-12 2016-07-06 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电解液以及一种锂离子电池
CN106025175A (zh) * 2016-06-15 2016-10-12 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电池浆料、电池极片及其制备方法
CN106025175B (zh) * 2016-06-15 2020-07-24 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种电池浆料、电池极片及其制备方法
US10978693B2 (en) 2016-06-15 2021-04-13 Ningbo Institute Of Materials Technology And Engineering, Chinese Academy Of Sciences Battery paste, battery electrode plate, and preparation method therefor
CN109994780A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 电解液及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
US20160043438A1 (en) 2016-02-11
US20140072862A1 (en) 2014-03-13
JP2014053174A (ja) 2014-03-20
US9947968B2 (en) 2018-04-17
US9196921B2 (en) 2015-11-24
CN103682449B (zh) 2016-02-03
JP5678936B2 (ja) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103682449B (zh) 锂离子二次电池的生产方法和锂离子二次电池
KR101574044B1 (ko) 비수 전해질 2차 전지 및 그 제조 방법
JP5896024B2 (ja) 二次電池の充電制御方法および充電制御装置
JP6165425B2 (ja) 非水電解質二次電池及びその製造方法
KR101881263B1 (ko) 비수계 이차 전지의 제조 방법
KR20160074385A (ko) 리튬 이온 전지용 부극 재료
JP6926942B2 (ja) 正極の製造方法
JP2008091236A (ja) 非水電解質二次電池
WO2017122251A1 (ja) 非水電解質二次電池
CN106133952B (zh) 非水电解质二次电池
US20160181606A1 (en) Lithium ion secondary battery
JP2009199929A (ja) リチウム二次電池
KR101742427B1 (ko) 리튬 이온 2차 전지
JP2014035923A (ja) 非水電解質二次電池
JP2014035922A (ja) 非水電解質二次電池
KR101432456B1 (ko) 비수 전해질 조성물 및 비수 전해질 이차 전지
JP2014179248A (ja) 非水電解質二次電池
JP2002343446A (ja) リチウムイオン二次電池の自己放電量測定方法
JP5691860B2 (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法
JP2018120815A (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法
EP4231368A1 (en) Lithium supplementing method and charging and discharging method for secondary battery
CN109585793A (zh) 一种锂离子电池正极材料
JP5978815B2 (ja) リチウムイオン二次電池の製造方法
JP2003100351A (ja) リチウムイオン二次電池の自己放電量測定方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法
JP5826653B2 (ja) 非水電解質二次電池用正極活物質およびそれを用いた非水電解質二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant