CN105684193A - 制造非水电解质二次电池的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制造非水电解质二次电池的方法，其包括：将电极组件放置在可气密密封的电池外壳中，在所述电池外壳已被设定为减压状态以后将非水电解质注入所述电池外壳中，及在大气压力条件下将所述电池外壳密封。在给定量的注入的电解质完全地浸渍所述电极组件的所述内部之前，进行所述电池外壳的密封。结果是，所述剩余的非水电解质在密封后浸渍所述电极组件的所述内部，从而使电池外壳内的所述空隙的压力低于大气压力。

Description

制造非水电解质二次电池的方法
技术领域
本发明涉及一种制造含有非水电解质的二次电池(非水电解质二次电池)的方法。
此申请要求基于2013年10月29日提交的日本专利申请No.2013-224607的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。
背景技术
近年来，因为与现有的电池相比较其轻量及高能量密度，含有非水电解质的可气密密封的二次电池，诸如锂离子二次电池和镍氢电池已被用作个人电脑和手持型装置用的便携式电源，且还用作驱动车辆用的电源。特别地，重量轻并获得高能量密度的锂离子二次电池，有利地被用作驱动诸如电动汽车和混合动力汽车的车辆用高功率电力来源。
当这样的密封的二次电池在恶劣条件下，诸如在机载应用中(具体地，当长时间储存于高温环境中或反复被以高功率密度充电和放电)被使用时，考虑到剩余的在电池外壳内气体的体积膨胀、由于电池自放电形成气体和电解液蒸汽压力增加的缘故，电池内部压力可以不必要地被升高。并且，在使用碳材料，特别是石墨材料作为负电极的组件的锂离子二次电池中，制造过程(如，在充当初次充电步骤的预充电的时候)有时伴随有气体形成；在这样的初次充电期间形成的气体可同样地引起电池内部压力升高。这样的电池内部压力升高不合需要，因为其可引起在正常使用期间，压力感应型电流中断装置(CID)或气体释放阀发生故障，或者其可变成降低接合区域(诸如气体释放阀和外部连接端子)的气密性长期可靠性的主要因素。
直到现在为止，这样的问题一直如下使用措施处理，诸如于电解质注入之后在预充电期间及以后，将电池外壳的内部放置于压力减小的状态，以使得除去在预充电期间形成的气体，并密封电池外壳(典型地，电解质注入孔)(见专利文献1和2)。另外，专利文献3公开了将非水电解质注入减压的电池外壳中的技术。
引用列表
专利文献
PTL1:专利文献1:日本专利申请特开No.2000-090974
PTL2:专利文献2:WO00/41263
PTL3:专利文献3:日本专利申请特开No.2003-217669
发明内容
然而，在非水电解质注入电池外壳中之后的阶段进行处理时，该处理强制地减小在电池外壳内压力，由于构成非水电解质的溶剂的蒸发，非水电解质的组成(诸如在电解质中溶剂的组成比和盐浓度)和液体的体积等等产生变化，其结果是电池性能可降到期望的水平之下。
鉴于这些情况本发明问世。本发明的首要目标是提供一种制造非水电解质二次电池的方法，其中在非水电解质的注入之后，非水电解质组成和液体体积改变被防止，而且电池外壳内的初始内部压力可以被设定于减小的压力状态，以及提供一种以这样的方法获取的非水电解质二次电池。
相应地，为解决以上问题，本发明提供一种制造非水电解质二次电池的方法，其包括以下步骤(i)至(iii)。就是说，本文公开的所述制造非水电解质二次电池的方法包括：
(i)将包括正电极和负电极的电极组件放置在可气密密封的电池外壳中；
(ii)将在其中已放置有所述电极组件的所述电池外壳的内部设定为减压状态，并将非水电解质注入到减压的电池外壳中；以及
(iii)在电解质注入之后，解除所述减压状态并于大气压力条件下将所述电池外壳密封。在本文公开的所述制造方法中，在给定量的注入的电解质完全地浸渍所述电极组件的所述内部之前，进行所述电池外壳的密封，以使得在密封后所述剩余的非水电解质浸渍所述电极组件的所述内部，从而使在所述电池外壳中空隙的压力(此处和下文中，“空隙”典型地指的是在所述外壳内，不包含所述非水电解质和所述电极组件的空间区域)低于大气压力(就是说，将所述电池外壳放置于减压状态)。
根据本发明以上实施例的所述制造方法使得将电池外壳内的初始内部压力(此处和下文中，指的是初次充电前在电池外壳内的气体压力)设定为减压状态成为可能，从而能够进行这样的非水电解质二次电池的制造，在其中正常使用期间和初次充电期间，由气体形成和/或残余气体的体积膨胀等等而引起的电池内部压力的不必要的增加能够被有效地减小。此外，根据本发明的此实施例的制造方法使，密封的电池外壳内空隙能够被设定为减压状态，而不需在非水电解质注入电池外壳中之后将电池外壳在开放状态下进行真空处理，由此使得防止为了电池外壳于开放状态而强制真空处理的缘故导致非水电解质蒸发到电池外壳的外面成为可能。
结果是，在电解质注入之后，非水电解质的组成和液体体积的变化可以被防止，使得电池性能的关联下降能够被避免。因此有可能，采用本文公开的非水电解质二次电池制造方法，来制造一种非水电解质二次电池，该电池具有充分低的所述电池外壳内的初始内部压力且对其来说构成所述电解质的所述溶剂的所述组成的变化被最小化。
此外，与非水电解质的注入到电池外壳之后电池外壳被真空密封常规的制造方法相比较，采用根据本发明此实施例的制造方法，强制真空处理可以被消除，使电池生产成本能够减小了对应于在进行这样的强制真空处理中引发的费用的数额。更进一步，在常规的真空密封方法中，当真空密封的时候在电池外壳内的空隙体积小时，一直难以获得充分的真空效果。然而，采用本文公开的非水电解质二次电池制造方法，由于在电池外壳的密封期间在电池外壳内的空隙体积没有受到影响，使得能够达到充分的真空效果。
在本说明书中，“非水电解质二次电池”指的是一种提供有在常温下(如，25℃)呈液体状态的非水电解质(典型地，在有机溶剂中含有支持盐的电解液)的电池。并且，在本说明书中，“锂离子二次电池”指的是这样的二次电池：使用锂离子作为载荷子且在其中充电和放电通过正和负电极之间锂离子的所述移动而被实现的二次电池。
在本文公开的制造非水电解质二次电池的方法的优选实施例中，在密封后所述电池外壳中的所述空隙的压力(气体压力)达到不超过大气压力的90％的水平的时机，进行所述电池外壳的密封。
根据本发明此实施例的所述制造方法使得电池外壳内的初始内部压力能够被适当地降低，由此使得有效地减小在正常使用期间和在初次充电的时候由于气体形成和/或残余气体的体积膨胀等等导致的电池内部压力的过度升高成为可能。这使得能够进行这样的非水电解质二次电池的制造：在其中CID和气体释放阀故障被最小化且其具有出色的电池性能。
在本文公开的制造非水电解质二次电池的方法的优选实施例中，在所述电池外壳的密封之后至少10vol％的注入到所述电池外壳中的所述电解质浸渍所述电极组件的所述内部的时机，进行所述电池外壳的密封。
采用根据本发明此实施例的所述制造方法，在电池外壳已被放置于气密密封的状态以后，充分量的非水电解质浸渍电极组件的内部，由此使得电池外壳内的初始内部压力能够被有效地降低。特别地，在这样的非水电解质二次电池的制造期间，可以达到高的初始内部压力降低效果：其中非水电解质浸渍到电极组件中的速率缓慢的二次电池，例如具有高密度电极活性材料层(电极混合物层)、高体积非水电解质二次电池和高液体体积非水电解质电池。
在本文公开的所述制造非水电解质二次电池的方法的优选实施例中，石墨材料被用作所述负电极活性材料。
这使得，甚至在使用天然石墨基活性材料作为负电极活性材料而制造锂离子二次电池的情况下，能够抑制由在锂离子电池初次充电期间形成的气体引起的电池内部压力过度升高，并能够有效地减小在电极组件内(如，在多孔电池部件的内部和电极板之间处)这样的气体的残余存在等等。
在本文公开的非水电解质二次电池的所述制造方法的优选实施例中，在所述电池外壳的密封以后，在所述电池外壳中所述空隙的压力(气体压力)低于大气压力的状态进行至少一次充电处理。
在根据本发明此实施例的制造方法中，甚至在充电期间气体已形成时，这些气体不保留在电极组件内(如，在多孔电池部件内和在电极板之间)且被有效地排放到电池外壳内的非水电解质上方的减压空间。由此有能够制造这样的非水电解质二次电池：在其中电池的内电阻的升高及充放电反应的阻碍被有效地抑制。
附图说明
图1为示意示出根据本发明的一个实施例的非水电解质二次电池的外部形状的透视图。
图2为沿图1中的线II-II截取的并示意示出电池的横断面结构的纵向剖视图。
图3为示出根据本发明的一个实施例的卷绕电极组件的结构的示意图。
图4为示出根据本发明的一个实施例的制造非水电解质二次电池的方法的流程图。
图5为示出在本发明的工作实例中非水电解质二次电池制造期间电池外壳内压力变化的图形。
具体实施方式
下文将酌情结合附图说明本发明优选的实施例。注意进行本发明所需的但在本说明书中没有特别描述的技术性问题(非为本发明的基本特征的，诸如用于电池的一般制造过程)可以理解为是对本领域技术人员个人在相关领域中基于常规技术的设计问题。本发明可以基于本说明书中公开的技术细节和相关领域中常见的一般技术知识而被实践。在以下图中，具有类似功能的部件或部位(sites)被指定为共同的参考标号，且重复的说明可能被省略或简化。并且，在每张图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度的等等)不需要反映实际的尺寸关系。
尽管不旨在特别地以限制的方式，下文将于参考图1至3所示的非水电解质二次电池100(锂离子二次电池)的同时，详细说明根据本发明的非水电解质二次电池的构造。
图1和2所示的锂离子二次电池100，广义地说，具有气密密封的结构的方形电池100包括：扁平卷绕的电极组件(卷绕电极组件)80，容纳扁平形状的卷绕电极组件80和非水电解质(未示出)的扁平长方体(箱状)形状的可气密密封的电池外壳50，将外壳50(电池外壳体52)中的开口密封的盖54，以及被电连接到卷绕电极组件80的正电极端子70和负电极端子72。盖54设置有安全阀55，用于将于电池外壳50内部处形成的气体排放到电池外壳50的外部。另外，用于将非水电解质注入在其中容纳电极组件80的电池外壳50中的注入孔56被在盖54中形成，且此注入孔56在非水电解质的注入之后被以密封塞58密封。
如图2和3所示，具有扁平形状的卷绕电极组件80被容纳于电池外壳50的内部处。此卷绕电极组件80通过将每个形状均为延长片的正电极10、负电极20和隔板40沿片的纵长方向堆叠在一起，并在堆叠的状态在将其卷绕在一起而形成。
如图所示，正电极混合物层14和负电极混合物层24沿纵长方向在正电极集电体12和负电极集电体22的一侧或两侧(此例中，在两侧)上分别被形成。下文中此卷绕电极组件80中的正电极有时被称作正电极片10，而负电极有时被称作负电极片20。
如图3所示，在堆叠过程期间，正电极片10和负电极片20沿宽度方向被以相互间偏移地彼此重叠布置，以这样的方式：正电极片10上正电极混合物层未涂覆区域(就是说，正电极混合物层14未被形成的区域，使得正电极集电体12暴露)的一部分超出卷绕电极组件80的一个边缘(在图中在左边)而突出，而负电极片20上负电极混合物层未涂覆区域(就是说，负电极混合物层24未被形成的区域，使得负电极集电体22暴露)的一部分超出另一个边缘(在图中在右边)而突出。结果是，正电极片10、负电极片20和隔板片40被堆叠和卷绕的堆叠部分，在卷绕电极组件80的中心处被形成，而正电极混合物层未涂覆的突出区域和负电极混合物层未涂覆的突出区域，其为这些正和负电极混合物层未涂覆区域分别超出堆叠部分而突出的部分，在卷绕电极组件80的两个边缘沿其卷绕轴方向被形成。此外，如图2所示，正电极集电板74和负电极集电板76通过超声波焊接、电阻焊接等分别被结合到正电极混合物层未涂覆的突出区域和负电极混合物层未涂覆的突出区域。此外，如图所示，正电极集电板74和负电极集电板76被分别电连接到正电极端子70和负电极端子72。
如图2所示，以电池外壳50内的内部压力升高而致动的电流中断装置(CID)30被设置在在电池外壳50的内部处。各种至今已知的机构可被利用作电流中断装置30，只要其以这样的方式而构造：当电池外壳50的内部压力升高时，中断从至少一个电极端子(此处，正电极端子70)到电极组件80的导电通道。在此实施例中，电流中断装置30被设置于附着在盖54的正电极端子70和电极组件80之间。
具体地，此电流中断装置30具有塑料等制成的绝缘外壳38，且还具有在接合点36处被彼此电连接的可变形金属板32和连接金属板34。绝缘外壳38的设置为的是装入可变形金属板32，且可变形金属板32的顶侧被不漏气地密封。电池外壳80的内部压力不作用在此不漏气密封的可变形金属板32的顶侧上。可变形金属板32在其中心处具有在电池外壳50中向下弯曲的弯曲部33，且具有通过集电引线端子35连接到正电极端子70底侧的外围部。正电极集电板74被连接到连接金属板34的底侧(后侧)。
在电池外壳50的内部压力升高到比设定的压力高的情况下，可变形金属板32的向下弯曲部33以这样被向上推(垂直反转)的方式而变形，破坏可变形金属板32和连接金属板34之间的接合点36并从连接金属板34上脱离，从而还切断导电通道。当然，在本发明实践中，电流中断装置(CID)的结构不局限于前述实施例。
然后下文给出根据此实施例的锂离子二次电池100中每个组件的简要解释，尽管本发明不局限于这些组件的结构和组成。
首先，说明构成电极的材料。根据此实施例，作为正电极片10中的正电极集电体12，由诸如铝、镍、钛的金属、不锈钢或主要由这些组成的合金而制成的导电部件可以被优选使用。作为包括于正电极混合物层14中的正电极活性材料，能够常规被用作锂离子二次电池中的正电极活性材料的一种、两种或更多物质可以被使用。例如，具有层状结构、尖晶石结构或其他的锂复合金属氧化物(如，LiNiO2、LiCoO2、LiFeO2、LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCrMnO4、LiFePO4等)可以被优选使用。可被有利地使用的导电材料包括碳材料，诸如炭黑(典型地，乙炔黑，科琴黑)、活性炭、石墨和碳纤维。结合剂包括以下聚合物材料：诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)的乙烯基卤化树脂(vinylhalideresins)，诸如聚氧化乙烯(PEO)的聚氧化烯(polyalkyleneoxides)等等。除以上材料之外，各种类型的添加剂(如，当过充电发生时形成气体的无机化合物、分散剂、增稠剂等等)可被使用。
这样的正电极片10可以通过将适宜粒径的正电极活性材料、导电材料和结合剂分散于适宜的溶剂中(如，N-甲基-2-吡咯烷酮)以制备膏状(浆状)组成物，然后将适宜量的此组成物施加到正电极集电体12的表面上并随后通过干燥除去溶剂而被形成。如果必要的话，正电极混合物层14的特性可以通过进行适宜的压制处理而被调整。
正电极混合物层14每一侧的平均厚度可被设定为，例如，至少40微米(典型地，至少50微米)，且不超过100微米(典型地，不超过80微米)。正电极混合物层14的平均密度可被设定为，例如，从1g/cm3到4g/cm3(如，从1.5g/cm3到3.5g/cm3)。正电极混合物层14的孔隙率可被设定为，例如，从10vol％到50vol％(典型地，从20vol％到40vol％)。在本说明书中，“孔隙率”指的是用以压汞仪测量的总孔体积(cm3)除以混合物层的表观体积(cm3)，然后乘以100而获取的值。表观体积可以由在平面图中的表面积(cm2)和厚度(cm)的乘积来计算。具有这样特性的正电极混合物层14能够在其内部处维持适宜的空隙，使非水电解质能够充分地渗透在其中。因而，广阔的与载荷子反应的场所可以被保证，使得能够实现较高的输入/输出特性。并且，在正电极混合物层14内的导电率可以被恰当地维持且电阻的增加可以被抑制。此外，正电极混合物层的机械强度(形状保持特性)可以被保证，使更得能够实现好的循环性能。
根据此实施例，作为负电极片20中的负电极集电体22，由诸如镍、钛的金属或不锈钢或者主要由这些组成的合金而制成的导电部件可以被优选使用。作为包括于负电极混合物层24中的负电极活性材料，能够被常规的用作锂离子二次电池中负电极活性材料的一种、两种或更多物质可以被使用。为获取出色的导电率和高能量密度，优选诸如天然石墨或合成石墨(且尤其是天然石墨)的石墨材料。例如，诸如石墨、非石墨化碳(硬碳)、石墨化碳(软碳)和碳纳米管的碳材料可以被优选使用。可被优选使用的结合剂包括聚合物材料，诸如丁苯橡胶(SBR)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。除以上材料之外，各种类型的添加剂(如，增稠剂、分散剂、导电材料等等)可被使用。例如，羧甲基纤维素(CMC)和甲基纤维素(MC)可被用作增稠剂。
这样的负电极片20可，例如，以与上述正电极10差不多的方式被形成。就是说，其可以通过将适宜粒径的负电极活性材料和结合剂分散于适宜的溶剂中以制备膏状(浆状)组成物，然后将适宜量的此组成物施加到负电极集电体22的表面上并随后通过干燥除去溶剂而被形成。如果必要的话，负电极混合物层24的特性可以通过进行适宜的压制处理而被调整。
负电极混合物层24每一侧的平均厚度可被设定为，例如，至少40微米(典型地，至少50微米)，且不超过100微米(典型地，不超过80微米)。负电极混合物层24平均密度可被设定为，例如，从0.5g/cm3到2g/cm3(如，从1g/cm3到1.5g/cm3)。负电极混合物层24的孔隙率可被设定为，例如，从5vol％到50vol％(典型地，从35vol％到50vol％)。具有这样特性的负电极混合物层24能够在其内部处维持适宜的空隙，使非水电解质能够充分地渗透在其中。因而，广阔的与载荷子反应的场所可以被保证，使得能够实现较高的输入/输出特性。此外，与非水电解质的界面可以被适宜地维持，使得能够实现较高的耐久性(如，较好的循环性能)。
根据此实施例的隔板(隔板片)40没有特别限定，且可与设置于常规的锂离子二次电池中的相同，只要其使正电极混合物层14和负电极混合物层24之间隔离且还具有非水电解质的保持能力和关闭功能。适宜的实例包括：由诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯、纤维素和聚酰胺的树脂制成的多孔片(膜)。这样的多孔片可具有单层结构或两层或更多(如在其中PP层被布置在PE层的两侧上的三层结构)的堆叠结构。
非水电解质典型地为至少有一种支持盐于有机溶剂(非水溶剂)中的溶液。非水电解质在常温下(如，25℃)呈液态。在一个优选的实施例中，其在电池的服务环境中(如，在从-30℃到60℃的温度环境中)总是呈液态。有机溶剂没有特别限定；一种、两种或更多的已知能够用于普通的锂离子二次电池的电解液各种有机溶剂可被使用。实例包括碳酸酯、醚类、酯类、腈类、砜类、内酯类等等。优选的实例包括碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等等。
支持盐没有特别限定，只要其包括载荷子(典型地，锂离子)即可；与普通的锂离子二次电池中所使用的相同的类型一种、两种或更多可被使用。示例性实例包括锂盐，诸如LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li(CF3SO2)2N和LiCF3SO3。尤其优选LiPF6作为支持盐。需要制备非水电解质，以使以上支持盐的浓度于0.7mol/L至1.3mol/L的范围中。
在一个优选的实施例中，非水电解质包括当给定电池电压被超过时分解并能够形成气体的成气剂(gas-formingagent)。成气剂没有特别限定，只要其是当给定电池电压被超过时分解并能够形成气体(就是说，具有等于或高于正电极充电的上限电位(vsLi/Li+)的氧化电位(vs.Li/Li+)，且当电池超过此电位并达到过充电状态时其分解并能够形成气体的化合物)的化合物。示例性实例包括有机磷化合物，碳酸酯化合物，环状氨基甲酸酯(cycliccarbamate)化合物，脂环族烃(alicyclichydrocarbons)，及芳族化合物，如联苯化合物，烷基联苯(alkylbiphenyl)化合物，环烷基苯(cycloalkylbenzene)化合物，烷基苯化合物和氟原子取代的芳族化合物等。
关于本发明的制造非水电解质二次电池的方法，下文将酌情参考附图说明用于以上构造的锂离子二次电池100制造的优选实施例。然而，本发明的制造非水电解质二次电池的方法并不旨在局限于以下实施例。
如图4所示，本文公开的制造非水电解质二次电池的方法100通常包括：将电解质组件放置于电池外壳中(S1)的步骤；减压步骤(S2)，在其中电池外壳内的压力被减小；电解质注入步骤(S3)，在其中电解质被注入到减压的电池外壳中；减小的压力解除步骤(S4)，在其中外壳内的减压状态在电解质注入之后被解除；密封步骤(S5)，在其中电池外壳在大气压力条件下被密封；在密封之后的老化步骤(S6)；以及充电处理步骤(S7)，在其中老化后进行初次充电。以上步骤(S1)至(S6)的顺序还可被看作电极组件制造方法。以上的减压步骤(S2)和电解质注入步骤(S3)可同时进行。下文将更详细地说明根据此实施例的制造方法。
首先说明将电极组件放置于电池外壳中的步骤(S1)。用于将卷绕电极组件80放置于电池外壳50中的方式没有特别限定，尽管典型地，如图2所示，卷绕电极组件80的卷绕轴水平朝向地将卷绕电极组件80放置于电池外壳体52的内部(即，电池外壳体52中的开口在垂直于卷绕轴的方向而被形成的姿态)。在这时，结合到电极组件80的正和负电极集电板74、76通过电阻焊接等被分别连接到设置于盖54上的外部正电极端子70(例如，由铝制成)和外部负电极端子72(例如，由镍制成)。在连接到盖54的电极组件80已经被放置于电池外壳50内之后，电池外壳体52和盖54之间的边界区域可以通过将盖54焊接到电池外壳体52中的开口周边边缘而被密封。
在此实施例中，在将电极组件放置于电池外壳中的上述步骤(S1)之后，只有设置于盖54中的非水电解质注入孔56仍为连通(communicating)外壳内部和外壳外部之间的开放区域。使用此开放区域(非水电解质注入孔56)来进行减压步骤(S2)、电解质注入步骤(S3)、减压解除步骤(S4)及电池外壳密封步骤(S5)。
然后说明减压步骤(S2)。在此实施例中，在卷绕电极组件80已被放置于电池外壳50内以后，电池外壳50的内部被设定为减压状态(低于大气压的状态)。将电池外壳50的内部设定为减压状态的方法没有特别限定；可使用来自至今已知的方法，只要其为能够将压力降低到期望的水平的方法。典型地，通过使用真空泵(减压泵)从非水电解质注入孔56将电池外壳50内的气体排放，电池外壳50的内部可以被设定为减小的压力状态。
压力减小的程度没有特别限定，只要有可能高效地在短时间内将非水电解质注入电池外壳50中，尽管优选将压力减小到优选大气压力(约0.1MPa)的50％以下且最优选80％以下的气体压力。电池外壳50内的压力(气体压力)和大气压力之间的较大差别在随后说明的电解质注入步骤(S3)的时候，增加非水电解质注入电池外壳50中的拉力(drawingforce)，使注入时间能够被缩短。优选将压力减小的程度设定为从大气压力到-70kPa至-90kPa的减压水平的范围。例如，优选设定电池外壳50内气体压力的压力减小在至少5kPa且不超过20kPa的范围中。然而，因为注入非水电解质中的有机溶剂可产生过度蒸发，较高的真空度(压力减小)并不合需要。
然后说明电解质注入步骤(S3)。通过非水电解质注入孔56将非水电解质注入电池外壳50，电池外壳50的内部被设定为减压状态，这样的注入被在减压状态被维持的同时而进行。非水电解质应该在减压条件下被注入电池外壳50中；减压步骤(S2)和电解质注入步骤(S3)可同时进行。注入方法没有特别限定；可以使用普通的电解质注入装置将预定量的非水电解质送入外壳50中。就是说，电解质注入装置上的进料嘴(未示出)可被连接到非水电解质注入孔56，且预定量的非水电解质在减压状态被送入电池外壳50中。
注入电池外壳50中的非水电解质的量可被设定为非水电解质足以完全浸渍电极组件80内部的量。例如，如果完全地浸渍电极组件80内部的非水电解质的量为XmL，那么注入电池外壳50中的非水电解质的量应该至少为XmL。通常，除XmL的非水电解质之外过剩量的非水电解质被注入。注入电池外壳中的非水电解质总量(XmL和以上过剩量之和)根据诸如电极组件的构造和尺寸及电池外壳的容量(体积)的因素而不同，且由此不受任何特别限制。例如，注入电池外壳50中非水电解质的量，优选比XmL大从约1.1倍至约2倍，且更优选从约1.25倍至约1.5倍。
然后说明减压解除步骤(S4)。在此实施例中，如以上说明的在减压条件下非水电解质已被注入其内的电池外壳50的减压状态随后被解除，从而将电池外壳50内的空隙压力设定为大气压力。用于解除电池外壳50内减压状态的方法没有特别限定；任何至今已知的方法可被利用，只要其为解除至大气压力后接着能够设定压力的方法即可。电池外壳50中的空隙典型地通过以大气压力下的惰性气体(诸如氮气或氩气)冲洗空隙而被设定至大气压力(正常压力)。示例性实例包括通过非水电解质注入孔56注入大气压力的惰性气体，或者将非水电解质注入孔56开放于惰性气氛的大气压下等等。
然后说明电池外壳密封步骤(S5)，在以上减小的压力解除步骤(S4)中电池外壳50内的空隙已被设定至大气压力(正常压力)以后，电池外壳50中的开口(典型地，非水电解质注入孔56)被密封(不漏气地封闭)。具体地，形成于盖54中的非水电解质注入孔56被以密封塞58封闭，从而使外壳50的内部成为密封的空间。密封塞58的形状和材料没有特别限定且可与已为普通的锂离子二次电池所使用的相同，只要设置的密封塞58能够不漏气地封闭电池外壳50。而且，封闭注入孔56的方法没有特别限定，且可与至今已知的已被利用的方法相同，只要其为能够不漏气地封闭电池外壳50的方法。适宜的方法的实例包括：在将盖54上的注入孔56堵塞的某个位置设置密封塞58，且通过将此注入塞58焊接到盖54而密封注入孔56的方法；以及通过将密封塞58模锻(swage)到注入孔56而将注入孔56密封的方法。
至于电池外壳50被密封的时机，在电解质注入步骤(S3)中被注入的预定量的非水电解质(预定量，典型地为完全地浸渍电极组件80内部的非水电解质的量：XmL)完全地浸渍电极组件80内部之前(就是说，在电极组件80被完全地浸渍之前)进行这样的密封。这可以使以下效果能够获得：在电池外壳的密封50以后允许剩余的非水电解质浸渍电极组件80内部，从而使电池外壳50内的空隙压力能够低于大气压力(此处的效果还被称为“浸渍减压效果”)。就是说，电池外壳50内的初始内部压力可以被设定为减压状态。
尽管没有特别限定，其通常适宜于在密封后电池外壳50内的压力达到不超过大气压力的90％(如，电池外壳50内的气体压力变成90kPa以下)的水平的时机，进行密封。例如，可在密封后电池外壳50内的压力达到低于大气压力约10kPa至约70kPa的水平的时机，进行密封。需要在密封后电池外壳50内的气体压力变成优选不超过80kPa，且更优选不超过70kPa的时机，进行密封。然而，随着密封后电池外壳50内的空隙压力变低，非水电解质进入电极组件80的浸渍变得更困难。因此，为避免注入电极组件80的非水电解质的不充分浸渍，及还从注入电极组件80的非水电解质的浸渍效率的角度来看，优选在保证密封后外壳50内气体压力至少为大气压力的20％(如，20kPa以上，诸如从20到30kPa)的时机，进行电池外壳密封步骤(S5)。
只要密封后减压的程度不受到影响，尽管没有特别限定，适宜在电池外壳密封以后，电解质注入步骤(S3)中注入电池外壳50中的非水电解质的总体积的至少10vol％，且优选至少20vol％(如，从10到50vol％，诸如从20到40vol％)，能够浸渍电极组件80的内部的时机，进行密封。电池外壳密封之后，浸渍电极组件80内部的非水电解质的体积越大，可以达到的浸渍减压效果就越高。例如，在具有内部容积为约100至400mL的电池外壳的二次电池中(典型地，机载使用的锂离子二次电池)，优选在密封后已浸渍电极组件内部的非水电解质的体积(浸渍的体积)(即，V2–V1的差)变成约25至75mL的时机，进行密封，体积V2(mL)为在非水电解质已完全地浸渍电极组件内部以后的外壳内剩余的空隙的体积，体积V1(mL)为当外壳被密封时外壳内剩余的空隙的体积。
从减压解除步骤(S4)中电池外壳50内的空隙回到大气压力(正常压力)的时候直到进行电池外壳密封步骤(S5)的时间(此处的时间也被称为“大气压力保持时间”)没有特别限定，只要时机为诸如能使以上说明的浸渍减压效果能够达到即可。大气压力保持时间可根据如电极组件80的构造、电池外壳50的体积和形状、电解质注入步骤(S3)中注入的非水电解质的量和组成、及电极组件80的浸渍状态这样的因素而被设定。在其中电池外壳50内的空隙开放至大气压力的时间长度越短，浸渍减压效果就可以越容易达到。尽管没有特别限定，以示例的方式，优选在其中电池外壳50的空隙开放至大气压力的时间长度将不超过90秒(且更优选不超过60秒，诸如约30至60秒)。
电解质注入步骤(S3)中注入的电解质的预定量(如，完全地浸渍电极组件80的内部的非水电解质量:XmL)完全地浸渍电极组件80内部之前，电极组件80可以处于还未被非水电解质浸渍的区域(诸如还没被非水电解质浸渍的多孔电极组件内的孔和堆叠电极片之间的缝隙)存在于电极组件80内的状态，且这样的仍未浸渍的区域可处于低于大气压力的压力状态(下文中该电极组件80的状态也被称为“低浸渍状态”)。在这样的处于低浸渍状态的电极组件80中，非水电解质高效地浸渍电极组件80内那些还未被非水电解质浸渍的区域(非水电解质未浸渍区域)。因而，当进行电池外壳密封步骤(S5)时，电极组件80的浸渍状态越低，可以达到的浸渍减压效果就越高。例如，在非水电解质进入电极组件的浸渍速率相对慢的非水电解质二次电池(尤其是锂离子二次电池)中，诸如有高密度电极混合物层的非水电解质二次电池、高容量非水电解质二次电池和高流体体积非水电解质二次电池，因为易于在卷绕电极组件80的内部处于低浸渍状态的时机进行以上说明的电池外壳密封步骤，可以获取适宜于实践本发明的目标电池。
对于电解质注入步骤(S3)、减压解除步骤(S4)和电池外壳密封步骤(S5)，例如，从防止非水电解质组成的变化和获取好的制造效率等角度来看，优选在常温范围下(典型地，在至少5℃且不超过35℃的温度范围下)进行每个步骤。
然后说明老化步骤(S6)。在本发明的实践中，通过允许在以上电池外壳密封步骤(S5)中将被密封的非水电解质二次电池100放置(stand)给定的一段时间，使得非水电解质将电极组件80还未浸渍的区域浸渍。
此处，密封的电池100被放置的的时间长度没有特别限定，只要其至少为足以引发以上浸渍减压效果的一段时间即可。例如，电池100可被放置的时间比电池外壳50内的气体压力达到进一步减小不再发生的状态(稳定状态)所需的时间长。优选让电池100放置至少为电极组件80达到完全浸渍的状态所需的时间长度。尽管没有特别限定，老化可被进行至少6小时，且优选被进行，至少12小时且多达几天(如，从12到72小时，且尤其是从24到48小时)的期间。密封的非水电解质二次电池100被放置的时间长度可根据以下考虑因素而适宜地设定：如，电极组件80的构造、电池外壳50的体积和形状、在电解质注入步骤(S3)中注入的非水电解质的量和组成、进行电池外壳密封步骤(S5)的时机及在这样的时机时电极组件80的浸渍状态。
为防止由剩余的在电池外壳50中气体体积的膨胀和/或电解质的蒸汽压的升高引起的电池内部压力不必要的增加，及还防止非水电解质二次电池的劣化，适宜于在常温范围中(典型地，5℃至35℃的温度范围)的温度下进行老化步骤(S6)，优选的温度范围为约15℃至25℃。
然后说明充电处理步骤(S7)。如上所述，在密封电池外壳50以后，于电池外壳50内气体压力低于大气压力的压力减小的状态，至少进行一次充电处理。充电方法没有特别限定，且可与常规的非水电解质二次电池制造中采用的方法相同。例如，这可通过恒定电流-恒定电压充电(CC-CV充电)有利地进行，在其中以约0.1C至10C的恒定电流充电直到在正和负电极端子之间的电压达到预定值(CC充电)，接着是恒定电压充电直到荷电状态(SOC)达到约60％至100％(CV充电)。充电处理可被单次进行，或者可穿插放电处理反复被进行两次或更多。
下文说明涉及本发明的实例，尽管并不表示本发明局限于这些实例中示出的那些。
〈实例1〉
利用以下材料和过程制作根据实例1的锂离子二次电池(非水电解质二次电池)。
正电极混合物层形成浆料的制备是通过将作为正电极活性材料粉末的LiNi0.38Co0.32Mn0.30O2(LNCM)、作为导电材料的乙炔黑(AB)及作为结合剂聚偏二氟乙烯(PVDF)，其重量比为LNCM:AB:PVDF＝90:5:5，填入混揉机，并在以N-甲基吡硌烷酮(NMP)调整粘度而混揉。此浆料被施加到具有15微米厚度的延长的铝箔(正电极集电体)的两侧，然后被干燥且随后被压制，从而制得包含正电极集电体上的正电极混合物层的正电极片(总厚度130微米；混合物层密度2.6g/cm3)。
在单独的工序中，负电极混合物层形成浆料的制备是通过将作为负电极活性材料的天然石墨(C)、作为结合剂的丁苯橡胶(SBR)及作为分散剂的羧甲基纤维素(CMC)，其重量比为C:SBR:CMC＝98:1:1，填入混揉机，并在以离子交换水调整粘度而混揉。此浆料被涂敷到具有10微米厚度的延长铜箔(负电极集电体)的两侧，然后被干燥且随后被压制，从而制得包含负电极集电体上的负电极混合物层的负电极片(总厚度130微米；混合物层密度1.4g/cm3)。
然后以上制得的正电极片和负电极片被与两片隔板片(此处，使用具有由堆叠在聚乙烯(PE)层两侧上的聚丙烯(PP)层组成的三层结构的隔板片，且总厚度为20微米)卷绕在一起并使成为扁平形状，从而制得如同图2和3示出的卷绕电极组件。
非水电解质是通过将作为支持盐的LiPF6在混合溶剂中溶解到1.0mol/L的浓度而制备，该混合溶剂含有体积比为EC:DMC:EMC＝30:30:40的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)。
然后正电极端子和负电极端子被附着在具有330mL内部容积的方形电池外壳的盖，且这些端子被分别电连接到正电极集电体和负电极集电体(就是说，卷绕电极组件的边缘(混合物层未被形成的区域))(见图2)。如同图2示出的CID被设置在正电极端子侧。由此通过电池外壳体中的开口将已被电连接到盖的卷绕电极组件，放置于电池外壳体的内部处，且通过将电池外壳体中的开口周边边缘和盖焊接在一起而封闭开口。在这时，非水电解质注入孔(见图1)被设置作电池外壳的盖中的唯一开口。
然后在其中已放置有卷绕电极组件的电池外壳内的气体，通过非水电解质注入孔用真空泵而排出，从而将在电池外壳内的气体压力减小到10kPa以下。然后保持电池外壳内的压力于此减压状态，通过设置于电池外壳盖中的电解质注入孔注入约130mL的如以上说明而制备的非水电解质。在这时(即，在电解质注入的时候)电池外壳内的气体压力(A)为10kPa。将非水电解质注入电池外壳中的步骤需时约60秒。
在电解质注入之后，在大气压力惰性气氛下打开非水电解质注入孔，且电池外壳内的空隙压力逐渐回到大气压力。在解除电池外壳内的减压状态之后，将电池外壳内空隙暴露于大气压力60秒。在这时(即，在电解质注入之后解除减小的压力的时候)电池外壳内的气体压力(B)大约为100kPa。
然后在大气压力条件下，以密封塞密封(气密封闭)非水电解质注入孔。然后于密封状态将电池放置24小时，从而引起非水电解质完全地浸渍电极组件的内部。完全地浸渍电极组件的内部非水电解质的量(XmL)大约为80mL。在这时(即，在完成电极组件浸渍的时候)测量电池外壳内的气体压力(C)，于是发现压力已下降至约70kPa。
〈实例2〉
利用与实例1相同的材料和过程，进行直到进行在电解质注入之后解除减小的压力的时候测量电池外壳内气体压力(B)的工序为止，其后将电池外壳内的空隙暴露至大气压力条件60秒。非水电解质注入孔打开着，在大气压力条件下将此电池外壳放置24小时，从而允许约80mL的非水电解质完全地浸渍电极组件的内部。然后电池外壳内的压力在大气压力下，以密封塞封闭(密封)非水电解质注入孔，由此完成根据实例2的电池的制作。在这时(即，在电极组件完全浸渍的时候)电池外壳内的气体压力(C)大约为100kPa。
〈实例3〉
利用与实例1相同的材料和过程，直到在进行电解质注入之后解除减小的压力的时候测量电池外壳内气体压力(B)的工序为止，其后将电池外壳内的空隙暴露至大气压力条件60秒。非水电解质注入孔打开着，在大气压力条件下将此电池外壳放置24小时，从而允许约80mL的非水电解质完全地浸渍电极组件的内部。然后使用真空泵将电池外壳内的气体压力设定为80kPa以下的减压状态，并在减压状态下以密封塞密封(气密封闭)非水电解质注入孔，由此完成根据实例3的电池的制作。在这时(即，在电极组件完全浸渍的时候)电池外壳内的气体压力(C)大约为80kPa。
由此对实例1至实例3中制作的电池进行初次充电处理。具体地，以1C充电速率进行CC-CV充电直到在正和负电极端子之间的电压达到4.1V。在初次充电完成之后，测量每个电池外壳内的气体压力(D)。结果于图5中示出。
如由图5明显证实的，与根据实例2和3的电池相比较，根据实例1的电池，(C)在完全浸渍电极组件的时候和(D)初次充电后，具有较低的电池外壳内气体压力。此外，在实例3的电池中，在以密封塞密封电解质注入孔的前后，非水电解质的组成不同。认为其原因为，在非水电解质注入之后，通过电池外壳于打开状态下进行减压处理，电解质内的溶剂蒸发到电池外壳的外面。在根据实例1的电池中，未观察到这样的非水电解质组成的变化。
这些结果证明，利用本文公开的制造非水电解质二次电池的方法，在其中初始内部压力低且由于初次充电和正常使用期间形成气体的电池性能下降被令人满意地抑制的非水电解质二次电池，可以被制造而不改变电池中非水电解质的溶剂组成。
已经详细地说明了本发明，尽管应注意到这些实施例和实例仅为了举例说明而提供，针对这些实施例和实例的许多改变和修改均包含于本文公开的本发明中。
工业实用性
采用本文公开的制造非水电解质二次电池的方法，如上所述，在抑制有机溶剂的蒸发量并防止非水电解质组成的变化的同时，初次充电前电池外壳内的压力减小可以实现。结果是，由于在初次充电的时候或在正常使用期间形成的气体的电流中断装置和气体排放阀故障被防止，使高可靠性、高质量的非水电解质二次电池(如，锂离子二次电池)能够被提供。电池可以由此被有利地用作，例如，用于驱动车辆的机载电源。这样的电池尤其适宜用于驱动插入式混合动力车辆(PHV)、混合动力车辆(HV)和电动车辆(EV)等等的电源。本发明还提供装备有以本文公开的制造非水电解质二次电池的方法而制得的非水电解质二次电池作为电源(典型地包括彼此电连接的多个二次电池的组合电池)的车辆。

Claims (6)

1.一种制造非水电解质二次电池的方法，所述方法包含：
将包括正电极和负电极的电极组件放置在可气密密封的电池外壳中；
将在其中已放置有所述电极组件的所述电池外壳的内部设定为减压状态，并将非水电解质注入到减压的电池外壳中；以及
在电解质注入之后，解除所述减压状态并在大气压力条件下将所述电池外壳密封，
其中，在给定量的所述注入的电解质完全地浸渍所述电极组件的所述内部之前，进行所述电池外壳的密封，以使得剩余的非水电解质在密封后浸渍所述电极组件的所述内部，从而使所述电池外壳内的空隙的压力低于大气压力。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中在密封后所述电池外壳中所述空隙的压力达到不超过大气压力的90％的水平的时机，进行所述电池外壳的密封。
3.根据权利要求1至2的任一项所述的制造方法，其中，在所述电池外壳的密封后至少10vol％的注入到所述电池外壳中的所述非水电解质浸渍所述电极组件的所述内部的时机，进行所述电池外壳的密封。
4.根据权利要求1至2的任一项所述的制造方法，其中所述二次电池的负电极活性材料为石墨材料。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的制造方法，其中，在所述电池外壳的密封之后，在所述电池外壳中所述空隙的压力低于大气压力的状态下进行至少一次充电处理。
6.一种非水电解质二次电池，其是通过根据权利要求1至5的任一项的所述制造方法获取的。
CN201480059219.7A 2013-10-29 2014-10-21 制造非水电解质二次电池的方法 Pending CN105684193A (zh)

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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6066213B2 (ja) * 2014-03-14 2017-01-25 トヨタ自動車株式会社 二次電池の製造方法および二次電池
KR101986200B1 (ko) * 2015-08-12 2019-06-05 주식회사 엘지화학 진공 생성기를 포함하는 전해액 주액 장치 및 이를 사용하여 제조된 전지셀
CN105742742B (zh) * 2016-03-09 2018-07-06 中航锂电（洛阳）有限公司 一种去除锂离子电池内部杂质气体的方法
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
JP6489095B2 (ja) * 2016-10-17 2019-03-27 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
JP7025163B2 (ja) * 2017-09-26 2022-02-24 プライムアースＥｖエナジー株式会社 非水電解質二次電池の製造方法
JP7022316B2 (ja) * 2018-02-05 2022-02-18 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
JP7216696B2 (ja) * 2020-12-08 2023-02-01 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電池の製造方法
WO2022186083A1 (ja) * 2021-03-01 2022-09-09 株式会社村田製作所 非水電解質二次電池
JP2023081159A (ja) * 2021-11-30 2023-06-09 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 二次電池の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87101764A (zh) * 1986-02-04 1987-10-28 萨布尼弗有限公司 一种密封的二次电化学电源的充电方法和装置
JP2003217669A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Denso Corp 非水電解液電池の製造方法
CN101861676A (zh) * 2009-01-16 2010-10-13 丰田自动车株式会社 空气二次电池及其制造方法
US20110159364A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Nishinaka Shumpei Nonaqueous electrolyte secondary battery and electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery
CN103325989A (zh) * 2012-03-22 2013-09-25 株式会社东芝 电池的制造装置以及电池的制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11265705A (ja) * 1998-03-16 1999-09-28 Mitsubishi Cable Ind Ltd 電池の製造方法及びその装置
JP2000090974A (ja) 1998-09-09 2000-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウムイオン二次電池及びその製造方法
US6485862B1 (en) 1998-12-28 2002-11-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Thin battery and method of manufacturing
JP2013152834A (ja) * 2012-01-25 2013-08-08 Toyota Motor Corp 電池の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87101764A (zh) * 1986-02-04 1987-10-28 萨布尼弗有限公司 一种密封的二次电化学电源的充电方法和装置
JP2003217669A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Denso Corp 非水電解液電池の製造方法
CN101861676A (zh) * 2009-01-16 2010-10-13 丰田自动车株式会社 空气二次电池及其制造方法
US20110159364A1 (en) * 2009-12-28 2011-06-30 Nishinaka Shumpei Nonaqueous electrolyte secondary battery and electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery
CN103325989A (zh) * 2012-03-22 2013-09-25 株式会社东芝 电池的制造装置以及电池的制造方法

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