CN108736015A

CN108736015A - 非水系电池

Info

Publication number: CN108736015A
Application number: CN201810320849.5A
Authority: CN
Inventors: 部田浩司; 岛村治成; 福本友祐; 落合章浩
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2038-04-11
Also published as: JP2018181610A; US10862131B2; KR20180115616A; US20180301708A1; CN108736015B; JP6766737B2; KR102073263B1

Abstract

一种非水系电池，包含负载电极活性材料的集电器。集电器包含第1层、第2层以及第3层。第2层夹设于第1层与第3层之间。第2层包含0.3质量％以上且1质量％以下的镁、0.2质量％以上且0.9质量％以下的硅、以及余量的铝。第1层以及第3层分别构成了集电器的外表面。第1层以及第3层分别包含99.3质量％以上的铝。在第1层以及第3层的任一者中，镁都小于0.3质量％，硅都小于0.2质量％。

Description

非水系电池

技术领域

本公开内容涉及非水系电池。

背景技术

日本特开2009-064560公开了一种集电器用铝合金箔。

发明内容

为了抑制钉刺试验时的温度升高，开发了一种具有关断(シャットダウン)功能的隔膜等。

本公开内容提供一种非水系电池，其在钉刺试验时的温度升高小，而且对于高负荷充放电的耐受性高。

以下，说明本公开内容的技术构成以及作用效果。但是本公开内容的作用机理包含假定内容。不应根据作用机理的正确与否而限定权利要求书的范围。

[1]非水系电池包含负载电极活性材料的集电器。集电器包含第1层、第2层以及第3层。第2层夹设于第1层与第3层之间。第2层包含0.3质量％以上且1质量％以下的镁(Mg)、0.2质量％以上且0.9质量％以下的硅(Si)、以及余量的铝(Al)。第1层以及第3层分别构成集电器的外表面。第1层以及第3层分别包含99.3质量％以上的Al。在第1层以及第3层的任一者中，Mg都小于0.3质量％，Si都小于0.2质量％。

本公开内容的非水系电池包含能抑制钉刺试验时的温度升高的集电器。集电器包含3层结构。集电器的基层(第2层)是Al-Mg-Si系合金的层。构成第2层的Al-Mg-Si系合金在高温中容易脆化。钉刺试验时，通过钉引起短路，产生焦耳热。在焦耳热的作用下，在短路部位的周围，第2层可被熔断。通过第2层被熔断，可迅速地切断短路电路。由此，期待短路状态的持续时间变短、且钉刺试验时的温度升高变小。

但是构成第2层的Al-Mg-Si系合金的集电能力(电子传导性)低。因此可认为，在集电器仅由Al-Mg-Si系合金构成的情况下，对于高负荷充放电的耐受性变低。此外，Al-Mg-Si系合金是电化学不稳定的。因此在集电器仅由Al-Mg-Si系合金构成的情况下，因电池内的氧化还原，使得集电器的表面容易被腐蚀。也存在因集电器的表面被腐蚀而导致集电器变得难以被熔断的可能性。

因此本公开内容的集电器包含第1层以及第3层。第1层以及第3层是与电极活性材料接触的表层。相比于第2层而言，第1层以及第3层中的Mg以及Si的含量少。即，相比于第2层而言，第1层以及第3层的集电能力高。因此本公开内容的非水系电池相对于高负荷充放电可具有高耐受性。

此外可认为，相比于第2层而言，第1层以及第3层难以被腐蚀。通过使得第1层以及第3层保护第2层，可期待集电器整体的腐蚀的抑制。

根据以上内容，本公开内容可提供一种非水系电池，其在钉刺试验时的温度升高小，而且对于高负荷充放电的耐受性高。

[2]第2层可包含0.35质量％以上且0.8质量％以下的Mg、0.3质量％以上且0.7质量％以下的Si、以及余量的Al。由此，可期待对于高负荷充放电的耐受性提高，而且钉刺试验时的温度升高变小。

[3]第2层的厚度相对于集电器的厚度可具有60％以上且90％以下的比率。由此，可期待钉刺试验时的温度升高变小。

[4]在第1层以及第3层的任一者中，Mg可以都为0.1质量％以下，Si可以都为0.1质量％以下。由此，可期待对于高负荷充放电的耐受性提高，而且钉刺试验时的温度升高变小。

附图说明

下面，参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点、以及技术意义和工业意义，附图中相同的数字表示相同的要素，其中：

【图1】

图1为示出本实施方式的非水系电池的构成的一个例子的示意图。

【图2】

图2为示出本实施方式的电极组的构成的一个例子的示意图。

【图3】

图3为示出本实施方式的正极的构成的一个例子的示意图。

【图4】

图4为示出本实施方式的集电器的构成的一个例子的剖面概念图。

【图5】

图5为示出本实施方式的负极的构成的一个例子的示意图。

具体实施方式

以下，说明本公开内容的实施方式(在本说明书中也记作“本实施方式”)。但是以下的说明并不限定权利要求书的范围。

例如，在以下，作为非水系电池的一个例子，对锂离子二次电池进行说明。但是锂离子二次电池终归只是一个例子。本实施方式的非水系电池不应限定于锂离子二次电池。本实施方式的非水系电池也可以是例如钠离子二次电池、锂一次电池等。

另外本实施方式的集电器典型地是正极集电器，但是如后所述，也可以是负极集电器。

＜非水系电池＞

本说明书的“非水系电池”表示在电解质中不包含水的电池。以下，存在将非水系电池略记为“电池”的情况。

图1为示出本实施方式的非水系电池的构成的一个例子的示意图。电池100包含电池壳80。电池壳80是见方形(扁平长方体形)。但是，本实施方式的电池壳也可以是圆筒形。电池壳80可利用Al合金、不锈钢(SUS)、铁(Fe)等金属材料、或者树脂材料而构成。电池壳80也可利用金属材料与树脂材料的混合物(例如，铝层压膜制的袋等)而构成。

电池壳80是密闭的。在电池壳80中，设置了端子81。电池壳80也可具备电流阻断机构(CID)、气体排出阀、注液孔等。电池壳80收纳有电极组50以及电解液。电极组50与端子81电连接。

图2为示出本实施方式的电极组的构成的一个例子的示意图。电极组50是卷绕型。即，对于电极组50而言，通过将正极10、隔膜30、负极20、以及隔膜30按照此顺序进行层叠，进一步将它们以螺旋状卷绕从而构成。电极组50也可成形为扁平状。在卷绕型的电极组50中，后述的正极集电器11受到了张力。因此可期待，在钉刺试验时，正极集电器11变得容易被熔断。但是，本实施方式的电极组也可以是层叠型。层叠型的电极组可通过如隔膜、正极、隔膜、负极…那样，在将隔膜夹持于中间的同时将正极与负极交替地多次进行层叠而构成。根据本实施方式，即使电极组是层叠型，也可期待钉刺试验时的温度升高变小。

《正极》

图3为示出本实施方式的正极的构成的一个例子的示意图。正极10是带状的片材。正极10包含正极集电器11、以及正极混合物层12。正极混合物层12负载于正极集电器11(集电器)的表面。正极混合物层12包含正极活性材料(电极活性材料)。即，电池100至少包含负载电极活性材料的集电器。正极10也可具有正极集电器11从正极混合物层12露出的部分作为与端子81的连接位置。

(正极集电器)

图4为示出本实施方式的集电器的构成的一个例子的剖面概念图。正极集电器11包含第1层1、第2层2以及第3层3。第2层2夹设于第1层1与第3层3之间。

在本说明书中，“第1层、第2层以及第3层的化学组成”可利用依照“JIS H 1352：铝以及铝合金中的硅定量方法”、“JIS H 1357：铝以及铝合金中的镁定量方法”、以及“JIS H1307：铝以及铝合金的电感耦合等离子体发射光谱分析方法”的方法而测定。

各层的化学组成例如也可通过扫描型透射电子显微镜-能量色散型X射线分析装置(STEM-EDX)、电子束显微分析仪(EPMA)等而测定。各层的化学组成分别测定至少3次。将至少3次的算术平均作为测定结果而采用。

(第2层)

第2层2是正极集电器11的基层。第2层2具有在高温(例如75℃以上且200℃以下)下容易脆化的化学组成。即，第2层2包含0.3质量％以上且1质量％以下的Mg、0.2质量％以上且0.9质量％以下的Si、以及余量的Al。

第2层2也可包含0.35质量％以上且0.8质量％以下的Mg、0.3质量％以上且0.7质量％以下的Si、以及余量的Al。由此，可期待钉刺试验时的温度升高变小。可认为这是因为第2层2在高温下变得容易脆化。

需要说明的是，第2层2也可包含0.35质量％以上且0.5质量％以下的Mg。第2层2也可包含0.5质量％以上且0.80质量％以下的Mg。第2层2也可包含0.3质量％以上且0.5质量％以下的Si。第2层2也可包含0.5质量％以上且0.7质量％以下的Si。

在第2层2中，Mg以及Si的合计可以是0.7质量％以上。Mg以及Si的合计可以是1.9质量％以下，也可以是1.5质量％以下，也可以是1.4质量％以下。

余量典型地仅仅包含Al。但是余量可包含不可避免的杂质。不可避免的杂质表示的是在制造时等不可避免地混入的杂质。作为不可避免的杂质，例如，可考虑为铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、锌(Zn)、钛(Ti)等。期望这些不可避免的杂质分别为例如0.1质量％以下。

(第1层以及第3层)

第1层1以及第3层3是正极集电器11的表层。第1层1以及第3层3分别构成了正极集电器11的外表面。第1层1以及第3层3与正极混合物层12相接。第1层1以及第3层3具有高的集电能力，且具有难以被腐蚀的化学组成。即，第1层1以及第3层3分别包含99.3质量％以上的Al。在第1层1以及第3层3的任一者中，Mg都小于0.3质量％，Si都小于0.2质量％。

从集电能力(电子传导性)的观点考虑，第1层1以及第3层3的Al的纯度越高是越期望的。第1层1以及第3层3例如可包含99.4质量％以上的Al，也可包含99.5质量％以上的Al，也可包含99.6质量％以上的Al，也可包含99.7质量％以上的Al，也可包含99.8质量％以上的Al，也可包含99.85质量％以上的Al。第1层1以及第3层3例如可包含100质量％以下的Al，也可包含99.95质量％以下的Al。第1层1以及第3层3可具有实质上相同的化学组成，也可具有相互不同的化学组成。

第1层1以及第3层3中的Mg含量以及Si含量越少是越期望的。在第1层1以及第3层3的任一者中，Mg可以都为0.1质量％以下，Si可以都为0.1质量％以下。由此，可期待对于高负荷充放电的耐受性提高，而且钉刺试验时的温度升高变小。第1层1以及第3层3也可以是实质上不含Mg以及Si的层。即，在第1层1以及第3层3的任一者中，例如，Mg可以都为0.01质量％以上且0.1质量％以下，Si可以都为0.01质量％以上且0.1质量％以下。在第1层1以及第3层3的任一者中，Mg可以都为0质量％以上且0.1质量％以下，Si可以都为0质量％以上且0.1质量％以下。

第1层1以及第3层3也可包含不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，考虑例如为Fe、Cu、Mn、Zn、Ti等。期望这些不可避免的杂质分别为例如0.1质量％以下。

(厚度比率等)

正极集电器11可具有例如10μm以上且30μm以下的厚度，也可具有15μm以上且30μm以下的厚度，也可具有15μm以上且25μm以下的厚度。在本说明书中，各构成的“厚度”例如可通过测微计等而测定。各构成的厚度例如也可在剖面显微镜图像中测定。显微镜可以是光学显微镜，也可以是电子显微镜。各构成的厚度在至少3个部位测定。将至少3个部位的算术平均作为测定结果而采用。

第2层2的厚度相对于正极集电器11的厚度可具有例如50％以上且94％以下的比率。第2层2的厚度相对于正极集电器11的厚度也可具有60％以上的比率。由此可期待钉刺试验时的温度升高变小。可认为这是因为，第2层2的占有率越变高，则越是因第2层2的熔断而导致正极集电器11整体容易被迅速地切断。第2层2的厚度相对于正极集电器11的厚度也可具有90％以下的比率。由此可期待对于高负荷充放电的耐受性提高。可认为这是因为，表层中的电子传导性提高，而且第2层2变得难以被腐蚀。

因此，第2层2相对于正极集电器11的厚度也可具有60％以上且90％以下的比率。第2层2的厚度相对于正极集电器11的厚度也可具有75％以上的比率，也可具有80％以上的比率。

第1层1以及第3层3可具有实质上相同的厚度，也可具有相互不同的厚度。第1层1以及第3层3相对于正极集电器11的厚度分别可具有3％以上且25％以下的比率，也可具有5％以上且20％以下的比率，也可具有10％以上且20％以下的比率。

(集电器的制造方法)

集电器的制造方法不应特别地限定。例如，制备包含Mg以及Si的Al合金的熔体。Al合金的熔体制备成使得具有与前述的第2层2实质上相同的化学组成。通过使得熔体发生凝固，从而制造铸锭。通过对铸锭实施热轧或者冷轧，从而制造Al合金板。Al合金板的厚度可根据作为目标的第2层2的厚度而适当变更。Al合金板可具有例如1mm～10mm的厚度。

准备具有与前述的第1层1以及第3层3实质上相同的化学组成的纯Al板、或者Al合金板(以下，为了方便而总称为“纯Al板等”)。可使用例如A1050、A1060、A1070、A1080、A1085(均为“JIS H 4000：铝以及铝合金的板以及条”中规定的合金编号)等纯Al板。纯Al板等的厚度可根据作为目标的第1层1以及第3层3的厚度而适当变更。纯Al板等可具有例如0.5mm～5mm的厚度。

将纯Al板等、Al合金板、以及纯Al板等按照此顺序进行层叠。由此形成层叠体。对于层叠体实施例如500℃～600℃的热轧。由此，制造具有3层结构的层合板(合せ板)。接着，反复进行层合板的冷轧，使得可获得所希望的厚度的正极集电器11。由此可制造正极集电器11。

正极集电器11也可通过下面的方法而制造。利用与上述同样的方法，制造应当成为第2层2的Al合金箔。Al合金箔设为具有例如100μm～200μm的厚度。将Al合金箔作为基材，在其表面形成覆膜。覆膜形成为使得具有与第1层1以及第3层3实质上相同的化学组成。覆膜可通过例如物理蒸镀、镀敷、糊料的涂布等而形成。作为物理蒸镀，可列举例如真空蒸镀、溅射、激光烧蚀等。由此制造包覆合金箔。其后，反复进行包覆合金箔的冷轧，使得可获得所希望的厚度的正极集电器11。由此可制造正极集电器11。

(正极混合物层)

正极混合物层12形成于正极集电器11的表面(第1层1的表面以及第3层3的表面)。正极混合物层12可具有例如10μm～200μm的厚度，也可具有100μm～200μm的厚度。正极混合物层12可包含例如80质量％～98质量％的正极活性材料、以及1质量％～15质量％的导电材料、以及余量的粘合剂。

正极活性材料不应特别地限定。正极活性材料可以是例如LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_xCo_yMn_zO₂(x≥0.5，y≥0.4，z≥0.4，x+y+z＝1)、LiNi_0.82Co_0.15Al_0.03O₂、LiNi_xCo_yAl_zO₂(x≥0.8，y≥0.2，z≥0.2，x+y+z＝1)、LiMn₂O₄、LiFePO₄等。可单独使用1种正极活性材料，也可组合使用2种以上的正极活性材料。正极活性材料可具有例如1μm～30μm的平均粒径。本说明书中的平均粒径表示的是，在利用激光衍射散射法而测定的体积基准的粒度分布中，从微粒侧起算的累积体积成为全体体积的50％的粒径。

导电材料不应特别地限定。导电材料可以是例如乙炔黑、热裂法炭黑、炉黑、鳞片状石墨、气相生长碳纤维等。可单独使用1种导电材料，也可组合使用2种以上的导电材料。

粘合剂也不应特别地限定。粘合剂可以是例如聚偏二氟乙烯(PVdF)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)等。可单独使用1种粘合剂，也可组合使用2种以上的粘合剂。

《负极》

图5为示出本实施方式的负极的构成的一个例子的示意图。负极20是带状的片材。负极20包含负极集电器21、以及负极混合物层22。负极混合物层22负载于负极集电器21(集电器)的表面。负极混合物层22包含负极活性材料(电极活性材料)。即，电池100至少包含负载电极活性材料的集电器。负极20也可具有负极集电器21从负极混合物层22露出的部分作为与端子81的连接位置。

(负极集电器)

负极集电器21可具有例如5μm～30μm的厚度。负极集电器21可以是例如Cu箔。Cu箔可以是纯Cu箔，也可以是Cu合金箔。在负极20相比于电池100内Li离子(电荷载体)与Al的反应电位而言具有更高电位的情况下(例如，负极活性材料为钛酸锂的情况下等)，也可使用前述的正极集电器11作为负极集电器21。即本实施方式的集电器也可以是负极集电器。

(负极混合物层)

负极混合物层22形成于负极集电器21的表面(正反两面)。负极混合物层22可具有例如10μm～200μm的厚度，也可具有50μm～150μm的厚度。负极混合物层22包含例如80质量％～99.5质量％的负极活性材料、0质量％～15质量％的导电材料、以及余量的粘合剂。

负极活性材料不应特别地限定。负极活性材料可以是例如石墨、易石墨化碳、难石墨化碳、硅、氧化硅、锡、氧化锡、钛酸锂等。可单独使用1种负极活性材料，也可组合使用2种以上的负极活性材料。也可使用例如通过由易石墨化碳、难石墨化碳等非晶质碳将天然石墨进行包覆而得到的材料(也称为“非晶质涂布石墨”)等。负极活性材料可具有例如1μm～30μm的平均粒径。

导电材料也不应特别地限定。导电材料可以是例如乙炔黑、热裂法炭黑、炉黑等。可单独使用1种导电材料，也可组合使用2种以上的导电材料。需要说明的是，使用电子传导性高的负极活性材料(例如石墨等)的情况下，有时也可不使用导电材料。

粘合剂也不应特别地限定。粘合剂可以是例如丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、PAA等。可单独使用1种粘合剂，也可组合使用2种以上的粘合剂。

《隔膜》

隔膜30是带状的片材。隔膜30夹设于正极10与负极20之间。隔膜30是电绝缘性的多孔膜。隔膜30可具有例如10μm～50μm的厚度。隔膜30可以为例如聚乙烯(PE)制、聚丙烯(PP)制、或聚酰亚胺(PI)制等。隔膜30也可具有多层结构。隔膜30例如也可通过将PP制的多孔膜、PE制的多孔膜、以及PP制的多孔膜按照此顺序进行层叠而构成。

隔膜30也可在其表面(单面或者两面)具有耐热层。耐热层可具有例如3μm～10μm(典型地是5μm)的厚度。耐热层可包含耐热材料以及粘合剂。耐热材料可以是例如氧化物材料(例如，氧化铝、勃姆石、二氧化钛、氧化锆、氧化镁等)、树脂材料(例如，芳族聚酰胺、聚酰亚胺等)等。粘合剂可以是例如PVdF、PVdF-HFP、PTFE、乙烯-丙烯酸酯共聚物、SBR等。

《电解液》

电解液浸渍入电极组50中。电解液的一部分贮留于电池壳80的底部。图1中的点划线示出了电解液的液面。

电解液为液体电解质。电解液包含溶剂与Li盐。Li盐溶解于溶剂中。Li盐作为支持电解质而发挥功能。电解液可包含例如0.5mоl/l～2mоl/l的Li盐。Li盐可以是例如LiPF₆、LiBF₄、Li[N(FSO₂)₂]、Li[N(CF₃SO₂)₂]等。可单独使用1种Li盐，也可组合使用2种以上的Li盐。

溶剂可以是例如环状碳酸酯与链状碳酸酯的混合溶剂。关于混合比，例如，按体积比可以是“环状碳酸酯：链状碳酸酯＝1：9～5：5”。作为环状碳酸酯，可列举例如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)等。作为链状碳酸酯，可列举碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)等。环状碳酸酯以及链状碳酸酯分别地可单独使用1种，也可组合使用2种以上。

溶剂也可包含例如内酯、环状醚、链状醚、羧酸酯等。作为内酯，可列举例如γ-丁内酯(GBL)、δ-戊内酯等。作为环状醚，可列举例如四氢呋喃(THF)、1,3-二氧戊环、1,4-二烷等。作为链状醚，可列举1,2-二甲氧基乙烷(DME)等。作为羧酸酯，可列举例如甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、丙酸甲酯(MP)等。

电解液可在包含溶剂以及Li盐的基础上，还包含各种功能性添加剂。电解液可包含例如1质量％～5质量％的功能性添加剂。作为功能性添加剂，可列举例如气体产生剂(过充电添加剂)、覆膜形成剂等。作为气体产生剂，可列举例如环己基苯(CHB)、联苯(BP)等。作为覆膜形成剂，可列举例如碳酸亚乙烯酯(VC)、乙烯基碳酸亚乙酯(VEC)、Li[B(C₂O₄)₂]、LiPO₂F₂、丙磺酸内酯(PS)、亚硫酸亚乙酯(ES)等。

需要说明的是，在本实施方式中，也可使用凝胶电解质、固体电解质来替代电解液。根据本实施方式，即使电解质为凝胶电解质、固体电解质，也可期待钉刺试验时的温度升高变小。

《用途》

本实施方式的非水系电池可期待钉刺试验时的温度升高小，而且对于高负荷充放电的耐受性高。因此本实施方式的非水系电池适用于要求高负荷充放电的用途。作为这样的用途，可列举例如混合动力车辆(HV)、插电式混合动力车辆(PHV)、电动车辆(EV)等的动力用电池。但是，本实施方式的非水系电池不应限定于动力用电池。本实施方式的非水系电池可适用于所有用途。

以下，说明实施例。但是以下的例子并不限定权利要求书的范围。

＜实施例1＞

1.正极集电器的制造

准备了以下的材料。

纯Al板(Mg：0.1质量％以下，Si：0.1质量％以下，Al：99.3质量％以上，厚度：1mm)

Al合金板(Mg：0.5质量％，Si：0.5质量％，Al：余量，厚度：2mm)

将纯Al板、Al合金板、以及纯Al板按照此顺序进行层叠。由此形成了层叠体。在550℃对层叠体实施了热轧。由此制造了具有3层结构的层合板。接着反复进行了层合板的冷轧，使得整体的厚度成为15μm。根据以上而制造了正极集电器。

上述中获得的正极集电器包含第1层、第2层以及第3层。第2层夹设于第1层以及第3层之间。第1层以及第3层分别构成了正极集电器的外表面。第2层包含0.5质量％的Mg、0.5质量％的Si、以及余量的Al。第1层以及第3层分别包含99.3质量％以上的Al。在第1层以及第3层的任一者中，Mg都小于0.3质量％，Si都小于0.2质量％。

在正极集电器的剖面显微镜图像中，测定了各层的厚度比率。第1层以及第3层的厚度相对于正极集电器的厚度(15μm)分别具有3％的比率。第2层的厚度相对于正极集电器的厚度(15μm)具有94％的比率。

2.正极的制造

准备了以下的材料。

正极活性材料：LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂

导电材料：乙炔黑

粘合剂：PVdF

溶剂：N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)

通过将正极活性材料、导电材料、粘合剂以及溶剂进行混合，从而制备了正极糊料。在上述中获得的正极集电器的表面(正反两面)，涂布正极糊料，进行干燥。由此形成了正极混合物层。将正极混合物层进行了轧制。轧制后的正极混合物层具有150μm的厚度。由此制造了正极。将正极裁剪为带状。

3.负极的制造

准备了以下的材料。

负极活性材料：非晶质涂布石墨

粘合剂：CMC、SBR

溶剂：水(离子交换水)

负极集电器：Cu箔(厚度：10μm)

通过将负极活性材料、粘合剂以及溶剂进行混合，制备了负极糊料。在负极集电器的表面(正反两面)，涂布负极糊料，进行干燥。由此形成了负极混合物层。负极混合物层形成为使得其每单位面积的容量成为正极混合物层的每单位面积的容量的1.7倍～2.0倍。将负极混合物层进行了轧制。轧制后的负极混合物层具有80μm的厚度。由此制造了负极。将负极裁剪为带状。

4.组装

准备了带状的隔膜。隔膜具有15μm的厚度。通过将PP制的多孔膜、PE制的多孔膜、以及PP制的多孔膜按照此顺序进行层叠，从而构成了隔膜。

通过将正极、隔膜、负极以及隔膜按照此顺序进行层叠，进一步将它们以螺旋状卷绕，从而制造了电极组。将电极组成形为扁平状。成形后的电极组的宽度尺寸(图1以及图2中的X轴方向的尺寸)设为130mm。成形后的电极组的高度尺寸(图1以及图2的Z轴方向的尺寸)设为50mm。在电极组上连接端子。将电极组收纳于电池壳中。

准备了具有以下的组成的电解液。

溶剂：[EC：EMC：DMC＝3：3：4]

Li盐：LiPF₆(1mоl/l)

将电解液注入于电池壳中。将电池壳密闭。根据以上，制造了实施例1的电池。

＜实施例2～13＞

如下述表1所示，将第1层、第2层以及第3层的化学组成、以及各层的厚度比率进行变更，除此以外，利用与实施例1相同的制造方法制造了电池。

＜比较例1和2＞

使用具有下述表1所示的化学组成的单层结构的正极集电器，除此以外，利用与实施例1相同的制造方法制造了电池。

＜评价＞

1.高负荷充放电

将以下的“充电→休停(休止)→放电”的一轮设为1个循环，将充放电反复进行了1000循环。

充电：2.5C×240秒

休停：120秒

放电：30C×20秒

此处“1C”表示以1小时将满充电容量进行放电的电流。例如“2.5C”表示1C的2.5倍的电流。

在1个循环后以及1000个循环后分别测定电池电阻。利用下述式：电阻增加率＝[1000循环后的电池电阻]÷[1个循环后的电池电阻]×100而算出了电阻增加率。将结果示出于下述表1。电阻增加率越低，则表明对于高负荷充放电的耐受性越高。

2.钉刺试验

准备了钉(N钉，记号“N65”)。将电池进行了满充电。将电池加温至60℃。将钉刺入电池。在距离刺入了钉的位置为1cm的位置处，监视电池壳的温度。测定出钉刺后的最高到达温度。将结果示于下述表1。最高到达温度越低，则表明钉刺试验时的温度升高越小。

＜结果＞

比较例1中，钉刺试验时的温度升高大。可认为，钉刺后，正极集电器未被熔断，因而短路状态的持续时间变长，温度升高变大。

比较例2中，对于高负荷充放电的耐受性低。可认为这是因为，正极集电器的集电能力低。关于比较例2的正极集电器，与实施例1～5的第2层同样地具有本来容易被熔断的化学组成。然而比较例2相比于实施例1～5而言，钉刺试验时的温度升高大。可认为其原由在于，因在电池内正极集电器的表面被腐蚀，导致正极集电器变得难以被熔断。

实施例1～13相比于比较例1和2而言，钉刺试验时的温度升高小，而且对于高负荷充放电的耐受性高。

根据实施例6～13的结果，发现如下的倾向：通过第2层包含0.35质量％以上且0.8质量％以下的Mg、0.3质量％以上且0.7质量％以下的Si、以及余量的Al，从而钉刺试验时的温度升高变小。

根据实施例1～5的结果，发现如下的倾向：通过第2层的厚度相对于正极集电器的厚度具有60％以上且90％以下的比率，从而对于高负荷充放电的耐受性提高，而且钉刺试验时的温度升高变小。

上述的实施方式和实施例在全部的方面是例示性的而不是限制性的。关于根据权利要求书的记载而确定的技术范围，包含与权利要求书的范围均等的意义以及范围内的全部的变更。

Claims

1.一种非水系电池，其特征在于，

所述非水系电池包含负载电极活性材料的集电器，其中，

所述集电器包含第1层、第2层以及第3层，

所述第2层夹设于所述第1层与所述第3层之间，

所述第2层包含0.3质量％以上且1质量％以下的镁、0.2质量％以上且0.9质量％以下的硅、以及余量的铝，

所述第1层以及所述第3层分别构成所述集电器的外表面，

所述第1层以及所述第3层分别包含99.3质量％以上的铝，

在所述第1层以及所述第3层的任一者中，镁都小于0.3质量％，硅都小于0.2质量％。

2.如权利要求1所述的非水系电池，其特征在于，

所述第2层包含0.35质量％以上且0.8质量％以下的镁、0.3质量％以上且0.7质量％以下的硅、以及余量的铝。

3.如权利要求1或2所述的非水系电池，其特征在于，

所述第2层的厚度相对于所述集电器的厚度具有60％以上且90％以下的比率。

4.如权利要求1～3中任一项所述的非水系电池，其特征在于，

在所述第1层以及所述第3层的任一者中，镁都为0.1质量％以下，硅都为0.1质量％以下。