JP2004355977A - Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2004355977A
JP2004355977A JP2003153075A JP2003153075A JP2004355977A JP 2004355977 A JP2004355977 A JP 2004355977A JP 2003153075 A JP2003153075 A JP 2003153075A JP 2003153075 A JP2003153075 A JP 2003153075A JP 2004355977 A JP2004355977 A JP 2004355977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
container
battery
aqueous electrolyte
electrolyte secondary
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.)
Pending
Application number
JP2003153075A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Hiruma
光生 晝間
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003153075A priority Critical patent/JP2004355977A/en
Publication of JP2004355977A publication Critical patent/JP2004355977A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery, having a high discharge capacity and suppressing expansion of the battery even when stored at a high temperature. <P>SOLUTION: The method comprises the steps of housing a power generating element having a positive electrode, negative electrode, and a nonaqueous electrolyte into a container, obtaining a provisionally sealed secondary battery by provisionally sealing an opening of the container, applying initial charging to the provisionally sealed secondary battery, storing the provisionally sealed secondary battery in an atmospheric temperature of 40-80 °C, releasing the provisional sealing of the opening of the container in the provisionally sealed secondary battery to leave it, discharging at least a part of the gas existing inside the container to outside, and permanently sealing the opening of the container. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解質二次電池の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子技術、実装技術の進歩により、パーソナルコンピューター、電話機をはじめ多くの電子機器が小型化、ポータブル化されてきている。それに伴い、これらの電子機器の電源として用いられる二次電池に対する高性能化が要求されている。
【0003】
かかる二次電池としては、正極活物質にLiMnO、LiCoOなどの化合物を用い、負極活物質にリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物あるいはカルコゲン化合物を用い、LiBF、LiPFなどのリチウム塩をエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフランなどの非水溶媒に溶解した電解液を用いた非水電解質二次電池が開発されている。中でも、正極にLiCoO、負極にリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物、例えば黒鉛、球状炭素、炭素繊維などを用いるリチウムイオン二次電池が現在多く使用されている。
【0004】
ところで、このような非水電解質二次電池を充電状態で高温下に貯蔵すると、電解液に用いられている非水溶媒が分解してガス化し、これにより電池の内圧が上昇し、電池が膨れるという問題を生じる。
【0005】
この問題を解決するために、非水溶媒の分解を抑制する効果のある添加剤を非水電解液に添加することが行われている。例えば特許文献1は、有機溶媒に添加剤としてフェニル基に隣接する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体またはシクロアルキルベンゼン誘導体が含有されている電解液を開示している。
【0006】
しかしながら、上記の添加剤のうち、例えばシクロヘキシルベンゼンような添加剤を含む電解液を備える非水電解質二次電池は、数日以上の長期間高温貯蔵した際には、添加剤の効果により電池膨れが抑制されるものの、高温貯蔵を24時間程度の短期間とすると、添加剤を含まない非水電解質二次電池よりもむしろ電池膨れが大きくなることがあった。非水電解質二次電池に所定の電池膨れが生じるまでの時間に対しては、ユーザによって様々な基準が設けられているために、これらの基準を単一の電池仕様で満足することができるように、長期間の高温貯蔵時だけでなく、短期間の高温貯蔵時の電池膨れも抑制された非水電解質二次電池が求められている。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−15155号公開公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、放電容量が高く、かつ高温貯蔵した際の電池膨れが抑制された非水電解質二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法は、正極、負極及び非水電解質を含む発電要素を容器内に収納する工程と、
前記容器の開口部を仮封止して仮封止二次電池を得る工程と、
前記仮封止二次電池に初充電を施す工程と、
前記仮封止二次電池を40〜80℃の範囲の雰囲気温度で貯蔵する工程と、
前記仮封止二次電池における容器開口部の仮封止を解除して放置することにより、前記容器の内部に存在するガスの少なくとも一部を外部に放出させる工程と、
前記容器の開口部を本封止する工程と
を具備することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の非水電解質二次電池の製造方法の一実施形態について説明する。
【0011】
(電池の組立て工程)
正極と負極の間にセパレータを介在させて電極群を得る。次いで、この電極群と非水電解質を含む発電要素を容器内に収納する。
【0012】
以下、正極、負極、セパレータ及び非水電解質について説明する。
【0013】
1)正極
正極は、集電体と正極活物質含有層とを含み、例えば、以下に説明する方法で作製することができる。
【0014】
正極活物質、結着剤、及び必要に応じて導電剤を適当な有機溶媒に懸濁して合剤スラリーとし、この合剤スラリーを集電体である基板の片面もしくは両面に、所望する大きさよりも大きな面積となるように塗布し、乾燥して薄板状にしたものを所望の大きさに裁断することにより正極を作製することができる。また、正極活物質を結着剤、及び必要に応じて導電剤とともに混練し、シート化したものを集電体に貼着することにより正極を作製することもできる。
【0015】
合剤スラリーを作製する分散装置としては、ボールミル、ビーズミル、ディソルバー、サンドグラインダー、ロールミル等が採用される。
【0016】
集電体表面に形成される正極活物質含有層の厚さ(集電体の厚さは除く)は、50μm以上、200μm以下の範囲にあることが望ましい。
【0017】
集電体としては、アルミニウム箔、ステンレス箔、チタン箔等を挙げることができる。特に、加工性に優れ、安価であることから、アルミニウム箔を用いることが最も好ましい。集電体としてアルミニウム箔を用いる場合、十分な箔の強度が得られ、また二次電池の高容量化を図れることから、その厚さを10μm以上、40μm以下の範囲とすることが望ましい。
【0018】
正極活物質としては、例えば、LiMO(ただし、MはCo、Ni、Mnなどの遷移金属、0.05≦x≦1.10の値)で表されるもので、LiCoO、LiNiO、LiNiCo(1−y)、LiMnOなどを挙げることができる。
【0019】
結着剤としては、フッ化ビニリデン系フッ素樹脂を使用することができる。
【0020】
フッ化ビニリデン系フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−6フッ化プロピレンの3元共重合体、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレンの共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレンの共重合体、あるいは他のフッ素系のモノマーとフッ化ビニリデンを共重合させたものを挙げることができる。
【0021】
かかる他のフッ素系モノマーとフッ化ビニリデンとの共重合体としては、テトラフルオロエチレン−フッ化ビニリデンの共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)−フッ化ビニリデンの3元共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン(FEP)−フッ化ビニリデンの3元共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン−フッ化ビニリデンの3元共重合体、クロロトリフルオロエチレン−フッ化ビニリデンの共重合体、クロロトリフルオロエチレン−エチレン−フッ化ビニリデンの3元共重合体、フッ化ビニル−フッ化ビニリデンの共重合体を挙げることができる。結着剤には、これらの化合物を単独で使用するか、あるいは、他の化合物と混合したものを使用することができる。結着剤に含有させる他の化合物の種類は、1種類または2種類以上にすることができる。
【0022】
特に、優れた電池特性が得られ、電極製造が容易であることから、結着剤にはポリフッ化ビニリデンを用いることが好ましい。
【0023】
有機溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、酢酸エチル、アセトン、トルエン等を挙げることができる。
【0024】
導電剤としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト等を挙げることができる。
【0025】
結着剤の配合量は、正極活物質と導電剤の合計100重量部に対して、2重量部〜10重量部の範囲にすることが好ましい。結着剤の配合量を上記範囲内とすることにより、電池製造が容易になり、優れた電池特性、電極強度を保持することができる。上記範囲よりも多くすると、非水電解質二次電池の大電流特性、サイクル特性が低下する恐れがあり、一方、上記範囲よりも少なくすると、正極活物質間の結着力、集電体との密着力を保つことができず電池特性が低下する恐れがある。
【0026】
導電剤の配合量は、正極活物質100重量部に対して、1重量部〜20重量部の範囲にすることが好ましい。
【0027】
有機溶媒の配合量は、正極活物質と結着剤と導電剤の合計100重量部に対して、50重量部〜150重量部の範囲にすることが好ましい。有機溶媒の配合量を上記範囲よりも多くすると、合剤スラリーの安定性が劣化し、均一な膜厚の電極が得られにくくなる恐れがあり、一方、上記範囲よりも少なくすると、合剤スラリーの粘度が高くなり、塗工性が劣化する恐れがある。
【0028】
正極は、正極活物質含有層の塗布量を片面当り100〜400g/mの範囲にすることが、電池特性の点あるいは電池製造の容易性の点で好ましい。
【0029】
2)負極
負極は、集電体と負極活物質含有層とを含み、例えば、以下に説明する方法で作製することができる。
【0030】
負極活物質、結着剤、及び必要に応じて導電剤を適当な有機溶媒に懸濁して合剤スラリーとし、この合剤スラリーを集電体である基板の片面もしくは両面に、所望する大きさよりも大きな面積となるように塗布し、乾燥して薄板状にしたものを所望の大きさに裁断することにより負極を作製することができる。また、負極活物質を結着剤、及び必要に応じて導電剤とともに混練し、シート化したものを集電体に貼着することにより負極を作製することもできる。
【0031】
合剤スラリーを作製する分散装置としては、正極で挙げたものと同様の装置が採用される。
【0032】
集電体表面に形成される負極活物質含有層の厚さ(集電体の厚さは除く)は、電極の製造がしやすく、また良好な電解液の含浸性、電気化学的特性などが得られることから、50μm以上、200μm以下の範囲にすることが望ましい。
【0033】
集電体としては、例えば銅箔、ニッケル箔等を挙げることができるが、電気化学的な安定性及び捲回時の柔軟性等を考慮すると、銅箔を用いることが最も好ましい。集電体として銅箔を用いる場合、十分な箔の強度が得られ、また二次電池の高容量化を図れることから、その厚さを8μm以上、20μm以下の範囲とすることが望ましい。
【0034】
負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物またはカルコゲン化合物を含むもの、軽金属からなるもの等を挙げることができる。中でもリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物またはカルコゲン化合物を含む負極は、二次電池のサイクル寿命などの電池特性を向上させることができるために好ましい。
【0035】
リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物としては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相炭素質物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙げることができる。中でも、電極容量が高くなることから、2500℃以上で黒鉛化したメソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球状カーボンを用いることが好ましい。
【0036】
リチウムイオンを吸蔵・放出するカルコゲン化合物としては、二硫化チタン(TiS)、二硫化モリブデン(MoS)、セレン化ニオブ(NbSe)などを挙げることができる。このようなカルコゲン化合物を負極に用いると、二次電池の電圧は降下するものの、負極の容量が増加するため、二次電池の容量を向上させることができ、更に、負極はリチウムイオンの拡散速度が大きいため、二次電池の急速充放電性能を向上させることができる。
【0037】
軽金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金、リチウム金属、リチウム合金などを挙げることができる。
【0038】
結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン系フッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を挙げることができる。
【0039】
有機溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトン等を挙げることができる。
【0040】
結着剤の配合量は、負極活物質100重量部に対して、2重量部〜15重量部の範囲にすることが電池特性、電極強度の保持の点で好ましい。
【0041】
特に負極活物質として炭素質物を用いた際は、結着剤にポリフッ化ビニリデンを用いることが望ましく、その配合量は、負極活物質100重量部に対して、2重量部〜15重量部の範囲にすることが電池特性、電極強度の保持の点で好ましい。
【0042】
有機溶媒の配合量は、負極活物質と結着剤の合計100重量部に対して、50重量部〜150重量部の範囲にすることが好ましい。有機溶媒の配合量を上記範囲よりも多くすると、合剤スラリーの安定性が劣化し、均一な膜厚の電極が得られにくくなる恐れがあり、一方、上記範囲よりも少なくすると、合剤スラリーの粘度が高くなり、塗工性が劣化する恐れがある。
【0043】
負極は、負極活物質含有層の塗布量を片面当り50〜300g/mの範囲にすることが、電池特性の点あるいは電池製造の容易性の点で好ましい。負極活物質として炭素質物を用いた場合には、負極活物質含有層の塗布量を片面当り50〜200g/mの範囲にすることが、電池特性の点あるいは電池製造の容易性の点で好ましい。
【0044】
3)セパレータ
セパレータは、例えば、合成樹脂製不織布、ポリエチレン製多孔質フィルム、ポリプロピレン製多孔質フィルムなどの多孔質材料から形成される。
【0045】
4)非水電解質
この非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質とを含むものである。また、この非水電解質は、液状もしくはゲル状の形態を有する。
【0046】
非水溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)などの環状カーボネート、例えばジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボネート(DEC)などの鎖状カーボネート、例えば1,2−ジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタン(DEE)などの鎖状エーテル、例えばテトラヒドロフラン(THF)や2−メチルテトラヒドロフラン(2−MeTHF)などの環状エーテルやクラウンエーテル、例えばγ−ブチロラクトン(γ−BL)などの脂肪酸エステル、例えばアセトニトリル(AN)などの窒素化合物、例えばスルホラン(SL)やジメチルスルホキシド(DMSO)などの硫黄化合物、シクロヘキシルベンゼン(CHB)のような芳香族化合物などを挙げることができる。使用する非水溶媒の種類は、1種類もしくは2種類以上にすることができる。
【0047】
中でも、シクロヘキシルベンゼン(CHB)のような芳香族化合物を含む非水電解質は、非水電解質二次電池を充電状態で高温下に貯蔵した際に前記芳香族化合物が非水溶媒の分解抑制用添加剤として働くため、非水電解質の酸化分解を抑制することができる。
【0048】
非水電解質中のCHBの配合量は、0.1〜5重量%の範囲にすることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。CHBの配合量を0.1重量%未満にすると、充電高温貯蔵が長時間に亘った際の膨れが大きくなる可能性がある。一方、CHBの配合量が5重量%を超えると、CHBの分解反応によるガス発生量が多くなるため、本発明の製造方法により膨れを抑えられない可能性がある。CHBの配合量のさらに好ましい範囲は、0.5〜2重量%である。
【0049】
また、非水電解質二次電池の特性改善を目的として、分解抑制用添加剤以外の他の添加剤を加えることも可能である。
【0050】
このCHBを含む非水電解質には、CHB以外の溶媒(以下、他の溶媒と称す)を含有させるが、この他の溶媒の組成は、以下に掲げるものが望ましい。
【0051】
すなわち、EC、PC及びγ−BLからなる群より選ばれる少なくとも1種、EC、PC及びγ−BLからなる群より選ばれる少なくとも1種とDMC、MEC、DEC、DME、DEE、THF、2−MeTHF及びANからなる群より選ばれる少なくとも1種からなる混合溶媒が望ましい。特に、負極にリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物を含むものを用いる場合には、非水電解質二次電池のサイクル寿命を向上させる観点から、他の溶媒には、ECとPCとγ−BL、ECとPCとMEC、ECとPCとDEC、ECとPCとDEE、ECとAN、ECとMEC、PCとDMC、PCとDEC、または、ECとDECからなる混合溶媒を用いることが望ましい。
【0052】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、六フッ化砒酸リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)、四塩化アルミニウムリチウム(LiAlCl)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CFSO]などのリチウム塩を挙げることができる。中でもLiPF、LiBF、LiN(CFSOを用いると、導電性や安全性が向上されるために好ましい。
【0053】
電解質の非水溶媒に対する溶解量は、0.5モル/L〜2モル/Lの範囲にすることが好ましい。
【0054】
(仮封止工程)
容器の開口部を仮封止して仮封止二次電池を得る。ここで、仮封止二次電池とは、仮封止後に一時的に開放系にすることを前提として組み立てられた初充放電可能な状態にある二次電池を意味する。
【0055】
(初充電工程)
初充電は、例えば、定電流/定電圧方式の充電により行われる。
【0056】
非水電解質二次電池の形態が角形あるいは薄型である場合、初充電工程を、仮封止二次電池の厚さ方向と直交する両面を加圧しながら行うことが望ましい。これは、角形二次電池及び薄型二次電池に用いられる容器が、薄くて変形しやすい材質(例えば、アルミニウムやアルミニウム合金のような金属)から形成されているために一旦膨れると元の形状に戻り難いためである。この加圧により、初充電工程でECのような環状カーボネートあるいはMECのような鎖状カーボネートの分解反応で発生するガスにより容器が膨れて二次電池の厚みが増すのを抑えることができる。
【0057】
(高温貯蔵工程)
仮封止二次電池を40〜80℃の範囲の雰囲気温度で高温貯蔵する。
【0058】
高温貯蔵工程において、雰囲気温度を上記範囲とするのは以下に説明する理由によるものである。
【0059】
雰囲気温度を40℃未満にすると、高温貯蔵工程においてCHBのような分解抑制用添加剤の分解が十分に進行せず、その後のガス放出工程で容器内のガスを完全に放出させたとしても、未反応分が使用中の充電高温貯蔵の際に分解するために電池膨れの抑制が達成されない。一方、雰囲気温度が80℃を超えると、分解抑制用添加剤の分解反応だけでなく、これ以外の非水溶媒の分解反応も生じるため、非水電解質の損失量が多くなり、また、これら分解反応により正極表面に生成した有機皮膜によって内部抵抗が増加し、放電容量あるいは充放電サイクル特性が低下する。雰囲気温度のより好ましい範囲は、50〜70℃である。
【0060】
充電状態での高温貯蔵時、シクロヘキシルベンゼン(CHB)のような分解抑制用添加剤の分解反応(ガス化反応)は、24時間程度経過した後に生じる傾向があることを本発明者らは究明した。さらに実験を進めた結果、電池特性を損なわずに電池膨れを抑制する観点から貯蔵時間を2〜48時間の範囲とすることが好ましいことがわかった。以下に貯蔵時間を前記範囲に限定する理由を詳しく説明する。
【0061】
貯蔵時間を2時間未満とすると、分解抑制用添加剤の分解反応が終了しないうちにガス放出工程に移行するため、使用中の充電高温貯蔵時に未反応分の分解反応を生じる恐れがある。一方、貯蔵時間が48時間を超えると、分解抑制用添加剤とこれ以外の非水溶媒の分解反応を生じるため、二次電池の放電容量もしくは充放電サイクル特性が低下する恐れがある。
【0062】
非水電解質二次電池の形態が角形あるいは薄型である場合、高温貯蔵工程は、仮封止二次電池の厚さ方向と直交する両面を加圧しながら行うことが望ましい。電池膨れの抑制には、少なくとも高温貯蔵工程においてこの加圧を行うことが望ましく、また、十分な効果を得るためには前記初充電工程から高温貯蔵工程まで継続して、上記のように容器を固定することが望ましい。
【0063】
(ガス放出工程)
前記仮封止二次電池における容器開口部の仮封止を解除して放置することにより、前記容器の内部に存在するガスの少なくとも一部を外部に放出させる。
【0064】
仮封止の解除は、仮封止二次電池を15〜30℃の温度範囲の雰囲気で放置することにより冷却してから行うことが好ましい。これは、以下に説明する理由によるものである。
【0065】
非水電解質に含まれる非水溶媒、中でも、一般的に多く使用されているメチルエチルカーボネート(MEC)は低沸点であるために、仮封止二次電池の温度が30℃を超えたままで仮封止の解除を行うと、非水溶媒が揮発して非水電解質の損失を生じ、放電容量が低下する恐れがある。このため、30℃以下という非水溶媒の沸点よりも低い温度にまで仮封止二次電池を冷却してから仮封止を解除することが好ましい。但し、15℃よりも低い温度まで冷却しても、過冷却によるエネルギー損失が大きくなるだけで、非水溶媒の揮発の抑制に対しては大幅な改善を望めない可能性があることから、15〜30℃の範囲にすることが望ましい。
【0066】
前記ガス放出工程は、露点がマイナス15℃以下の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【0067】
前記不活性ガスには、二次電池を開放することによる特性低下の抑制と製造コストの削減から、アルゴンガスを使用することが好ましい。
【0068】
不活性ガス雰囲気の露点をマイナス15℃以下にするのは、不活性ガス雰囲気の露点がマイナス15℃よりも高いと、結露により容器内に混入した水分によって正極活物質が劣化する恐れがあるからである。露点を低くすれば低くするほど、容器内部への水分(結露)の混入をより防ぐことができるが、過剰な冷却はエネルギー効率を悪化させる原因になることから、露点はマイナス80℃以上とすることが好ましい。
【0069】
(本封止工程)
前記容器の開口部を本封止する。
【0070】
本封止は、容器の内圧が常圧に戻ってから行われることが望ましい。これは、容器の内圧が常圧よりも高い状態で本封止を行なうと、非水電解質中に分解ガスが溶存した状態で本封止が行われることとなり、使用中における高温貯蔵の際に分解ガスが非水電解質から放出されて膨れを生じる恐れがあるからである。容器の内圧が常圧に戻ってから本封止を行なうことによって、非水電解質の分解ガスの溶解度を常圧での溶解度まで下げることができ、分解ガスを容器外部に十分に放出させることができる。
【0071】
なお、本封止工程は、ガス放出工程で説明したのと同様な条件の不活性ガス雰囲気で行われることが好ましい。
【0072】
以上説明した本発明に係る非水電解質二次電池の製造方法によれば、放電容量を損なうことなく、充電状態の二次電池を高温で貯蔵した際の膨れを抑制することができる。
【0073】
すなわち、仮封止した二次電池に初充電を施した後、40〜80℃の範囲の雰囲気温度で貯蔵することによって、非水電解質を強制的に分解してガスを発生させることができる。次いで、仮封止二次電池の容器開口部の仮封止を解除して放置することにより、分解ガスの少なくとも一部を容器外部に放出させることができる。その後、本封止を施すことにより得られた非水電解質二次電池は、高い放電容量を実現することができ、また、使用中における充電高温貯蔵の際に非水電解質の分解反応がほとんど生じないため、ガス発生量を少なくすることができ、膨れを抑制することができる。
【0074】
特に、本発明は、CHBのような添加剤を含む非水電解質を備えた二次電池の充電高温貯蔵時、24時間以内の膨れを抑える効果が高いため、24時間程度の短期間の貯蔵とそれより長い期間での貯蔵双方における膨れが少ない非水電解質二次電池を提供することができる。
【0075】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0076】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0077】
(実施例1)
まず、実施例1の方法により得られる角形非水電解質二次電池を図1を参照して説明する。
【0078】
図1に示すように、金属、例えばアルミニウムからなる有底矩形筒状の外装缶1は、例えば正極端子を兼ね、底部内面に絶縁体2が配置されている。扁平形状の電極群3は、前記外装缶1内に収納されている。前記電極群3は、負極4とセパレータ5と正極6とを、前記正極6が最外周に位置するように渦巻状に捲回した後、扁平状にプレス成形することにより作製したものである。
【0079】
中心付近にリード取出穴を有する例えば合成樹脂からなるスペーサ7は、前記外装缶1内の前記電極群3上に配置されている。金属製の蓋体8は、前記外装缶1の上端開口部に、例えばレーザ溶接により液密に接合されている。前記蓋体8には、非水電解液を注入するための注液孔10が開口されている。前記注液孔10を含む蓋体8部分には、この注液孔10を塞ぐように封止蓋11が例えばレーザ溶接により液密に接合されている。また、前記蓋体8の中心付近には、負極端子の取出穴9が開口されている。負極端子12は、前記取出穴9にガラス製または樹脂製の絶縁材13を介してハーメティックシールされている。前記負極端子12の下端面には、負極リード14が接続され、かつこの負極リード14の他端は前記電極群3の負極4に接続されている。絶縁封口板15は、蓋体8の上面に配置されている。絶縁性の外装チューブ16は、外装缶1の側面並びに底面周縁と、絶縁封口板15の周縁を被覆している。
【0080】
以下、この二次電池の製造方法を説明する。
【0081】
<正極の作製>
まず、正極活物質である平均粒径3μmのリチウムコバルト酸化物(LiCoO)粉末100重量部に、導電剤としてアセチレンブラック3重量部及びグラファイト3重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量部(活物質と導電剤の合計100重量部に対して)を有機溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させた溶液とを添加し、汎用分散機にて4時間、分散混合し、合剤スラリーを得た。
【0082】
次に、得られた合剤スラリーを、片面当りの塗布量が200〜300g/mとなるように集電体基板であるアルミニウム箔(厚さ15μm)の両面に塗布し、乾燥した後、プレスして正極6を作製した。
【0083】
<負極の作製>
まず、メソフェーズピッチを原料としたメソフェーズピッチ炭素繊維(MCF)をアルゴン雰囲気下、1000℃で炭素化した後、平均繊維長20μm、平均繊維径8μm、粒度1〜80μmに90体積%が存在するように、かつ粒径が0.5μm以下の粒子が5%以下になるように適度に粉砕した後、アルゴン雰囲気下、3000℃で黒鉛化することにより炭素質物を製造した。
【0084】
次いで、得られた炭素質物を、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを有機溶媒であるN−メチル−2−ピロリドンに溶解させた溶液に加え、汎用分散機で3時間、分散混合し、合剤組成が炭素質物100重量部に対して、ポリフッ化ビニリデン5重量部からなる合剤スラリーを調製した。
【0085】
得られた合剤スラリーを、片面当りの塗布量が100〜150g/mとなるように集電体基板である銅箔の両面に塗付し、乾燥した後、プレスして負極4を作製した。
【0086】
<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)の混合溶媒(混合体積比1:2)に、電解質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1M溶解したものに、非水溶媒分解抑制用添加剤としてシクロヘキシルベンゼン(CHB)を1重量%溶解することにより非水電解液を調製した。
【0087】
<電池の組立て>
正極6、ポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータ5及び負極4をそれぞれこの順序で積層した後、正極6が外側に位置するように渦巻状に捲回した後、この捲回物を10kgf/cmの加圧力で圧縮して偏平状の電極群3を作製した。
【0088】
厚さが0.2mmのアルミニウムシートを外寸法で厚さ4.1mm、幅30mm、高さ50mmとなるように成形した外装缶1内に前記電極群3を収納し、上端開口部に蓋体8をレーザシーム溶接して前記電極群3を密封した後、減圧下、非水電解液を前記蓋体8の注液孔10から注入した。
【0089】
次いで、注液孔10にフッ素ゴム栓(図示しない)を挿入して密栓し、このフッ素ゴム栓の上部と電池容器の底部とを押さえるようにクランプ(図示しない)を用いて挟むことで、液密に仮封止し、仮封止二次電池を作製した。なお、クランプを用いるのは、ガスの発生等により電池容器の内圧が上昇した場合に、前記注液孔10から栓が外れるのを防ぐためである。また、上記したようなゴム製の栓を使用する代わりに、前記注液孔10を含む前記蓋体8にゴム製の板を被せて前記注液孔10を塞ぎ、このゴム板の上面と電池容器の底面とを押さえるようにクランプ等で挟むことにより電池容器を液密に仮封止することもできる。
【0090】
次いで、図2に示すように、例えばポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド等の耐熱性樹脂からなる矩形の型枠21を、この仮封止二次電池の外装缶1に嵌めることにより外装缶1の幅広な面(電池の厚さ方向と直交する面)を押さえながら定電流定電圧(1C、4.2V)で6時間初充電を行った後、雰囲気温度60℃で24時間貯蔵した。
【0091】
仮封止二次電池を25℃の雰囲気に放置することにより冷却した後、露点がマイナス70℃のアルゴンガス雰囲気下において仮封止用のフッ素ゴム栓を取り除き、30分間放置して内圧が常圧に戻ってから型枠21を取り外し、前記注液孔10を含む蓋体8部分に封止蓋11をレーザシーム溶接して前記注液孔10を本封止した。ひきつづき、絶縁封口板15を蓋体8上に配置し、外装チューブ16で被覆することにより、前述した図1に示す構造を有し、定格外寸法が厚さ4.4mm、幅30mm、高さ48mmで、0.2C放電容量が620mAhである角形非水電解質二次電池を製造した。
【0092】
(実施例2)
高温貯蔵時の雰囲気温度を40℃、貯蔵時間を2時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0093】
(実施例3)
高温貯蔵時の雰囲気温度を40℃、貯蔵時間を48時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0094】
(実施例4)
高温貯蔵時の雰囲気温度を80℃、貯蔵時間を2時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0095】
(実施例5)
高温貯蔵時の雰囲気温度を80℃、貯蔵時間を36時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0096】
(実施例6)
高温貯蔵時の雰囲気温度を60℃、貯蔵時間を48時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0097】
(実施例7)
高温貯蔵時の雰囲気温度を40℃、貯蔵時間を1時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0098】
(実施例8)
高温貯蔵時の雰囲気温度を80℃、貯蔵時間を1時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0099】
(比較例1)
高温貯蔵時の雰囲気温度を30℃、貯蔵時間を1時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0100】
(比較例2)
高温貯蔵時の雰囲気温度を30℃、貯蔵時間を60時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0101】
(比較例3)
高温貯蔵時の雰囲気温度を100℃、貯蔵時間を2時間とした以外、実施例1と同様にして角形非水電解質二次電池を製造した。
【0102】
(比較例4)
非水電解液の注入後、仮封止ではなく本封止、すなわち前記注液孔10を含む蓋体8部分に封止蓋11をレーザシーム溶接し、次いで実施例1と同様にして初充電を施すことにより角形非水電解質二次電池を製造した。
【0103】
(比較例5)
非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)の混合溶媒(混合体積比1:2)に、電解質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1M溶解したもの、すなわち非水溶媒中にCHBを含まないものを調製し、この非水電解液の注入後、すぐに前記注液孔10を含む蓋体8部分に封止蓋11をレーザシーム溶接して前記注液孔10を本封止し、実施例1と同様にして初充電を施すことにより角形非水電解質二次電池を製造した。
【0104】
<貯蔵試験>
実施例1〜8及び比較例1〜5の角形非水電解質二次電池をそれぞれ5個ずつ用意し、これらに定電流定電圧(1C、4.2V)で3時間充電を行い、その後、雰囲気温度80℃で24時間または96時間貯蔵し、貯蔵前後での電池容器の厚さの差を測定し、その平均値を電池膨れ(mm)として下記表1に記載する。
【0105】
<放電試験>
実施例1〜8及び比較例1〜5の角形非水電解質二次電池をそれぞれ5個ずつ用意し、これらに定電流定電圧(1C、4.2V)で3時間充電を行い、その後、0.2Cで3Vまで放電したときの放電容量(mAh)を測定し、その平均値を下記表1に併記する。
【0106】
【表1】

Figure 2004355977
【0107】
表1から明らかなように、本発明の製造方法に従った実施例1〜8の非水電解質二次電池は、初充電後のガス放出を行わなかった比較例4の非水電解質二次電池とほぼ同等の高い放電容量を実現しながら、24時間貯蔵後の電池膨れを小さくできている。また、実施例1〜8の二次電池は、CHB無添加の比較例5の非水電解質二次電池とほぼ同等の高い放電容量を持ちつつ、96時間貯蔵後の電池膨れを小さくすることができ、本発明の方法がCHBによる膨れ抑制の効果に影響を及ぼさないことを確認できた。
【0108】
また、実施例3および実施例6の非水電解質二次電池の試験結果から、貯蔵時間を同じ48時間とした場合、貯蔵温度を50〜70℃の範囲とすることにより、高い放電容量を維持しながら、電池膨れをさらに小さくすることができることを確認できた。
【0109】
これに対して、高温貯蔵時の雰囲気温度を40℃未満にした比較例1及び比較例2の非水電解質二次電池は、貯蔵時間を1時間としても、60時間としても、実施例1〜8の非水電解質二次電池と比較して、24時間貯蔵後の電池膨れが大きかった。
【0110】
高温貯蔵時の雰囲気温度を80℃を超える温度にした比較例3の非水電解質二次電池は、高温貯蔵時の電池膨れは小さかったものの、実施例1〜8の非水電解質二次電池と比較して放電容量が低かった。
【0111】
なお、前述した実施例では、分解抑制用添加剤としてCHBを用いる例を説明したが、分解抑制用添加剤には充電状態の非水電解質二次電池を高温に貯蔵した際の非水溶媒の分解を抑制する効果を有するものであればいかなるものを用いてもよい。
【0112】
また、前述した実施例では、金属製容器を用いた非水電解質二次電池について説明したが、本願発明は、ラミネートフィルム製容器を用いる非水電解質二次電池にも適用することができる。
【0113】
また、前述した実施例においては、正極とセパレータと負極とが偏平状に捲回された電極群を用いる例を説明したが、この代わりに、正極とセパレータと負極との積層物からなる電極群、正極とセパレータと負極との積層物が1回以上折り曲げられた構造の電極群を用いても良い。
【0114】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高温貯蔵した際の電池膨れが抑制され、かつ優れた放電容量を有する非水電解質二次電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の方法により製造される角形非水電解質二次電池を示す部分切欠斜視図。
【図2】実施例1の製造方法における初充電工程及び高温貯蔵工程を説明するための模式図。
【符号の説明】
1…外装缶、2…絶縁体、3…電極群、4…負極、5…セパレータ、6…正極、7…スペーサ、8…蓋体、9…取出穴、10…注液孔、11…封止蓋、12…負極端子、13…絶縁材、14…負極リード、15…絶縁封口板、16…外装チューブ、21…型枠。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, many electronic devices such as personal computers and telephones have been reduced in size and made portable due to advances in electronic technology and packaging technology. Accordingly, higher performance is required for secondary batteries used as power supplies for these electronic devices.
[0003]
As such a secondary battery, LiMnO 2 is used as a positive electrode active material. 4 , LiCoO 2 Using a carbonaceous material or a chalcogen compound that occludes and releases lithium ions in the negative electrode active material; 4 , LiPF 6 A non-aqueous electrolyte secondary battery using an electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt such as in a non-aqueous solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, and tetrahydrofuran has been developed. Among them, LiCoO is used for the positive electrode. 2 At present, lithium ion secondary batteries using a carbonaceous material that stores and releases lithium ions in the negative electrode, such as graphite, spherical carbon, and carbon fibers, are widely used.
[0004]
By the way, when such a non-aqueous electrolyte secondary battery is stored at a high temperature in a charged state, the non-aqueous solvent used in the electrolyte is decomposed and gasified, thereby increasing the internal pressure of the battery and expanding the battery. The problem arises.
[0005]
In order to solve this problem, an additive having an effect of suppressing the decomposition of the non-aqueous solvent has been added to the non-aqueous electrolyte. For example, Patent Document 1 discloses an electrolytic solution in which an organic solvent contains an alkylbenzene derivative having a tertiary carbon adjacent to a phenyl group or a cycloalkylbenzene derivative as an additive.
[0006]
However, among the above additives, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery including an electrolytic solution containing an additive such as cyclohexylbenzene, when stored at high temperatures for a long period of several days or more, the battery swells due to the effect of the additive. However, when high-temperature storage is performed for a short period of about 24 hours, battery swelling may be increased rather than a nonaqueous electrolyte secondary battery containing no additive. Various criteria are set by the user for the time until the battery swells in the non-aqueous electrolyte secondary battery, so that these criteria can be satisfied by a single battery specification. In addition, there is a need for a non-aqueous electrolyte secondary battery that suppresses battery swelling not only during long-term high-temperature storage but also during short-term high-temperature storage.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2001-15155 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high discharge capacity and suppressing battery swelling when stored at a high temperature.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a step of housing a power generation element including a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte in a container,
A step of temporarily sealing the opening of the container to obtain a temporarily sealed secondary battery,
Performing a first charge on the temporarily sealed secondary battery,
Storing the temporarily sealed secondary battery at an ambient temperature in the range of 40 to 80 ° C;
By releasing the temporary sealing of the container opening in the temporarily sealed secondary battery and leaving it to stand, a step of releasing at least a part of the gas present inside the container to the outside,
A step of permanently sealing the opening of the container;
It is characterized by having.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.
[0011]
(Battery assembly process)
An electrode group is obtained by interposing a separator between the positive electrode and the negative electrode. Next, the power generation element including the electrode group and the non-aqueous electrolyte is housed in a container.
[0012]
Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte will be described.
[0013]
1) Positive electrode
The positive electrode includes a current collector and a positive electrode active material-containing layer, and can be manufactured by, for example, a method described below.
[0014]
A positive electrode active material, a binder, and a conductive agent, if necessary, are suspended in an appropriate organic solvent to form a mixture slurry, and the mixture slurry is applied to one or both surfaces of a current collector substrate in a desired size. The positive electrode can be manufactured by applying a large area, drying the sheet, and cutting the sheet into a desired size. Alternatively, the positive electrode can be prepared by kneading the positive electrode active material together with a binder and, if necessary, a conductive agent, and then attaching the kneaded sheet to a current collector.
[0015]
A ball mill, a bead mill, a dissolver, a sand grinder, a roll mill, or the like is used as a dispersing device for producing the mixture slurry.
[0016]
The thickness of the positive electrode active material-containing layer formed on the current collector surface (excluding the thickness of the current collector) is desirably in the range of 50 μm or more and 200 μm or less.
[0017]
Examples of the current collector include an aluminum foil, a stainless steel foil, and a titanium foil. Particularly, it is most preferable to use an aluminum foil because it is excellent in workability and inexpensive. When an aluminum foil is used as the current collector, the thickness is preferably in the range of 10 μm or more and 40 μm or less because sufficient foil strength can be obtained and the capacity of the secondary battery can be increased.
[0018]
As the positive electrode active material, for example, Li x MO 2 (Where M is a transition metal such as Co, Ni, Mn, and the value of 0.05 ≦ x ≦ 1.10.) 2 , LiNiO 2 , LiNi y Co (1-y) O 2 , LiMnO 2 And the like.
[0019]
As the binder, vinylidene fluoride-based fluororesin can be used.
[0020]
Examples of the vinylidene fluoride-based fluororesin include polyvinylidene fluoride, terpolymer of vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-6-propylene fluoride, copolymer of vinylidene fluoride-pentafluoropropylene, and vinylidene fluoride-chlorotrifluoride. Examples thereof include a copolymer of fluoroethylene or a copolymer of vinylidene fluoride and another fluorine-based monomer.
[0021]
Examples of the copolymer of such another fluorine-based monomer and vinylidene fluoride include a copolymer of tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride and a terpolymer of tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether (PFA) -vinylidene fluoride. Copolymer, terpolymer of tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) -vinylidene fluoride, terpolymer of tetrafluoroethylene-ethylene-vinylidene fluoride, copolymer of chlorotrifluoroethylene-vinylidene fluoride And a terpolymer of chlorotrifluoroethylene-ethylene-vinylidene fluoride and a copolymer of vinyl fluoride-vinylidene fluoride. As the binder, these compounds can be used alone or in combination with other compounds. The types of other compounds to be contained in the binder can be one or more.
[0022]
In particular, it is preferable to use polyvinylidene fluoride as the binder because excellent battery characteristics are obtained and electrode production is easy.
[0023]
Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), ethyl acetate, acetone, and toluene.
[0024]
Examples of the conductive agent include acetylene black, Ketjen black, graphite and the like.
[0025]
The amount of the binder is preferably in the range of 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the positive electrode active material and the conductive agent. When the amount of the binder is within the above range, battery production becomes easy, and excellent battery characteristics and excellent electrode strength can be maintained. When the amount is larger than the above range, the large current characteristics and cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be deteriorated. On the other hand, when the amount is smaller than the above range, the binding force between the positive electrode active materials and the adhesion to the current collector Power cannot be maintained, and battery characteristics may be degraded.
[0026]
The amount of the conductive agent is preferably in the range of 1 part by weight to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material.
[0027]
The compounding amount of the organic solvent is preferably in the range of 50 parts by weight to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent. When the compounding amount of the organic solvent is larger than the above range, the stability of the mixture slurry may be deteriorated, and it may be difficult to obtain an electrode having a uniform film thickness. May increase, and the coating property may be deteriorated.
[0028]
The positive electrode has a coating amount of the positive electrode active material-containing layer of 100 to 400 g / m 2 Is preferable in terms of battery characteristics or ease of battery manufacture.
[0029]
2) Negative electrode
The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material-containing layer, and can be manufactured by, for example, a method described below.
[0030]
A negative electrode active material, a binder, and a conductive agent, if necessary, are suspended in an appropriate organic solvent to form a mixture slurry, and the mixture slurry is formed on one or both surfaces of a current collector substrate in a desired size. The negative electrode can be manufactured by applying a large area, drying the sheet, and cutting the sheet into a desired size. Further, the negative electrode can be prepared by kneading the negative electrode active material together with a binder and, if necessary, a conductive agent, and attaching the kneaded sheet to a current collector.
[0031]
As the dispersing device for producing the mixture slurry, the same device as that described for the positive electrode is employed.
[0032]
The thickness of the negative electrode active material-containing layer formed on the surface of the current collector (excluding the thickness of the current collector) makes it easy to manufacture the electrode, and has good electrolyte impregnation and electrochemical characteristics. From the viewpoint of being obtained, it is desirable to set the range of 50 μm or more and 200 μm or less.
[0033]
As the current collector, for example, a copper foil, a nickel foil, and the like can be given. However, in consideration of electrochemical stability, flexibility at the time of winding, and the like, it is most preferable to use a copper foil. When a copper foil is used as the current collector, the thickness is desirably in the range of 8 μm or more and 20 μm or less, since sufficient strength of the foil can be obtained and the capacity of the secondary battery can be increased.
[0034]
Examples of the negative electrode active material include a material containing a carbonaceous substance or a chalcogen compound that occludes and releases lithium ions, and a material formed of a light metal. Above all, a negative electrode containing a carbonaceous substance or a chalcogen compound that occludes and releases lithium ions is preferable because battery characteristics such as cycle life of a secondary battery can be improved.
[0035]
Examples of the carbonaceous material that occludes / releases lithium ions include coke, carbon fiber, pyrolytic gas-phase carbonaceous material, graphite, fired resin, fired mesophase pitch-based carbon fiber, and fired mesophase spherical carbon. Above all, it is preferable to use mesophase pitch-based carbon fiber or mesophase spherical carbon that has been graphitized at 2500 ° C. or higher because the electrode capacity is increased.
[0036]
Chalcogen compounds that occlude and release lithium ions include titanium disulfide (TiS). 2 ), Molybdenum disulfide (MoS 2 ), Niobium selenide (NbSe) and the like. When such a chalcogen compound is used for the negative electrode, the voltage of the secondary battery decreases, but the capacity of the negative electrode increases, so that the capacity of the secondary battery can be improved. , The rapid charge / discharge performance of the secondary battery can be improved.
[0037]
Examples of the light metal include aluminum, an aluminum alloy, a lithium metal, and a lithium alloy.
[0038]
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-based fluororesin, polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), and styrene-butadiene rubber (SBR). And the like.
[0039]
Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), acetone and the like.
[0040]
The amount of the binder is preferably in the range of 2 parts by weight to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material, from the viewpoint of maintaining battery characteristics and electrode strength.
[0041]
In particular, when a carbonaceous material is used as the negative electrode active material, it is desirable to use polyvinylidene fluoride as the binder, and the compounding amount is in the range of 2 parts by weight to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. Is preferable in terms of maintaining battery characteristics and electrode strength.
[0042]
The compounding amount of the organic solvent is preferably in the range of 50 parts by weight to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the negative electrode active material and the binder. When the compounding amount of the organic solvent is larger than the above range, the stability of the mixture slurry may be deteriorated, and it may be difficult to obtain an electrode having a uniform film thickness. May increase, and the coating property may be deteriorated.
[0043]
The negative electrode has a coating amount of the negative electrode active material-containing layer of 50 to 300 g / m3 per side. 2 Is preferable in terms of battery characteristics or ease of battery manufacture. When a carbonaceous material is used as the negative electrode active material, the coating amount of the negative electrode active material-containing layer is adjusted to 50 to 200 g / m 2 per side. 2 Is preferable in terms of battery characteristics or ease of battery manufacture.
[0044]
3) Separator
The separator is formed from a porous material such as a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, and a polypropylene porous film.
[0045]
4) Non-aqueous electrolyte
The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. The non-aqueous electrolyte has a liquid or gel form.
[0046]
Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), and chain carbonates such as dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), and diethyl carbonate (DEC). , 2-dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE) and other chain ethers such as tetrahydrofuran (THF) and 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF) such as cyclic ethers and crown ethers such as γ-butyrolactone (γ -BL), for example, nitrogen compounds such as acetonitrile (AN), for example, sulfur compounds such as sulfolane (SL) and dimethylsulfoxide (DMSO), and aromatic compounds such as cyclohexylbenzene (CHB). Group compounds and the like. The type of the non-aqueous solvent used can be one or more.
[0047]
Above all, a non-aqueous electrolyte containing an aromatic compound such as cyclohexylbenzene (CHB) is added to the non-aqueous electrolyte secondary battery to prevent decomposition of the non-aqueous solvent when the non-aqueous electrolyte secondary battery is stored at a high temperature in a charged state. Since it acts as an agent, oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed.
[0048]
It is desirable that the compounding amount of CHB in the non-aqueous electrolyte is in the range of 0.1 to 5% by weight. This is for the reason described below. If the amount of CHB is less than 0.1% by weight, the swelling during high-temperature charging and long-term storage may increase. On the other hand, when the compounding amount of CHB exceeds 5% by weight, the amount of gas generated by the decomposition reaction of CHB increases, so that the production method of the present invention may not be able to suppress swelling. A more preferable range of the amount of CHB is 0.5 to 2% by weight.
[0049]
Further, for the purpose of improving the characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, it is possible to add an additive other than the decomposition suppressing additive.
[0050]
The non-aqueous electrolyte containing CHB contains a solvent other than CHB (hereinafter, referred to as another solvent), and the composition of the other solvent is preferably as follows.
[0051]
That is, at least one selected from the group consisting of EC, PC and γ-BL, and at least one selected from the group consisting of EC, PC and γ-BL, and DMC, MEC, DEC, DME, DEE, THF, 2- A mixed solvent comprising at least one selected from the group consisting of MeTHF and AN is desirable. In particular, when a negative electrode containing a carbonaceous material that occludes and releases lithium ions is used, other solvents include EC, PC, and γ-BL from the viewpoint of improving the cycle life of the nonaqueous electrolyte secondary battery. It is desirable to use a mixed solvent composed of EC, PC and MEC, EC and PC and DEC, EC and PC and DEE, EC and AN, EC and MEC, PC and DMC, PC and DEC, or EC and DEC.
[0052]
As the electrolyte, for example, lithium perchlorate (LiClO 4 ), Lithium hexafluorophosphate (LiPF) 6 ), Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF) 6 ), Lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), Lithium aluminum tetrachloride (LiAlCl 4 ), Lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ] And the like. Among them, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 The use of is preferred because conductivity and safety are improved.
[0053]
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably in the range of 0.5 mol / L to 2 mol / L.
[0054]
(Temporary sealing step)
The opening of the container is temporarily sealed to obtain a temporarily sealed secondary battery. Here, the term "temporarily sealed secondary battery" means a secondary battery which is assembled on the premise that the battery is temporarily opened after the temporary sealing and is in a state capable of being initially charged and discharged.
[0055]
(First charging process)
The initial charging is performed by, for example, charging of a constant current / constant voltage method.
[0056]
When the form of the non-aqueous electrolyte secondary battery is rectangular or thin, it is desirable to perform the initial charging step while pressing both surfaces orthogonal to the thickness direction of the temporarily sealed secondary battery. This is because the containers used for the prismatic and thin secondary batteries are formed of a thin and easily deformable material (for example, a metal such as aluminum or an aluminum alloy), so that once they swell, they return to their original shape. It is difficult to return. This pressurization can suppress an increase in the thickness of the secondary battery due to expansion of the container due to a gas generated by a decomposition reaction of a cyclic carbonate such as EC or a chain carbonate such as MEC in the initial charging step.
[0057]
(High temperature storage process)
The temporarily sealed secondary battery is stored at a high temperature in an ambient temperature range of 40 to 80C.
[0058]
In the high-temperature storage step, the atmosphere temperature is set in the above range for the reason described below.
[0059]
If the ambient temperature is lower than 40 ° C., decomposition of the decomposition suppressing additive such as CHB does not sufficiently proceed in the high-temperature storage step, and even if the gas in the container is completely released in the subsequent gas release step, Since unreacted components are decomposed during high temperature storage during use, suppression of battery swelling cannot be achieved. On the other hand, when the ambient temperature exceeds 80 ° C., not only the decomposition reaction of the decomposition suppressing additive but also the decomposition reaction of other non-aqueous solvents occur, so that the loss amount of the non-aqueous electrolyte increases, Due to the organic film formed on the surface of the positive electrode by the reaction, the internal resistance increases, and the discharge capacity or charge / discharge cycle characteristics decrease. A more preferable range of the ambient temperature is 50 to 70 ° C.
[0060]
The present inventors have found that a decomposition reaction (gasification reaction) of a decomposition suppressing additive such as cyclohexylbenzene (CHB) tends to occur after about 24 hours has passed during high-temperature storage in a charged state. . As a result of further experiments, it was found that the storage time is preferably in the range of 2 to 48 hours from the viewpoint of suppressing battery swelling without impairing battery characteristics. Hereinafter, the reason for limiting the storage time to the above range will be described in detail.
[0061]
If the storage time is less than 2 hours, the process proceeds to the gas release step before the decomposition reaction of the decomposition suppressing additive is completed, and there is a possibility that the unreacted decomposition reaction may occur during the high-temperature storage during charging during use. On the other hand, if the storage time exceeds 48 hours, a decomposition reaction between the decomposition suppressing additive and the other non-aqueous solvent occurs, which may lower the discharge capacity or charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery.
[0062]
When the form of the non-aqueous electrolyte secondary battery is rectangular or thin, the high-temperature storage step is desirably performed while applying pressure to both surfaces orthogonal to the thickness direction of the temporarily sealed secondary battery. To suppress battery swelling, it is desirable to perform this pressurization at least in the high-temperature storage step, and in order to obtain a sufficient effect, continue from the initial charging step to the high-temperature storage step, and place the container as described above. It is desirable to fix.
[0063]
(Gas release process)
By releasing the temporary sealing of the container opening in the temporary sealed secondary battery and leaving it unattended, at least a part of the gas present inside the container is released to the outside.
[0064]
The release of the temporary sealing is preferably performed after the temporary sealing secondary battery is cooled by leaving it in an atmosphere in a temperature range of 15 to 30 ° C. This is for the reason described below.
[0065]
Since the non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte, especially methyl ethyl carbonate (MEC), which is widely used, has a low boiling point, the temperature of the temporarily sealed secondary battery exceeds 30 ° C. When the sealing is released, the non-aqueous solvent volatilizes to cause loss of the non-aqueous electrolyte, and the discharge capacity may be reduced. For this reason, it is preferable that the temporary sealing secondary battery is cooled to a temperature lower than the boiling point of the non-aqueous solvent of 30 ° C. or lower, and then the temporary sealing is released. However, even when cooling to a temperature lower than 15 ° C., energy loss due to supercooling only increases, and there is a possibility that significant improvement in suppression of volatilization of the non-aqueous solvent may not be expected. It is desirable to set it in the range of -30 ° C.
[0066]
The gas releasing step is preferably performed in an inert gas atmosphere having a dew point of −15 ° C. or less.
[0067]
As the inert gas, it is preferable to use an argon gas from the viewpoint of suppressing the characteristic deterioration due to opening the secondary battery and reducing the manufacturing cost.
[0068]
The reason why the dew point of the inert gas atmosphere is set to −15 ° C. or less is that if the dew point of the inert gas atmosphere is higher than −15 ° C., the positive electrode active material may be deteriorated by moisture mixed in the container due to dew condensation. It is. The lower the dew point, the more moisture (condensation) can be prevented from entering the container. However, since excessive cooling causes deterioration of energy efficiency, the dew point is set to −80 ° C. or higher. Is preferred.
[0069]
(Main sealing step)
The opening of the container is completely sealed.
[0070]
This sealing is desirably performed after the internal pressure of the container returns to normal pressure. This means that if the main sealing is performed in a state where the internal pressure of the container is higher than the normal pressure, the main sealing will be performed in a state where the decomposition gas is dissolved in the non-aqueous electrolyte, and during high-temperature storage during use, This is because the decomposition gas may be released from the non-aqueous electrolyte to cause swelling. By performing the main sealing after the internal pressure of the container returns to normal pressure, the solubility of the decomposition gas of the nonaqueous electrolyte can be reduced to the solubility at normal pressure, and the decomposition gas can be sufficiently released to the outside of the container. it can.
[0071]
Note that this sealing step is preferably performed in an inert gas atmosphere under the same conditions as described in the gas releasing step.
[0072]
According to the method of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention described above, it is possible to suppress swelling when the charged secondary battery is stored at a high temperature without impairing the discharge capacity.
[0073]
That is, after the initially charged secondary battery is initially charged and stored at an ambient temperature in the range of 40 to 80 ° C., the nonaqueous electrolyte can be forcibly decomposed to generate gas. Next, the temporary sealing of the container opening of the temporarily sealed secondary battery is released and left to allow at least a part of the decomposed gas to be released to the outside of the container. Then, the non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by performing the encapsulation can achieve a high discharge capacity, and almost no decomposition reaction of the non-aqueous electrolyte occurs during high temperature storage during charging. Therefore, the amount of gas generated can be reduced, and swelling can be suppressed.
[0074]
In particular, the present invention is highly effective in suppressing swelling within 24 hours during charging high-temperature storage of a secondary battery including a non-aqueous electrolyte containing an additive such as CHB. A non-aqueous electrolyte secondary battery with less swelling in both storage for a longer period can be provided.
[0075]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.
[0076]
【Example】
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0077]
(Example 1)
First, a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery obtained by the method of Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
[0078]
As shown in FIG. 1, a bottomed rectangular cylindrical outer can 1 made of metal, for example, aluminum, also serves as, for example, a positive electrode terminal, and an insulator 2 is disposed on the inner surface of the bottom. The flat electrode group 3 is housed in the outer can 1. The electrode group 3 is manufactured by spirally winding the negative electrode 4, the separator 5, and the positive electrode 6 so that the positive electrode 6 is located at the outermost periphery, and then press-forming the flat shape.
[0079]
A spacer 7 made of, for example, a synthetic resin and having a lead extraction hole near the center is disposed on the electrode group 3 in the outer can 1. The metal lid 8 is liquid-tightly joined to the upper end opening of the outer can 1 by, for example, laser welding. The lid 8 has an injection hole 10 for injecting a non-aqueous electrolyte. A sealing lid 11 is liquid-tightly joined to the portion of the lid 8 including the liquid injection hole 10 by, for example, laser welding so as to cover the liquid injection hole 10. In the vicinity of the center of the lid 8, an extraction hole 9 for a negative electrode terminal is opened. The negative electrode terminal 12 is hermetically sealed in the extraction hole 9 via an insulating material 13 made of glass or resin. A negative electrode lead 14 is connected to the lower end surface of the negative electrode terminal 12, and the other end of the negative electrode lead 14 is connected to the negative electrode 4 of the electrode group 3. The insulating sealing plate 15 is arranged on the upper surface of the lid 8. The insulating outer tube 16 covers the side and bottom edges of the outer can 1 and the edge of the insulating sealing plate 15.
[0080]
Hereinafter, a method for manufacturing the secondary battery will be described.
[0081]
<Preparation of positive electrode>
First, a lithium cobalt oxide (LiCoO) having an average particle diameter of 3 μm as a positive electrode active material was used. 2 100 parts by weight of powder, 3 parts by weight of acetylene black and 3 parts by weight of graphite as conductive agents, and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder (based on 100 parts by weight of active material and conductive agent in total) Was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as an organic solvent, and the mixture was dispersed and mixed with a general-purpose disperser for 4 hours to obtain a mixture slurry.
[0082]
Next, the obtained mixture slurry was coated with 200 to 300 g / m 2 Was applied to both surfaces of an aluminum foil (thickness: 15 μm) as a current collector substrate, dried, and then pressed to produce a positive electrode 6.
[0083]
<Preparation of negative electrode>
First, after mesophase pitch carbon fiber (MCF) using mesophase pitch as a raw material is carbonized at 1000 ° C. in an argon atmosphere, 90 volume% is present in an average fiber length of 20 μm, an average fiber diameter of 8 μm, and a particle size of 1 to 80 μm. Then, after appropriately pulverizing so that particles having a particle size of 0.5 μm or less become 5% or less, a carbonaceous material was produced by graphitizing at 3000 ° C. in an argon atmosphere.
[0084]
Next, the obtained carbonaceous material was added to a solution obtained by dissolving polyvinylidene fluoride as a binder in N-methyl-2-pyrrolidone as an organic solvent, and dispersed and mixed with a general-purpose disperser for 3 hours. Prepared a mixture slurry composed of 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride with respect to 100 parts by weight of the carbonaceous material.
[0085]
The obtained mixture slurry is coated with a coating amount per side of 100 to 150 g / m. 2 Was applied to both surfaces of a copper foil as a current collector substrate, dried, and then pressed to produce a negative electrode 4.
[0086]
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
In a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (mixing volume ratio 1: 2), lithium hexafluorophosphate (LiPF) was used as an electrolyte. 6 ) Was dissolved in 1M, and 1% by weight of cyclohexylbenzene (CHB) was dissolved as an additive for suppressing non-aqueous solvent decomposition to prepare a non-aqueous electrolyte.
[0087]
<Assembly of battery>
The positive electrode 6, the separator 5 made of a polyethylene porous film, and the negative electrode 4 are laminated in this order, and then spirally wound so that the positive electrode 6 is located on the outside. 2 To form a flat electrode group 3.
[0088]
The electrode group 3 is housed in an outer can 1 formed by molding an aluminum sheet having a thickness of 0.2 mm so as to have a thickness of 4.1 mm, a width of 30 mm, and a height of 50 mm. After sealing the electrode group 3 by laser seam welding of the electrode 8, a non-aqueous electrolyte was injected from the liquid injection hole 10 of the lid 8 under reduced pressure.
[0089]
Next, a fluoro rubber stopper (not shown) is inserted into the liquid injection hole 10 and hermetically sealed. The liquid rubber is sandwiched with a clamp (not shown) so as to press the top of the fluoro rubber stopper and the bottom of the battery container. Temporarily sealed tightly to produce a temporarily sealed secondary battery. The reason why the clamp is used is to prevent the plug from being removed from the liquid injection hole 10 when the internal pressure of the battery container is increased due to generation of gas or the like. Instead of using a rubber stopper as described above, a rubber plate is put on the lid 8 including the liquid injection hole 10 to close the liquid injection hole 10, and the upper surface of the rubber plate and the battery The battery container can also be temporarily sealed in a liquid-tight manner by sandwiching it with a clamp or the like so as to press the bottom surface of the container.
[0090]
Next, as shown in FIG. 2, a rectangular mold 21 made of a heat-resistant resin such as polypropylene or polyphenylene sulfide is fitted to the outer can 1 of the temporarily sealed secondary battery, thereby forming a wide surface of the outer can 1. The battery was initially charged at a constant current and a constant voltage (1 C, 4.2 V) for 6 hours while holding down (a surface orthogonal to the thickness direction of the battery), and then stored at an ambient temperature of 60 ° C. for 24 hours.
[0091]
After cooling the temporarily sealed secondary battery by leaving it in an atmosphere of 25 ° C., remove the fluoro rubber plug for temporary sealing in an argon gas atmosphere having a dew point of −70 ° C., and leave it for 30 minutes to keep the internal pressure constant. After returning to the pressure, the mold 21 was removed, and the sealing lid 11 was laser-seam welded to the lid 8 including the liquid injection hole 10 to completely seal the liquid injection hole 10. Subsequently, the insulating sealing plate 15 is disposed on the lid 8 and is covered with the outer tube 16, thereby having the structure shown in FIG. 1 described above. The non-rated dimensions are 4.4 mm in thickness, 30 mm in width, and 30 mm in height. A square non-aqueous electrolyte secondary battery having a size of 48 mm and a discharge capacity of 0.2 C of 620 mAh was manufactured.
[0092]
(Example 2)
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during high-temperature storage was 40 ° C. and the storage time was 2 hours.
[0093]
(Example 3)
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during the high-temperature storage was 40 ° C. and the storage time was 48 hours.
[0094]
(Example 4)
A prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during high-temperature storage was 80 ° C. and the storage time was 2 hours.
[0095]
(Example 5)
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during high-temperature storage was set to 80 ° C. and the storage time was set to 36 hours.
[0096]
(Example 6)
A prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during high-temperature storage was 60 ° C. and the storage time was 48 hours.
[0097]
(Example 7)
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during high-temperature storage was 40 ° C. and the storage time was 1 hour.
[0098]
(Example 8)
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during high-temperature storage was set to 80 ° C. and the storage time was set to 1 hour.
[0099]
(Comparative Example 1)
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the ambient temperature during high-temperature storage was 30 ° C. and the storage time was 1 hour.
[0100]
(Comparative Example 2)
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the ambient temperature during high-temperature storage was 30 ° C. and the storage time was 60 hours.
[0101]
(Comparative Example 3)
A rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere temperature during high-temperature storage was set to 100 ° C. and the storage time was set to 2 hours.
[0102]
(Comparative Example 4)
After the injection of the non-aqueous electrolyte, the sealing is performed not by the temporary sealing, but by the final sealing, that is, the sealing lid 11 is laser seam-welded to the lid 8 including the injection hole 10, and then the initial charging is performed in the same manner as in the first embodiment. By performing this, a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured.
[0103]
(Comparative Example 5)
As a non-aqueous electrolyte, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (mixing volume ratio 1: 2), and lithium hexafluorophosphate (LiPF) as an electrolyte 6 ) Was dissolved in 1M, that is, a non-aqueous solvent containing no CHB was prepared. Immediately after the injection of the non-aqueous electrolyte, the sealing lid 11 was attached to the lid 8 including the injection hole 10. The injection hole 10 was completely sealed by laser seam welding, and the battery was initially charged in the same manner as in Example 1 to produce a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery.
[0104]
<Storage test>
Five rectangular non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared and charged at a constant current and a constant voltage (1 C, 4.2 V) for 3 hours. The battery was stored at a temperature of 80 ° C. for 24 hours or 96 hours, and the difference between the thicknesses of the battery container before and after the storage was measured. The average value is shown in Table 1 below as battery swelling (mm).
[0105]
<Discharge test>
Five rectangular non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared, and charged at a constant current and a constant voltage (1 C, 4.2 V) for 3 hours. The discharge capacity (mAh) when the battery was discharged to 3 V at 0.2 C was measured, and the average value is also shown in Table 1 below.
[0106]
[Table 1]
Figure 2004355977
[0107]
As is clear from Table 1, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8 according to the production method of the present invention were non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Example 4 in which gas was not released after the first charge. The battery swelling after storage for 24 hours can be reduced while realizing a high discharge capacity almost equivalent to that of. Further, the secondary batteries of Examples 1 to 8 have a high discharge capacity almost equivalent to that of the non-aqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 5 without the addition of CHB, and can reduce battery swelling after storage for 96 hours. It was confirmed that the method of the present invention did not affect the effect of suppressing swelling by CHB.
[0108]
Also, from the test results of the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 3 and Example 6, when the storage time was set to the same 48 hours, a high discharge capacity was maintained by setting the storage temperature to a range of 50 to 70 ° C. However, it was confirmed that battery swelling could be further reduced.
[0109]
On the other hand, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2 in which the ambient temperature during high-temperature storage was set to less than 40 ° C., even when the storage time was 1 hour or 60 hours, In comparison with the nonaqueous electrolyte secondary battery of No. 8, the battery swelled after storage for 24 hours was large.
[0110]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 3 in which the ambient temperature during high-temperature storage was set to a temperature exceeding 80 ° C., although the battery swelling during high-temperature storage was small, the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 8 The discharge capacity was low in comparison.
[0111]
In the above-described embodiment, an example in which CHB is used as the decomposition-suppressing additive has been described. However, the decomposition-suppressing additive uses a nonaqueous solvent when the charged nonaqueous electrolyte secondary battery is stored at a high temperature. Any material may be used as long as it has an effect of suppressing decomposition.
[0112]
Further, in the above-described embodiment, the non-aqueous electrolyte secondary battery using the metal container has been described. However, the present invention can be applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a laminate film container.
[0113]
Further, in the above-described embodiment, an example was described in which the electrode group in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode were wound flat was used, but instead, the electrode group formed of a laminate of the positive electrode, the separator, and the negative electrode was used. Alternatively, an electrode group having a structure in which a laminate of a positive electrode, a separator, and a negative electrode is bent at least once may be used.
[0114]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery in which battery swelling during high-temperature storage is suppressed and which has excellent discharge capacity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery manufactured by the method of Example 1.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an initial charging step and a high-temperature storage step in the manufacturing method according to the first embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Outer can, 2 ... Insulator, 3 ... Electrode group, 4 ... Negative electrode, 5 ... Separator, 6 ... Positive electrode, 7 ... Spacer, 8 ... Lid, 9 ... Extraction hole, 10 ... Liquid injection hole, 11 ... Sealing Stop lid, 12: negative electrode terminal, 13: insulating material, 14: negative electrode lead, 15: insulating sealing plate, 16: exterior tube, 21: formwork.

Claims (2)

正極、負極及び非水電解質を含む発電要素を容器内に収納する工程と、
前記容器の開口部を仮封止して仮封止二次電池を得る工程と、
前記仮封止二次電池に初充電を施す工程と、
前記仮封止二次電池を40〜80℃の範囲の雰囲気温度で貯蔵する工程と、
前記仮封止二次電池における容器開口部の仮封止を解除して放置することにより、前記容器の内部に存在するガスの少なくとも一部を外部に放出させる工程と、
前記容器の開口部を本封止する工程と
を具備することを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
A step of housing the power generating element including the positive electrode, the negative electrode and the non-aqueous electrolyte in a container,
A step of temporarily sealing the opening of the container to obtain a temporarily sealed secondary battery,
Performing a first charge on the temporarily sealed secondary battery,
Storing the temporarily sealed secondary battery at an ambient temperature in the range of 40 to 80 ° C;
By releasing the temporary sealing of the container opening in the temporarily sealed secondary battery and leaving it to stand, a step of releasing at least a part of the gas present inside the container to the outside,
And a step of permanently sealing the opening of the container.
前記ガス放出工程を露点がマイナス15℃以下の不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池の製造方法。The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the gas releasing step is performed in an inert gas atmosphere having a dew point of -15 ° C or less.
JP2003153075A 2003-05-29 2003-05-29 Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery Pending JP2004355977A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003153075A JP2004355977A (en) 2003-05-29 2003-05-29 Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003153075A JP2004355977A (en) 2003-05-29 2003-05-29 Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004355977A true JP2004355977A (en) 2004-12-16

Family

ID=34048134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003153075A Pending JP2004355977A (en) 2003-05-29 2003-05-29 Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004355977A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251224A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Sanyo Electric Co Ltd Method of manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2009096135A1 (en) 2008-01-31 2009-08-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sealed type cell manufacturing method
JP2009295595A (en) * 2009-09-17 2009-12-17 Toyota Motor Corp Closed battery manufacturing method
CN102468488A (en) * 2010-10-28 2012-05-23 三洋电机株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
JP2013105678A (en) * 2011-11-15 2013-05-30 Toyota Motor Corp Sealed battery and method for manufacturing the same
US10490808B2 (en) 2011-02-18 2019-11-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof
CN111989801A (en) * 2018-04-17 2020-11-24 三星Sdi株式会社 Secondary battery
CN113519083A (en) * 2019-03-12 2021-10-19 株式会社东芝 Restraint jig and method for manufacturing battery
JP2022079233A (en) * 2020-11-16 2022-05-26 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 Method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251224A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Sanyo Electric Co Ltd Method of manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
US9099754B2 (en) 2008-01-31 2015-08-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sealed type cell manufacturing method
WO2009096135A1 (en) 2008-01-31 2009-08-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sealed type cell manufacturing method
JP2009295595A (en) * 2009-09-17 2009-12-17 Toyota Motor Corp Closed battery manufacturing method
CN102468488A (en) * 2010-10-28 2012-05-23 三洋电机株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same
JP2012109219A (en) * 2010-10-28 2012-06-07 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolytic solution secondary battery, and method of manufacturing the same
US10490808B2 (en) 2011-02-18 2019-11-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof
US11139465B2 (en) 2011-02-18 2021-10-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof
JP2013105678A (en) * 2011-11-15 2013-05-30 Toyota Motor Corp Sealed battery and method for manufacturing the same
CN111989801A (en) * 2018-04-17 2020-11-24 三星Sdi株式会社 Secondary battery
CN113519083A (en) * 2019-03-12 2021-10-19 株式会社东芝 Restraint jig and method for manufacturing battery
CN113519083B (en) * 2019-03-12 2024-06-18 株式会社东芝 Restraint fixture and manufacturing method of battery
JP2022079233A (en) * 2020-11-16 2022-05-26 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 Method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7249982B2 (en) 2020-11-16 2023-03-31 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 Method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5046352B2 (en) Method for producing lithium ion secondary battery
JP3797197B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR100390099B1 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary cell
JP2004134261A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2000058117A (en) Nonaqueous secondary battery
KR101431259B1 (en) Additive for non-aqueous electrolyte and secondary battery using the same
JP3990107B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery charging method
JP2006260864A (en) Manufacturing method of lithium secondary battery
JP2010086722A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2004031165A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2009134970A (en) Nonaqueous electrolytic battery
JP2005302382A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery pack
JP2004355977A (en) Method for manufacturing nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2001015156A (en) Nonaqueous electrolyte battery
KR100652284B1 (en) Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary cell
JP5205863B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4560854B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2003007331A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2001126684A (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP4085481B2 (en) battery
JP2002313418A (en) Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2002260726A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH10270079A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JPH11214036A (en) Polymer electrolyte separator, lithium secondary battery and manufacture thereof
JP4938923B2 (en) Secondary battery