制造非水电解质二次电池的方法
【技术领域】
[0001]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。
[0002]此申请要求基于2013年10月29日提交的日本专利申请N0.2013-224607的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。
【背景技术】
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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I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。
[0006]引用列表
[0007]专利文献
[0008]PTL 1:专利文献1:日本专利申请特开N0.2000-090974
[0009]PTL 2:专利文献2:WO 00/41263
[0010]PTL 3:专利文献3:日本专利申请特开N0.2003-217669
【发明内容】
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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:
[0014](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；
[0015](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
[0016](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)。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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°C)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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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1vol %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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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】
[0029]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。
[0030]图2为沿图1中的线I1-1I截取的并示意示出电池的横断面结构