制造非水电解质二次电池的方法_3

文档序号:9916772阅读:来源:国知局
8]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。
[0049]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lg/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50voI % )。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)。
[0050]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。
[0051]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°C )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°C到60°C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。
[0052]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、LiC104、LiAsF6、Li (CF3SO2)2N 和 LiCF3SO3t5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。
[0053]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-forming agent)。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(vs Li/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(cyclic carbamate)化合物,脂环族经(alicyclic hydrocarbons),及芳族化合物,如联苯化合物,烧基联苯(alkyI biphenyl)化合物,环烧基苯(cycloalkylbenzene)化合物,烧基苯化合物和氟原子取代的芳族化合物等。
[0054]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。
[0055]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(SI)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(SI)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
(52)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。
[0056]首先说明将电极组件放置于电池外壳中的步骤(SI)。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(S卩,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。
[0057]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(SI)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
(53)、减压解除步骤(S4)及电池外壳密封步骤(S5)。
[0058]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,通过使用真空栗(减压栗)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。
[0059]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-701^&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。
[0060]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。
[0061]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X mL,那么注入电池外壳50中的非水电解质的量应该至少为X mL。通常,除X mL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(X mL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X mL大从约1.1倍至约2倍,且更优选从约1.25倍至约1.5倍。
[0062]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
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