非水電解液二次電池及非水電解液二次電池的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種非水電解液二次電池以及非水電解液二次電池的制造方法。
【背景技術】
[0002] 鋰離子二次電池因為其高能量密度而受關注，并且被積極地研宄和開發。
[0003] 傳統的鋰離子二次電池通常使用通過將諸如1^?匕等Li鹽溶解到諸如碳酸乙烯 酯（EC)或碳酸丙烯酯（PC)等環狀碳酸酯和諸如碳酸二乙酯（DEC)或碳酸二甲酯（DMC)等 鏈狀碳酸酯的混合溶劑中而制備的溶液作為電解液。通過使用這些碳酸鹽制備的非水電解 液具有約30°C的低閃點。因此，在存在火源的情況下，當電解液由于某些事故等漏出時，存 在著漏出的電解液著火而導致火災的危險。有鑒于此，研宄了升高電解液的閃點的各種技 術。例如，將阻燃劑混合到電解液中作為升高電解液的閃點的一種技術正在被研宄（例如， 參照專利文獻1)。
[0004] 現有技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :日本特開平11-317232號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開平6-13108號公報
【發明內容】
[0008] 發明要解決的問題
[0009] 在傳統的使用含有阻燃劑的電解液的非水電解液二次電池中，電解液的閃點上升 以提高應對火災的安全性。然而，在長時間使用非水電解液二次電池的情況下，電解液的閃 點可能降低。另外，傳統的使用混合有阻燃劑的電解液的非水電解液二次電池具有如下問 題：電池的各種特性、尤其是諸如循環特性和浮充電特性等的壽命特性與不含有阻燃劑的 電池相比，顯著地劣化。
[0010] 有鑒于上述情況，完成本發明以提供即使在長時間使用非水電解液二次電池的情 況下也能夠抑制電解液的閃點降低的非水電解液二次電池。
[0011] 用于解決問題的方案
[0012] 本發明提供一種非水電解液二次電池，其包括：電極體，所述電極體具有使含有正 極活性材料的正極和含有負極活性材料的負極以隔離體介于所述正極和所述負極之間的 方式層疊的結構；含有阻燃劑的非水電解液；外殼體，所述外殼體容納所述電極體和所述 非水電解液，其中所述電極體內的非水電解液的阻燃劑的濃度比所述電極體和所述外殼體 之間的非水電解液的阻燃劑的濃度低。
[0013] 發明的效果
[0014] 根據本發明，該非水電解液二次電池包括：電極體，所述電極體具有使含有正極活 性材料的正極和含有負極活性材料的負極以隔離體介于所述正極和所述負極之間的方式 層疊的結構；含有阻燃劑的非水電解液；外殼體，所述外殼體容納所述電極體和所述非水 電解液前半部分。因此，電荷能夠在正極活性材料和負極活性材料之間經過非水電解液移 動，由此電池能夠被充放電。
[0015] 根據本發明的非水電解液二次電池包括含有阻燃劑的非水電解液。因此，能夠使 非水電解液的閃點升高，由此能夠提高電池的安全性。
[0016] 在本發明中，電極體內的非水電解液的阻燃劑的濃度比電極體和外殼體之間的非 水電解液的阻燃劑的濃度低。該特征能夠抑制由于電池的充放電而引起的正極活性材料和 負極活性材料中的電化學反應所導致的阻燃劑的消耗。這即使在電池反復充放電的情況下 也能夠抑制非水電解液中的阻燃劑濃度的降低。結果，即使在長時間使用非水電解液二次 電池的情況下，也能夠抑制非水電解液的閃點降低。因此，能夠提高非水電解液二次電池的 安全性。
[0017] 已從本發明人所進行的實驗發現：在傳統的使用含有阻燃劑的非水電解液的非水 電解液二次電池中，非水電解液的閃點由于反復充放電而降低。已從本發明人所進行的實 驗還發現：即使在根據本發明的實施例的非水電解液二次電池中反復充放電的情況下，也 能夠抑制非水電解液的閃點降低。
[0018] 根據本發明，電極體內的非水電解液的阻燃劑的濃度比電極體和外殼體之間的非 水電解液的阻燃劑的濃度低。該特征能夠減少進入在對非水電解液二次電池充電時形成在 正極活性材料的表面或負極活性材料的表面上的固體電解質界面膜的阻燃劑的量。因此， 即使在非水電解液二次電池反復充放電的情況下，也能夠抑制電池容量的降低，由此能夠 提高電池壽命特性。該效果已由本發明人所進行的實驗所證實。
【附圖說明】
[0019] 圖1是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池的示意性俯視圖。
[0020] 圖2是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池的示意性側視圖。
[0021] 圖3是示出沿著圖1中的虛線A-A截取的非水電解液二次電池的示意性截面圖。
[0022] 圖4是示出沿著圖1中的虛線B-B截取的非水電解液二次電池的示意性截面圖。
[0023] 圖5是示出沿著圖2中的點劃線C-C截取的非水電解液二次電池的示意性截面 圖。
[0024] 圖6是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池中包括的電極體 的說明圖。
[0025] 圖7的（a)是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池中包括的正 極的示意性平面圖，圖7的（b)是示出沿著圖7的（a)中的虛線D-D截取的正極的示意性 截面圖。
[0026] 圖8的（a)是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池中包括的負 極的示意性平面圖，圖8的（b)是示出沿著圖8的（a)中的虛線E-E截取的負極的示意性 截面圖。
[0027] 圖9是示出由圖8中的虛線包圍的范圍F中的負極活性材料層的示意性截面圖。
[0028] 圖10是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池的制造方法的工 序圖。
[0029] 圖11是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池的制造方法的工 序圖。
[0030] 圖12是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池的制造方法的工 序圖。
[0031] 圖13是示出根據本發明的一個實施方式的非水電解液二次電池的制造方法的工 序圖。
[0032] 圖14是示出充放電循環試驗的測量結果的圖表。
【具體實施方式】
[0033] 根據本發明的非水電解液二次電池包括：電極體，所述電極體具有使含有正極活 性材料的正極和含有負極活性材料的負極以隔離體介于所述正極和所述負極之間的方式 層疊的結構；含有阻燃劑的非水電解液；外殼體，所述外殼體容納所述電極體和所述非水 電解液，其中所述電極體內的非水電解液的阻燃劑的濃度比所述電極體和所述外殼體之間 的非水電解液的阻燃劑的濃度低。
[0034] 電極體內的非水電解液在這里指保持在電極體內的非水電解液，即電極活性材料 層的細孔內的非水電解液、隔離體的細孔內的非水電解液、電極和隔離體之間的間隙的非 水電解液以及諸如將電極捆束在一起的收縮管等的固定構件內部的非水電解液。
[0035] 電極體和外殼體之間的非水電解液在這里指在電極體和外殼體之間存在的電解 液。當設置諸如收縮管等的用于固定電極體的固定構件時，電極體和外殼體之間的非水電 解液指固定構件和外殼體之間的電解液。
[0036] 優選地，在根據本發明的非水電解液二次電池中，所述負極包括多孔性的負極活 性材料層，所述負極活性材料層含有所述負極活性材料，所述電極體內的非水電解液是所 述負極活性材料層的孔內的非水電解液。
[0037] 該特征能夠抑制由于電池的充放電而引起的負極活性材料中的電化學反應所導 致的阻燃劑的消耗。
[0038] 優選地，在根據本發明的非水電解液二次電池中，所述非水電解液含有碳酸乙烯 酯。
[0039] 利用該特征，用作固體電解質界面膜的SEI(固體電解質界面（SolidElectrolyte Interface))能夠在充電時形成在負極活性材料的表面上。
[0040] 優選地，在根據本發明的非水電解液二次電池中，所述阻燃劑是磷腈化合物。
[0041] 利用該特征，能夠通過阻燃劑使非水電解液的閃點升高。
[0042] 優選地，在根據本發明的非水電解液二次電池中，所述負極活性材料由諸如石墨 或硬碳等的碳材料制成。
[0043] 利用該特征，鋰離子可以脫離和/或進入碳材料，因此非水電解液二次電池能夠 充放電。該特征還使得在對非水電解液二次電池充電時固體電解質界面膜形成在碳材料的 表面上。
[0044] 優選地，根據本發明的非水電解液二次電池還包括用于捆束所述電極體的收縮 管。
[0045] 利用該特征，能夠使電極體的形狀穩定。該特征還防止收縮管外側的非水電解液 中含有的阻燃劑流動和擴散到電極體內，由此能夠抑制由于電極活性材料中的電化學反應 導致的阻燃劑的消耗。
[0046] 本發明還提供一種非水電解液二次電池的制造方法，其包括如下步驟：浸入步驟， 其通過將電極體浸在實質上不含有阻燃劑的非水電解液中來利用該非水電解液浸入多孔 性的負極活性材料層和多孔性的正極活性材料層，其中所述電極體具有使包括所述多孔性 的負極活性材料層的負極和包括所述多孔性的正極活性材料層的正極以隔離體介于所述 負極和所述正極之間的方式層疊的結構；以及將阻燃劑和非水電解液放入容納所述正極和 所述負極的外殼體內的步驟。
[0047] 根據本發明的非水電解液二次電池的制造方法包括：通過將電極體浸在實質上不 含有阻燃劑的非水電解液中來利用該非水電解液浸入多孔性的負極活性材料層和多孔性 的正極活性材料層的步驟，其中電極體具有使包括負極活性材料層的負極和包括正極活性 材料層的正極以隔離體介于負極和正極之間的方式層疊的結構。利用此，實質上不含有阻 燃劑的非水電解液能夠保持在電極體內。
[0048] 根據本發明的非水電解液二次電池的制造方法包括將阻燃劑和非水電解液放入 容納正極和負極的外殼體內的步驟。利用此，能夠使外殼體內的非水電解液的閃點升高，由 此能夠提高非水電解液二次電池的安全性。保持在電極體內的非水電解液難以移動。因此， 即使在將含有阻燃劑的非水電解液注入保持非水電解液的電極體的外側的情況下，阻燃劑 也難以流動和擴散到電極體內的非水電解液。因此，可以使電極體內的非水電解液的阻燃 劑的濃度比電極體和外殼體之間的非水電解液的阻燃劑的濃度低。這能夠在通過根據本發 明的制造方法制造的非水電解液二次電池中抑制由于充放電而引起的正極活性材料和負 極活性材料中的電化