[发明专利]非水电解质二次电池用负极的制造方法和制造装置、非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用负极的制造方法和制造装置，更具体地涉及可高精度地补充负极的不可逆容量、适合大批量生产的锂嵌入量的控制技术。

背景技术

采用锂的非水电解质二次电池，由于理论容量大，一直在进行作为各种设备的主电源的应用开发。在要求更高容量化的用途中，作为负极活性物质，一直在谋求从理论容量不足400mAh/g的石墨等碳材料向具有近10倍的理论容量的含硅或锡等的材料的转换。

在包括碳材料的全部负极活性物质中，存在虽能在初期的充放电中充电，但产生不能放电的容量的部分损失(不可逆容量)的问题。尤其是含硅或锡等的高容量材料中，已知不可逆容量更大。一般认为，负极活性物质的不可逆容量起因于在充电中锂与电解液或负极活性物质的成分发生副反应而发生钝化。由于如此起因于负极活性物质的不可逆容量最终使容量控制极即正极的可逆容量也损失一部分，因而使非水电解质二次电池本身的容量降低。

为了防止起因于不可逆容量的电池容量的下降，提出了预先向负极活性物质中补充锂的技术。例如，在再公表96/027910号公报中，公开了通过辊转写等在采用含有锡等的复合氧化物的负极片上粘贴金属锂等箔材的方法。在该方法中，在其后的电池组装工序中，通过注入电解液而将锂嵌入负极活性物质中。

但是，要嵌入负极活性物质中的锂量比基于可操作的金属锂箔的厚度的下限值(大约30μm)的锂附加量小得多。因此，在该方法中，实质上只能局部地设置金属锂箔，不能使锂均等地嵌入负极，会引起因膨胀而造成的负极变形或充放电反应的不均匀化。

此外，在特开2005-038720号公报中，公开了在含有负极活性物质的合剂层上采用真空蒸镀法等干式成膜法形成金属锂等轻金属层的方法。在该方法中，在干燥气氛或电解液中保存锂并使其嵌入负极中。

在该方法中，可用真空蒸镀法制作比锂箔薄的锂层本身。但是，即使因某种原因使锂层厚度偏离规定值也不清楚，因此接下来会连续生产出较大地偏离规定值的负极。

另外，在特开平06-325765号公报中，提出了在组装电池之前，另外制作电化学元件，采用可脱嵌锂的对电极来对负极进行充电的技术。

在该方法中，可以从电化学元件中的通电量来正确地测定应附加给负极活性物质的锂量。但是，如果构成这样的电化学元件，由于难以进行连续生产，因此不适合大批量生产。

发明内容

本发明的目的在于，通过在向负极活性物质补充相当于不可逆容量的量的锂时，每次都正确地把握、控制要附加给前体的锂量，由此批量地生产高精度的非水电解质二次电池用负极。

本发明的非水电解质二次电池用负极的制造方法包含通过干式成膜法向可嵌入脱嵌锂的负极的前体中附加锂的步骤。在该步骤中，将前体抵接在具备非水电解质和对电极的测定端子上。然后，从前体相对于对电极的开路电位算出嵌入前体中的锂量。基于该算出的锂嵌入量来控制附加给前体的锂量。

通过采用干式成膜法，能够使适量的锂均匀地嵌入负极的前体中。但是，应供给的锂量根据前体的每单位面积的负极活性物质量的偏差而变动。此外，由于随着锂供给源的温度变动、或供给源中的锂量的减少，锂供给速度也变动，因此有时需要每次都修正。在本发明中，首先将具备非水电解质和对电极的测定端子抵接在前体上，从前体相对于对电极的开路电位算出嵌入前体中的锂的嵌入量。由此，可正确地把握应供给的锂量和实际嵌入前体的锂量。接着，基于锂的实际嵌入量来控制附加给前体的锂量。这样一来，即使连续进行生产，也能将嵌入前体中的负极活性物质中的锂量抑制在非常小的偏差范围内。

此外，由于不进行将前体浸渍在电解液中等烦杂的处理，所以本发明适合批量生产。通过采用通过这样的制造方法制造的负极，能够生产高容量且循环特性优异的、并且这些特性的偏差小的非水电解质二次电池。

附图说明

图1是表示用于实施根据本发明的实施方式的非水电解质二次电池用负极的制造方法的制造装置的一例的示意图。

图2是表示采用本发明的实施方式的测定端子测定的前体相对于对电极的开路电位与实际的锂嵌入量的关系的一例的相关图。

图3是表示用于实施根据本发明的实施方式的非水电解质二次电池用负极的制造方法的制造装置的另一例的示意图。

图4是本发明的实施方式的非水电解质二次电池的纵向剖视图。

具体实施方式