[发明专利]制造非水二次电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造包括非水电解质的电池(非水二次电池)的方法。

背景技术

与常规电池相比，诸如锂离子电池等等的非水二次电池重量轻且能量密度高。由此，近年来，非水二次电池被优选地用作车载高输出电源等等。在这种电池的制造中，典型地首先由正电极和负电极制成电极体，然后用该电极体和非水电解质构造电池组件。然后，对由此构造的电池组件执行指定的初始充电(调整)和在高温下的老化。随后，检查性能(例如，自放电检查)。

在自放电检查中，通过持续指定的时段放置具有调节后的充电状态(SOC)的电池组件并且测量在该时段(自放电)期间电压下降量，判定该电池组件中的微小(minute)内部短路的产生。然而，有时候情况为，即使在调节SOC之后，老化的电池组件的电压暂时不稳定并且继续上升或下降(在下文中，该时段将被简称为“电压不稳定时段”)。因此，为了精确地进行检查(判定)，需要等待直到电池组件的电压充分地稳定。在相关技术的制造方法中，制造所需要的时间(典型地，自放电检查的初始时段，即，电压不稳定时段)趋向于变长。用于应对此问题的技术的例子包括公开号为2012-084346的天本专利申请(JP 2012-084346 A)，其列举了可以通过对在使电池以高SOC状态保持1至7天后的老化的电池强制放电并且通过将强制放电之前和之后的可获得的电压之差设定为落在预定范围内，缩短自放电检查时段(特别地，电压不稳定时段)。

然而，本发明人进行的研究显示，在JP 2012-084346 A公开的方法中，上述电池电压波动依赖于例如电极批次的状态或老化条件而常常持续长的时段(例如，5天或更长)。该趋势在需要在低SOC区域(例如，SOC为30％或更小的区域)中产生高输出功率(power)的电池，例如被安装到插电式混合动力车辆(PHV)中的电池中尤其明显。因此，从生产率、工作效率和成本的角度，存在在不降低检查精度的情况下进一步缩短自放电检查时段(例如，电压不稳定时段)的需求。

发明内容

本发明提供一种通过缩短在自放电检查期间的电压不稳定时段而在短的时间段内制造高可靠性的电池的方法。

本发明人已对在自放电检查期间电压上升(或电压下降)的原因进行了研究，并且已发现电极体的配置与电压上升(或电压下降)的原因有一些关系。也就是，在非水二次电池的典型的配置中，为了抑制负电极中电荷载体的沉淀(金属沉淀)，将负电极活性材料层的表面积(活性材料层被形成的面积)设定为大于正电极活性材料层的表面积。也就是，负电极活性材料层包括与正电极活性材料层相对的部分(在下文中简称为“相对部”)和不与正电极活性材料层相对的部分(在下文中简称为“非相对部”)。在该配置的负电极活性材料层中，如果通过初始充电(调整)将电荷载体(典型地，锂离子)存储在相对部中而降低相对部的电位，则在此后执行的老化期间在负电极活性材料层中出现电荷载体的浓度缓和(relaxation)。然后，电荷载体逐渐地朝向具有相对高的电位的非相对部移动。如果电池以高电位(高SOC)状态被放置，则上述浓度缓和进一步发展，并且电荷载体朝向非相对部的端部和深部移动。如果此后电池被放电，则在相对部中的电荷载体被释放并且相对部的电位升高。相反，存储在非相对部中的电荷载体不被释放，而是留在非相对部中。因此，非相对部的电位变为相对低于相对部的电位。如果在负电极活性材料层中出现该电位不均匀(irregularity)(极化状态)，则留在非相对部中的电荷载体扩散至相对部。电池电压继续升高，直到电位差被消除。相反地，如果相对部的电位相对高于非相对部的电位，则电荷载体从相对部朝向非相对部扩散。电池电压继续下降，直到电位差被消除。

在该情况下，本发明人为了缩短电压不稳定时段已进行研究以寻找防止(或者缓和)负电极活性材料层中的电位不均匀的方法，并且已得到这样的结论：控制自放电检查之前的电池组件的残余容量百分比很重要。

根据本发明的一方面的制造非水二次电池的方法包括：制备电极体，所述电极体包括具有正电极活性材料层的正电极和具有负电极活性材料层的负电极，其中所述负电极活性材料层的表面积大于所述正电极活性材料层的表面积，并且其中所述负电极活性材料层包括与所述正电极活性材料层相对的相对部和不与所述正电极活性材料层相对的非相对部；用所述电极体和非水电解质构造电池组件；对所述电池组件初始充电；在40℃以上老化所述电池组件；调节所述电池组件的残余容量百分比至11.5％或更大且14％或更小；在调节所述残余容量百分比之后，使所述电池组件自放电并且测量电压下降量；以及基于所述电压下降量判定所述电池组件的质量。