非水系碱金属蓄电元件的制造方法与流程

技术特征：
1.一种非水系碱金属蓄电元件的制造方法，所述非水系碱金属蓄电元件包括外装体、以及收纳在所述外装体中的正极、负极、隔板和非水系电解液，其中，该制造方法包括下述工序：收纳工序，将正极前体、所述负极以及所述隔板收纳在所述外装体中；注液工序，将所述非水系电解液注入至所述外装体中，得到非水系碱金属蓄电元件前体；电压施加工序，对于所述非水系碱金属蓄电元件前体施加电压；以及完成工序，由所述非水系碱金属蓄电元件前体得到非水系碱金属蓄电元件，所述正极前体具有正极集电体和配置在所述正极集电体的单面或双面上的正极活性物质层，所述正极活性物质层含有正极活性物质和所述正极活性物质以外的碱金属化合物，所述负极具有负极集电体和配置在所述负极集电体的单面或双面上的负极活性物质层，所述负极活性物质层含有能够吸收和释放碱金属离子的负极活性物质，所述非水系电解液包含所述碱金属离子，所述碱金属化合物通过所述电压施加工序进行氧化分解，向所述非水系电解液中释放所述碱金属离子，所述负极活性物质通过所述电压施加工序吸收所述碱金属离子，并且(1)在所述电压施加工序前或在所述电压施加工序中进行加压工序，对所述非水系碱金属蓄电元件前体从外侧以0.1kgf/cm2以上1000kgf/cm2以下进行加压；(2)在所述电压施加工序前或在所述电压施加工序中进行加热工序，对所述非水系碱金属蓄电元件前体进行加热，将所述外装体的温度调整为30℃以上70℃以下；(3)在所述电压施加工序中，在进行所述非水系碱金属蓄电元件前体的恒流充电之后，进行所述非水系碱金属蓄电元件前体的恒压充电；(4)所述恒流充电的c倍率相对于所述完成工序后的非水系碱金属蓄电元件的放电电容(ah)为1.0倍～100.0倍；并且(5)所述恒压充电的电压值为4.20v以上。2.如权利要求1所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述恒流充电的c倍率相对于所述完成工序后的所述非水系碱金属蓄电元件的放电电容(ah)为1倍～30倍。3.如权利要求1或2所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述恒压充电的电压值为4.40v以上4.80v以下。4.如权利要求1～3中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，进行所述恒压充电的时间为0.25小时以上24小时以下。5.如权利要求1～4中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，进行所述恒压充电的时间为0.5小时以上4小时以下。6.如权利要求1～5中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述加压工序通过使用加压夹具来进行，并且所述加热工序通过使用恒温槽来进行。7.如权利要求1～6中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述电压施加工序中，由所述正极前体形成所述正极。8.如权利要求1～7中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，以大气压为基准，将所述外装体的内压调整为
‑
5kpa～
‑
101.32kpa，进行所述注液工序。
9.如权利要求8所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述注液工序中，以大气压为基准，将所述外装体的内压调整为
‑
10kpa～
‑
101.30kpa。10.如权利要求8或9所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述注液工序中，以大气压为基准，将所述外装体的内压调整为
‑
50kpa～
‑
101.00kpa。11.如权利要求8～10中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述注液工序中，所述非水系电解液的温度为15℃～45℃。12.如权利要求8～11中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述注液工序前或在所述注液工序中，从所述外装体的外侧施加0.05kgf/cm2以上500kgf/cm2以下的压力。13.如权利要求8～12中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述注液工序后包括下述工序：(a1)再减压工序，以大气压为基准，将开口状态的所述外装体的内压调整为
‑
50kpa～
‑
100.00kpa；以及(a2)复原工序，使开口状态的所述外装体的内压恢复为大气压。14.如权利要求8～13中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述注液工序中或在所述注液工序后，使所述非水系电解液浸渗到所述正极前体、所述负极以及所述隔板中，得到所述非水系碱金属蓄电元件前体。15.如权利要求14所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述注液工序后包括下述工序：掺杂工序，对所述非水系碱金属蓄电元件前体施加电压，通过所述碱金属化合物的分解由所述正极前体形成所述正极，并且在所述负极中掺杂所述碱金属离子；老化工序，对所述非水系碱金属蓄电元件前体施以老化；排气工序，由所述非水系碱金属蓄电元件前体排出气体；以及密封工序，将所述非水系碱金属蓄电元件前体密封。16.如权利要求1～15中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，该制造方法包括对所述非水系碱金属蓄电元件前体实施充放电的充放电循环工序，所述充放电循环工序中，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的温度提高至30℃以上100℃以下，在上限电压与下限电压的范围内实施所述充放电，所述上限电压为3.8v以上4.8v以下，并且所述下限电压为1.5v以上3.5v以下。17.如权利要求16所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述充放电循环工序中，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的温度提高至35℃以上85℃以下。18.如权利要求16或17所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述充放电循环工序中，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的温度提高至35℃以上75℃以下。19.如权利要求16～18中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述上限电压为4.0v以上4.7v以下。20.如权利要求16～19中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述上限电压为4.1v以上4.6v以下。
21.如权利要求16～20中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述下限电压为1.6v以上3.4v以下。22.如权利要求16～21中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述下限电压为1.7v以上3.3v以下。23.如权利要求16～22中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述充放电循环工序中，对于所述非水系碱金属蓄电元件前体预先从外侧以0.1kgf/cm2以上1000kgf/cm2的压力进行加压。24.如权利要求16～23中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述充放电循环工序中，在设实施充电和放电为1次循环时，所述循环的次数为1次以上10次以下。25.如权利要求24所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述循环的次数为2次以上8次以下。26.如权利要求1～25中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，该制造方法包括对所述非水系碱金属蓄电元件前体进行加热的高温老化工序，并且所述高温老化工序具有高电压保存工序，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的电压调整为4.03v以上5.0v以下后，在45℃以上100℃以下的温度下保存所述非水系碱金属蓄电元件前体。27.如权利要求26所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述高电压保存工序中，在50℃以上85℃以下的温度下保存所述非水系碱金属蓄电元件前体。28.如权利要求26或27所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述高电压保存工序中，在55℃以上75℃以下的温度下保存所述非水系碱金属蓄电元件前体。29.如权利要求26～28中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述高电压保存工序中，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的电压调整为4.05v以上4.8v以下进行保存。30.如权利要求26～29中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述高电压保存工序中，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的电压调整为4.1v以上4.5v以下进行保存。31.如权利要求26～30中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述高温老化工序进一步具有低电压保存工序，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的电压调整为1.5v以上2.8v以下之后，在45℃以上100℃以下的温度下保存所述非水系碱金属蓄电元件前体。32.如权利要求31所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述低电压保存工序中，在50℃以上85℃以下的温度下保存所述非水系碱金属蓄电元件前体。33.如权利要求31或32所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述低电压保存工序中，在55℃以上75℃以下的温度下保存所述非水系碱金属蓄电元件前体。34.如权利要求31～33中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述低电压保存工序中，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的电压调整为1.6v以上2.7v以下进行保存。35.如权利要求31～34中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所
述低电压保存工序中，将所述非水系碱金属蓄电元件前体的电压调整为1.7v以上2.5v以下进行保存。36.如权利要求26～35中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，在所述高温老化工序中，对于所述非水系碱金属蓄电元件前体预先从外侧以0.1kgf/cm2以上1000kgf/cm2以下的压力进行加压。37.如权利要求1～36中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，该制造方法包括下述工序：在所述正极集电体的单面或双面上配置所述正极活性物质层来提供所述正极前体的工序，所述正极活性物质层包含所述正极活性物质、所述碱金属化合物、包含水溶性高分子的粘结剂、以及溶剂，并且所述正极活性物质包含碳材料；以及干燥工序，通过减压加热或红外线加热对所述正极前体进行加热，降低所述正极活性物质层中包含的溶剂的量。38.如权利要求37所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述干燥工序通过减压加热进行，所述减压加热的温度为50℃以上200℃以下，并且所述加热的时间为1小时以上24小时以下。39.如权利要求37或38所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述干燥工序通过减压加热进行，所述减压加热中的气压为10
‑5pa以上1000pa以下。40.权利要求37所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述干燥工序通过红外线加热进行，所述红外线加热的温度为80℃以上200℃以下，并且所述加热的时间为1分钟以上5分钟以下。41.如权利要求37或40所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述干燥工序通过红外线加热进行，在所述红外线加热后进一步包括卷绕所述正极前体的卷绕工序。42.如权利要求41所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述卷绕工序中所述正极前体的张力在机械方向上为0.050n/mm以上1.5n/mm以下。43.如权利要求37～42中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述溶剂包含水，进行所述干燥工序以使得所述正极活性物质层中包含的溶剂的量降低至以所述正极活性物质层的总质量为基准时的7.0质量％以下。44.如权利要求1～36中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，该制造方法包括下述工序：在所述正极集电体的单面或双面上配置所述正极活性物质层来提供所述正极前体的工序，所述正极活性物质层包含所述正极活性物质、所述碱金属化合物、粘结剂以及溶剂，并且所述正极活性物质包含碳材料；干燥工序，在填充有以氮为主成分的气体的干燥炉内对所述正极前体进行红外线加热，降低所述正极活性物质层中包含的溶剂的量；以及卷绕工序，卷绕所述正极前体。45.如权利要求44所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述干燥炉内的温度为100℃以上300℃以下，所述加热的时间为1分钟以上5分钟以下。
46.如权利要求44或45所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述干燥炉内具有使所述以氮为主成分的气体进行进气和排气的气流，所述气流的速度为10cm3/min以上1000cm3/min以下。47.如权利要求44～46中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述干燥炉内的氧浓度小于1500ppm。48.如权利要求44～47中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述卷绕工序中所述正极前体的张力在机械方向上为0.050n/mm以上1.5n/mm以下。49.如权利要求44～48中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述溶剂包含有机溶剂，进行所述干燥工序以使得所述正极活性物质层中包含的溶剂的量降低至以所述正极活性物质层的总质量为基准时的0.1质量％以上10质量％以下。50.如权利要求1～49中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述非水系电解液包含非水溶剂和碱金属盐。51.如权利要求1～50中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述碱金属化合物为碱金属的碳酸盐、氢氧化物或氧化物。52.如权利要求51所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述碱金属为锂。53.如权利要求51或52所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述碱金属化合物为选自由碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾组成的组中的至少一种。54.如权利要求1～53中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述正极集电体为无孔状的铝箔。55.如权利要求1～54中任一项所述的非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其中，所述非水系碱金属蓄电元件为非水系锂蓄电元件。

技术总结
本发明提供非水系碱金属蓄电元件的制造方法，其包括对于将正极前体、负极、隔板和非水系电解液收纳在外装体中而成的非水系碱金属蓄电元件前体施加电压的电压施加工序，该正极前体的正极活性物质层包含正极活性物质和该正极活性物质以外的碱金属化合物，(1)在该电压施加工序前或该工序中，从外侧对该前体进行加压；(2)在该电压施加工序前或该工序中，对该前体进行加热；(3)在该电压施加工序中，在该前体的恒流充电后进行该前体的恒压充电；(4)该恒流充电的C倍率相对于所得到的非水系碱金属蓄电元件的放电电容(Ah)为1.0倍～100.0倍；并且(5)该恒压充电的电压值为4.20V以上。且(5)该恒压充电的电压值为4.20V以上。


技术研发人员：平川雄一朗 平冈浩一 森田均 木村维摩 梅津和照
受保护的技术使用者：旭化成株式会社
技术研发日：2020.03.23
技术公布日：2021/11/2