[發明專利]二次電池用電極、以及使用其的二次電池

有效

• 申請號: 200680041391.5
• 申請日: 2006-11-09
• 公開（公告）號: CN101300695A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 大澤康彥;川合干夫
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/58;H01M10/40
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及二次電池用電極，更詳細地說，涉及可提供高容量和高功率的二次電池的二次電池用電極。

背景技術

近年來，汽車尾氣導致的大氣污染正在成為世界性的問題，以電為動力源的電動汽車、組合使用發動機和電動機而行駛的混合動力車、以燃料電池為動力源的燃料電池汽車等受到矚目，搭載在這些車上的高容量、高功率的電池的開發在工業上占據重要的位置。另外，僅以發動機為動力的汽車、可搭載各種各樣的電動機器的搭載有高電壓電池的車輛正被實用化。鋰離子二次電池等二次電池由于在容量和功率方面發揮高的性能，因而被認為是適合這樣的車輛的電池，正在進行各種開發。

鋰離子二次電池基本上具有如下組成：將可以吸納·釋放Li離子的正極和負極隔著隔膜而配置，其中裝滿電解質。前述隔膜由多孔并且具有電絕緣性的物質形成，用于防止由于正極與負極接觸而產生的內部短路。

在這樣的電池中進行充放電的情況下，電池放電時將負極成分的鋰以Li離子形式釋放到電解質中，在正極處從電解質吸納Li離子，從而發電。另外，電池充電時，從正極向電解質釋放Li離子，負極吸納電解質中的Li離子。像這樣，Li離子出入電解質的同時，來自集電體的電子通過導電輔助材料而移動，從而進行電極反應而進行充放電。

混合動力等的汽車用電源中所使用的二次電池，為了起動、出發、加速時進行動力輔助，要求在一定時間內具有大的功率、即高的體積功率密度。因此，為了謀求二次電池的更高功率化，像日本特開2002-151055號公報所公開那樣，使用如下方法：將電極中電極活性物質的平均粒徑變小或將電極活性物質層的厚度變薄，從而增加電極反應面積并提高電極活性物質層內的電子傳導性和鋰離子擴散性。

另外，日本特開2002-151055號公報中公開了如下的二次電池：為了進一步提高二次電池的功率密度，將活性物質層制成活性物質粒徑不同的2層結構，集電體側的前述活性物質層的活性物質粒徑為0.1μm以上、不足5μm，隔膜側的前述活性物質層的活性物質粒徑為5～20μm。

像這樣，目前的二次電池使用尤其是平均粒徑微細化為10μm以下的電極活性物質以謀求高功率化。然而，存在如下問題：電極活性物質的微細化引起電極體積增大，導致所得的二次電池的體積能量密度降低。

另外，在用作車輛的動力源等的情況下，對于二次電池來說，為了發揮優異的功率性能，期望具有高的體積功率密度，另外為了進一步延長行駛距離，期望具有高的體積能量密度。日本特開2002-151055號公報所公開的使用了具有活性物質粒徑不同的2層結構的活性物質層的二次電池，雖然功率密度可得到提高，但為了進一步延長車輛的行駛距離，期待體積能量密度進一步提高。

像這樣，現狀是依然期待二次電池進一步提高體積能量密度和體積功率密度。因此，本發明的目的在于提供一種二次電池用電極，其可以實現體積能量密度和體積功率密度雙方均優異的二次電池。

發明內容

本發明人進行各種研究，結果發現，使用尖晶石結構錳酸鋰和具有規定組成的復合氧化物作為電極活性物質，通過將它們在二次電池用電極中的粒徑、配置等進行優化，可以解決上述問題。

即，本發明通過如下的二次電池用電極可以解決上述問題，該二次電池用電極通過在電極的厚度方向層疊電極活性物質層(I)和電極活性物質層(II)而形成，該電極活性物質層(I)包含尖晶石結構錳酸鋰作為電極活性物質，該電極活性物質層(II)包含下述化學式(1)所示的復合氧化物作為電極活性物質；前述電極活性物質層(I)與集電體接觸地配置，并且，前述復合氧化物的平均粒徑比前述尖晶石結構錳酸鋰的平均粒徑小。

LiCo_vNi_XMn_YM_ZO₂??????(1)

(前述式中，M為選自Al、Ga以及In所組成的組中的至少1種，V表示Co的原子比，0≤V≤0.5，X表示Ni的原子比，0.3≤X＜1.0，Y表示Mn的原子比，0≤Y≤0.5，Z表示M的原子比，0≤Z≤0.1，v+x+y+z＝1。)

附圖說明

圖1表示本發明的二次電池用電極的截面示意圖。

圖2A表示實施例1～6中制作的二次電池的評價結果。

圖2B表示實施例7～10和比較例1、2中制成的二次電池的評價結果。

具體實施方式