[發明專利]非水電解質二次電池

無效

• 申請號: 200810082502.8
• 申請日: 2008-02-27
• 公開（公告）號: CN101257134A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 西田伸道;山本諭
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M4/48;H01M4/58
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明涉及一種非水電解質二次電池，特別涉及使用物性不同的多種正極活性物質材料，可以在正極活性物質的電位以鋰基準計高于4.3V而在4.6V以下的高充電電壓下充電，而且不會有電池容量降低的情況，充放電循環使用特性及充電保存特性優良的非水電解質二次電池。

背景技術

但是，在使用該種非水電解質二次電池的機器中，由于收容電池的空間多為方形(扁平的箱形)，因此多使用將發電元件收容于方形外包裝罐中而形成的方形的非水電解質二次電池。使用附圖對此種方形的非水電解質二次電池的構成進行說明。

圖1是將以往制造的方形的非水電解質二次電池沿縱向剖開表示的立體圖。該非水電解質二次電池10是將夾隔著隔膜13卷繞負極11和正極12而成的扁平狀的卷繞電極體14收容于方形的電池外包裝罐15的內部，利用封口板16將電池外包裝罐15密閉的電池。卷繞電極體14例如以使負極11處于最外周而露出的方式卷繞，露出的最外周的負極11與兼作負極端子的電池外包裝罐15的內面直接接觸并電連接。另外，正極12形成于封口板16的中央，借助集電體19與夾隔著絕緣體17安裝的正極端子18電連接。

這樣，由于電池外包裝罐15與負極11電連接，因此為了防止正極12與電池外包裝罐15的短路，通過在卷繞電極體14的上端與封口板16之間插入絕緣間隔件20，而將正極12與電池外包裝罐15設為電絕緣狀態。而且，還有將負極11與正極12的配置反過來的情況。該方形的非水電解質二次電池是通過在將卷繞電極體14插入電池外包裝罐15內后，將封口板16激光焊接在電池外包裝罐15的開口部上，其后從電解液注液孔21注入非水電解液，將該電解液注液孔21密閉而制作的。此種方形的非水電解質二次電池起到如下的優良的效果，即，使用時的空間的浪費少，而且電池性能或電池的可靠性高。

作為該非水電解質二次電池中所用的負極活性物質，石墨、非晶體碳等碳材料由于具有如下的性質，即，在具有與鋰金屬或鋰合金匹敵的放電電位的同時，還不會有生長枝狀物的情況，因此安全性高，另外初期效率優良，電位平坦性也良好，另外密度也很高，因而被廣泛使用。

另外，作為非水電解液的非水溶劑，可以將碳酸酯類、內酯類、醚類、酯類等單獨或混合兩種以上使用，但是它們當中介電常數大、非水電解液的離子傳導率大的碳酸酯類尤為常用。

另一方面，已知通過將作為正極活性物質的鈷酸鋰(LiCoO₂)、鎳酸鋰(LiNiO₂)、錳酸鋰(LiMnO₂)、尖晶石型錳酸鋰(LiMn₂O₄)、鐵酸鋰(LiFeO₂)等鋰過渡金屬復合氧化物與由碳材料構成的負極組合，可以獲得高能量密度的4V級的非水電解質二次電池。其中，由于各種電池特性與其他的材料相比更為優良，因此鈷酸鋰或添加異種金屬元素的鈷酸鋰尤為常用。但是，由于鈷價格高，并且作為資源的存在量少，因此在將這些鈷酸鋰作為非水電解質二次電池的正極活性物質持續使用時，希望非水電解質二次電池的進一步的高性能化及高壽命化。

在此種非水電解質二次電池的進一步的高性能化中，高容量化以及高能量密度化及安全性的提高是必須面對的課題。其中，作為電池的高容量化的方法，一般來說已知有電極材料的高密度化、集電體或隔膜等的薄膜化以及電池電壓的高充電電壓化。其中，電池電壓的高充電電壓化作為可以不改變電池的構成地實現高容量化的方法是很有用的技術，是在高容量化及高能量密度化中必需的技術。

在將鈷酸鋰等含鋰過渡金屬氧化物作為正極活性物質使用，并與石墨等碳材料的負極活性物質組合時，一般來說充電電壓會達到4.1～4.2V(正極的電位以鋰基準計為4.2～4.3V)。此種充電條件下，正極活性物質就會僅被利用理論容量的50～60％。所以，如果可以使充電電壓更高，則可以以理論容量的70％以上來利用正極的容量，從而能夠實現電池的高容量化及高能量密度化。

例如，下述專利文獻1中，公布有如下的非水電解質二次電池的發明，即，使用在鈷酸鋰粒子的表面附著了含有鋯的化合物的正極活性物質，即使在以鋰基準計為4.3～4.4V的高電壓下充電，也可以實現良好的充放電循環使用特性。