[發(fā)明專利]非水電解液二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810214040.0
• 申請(qǐng)日: 2008-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101373851A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 長(zhǎng)谷川稔;福島弦;李國(guó)華;石井武彥;倉(cāng)塚真樹(shù)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M10/40
• 分類號(hào): H01M10/40;H01M4/58;H01M4/48;H01M4/38
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本發(fā)明包含于2007年8月23日向日本專利局提交的日本專利申請(qǐng)JP?2007-216831的主題，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種具有極好壽命特性的非水電解液二次電池。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著各種各樣的電子裝置的巨大發(fā)展，作為能夠長(zhǎng)時(shí)間方便、經(jīng)濟(jì)地使用的電源，對(duì)可再充電的二次電池的研究也在不斷進(jìn)行中。作為代表性的二次電池，已知鉛蓄電池、堿性蓄電池和非水電解液二次電池。

在前述的二次電池中，特別是作為非水電解液二次電池的鋰離子二次電池具有諸如高輸出和高能量密度的優(yōu)點(diǎn)。鋰離子二次電池至少由均具有能夠可逆地插入和脫插入鋰離子的活性物質(zhì)的正極和負(fù)極以及非水電解液構(gòu)成。

鑒于包括重量輕和高能量密度的特有特性，鋰離子二次電池廣泛用于諸如筆記本型個(gè)人電腦、移動(dòng)電話和便攜式攝像機(jī)的移動(dòng)裝置。在目前廣泛投入實(shí)施的鋰離子二次電池中，具有成層巖鹽結(jié)構(gòu)的鋰/鈷復(fù)合氧化物L(fēng)iCoO₂用作正極活性物質(zhì)。然而，鈷的自然資源很匱乏并且價(jià)高，因此，要探索一種能夠替代它的正極活性物質(zhì)。其中，期望開(kāi)發(fā)一種基于錳Mn(自然資源豐富并且廉價(jià))的正極材料來(lái)替代Co。提出了一種具有尖晶石結(jié)構(gòu)并且具有空間群Fd3m的鋰/錳復(fù)合氧化物L(fēng)iMn₂O₄作為基于Mn的正極材料。與鋰電勢(shì)相比，這個(gè)LiMn₂O₄具有4V級(jí)的高電勢(shì)，這個(gè)值等于LiCoO₂。此外，鑒于LiMn₂O₄容易合成并且具有高電池容量，所以LiMn₂O₄是一種很有前景的材料，并且已投入了實(shí)際使用。

然而，事實(shí)上，由LiMn₂O₄作為正極活性物質(zhì)構(gòu)成的鋰離子二次電池涉及的問(wèn)題在于，在循環(huán)過(guò)程中，Mn溶解于電解液中從而導(dǎo)致循環(huán)劣化，還涉及的問(wèn)題在于，就特性來(lái)看穩(wěn)定性不足。

目前，已進(jìn)行了許多關(guān)于將基于鐵Fe的材料作為正極材料的研究。Fe是一種自然資源比Mn更豐富而且更便宜的材料，并且如果能夠?qū)崿F(xiàn)基于Fe的正極材料，這就更為有利。作為基于Fe的正極材料，所進(jìn)行的研究集中在，例如，由具有類似于LiCoO₂或LiNiO₂的結(jié)構(gòu)的LiFeO₂作為基本成分構(gòu)成的材料。然而，LiFeO₂很難制備并且結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并且還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)其作為用于鋰離子二次電池的正極活性物質(zhì)的足夠特性。

另一方面，提出了一種使用磷酸鐵鋰LiFePO₄作為鋰離子二次電池的正極材料，例如，參見(jiàn)JP-A-9-171827。LiFePO₄具有3.6g/cm³的大體積密度，產(chǎn)生3.4V的高電勢(shì)，并且具有170mAh/g的大理論容量。此外，由于LiFePO₄每有一個(gè)Fe原子就包含一個(gè)在初始狀態(tài)下能夠被電化學(xué)地去摻雜的Li，所以可以說(shuō)LiFePO₄是作為鋰離子二次電池的正極活性物質(zhì)很有前景的材料。

發(fā)明內(nèi)容

然而，在使用LiFePO₄作為正極活性物質(zhì)的電池中，沒(méi)有進(jìn)行關(guān)于電解液的詳細(xì)研究，而是使用了諸如在現(xiàn)有鋰二次電池中所使用的LiPF₆的堿性電解液。

然而，LiPF₆的熱穩(wěn)定性很差，哪怕與痕量水反應(yīng)也很容易水解，并且具有在循環(huán)時(shí)的放電過(guò)程中的電池溫度上升期間尤其不穩(wěn)定的性質(zhì)。因而，當(dāng)LiPF₆水解時(shí)，產(chǎn)生氟化氫、磷酸等。當(dāng)使用LiPF₆時(shí)，引起的問(wèn)題在于，由于水解產(chǎn)生的氟化氫、磷酸等，正極或負(fù)極的容量降低。這個(gè)問(wèn)題在循環(huán)過(guò)程中尤為明顯，并成為很嚴(yán)重的問(wèn)題。