[發明專利]鋰二次電池及其應用

有效

• 申請號: 200980144285.3
• 申請日: 2009-11-06
• 公開（公告）號: CN102210043A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 池田博昭
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M2/10;H01M10/40
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;田欣

技術領域

本發明涉及鋰二次電池，特別是涉及具備在電極的表面形成有多孔質絕緣層的電極體的鋰二次電池。

另外，本國際申請要求基于在2008年11月6日申請的日本國專利申請第2008-285835號的優先權，該申請的全部內容作為參照被納入本說明書中。

背景技術

近年，鋰二次電池、鎳氫電池等的二次電池作為車輛搭載用電源或者個人電腦及便攜終端的電源其重要性在提高。其中，期待著輕量且可獲得高能量密度的鋰二次電池(典型為鋰離子電池)適用作為車輛搭載用高輸出電源。

在這種鋰二次電池的一個典型構成中，具有在導電性構件(電極集電體)上形成有能夠可逆地吸藏及釋放鋰離子的材料(電極活性物質)的構成的電極。例如，負極中采用的電極活性物質(負極活性物質)的代表例可舉出石墨碳、無定形碳等的碳系材料。另外，負極中采用的電極集電體(負極集電體)的代表例可舉出以銅為主體的片狀或箔狀的構件。

在具備這種電極活性物質的鋰二次電池中，伴隨著充放電時的鋰離子的吸藏釋放，電極活性物質膨張收縮，體積變化。由于該體積變化，存在包含電極活性物質的電極活性物質層從電極集電體翻起或者滑落，電極的集電性能降低的情況。另外，不僅僅限于充放電時，在形成電極活性物質層后到收納于電池殼體內的期間(例如在正極、負極和隔板的層疊工序等時)，存在電極活性物質層從電極集電體脫落的問題。為了應對這樣的問題，曾提出了在電極活性物質層上形成了多孔質絕緣層的電極結構。例如，專利文獻1公開了在正極活性物質涂布質、負極活性物質涂布質的任一個的表面形成有多孔質保護膜的二次電池。另外，作為與該種多孔質保護膜相關的現有技術，可舉出例如專利文獻2、3。

現有技術文獻

專利文獻1：日本國專利申請公開平7-220759號公報

專利文獻2：日本國專利申請公開2005-174792號公報

專利文獻3：日本國專利申請公開2005-327680號公報

發明內容

但是，在汽車等的車輛上搭載這種鋰二次電池的場合，為了獲得高輸出，構筑了將該電池多個串聯連接而成的電池組。此時，由于搭載空間被限制且在振動發生的狀態下的使用為前提，因此可在將多個單元電池排列且拘束的狀態下來構筑電池組。在該拘束時，對構成電池組的各個電池施加了相當的壓力。

本申請發明者發現了下述的新課題：在上述電極活性物質層上形成有多孔質絕緣層的電池中，若將電池拘束來使用，則雖然可獲得初期的電池特性，但是在電池使用中電池輸出大大降低，并嘗試解決這些問題。本發明是鑒于該問題而完成的，其主要目的是提供可長期維持電池輸出的循環壽命優異的電池。

本發明提供的鋰二次電池，是具備電極體和將該電極體與電解質一起收容的電池殼體的電池，所述電極體具有正極和負極隔著隔板而層疊的結構。在上述正極和負極之中的至少一方的隔板側的表面，形成有絕緣粒子填充成形而成的多孔質絕緣層。另外，作為構成上述多孔質絕緣層的絕緣粒子，使用了振實密度為0.4g/cm³～0.9g/cm³的絕緣粒子，并且，對上述電極體施加的上述層疊方向的壓力被設定在4kgf/cm²～50kgf/cm²(1kgf/cm²＝0.098MPa左右)的范圍。

這里，所謂“振實密度”，是依據JIS-R9301-2-3(重裝體積密度)所規定的方法測定的粉體的密度，單位是g/cm³。

根據本發明的鋰二次電池，對電池殼體內的電極體施加的上述層疊方向的壓力(表面壓力)被設定在4kgf/cm²～50kgf/cm²的范圍，因此即使是電極體伴隨充放電而膨張收縮的場合，也可以將正極-負極間的距離保持為一定，由此可抑制電池輸出的降低。而且，作為構成多孔質絕緣層的絕緣粒子，采用了振實密度為0.4g/cm³～0.9g/cm³的絕緣粒子，因此即使在施加了上述壓力的狀態下電極體膨張收縮，也能夠避免多孔質絕緣層的壓縮，可以抑制電池輸出的降低。即，根據本發明，可抑制使用中的電池輸出的降低，可以提供循環壽命優異的鋰二次電池。