[發明專利]鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 200980154579.4
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN102282715A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 高畑浩二;佐野秀樹
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/133;H01M10/0566
• 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

本發明涉及鋰離子二次電池，詳細地講，涉及具有石墨系負極活性物質的鋰離子二次電池。

背景技術

近年，鋰二次電池作為車輛搭載用電源或個人電腦和便攜式終端等的電源，其重要性在日益提高。尤其是重量輕且能夠得到高能量密度的鋰離子二次電池，被期待著作為可優選用作為車輛搭載用高輸出功率電源的電池。鋰離子二次電池的一種典型的構成，是通過鋰離子在含有正極活性物質的正極合劑層與含有負極活性物質的負極合劑層之間往來而進行充電和放電。作為負極活性物質，可優選使用至少一部分具有石墨結構的碳材料。作為涉及鋰二次電池的技術文獻，可舉出專利文獻1～4。

專利文獻1：日本國專利申請公開平5-41251號公報

專利文獻2：日本國專利申請公開2006-303118號公報

專利文獻3：日本國專利申請公開2002-110250號公報

專利文獻4：日本國專利申請公開平6-338345號公報

發明內容

然而，在鋰離子二次電池的用途之中，存在被置于從低溫到高溫的寬范圍的溫度條件下的可能性，并且，存在假定以反復進行高速率下的充電(急速充電)的方式使用的電池。作為車輛的動力源使用的鋰離子二次電池(例如，作為動力源，搭載在將鋰離子二次電池與如內燃機等那樣工作原理不同的其他的動力源并用的混合動力車輛上的鋰離子二次電池)，是假定這樣的使用方式的鋰離子二次電池的一例。對于面向這樣的用途的鋰離子二次電池，要求即使是在上述寬范圍的溫度條件下在長期不使用的狀態下放置，容量的降低也少(即，容量維持性高)，并且，即使反復進行高速率下的充電，電池性能的降低也少(例如，內阻的上升少)。

然而，一般地容量維持性與高速率特性是相反的特性，因此難以同時地以高水平實現這些特性。鑒于所述狀況，本發明的主要的目的在于提供即使在高溫條件下保存也顯示高的容量維持性，并且，即使是在低溫條件下反復地進行包含高速率充電在內的充放電圖案，性能劣化也少的鋰離子二次電池。

根據本說明書所公開的技術，提供一種鋰離子二次電池，其形態為：具備電極體，且該電極體與含有鋰離子的非水電解液一起收容于容器中，所述電極體為在正極集電體上具有正極合劑層的片狀正極(正極片)和在負極集電體上具有負極合劑層的片狀負極(負極片)隔著隔板而重合的構成。上述負極合劑層，含有至少一部分具有石墨結構的碳材料來作為該合劑層的主成分即負極活性物質。上述電池，其特征在于，在將上述負極合劑層之中的與上述正極合劑層對向配置的區域中含有的上述負極活性物質的總表面積(參與鋰離子出入的面積，即反應面積)按該電池的每1Ah容量換算后的值設為S[m²](以下，也有時稱為“單位電池容量的負極活性物質反應面積”)，將該述負極合劑層之中的上述區域中含有的空隙的總體積按該電池的每1Ah容量換算后的值設為V(以下，也有時稱為「單位電池容量的負極合劑層內空隙體積」)，將上述體積V的上述非水電解液中含有的鋰離子數設為N(個)(以下，也有時稱為「單位電池容量的負極合劑層空隙內鋰離子數)時，由下式(A)：

α＝S×N????(A)

算出的α為1×10²⁵～2.5×10²⁵。具有這樣的構成的鋰離子二次電池，可以成為對于在高溫下的保存顯示高的容量維持性，并且對于包括在低溫(典型的為0℃以下，例如-15℃左右或其以下)下的高速率充電在內的充放電循環也能夠抑制內阻上升的鋰離子二次電池。

在此所公開的技術的優選的一個方式中，上述α為1.5×10²⁵以上(典型地，α為1.5×10²⁵～2.5×10²⁵)。根據這樣的方式，能夠實現對于在高溫下的保存顯示高的容量維持性，并且，對于包括在低溫下的高速率充電在內的充放電循環能夠高度地抑制內阻上升的鋰離子二次電池。

在此所公開的技術的優選的另一方式中，上述單位電池容量的負極活性物質反應面積S為18m²以上。根據這樣的方式，能夠實現對于在高溫下的保存顯示高的容量維持性，并且，對于包括在低溫下的高速率充電在內的充放電循環高度地抑制了內阻上升的鋰離子二次電池。進一步優選上述S為18m²以上，并且上述α為1.2×10²⁵以上(典型地，α為1.5×10²⁵～2.5×10²⁵)。