[發明專利]鋰二次電池

有效

• 申請號: 200980159687.0
• 申請日: 2009-06-05
• 公開（公告）號: CN102460778A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 后藤哲;井上薰
• 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;H01M4/50;H01M4/52;H01M10/40
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 徐健;段承恩

技術領域

本發明涉及鋰二次電池，尤其涉及對高速放電的耐久性得到提高的鋰二次電池。

背景技術

近年來，作為車輛搭載用電源、或者個人電腦和便攜終端的電源，鋰離子電池、鎳氫電池以及其他的二次電池的重要性正在提高。特別是能以輕重量獲得高能量密度的鋰離子電池作為優選用作車輛搭載用高輸出電源的電池而受到期待。在這種鋰離子電池的一個典型結構中，通過鋰離子在正極與負極之間往返移動，從而進行充電和放電。作為與鋰離子電池相關的現有技術，例如舉出專利文獻1。

在先技術文獻

專利文獻1：日本特開2005-158623號公報

發明內容

但是，在鋰離子電池的用途中，存在預想在反復進行高速的放電(快速放電)的方式下使用的情況。用作車輛的動力源的鋰離子電池(例如搭載于混合動力車輛的鋰離子電池，該混合動力車輛并用鋰離子電池和如內燃機等工作原理不同的其他動力源來作為動力源)是預想為這樣的使用方式的鋰離子電池的代表例。但是，眾所周知，現有的普通鋰離子電池即使對低速的充放電循環展現出較高的耐久性，但在反復進行高速放電的充放電模式下，也容易引起性能劣化(內部電阻上升等)。

在專利文獻1記載了一種技術，通過將正極復層材料層內的空孔體積的比例設為25％～35％，從而使浸透到正極復層材料層內的非水電解液的量變得適當，由此謀求提高電池的輸出。但是，在該技術中，即使能夠謀求提高電池的輸出，也無法提高對反復進行高速放電(例如，在車輛動力源用的鋰離子電池等中所要求的程度的快速放電)的充放電模式的耐久性。

本發明是鑒于上述問題而完成的發明，主要目的在于提供一種對高速充放電的耐久性得到提高的鋰二次電池。

根據本發明所提供的鋰二次電池是包括具有正極和負極的電極體、以及非水電解液的鋰二次電池。其特征在于，上述正極具有在正極集電體保持有包含正極活性物質的正極復層材料層的構造。在此，上述正極復層材料層內的總細孔容積處于0.13cm³/g～0.15cm³/g的范圍，并且，總細孔容積的75％以上為細孔直徑0.3μm以下的細孔。

正極復層材料層的總細孔容積與其中由細孔直徑0.3μm以下的細孔所形成的容積的比例能夠通過利用水銀孔率計進行的細孔分布測量來獲得。利用水銀孔率計進行的細孔分布測量例如可以使用市場上出售的島津制作所公司制造的“オ一トポアIV”裝置來進行測量。

對于細孔直徑為0.3μm以下的細孔，其由于毛細管現象等而非水電解液的吸收力高，在鋰離子的擴散性方面表現優異。因此，通過將直徑0.3μm以下的細孔的比例設為總細孔容積的75％以上，即使因高速充放電而非水電解液的一部分移動到正極復層材料層的外部，當停止持續這樣的高速充放電時，也會發生如下作用，即由于毛細管現象等而要使正極復層材料層內的非水電解液的分布補充(恢復)到初始的狀態。即，因高速充放電而移動到正極復層材料層的外部的非水電解液被再次吸收到正極復層材料層內，均勻地浸透到正極復層材料層內。由此，能夠消除或緩解因高速充放電引起的非水電解液的分布偏移(不均)，能夠提高對高速充放電循環的耐久性。

當正極復層材料層內的總細孔容積遠小于0.13cm³/g時，浸透到正極復層材料層內的非水電解液的量減少，因此鋰離子量不足。當鋰離子量不足時，放電時的過電壓變大，因此會出現作為電池整體的高速放電性能降低的情況。另外，由于非水電解液的分布變得不均勻，在電池反應中會產生局部偏離，會出現對高速充放電循環的耐久性降低的情況。另一方面，當總細孔容積遠大于0.15cm³/g時，正極活性物質的填充量減少，有可能導致能量密度降低、初始電阻增大。通過使總細孔容積處于0.13cm³/g～0.15cm³/g的范圍，能夠高水平地同時實現對高速充放電循環的耐久性和高能量密度化。

在此公開的的鋰二次電池的一個優選方式中，上述正極是在長片狀的正極集電體上具有正極復層材料層的正極片，上述負極是在長片狀的負極集電體上具有負極復層材料層的負極片。并且，上述電極體是上述正極片和上述負極片隔著長片狀的分隔片而在長度方向上卷繞而成的卷繞電極體。在具有這樣的卷繞型電極體的鋰二次電池中，由于容易產生因高速充放電引起的電解液保持量的偏移(不均)，因此應用本發明是特別有益的。