[發明專利]蓄電裝置及蓄電裝置用正極

有效

• 申請號: 201210156654.4
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102790202B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 柳田英雄;瀧本一樹;櫻庭孝仁;馬場健;木谷泰行;菊地敦
• 申請（專利權）人: 富士重工業株式會社;日本化學工業株式會社
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 宋亮,姜盛花

技術領域

本發明涉及一種鋰離子二次電池等蓄電裝置，特別地，涉及一種作為正極活性物質包含Li₃V₂(PO₄)₃的蓄電裝置。

背景技術

近年，鋰離子二次電池等蓄電裝置作為電器設備等的電源而被使用，此外還作為電動汽車（EV、HEV等）的電源而使用。并且，作為鋰離子二次電池等蓄電裝置，期望其特性進一步提高，例如能量密度的提高（高容量化）、輸出密度的提高（高輸出化）、或循環特性的提高（循環壽命的提高）、較高的安全性等。

當前，在小型電器設備等中使用的鋰離子二次電池，大多使用LiCoO₂等鋰復合氧化物作為正極活性物質，實現高容量、高壽命的蓄電裝置。但是，在發生異常時的高溫高電位狀態等下，這些正極活性物質與電解液劇烈反應，存在伴隨氧放出而發熱，甚至在最惡劣的情況下著火等問題。

近年，作為在高溫高電位狀態下熱穩定性也很優良的正極活性物質，研究橄欖石型Fe（LiFePO₄）及具有類似結晶構造的橄欖石型Mn（LiMnPO₄）等，一部分在電動工具用途等方面達到實用化。但是，由于LiFePO₄的動作電壓相對于Li/Li⁺基準為3.3~3.4V，與用于通用電池的正極活性物質的動作電壓相比較低，因此在能量密度及輸出密度方面并不充分。另外，由于LiMnPO₄的動作電壓相對于Li/Li⁺基準為4.1V，具有160mAh/g的理論容量，因此可以期待高能量密度的電池，但也存在材料本身的電阻較高、在高溫下Mn溶解等問題。

因此，即使使用橄欖石型物質，也無法實現高容量、高輸出、高壽命、高安全性兼具的電池。

另一方面，最近，作為熱穩定性優良的類似正極活性物質，磷酸釩鋰（Li₃V₂(PO₄)₃）受到關注（例如，專利文獻1）。Li₃V₂(PO₄)₃的動作電壓相對于Li/Li⁺基準為3.8V，對應于各電位平直部分，呈現130~195mAh/g的較大容量。并且，利用在橄欖石鐵材料中也采用的向正極活性物質表面的導電性碳覆膜形成技術，可以使導電性提高，實現高輸出化。

專利文獻1：日本特表2001－500665號公報

發明內容

但是，在專利文獻1中公開的Li₃V₂(PO₄)₃，其高溫下的充放電循環特性并不充分。并且，使用Li₃V₂(PO₄)₃作為正極活性物質的蓄電裝置，作為電動汽車用途，其容量即能量密度還不充分。

因此，本發明的目的在于提供一種蓄電裝置，作為其正極活性物質包含Li₃V₂(PO₄)₃，具有高輸出和高安全性，并且容量高、充放電循環特性優良。

為了實現上述目的，本發明提供一種蓄電裝置，其特征在于，具有正極，該正極具有包含正極活性物質的正極復合層，前述正極活性物質包含磷酸釩鋰和鋰鎳復合氧化物，它們的質量比為從8∶82至70∶20的范圍，前述正極復合層的單位面積重量大于或等于4mg/cm²而小于或等于20mg/cm²，前述鋰鎳復合氧化物中的鎳元素的含有率為，相對于鋰原子1摩爾，大于或等于0.3摩爾而小于或等于0.8摩爾。

發明的效果

根據本發明，由于作為正極活性物質使用相對于Li₃V₂(PO₄)₃等磷酸釩鋰配比規定量的上述的鋰鎳復合氧化物，并且以下述條件形成正極復合層的正極，因此可以得到具有高輸出和高安全性，且容量較高、充放電循環特性優良的蓄電裝置。可認為得到下述疊加的效果，即，由于磷酸釩鋰而產生高輸出特性和高安全性，在此基礎上，由于鋰鎳復合氧化物的添加而產生容量的增加，并且由于鋰鎳復合氧化物的添加而抑制使用磷酸釩鋰的蓄電裝置的惡化。