[發(fā)明專利]非水電解質(zhì)二次電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210362734.5
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN103035921A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳田英雄;瀧本一樹
• 申請（專利權(quán)）人: 富士重工業(yè)株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M4/48;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 宋亮;姜盛花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非水電解質(zhì)二次電池，特別地，涉及作為正極活性物質(zhì)而含有磷酸釩鋰及鋰鎳復(fù)合氧化物的非水電解質(zhì)二次電池。

背景技術(shù)

近年來，鋰離子二次電池等非水電解質(zhì)二次電池被用作電氣設(shè)備等電源，進而也逐漸用作電動車（EV、HEV等）的電源。并且，鋰離子二次電池等的非水電解質(zhì)二次電池，希望實現(xiàn)進一步的特性提高，例如能量密度提高（高容量化）、輸出密度提高（高輸出化）或循環(huán)特性提高（循環(huán)壽命提高）、高安全性等。

目前，小型電氣設(shè)備等使用的鋰離子二次電池，大多將LiCoO₂等鋰復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)使用，從而實現(xiàn)高容量、高壽命的蓄電設(shè)備。但是，上述正極活性物質(zhì)存在下述問題，即，其在異常發(fā)生時的高溫高電位等狀態(tài)下，會與電解液劇烈反應(yīng)，伴隨氧的釋放而發(fā)熱，在最壞的情況下，會導(dǎo)致著火等。

近年來，作為高溫高電位狀態(tài)下也具有良好的熱穩(wěn)定性的正極活性物質(zhì)，研究橄欖型Fe（LiFePO₄）或具有類似結(jié)晶構(gòu)造的橄欖型Mn（LiMnPO₄），其一部分已用于電動工具等而實用化。但是，LiFePO₄的動作電壓相對于Li/Li⁺基準(zhǔn)為3.3至3.4V，與通用電池所使用的正極活性物質(zhì)的動作電壓相比較低，所以在能量密度或輸出密度方面不足。另外，LiMnPO₄的動作電壓相對于Li/Li⁺基準(zhǔn)為4.1V，具有160mAh/g的理論容量，所以可以期待高能量密度的電池，但是也存在材料本身的電阻較高，Mn會在高溫下溶解等的問題。

因此，使用橄欖型也無法實現(xiàn)同時具有高容量、高壽命、高安全性的電池。

另一方面，近來，作為熱穩(wěn)定性優(yōu)良的類似正極活性物質(zhì)，鈉超離子導(dǎo)體型的磷酸釩鋰，即Li₃V₂（PO₄）₃受到關(guān)注（例如，專利文獻1）。Li₃V₂（PO₄）3的動作電壓相對于Li/Li⁺基準(zhǔn)為3.8V，與各個電位平臺相對應(yīng)，表現(xiàn)出130至195mAh/g的較大容量。此外，利用在橄欖型鐵材料中也使用的向正極活性物質(zhì)表面的導(dǎo)電性碳膜形成技術(shù)，可以提高電子傳導(dǎo)性能，并實現(xiàn)高輸出化。

專利文獻1：日本特表2001－500665號公報

發(fā)明內(nèi)容

目前，為了實現(xiàn)電池的特性穩(wěn)定化、可靠性確保、安全性確保、及高能量，考慮負(fù)極及正極的輸出特性，在將每單位面積的負(fù)極初次充電容量設(shè)為x[mAh/cm²]，將每單位面積的正極初次充電容量設(shè)為y[mAh/cm²]時，設(shè)計使得x與y的關(guān)系滿足0.95<y/x<1。但是，在高輸出且高容量的電池中，例如在發(fā)生由導(dǎo)電性金屬雜質(zhì)等刺入引起的內(nèi)部短路等的情況下，會有大量的鋰離子瞬間從負(fù)極側(cè)釋放到正極側(cè)。在正極含有Li₃V₂(PO₄)₃和鋰鎳復(fù)合氧化物的非水電解質(zhì)二次電池中，在發(fā)生內(nèi)部短路等的情況下，雖然正極側(cè)的鋰離子接受性良好，但負(fù)極側(cè)的鋰離子供應(yīng)性存在問題。如果其供應(yīng)性較低，則負(fù)極發(fā)熱顯著，從而發(fā)生電池異常加熱或發(fā)熱。最壞的情況下會導(dǎo)致著火。在將非水電解質(zhì)二次電池搭載在車載等的移動物體上的情況下，充分考慮會由交通事故等引起導(dǎo)電性金屬雜質(zhì)等的刺入，所以必須防止上述電池異常發(fā)熱或著火。

因此，本發(fā)明目的在于提供一種安全且循環(huán)特性良好的非水電解質(zhì)二次電池，其為在正極中含有磷酸釩鋰的高輸出且高容量的非水電解質(zhì)二次電池，在上述非水電解質(zhì)二次電池中，即使發(fā)生由導(dǎo)電性金屬雜質(zhì)等刺入引起的內(nèi)部短路等的情況下，也不會引起電池的異常發(fā)熱或著火。