[發明專利]非水電解質電池和電池組

在審

• 申請號: 201310038915.7
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103367792A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 高見則雄;稻垣浩貴;原田康宏
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/58;H01M4/136
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李振東;過曉東

相關申請的交叉引用

本申請是基于2012年3月28日提交的第2012-074801號日本專利申請，并請求享受其優先權，該其全部內容引入本申請作為參考。

技術領域

一般而言，在此所述的實施方案涉及非水電解質電池和電池組。

背景技術

包括正極和負極的鋰離子電池廣泛地用作驅動移動設備的電源，所述正極包含含鋰的金屬氧化物，如LiCoO₂或LiMn₂O₄，所述負極包含含碳材料，其吸收和釋放鋰離子。然而，用于汽車或蓄電系統的電池要求具有在高溫環境下的存儲特性、浮充電耐性、循環壽命性能、高輸出功率、安全性、長期可靠性等。為此，對于構成鋰離子電池中的正極和負極的材料，需要具有優異的化學穩定性和電化學穩定性的材料。有人研究了LiFePO₄作為正極材料。然而，在此情況下，高溫耐久性和低溫環境下的性能惡化成為課題。對于車載應用，還要求在寒冷地區的高性能，例如要求低溫環境下（例如–40℃）的高輸出性能和循環壽命性能。另一方面，雖然鉛蓄電池（12V）長期以來廣泛地用于汽車啟動器和蓄電系統中的電池，但是有人已經研究了替代鉛蓄電池以減少電池重量和實現無鉛化。然而，尚無法實現替代鉛蓄電池的電池。

因此，對于安裝在汽車（車載應用）或蓄電系統（固定使用）中的代替鉛蓄電池的電池，在高溫耐久性、浮充電耐性和低溫輸出性能方面存在課題。難以將現有的電池替代鉛蓄電池作為啟動器電源安裝在汽車的引擎室內。

發明內容

該實施方案的目的在于提供具有優異的浮充電耐性和低溫輸出性能的非水電解質電池。

根據一個實施方案，非水電解質電池包含正極、負極和非水電解質。正極包含由LiFe_1-xMn_xSO₄F表示的具有至少一種選自水磷鋰鐵石（tavoraite）和氟磷鐵錳礦的晶體結構的化合物，其中0≤x≤0.2。負極包含含鈦氧化物。

根據該實施方案，可以提供具有優異的浮充電耐性和低溫輸出性能的非水電解質電池。

附圖說明

圖1是顯示實施方案的非水電解質電池的部分鏤空截面圖；

圖2是顯示圖1中的電池的側視圖；

圖3是顯示用于實施方案的電池組的電池模塊的一個實施方案的透視圖；

圖4是顯示實施例1的電池以及比較例1、2和5的電池的放電深度和電池電壓之間關系的圖；

圖5是顯示實施例1和2以及比較例2的放電深度、正極電勢和負極電勢之間關系的圖。

具體實施方式

根據一個實施方案，非水電解質電池包含正極、負極和非水電解質。正極包含由LiFe_1-xMn_xSO₄F表示的具有至少一種選自水磷鋰鐵石和氟磷鐵錳礦的晶體結構的化合物，其中0≤x≤0.2。負極包含含鈦氧化物。

下面參照附圖來解釋實施方案。

第一實施方案

根據第一實施方案，提供非水電解質電池，其包含正極、負極和非水電解質。負極包含含鈦氧化物。此類負極具有平坦性高的充電電勢曲線和放電電勢曲線，但是充電和放電電勢在其各自的最后階段突然改變。為此，若僅具有橄欖石結構的氧化物如LiFePO₄用作正極活性材料，則與負極類似，所得的正極的充電和放電電勢在其各自的最后階段突然改變。因此，使用此類正極和負極的電池的電壓也會在充電的最后階段和放電的最后階段突然變化，所以難以通過電池電壓變化檢測容量、SOC（充電狀態）、SOD（放電狀態）或放電深度（DOD）。該實施方案中的正極包含由LiFe_1-xMn_xSO₄F表示的具有至少一種選自水磷鋰鐵石晶體結構和氟磷鐵錳礦晶體結構的晶體結構的化合物（以下稱為鋰鐵錳化合物），其中0≤x≤0.2，正極電勢在充電的最后階段和放電的最后階段分別逐漸改變。當該正極與負極組合時，電壓變化曲線在充電的最后階段和放電的最后階段分別可以是緩和的，因此容易通過電池電壓變化檢測容量、SOC、SOD或DOD，并且可以防止過充電和過放電。