[發(fā)明專利]鋰離子二次電池的活性物質(zhì)和使用它的鋰離子二次電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380029228.7
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN104364945A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 久米俊郎;神前隆;大內(nèi)曉;淺野和子;杉本裕太;井垣惠美子
• 申請（專利權）人: 松下知識產(chǎn)權經(jīng)營株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 段承恩;楊光軍

技術領域

本申請涉及鋰離子二次電池的活性物質(zhì)和使用它的鋰離子二次電池。

背景技術

鋰離子二次電池為高電壓、且具有高能量密度，因此作為電子設備用、電力儲存用或電動車的電源受到期待。

鋰離子二次電池具備正極、負極、配置于正極與負極之間的隔板、和電解質(zhì)。隔板使用例如聚烯烴制的微多孔膜。作為電解質(zhì)，使用例如LiBF₄、LiPF₆等的鋰鹽溶解于非質(zhì)子性的有機溶劑中的液態(tài)鋰等的非水電解質(zhì)。正極具有例如鋰鈷氧化物(例如LiCoO₂)等的正極活性物質(zhì)。負極具有使用了例如石墨等各種碳材料的負極活性物質(zhì)。

在使用碳材料作為負極活性物質(zhì)的鋰離子二次電池中，碳材料的氧化還原電位與鋰金屬的析出電位接近，因此通過高速率充電、輕微的電極內(nèi)的充電不均等，有時會在負極表面上析出鋰金屬。鋰金屬的析出有可能引起循環(huán)壽命的劣化(特別是在低溫使用的情況)，因此在鋰離子二次電池的開發(fā)上成為課題之一。

因此，也提出了在與鋰金屬的析出電位相比充分高的電位下進行氧化還原的負極活性物質(zhì)。可以舉出例如以鋰金屬為基準的工作電位為1.5V的Li₄Ti₅O₁₂(參照專利文獻1)。

在先技術文獻

專利文獻1：日本專利第3502118號公報

發(fā)明內(nèi)容

本申請的示例性而非限定性的一實施方式，提供能夠抑制鋰金屬的析出的新的活性物質(zhì)、以及使用了那樣的活性物質(zhì)的鋰離子二次電池。

為解決上述課題，本發(fā)明的一方式包含一種活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)具有由LiZnP_(x)V_(1-x)O₄(0＜x＜1)表示的組成，以鋰金屬為基準的氧化還原電位高于0V、且為1.5V以下。

根據(jù)本發(fā)明的一方式，可以提供能夠抑制鋰金屬的析出的新的鋰離子二次電池用活性物質(zhì)、以及使用了那樣的活性物質(zhì)的鋰離子二次電池。

附圖說明

圖1是對根據(jù)本發(fā)明的實施方式的鋰離子二次電池進行例示的截面圖。

圖2(a)和(b)是分別以LiZnPO₄為例，對屬于空間群Cc和空間群R3的晶體結構進行說明的模型圖。

圖3是表示充放電循環(huán)試驗前的實施例和比較例的活性物質(zhì)的X射線衍射圖案的圖。

圖4是對充放電循環(huán)試驗前后測定了的比較例1的活性物質(zhì)(LiZnVO₄)的X射線衍射圖案進行比較的圖。

具體實施方式

本發(fā)明的一方式的概要如下所述。

(1)作為本發(fā)明一方式的鋰離子二次電池的活性物質(zhì)，具有由LiZnP_(x)V_(1-x)O₄(0＜x＜1)表示的組成，以鋰金屬為基準的氧化還原電位高于0V、且為1.5V以下。

(2)根據(jù)項目(1)所述的活性物質(zhì)，例如，具有P原子和V原子共有同一位點的晶體結構。

(3)根據(jù)項目(1)或(2)所述的活性物質(zhì)，能夠吸藏和釋放鋰離子，在將所述活性物質(zhì)吸藏了的鋰離子釋放時，所述活性物質(zhì)例如具有三方晶系的晶體結構。

(4)根據(jù)項目(3)所述的活性物質(zhì)，在將吸藏的鋰離子釋放時，所述晶體結構的至少一部分的空間群，例如，包含3次旋轉(zhuǎn)操作或3次旋轉(zhuǎn)倒反操作。

(5)根據(jù)項目(3)或(4)所述的活性物質(zhì)，在將吸藏的鋰離子釋放時，所述晶體結構的至少一部分的空間群，例如為

[數(shù)1]

R3或

(6)根據(jù)項目(1)～(5)的任一項所述的活性物質(zhì)的組成中的x，例如，滿足0.05≤x≤0.75。

(7)作為本發(fā)明的一方式的鋰離子二次電池，包含：含有能夠吸藏和釋放鋰離子的正極活性物質(zhì)的正極；含有項目(1)～(6)的任一項的活性物質(zhì)的負極；配置于所述正極與所述負極之間的隔板；和具有鋰離子傳導性的電解質(zhì)。

再者，在本說明書中，「將活性物質(zhì)吸藏了的鋰離子釋放時」是指鋰離子的釋放結束時，不可逆地吸藏于活性物質(zhì)中的鋰離子也可以存在于晶體結構的內(nèi)部或外部。例如，在將本實施方式的活性物質(zhì)用于負極的鋰離子二次電池中，「將活性物質(zhì)吸藏了的鋰離子釋放時」是指放電結束時的狀態(tài)。

(實施方式)

以下，對根據(jù)本發(fā)明的活性物質(zhì)的實施方式進行說明。本實施方式的活性物質(zhì)能夠吸藏和釋放鋰離子，能夠用作例如鋰離子二次電池的負極活性物質(zhì)。