[發明專利]非水電解質二次電池

在審

• 申請號: 201380039788.0
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN104508891A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 貝塚篤史;巖永征人
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/525;H01M10/0567;H01M10/0569
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李逸雪

技術領域

本發明涉及一種即使提高充電終止電壓也具有良好的電池特性的非水電解質二次電池。

背景技術

作為包括智能手機在內的便攜式電話機、便攜式計算機、PDA和便攜式音樂播放器等便攜式電子設備的驅動電源，廣泛使用以鋰離子電池為代表的非水電解質二次電池。而且，在電動汽車(EV)或混合動力電動汽車(HEV、PHEV)的驅動用電源、用于抑制太陽能發電、風力發電等輸出變化的用途、或用于夜間儲蓄電力而白天使用的系統電力的峰值移動用途等固定用蓄電池系統中，也變得更多地使用非水電解質二次電池。

其中，特別是由于各種電池特性優于其他電池的緣故，因此，更多地使用鋰鈷復合氧化物(LiCoO₂)或添加了Al、Mg、Ti和Zr等的添加異質元素的鋰鈷復合氧化物。但是，鈷的價格高并且資源的保有量少。因此，為了繼續將這些鋰鈷復合氧化物或添加異質元素的鋰鈷復合氧化物作為非水電解質二次電池的正極活性物質來使用，需要進一步提高非水電解質二次電池的性能。

作為將鋰鈷復合氧化物或添加異質元素的鋰鈷復合氧化物用作正極活性物質的非水電解質二次電池的高性能化的手段之一，通常的做法是：以鋰為基準將充電終止電壓從現有技術中一般所采用的4.3V提高到4.6V左右。例如，下列專利文獻1公開了在非水電解質二次電池中以鋰為基準將充電終止電壓設為4.4～4.6V的示例，所述非水電解質二次電池使用由添加了Zr與Mg的添加異質元素的鋰鈷復合氧化物和含鈷的層狀鋰鎳錳復合氧化物的混合物形成的正極活性物質，且使用作為負極活性物質的石墨，且使用在作為非水電解質的非水溶劑的在碳酸乙二酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)以及碳酸甲乙酯(MEC)的混合溶劑中含有碳酸亞乙烯酯(VC)的溶劑。

下列專利文獻2公開了在非水電解質二次電池中以鋰為基準將充電終止電壓設為4.4～4.6V的示例，所述非水電解質二次電池使用由至少含有鋯以及鎂這兩者的鋰鈷復合氧化物和含鈷的層狀鋰鎳錳復合氧化物的混合物形成的正極活性物質，且使用作為負極活性物質的石墨，且使用作為非水電解質的非水溶劑的含有氟代碳酸乙烯酯(FEC)以及碳酸二甲酯(DMC)并且還含有VC以及2-甲磺酰氧基丙酸2-丙炔等的溶劑。

下列專利文獻3公開了在非水電解質二次電池中以鋰為基準將充電終止電壓設為4.4V的示例，所述非水電解質二次電池使用由含有鎂、鋁以及鋯作為異質元素的鋰鈷復合氧化物和含鈷的層狀鋰鎳錳復合氧化物的混合物形成的正極活性物質，且使用作為負極活性物質的石墨，且使用作為非水電解質的非水溶劑的含有氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸丙烯酯(PC)和MEC、并且還含有VC、己二腈以及庚二腈的溶劑。

如上所述，作為非水電解質二次電池的負極活性物質，更多地使用石墨等碳質材料。但是，在使用由碳材料形成的負極活性物質的情況下，由于只能夠將鋰插入到LiC₆組分為止，并且理論容量372mAh/g為限度，所以，成為電池高容量化的障礙。因此，作為每單位質量以及每單位體積的能量密度較高的負極活性物質，開發出了使用鋰與合金化的硅或硅合金或氧化硅的非水電解質二次電池。例如，由于硅能夠插入到Li44Si組分為止，因此，理論容量成為4200mAh/g，能夠獲得遠超過使用碳材料作為負極活性物質的情形的大容量。

下列專利文獻4公開了一種非水電解質二次電池，其具有負極活性物質合劑層，所述合劑層含有在構成元素中含有硅和氧的材料(在此，氧與硅的元素比x為0.5≤x≤1.5)以及石墨，當將在構成元素中含有硅和氧的材料與石墨的合計設為100質量％時，在構成元素中含有硅和氧的材料的比例為3～20質量％。另外，雖然下列專利文獻2以及3也提到過能夠使用硅等作為負極活性物質，但完全沒有給出使用硅等的具體示例。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：JP特開2010-199077號公報

專利文獻2：JP特開2011-192402號公報

專利文獻3：JP特開2011-182402號公報

專利文獻4：JP特開2010-212228號公報

專利文獻5：JP專利第3969164號公報

專利文獻6：JP特開2005-056830號公報

發明內容

發明要解決的技術課題