[發明專利]非水電解質二次電池

在審

• 申請號: 201380040501.6
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN104521035A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 竹林義友
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/505;H01M10/052
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 楊曉光;賀月嬌

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池。

背景技術

鋰離子二次電池是非水電解質二次電池中的一種。鋰離子二次電池是可以通過鋰離子在正電極與負電極之間、在非水電解質中的移動來充電與放電的二次電池。正電極與負電極中的每一個都存儲并釋放鋰離子。

日本專利申請公開2003-173770(JP?2003-173770?A)描述用于通過用離子導電部件涂敷正電極活性材料的表面來抑制在電解質溶液與處于高電位狀態的正電極之間的反應的技術。

通過在JP?2003-173770?A中描述的技術，能夠防止自放電，在高溫下的存儲期間，保護電池不會膨脹，并且獲得充電放電性能優越的電池。然而，在這樣的電池中的活性材料的表面上形成的涂層可以增加電池電阻。存在電壓降低并且不可以獲得具有期待工作范圍的電池的可能性。

發明內容

本發明提供在高電壓下工作同時具有高耐久性的非水電解質二次電池。

根據本發明的方面的非水電解質二次電池包括具有正電極混合物層的正電極、負電極與非水電解質。所述正電極混合物層包括正電極活性材料與無機磷酸鹽。所述無機磷酸鹽是包括金屬的磷酸鹽和焦磷酸鹽中的至少一種。所述金屬是堿金屬和第二族元素中的至少一種。在所述電池的所述工作范圍內，所述正電極具有開路電壓等于或高于4.3V(Li/Li⁺)的區域。

所述無機磷酸鹽是包括所述堿金屬和所述第二族元素中的一種的磷酸鹽。所述磷酸鹽是Li₃PO₄。進一步，所述堿金屬和所述第二族元素中的所述一種是屬于第三周期和第四周期中的一個的元素。所述磷酸鹽是Na₃PO₄。所述無機磷酸鹽是Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃。

所述無機磷酸鹽與所述正電極活性材料的比率為0.5wt％至10wt％，或1.0wt％至5.0wt％,或1.0wt％至3.0wt％。

所述正電極活性材料是NiMn尖晶石系正電極活性材料。所述NiMn尖晶石系正電極活性材料是LiNi_0.5Mn_1.5O₄。所述正電極混合物層包括所述無機磷酸鹽的固體電解質顆粒。

根據本發明的方面，能夠提供在高電壓下工作同時具有高耐久性的非水電解質二次電池。

附圖說明

下面將參考附圖描述本發明的示例性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，其中相似的數字表示相似的要素，并且其中：

圖1示出根據實施例的正電極混合物；

圖2示出作為用于比較的對象的正電極混合物；

圖3是示出電解質材料混合的量與容量保持率之間關系的圖形；并且

圖4是示出電解質材料、容量保持率和洗脫率之間的關系的圖形。

具體實施方式

下面將簡要說明第一實施例。實施例的非水電解質二次電池(下文中可以稱為“電池”)是包括具有正電極混合物層與正電極集電體的正電極、負電極與非水電解質的鋰離子二次電池。在非水電解質二次電池的工作范圍內，正電極優選具有開路電壓等于或高于4.3V(Li/Li⁺)的區域。

如圖1或2所示，正電極混合物層優選包括正電極活性材料1與無機磷酸鹽。如圖1或2所示，無機磷酸鹽是下述的第二實施例中的特定電解質顆粒的形式，但是根據本發明的無機磷酸鹽不限于第二實施例中的無機磷酸鹽。

優選無機磷酸鹽作為電解質材料與活性材料物質混合，以獲得正電極混合物。如同上文所提及的，當被混合在正電極混合物中時，無機磷酸鹽用作耗酸材料，并且與被包括在電解質溶液中的酸起反應。

通過在高電位正電極的表面上的電解質溶液的氧化與分解而生成酸。酸也可導致正電極活性材料的過渡金屬的洗脫。因此，在具有高開路電壓的電池中，容量傾向于劣化。

在實施例中，無機磷酸鹽防止過渡金屬從正電極活性材料的洗脫，并且在電池的使用期間防止電池劣化。當包括這樣的無機磷酸鹽的電池具有高電壓時，電池有優異的耐久性。電池的使用包括電池的充電與放電。

正電極活性材料1不被特別地限制，但是優選NiMn尖晶石系正電極活性材料，并且尤其優選LiNi_0.5Mn_l.5O₄。