[發(fā)明專利]非水電解質電池、電池包以及汽車

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410372929.7
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN104157902A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 五十崎義之;猿渡秀鄉(xiāng);館林義直;久保木貴志;高見則雄
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 張楠;陳建全

本申請是申請日為2010年3月4日、中國申請?zhí)枮?01080041005.9的專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及非水電解質電池、具有該電池的電池包以及汽車。

背景技術

通過使鋰離子在負極和正極之間移動而進行充放電的非水電解質電池作為高能量密度電池一直被廣泛地研究開發(fā)。

使用鋰過渡金屬復合氧化物作為正極活性物質、使用碳質物作為負極活性物質的非水電解質電池已經(jīng)被商業(yè)化。

近年來，與碳質物相比，鋰嵌入脫嵌電位以鋰電極基準計高達約1.55V(下面有時也用vs.Li/Li⁺來表示鋰電極基準)，使用這樣的鋰鈦復合氧化物作為負極活性物質的非水電解質電池已得到實用化。鋰鈦復合氧化物由于隨著充放電而發(fā)生的體積變化較少，所以循環(huán)特性優(yōu)良。另外，鋰鈦氧化物在鋰的嵌入和脫嵌中，不會在負極析出鋰金屬，所以能夠實現(xiàn)大電流下的充電。

作為正極活性物質的鋰過渡金屬復合氧化物一般使用Co、Mn、Ni等作為過渡金屬。代表性的鋰過渡金屬復合氧化物可以列舉出鈷酸鋰(LiCoO₂)。該復合氧化物的理論容量是274mAh/g。但是，在正極電位為4.2～4.3Vvs.Li/Li⁺的實際的電池中，僅僅使用了理論容量的大約60％左右。因此，如果能進一步提高充電電位，則正極容量可以利用理論容量的70％以上，從而能夠實現(xiàn)電池的高容量化和高能量密度化。

例如，在專利文獻1中公開了一種非水電解質二次電池，其具有：含有鈷酸鋰作為正極活性物質的正極、含有石墨材料的負極、以及含有碳酸亞乙酯作為溶劑的非水電解液，在以4.3V以上的充電終止電壓充電的非水電解質二次電池中，通過將粒子表面附著有鋯化合物的鈷酸鋰用作正極活性物質，可以實現(xiàn)優(yōu)良的循環(huán)特性。

在專利文獻2中公開了一種非水電解質二次電池，其中，作為正極活性物質，混合使用在LiCoO₂中至少含有Zr和Mg這兩者的鋰過渡金屬復合氧化物A、以及具有層狀結構且至少含有Mn和Ni這兩者作為過渡金屬的鋰過渡金屬復合氧化物B，能夠在充放電循環(huán)特性以及熱穩(wěn)定性不會下降的情況下，使充電終止電壓達到4.3V以上。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005－085635號公報

專利文獻2：日本特開2005－317499號公報

發(fā)明內容

在負極活性物質使用碳質物的非水電解質電池中，由于碳質物的鋰嵌入脫嵌電位低至約0.1Vvs.Li/Li⁺，所以在負極表面形成被稱作SEI(Solid?Electrolyte?Interface)的穩(wěn)定的覆蓋膜，可以抑制電解液在負極表面的分解。另一方面，上述的鋰鈦復合氧化物的Li嵌入脫嵌電位高達約1～2Vvs.Li/Li⁺，所以其表面難以形成穩(wěn)定的覆蓋膜，電解液的分解繼續(xù)進行。

特別是，將含有層狀鎳鈷錳酸鋰和至少一部分表面被金屬化合物覆蓋的鋰鈷復合氧化物作為活性物質的正極與含有上述鋰鈦復合氧化物作為活性物質的負極進行組合時，氣體的發(fā)生變得顯著，電池膨脹。

本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)特性優(yōu)良、可抑制氣體發(fā)生而防止外包裝材料的膨脹的非水電解質電池。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種非水電解質電池，其具備：外包裝材料；收納于所述外包裝材料內的負極，所述負極具有集電體和形成于該集電體的至少一個面上的含有活性物質的負極層；收納于所述外包裝材料內的正極，所述正極具有集電體和形成于該集電體的至少一個面上的含有活性物質的正極層；以及填充于所述外包裝材料內的非水電解質，其中，所述負極含有鋰嵌入/脫嵌電位為0.4V(vs.Li/Li⁺)以上的活性物質，所述正極的正極層含有正極活性物質，所述正極活性物質具有層狀鋰鎳鈷錳復合氧化物、以及至少一部分表面被金屬化合物覆蓋的鋰鈷復合氧化物，相對于每1g除去所述集電體的重量后的所述正極的重量，所述正極的通過水銀壓入法得到的細孔徑為0.01μm～1.0μm的細孔體積是0.06ml～0.25ml，并且所述細孔體積范圍內的細孔表面積是2.4m²/g～8m²/g。

附圖說明

圖1是表示實施例1中得到的正極的通過水銀壓入法得到的細孔徑分布的圖。

圖2是表示第1實施方式的扁平型非水電解質電池的截面圖。

圖3是圖2的A部的放大截面圖。

圖4是本發(fā)明的第2實施方式的電池包的分解立體圖。