[發明專利]鋰離子二次電池

在審

• 申請號: 201480058682.X
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN105684206A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 奧田元章;南形厚志;弘瀨貴之
• 申請（專利權）人: 株式會社豐田自動織機
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M2/34;H01M10/052
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;舒艷君

技術領域

本發明涉及具備電流切斷裝置的鋰離子二次電池。

背景技術

在鋰離子二次電池中，若在充電中成為過充電狀態、正極的電位升 高到電解液的溶劑的分解電位，則會引起溶劑的分解反應。由于該分解 反應是發熱反應，所以導致鋰離子二次電池的溫度上升。為了防止這種 發熱反應等，有一種對鋰離子二次電池設置電流切斷裝置(CID[Current InterruptDevice])的方案。若電池的殼體內的壓力升高到閾值，則電 流切斷裝置切斷與外部的電連接，截斷來自外部的充電電流(例如，參 照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開2001－15155號公報

另外，在過充電狀態下，正極的電位越高，則通過正極中的反應產 生越多的鋰離子。如果負極的容量足夠，則在負極中能夠與該正極中產 生的全部的鋰離子反應而接受這些鋰離子。但是，若負極的容量相對于 在正極中產生的鋰離子不足，則鋰金屬在負極的表面析出。若鋰金屬析 出，則鋰離子二次電池中的熱穩定性降低。即使上述的電流切斷裝置工 作而切斷充電電流從而強制地使正極中的反應結束，若負極的容量相對 于至此在正極中產生的鋰離子不足，則鋰金屬也在負極析出。

發明內容

鑒于此，在本技術領域中，要求一種防止過充電狀態下的鋰析出的 鋰離子二次電池。

本發明的一個方面所涉及的鋰離子二次電池具備：殼體；電解液， 被收容于殼體內；電極組件，被收容于殼體內且具有正極以及負極；以 及電流切斷裝置，被設置于殼體內，根據殼體內的壓力將向上述正極或 者負極供給的電流切斷。該鋰離子二次電池電解液包括添加劑。添加劑 的分解電位是鋰離子二次電池的滿充電狀態的正極的電位與電解液的 溶劑的分解電位之間的電位。

而且，上述負極具有能夠插入(intercalate)將上述正極的電位從 滿充電狀態提高到上述添加劑的分解電位而過充電的情況下從上述正 極脫插的鋰離子的100％以上的容量。

在其它的觀點中，正極的容量與負極的容量的容量比是由負極能夠 100％以上接受到過充電至添加劑的分解電位的狀態為止在正極中產生 的鋰離子的容量比。其中，容量比中的正極的容量以及負極的容量均能 夠是初次充電時的容量。

該鋰離子二次電池在殼體內收容有電極組件以及電解液，在殼體內 設置有電流切斷裝置。電解液含有以規定電位進行分解反應的添加劑。 該添加劑的分解電位是滿充電狀態的電位與電解液的溶劑的分解電位 之間的電位。因此，若在充電時正極的電位變得比滿充電狀態的電位高 時(過充電狀態)電位成為添加劑的分解電位(比電解液的溶劑的分解 電位低的電位)，則添加劑進行分解反應而產生氣體。由于該產生的氣 體，殼體內的壓力升高，使得電流切斷裝置工作，充電電流被切斷。因 此，即使成為過充電狀態，也不會升高到電解液的溶劑進行分解反應的 電位，能夠防止電解液的溶劑的分解反應(發熱反應)。此時，在正極 中，直至過充電到添加劑的分解電位的狀態為止，進行反應來產生(脫 插)鋰離子。但是，該鋰離子二次電池的負極具有能夠全部接受通過過 充電而在正極中產生的鋰離子的足夠的容量。因此，負極的容量相對于 正極中產生的鋰離子的量不會不足，能夠在負極中全部接受(插入)該 鋰離子，鋰金屬不在負極析出。由此，該鋰離子二次電池能夠防止過充 電狀態下的鋰析出。結果，熱穩定性不會由于鋰析出而降低，鋰離子二 次電池的安全性提高。

在一個方式的鋰離子二次電池中，上述負極具有能夠插入將上述正 極的電位從滿充電狀態提高到上述添加劑的分解電位與上述電解液中 的溶劑的分解電位之間的規定電位而過充電的情況下從上述正極脫插 的鋰離子的100％以上的容量。