[發明專利]電極用導電性組合物、非水系電池用電極和非水系電池

在審

• 申請號: 201580074600.5
• 申請日: 2015-12-04
• 公開（公告）號: CN107210426A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 園田峻;田上尚敬;名古裕輝;橫田博
• 申請（專利權）人: 電化株式會社
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,李茂家

技術領域

本發明涉及電極用導電性組合物、非水系電池用電極和非水系電池。

背景技術

以碳酸亞乙酯、碳酸二乙酯等碳酸酯系有機電解液為代表的非水系電解液與水系電解液相比具有較寬的電位窗。因此，使用這些非水系電解液的非水系電池與以往的使用水系電解液的水系電池相比，能夠發揮高電壓。其中，使用能吸收和釋放鋰離子的材料而形成正負極的鋰離子二次電池具有如下優點：不僅高電壓而且容量密度優異，結果能夠提供能量密度和輸出密度高的電池。

近年來，謀求該鋰離子二次電池的能量密度和輸出密度的進一步提高。作為用于實現其的一個手段，研究了如下方法：通過使用放電電壓比以往高的正極活性物質，即使為小電流密度也能夠獲得高輸出密度。例如，通過將具有尖晶石型晶體結構的鎳錳酸鋰(LiNi_0.5Mn_1.5O₂)用作正極活性物質，可以實現4.5V左右的高放電電壓。

然而，若使用前述那樣的高電位的正極活性物質，則正極及其附近的電解液會置于強氧化環境下，因此，即使使用非水系電解液，電解液的分解反應等副反應也會進行，有電池壽命降低的問題。

為了抑制副反應而改善電池壽命，例如在專利文獻1中公開有，在正極材料表面覆蓋有磷化合物的鋰離子二次電池用正極材料。另外，專利文獻2中公開有，在電解液中具有氟原子的碳酸酯化合物。

另外，專利文獻3中公開有，用鋰離子傳導玻璃覆蓋了活性物質顆粒和導電材料中的至少一者的非水電解質電池。另外，專利文獻4中公開有，用鋰氟化物覆蓋了正極集電體的表面層的鋰離子二次電池。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2015-162356號公報

專利文獻2：日本特開2014-182951號公報

專利文獻3：日本特開2003-173770號公報

專利文獻4：日本特開2013-69442號公報

發明內容

發明要解決的問題

一直以來，碳黑被用作二次電池的導電劑。但是，如上所述，使用高電位的正極活性物質時，作為導電劑的碳黑與電解液的接觸面積大，成為容易引起電解液的氧化分解等副反應的一個原因。

專利文獻1和2中記載的方法均未進行對碳黑的改善，副反應的抑制效果不充分。另外，專利文獻3和4所記載的方法中，碳黑的表面均被覆蓋，因此，有無法確保充分的電子傳導性的擔心。

鑒于上述問題和實際情況，本發明的目的在于，提供使用了用于高電位的正極活性物質的非水系電池、特別是抑制鋰離子二次電池中的電解液的分解反應等副反應的電極用導電性組合物、使用其的非水系電池用電極、以及輸出特性和耐久性優異的非水系電池。

用于解決問題的方案

即，本發明為了解決上述課題，采用以下方法。

(1)一種電極用導電性組合物，其含有：碳黑、能吸收和釋放陽離子的活性物質和粘結劑，前述碳黑在23℃時的每單位表面積的定域電子自旋密度為18.0×10¹⁶個/m²以下，前述碳黑的BET比表面積為30m²/g以上且120m²/g以下。

(2)根據(1)所述的電極用導電性組合物，其中，前述活性物質為具有尖晶石型晶體結構的、式(1)所示的復合金屬氧化物。

A_xM_yNi_zMn_(2-y-z)O₄(1)

(式中，A為選自由Li、Na和K組成的組中的元素的一種或二種以上，M為選自由Ti、V、Cr、Fe、Co和Zn組成的組中的元素的一種或二種以上，x、y和z分別滿足0<x≤1、0≤y、0<z、以及y+z<2。)

(3)根據(1)或(2)所述的電極用導電性組合物，其中，前述碳黑為乙炔黑。

(4)一種非水系電池用電極，其具備：金屬箔、和設置在前述金屬箔上的(1)～(3)中任一項所述的電極用導電性組合物的涂膜。

(5)一種非水系電池，其中，正極和負極中的至少一者具備(4)所述的非水系電池用電極。

發明的效果