[發明專利]鋰離子電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201710094386.0
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN107230789B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 進藤洋平;竹林義友;安藤翔;志茂祐輔
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李英

本發明涉及鋰離子電池及其制造方法。提供可抑制由非水電解液的分解引起的氣體的產生的鋰離子二次電池。制成鋰離子電池，其具備正極、非水電解液和負極，所述正極包含導電材料、被覆所述導電材料的表面的層狀含鈮氧化物、以及相對于金屬鋰的氧化還原電位的上限電位為4.5V(相對于Li/Li⁺)以上的含鋰氧化物活性物質。

技術領域

本申請公開了鋰離子電池及其制造方法。

背景技術

在專利文獻1中，公開了一種使用了LiNi_0.5Mn_1.5O₄作為正極活性物質的非水電解液鋰離子電池。LiNi_0.5Mn_1.5O₄的相對于金屬鋰的氧化還原電位的上限電位為4.5V(相對于Li/Li⁺)以上的高電位。通過使用這樣的高電位型的正極活性物質，可容易地提高鋰離子電池的工作電壓。但是，在使用了高電位型的正極活性物質的情況下，存在這樣的問題：因非水電解液的分解而在電池內產生氣體。

為了解決該問題，對鋰離子電池的正極進行了各種研究。例如，在專利文獻2～4中，提出了用含鈮氧化物等被覆正極活性物質的表面。另外，在專利文獻5中，提出了在構成正極的正極合劑中混合含鈮氧化物。根據專利文獻2～5所公開的技術，認為利用含鈮氧化物等能減小正極活性物質與非水電解液直接接觸的面積，抑制了正極活性物質與非水電解液的反應，能抑制非水電解液的分解。或者，認為在正極合劑中，含鈮氧化物作為負催化劑起作用，正極活性物質的活性下降，能抑制非水電解液的分解。

現有技術文獻

專利文獻1：特開2012-124026號公報

專利文獻2：特開2015-144108號公報

專利文獻3：特開2015-204256號公報

專利文獻4：特開2011-070789號公報

專利文獻5：特開2004-319268號公報

發明內容

發明所要解決的課題

專利文獻2～5任一者都公開了抑制正極活性物質與非水電解液的反應的技術。但是，本發明人新發現，高電壓型的鋰離子電池中的非水電解液的分解不僅僅由其與正極活性物質的反應引起。即認為，為了進一步抑制由非水電解液的分解引起的氣體的產生，需要專利文獻2～5所公開的那樣的“正極活性物質的表面修飾”、“正極合劑中的負催化劑的混合”以外的方法。

鑒于以上，在本申請中，公開了一種可抑制由非水電解液的分解引起的氣體的產生的鋰離子二次電池及其制造方法。

用于解決課題的手段

本發明人推定，在使用了高電位型的正極活性物質的鋰離子電池中，由于以下機理，非水電解液分解并產生氣體。

(1)在正極合劑中，存在與正極活性物質相接觸的導電材料。

(2)在正極活性物質處于高電位時，與該正極活性物質相接觸的導電材料也處于高電位。

(3)在處于高電位的導電材料與非水電解液相接觸時，在導電材料的表面，非水電解液分解，產生氣體。

在以往完全沒有考慮過上述的推定機理。本發明人基于上述的推定機理反復進行了各種研究，結果發現，通過用含鈮氧化物被覆導電材料的表面，實際上能顯著抑制氣體的產生。

基于以上的認識，作為用于解決上述課題的手段之一，本申請公開了一種鋰離子電池，其具備正極、非水電解液和負極，所述正極包含導電材料、被覆所述導電材料的表面的層狀含鈮氧化物、以及相對于金屬鋰的氧化還原電位的上限電位為4.5V(相對于Li/Li⁺)以上的含鋰氧化物活性物質。