[發(fā)明專利]鋰離子二次電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710104673.5
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN107123808A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佐野篤史;大槻佳太郎
• 申請（專利權(quán)）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11322
• 代理人: 楊琦,黃浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

一直以來，作為鋰離子二次電池的正極材料(正極活性物質(zhì))一直使用LiCoO₂或LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂等的層狀化合物或者LiMn₂O₄等的尖晶石化合物。近年來，以LiFePO₄為代表的橄欖石型結(jié)構(gòu)的化合物受到關(guān)注。已知具有橄欖石結(jié)構(gòu)的正極材料高溫下的熱穩(wěn)定性高，并且安全性高。但是，使用了LiFePO₄的鋰離子二次電池其充放電電壓低至3.5V，并且具有能量密度低的缺點。因此，作為能夠?qū)崿F(xiàn)高的充放電電壓的磷酸系正極材料，提案有LiCoPO₄或LiNiPO₄等。

但是，即便在使用了這些正極材料的鋰離子二次電池中，現(xiàn)狀也是不能得到充分的容量。即使是在磷酸系正極材料中，作為能夠?qū)崿F(xiàn)4V級的充放電電壓的化合物，已知有具有LiVOPO₄或Li₃V₂(PO₄)₃的結(jié)構(gòu)的磷酸釩。在使用了這些化合物作為正極活性物之的情況下，存在低溫下的快速充電特性不充分的技術(shù)問題。上述正極材料對例如下述專利文獻1、2中對磷酸釩所記載的低溫下的快速充電的問題并沒有記載。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-68304號公報

專利文獻2：日本特開2009-231206號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明想要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題完成的發(fā)明，其目的在于提供一種低溫下的快速充電優(yōu)異的鋰離子二次電池。

解決技術(shù)問題的手段

為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的鋰離子二次電池具備具有正極活性物質(zhì)層的正極、負極和電解液，上述正極活性物質(zhì)層中含有Li_a(M)_b(PO₄)_c(M＝VO或者V，0.9≤a≤3.3，0.9≤b≤2.2，0.9≤c≤3.3)作為正極活性物質(zhì)，進一步含有按氟元素換算相對于正極活性物質(zhì)層的重量為1～300ppm的氟化合物。

通過上述結(jié)構(gòu)，成為低溫下的快速充電優(yōu)異的鋰離子二次電池。這認為是由于氟化合物抑制上述正極活性物質(zhì)和電解液的分解并且抑制形成于界面上的覆膜的增大。

在本發(fā)明所涉及的鋰離子二次電池中，上述氟化合物優(yōu)選為氟化鋰。

通過上述氟化合物為氟化鋰，從而氟化鋰與正極活性物質(zhì)特異性地相互作用，并且抑制電解液的分解，抑制形成于界面的覆膜的增大。

另外，在本發(fā)明所涉及的鋰離子二次電池中，上述氟化合物優(yōu)選存在于從上述正極活性物質(zhì)的表面至100nm的深度的區(qū)域。

認為通過正極活性物質(zhì)的表面的氟化合物存在于從上述正極活性物質(zhì)的表面至100nm的深度的區(qū)域，能夠更加有效地抑制電解液的分解，并且抑制形成于界面的覆膜的增大。

進一步，上述正極活性物質(zhì)優(yōu)選含有LiVOPO₄或者Li₃V₂(PO₄)₃。認為通過做成這樣的正極活性物質(zhì)，從而與氟化合物特異性地相互作用，并且抑制電解液的分解，抑制形成于界面的覆膜的增大。

上述正極活性物質(zhì)，優(yōu)選作為第二正極活性物質(zhì)含有LiNi_xCo_yMn_zM_aO₂(x+y+z+a＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤a≤1，M為選自Al、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Cr中的一種以上的元素)。

上述正極活性物質(zhì)優(yōu)選相對于正極活性物質(zhì)和第二正極活性物質(zhì)的總和含有1～30wt％。

作為上述電解液，優(yōu)選含有4-氟代碳酸乙烯酯。