[發明專利]非水電解質二次電池及其中使用的材料

有效

• 申請號: 201780082360.2
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN110140245B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 山本伸司;水野悠;遠藤裕理
• 申請（專利權）人: 三井化學株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;C08L27/16;C08L101/02;H01M10/0566
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍;焦成美

對于本發明的一個實施方式涉及的鋰離子二次電池而言，電極由電極活性物質、導電助劑、和粘結材料構成，所述粘結材料由粘結成分及熔點下降劑構成，所述粘結成分將該導電助劑粘接而在電極活性物質間形成導電路徑，所述熔點下降劑使該粘結成分的熔點下降。熔點下降劑是使粘結材料的熔融開始溫度下降、向鋰離子二次電池賦予PTC功能的PTC功能賦予成分。對于本發明的鋰離子二次電池而言，由于導電性的異物而在該電池內發生短路發熱時，使前述異物附近的前述粘結材料熔融，將導電路徑切斷。

交叉引用

本申請主張基于于2017年1月6日在日本提出申請的特愿2017-1343號及特愿2017-1346號、以及于2017年3月24日在日本提出申請的特愿2017-59725號的優先權，將上述申請中記載的全部內容通過參照直接并入本說明書。另外，本申請中引用的所有專利、專利申請及文獻中記載的內容均通過參照被直接并入本說明書中。

技術領域

本發明涉及非水電解質二次電池及其中使用的材料，更詳細而言，涉及非水電解質二次電池用的復合PTC粘結材料、包含其的正極及非水電解質二次電池以及鋰離子二次電池。

背景技術

近年來，鋰離子二次電池已作為移動電話、筆記本電腦等電子設備、或電動汽車、電力儲存用的電源廣泛使用。尤其是，最近，對能搭載于混合動力汽車、電動汽車的容量高、輸出功率高并且能量密度高的電池的需求快速增加。對于該鋰離子二次電池而言，雖然具有能量密度高這樣的優點，但另一方面，由于使用鋰金屬及非水電解質，因而需要針對安全性的充分的應對方法。

作為提高安全性的方法，公開了在正極活性物質上被覆超支化聚合物的技術(例如，參見專利文獻1)。對于該聚合物而言，認為鋰離子電池發生異常而導致鋰離子電池的溫度上升時，該膜發生交聯反應，從而抑制熱失控。然而，還認為由于釘刺之類的物理沖擊，導致鋰離子二次電池瞬間發熱的情況下，有時上述基于交聯反應的安全機制來不及呈現。

以往，這種情況下，提出了通過安全閥來釋放內部壓力從而阻止內部壓力上升、或在電池中安裝PTC元件等方法，所述PTC元件應對因外部短路而導致的發熱而電阻上升，從而阻斷電流。然而，遠離發熱部分的位置的隔膜不一定熔融。因此，還提出了下述系統：在電極內部發生短路時，由于充當短路電流的路徑的電極活性物質、電子傳導性材料或構成正極集電體的電子傳導性材料的PTC功能，自動地使短路電流衰減(例如，參見專利文獻2)。

關于以往的PTC元件，使用了在鈦酸鋇中添加Sr等堿土金屬、Pb等而成的產物、Cr、Ce、Mn、La、Y、Nb、Nd等、以及高密度聚乙烯或低密度聚乙烯及其混合體等，但由于這些PTC元件形成電池的構成要素以外的中間層等，因而，存在制造工序復雜化、電極的能量密度下降這樣的課題。

另外，專利文獻3中公開的鋰二次電池的正極在集電基材的表面具有包含含鋰的氧化物作為正極活性物質的兩層以上的合劑層，在合劑層的最外表層，使用了發熱開始溫度高的正極活性物質。對于該現有技術而言，因與負極相對而使得合劑層本身的發熱危險最大的正極的表層部的安全性得以提高，由此，抑制了熱失控的發生。對于發熱開始溫度低于該最外表層的合劑層的下層的合劑層而言，可使用容量密度高的含鋰的復合氧化物，因而，也能提高電池容量。

另外，專利文獻4中記載的發明是鋰二次電池用正極，其具備集電基材和位于前述集電基材上的由多層合劑層形成的正極涂膜，前述正極涂膜含有發熱開始溫度不同的2種以上含鋰化合物作為正極活性物質，前述2種以上含鋰化合物中的至少1種含鋰化合物具有300℃以上的發熱開始溫度，在最接近前述集電基材的第1合劑層中，含有至少1種前述發熱開始溫度為300℃以上的含鋰化合物。該發明中，由多層合劑層構成正極涂膜，通過在與由于釘刺試驗中的內部短路而產生高焦耳熱的集電基材最接近的第一合劑層中，含有至少1種發熱開始溫度為300℃以上的含鋰化合物，從而可靠地抑制因內部短路而導致的正極的發熱。