[發明專利]二次電池、電池組以及車輛

在審

• 申請號: 201810173028.3
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN109524713A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 關口裕實子;松野真輔;關隼人
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01M10/0563
• 分類號: H01M10/0563;H01M10/0566;H01M10/0568;H01M10/0525
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 吳宗頤

本發明涉及二次電池、電池組以及車輛，具體地，本發明提供充放電特性和循環特性優異的二次電池、具備該二次電池的電池組、以及具備該電池組的車輛。根據一實施方式，提供二次電池。該二次電池包括正極、負極、以及含有堿金屬離子的水系電解質。水系電解質包含含有羧基或羧酸酯基、以及羥基的有機化合物，pH為0以下。有機化合物的重量占水系電解質的重量的比例在0.01重量％～6.5重量％的范圍內。有機化合物的碳數為5以上。

技術領域

本發明的實施方式涉及二次電池、電池組以及車輛。

背景技術

使用碳材料或鋰鈦氧化物作為負極活性物質且使用含有鎳、鈷和錳等的層狀氧化物作為正極活性物質的非水電解質電池、特別是鋰二次電池已經作為廣泛領域中的電源被實用化。這樣的非水電解質電池的形式適用于從用于各種電子設備等的小型電池到用于電動車輛等的大型電池的廣泛領域。與鎳氫電池或鉛蓄電池不同，在這些鋰二次電池的電解液中，使用了混合有碳酸亞乙酯、碳酸甲乙酯等的非水系有機溶劑。使用了這些溶劑的電解液與水溶液電解液相比，耐氧化性和耐還原性高，不易發生溶劑的電解。因此，對于非水系鋰二次電池來說，可以實現2V～4.5V的高的電動勢。

另一方面，有機溶劑大多為可燃性物質，因此從理論上來說，使用有機溶劑的二次電池的安全性容易比使用水溶液的二次電池差。為了提高使用含有有機溶劑的電解液的鋰二次電池的安全性，實施了各種對策，但未必可以說是充分的。另外，由于非水系鋰二次電池在制造工序中需要干燥環境，因而制造成本必然上升。除此以外，含有有機溶劑的電解液的導電性差，因而非水系鋰二次電池的內部電阻容易升高。這樣的問題在重視電池安全性和電池成本的電動車輛或混合動力電動車輛、以及用于蓄電的大型蓄電池用途中成為大的缺點。

為了解決這些課題，正在研究電解液的水溶液化。對于水系電解液來說，需要將實施電池充放電的電位范圍保持在不使作為溶劑含有的水發生電解反應的電位范圍。例如，通過使用鋰錳氧化物作為正極活性物質和使用鋰釩氧化物作為負極活性物質，可以避免水的電解。對于這些組合來說，雖然能夠得到1～1.5V左右的電動勢，但作為電池，難以得到充分的能量密度。

在使用鋰錳氧化物作為正極活性物質、使用LiTi₂O₄、Li₄Ti₅O₁₂等這樣的鋰鈦氧化物作為負極活性物質時，理論上能夠得到2.6～2.7V左右的電動勢，從能量密度的觀點考慮，能夠成為有吸引力的電池。對于采用這樣的正負極材料的組合的非水系鋰二次電池而言，能夠得到優異的壽命性能，這樣的電池已經在實際中應用。但是，在水系電解液中，以鋰電位為基準，鋰鈦氧化物的嵌入/脫嵌鋰的電位為約1.5V(vs.Li/Li⁺)，因而容易引起水的電解。特別是在負極中，也在負極集電體或負極電連接的金屬制外包裝罐的表面發生電解而劇烈產生氫，受其影響，活性物質可容易地從集電體上剝離。因此，對于這樣的電池來說，操作不穩定，不能滿意地充電和放電。

發明內容

本發明要解決的課題是，提供充放電特性和循環壽命特性優異的二次電池、具備該二次電池的電池組、以及具備該電池組的車輛。

根據第1實施方式，提供二次電池。該二次電池包括正極、負極、以及含有堿金屬離子的水系電解質。水系電解質包含含有羧基或羧酸酯基、以及羥基的有機化合物，pH為0以下。有機化合物的重量占水系電解質的重量的比例在0.01重量％～6.5重量％的范圍內。有機化合物的碳數為5以上。

根據第2實施方式，提供電池組。該電池組包括第1實施方式的二次電池。

根據第3實施方式，提供車輛。該車輛包括第2實施方式的電池組。

根據上述構成，可以提供充放電特性和循環壽命特性優異的二次電池、具備該二次電池的電池組、以及具備該電池組的車輛。

附圖說明