[發明專利]多孔質介電性顆粒、鋰離子二次電池用電極、及鋰離子二次電池

在審

• 申請號: 202110244644.5
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113381020A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 西面和希;中川嵩士;永地佑華;藤野健
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/13;H01M4/131;H01M4/133;H01M4/134;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;吳啟超

本發明所要解決的問題在于，提供一種多孔質介電性顆粒、包含所述多孔質介電性顆粒的鋰離子二次電池用電極、及使用了所述鋰離子二次電池用電極而得的鋰離子二次電池，所述多孔質介電性顆粒能夠實現一種鋰離子二次電池，所述鋰離子二次電池的體積能量密度高，為高輸出，且即使進行反覆充放電，輸出特性的降低仍較少。為了解決上述問題，使用多孔質的介電性氧化物，并將其分散配置于電極的活性物質顆粒間的間隙。具體來說，作為摻合于具備電解液的鋰離子二次電池的電極中的顆粒，使用一種多孔質介電性顆粒，其多孔質的核心顆粒的至少一部分表面被介電性氧化物覆蓋。

技術領域

本發明是涉及一種多孔質介電性顆粒、包含所述多孔質介電性顆粒的鋰離子二次電池用電極、及使用了所述鋰離子二次電池用電極而得的鋰離子二次電池。

背景技術

過去，作為具有高能量密度的二次電池，鋰離子二次電池已廣泛普及。將液體作為電解質使用的鋰離子二次電池，具有下述結構：使正極與負極之間存在隔膜，并填充有液體的電解質(電解液)。

鋰離子二次電池根據用途而有各種要求。例如當以汽車等作為用途時，期望一種電池，體積能量密度高，即使進行反覆充放電，輸出特性的降低仍較少。

此處，為了提高體積能量密度的目的，如果增大電極活性物質的填充密度，則電極合材層的活性物質顆粒間的間隙會減少，保持于電極中的電解液量相対地變少。如果電極保持的電解液量變少，則因鋰離子不足導致電阻增加，由此，發生電位偏差，構成電解液的溶劑變得容易分解，從而在電極上生成鈍化皮膜。其結果，鋰離子的電導率降低，內部電阻增加。

此外，鋰離子二次電池，一般有因反復充放電而導致輸出特性降低的傾向。此原因在于，成為下述狀況：因反復充放電導致電解液分解，在電極上生成鈍化皮膜，從而內部電阻逐漸增加，并且電解液的量不足。

對此，已提出一種技術，使電極合材層含有相對介電常數為12以上的無機化合物(參照專利文獻1)。根據此技術，非水電解質中的電解質鹽的離解度提高，能夠提高鋰離子傳導性。

此外，也已提出一種技術，使相對介電常數為500以上的鐵電體燒結在正極表面(參照專利文獻2)。根據此技術，與非水電解液接觸的面感應為正電，與正極活性物質之間的界面感應為負電，以致在水電解液中受到斥力，在正極活性物質中則受到引力，因此即使在低溫環境，也能夠使界面反應順利地進行，并能夠提高低溫輸出特性提高。

此外，也已提出一種技術，使正極合材、負極合材、及隔膜的至少任一種以上含有相對介電常數在500以上的范圍內、粒徑在200nm以下的范圍內的介電性顆粒(參照專利文獻3)。根據此技術，存在于介電性顆粒附近的電解液中的鋰離子會與介電性顆粒進行溶劑化，因此鋰鹽的離解度局部地提高，能夠提高短時間輸出特性。

[先行技術文獻]

(專利文獻)

專利文獻1：日本特開2001-283861號公報

專利文獻2：日本特開2011-210694號公報

專利文獻3：日本特開2016-119180號公報

發明內容

[發明所要解決的問題]

然而，在專利文獻1～3中，使用鈦酸鋇(BaTiO₃)作為無機化合物或介電性顆粒。BaTiO₃由于比表面積小，因此提高電解液的解離的效果是限定的，仍不充分。在專利文獻1～3中，是要利用使添加量增加、或使用尺寸為200nm以下的微顆粒來提高輸出特性。

而且，在使添加量增加的方法中，活性物質以外的部件比例增加，因此電極合材層的高密度化受到阻礙，使體積能量密度降低。