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二次电池用负极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备技术方案

技术编号:14563009 阅读:210 留言:0更新日期:2017-02-05 19:50
这种二次电池设置有非水电解液以及正极和负极。这种负极包括包含电极化合物的负极活性物质,所述电极化合物在1V至3V的电位(相对于锂的电位)处嵌入和脱嵌电极反应物;以及金属盐,所述金属盐包含羧酸型化合物和/或磺酸型化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种二次电池用负极,该二次电池用负极包括在1V至3V的电位(对锂的电位)处嵌入(插入,insert)和脱嵌(提取,extract)电极反应物的负极活性物质。本技术涉及使用二次电池用负极的二次电池。本技术涉及使用该二次电池的电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具、以及电子设备。
技术介绍
诸如移动式电话和个人数字助理(PDA)的各种电子设备得到了广泛使用,并且需要进一步减小电子设备的尺寸和重量并且实现它们的更长的寿命。因此,已经开发了电池,具体地,能够实现高能量密度的小型且轻质的二次电池作为用于电子设备的电源。当今,二次电池的应用不限于上述电子设备,并且还考虑将二次电池应用于各种其他应用。这种其它应用的实例可包括:可附接并且可拆卸地安装在例如电子设备上的电池组;诸如电动汽车的电动车辆;诸如家用电力服务器的电力存储系统;以及诸如电钻的电动工具。已经提出了利用各种充电和放电原理以便获得电池容量的二次电池。具体地,利用电极反应物的嵌入和脱嵌的二次电池已受到关注,因为这样的二次电池能够实现高能量密度。二次电池包括正极、负极和电解液。正极包括嵌入和脱嵌电极反应物的正极活性物质,并且负极包括嵌入和脱嵌电极反应物的负极活性物质。电解液包括溶剂和电解质盐。作为负极活性物质,广泛使用诸如石墨的碳材料,并且还将诸如硅的金属类材料用于需要高容量的应用中。此外,为了在充电和放电期间减少负极活性物质的体积变化,已使用诸如锂钛复合氧化物(lithium-titaniumcompositeoxide)的高电位材料(high-potentialmaterial)。高电位材料具有对电极反应物的高嵌入-脱嵌电位。例如,已广泛采用将电池壳用作容纳正极、负极、以及电解液的构件的圆柱型电池结构作为二次电池的电池结构。使用层压膜诸如铝层压膜的层压膜型电池结构已用在需要电池形状可变性的应用中。由于这些二次电池结构大大地影响电池特性,所以已对二次电池的结构进行各种考虑。更具体地,为了增加电池容量,正极包括可氧化的试剂如2-羟基丙烯酸锂(lithium-2-hydroxypropionate)(参考例如专利文献1)。为了抑制负荷特性劣化,使用锂盐诸如2-羟基丁酸锂(lithium2-hydroxybutanoate)作为电解质盐(参考例如专利文献2)。此外,为了实现优异的充电-放电循环特性并且为了抑制电池内部的气体产生,正极包括,例如,4-羟基丁酸锂(lithium4-hydroxybutyrate)或者2-羟基丙烷磺酸锂(lithium2-hydroxypropanesulfonate)(参考例如专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本未审查专利申请公开第2012-174437号专利文献2:日本未审查专利申请公开第2012-174465号专利文献3:日本未审查专利申请公开第2009-193780号
技术实现思路
尽管对于二次电池的结构的各种建议,具体地在其中高电位材料用作负极活性物质的情况下还没有实现充分的电池特性。为此原因,仍存在改进的空间。因此,期望提供一种能够实现优异的电池特性的二次电池用负极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具以及电子设备。根据本技术的实施方式的二次电池用负极包括:包含电极化合物(electrodecompound)的负极活性物质,该电极化合物在1V至3V的电位(对锂的电位)处嵌入和脱嵌电极反应物;以及金属盐,所述金属盐包含由以下式(1)表示的羧酸化合物和由以下式(2)表示的磺酸化合物中的一种或两种。[化学式1]其中,M1是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“a”是1以上的整数,“b”、“c”、以及“d”中的每一个是1或2,并且在d=2的情况下,一个M1和另一个M1可以是相同种类或不同种类。[化学式2]其中,M2是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“e”是1以上的整数,“f”、“g”、以及“h”中的每一个是1或2,并且在h=2的情况下,一个M1和另一个M2可以是相同种类或不同种类。根据本技术的实施方式的二次电池包括正极、负极、以及非水电解液。负极包括具有与根据本技术的上述实施方式的二次电池用负极的构造类似的构造。此外,根据本技术的实施方式的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及电子设备各自包括二次电池,并且二次电池具有与根据本技术的上述实施方式的二次电池的构造类似的构造。根据本技术的实施方式的二次电池用负极或者根据本技术的实施方式的二次电池,负极活性物质包含上述电极化合物,并且金属盐包含上述羧酸化合物和上述磺酸化合物中的一种或两种。这使得可以实现优异的电池特性。此外,在根据本技术的实施方式的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、或者电子设备中,可实现类似的效果。应当注意的是本技术的效果不必限于上述效果,并且可以是本文中描述的任何效果。附图说明[图1]是根据本技术的实施方式的二次电池用负极的构造的截面图。[图2]是使用根据本技术的实施方式的二次电池用负极的(圆柱型)二次电池的构造的截面图。[图3]是图2中示出的螺旋卷绕电极体的部分的放大截面图。[图4]是使用根据本技术的实施方式的二次电池用负极的另一种(层压膜型)二次电池的构造的透视图。[图5]是沿着图4中示出的螺旋卷绕电极体的线V-V截取的截面图。[图6]是二次电池的应用例(电池组)的构造的框图。[图7]是二次电池的应用例(电动车辆)的构造的框图。[图8]是二次电池的应用例(电力存储系统)的构造的框图。[图9]是二次电池的应用例(电动工具)的构造的框图。具体实施方式参照附图在下面详细描述本技术的一些实施方式。按照下列顺序进行描述。1.二次电池用负极2.使用二次电池用负极的二次电池2-1.圆柱型2-2.层压膜型3.二次电池的应用3-1.电池组3-2.电动车辆3-3.电力存储系统3-4.电动工具(1.二次电池用负极)首先,对根据本技术的实施方式的二次电池用负极进行描述(在下文中简称为“负极”或者“本技术的负极”)。例如,在下文中描述的负极可以用于诸如锂离子二次电池的二次电池。[负极的构造]图1示出负极的截面构造。负极可以包括负极集电体1和负极活性物质层2。[负极集电体]例如,负极集本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种二次电池,包括:正极;负极;以及非水电解液,所述负极包括包含电极化合物的负极活性物质,所述电极化合物在1V至3V的电位(对锂的电位)处嵌入和脱嵌电极反应物,以及金属盐,所述金属盐包含由以下式(1)表示的羧酸化合物和由以下式(2)表示的磺酸化合物中的一种或两种,[化学式1]其中,M1是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“a”是1以上的整数,“b”、“c”、以及“d”中的每一个是1或2,并且在d=2的情况下,一个M1和另一个M1可以是相同种类或不同种类,以及[化学式2]其中,M2是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“e”是1以上的整数,“f”、“g”、以及“h”中的每一个是1或2,并且在h=2的情况下,一个M1和另一个M2可以是相同种类或不同种类。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.13 JP 2013-1900311.一种二次电池,包括:
正极;
负极;以及
非水电解液,
所述负极包括
包含电极化合物的负极活性物质,所述电极化合物在1V至3V
的电位(对锂的电位)处嵌入和脱嵌电极反应物,以及
金属盐,所述金属盐包含由以下式(1)表示的羧酸化合物和
由以下式(2)表示的磺酸化合物中的一种或两种,
[化学式1]
其中,M1是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“a”是1
以上的整数,“b”、“c”、以及“d”中的每一个是1或2,并且在d=2
的情况下,一个M1和另一个M1可以是相同种类或不同种类,以

[化学式2]
其中,M2是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“e”是1
以上的整数,“f”、“g”、以及“h”中的每一个是1或2,并且在h=2
的情况下,一个M1和另一个M2可以是相同种类或不同种类。
2.根据权利要求1所述的二次电池,其中所述式(1)中的“a”和所
述式(2)中的“e”各自是1至5的整数。
3.根据权利要求1所述的二次电池,其中所述式(1)中的M1和所述
式(2)中的M2各自是碱金属元素。
4.根据权利要求1所述的二次电池,其中所述式(1)中的M1和所述
式(2)中的M2各自是锂(Li)。
5.根据权利要求1所述的二次电池,其中
所述电极化合物包括由以下式(3)表示的锂钛复合氧化物中
的一种或多种,
LiwTixM3yOz...(3)
其中,M3是镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、
硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、
锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)、以及铂(Pt)中
的一种或多种,“w”、“x”、“y”、以及“z”各自满足3≤w≤7、3≤x≤5、
0≤y≤4、以及10≤z≤12。
6.根据权利要求1所述的二次电池,其中
所述负极活性物质和所述金属盐包含在负极活性物质层中,并

在所述负极活性物质层中的所述金属盐的含量是从0.5wt%至
3wt%。
7.根据权利要求1所述的二次电池,其中,所述非水电解液包括γ-丁
内酯。
8.根据权利要求1所述的二次电池,其中,所述正极、所述负极和所
述非水电解液容纳在膜状外包装构件内。
9.根据权利要求1所述的二次电池,其中,所述非水电解液由高分子
化合物保持。
10.一种二次电池用负极,包括:
包含电极化合物的负极活性物质,所述电极化合物在1V至3V
的电位(对锂的电位)处嵌入和脱嵌电极反应物,以及
金属盐,所述金属盐包含由以下式(1)表示的羧酸化合物和
由以下式(2)表示的磺酸化合物中的一种或两种,
[化学式3]
其中,M1是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“a”是1
以上的整数,“b”、“c”、以及“d”中的每一个是1或2,并且在d=2
的情况下,一个M1和另一个M1可以是相同种类或不同种类,以

[化学式4]
其中,M2是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“e”是1
以上的整数,“f”、“g”、以及“h”中的每一个是1或2,并且在h=2
的情况下,一个M1和另一个M2可以是相同种类或不同种类。
11.一种电池组,包括:
二次电池;
控制部,被构造为控制所述二次电池的操作;以及
开关部,被构造为根据所述控制部的指令切换所述二次电池的
操作,
所述二次电池包括正极、负极以及非水电解液,并且
所述负极包括
包含电极化合物的负极活性物质,所述电极化合物在1V至3V
的电位(对锂的电位)处嵌入和脱嵌电极反应物,以及
金属盐,所述金属盐包含由以下式(1)表示的羧酸化合物和
由以下式(2)表示的磺酸化合物中的一种或两种,
[化学式5]
其中,M1是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“a”是1
以上的整数,“b”、“c”、以及“d”中的每一个是1或2,并且在d=2
的情况下,一个M1和另一个M1可以是相同种类或不同种类,以

[化学式6]
其中,M2是碱金属元素和碱土金属元素中的一种,“e”是1
以上的整数,“f”、...

【专利技术属性】
技术研发人员:山田一郎坂本卓诚浅川雄一郎西本淳
申请(专利权)人:索尼公司
类型:发明
国别省市:日本;JP

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