二次电池、电池包及车辆制造技术

本发明专利技术的实施方式涉及二次电池、电池包及车辆。提供大电流性能、循环性能和保存性能优异的二次电池。根据实施方式，提供包含正极、负极、隔膜、第1电解质和第2电解质的二次电池。隔膜至少配置在正极及负极之间。第1电解质至少存在于正极中，且包含锂盐及水系溶剂。第2电解质至少存在于负极中，且包含双氟磺酰亚胺盐及水系溶剂。

【技术实现步骤摘要】
二次电池、电池包及车辆
本专利技术的实施方式涉及二次电池、电池包及车辆。
技术介绍
在负极中使用了锂金属、锂合金、锂化合物或碳质物的非水电解质电池作为高能量密度电池而受到期待，正在积极地进行研究开发。迄今为止，具备包含LiCoO2或LiMn2O4作为活性物质的正极和包含嵌入·脱嵌锂离子的碳质物的负极的锂离子电池在便携设备用中被广泛实用化。另一方面，在搭载于汽车、电车等车辆中时，从高温环境下(60℃以上)的储藏性能、循环性能、高输出的长期可靠性等出发，对于正极、负极的构成材料，要求化学稳定性、电化学稳定性、强度、耐腐蚀性优异的材料。进而，在要求寒冷地区的高性能时，要求低温环境下(-40℃)下的高输出性能和长寿命性能。另一方面，从安全性能提高的观点出发，不挥发性且不燃性的非水电解液的开发正在进行，但由于伴随着输出特性、低温性能及长寿命性能的降低，所以尚未被实用化。如上所述，在将锂离子电池搭载于车等车辆中时，高温耐久性、低温输出性能成为课题。因此，难以将锂离子电池作为铅蓄电池的替代搭载于汽车的发动机室中来使用。由于锂离子电池的电解液在2V～4.5V的高电压下使用，所以水溶液系电解液的使用困难。在有机溶剂中溶解有锂盐的非水电解液作为锂离子电池的电解液而使用。迄今为止，研究了通过改良非水电解液组成来改善大电流放电性能和循环寿命性能。非水电解液由于与水溶液系电解液相比离子传导性低，所以难以谋求电池的低电阻化。此外，由于非水电解液的溶剂即有机溶剂在高温下容易被分解而热稳定性不足，所以导致电池的高温循环寿命性能的降低。从以上的事实出发，研究了在非水电解质中使用固体电解质，但由于固体电解质的离子传导性比非水电解液低，所以变得得不到大电流放电性能优异的电池。
技术实现思路
实施方式的目的是提供大电流性能、循环性能和保存性能优异的二次电池、电池包及车辆。根据实施方式，提供一种二次电池，其包含正极、负极、隔膜、第1电解质和第2电解质。隔膜至少配置在正极及负极之间。第1电解质至少存在于正极中，且包含锂盐及水系溶剂。第2电解质至少存在于负极中，且包含双氟磺酰亚胺盐及水系溶剂。根据其它的实施方式，提供一种电池包，其包含实施方式所述的二次电池。根据其它的实施方式，提供一种车辆，其包含实施方式所述的电池包。根据上述构成的二次电池，能够实现大电流性能、循环性能和保存性能优异的二次电池。附图说明图1是实施方式的二次电池的局部切除截面图。图2是关于图1的电池的侧面图。图3是表示实施方式的二次电池的局部切除立体图。图4是图3的A部的放大截面图。图5是表示实施方式的组电池的一个例子的立体图。图6是表示实施方式的电池包的一个例子的立体图。图7是实施方式的电池包的其它例子的分解立体图。图8是表示图7的电池包的电路的方框图。图9是表示搭载有实施方式的二次电池的车辆的例子的示意图。图10是表示搭载有实施方式的二次电池的车辆的其它例子的示意图。符号的说明1…电极组、2…容器(外包装构件)、3…正极、3a…正极集电体、3b…正极活性物质含有层、4…负极、4a…负极集电体、4b…负极活性物质含有层、5…隔膜、6…正极引线、7…负极引线、8…正极导电极耳、9…负极导电极耳、10…封口板、11…绝缘构件、12…负极端子、13…正极端子、31…组电池、321～325、431～435…二次电池、33…引线、40…电池包、41…筐体、42…组电池、44…开口部、45…输出用正极端子、46…输出用负极端子、51…单元单电池、55…组电池、56…印制电路布线基板、57…热敏电阻、58…保护电路、59…向外部设备通电用的端子(通电用的外部端子)、300…车辆、301…车辆用电源、310…通信总线、311…电池管理装置、312a～c…电池包、313a～c…组电池监视装置、314a～c…组电池、316…正极端子、317…负极端子、340…变换器、345…驱动马达、370…外部端子、380…车辆ECU、L1、L2…连接线、W…驱动轮。具体实施方式(第1实施方式)根据第1实施方式，提供一种二次电池，其包含正极、负极、隔膜、第1电解质和第2电解质。隔膜至少配置在正极及负极之间。第1电解质至少存在于正极中。此外，第1电解质包含锂盐及水系溶剂。第2电解质至少存在于负极中。第2电解质包含双氟磺酰亚胺盐及水系溶剂。双氟磺酰亚胺盐、特别是双氟磺酰亚胺锂由于在水系溶剂中的溶解性优异，在水系溶剂中以高浓度(例如8moL/L以上)溶解，所以能够提高第2电解质的离子传导性。其结果是，由于负极中的电阻降低，所以二次电池的大电流性能提高。此外，在大电流性能的提高的同时，还能够期待低温性能的提高。由于能够提高双氟磺酰亚胺盐的浓度，所以能够减少第2电解质中的游离的水分子，能够降低负极中的氢的产生。其结果是，由于负极变得能够高效地嵌入脱嵌离子(例如锂离子)，所以能够提高二次电池的循环寿命性能和保存性能。通过在正极中不引起氢的产生，且至少使正极中存在第1电解质，能够抑制制造成本并确保实用性。因而，能够提供实用、且大电流性能、循环寿命性能及保存性能优异的二次电池。作为双氟磺酰亚胺盐，通过包含双氟磺酰亚胺锂(Li[(FSO2)2N])和M[(FSO2)2N]n(M为选自由Na、K、Mg、Zn及Al组成的组中的1种或2种以上的元素，n为1、2或3)所表示的双氟磺酰亚胺金属盐，二次电池的大电流性能进一步提高。M[(FSO2)2N]n及Li[(FSO2)2N]能够在水系溶剂中以高浓度(例如8moL/L以上)溶解。此外，M[(FSO2)2N]n与Li[(FSO2)2N]相比凝固点低。因而，包含它们的混合物的第2电解质能够提高低温下的离子传导性。因此，能够提高二次电池的低温性能，并且还能够提高常温以上的环境下的大电流性能。通过锂盐为选自由LiCl、LiOH、LiNO3、Li[(FSO2)2N]及Li2SO4组成的组中的1种或2种以上，且第1电解质为锂盐的浓度为1moL/L以上的水溶液，能够减小第1电解质的电阻，同时能够抑制正极中的氧化反应。其结果是，由于能够抑制氧产生，能够提高电流效率，所以能够提高二次电池的大电流性能。由于通过第2电解质具有凝胶或固体的形态，能够抑制水分子从第2电解质向负极的扩散，所以能够大幅地抑制负极中的氢的产生，能够大幅地提高二次电池的循环寿命性能和保存性能。第2电解质优选满足下述(1)式。1≤(M1/M2)≤5(1)其中，M1为第2电解质中的水的摩尔数，M2为第2电解质中的双氟磺酰亚胺盐的阳离子的摩尔数。由于通过满足(1)式，能够大幅地抑制由水的还原分解引起的氢的产生，所以能够提高二次电池的循环寿命和保存性能。认为这是由于锂离子的浓度成为高浓度而游离的水分子减少，能够抑制氢的产生。由于通过负极包含含有含钛氧化物的活性物质，能够大幅地抑制负极中的由水的还原分解引起的氢的产生，所以能够大幅地提高二次电池的循环寿命和保存性能。以下，对第1电解质、第2电解质、负极、正极、隔膜进行说明。另外，实施方式的二次电池也可以具备外包装构件，对外包装构件也进行说明。1)第1电解质(电解质A)第1电解质至少存在于正极中。此外，第1电解质包含锂盐及水系溶剂。第1电解质为水系电解质。作为锂盐的例子，包含LiCl、LiBr、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，其包含：正极、负极、至少配置在所述正极及所述负极之间的隔膜、至少存在于所述正极中、且包含锂盐及水系溶剂的第1电解质、和至少存在于所述负极中、且包含双氟磺酰亚胺盐及水系溶剂的第2电解质。

【技术特征摘要】
2017.03.21 JP 2017-0545711.一种二次电池，其包含：正极、负极、至少配置在所述正极及所述负极之间的隔膜、至少存在于所述正极中、且包含锂盐及水系溶剂的第1电解质、和至少存在于所述负极中、且包含双氟磺酰亚胺盐及水系溶剂的第2电解质。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述双氟磺酰亚胺盐包含双氟磺酰亚胺锂和M[(FSO2)2N]n所表示的双氟磺酰亚胺金属盐，其中，M为选自由Na、K、Mg、Zn及Al组成的组中的1种或2种以上的元素，n为1、2或3。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述锂盐为选自由LiCl、LiOH、LiNO3、Li[(FSO2)2N]及Li2SO4组成的组中的1种或2种以上，所述第1电解质为所述锂盐的浓度为1moL/L以上的水溶液。4.根据权利要求1或3所述的二次电池，其中，所述第1电解质的pH值为2以上且14以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池，其中，所述第2电解质具有凝胶或固体的形态...

【专利技术属性】
技术研发人员：高见则雄，关隼人，松野真辅，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP