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。能够提供充放电效率优异且长寿命的二次电池、具备该二次电池的电池包及具备该电池包的车辆。根据1个实施方式可提供一种二次电池。该二次电池包含正极、负极和水系电解质。水系电解质含有与正极的至少一部分接触且含有锂离子的第1水系电解质、及与负极的至少一部分接触且含有锂离子的第2水系电解质。与第1水系电解质含有的锂离子的浓度相比，第2水系电解质含有的锂离子的浓度更高。

【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
作为负极活性物质使用碳材料或锂钛氧化物、作为正极活性物质使用含镍、钴及锰等的层状氧化物的非水电解质电池、特别是锂二次电池，作为广泛的领域中的电源已经实用化。这样的非水电解质电池的形态遍及从各种电子设备用等的小型物到电动车用等的大型物的多个方面。在这些锂二次电池的电解液中，与镍氢电池或铅蓄电池不同，使用混合有碳酸亚乙酯、碳酸甲乙酯等的非水系的有机溶剂。使用这些溶剂的电解液与水溶液电解液相比耐氧化性及耐还原性高，难以产生溶剂的电分解。因此，在非水系的锂二次电池中，能够实现2V～4.5V的高的电动势。另一方面，由于有机溶剂大多数是可燃性物质，所以使用有机溶剂的二次电池的安全性与使用水溶液的二次电池相比原理上容易劣化。尽管为了提高使用了含有有机溶剂的电解液的锂二次电池的安全性，采取了各种对策，但未必能说充分。此外，非水系的锂二次电池在制造工序中需要干燥环境，因此制造成本必然增高。除此以外，含有有机溶剂的电解液导电性差，因此非水系的锂二次电池的内部电阻容易增大。这样的问题在将电池安全性及电池成本视为重要的电动车或混合动力电动车、以及面向电力储存的大型蓄电池用途中，成为大的缺陷。为了解决这些问题，一直在研究电解液的水溶液化。在水系电解液中，需要将实施电池充放电的电位范围停留在不产生作为溶剂含有的水的电分解反应的电位范围。例如，通过作为正极活性物质使用锂锰氧化物及作为负极活性物质使用锂钒氧化物，能够避免水的电分解。在这些组合中，尽管可得到1～1.5V的范围的电动势，但是作为电池难以得到良好的能量密度。此外，如果作为正极活性物质使用锂锰氧化物、作为负极活性物质使用锂钛氧化物，则理论上可得到2.7V左右的电动势，从能量密度的观点出发可形成有魅力的电池。这样的正极活性物质及负极活性物质的组合在使用有机电解液时可得到高的寿命特性，已经实用化。但是，在使用水系电解液时，锂钛氧化物的锂嵌入脱嵌的电位按锂电位基准计为大约1.5V，因此有容易产生水系电解液的电分解的问题。另一方面，在正极的锂锰氧化物中，也有因产生水溶液中的阳离子的氧化而产生气体的问题，不可能进行让人满意的充放电。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题是，提供充放电效率优异且长寿命的二次电池、具备该二次电池的电池包及具备该电池包的车辆。根据第1实施方式，可提供一种二次电池。该二次电池包含正极、负极和水系电解质。水系电解质含有与正极的至少一部分接触且含有锂离子的第1水系电解质、及与负极的至少一部分接触且含有锂离子的第2水系电解质。与第1水系电解质含有的锂离子的浓度相比，第2水系电解质含有的锂离子的浓度更高。根据第2实施方式，可提供一种电池包。该电池包包含第1实施方式涉及的二次电池。根据第3实施方式，可提供一种车辆。该车辆包含第2实施方式涉及的电池包。根据上述构成，可提供充放电效率优异且长寿命的二次电池、具备该二次电池的电池包及具备该电池包的车辆。附图说明图1是概略地表示第1实施方式涉及的二次电池的一个例子的剖视图。图2是概略地表示第1实施方式涉及的二次电池的其它例子的剖视图。图3是概略地表示第1实施方式涉及的二次电池的其它例子的剖视图。图4是概略地表示第1实施方式涉及的二次电池的其它例子的剖视图。图5是概略地表示第1实施方式涉及的二次电池的其它例子的剖视图。图6是概略地表示第1实施方式涉及的二次电池的其它例子的剖视图。图7是图6的A部的放大剖视图。图8是概略地表示第1实施方式涉及的组电池的一个例子的立体图。图9是概略地表示第2实施方式涉及的电池包的一个例子的立体图。图10是表示图9所示的电池包的电路的方框图。图11是概略地表示第3实施方式涉及的车辆的一个例子的剖视图。图12是表示搭载有第1实施方式涉及的二次电池的车辆的具体的实施方式的概略图。(符号说明)1电极组，2外包装构件，3正极，3a正极集电体，3b正极活性物质层，3c正极极耳，4隔膜，5负极，5a负极集电体，5b负极活性物质层，5c负极极耳，6正极极耳，7负极极耳，8正极引线，9负极引线，10二次电池，11第1水系电解质，12第2水系电解质，14组电池，151～155二次电池，16引线，18隔壁，19盐桥，20、42电池包，22粘接胶带，23组电池，24印制电路布线基板，25热敏电阻，26保护电路，27通电用端子，28正极侧引线，29正极侧连接器，30负极侧引线，31负极侧连接器，32及33布线，34a正侧布线，34b负侧布线，35用于电压检测的布线，36保护片材，37收纳容器，38盖，41汽车，300车辆，301车辆用电源，310通信总线，311电池管理装置，313a～313c组电池监视装置，314a～314c组电池，316正极端子，317负极端子，333开关装置，340变换器，345驱动电机，370外部端子，380车辆ECU，L1、L2连接线，W驱动轮。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，贯穿实施方式对共同的构成标注相同的符号，并将重复的说明省略。此外，各图是用于促进实施方式的说明及其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等与实际装置有不同的地方，但它们可以通过参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变更。(第1实施方式)根据第1实施方式可提供一种二次电池。该二次电池包含正极、负极和水系电解质。水系电解质含有与正极的至少一部分接触且含有锂离子的第1水系电解质、及与负极的至少一部分接触且含有锂离子的第2水系电解质。与第1水系电解质含有的锂离子的浓度相比，第2水系电解质含有的锂离子的浓度更高。本专利技术者们发现：在作为二次电池的电解质使用水系电解质时，水系电解质中的锂离子的浓度越高，在正极及负极的双方还原电位越提高。基于此见识，通过使负极接触的电解质含有的锂浓度高于正极接触的电解质含有的锂浓度，使负极的氢过电压增高，使正极的氧过电压降低。因此，能够抑制负极中的氢产生，抑制正极中的氧产生。其结果是，可得到充放电效率及寿命特性优异的二次电池。以下，对本实施方式涉及的二次电池进行详细的说明。二次电池除正极、负极及水系电解质以外，还可进一步包含隔壁、隔膜和收容正极、负极及水系电解质的外包装构件。以下，对水系电解质、负极、正极、隔壁、隔膜及外包装构件进行详述。(1)水系电解质水系电解质例如含有含水的溶剂和锂盐。水系电解质含有与正极的至少一部分接触的第1水系电解质、和与负极的至少一部分接触的第2水系电解质。第1水系电解质可以保持在正极中，也可以浸渗在正极中。第2水系电解质可以保持在负极中，也可以浸渗在负极中。第1水系电解质及第2水系电解质都含有锂离子。以下对水系电解质进行说明，但只要不特别说明，水系电解质的说明可分别独立地适用于第1水系电解质及第2水系电解质。含水的溶剂可以是纯水，也可以是水和水以外的物质的混合溶液及/或混合溶剂。水系电解质相对于溶质即电解质盐1mol，优选含有1mol以上含水的溶剂。更优选相对于电解质盐1mol，含水的溶剂为3.5mol以上。水系电解质中含有水的情况可通过GC-MS(气相色谱-质谱分析：GasChromatography-MassSpectrometry)测定来确认。此外，水系电解质中的盐浓度及水含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，其包含正极、负极和水系电解质；所述水系电解质含有第1水系电解质及第2水系电解质，所述第1水系电解质与所述正极的至少一部分接触且含有锂离子，所述第2水系电解质与所述负极的至少一部分接触且含有锂离子；与所述第1水系电解质含有的所述锂离子的浓度相比，所述第2水系电解质含有的所述锂离子的浓度更高。

【技术特征摘要】
2017.03.17 JP 2017-0527491.一种二次电池，其包含正极、负极和水系电解质；所述水系电解质含有第1水系电解质及第2水系电解质，所述第1水系电解质与所述正极的至少一部分接触且含有锂离子，所述第2水系电解质与所述负极的至少一部分接触且含有锂离子；与所述第1水系电解质含有的所述锂离子的浓度相比，所述第2水系电解质含有的所述锂离子的浓度更高。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第1水系电解质只与所述正极接触，所述第2水系电解质只与所述负极接触。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述第1水系电解质含有的所述锂离子的浓度C1在1mol/L以上且低于5mol/L的范围内；所述第2水系电解质含有的所述锂离子的浓度C2在5mol/L以上且12mol/L以下的范围内。4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述第2水系电解质含有的所述锂离子的浓度C2与所述第1水系电解质含有的所述锂离子的浓度C1的比C2/C1在2～11的范围内。5.根据权利要求1～4中任1项所述的二次电池，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉间一臣，松野真辅，高见则雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP