锂离子二次电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供锂离子二次电池及其制造方法。锂离子二次电池至少包含正极(10)、负极(20)和电解质。正极(10)至少包含第1正极活性物质和第2正极活性物质。第1正极活性物质由式(I)：LiNiaCobMncO2表示。第2正极活性物质由式(II)：LiNidCoeMnfO2表示。式(I)和(II)中，a、b、c、d、e和f满足a＞d、0.4≤a≤0.6、0.2≤b≤0.5、0.1≤c≤0.2、a+b+c＝1、0.2≤d≤0.5、0.1≤e≤0.2、0.4≤f≤0.6、d+e+f＝1。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池及其制造方法
本专利技术涉及锂离子二次电池及其制造方法。
技术介绍
日本特开2007-273224号公报公开了将LiCoO2与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的混合物用于正极。
技术实现思路
日本特开2007-273224号公报提供一种通过将上述的正极与硅系负极组合，由此即使使用电压范围狭窄，体积容量密度也高的锂离子二次电池(以下可以简写成“电池”)。在日本特开2007-273224号公报中，没有研究极低温环境下的电池输出(以下可以简写成“极低温输出”)。本专利技术的目的在于极低温输出的提高。[1]一种锂离子二次电池，至少包含正极、负极和电解质。正极至少包含第1正极活性物质和第2正极活性物质。第1正极活性物质由下述式(I)表示。LiNiaCobMncO2(I)第2正极活性物质由下述式(II)表示。LiNidCoeMnfO2(II)上述式(I)和(II)中，a、b、c、d、e和f满足以下关系：a＞d、0.4≤a≤0.6、0.2≤b≤0.5、0.1≤c≤0.2、a+b+c＝1、0.2≤d≤0.5、0.1≤e≤0.2、0.4≤f≤0.6、d+e+f＝1。根据本专利技术的新见解，虽然机制还不明确，但是通过使上述两种正极活性物质在正极中共存，可期待极低温输出的提高。再者，在本说明书中，“低温”表示0℃～－30℃的温度，“极低温”表示比－30℃更低的温度(例如－35℃左右)。[2]电解质可以包含电解液。第1正极活性物质具有第1吸油量。第2正极活性物质具有第2吸油量。第2吸油量可以大于第1吸油量。在LiNiCoMnO2系正极活性物质中，存在Ni(镍)的组成比越大，热稳定性越低的倾向。另外，在LiNiCoMnO2系正极活性物质中，存在Mn(锰)的组成比越大，热稳定性越高的倾向。在此，“正极活性物质的热稳定性低”表示正极活性物质开始进行分解反应的温度低。“正极活性物质的热稳定性高”表示正极活性物质开始进行分解反应的温度高。通过正极活性物质的分解反应，可以释放氧。认为由此可促进电解液的氧化反应，产生发热。在上述式(I)和(II)中，关于Ni的组成比，满足“a＞d”的关系。而且，在上述式(I)和(II)中，关于Mn的组成比，满足“c＜f”的关系。因此，可期待第2正极活性物质的热稳定性比第1正极活性物质的热稳定性相对较高。正极活性物质的吸油量是表示在电池内的正极活性物质的周围能够存在何种程度的量的电解液的指标。根据上述[2]的技术构成，在正极中，电解液会偏置分布在热稳定性相对高的第2正极活性物质的周围。因此，可期待电解液的氧化反应(发热反应)得到抑制。即根据上述[2]的技术构成，可期待电池的热稳定性的提高。[3]第2吸油量相对于第1吸油量之比可以为1.1以上且2.1以下。在本说明书中，第2吸油量相对于第1吸油量之比也记作“吸油量比”。通过使吸油量比为1.1以上，可期待电池的热稳定性的提高。通过使吸油量比为2.1以下，可期待电池的循环特性的提高。[4]第1正极活性物质可以是LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2或LiNi0.4Co0.5Mn0.1O2。第2正极活性物质可以是LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2、LiNi0.4Co0.1Mn0.5O2或LiNi0.5Co0.1Mn0.4O2。[5]第1正极活性物质和第2正极活性物质以质量比计可以满足第1正极活性物质:第2正极活性物质＝20:80～60:40的关系。通过使第1正极活性物质(富含Ni)相对于第1正极活性物质和第2正极活性物质的合计为20质量％以上，可期待极低温输出的提高。通过使第2正极活性物质(富含Mn)相对于第1正极活性物质和第2正极活性物质的合计为40质量％以上，可期待热稳定性的提高和循环特性的提高。[6]锂离子二次电池的制造方法包括以下的(A)和(D)。(A)制造正极。(D)制造至少包含正极、负极和电解质的锂离子二次电池。正极被制造成至少包含第1正极活性物质和第2正极活性物质。第1正极活性物质由下述式(I)表示。LiNiaCobMncO2(I)第2正极活性物质由下述式(II)表示。LiNidCoeMnfO2(II)上述式(I)和(II)中，a、b、c、d、e和f满足以下关系：a＞d、0.4≤a≤0.6、0.2≤b≤0.5、0.1≤c≤0.2、a+b+c＝1、0.2≤d≤0.5、0.1≤e≤0.2、0.4≤f≤0.6、d+e+f＝1。根据该制造方法，可期待极低温输出的提高。[7]在上述[6]中，电解质可以包含电解液。第1正极活性物质具有第1吸油量。第2正极活性物质具有第2吸油量。第2吸油量可以大于第1吸油量。根据该制造方法，可期待电池的热稳定性的提高。[8]在上述[7]中，第2吸油量相对于第1吸油量之比可以为1.1以上且2.1以下。根据该制造方法，可期待电池的热稳定性的提高。另外，根据该制造方法，可期待电池的循环特性的提高。[9]在上述[6]～[8]的任一项中，第1正极活性物质可以是LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2或LiNi0.4Co0.5Mn0.1O2。第2正极活性物质可以是LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2、LiNi0.4Co0.1Mn0.5O2或LiNi0.5Co0.1Mn0.4O2。[10]在上述[6]～[9]的任一项中，第1正极活性物质和第2正极活性物质以质量比计可以满足第1正极活性物质:第2正极活性物质＝20:80～60:40的关系。根据该制造方法，可期待极低温输出的提高。另外，根据该制造方法，可期待热稳定性的提高和循环特性的提高。本专利技术的上述及其它目的、特征、方面和优点，可以通过以下关于本专利技术的与添加的附图相关联所理解的详细说明来明确。附图说明图1是表示本实施方式的电池的结构的一例的概略图。图2是表示本实施方式的电池的制造方法的概略的流程图。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式(在本说明书中也记作“本实施方式”)进行说明。但是，以下的说明并不限定权利要求的范围。＜锂离子二次电池＞图1是表示本实施方式的电池的结构的一例的概略图。电池100包含壳体50。壳体50为圆筒形。但是，在本实施方式中，壳体并不应该限定于圆筒形。壳体例如可以是方形(扁平长方体)。壳体50被密封。壳体50可以是Fe(铁)制、不锈钢制、Al(铝)合金制等。只要壳体50可以被密封，则壳体50例如也可以是Al层压膜制的袋等。在壳体50内收纳有电极组40和电解质(未图示)。电极组40包含正极10、负极20和隔膜30。即电池100至少包含正极10、负极20和电解质。电极组40为卷绕型。即电极组40通过依次层叠正极10、隔膜30、负极20和隔膜30，并且将它们卷绕成螺旋状而构成。本实施方式的电极组可以为层叠(堆叠)型。层叠型的电极组可以通过在正极与负极之间夹持隔膜，并且将正极和负极交替层叠而构成。《正极》正极10为带状的片材。正极10例如可以包含正极集电体和正极合剂层。正极集电体例如可以为Al箔等。正极集电体的厚度例如可以为5～50μm。在本说明书中，各结构的“厚度”例如可以利用千分尺等来测定。可以在各结构的截面显微镜图像中测定各结构的厚度。厚度可以至少测定3次。可以采用至少3次的算术平均作为测定结果。正极合剂层可以形成在正极集电体的表面。正极合剂层可以形成在正极集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池，至少包含正极、负极和电解质，所述正极至少包含第1正极活性物质和第2正极活性物质，所述第1正极活性物质由下述式(I)表示，LiNiaCobMncO2  (I)所述第2正极活性物质由下述式(II)表示，LiNidCoeMnfO2  (II)上述式(I)和(II)中，a、b、c、d、e和f满足以下关系：a＞d、0.4≤a≤0.6、0.2≤b≤0.5、0.1≤c≤0.2、a+b+c＝1、0.2≤d≤0.5、0.1≤e≤0.2、0.4≤f≤0.6、d+e+f＝1。

【技术特征摘要】
2017.07.31 JP 2017-1479161.一种锂离子二次电池，至少包含正极、负极和电解质，所述正极至少包含第1正极活性物质和第2正极活性物质，所述第1正极活性物质由下述式(I)表示，LiNiaCobMncO2(I)所述第2正极活性物质由下述式(II)表示，LiNidCoeMnfO2(II)上述式(I)和(II)中，a、b、c、d、e和f满足以下关系：a＞d、0.4≤a≤0.6、0.2≤b≤0.5、0.1≤c≤0.2、a+b+c＝1、0.2≤d≤0.5、0.1≤e≤0.2、0.4≤f≤0.6、d+e+f＝1。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池，所述电解质包含电解液，所述第1正极活性物质具有第1吸油量，所述第2正极活性物质具有第2吸油量，所述第2吸油量大于所述第1吸油量。3.根据权利要求2所述的锂离子二次电池，所述第2吸油量相对于所述第1吸油量之比为1.1以上且2.1以下。4.根据权利要求1～3的任一项所述的锂离子二次电池，所述第1正极活性物质是LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2或LiNi0.4Co0.5Mn0.1O2，所述第2正极活性物质是LiNi0.2Co0.2Mn0.6O2、LiNi0.4Co0.1Mn0.5O2或LiNi0.5Co0.1Mn0.4O2。5.根据权利要求1～4的任一项所述的锂离子二次电池，所述第1正极活性物质和所述第2正极活性物质以质量比计满足第1正极活性物质:第2正极活性物质＝20:80～60:40的关系。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：花崎亮，高桥庆一，和田直之，冈田行广，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP