非水电解质电池、电池包以及汽车制造技术

本发明专利技术提供循环特性优良、可抑制气体发生而可防止外包装材料的膨胀的非水电解质电池、电池包以及汽车。本发明专利技术的非水电解质电池具备：外包装材料；负极；正极；以及非水电解质，其中，负极层具有锂嵌入/脱嵌电位以锂电极基准计为0.4V以上的第1负极活性物质，正极层具有第1正极活性物质和第2正极活性物质，第1正极活性物质含有层状锂镍钴锰复合氧化物，第2正极活性物质含有至少一部分表面被金属化合物覆盖的锂钴复合氧化物，相对于每1g正极层的重量，正极层的细孔径为0.01μm～1.0μm的细孔体积是0.06ml～0.25ml，细孔径为0.01μm～1.0μm的细孔体积范围内的细孔表面积是2.4m2/g～8m2/g。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供循环特性优良、可抑制气体发生而可防止外包装材料的膨胀的非水电解质电池、电池包以及汽车。本专利技术的非水电解质电池具备：外包装材料；负极；正极；以及非水电解质，其中，负极层具有锂嵌入/脱嵌电位以锂电极基准计为0.4V以上的第1负极活性物质，正极层具有第1正极活性物质和第2正极活性物质，第1正极活性物质含有层状锂镍钴锰复合氧化物，第2正极活性物质含有至少一部分表面被金属化合物覆盖的锂钴复合氧化物，相对于每1g正极层的重量，正极层的细孔径为0.01μm～1.0μm的细孔体积是0.06ml～0.25ml，细孔径为0.01μm～1.0μm的细孔体积范围内的细孔表面积是2.4m2/g～8m2/g。【专利说明】非水电解质电池、电池包以及汽车 本申请是申请日为2010年3月4日、中国申请号为201080041005. 9的专利申请 的分案申请。
本专利技术涉及非水电解质电池、具有该电池的电池包以及汽车。
技术介绍
通过使锂离子在负极和正极之间移动而进行充放电的非水电解质电池作为高能 量密度电池一直被广泛地研究开发。 使用锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质、使用碳质物作为负极活性物质的 非水电解质电池已经被商业化。 近年来，与碳质物相比，锂嵌入脱嵌电位以锂电极基准计高达约1. 55V(下面有时 也用vs.Li/Li+来表示锂电极基准），使用这样的锂钛复合氧化物作为负极活性物质的非水 电解质电池已得到实用化。锂钛复合氧化物由于随着充放电而发生的体积变化较少，所以 循环特性优良。另外，锂钛氧化物在锂的嵌入和脱嵌中，不会在负极析出锂金属，所以能够 实现大电流下的充电。 作为正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物一般使用Co、Mn、Ni等作为过渡金 属。代表性的锂过渡金属复合氧化物可以列举出钴酸锂（LiC 〇02)。该复合氧化物的理论容 量是274mAh/g。但是，在正极电位为4. 2?4. 3Vvs. Li/Li+的实际的电池中，仅仅使用了理 论容量的大约60%左右。因此，如果能进一步提高充电电位，则正极容量可以利用理论容量 的70 %以上，从而能够实现电池的高容量化和高能量密度化。 例如，在专利文献1中公开了一种非水电解质二次电池，其具有：含有钴酸锂作为 正极活性物质的正极、含有石墨材料的负极、以及含有碳酸亚乙酯作为溶剂的非水电解液， 在以4. 3V以上的充电终止电压充电的非水电解质二次电池中，通过将粒子表面附着有锆 化合物的钴酸锂用作正极活性物质，可以实现优良的循环特性。 在专利文献2中公开了一种非水电解质二次电池，其中，作为正极活性物质，混合 使用在LiCo0 2中至少含有Zr和Mg这两者的锂过渡金属复合氧化物A、以及具有层状结构 且至少含有Μη和Ni这两者作为过渡金属的锂过渡金属复合氧化物B，能够在充放电循环特 性以及热稳定性不会下降的情况下，使充电终止电压达到4. 3V以上。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2005 - 085635号公报 专利文献2 :日本特开2005 - 317499号公报
技术实现思路
在负极活性物质使用碳质物的非水电解质电池中，由于碳质物的锂嵌入脱嵌电位 低至约〇· lVvs.Li/Li+，所以在负极表面形成被称作SEI (Solid Electrolyte Interface) 的稳定的覆盖膜，可以抑制电解液在负极表面的分解。另一方面，上述的锂钛复合氧化物的 Li嵌入脱嵌电位高达约1?2Vvs. Li/Li+，所以其表面难以形成稳定的覆盖膜，电解液的分 解继续进行。 特别是，将含有层状镍钴锰酸锂和至少一部分表面被金属化合物覆盖的锂钴复合 氧化物作为活性物质的正极与含有上述锂钛复合氧化物作为活性物质的负极进行组合时， 气体的发生变得显著，电池膨胀。 本专利技术的目的是提供一种循环特性优良、可抑制气体发生而防止外包装材料的膨 胀的非水电解质电池。 根据本专利技术，提供一种非水电解质电池，其具备：外包装材料；收纳于所述外包装 材料内的负极，所述负极具有集电体和形成于该集电体的至少一个面上的含有活性物质的 负极层；收纳于所述外包装材料内的正极，所述正极具有集电体和形成于该集电体的至少 一个面上的含有活性物质的正极层；以及填充于所述外包装材料内的非水电解质，其中， 所述负极含有锂嵌入/脱嵌电位为〇. 4V(VS. Li/Li+)以上的活性物质，所述正极的正极层 含有正极活性物质，所述正极活性物质具有层状锂镍钴锰复合氧化物、以及至少一部分表 面被金属化合物覆盖的锂钴复合氧化物，相对于每lg除去所述集电体的重量后的所述正 极的重量，所述正极的通过水银压入法得到的细孔径为〇. 01 μ m?1. 0 μ m的细孔体积是 0. 06ml?0. 25ml，并且所述细孔体积范围内的细孔表面积是2. 4m2/g?8m2/g。 【专利附图】【附图说明】 图1是表示实施例1中得到的正极的通过水银压入法得到的细孔径分布的图。 图2是表示第1实施方式的扁平型非水电解质电池的截面图。 图3是图2的A部的放大截面图。 图4是本专利技术的第2实施方式的电池包的分解立体图。 图5是表示本专利技术的第2实施方式的电池包的电路的方框图。 图6是表示本专利技术的第3实施方式的串联型混合动力汽车的示意图。 图7是表示本专利技术的第3实施方式的并联型混合动力汽车的示意图。 图8是表示本专利技术的第3实施方式的串联/并联型混合动力汽车的示意图。 图9是表示本专利技术的第3实施方式的汽车的示意图。 【具体实施方式】 下面，对本专利技术的实施方式的非水电解质电池进行详细说明。 实施方式的非水电解质电池具备：外包装材料；收纳于所述外包装材料内的负 极，所述负极具有集电体和形成于该集电体的至少一个面上的含有活性物质的负极层；收 纳于所述外包装材料内的正极，所述正极具有集电体和形成于该集电体的至少一个面上的 含有活性物质的正极层；以及填充于所述外包装材料内的非水电解质。负极含有锂嵌入/ 脱嵌电位为〇.4V(vs.Li/Li+)以上的活性物质。正极的正极层含有层状锂镍钴锰复合氧化 物、和至少一部分表面被金属化合物覆盖的锂钴复合氧化物作为正极活性物质。 相对于每lg除去所述集电体的重量后的所述正极的重量，正极的通过水银压入 法得到的细孔径为0. 01 μ m?1. Ο μ m的细孔体积是0. 06ml?0. 25ml。所述细孔体积范围 内的细孔表面积是2. 4m2/g?8m2/g。 锂嵌入/脱嵌电位为0. 4V(vs. Li/Li+)以上的负极活性物质已知有锂钛复合氧化 物。以比锂嵌入电位0. 4V(vs. Li/Li+)贫的电位嵌入锂的负极活性物质（例如石墨、锂金 属）由于在初次充电时因非水电解液的分解而在表面形成厚的覆盖膜，所以上述覆盖膜可 抑制其后的电解液的分解。但是，锂钛复合氧化物在初次充电时，电解液的分解反应小，难 以形成稳定的覆盖膜。其结果是，其后的电解液的分解反应还会继续进行。 在将含有锂钛复合氧化物的负极与含有层状锂镍钴锰复合氧化物、和至少一部分 表面被金属化合物覆盖的锂钴复合氧化物作为正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，其具备：外包装材料；收纳于所述外包装材料内的负极，所述负极具有第1集电体和形成于该第1集电体的至少一个面上的负极层；收纳于所述外包装材料内的正极，所述正极具有第2集电体和形成于该第2集电体的至少一个面上、并与所述负极层相对配置的正极层；以及填充于所述外包装材料内且含有锂盐的非水电解质，其中，所述负极层含有锂嵌入/脱嵌电位为0.4V(vs.Li/Li+)以上的活性物质，所述正极层含有层状锂镍钴锰复合氧化物作为活性物质，所述正极层具有通过水银压入法得到的细孔径为0.01μm～1.0μm的细孔体积，相对于每1g所述正极层的重量，所述细孔体积是0.06ml～0.25ml，所述细孔体积范围内的细孔表面积是2.5m2/g～10m2/g。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：五十崎义之，猿渡秀乡，馆林义直，久保木贵志，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