电极、二次电池、电池组、电动车辆以及电力储存系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
电极、二次电池、电池组、电动车辆以及电力储存系统交叉引用相关申请本申请要求于2013年7月30日提交的日本在先专利申请JP2013-157985的权益，通过引用将其全部内容结合在本文中。
本技术涉及包括活性材料层的电极、使用电极的二次电池以及使用二次电池的电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具以及电子设备。
技术介绍
近年来，已经广泛使用各种电子设备，例如，移动电话和个人数字助理(PDA)，并且需要进一步减小电子设备的尺寸和重量并且实现较长的使用期限。因此，已经研制了一种电池，特别是能够提供高能量密度的小型轻质二次电池，作为电子设备的电源。近来，已经考虑使这种二次电池不仅适用于上述电子设备，而且适用于其他应用中。这种其他应用的实例可包括可附接地并且可拆卸地安装在电子设备等上的电池组、电动车辆(例如，电动汽车)、电力储存系统(例如，家用电力服务器)以及电动工具(例如，电钻)。已经提出了利用各种充电和放电原理来获得电池容量的二次电池。特别地，通过利用电极反应物的插入和提取或者电极反应物的沉淀和溶解来获得电池容量的二次电池已经引起了注意，这是因为这种二次电池提供了比铅电池、镍镉蓄池等更高的能量密度。该二次电池包括正极、负极以及非水电解液。正极包括位于正极集电器上的正极活性材料层，并且正极活性材料层包含参与充放电反应的的正极活性材料。电解液包含溶剂和电解盐。由于正极的配置以及电解液的成分大幅影响二次电池的电池特性，所以已经对正极的配置、电解液的成分等进行了各种考虑。具体而言，为了提高充电放电循环特性等，在正极的表面上提供由金属氧化物(例如，BeO)构成的涂层(例...
【技术保护点】
一种二次电池，包括：正极；负极；以及非水电解液，其中，所述正极包括第一含锂化合物和第二含锂化合物中的任一个，所述第一含锂化合物具有层状盐型晶体结构，所述第一含锂化合物包括除了锂(Li)以外的一个或多个金属元素(M)，氧1s的光电子谱与所述第一含锂化合物相关联并且具有以电子伏为单位表示键能的水平轴以及表示谱强度的垂直轴，使用X射线光电子谱学通过正极的表面分析获得的氧1s的所述光电子谱包括第一峰值和第二峰值，所述第一峰值在键能从531电子伏到535电子伏且包括531电子伏和535电子伏的范围内具有顶点，并且所述第二峰值在键能等于或大于529电子伏并且小于531电子伏的范围内具有顶点并且具有比所述第一峰值的谱强度更小的谱强度，在所述金属元素中的钴的原子比(Co/M)等于或大于0.5时，在第二峰值的谱强度IA与在键能是535电子伏的情况下的谱强度IB之间的比率IB/IA大于1，并且在所述金属元素中的钴的所述原子比(Co/M)小于0.5时，在第二峰值的谱强度IA与在键能是536电子伏的情况下的谱强度IC之间的比率IC/IA大于1，其中，所述第二含锂化合物具有橄榄石型晶体结构，氧1s的光电子谱与所...
【技术特征摘要】
2013.07.30 JP 2013-157985;2014.07.18 JP 2014-147691.一种二次电池，包括：正极；负极；以及非水电解液，其中，所述正极包括第一含锂化合物和第二含锂化合物中的任一个，所述第一含锂化合物具有层状盐型晶体结构，所述第一含锂化合物包括除了锂(Li)以外的一个或多个金属元素(M)，氧1s的光电子谱与所述第一含锂化合物相关联并且具有以电子伏为单位表示键能的水平轴以及表示谱强度的垂直轴，使用X射线光电子谱学通过正极的表面分析获得的氧1s的所述光电子谱包括第一峰值和第二峰值，所述第一峰值在键能从531电子伏到535电子伏且包括531电子伏和535电子伏的范围内具有顶点，并且所述第二峰值在键能等于或大于529电子伏并且小于531电子伏的范围内具有顶点并且具有比所述第一峰值的谱强度更小的谱强度，在所述金属元素中的钴的原子比(Co/M)等于或大于0.5时，在第二峰值的谱强度IA与在键能是535电子伏的情况下的谱强度IB之间的比率IB/IA大于1，并且在所述金属元素中的钴的所述原子比(Co/M)小于0.5时，在第二峰值的谱强度IA与在键能是536电子伏的情况下的谱强度IC之间的比率IC/IA大于1，其中，所述第二含锂化合物具有橄榄石型晶体结构，氧1s的光电子谱与所述第二含锂化合物相关联并且具有以电子伏为单位表示键能的水平轴以及表示谱强度的垂直轴，使用X射线光电子谱学通过正极的表面分析获得的氧1s的所述光电子谱包括第三峰值和第四峰值，所述第三峰值在键能等于或大于530电子伏并且小于533电子伏的范围内具有顶点，并且所述第四峰值在键能从533电子伏到536电子伏且包括533电子伏和536电子伏的范围内具有顶点并且具有比所述第三峰值的谱强度更小的谱强度，并且在所述第三峰值的谱强度ID与所述第四峰值的谱强度IE之间的比率IE/ID大于1/4，其中，所述正极包括正极活性材料层以及设置在所述正极活性材料层上的涂层，并且通过所述涂层的表面分析，获得与所述第一含锂化合物相关联的氧1s的所述光电子谱以及与所述第二含锂化合物相关联的氧1s的所述光电子谱，其中，所述涂层包括高分子化合物，并且所述高分子化合物包括包含氧的重复单元，其中，所述高分子化合物在所述重复单元中包括碳酸键(-O-C(＝O)-O-)。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述高分子化合物包括各自如下由式(1)和式(2)表示的一种或多种化合物：其中，X是二价基团，其中，按照任何顺序键合一个数量的≡C-CH2-、m个数量的>C＝CR1R2以及n个数量的>CR3R4，R1到R4中的每个是氢基、卤素基、一价烃基、一价含氧烃基、一价卤代烃基、一价卤代含氧烃基以及通过使所述氢基、所述卤素基、所述一价烃基、所述一价含氧烃基、所述一价卤代烃基以及所述一价卤代含氧烃基中的两个或更多个键合所获得的基团中的一个；R1到R4中的任何两个或更多个选择性地彼此键合；并且k1、m以及n满足k1≥1、m≥0以及n≥0，其中，R5是二价烃基、二价含氧烃基、二价卤代烃基、二价卤代含氧烃基以及通过使所述二价烃基、所述二价含氧烃基、所述二价卤代烃基以及所述二价卤代含氧烃基中的两个或更多个键合所获得的基团中的一个；并且k2满足k2≥1。3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，所述卤素基是氟基、氯基、溴基以及碘基中的任一个，所述一价烃基是具有1到12且包括1和12的碳数的烷基、具有2到12且包括2和12的碳数的烯基、具有2到12且包括2和12的碳数的炔基、具有6到18且包括6和18的碳数的芳基以及具有3到18且包括3和18的碳数的环烷基中的任一个，所述一价含氧烃基是具有1到12且包括1和12的碳数的烷氧基，所述一价卤代烃基是通过由所述卤素基取代在所述一价烃基中的一部分或所有氢基中的每个来获得的基团，所述一价卤代含氧烃基是通过由所述卤素基取代在所述一价含氧烃基中的一部分或所有氢基中的每个来获得的基团，所述二价烃基是具有1到12且包括1和12的碳数的亚烷基、具有2到12且包括2和12的碳数的亚烯基、具有2到12且包括2和12的碳数的亚炔基、具有6到18且包括6和18的碳数的亚芳基以及具有3到18且包括3和18的碳数的亚环烷基中的任一个，所述二价含氧烃基是通过使一个或多个二价烃基与一个或多个氧键(-O-)按照任何顺序键合所获得的基团，所述二价卤代烃基是通过有所述卤素基取代在所述二价烃基中的一部分或所有氢基中的每个来获得的基团，以及所述二价卤代含氧烃基是通过由所述卤素基取代在所述二价含氧烃基中的一部分或所有氢基中的每个来获得的基团。4.根据权利要求2所述的二次电池，其中，在式(1)中显示的所述化合物是如下由式(3)表示的化合物：其中，R6和R7中的每个是氢基、卤素基、一价烃基、一价卤代烃基、一价含氧烃基、一价卤代含氧烃基以及通过使所述氢基、所述卤素基、所述一价烃基、所述一价卤代烃基、所述一价含氧烃基以及所述一价卤代含氧烃基中的两个或更多个键合所获得的基团中的一个；R6和R7能够彼此键合；并且k3满足k3≥1。5.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由以下式(8)表示的不饱和环状化合物，并且通过所述正极的表面分析，获得与所述第一含锂化合物相关联的氧1s的所述光电子谱以及与所述第二含锂化合物相关联的氧1s的所述光电子谱，其中，Y是二价基团，其中，按照任何顺序键合p数量的>C＝CR8R9以及q数量的>CR10R11；R8到R11中的每个是氢基、卤素基、一价烃基、一价含氧烃基、一价卤代烃基、一价卤代含氧烃基以及通过使所述氢基、所述卤素基、所述一价烃基、所述一价含氧烃基、所述一价卤代烃基以及所述一价卤代含氧烃基中的两个或更多个键合所获得的基团中的一个；R8到R11中的任何两个或更多个能够彼此键合；并且p和q满足p≥1和q≥0。6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一含锂化合物包括由以下式(4)表示的一个或多个化合物，并且所述第二含锂化合物包括由以下式(5)表示的化合物，LiaNi(1-b-c)MnbM1cO(2-d)Xe...(4)其中，M1是除了镍(Ni)和锰(Mn)以外的一个或多个元素，属于长周期的周期表中的族2到族15；X是除了氧(O)以外的一个或多个元素，属于长周期的周期表中的族16到族17；并且a到e满足0≤a≤1.5、0≤b≤1、0≤c≤1、-0.1≤d≤0.2以及0≤e≤0.2，LiaM2bPO4...(5)其中，M2是一个或多个元素，属于长周期的周期表中的族2到族15，并且a和b满足0≤a≤2以及0.5≤b≤2。7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，M1包括钴(Co)。8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池是锂二次电池。9.一种电极，包括第一含锂化合物和第二含锂化合物中的任一个，其中，所述第一含锂化合物具有层状盐型晶体结构，所述第一含锂化合物包括除了锂(Li)以外的一个或多个金属元素(M)，氧1s的光电子谱与所述第一含锂化合物相关联并且包括表示电子伏的键能的水平轴以及表示谱强度的垂直轴，使用X射线光电子谱学通过表面分析获得的氧1s的所述光电子谱包括第一峰值和第二峰值，所述第一峰值在键能从531电子伏到535电子伏且包括531电子伏和535电子伏的范围内具有顶点，并且所述第二峰值在键能等于或大于529电子伏并且小于531电子伏的范围内具有顶点并且具有比所述第一峰值的谱强度更小的谱强度，在所述金属元素中的钴的原子比(Co/M)等于或大于0.5时，在所述第二峰值的谱强度IA与在键能是535电子伏的情况下的谱强度IB之间的比率IB/IA大于1，并且在所述金属元素中的钴的所述原子比(Co/M)小于0.5时，在所述第二峰值的谱强度IA与在键能是536电子伏的情况下的谱强度IC之间的比率IC/IA大于1，其中，所述第二含锂化合物具有橄榄石型晶体结构，氧1s的光电子谱与所述第二含锂化合物相关联并且具有以电子伏为单位表示键能的水平轴以及表示谱强度的垂直轴，使用X射线光电子谱学通过表面分析获得的氧1s的所述光电子谱包括第三峰值和第四峰值，所述第三峰值在键能等于或大于530电子伏并且小于533电子伏的范围内具有顶点，并且所述第四峰值在键能从533电子伏到536电子伏且包括533电子伏和536电子伏的范围内具有顶点并且具有比所述第三峰值的谱强度更小的谱强度，并且在所述第三峰值的谱强度ID与所述第四峰值的谱强度IE之间的比率IE/ID大于1/4，其中，所述电极包括正极活性材料层以及设置在所述正极活性材料层上的涂层，并且通过所述涂层的表面分析，获得与所述第一含锂化合物相关联的氧1s的所述光电子谱以及与所述第二含锂化合物相关联的氧1s的所述光电子谱，其中，所述涂层包括高分子化合物，并且所述高分子化合物包括包含氧的重复单元，其中，所述高分子化合物在所述重复单元中包括碳酸键(-O-C(＝O)-O-)。10.一种电池组，包括：二次电池；控制部，被配置为控制所述二次电池的操作；以及切换部，被配置为根据所述控制部的指令切换所述二次电池的所述操作，其中，所述二次电池包括正极、负极以及非水电解液，并且所述正极包括第一含锂化合物和第二含锂化合物中的任一个，所述第一含锂化合物具有层状盐型晶体结构，所述第一含锂化合物包括除了锂以外的一个或多个金属元素(M)，氧1s的光电子谱与所述第一含锂化合物相关联并且具有以电子伏为单位表示键能的水平轴以及表示谱强度的垂直轴，使用X射线光电子谱学通过正极的表面分析获得的氧1s的所述光电子谱包括第一峰值和第二峰值，所述第一峰值在键能从531电子伏到535电子伏且包括531电子伏和535电子伏的范围内具有顶点，并且所述第二峰值在键能等于或大于529电子伏并且小于531电子伏的范围内具有顶点并且具有比所述第一峰值的谱强度更小的谱强度，在所述金属元素中的钴的原子比(Co/M)等于或大于0.5时，在所述第二峰值的谱强度IA与在键能是535电子伏的情况下的谱强度IB之间的比率IB/IA大于1，并且在所述金属元素中的钴的所述原子比(Co/M)小于0.5时，在所述第二峰值的谱强度IA与在键能是536电子伏的情况下的谱强度IC之间的比率IC/IA大于1，其中，所述第二含锂化合物具有橄榄石型晶体结构，氧1s的光电子...
【专利技术属性】
技术研发人员：西寿朗，井原将之，中井秀树，北昭宪，
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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