非水电解液二次电池制造技术

由本发明专利技术提供一种具备包含正极和负极的电极体的非水电解液二次电池。所述正极的工作上限电位以金属锂为基准为4.5V以上。所述电极体包含含钛酸锂的层。该含钛酸锂的层与所述负极隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解液二次电池
本专利技术涉及非水电解液二次电池。详细而言，涉及能够应用于车辆搭载用电源的锂二次电池等的非水电解液二次电池。
技术介绍
锂二次电池和镍氢电池等的二次电池，作为以电为驱动源的车辆搭载用电源、或者个人计算机和便携终端等的电制品等所搭载电源被使用。特别是轻量且可得到高能量密度的锂二次电池等的非水电解液二次电池，作为电动汽车、混合动力汽车等的车辆搭载用高输出电源很合适。这样的非水电解液二次电池，要求高能量密度化等的进一步的性能提高。例如，在专利文献1中，提出了使用显示以金属锂为基准高于4.3V的工作电压的正极活性物质的非水电解液二次电池。在先技术文献专利文献1：日本国专利申请公开第2008-210573号公报
技术实现思路
如上述现有技术中提出的那样，使用工作电位更高的正极活性物质，可能成为高能量密度化的有效手段。但是，如果使用工作电位高的正极活性物质在高电位条件下反复进行充放电，则有构成正极活性物质的金属元素溶出的顾虑。特别是在直到正极的电位以金属锂为基准成为4.5V以上(以下，有时将金属锂基准的电位表示为「vs.Li/Li+」)为止进行充电的条件下反复进行电池的充放电，则上述金属元素从正极溶出的倾向变大，由于该溶出了的金属在负极上析出而存在电池容量劣化的顾虑。本专利技术涉及使用工作上限电位高的正极的非水电解液二次电池的改良，其目的在于提供一种能够抑制电池容量的劣化的非水电解液二次电池。为了实现上述目的，通过本专利技术，提供一种具备包含正极和负极的电极体的非水电解液二次电池。所述正极的工作上限电位以金属锂为基准为4.5V以上。另外，所述电极体包含含钛酸锂的层。并且，该含钛酸锂的层与所述负极隔离。根据该构成，与负极隔离的含钛酸锂的层捕捉从正极溶出的金属元素。由此，抑制上述金属元素在负极上析出，电池容量的劣化被抑制。再者，确认了如果含钛酸锂的层与负极接触，则容量劣化反倒变大。在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中，所述正极作为正极活性物质含有尖晶石结构的锂过渡金属复合氧化物，该锂过渡金属复合氧化物作为过渡金属元素至少含有镍和锰。该正极活性物质的工作电位高，因此使用上述正极活性物质构建的二次电池能够进行充电直到更高电位。因此，可以说有容易发生过渡金属(典型的是锰(Mn))由于高电位充放电而从正极溶出，该溶出了的金属元素在负极上析出的情况的倾向。对于使用这样的正极活性物质的构成，本专利技术的效果、即在到达负极之前捕捉溶出过渡金属抑制电池容量的劣化的效果可被很好地发挥。在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中，所述含钛酸锂的层配置在所述正极与所述负极之间。由此，在从正极溶出了的金属元素到达负极之前，钛酸锂能够很好地捕捉该金属元素。其中，优选在所述正极与所述负极之间配置有隔板，所述含钛酸锂的层设置在所述隔板的正极侧表面。在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中，所述含钛酸锂的层含有50质量％以上的钛酸锂。由此，含钛酸锂的层能够很好地捕捉金属元素。在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中，所述含钛酸锂的层的厚度为5～15μm。如果含钛酸锂的层过薄，则有金属元素的捕捉能力降低，层本身的强度也降低的倾向。另外，如果含钛酸锂的层过厚，则有能量密度降低等电池特性降低的顾虑。在此公开的非水电解液二次电池的一优选方式中，构成所述非水电解液二次电池的非水电解液含有氟代碳酸酯。在二次电池被充电直到4.5V以上的条件下，有非水电解液容易氧化分解的倾向。对于那样的二次电池，通过应用含有耐氧化性优异的氟代碳酸酯的非水电解液，可抑制非水电解液的氧化分解。这样的非水电解液作为使用工作上限电位为4.5V以上(vs.Li/Li+)的正极的二次电池用的非水电解液是合适的。在此公开的非水电解液二次电池，可抑制电池容量的劣化。因此，有效利用该特征，作为混合动力汽车(HV)和插入式混合动力汽车(PHV)、电动汽车(EV)等之类的车辆的驱动电源可被很好地利用。即，根据本专利技术，可提供一种搭载有在此公开的任一种非水电解液二次电池(可为多个电池连接而成的电池组的形态)的车辆。附图说明图1是示意地表示一实施方式涉及的锂二次电池的外形的立体图。图2是图1的II-II线的截面图。图3是示意地表示将一实施方式涉及的电极体卷绕制作的状态的立体图。图4是将图3的卷绕电极体的一构成例中的正负极间截面的一部分放大表示的图。图5是与图4对应的图，是卷绕电极体的另一构成例中的正负极间的放大截面图。图6是表示耐久试验中的循环数和容量维持率的关系的图。图7是表示耐久试验后的锰(Mn)析出量的图。图8是示意地表示具备一实施方式涉及的锂二次电池的车辆(汽车)的侧面图。具体实施方式以下，一边参照附图一边说明本专利技术的实施方式。再者，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。另外，本说明书中特别提到的事项以外的、本专利技术的实施所必需的事项(例如，具备正极和负极的电极体的结构和制法、隔板的结构和制法、电池(壳体)的形状等、电池的构建涉及的一般技术等)，可基于该领域中的现有技术作为本领域技术人员的设计事项来掌握。本专利技术能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。另外，在以下的附图中，对发挥相同作用的部件和部位附带相同的标记进行说明，重复的说明有时省略或简化。作为在此公开的非水电解液二次电池涉及的一优选实施方式，以锂二次电池为例进行说明，但不意图将本专利技术的适用对象限定于锂二次电池。再者，在本说明书中所谓「二次电池」，一般是指能够反复进行充放电的电池，包含锂二次电池等的蓄电池。另外，在本说明书中所谓「非水电解液二次电池」，是指具备非水电解液(典型的是在非水溶剂中含有支持电解质的电解液)的电池。此外，在本说明书中所谓「锂二次电池」，是指作为电解质离子利用锂离子(Li离子)，通过与正负极间的Li离子相伴的电荷的移动来实现充放电的二次电池。一般被称为锂离子二次电池的电池，是本说明书中的锂二次电池所包含的典型例。<锂二次电池>如图1和图2所示，锂二次电池100具备角型(方形)箱状的电池壳体10、和收纳于电池壳体10内的卷绕电极体20。电池壳体10在上表面具有开口部12。该开口部12在将卷绕电极体20从开口部12收纳于电池壳体10内之后，被盖体14密封。在电池壳体10内还收纳有非水电解液25。盖体14设置有外部连接用的外部正极端子38和外部负极端子48，这些端子38、48的一部分向盖体14的表面侧突出。另外，外部正极端子38的一部分在电池壳体10内部与内部正极端子37连接，外部负极端子48的一部分在电池壳体10内部与内部负极端子47连接。如图3所示，卷绕电极体20具备长片状的正极(正极片)30、和长片状的负极(负极片)40。正极片30具备长的形状的正极集电体32和在其至少一方的表面(典型的是两面)形成的正极合剂层34。负极片40具备长的形状的负极集电体42和在其至少一方的表面(典型的是两面)形成的负极合剂层44。卷绕电极体20还具备长片状的2枚隔板(隔板片)50A、50B。正极片30和负极片40隔着2枚隔板片50A、50B层叠，按正极片30、隔板片50A、负极片40、隔板片50B的顺序层叠。该层叠体通过在长度方向上被卷绕而形成卷绕体，进而通过将该卷绕体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液二次电池，具备包含正极和负极的电极体，所述正极的工作上限电位以金属锂为基准为4.5V以上，所述电极体包含含钛酸锂的层，该含钛酸锂的层与所述负极隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解液二次电池，具备包含正极和负极的电极体，所述正极的工作上限电位以金属锂为基准为4.5V以上，所述电极体包含含钛酸锂的层，该含钛酸锂的层与所述负极隔离，所述含钛酸锂的层的厚度为5～15μm，所述含钛酸锂的层含有添加剂，所述正极作为正极活性物质含有尖晶石结构的锂过渡金属复合氧化物，该锂过渡金属复合氧化物作为过渡金属元素至少含有镍和锰。2.根据权利要求1所述的非水电解液二次电池，所述含钛酸锂的层配...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰岛一平，
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