非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种能量密度、输入输出密度(特别是低SOC区域中的输出密度)优异的非水电解质二次电池。根据本发明专利技术，公开一种具备正极(10)、负极和非水电解质的非水电解质二次电池。正极(10)具备正极集电体(12)、和在该正极集电体上形成的正极活性物质层(14)。正极活性物质层(14)具有在正极集电体(12)的面方向上被划分的2个区域：以包含磷酸铁锂的正极活性物质为主体的第1区域(14a)；和以包含锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质为主体的第2区域(14b)。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池
本专利技术涉及非水电解质二次电池。详细地涉及在正极具备磷酸铁锂的非水电解质二次电池。
技术介绍
近年来，非水电解质二次电池被广泛应用于个人电脑、便携终端等的所谓可移动电源、车辆驱动用电源。其中尤其是轻量且能够得到高能量密度的锂离子二次电池被优选使用于电动车、混合动力车等的车辆的驱动用高输出电源。作为这种电池所使用的正极活性物质材料，已知锂钴复合氧化物(LiCoO2)、锂镍钴锰复合氧化物(例如LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2)等的层状系材料、锂锰复合氧化物(LiMn2O4)等的尖晶石系材料、磷酸铁锂(LiFePO4)等的橄榄石系材料。例如专利文献1中，记载了通过使用以规定重量比混合有层状系材料(LiCoO2)和橄榄石系材料(LiFePO4)的复合体，能够实现稳定的充放电特性的主旨。在先技术文献专利文献1：日本国特许公开2001-307730号公报
技术实现思路
然而，非水电解质二次电池之中，例如车辆所搭载的高输出电源那样需要高能量密度和高输出密度的并存。通过本专利技术人的研讨，在将专利文献1的技术应用于这样的电池的情况下，观察到进一步改善的余地。即，在专利文献1中作为正极活性物质而使用的磷酸铁锂，与其它种类的正极活性物质相比，电子传导性相对地低。因此，要降低正极活性物质层内的电阻，需要使用大量的导电材料。其结果，有时正极活性物质的含有比例减少，电池容量降低，高能量密度和高输出密度的并存变得困难。本专利技术是鉴于该状况而完成的，其目的是提供在正极具备磷酸铁锂的非水电解质二次电池，所述非水电解质二次电池能够以更高的水平使能量密度和输入输出密度(特别是低SOC区域(例如SOC为30％以下的区域)的输出密度)并存。本专利技术人反复进行认真研讨，发现了能够解决上述课题的手段，从而完成了本专利技术。由本专利技术提供的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)，具备正极、负极和非水电解质。上述正极具备正极集电体、和在该正极集电体上形成的正极活性物质层。并且，上述正极活性物质层具有在上述正极集电体的面方向上被划分的2个区域：以包含磷酸铁锂的正极活性物质为主体的第1区域；和以包含锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质为主体的第2区域。磷酸铁锂与其它正极活性物质材料相比驱动电位低，充放电的平均电位为3.4V(vs.Li/Li+)附近。因此，通过使正极活性物质层包含磷酸铁锂，能够在低SOC区域实现优异的输入输出特性。另外，通过配合正极活性物质层而包含锂过渡金属复合氧化物，能够实现高容量。并且通过将以磷酸铁锂为主体的区域与其它区域分离，能够降低正极活性物质层内的导电材料的含有比例。因此，根据在此公开的专利技术，通过在正极活性物质层内设置第1区域和第2区域，能够维持高能量密度，并且与以往相比能够提高大范围的SOC区域的输入输出密度(尤其是低SOC区域的输出密度，特别是SOC为20％以下的区域的输出密度)。在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，在以形成有上述正极活性物质层的上述正极集电体上的面积整体为100％时，上述第1区域的面积的比例为3～20％。通过使第1区域的面积的比例成为3％以上，即使在例如低温和低SOC那样的更加严酷的条件下，也能够实现高的输入输出密度。另外，通过使第1区域的面积的比例成为20％以下，能够稳定地确保高的电池容量(能量密度)。因此，能够以更高的水平发挥本专利技术的效果。在以上述第1区域所含的固体成分整体为100质量％时，上述包含磷酸铁锂的正极活性物质的比例可以为90质量％以上。由此，能够以更高的水平使能量密度和输入输出密度并存。另外，在以上述第2区域所含的固体成分整体为100质量％时，上述包含锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质的比例可以为90质量％以上。由此，能够以更高的水平使能量密度和输入输出密度并存。在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，上述包含磷酸铁锂的正极活性物质为粒子状。并且，在上述包含磷酸铁锂的正极活性物质的粒子表面附着有导电性碳。如上所述，磷酸铁锂与其它正极活性物质材料相比，电子传导性相对地低。因此，通过在该正极活性物质粒子表面附着导电性碳(典型地用导电性碳进行被覆)，能够赋予该粒子很好的导电性。其结果，能够减少导电材料的添加量。因此，能够提高第1区域的正极活性物质的含有比例，能够实现更高的能量密度。在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，上述正极是沿长的形状的上述正极集电体的长度方向形成有上述正极活性物质层的长的形状的正极。并且，上述第1区域设置于上述长度方向的一端部。通过具备长的形状的正极能够使电池高容量化。另外，通过将第1区域设置于长度方向的一端部，能够提高操作性、生产效率。如上所述，在此公开的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)，能够以更高的水平使能量密度和输入输出密度并存。例如，初始的能量密度高，能够在宽泛的SOC区域(例如低SOC环境下)中发挥优异的输出密度。因此，有效利用该特征，能够很好地用作例如插入式混合动力车等的车辆的动力源(驱动电源)。即，作为在此公开的另一方面，提供具备上述非水电解质二次电池的车辆。附图说明图1是示意性地表示一实施方式涉及的非水电解质二次电池的截面的纵截面图。图2是表示一实施方式涉及的卷绕电极体的构成的示意图。图3是示意性地表示一实施方式涉及的正极片的构成的平面图。图4是示意性地表示另一实施方式涉及的正极片的构成的平面图。图5是示意性地表示例14～25涉及的正极片的构成的截面图。图6是表示在正极活性物质层内第1区域所占的面积比例和输出(相对值)的关系的图。图7是表示初始容量(相对值)与输出特性(相对值)的关系的图。附图标记说明10、10b、10c一实施方式涉及的正极片(正极)12正极集电体12a正极集电体的一端部(始端部)14正极活性物质层14a第1区域14b第2区域16正极活性物质16a磷酸铁锂(正极活性物质)16b锂过渡金属复合氧化物(正极活性物质)18正极活性物质层非形成部(正极侧伸出部分)20负极片(负极)22负极集电体24负极活性物质层28负极活性物质层非形成部(负极侧伸出部分)40隔板片(隔板)50电池壳体52电池壳体主体54盖体55安全阀70正极端子72负极端子80卷绕电极体100非水电解质二次电池具体实施方式以下，一边适当参照附图，一边对本专利技术优选的实施方式进行说明。再者，在以下的附图中，对发挥相同作用的部件、部位附带相同标记，重复的说明有时会省略或简化。各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不一定反映实际的尺寸关系。另外，在本说明书中除了特别提及的事项(例如正极活性物质层的构成)以外的、本专利技术的实施所需的事项(例如不是本专利技术特征的电池的一般的制造工艺等)，可以基于该领域中的以往技术作为本领域技术人员的设计事项来把握。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。在此公开的非水电解质二次电池，具备正极、负极和非水电解质。并不意图特别限定，但以下作为一实施方式，以具备扁平形状的卷绕电极体和非水电解质的非水电解质二次电池为例对本专利技术进行详细说明。图1是一实施方式涉及的非水电解质二次电池的纵截面图。如图1示意性所示，本实施方式涉及的非水电解质二次电池100，具备扁平的长方体形状(箱型)的电池壳体50、卷绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，具备正极、负极和非水电解质，所述正极具备正极集电体、和在该正极集电体上形成的正极活性物质层，所述正极活性物质层具有在所述正极集电体的面方向上被划分的2个区域：以包含磷酸铁锂的正极活性物质为主体的第1区域；和以包含锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质为主体的第2区域。

【技术特征摘要】
2014.01.08 JP 2014-0019291.一种非水电解质二次电池，具备正极、负极和非水电解质，所述正极具备正极集电体、和在该正极集电体上形成的正极活性物质层，所述正极活性物质层具有在所述正极集电体的面方向上被划分的2个区域：以包含磷酸铁锂的正极活性物质为主体的第1区域；和以包含锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质为主体的第2区域，在以形成有所述正极活性物质层的所述正极集电体上的整体面积为100％时，所述第1区域的面积的...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂秀之，藤田秀明，高桥庆一，
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