本发明专利技术提供在锂离子二次电池等电气装置中，即使在电解质含有环状磺酸酯作为添加剂的情况下，也能够抑制伴随充放电循环的进行而发生的电池容量的降低(即能够提高循环耐久性)的手段。在具有包括在正极集电体的表面形成有包含正极活性物质的正极活性物质层的正极、在负极集电体的表面形成有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极、以及含有电解质的隔膜的发电元件的电气装置中，作为正极活性物质，含有具有通式：[LiαNiβ]3a[NixMny‑rMrCoz]3bO2所示的组成、可嵌入脱嵌锂离子的层状晶体结构的锂镍类复合氧化物，作为电解质，含有环状磺酸酯。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电气装置。
技术介绍
目前，面向手机等便携设备而利用的、以锂离子二次电池为首的非水电解质二次电池等电气装置被商品化。其中，非水电解质二次电池一般具有如下构成：将正极活性物质等涂布于集电体而成的正极与将负极活性物质等涂布于集电体而成的负极通过隔膜中保持有非水电解液或非水电解质凝胶的电解质层连接。接着，锂离子等离子在电极活性物质中进行吸贮·释放，由此进行电池的充放电反应。然而，近年来，为了应对全球变暖，要求减小二氧化碳量。因此，环境负荷小的非水电解质二次电池不仅用于便携设备等，还用于混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)和燃料电池汽车等电动车辆的电源装置。旨在应用于电动车辆的非水电解质二次电池要求为高输出和高容量的。作为电动车辆用的非水电解质二次电池的正极所使用的正极活性物质，作为层状复合氧化物的锂钴复合氧化物能够获得4V级的高电压，且具有高的能量密度，因此已被广泛实用化。然而，作为其原料的钴在资源上贫乏且昂贵，因此考虑到在今后需求可能会大幅增加，在原料供应方面存在担心。此外，也存在钴的原料价格急剧上涨的可能性。因此，期待钴的含有比率少的复合氧化物。锂镍复合氧化物与锂钴复合氧化物同样具有层状结构，与锂钴复合氧化物相比更廉价，此外，在理论放电容量上也与锂钴复合氧化物相当。从这种角度来看，锂镍复合氧化物作为能够构成实用性的大容量的电池物质而受到期待。在将锂镍复合氧化物这种含有锂和镍的复合氧化物(以下也简称为“锂镍类复合氧化物”)用于正极活性物质的锂离子二次电池中，通过该复合氧化物脱嵌·嵌入锂离子来进行充电·放电。在此，要想将锂离子二次电池用作车辆等的驱动用电源，不仅要求高容量化，还要求会影响加速性能等的高输出化。此外，为了应对长期的使用期限，还要求电池的长寿命化。针对这些要求，日本特开2011-54334号公报中公开了如下技术：作为正极活性物质，组合使用可嵌入脱嵌锂离子的、含有锰、镍的层状晶体结构的锂过渡金属复合氧化物与含有锰的尖晶石晶体结构的锂过渡金属复合氧化物。接着，日本特开2011-54334号公报中记载的技术通过使前述层状晶体结构的锂过渡金属复合氧化物中的镍相对于除锂以外的过渡金属元素的组成比按摩尔比计为50％以上来实现上述问题的解决。
技术实现思路
然而，根据本专利技术人等的研究得知，日本特开2011-54334号公报中记载的技术在电解质含有环状磺酸酯作为添加剂的情况下，会产生电池容量随着充放电循环的进行而显著降低(即，循环耐久性不充分)的问题。因此，本专利技术的目的在于提供在锂离子二次电池等电气装置中，即使在电解质含有环状磺酸酯作为添加剂的情况下，也能够抑制伴随充放电循环的进行而发生的电池容量的降低(即能够提高循环耐久性)的手段。本专利技术人等进行了大量的深入研究。结果发现，通过使用具有特定组成(具体为扩散到Li层中的Ni量为一定值以下)的锂镍类复合氧化物作为正极活性物质，能够解决上述问题，从而完成了本专利技术。即，根据本专利技术的一个方案，提供电气装置，其具有包含下述组成的发电元件：在正极集电体的表面形成有包含正极活性物质的正极活性物质层的正极、在负极集电体的表面形成有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极、以及含有电解质的隔膜。该电气装置的特征在于，正极活性物质含有具有通式：[LiαNiβ]3a[NixMny-rMrCoz]3bO2(式中，M为选自由Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Cr、Fe、B、Ga、In、Si、Mo、Y、Sn、V、Cu、Ag和Zn组成的组中的至少1种，满足x+y+z≤1、β≤0.032、0.9≤α+β≤1.2、0<x<1、0<y<1、0<z<1、0≤r≤0.3)所示的组成、可嵌入脱嵌锂离子的层状晶体结构的锂镍类复合氧化物，电解质含有环状磺酸酯。附图说明图1是示意性示出本专利技术的电池的一个实施方式的非水电解质二次电池的概要的截面示意图，是沿图2所示的A-A线的截面示意图。图2是示出本专利技术的电池的代表性实施方式的扁平非水电解质二次电池的外观的立体图。具体实施方式根据本专利技术的一个方案，提供一种电气装置，其具有包含下述组成的发电元件：在正极集电体的表面形成有包含正极活性物质的正极活性物质层的正极、在负极集电体的表面形成有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极、以及含有电解质的隔膜，前述正极活性物质含有具有通式：[LiαNiβ]3a[NixMny-rMrCoz]3bO2(式中，M为选自由Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Cr、Fe、B、Ga、In、Si、Mo、Y、Sn、V、Cu、Ag和Zn组成的组中的至少1种，满足x+y+z≤1、β≤0.032、0.9≤α+β≤1.2、0<x<1、0<y<1、0<z<1、0≤r≤0.3)所示的组成、可嵌入脱嵌锂离子的层状晶体结构的锂镍类复合氧化物，前述电解质含有环状磺酸酯。根据本专利技术的电气装置，通过使用具有特定组成(扩散到Li层中的Ni量为一定值以下)的锂镍类复合氧化物作为正极活性物质，可抑制由环状磺酸酯吸附于扩散到Li层中的Ni导致阻碍锂离子的扩散路径。由此，锂离子的扩散得以顺利进行，能够抑制伴随充放电循环的进行而发生的电池容量的降低(提高循环耐久性)。以下，边参照所附的附图，边说明本专利技术的实施方式。需要说明的是，在附图的说明中对相同要素标以相同标记，省略重复的说明。此外，附图的尺寸比率为了方便说明而有所夸大，有时会不同于实际的比率。[非水电解质二次电池]图1是示意性示出本专利技术的电池的一个实施方式的非水电解质二次电池(以下也简称为“层叠型电池”)的概要的截面示意图，是沿后述的图2所示的A-A线的截面示意图。需要说明的是，在本说明书中，以图1所示的扁平型(层叠型)的非双极型的锂离子二次电池为例进行详细说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于这种方式。首先，对于本专利技术的非水电解质二次电池的整体结构，使用附图进行说明。[电池的整体结构]如图1所示，本实施方式的层叠型电池10具有实际进行充放电反应的大致矩形的发电元件21被封装在作为外壳体的电池外壳材料29的内部的结构。在此，发电元件21具有层叠有正极、隔膜17和负极的结构。另外，隔膜17内含非水电解质(例如液体电解质)。正极具有在正极集电体12的两面配置有正极活性物质层15的结构。负极具有在负极集电体11的两面配置有负极活性物质层13的结构。具体而言，使1个正极活性物质层15和与其邻接的负极活性物质层13隔着隔膜17相对，依次层叠有负极、电解质层和正极。由此，邻接的正极、电解质层和负极构成1个单电池层19。因此，图1所示的层叠型电池10也可以说具有通过层叠多个单电池层19而电并联连接的结构。需要说明的是，虽然位于发电元件21的两最外层的最外层正极集电体均仅在单面配置有负极活性物质层13，但其也可以在两面设置活性物质层。即，并非制成仅在单面设有活性物质层的最外层专用的集电体，而是可以将在两面具有活性物质层的集电体直接用作最外层的集电体。此外，也可以通过使正极和负极的配置与图1相反，使最外层正极集电体位于发电元件21的两最外层，在该最外层正极集电体的单面配置正极活性物质层。正极集电体12和负极集电体1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电气装置，其具有包含下述组成的发电元件：在正极集电体的表面形成有包含正极活性物质的正极活性物质层的正极、在负极集电体的表面形成有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极、以及含有电解质的隔膜，所述正极活性物质含有具有通式：[LiαNiβ]3a[NixMny‑rMrCoz]3bO2所示的组成、可嵌入脱嵌锂离子的层状晶体结构的锂镍类复合氧化物，式中，M为选自由Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Cr、Fe、B、Ga、In、Si、Mo、Y、Sn、V、Cu、Ag和Zn组成的组中的至少1种，满足x+y+z≤1、β≤0.032、0.9≤α+β≤1.2、0<x<1、0<y<1、0<z<1、0≤r≤0.3，所述电解质含有环状磺酸酯。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.11 JP 2014-0822591.一种电气装置，其具有包含下述组成的发电元件：在正极集电体的表面形成有包含正极活性物质的正极活性物质层的正极、在负极集电体的表面形成有包含负极活性物质的负极活性物质层的负极、以及含有电解质的隔膜，所述正极活性物质含有具有通式：[LiαNiβ]3a[NixMny-rMrCoz]3bO2所示的组成、可嵌入脱嵌锂离子的层状晶体结构的锂镍类复合氧化物，式中，M为选自由Ti、Zr、Nb、W、P、Al、Mg、V、Ca、Sr、Cr、Fe、B、Ga、In、Si、Mo、Y、Sn、V、Cu、Ag和Zn组成的组中的至少1种，满足x+y+z≤1、β≤0.032、0.9≤α+β≤1.2、0<x<1、0<y<1、0<z<1、0≤r≤0.3，所述电解质含有环状磺酸酯。2.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述锂镍类复合氧化物的通过粉末X射线衍射测定得到的c轴长为以下，c轴长与a轴长的比值(c/a)为4.969以下。3.根据权利要求2所述的电气装置，其中，所述锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：坂本和幸，西嶋学，铃木阳介，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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