非水电解质电池及电池包制造技术

本发明专利技术提供一种能够显示高的平均工作电压、且能够显示优异的高温耐久性的非水电解质电池。根据实施方式，非水电解质电池具备正极、负极和非水电解质。负极含有钛氧化物作为负极活性物质。正极至少含有尖晶石型锰酸锂作为正极活性物质，所述尖晶石型锰酸锂用化学式LiMn2‑xMxO4表示，M为选自Mg、Ti、Cr、Fe、Co、Zn、Al及Ga中的至少一个，x为0.22以上且0.7以下。在以1C将该电池恒电流充电后，以2.8V进行恒电压充电，将该恒电压充电进行到电流值达到0.05C，从此状态以0.5C进行恒电流放电到电压达到1.5V，通过以此时的dQ/dV作为纵轴、以电压作为横轴而得到的曲线至少具有两个峰。在两个峰中将在2.54V以上且2.65V以下的范围出现的峰作为第一峰，将在2.4V以上且低于2.54V的范围出现的峰作为第二峰时，第一峰的dQ/dV峰强度A和第二峰的dQ/dV峰强度B满足0.8≤A/B≤1.0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质电池及电池包
实施方式涉及非水电解质电池及电池包。
技术介绍
通过构筑由12V系的铅蓄电池和锂离子二次电池并联连接而成的蓄电系统，开发了表现出比以往的铅蓄电池系统更高的输入输出特性的系统。在这样的蓄电系统中，期待例如安装在汽车上时能利用再生能量进行发电和得到怠速停止后的发动机再起动所需的大电流放电。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-143705号公报非专利文献非专利文献1：GSYuasaTechnicalReport2004年12月第1卷第1号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题实施方式提供一种具备高的平均工作电压和高温耐久性的非水电解质电池及电池包。用于解决问题的手段根据实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备负极、正极和非水电解质。负极含有钛氧化物作为负极活性物质。正极至少含有尖晶石型锰酸锂作为正极活性物质。该尖晶石型锰酸锂用化学式LiMn2-xMxO4表示。其中，M为选自Mg、Ti、Cr、Fe、Co、Zn、Al及Ga中的至少一个。此外，下标x满足不等式0.22≤x≤0.7。实施方式的非水电解质电池在以1C恒电流充电后，以2.8V进行恒电压充电，将该恒电压充电进行到电流值达到0.05C，从此状态以0.5C进行恒电流放电到电压达到1.5V，通过以此时的dQ/dV作为纵轴、以电压作为横轴而得到的曲线至少具有两个峰。在两个峰中将在2.54V以上且2.65V以下的范围出现的峰作为第一峰，将在2.4V以上且低于2.54V的范围出现的峰作为第二峰时，第一峰的dQ/dV峰强度A和第二峰的dQ/dV峰强度B满足0.8≤A/B≤1.0。附图说明图1是第1实施方式涉及的第1例非水电解质电池的部分切口立体图。图2是图1的A部的放大剖视图。图3是第1实施方式涉及的第2例非水电解质电池的部分切口立体图。图4是第2实施方式涉及的一例电池包的分解立体图。图5是表示图4所示的电池包的电路的方框图。图6是相对于就实施例1的非水电解质电池而得到的电压的dQ/dV的图解曲线。图7是相对于就实施例3的非水电解质电池而得到的电压的dQ/dV的图解曲线。图8是相对于就比较例2的非水电解质电池而得到的电压的dQ/dV的图解曲线。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。再者，贯穿实施方式对于共同的构成标注同一符号，并将重复的说明省略。此外，各图是用于促进实施方式的说明和其理解的示意图，其形状及尺寸、比例等有与实际装置不同的地方，但这些可参酌以下的说明和公知的技术适宜地进行设计变更。(第1实施方式)根据第1实施方式，可提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备负极、正极和非水电解质。负极含有钛氧化物作为负极活性物质。正极至少含有尖晶石型锰酸锂作为正极活性物质。该尖晶石型锰酸锂可用化学式LiMn2-xMxO4表示。其中，元素M为选自Mg、Ti、Cr、Fe、Co、Zn、Al及Ga中的至少一个。此外，下标x满足不等式0.22≤x≤0.7。实施方式的非水电解质电池在以1C恒电流充电后，以2.8V进行恒电压充电，将该恒电压充电进行到电流值达到0.05C的状态规定为SOC100％时，从SOC100％以0.5C进行恒电流放电到电压达到1.5V，通过以此时的dQ/dV作为纵轴、以电压作为横轴而得到的曲线至少具有两个峰。在两个峰中将在2.54V以上且2.65V以下的范围出现的峰作为第一峰，将在2.4V以上且低于2.54V的范围出现的峰作为第二峰时，第一峰的dQ/dV峰强度A和第二峰的dQ/dV峰强度B满足0.8≤A/B≤1.0。实施方式涉及的非水电解质电池通过具有上述的构成，能够在提高平均工作电压的同时，抑制高温环境下的正极劣化，抑制输入输出特性的下降。在采用怠速停止系统的怠速停止汽车中，为了汽车发动机的再起动要求大电流放电特性。已知如果在需要大电流放电特性的怠速停止系统用途中使用铅蓄电池，则铅蓄电池的寿命显著下降。认为寿命下降的主要原因，是因为铅蓄电池中放电时的电压下降较大，在电极表面形成硫酸铅的粗大粒子。为了抑制这样的劣化，需要通过维持在高的电压范围来降低铅蓄电池的放电负载。认为用于抑制劣化的优选的电压范围为12.5V～14.0V。为降低铅蓄电池的负载，开发了并联连接锂离子二次电池的蓄电系统。如上所述，实施方式涉及的非水电解质电池能够提高平均工作电压。因此，通过将该非水电解质电池在蓄电系统中与铅蓄电池并联连接，能够抑制铅蓄电池的劣化。此外，相对于以0.5C将实施方式的非水电解质电池从SOC100％恒电流放电到1.5V时的电压的dQ/dV的图解中，曲线在2.2V以上且低于2.4V的范围可具有第三峰。非水电解质二次电池随着使用时间的经过有时电阻上升。在所述dQ/dV图解的曲线具有第三峰的非水电解质二次电池中，可抑制电阻上升。作为正极活性物质含有的尖晶石型锰酸锂是用LiMn2O4表示的尖晶石型锰酸锂中的Mn的一部分被选自Mg、Ti、Cr、Fe、Co、Zn、Al及Ga中的至少一个元素M置换得到的物质。实施方式的尖晶石型锰酸锂可用化学式Li1-aMn2-xMxO4表示。这里，下标x满足不等式0.22≤x≤0.7。在Mn没有被元素M置换的Li1-aMn2O4中，已知在a为0.5以上时Li0.5Mn2O4的相和λ-MnO2的相形成双相共存状态。通过用元素M置换Mn可消除双相共存状态。这样一来，晶体结构稳定化，可抑制Mn的溶出。其结果是，在含有这样的正极活性物质的非水电解质电池中，可得到高的高温耐久性。在用化学式Li1-aMn2-xMxO4表示的尖晶石型锰酸锂中，如果x小于0.22，则残留双相共存状态。因此，不能充分得到利用晶体结构的稳定化来抑制劣化的效果。如果x大于0.7，就不能保持尖晶石型的晶体结构，锰酸锂的晶体结构反而不稳定化。此外，非水电解质电池的恒电流放电中的dQ/dV曲线具有在2.54V以上且2.65V以下的范围出现的第一峰，意味着通过所述尖晶石型锰酸锂嵌入锂离子。dQ/dV曲线具有在2.4V以上且低于2.54V的范围出现的第二峰，也意味着通过所述尖晶石型锰酸锂嵌入锂离子。但是，在第一峰和第二峰中，尖晶石型锰酸锂中的Mn的价数不同。在dQ/dV曲线中，第一峰意味着在尖晶石型锰酸锂中Mn的价数为4(Mn4+)。与之相对，第二峰意味着Mn的价数为3(Mn3+)。在Mn的价数为3时，尖晶石型锰酸锂与Mn的价数为4时相比不稳定。在这样的尖晶石型锰酸锂中，出现伴随充放电的劣化更加剧，而且Mn更容易溶出的倾向。如果Mn的价数为4，则尖晶石型锰酸锂变得更稳定，另一方面，如果Mn的价数为3，则尖晶石型锰酸锂变得不稳定。所以，优选Mn的价数为3的尖晶石型锰酸锂有助于电池的充放电的比例更小。因此，优选第一峰的峰强度A低于第二峰的峰强度B，即优选dQ/dV图解中的峰强度比A/B为1.0以下。但是，在正极活性物质中如果价数为4的Mn的比例增大，则正极的电位宽度变宽。如果正极的电位宽度变得过宽，则与负极的电位不对应的区域增多，因而电池整体的容量减少。此外，因电池的工作电压下降而是不优选的。为了较高地维持非水电解质电池的容量，较高地保持工作电压，优选峰强度比A/B为0.8以上。另外，通过在正极中，除了所述尖晶石型锰酸锂以外，含有相对于金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，其特征在于，其是具备正极、负极和非水电解质的非水电解质电池，其中，所述正极含有尖晶石型锰酸锂作为正极活性物质，所述尖晶石型锰酸锂用化学式LiMn2‑xMxO4表示，M为选自Mg、Ti、Cr、Fe、Co、Zn、Al及Ga中的至少一个，x为0.22以上且0.7以下；所述负极含有锂钛氧化物；在以1C将所述非水电解质电池恒电流充电后，以2.8V进行恒电压充电，将所述恒电压充电进行到电流值达到0.05C，从此状态以0.5C进行恒电流放电到电压达到1.5V，通过以此时的dQ/dV作为纵轴、以电压作为横轴而得到的曲线至少具有两个峰，在所述两个峰中将在2.54V以上且2.65V以下的范围出现的峰作为第一峰，将在2.4V以上且低于2.54V的范围出现的峰作为第二峰时，第一峰的dQ/dV峰强度A和第二峰的dQ/dV峰强度B满足0.8≤A/B≤1.0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解质电池，其特征在于，其是具备正极、负极和非水电解质的非水电解质电池，其中，所述正极含有尖晶石型锰酸锂作为正极活性物质，所述尖晶石型锰酸锂用化学式LiMn2-xMxO4表示，M为选自Mg、Ti、Cr、Fe、Co、Zn、Al及Ga中的至少一个，x为0.22以上且0.7以下；所述负极含有锂钛氧化物；在以1C将所述非水电解质电池恒电流充电后，以2.8V进行恒电压充电，将所述恒电压充电进行到电流值达到0.05C，从此状态以0.5C进行恒电流放电到电压达到1.5V，通过以此时的dQ/dV作为纵轴、以电压作为横轴而得到的曲线至少具有两个峰，在所述两个峰中将在2.54V以上且2.65V以下的范围出现的峰作为第一峰，将在2.4V以上且低于2.54V的范围出现的峰作为第二峰时，第一峰的dQ/dV峰强度A和第二峰的dQ/dV峰强度B满足0.8≤A/B≤1.0。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其特征在于，所述曲线在2.2V以上且低于2.4V的范围具有第三峰。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质...

【专利技术属性】
技术研发人员：村司泰章，吉川辉，猿渡秀乡，栗山博道，山本大，西尾尚己，川村公一，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP