锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种低SOC区域中的内部电阻小、且过充电时的气体生成量足够多的锂离子二次电池。在此公开的锂离子二次电池具备电极体和非水电解液，该电极体具有正极和负极。锂离子二次电池还具备压力式安全机构。非水电解液含有气体生成剂。正极具有含正极活性物质的正极活性物质层。正极活性物质含有由LiNiaCobMncO2(式中，a、b和c满足0.35≤a≤0.45、0.15≤b≤0.25、0.35≤c≤0.45、a+b+c＝1)表示的锂过渡金属复合氧化物和由LiNixCoyMnzO2(式中，x、y和z满足0.35≤x≤0.45、0.45≤y≤0.55、0.05≤z≤0.15、x+y+z＝1)表示的锂过渡金属复合氧化物，它们的质量比为60:40～85:15。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池与现有的电池相比重量轻且能量密度高，因此近年来被用作个人电脑、便携终端等的所谓的移动电源、车辆驱动用电源。锂离子二次电池尤其作为电动车(EV)、混合动力汽车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)等车辆的驱动用高输出电源，期待今后日益普及起来。为了提高锂离子二次电池的特性，对正极活性物质进行了各种研究。其中，专利文献1中提出以低SOC(电荷状态；StateofCharge)区域的输出改善为目的，作为正极活性物质并用锂镍钴锰复合氧化物和橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)。另一方面，锂离子二次电池需求其安全性、特别是过充电时的安全性高。锂离子二次电池通常为密闭型电池，如果因一些原因而在充电时流通预定以上的电流成为过充电状态，则电池电压升高，引起电池内压的上升、电池温度的上升。因此，关于锂离子二次电池，对于过充电采取了各种安全措施，其安全措施之一是并用压力型安全机构和气体生成剂。并用了压力型安全机构和气体生成剂的锂离子二次电池，在过充电时通过气体生成剂生成气体。由此使电池壳体的内压上升，压力型安全机构采取行动，从而抑制过充电的进行。在先技术文献专利文献1：日本专利申请公开第2011-228293号公报
技术实现思路
如专利文献1所述，作为正极活性物质并用了锂镍钴锰复合氧化物和橄榄石型磷酸铁锂的情况下，观察到低SOC区域中的输出改善效果、即低SOC区域的电阻减少。但是，通过本专利技术人的研究，了解到在将该正极活性物质应用于并用了压力型安全机构和气体生成剂的锂离子二次电池的情况下，过充电时的气体生成量少，因此压力型安全机构有可能无法采取行动。本专利技术的目的是提供并用了压力型安全机构和气体生成剂的、低SOC区域中的内部电阻小、且过充电时的气体生成量足够多的锂离子二次电池。在此公开的锂离子二次电池具备电极体和非水电解液，该电极体具有正极和负极。所述锂离子二次电池还具备根据电池内压使通电状态变化的压力式安全机构。所述非水电解液含有在预定电压以上的电压进行反应并生成气体的气体生成剂。所述正极具有含正极活性物质的正极活性物质层。所述正极活性物质含有由通式LiNiaCobMncO2(式中，a、b和c是满足0.35≤a≤0.45、0.15≤b≤0.25、0.35≤c≤0.45、a+b+c＝1的值)表示的第1锂过渡金属复合氧化物和由通式LiNixCoyMnzO2(式中，x、y和z是满足0.35≤x≤0.45、0.45≤y≤0.55、0.05≤z≤0.15、x+y+z＝1的值)表示的第2锂过渡金属复合氧化物。所述第1锂过渡金属复合氧化物与第2锂过渡金属复合氧化物的质量比为60:40～85:15。根据这样的技术构成，通过第1锂过渡金属复合氧化物与第2锂过渡金属复合氧化物的协同效应，能够减小低SOC区域中的内部电阻。另外，通过以特定比例以上含有在过充电时容易生成大量气体的第1锂过渡金属复合氧化物，使过充电时的气体生成量变得足够多。即，根据这样的技术构成，可提供一种低SOC区域中的内部电阻小、且过充电时的气体生成量足够多的锂离子二次电池。在此公开的锂离子二次电池的一优选方式中，所述第1锂过渡金属复合氧化物与第2锂过渡金属复合氧化物的质量比为60:40～75:25。根据这样的技术构成，能够在过充电中使气体急剧生成。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的一实施方式涉及的锂离子二次电池的结构的剖视图。图2是表示本专利技术的一实施方式涉及的锂离子二次电池所使用的电极体的结构的示意图。附图标记说明10电池壳体12壳体主体14盖体20电极体30正极(正极片)32正极集电体33正极集电体露出部34正极活性物质层40负极(负极片)42负极集电体43负极集电体露出部44负极活性物质层50隔板(隔板片)60正极端子70负极端子80压力式安全机构82安全阀100锂离子二次电池具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。再者，除了在本说明书中特别提及的事项以外的本专利技术的实施所需的事项(例如不作为本专利技术技术特征的锂离子二次电池的一般结构和制造工艺)，可作为本领域技术人员基于该领域的现有技术的设计事项来掌握。本专利技术可以基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识而实施。另外，在以下的附图中，对发挥相同作用的部件、部位附带相同标记进行说明。另外，各图中的尺寸关系(例如长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。再者，在本说明书中“二次电池”通常是指能够反复充放电的蓄电设备，包括所谓的蓄电池以及双电层电容器等蓄电元件。另外，在本说明书中“锂离子二次电池”是指利用锂离子作为电荷载体，通过电荷伴随正负极间的锂离子进行移动而实现充放电的二次电池。图1是示意性地表示本实施方式涉及的锂离子二次电池100的结构的剖视图。如图1所示，锂离子二次电池100具备电极体(在本实施方式中为卷绕电极体)20和非水电解液(未图示)，该电极体20具有正极30、负极40和介于正极30与负极40之间的隔板50，电极体20和非水电解液被收纳于电池壳体10内。电池壳体10例如可很好地使用由铝及其合金、铁及其合金等构成的金属制、聚酰胺等树脂制、层压薄膜制等各种材料。在图1的例子中，电池壳体10是铝合金制的方型，具备上端开放的有底扁平箱型形状的壳体主体(外装壳体)12、和堵塞该壳体主体12的开口部的盖体14。在电池壳体10的上面(即盖体14)设有与卷绕电极体20的正极30电连接的正极端子60、和与卷绕电极体20的负极40电连接的负极端子70。另外，在盖体14典型地形成有用于向收纳了卷绕电极体20的壳体主体12内注入非水电解液的注入口(未图示)。另外，在盖体14设有安全阀82。安全阀82被构成为在由于电池壳体10内生成的气体使内压上升至预定值(例如0.3～1.0MPa左右)以上的情况下开阀从而将该内压释放。在电池壳体10的内部设有根据电池内压使通电状态变化的压力式安全机构80。在本实施方式中，作为压力式安全机构80，设有在电池壳体10内的压力上升至预定压力以上时采取行动的电流切断机构(CID)。压力式安全机构(在本实施方式中为CID)80，只要被构成为在电池壳体10的内压上升了的情况下能够将从至少一侧的电极端子到电极体20的导电路径(例如充电路径)切断即可，不限定为特定形状。典型地，压力式安全机构80设置于正极端子60与电极体20之间，被构成为在电池壳体10的内压上升了的情况下能够切断从正极端子60到电极体20的导电路径。通常，压力式安全机构80采取行动的压力被设定为比安全阀82采取行动的压力低。再者，在本实施方式中，作为压力式安全机构80，采用根据电池内压，切断从电极端子到电极体20的导电路径，由此使通电状态变化的CID，但压力式安全机构80只要能够根据电池内压使通电状态变化从而抑制过充电，就不对其进行限定。例如，可以是在电池内压上升至预定压力以上时，将正极与负极电连接，由此使通电状态变化的压力式安全机构。这样的压力式安全机构，通过正极与负极电连接而在正极与负极之间发生电气短路。其结果，电流被放电或被切断，过充电的进行得到抑制。作为这样的压力式安全机构的例子，可举出日本特开2011-18645号公报所记载的机构。日本特开2011-18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池，具备电极体和非水电解液，所述电极体具有正极和负极，所述锂离子二次电池还具备根据电池内压来使通电状态变化的压力式安全机构，所述非水电解液含有在预定电压以上的电压进行反应并生成气体的气体生成剂，所述正极具有含正极活性物质的正极活性物质层，所述正极活性物质含有由通式LiNiaCobMncO2表示的第1锂过渡金属复合氧化物和由通式LiNixCoyMnzO2表示的第2锂过渡金属复合氧化物，其中，a、b和c是满足0.35≤a≤0.45、0.15≤b≤0.25、0.35≤c≤0.45、a+b+c＝1的值，x、y和z是满足0.35≤x≤0.45、0.45≤y≤0.55、0.05≤z≤0.15、x+y+z＝1的值，所述第1锂过渡金属复合氧化物与所述第2锂过渡金属复合氧化物的质量比为60:40～85:15。

【技术特征摘要】
2016.06.23 JP 2016-1248521.一种锂离子二次电池，具备电极体和非水电解液，所述电极体具有正极和负极，所述锂离子二次电池还具备根据电池内压来使通电状态变化的压力式安全机构，所述非水电解液含有在预定电压以上的电压进行反应并生成气体的气体生成剂，所述正极具有含正极活性物质的正极活性物质层，所述正极活性物质含有由通式LiNiaCobMncO2表示的第1锂过渡金属复合氧化物和由通式LiNixCoyMnzO2表...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂秀之，冈田行广，高桥庆一，井上薰，
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