锂离子二次电池、电池组以及车辆制造技术

本发明专利技术涉及锂离子二次电池、电池组以及车辆，具体地，本发明专利技术提供具有优异的寿命特性的锂离子二次电池、具备该锂离子二次电池的电池组、以及具备该电池组的车辆。根据一实施方式，提供锂离子二次电池。该锂离子二次电池具备：包含负极活性物质含有层的负极、正极、以及含有Li离子和Na离子的电解质。负极活性物质含有层包含含Na钛复合氧化物。电解质含有的Na量WE(g/g)与负极活性物质含有层含有的Na量WA(g/g)的比值(WE/WA)满足下述式(1)。1×10

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池、电池组以及车辆
本专利技术的实施方式涉及锂离子二次电池、电池组、以及车辆。
技术介绍
通过使锂离子在负极和正极之间移动而进行充放电的非水电解质电池作为高能量密度电池，正在进行积极地研究。该非水电解质电池除了作为小型电子设备用电源利用以外，也期待作为车载用途、固定放置用途等的中大型电源而利用。在这样的中大型用途中，要求寿命特性、高的安全性。进而，也需要高的输入输出特性。作为具有寿命特性、高的安全性的非水电解质电池的一例，已知有负极使用有尖晶石型钛酸锂的非水电解质电池。但是，由于尖晶石型钛酸锂的吸留/释放锂的电位高达1.55V(vs.Li/Li+)左右，因此，负极中使用有尖晶石型钛酸锂的非水电解质电池的电池电压低。另外，尖晶石型钛酸锂具有以下特征：在吸留/释放锂的电位范围，伴随充电状态变化的电位的变化非常小。即，尖晶石型钛酸锂的充放电曲线在吸留/释放锂的电位范围，包含电位的平坦部。对这样的非水电解质电池来说，要求进一步改善寿命特性。
技术实现思路
本专利技术要解决的课题是，提供具有优异的寿命特性的锂离子二次电池、具备该锂离子二次电池的电池组、以及具备该电池组的车辆。根据第1实施方式，提供锂离子二次电池。该锂离子二次电池具备：包含负极活性物质含有层的负极、正极、以及含有Li离子和Na离子的电解质。负极活性物质含有层包含含Na钛复合氧化物(含有Na的钛复合氧化物)。电解质含有的Na量WE(g/g)与负极活性物质含有层含有的Na量WA(g/g)的比值(WE/WA)满足下述式(1)。1×10-1≤WE/WA≤1×105…(1)根据第2实施方式，提供电池组。该电池组包括第1实施方式的锂二次电池。根据第3实施方式，提供车辆。该车辆包括第2实施方式的电池组。根据上述构成，可以提供具有优异的寿命特性的锂离子二次电池、具备该锂离子二次电池的电池组、以及具备该电池组的车辆。附图说明[图1]是概略性地示出第1实施方式的锂离子二次电池的一例的截面图。[图2]是图1所示的锂离子二次电池的A部放大的截面图。[图3]是示意性地示出第1实施方式的锂离子二次电池的另一例的局部切开透视图。[图4]是图3所示的锂离子二次电池的B部放大的截面图。[图5]是概略性地示出第1实施方式的电池模块的一例的透视图。[图6]是概略性地示出第2实施方式的电池组的一例的分解透视图。[图7]是示出图6所示的电池组的电路的一例的框图。[图8]是概略性地示出第3实施方式的车辆的一例的截面图。[图9]是概略性地示出第3实施方式的车辆的另一例的图。(附图标记说明)1…电极组、2…外包装部件、3…负极、3a…负极集电体、3b…负极活性物质含有层、3c…负极集电片(tab)、4…分隔体、5…正极、5a…正极集电体、5b…正极活性物质含有层、6…负极端子、7…正极端子、21…汇流排、22…正极侧引线、23…负极侧引线、24…胶带、31…装纳容器、32…盖、33…保护片、34…印刷线路板、35…配线、40…车辆本体、41…车辆用电源、42…电控制装置、43…外部端子、44…逆变器、45…驱动马达、100…二次电池、200…电池模块、200a…电池模块、200b…电池模块、200c…电池模块、300…电池组、300a…电池组、300b…电池组、300c…电池组、301a…电池模块监视装置、301b…电池模块监视装置、301c…电池模块监视装置、341…正极侧连接器、342…负极侧连接器、343…热敏电阻、344…保护电路、345…配线、346…配线、347…通电用的外部端子、348a…正侧配线、348b…负侧配线、400…车辆、411…电池管理装置、412…通信总线(bus)、413…正极端子、414…负极端子、415…开关装置、L1…连接线、L2…连接线、W…驱动轮。具体实施方式以下，适当参照附图，说明实施方式。予以说明，在所有实施方式中，对共通的构成赋予相同的附图标记，并且省略其重复说明。另外，各图是用于说明实施方式并促进其理解的示意图，虽然其形状、尺寸、比例等与实际的装置有不同之处，但考虑到以下的说明和公知技术，可适当地设计变更其形状、尺寸、比例等。(第1实施方式)根据第1实施方式，提供锂离子二次电池。该锂离子二次电池具备：包含负极活性物质含有层的负极、正极、以及含有Li离子和Na离子的电解质。负极活性物质含有层包含含Na钛复合氧化物。电解质含有的Na量WE(g/g)与负极活性物质含有层含有的Na量WA(g/g)的比值(WE/WA)满足下述式(1)。1×10-1≤WE/WA≤1×105…(1)在钛氧化物中，含Na钛复合氧化物是能够在较低的电位下吸留和释放锂的复合氧化物。在含Na钛复合氧化物中，例如，通式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2zO14+δ表示的斜方晶型含Na铌钛复合氧化物(含有Na的铌钛复合氧化物)可显示约1.2V～1.4V的范围内的吸留/释放锂的电位、即工作电位。在上述通式中，M1为选自Cs、K、Mg、Sr、Ba和Ca中的至少1种，M2为选自Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn和Al中的至少1种，v在0≤v≤4的范围内，w在0≤w<2的范围内，x在0≤x<2的范围内，y在0<y<2的范围内，z在0≤z<3的范围内，δ在-0.5≤δ≤0.5的范围内。另外，上述通式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2zO14+δ表示的斜方晶型含Na铌钛复合氧化物在约1.2V～1.4V的范围内的工作电位中，伴随充电状态的变化，可显示大的电位变化。因此，负极中使用含Na钛复合氧化物的非水电解质电池与负极中使用钛酸锂的非水电解质电池相比，能够显示高的电池电压，另外，基于电位的变化，能够容易地把控充电状态。但是，本专利技术人等深入研究的结果发现，负极包含含Na钛复合氧化物的二次电池存在寿命特性差的课题。虽然其原因尚未完全明了，但本专利技术人等认为如下。负极包含含Na钛复合氧化物的二次电池在充放电时，产生伴随充放电的晶体结构的变形和体积膨胀，构成含Na钛复合氧化物的晶格的Na元素在电解质中溶出。其结果，每单位体积的可吸留锂离子的位点的数量减少，循环寿命特性下降。因此，实施方式的锂离子二次电池的电解质含有Na离子，并且将电解质中含有的Na量WE(g/g)与负极活性物质含有层中含有的Na量WA(g/g)的比值(WE/WA)设定在1×10-1≤WE/WA≤1×105的范围内。由此，Na元素不易从负极所含有的含Na钛复合氧化物的晶体结构中溶出，循环寿命特性提高。比值(WE/WA)优选在1≤WE/WA≤1×104的范围内，更优选在1≤WE/WA≤1×103的范围内。比值(WE/WA)也可以在1×101≤WE/WA≤1×104的范围内。以下，详细说明实施方式的锂离子二次电池。实施方式的锂离子二次电池具备负极、正极、和电解质。锂离子二次电池还可以具备配置在正极和负极之间的分隔体。负极、正极和分隔体可以构成电极组。电解质可以保持在电极组中。锂离子二次电池还可以具备可装纳电极组和电解质的外包装部件。锂离子二次电池还可以具备与负极电连接的负极端子和与正极电连接的正极端子。锂离子二次电池例如为含有非水电解质的非水电解质二次电池。以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锂离子二次电池，其具备：包含负极活性物质含有层的负极、正极、以及含有Li离子和Na离子的电解质，上述负极活性物质含有层包含含Na钛复合氧化物，上述电解质含有的Na量WE(g/g)与上述负极活性物质含有层含有的Na量WA(g/g)的比值(WE/WA)满足下述式(1)，1×10‑1≤WE/WA≤1×105…(1)。

【技术特征摘要】
2017.09.20 JP 2017-1799531.锂离子二次电池，其具备：包含负极活性物质含有层的负极、正极、以及含有Li离子和Na离子的电解质，上述负极活性物质含有层包含含Na钛复合氧化物，上述电解质含有的Na量WE(g/g)与上述负极活性物质含有层含有的Na量WA(g/g)的比值(WE/WA)满足下述式(1)，1×10-1≤WE/WA≤1×105…(1)。2.权利要求1所述的锂离子二次电池，其中，上述含Na钛复合氧化物包含具有斜方晶型晶体结构的含Na铌钛复合氧化物。3.权利要求2所述的锂离子二次电池，其中，具有上述斜方晶型晶体结构的含Na铌钛复合氧化物包含由通式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-zNbyM2zO14+δ表示的复合氧化物，上述M1为选自Cs、K、Mg、Sr、Ba和Ca中的至少1种，上述M2为选自Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn和Al中的至少1种，v在0≤v≤4的范围内，w在0≤w<2的范围内，x在...

【专利技术属性】
技术研发人员：并木佑介，原田康宏，高见则雄，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP