非水电解质电池、电池包及电池系统技术方案

根据1个实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备正极、负极和非水电解质。正极含有锂钴复合氧化物。负极含有锂钛复合氧化物。正极及负极满足式(1)：1.25≤p/n≤1.6。其中，p是正极容量，n是负极容量。非水电解质含有至少1种丙酸酯。非水电解质中的至少1种丙酸酯的含量w相对于非水电解质的重量为20重量％以上且低于64重量％。非水电解质电池满足式(2)：13＜w/(p/n)≤40。

Non aqueous electrolyte battery, battery pack and battery system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质电池、电池包及电池系统
本专利技术的实施方式涉及非水电解质电池、电池包及电池系统。
技术介绍
通过锂离子在负极与正极之间移动进行充放电的锂离子二次电池具有可得到高能量密度及高输出的优点，从便携式电子设备等小型用途到电动汽车及电力供需调节系统等大型用途，在广泛地开展应用。作为负极活性物质，代替碳材料而使用锂嵌入脱嵌电位按锂电极基准计高至大约1.55V的锂钛复合氧化物的非水电解质电池也在实用化。锂钛复合氧化物由于伴随充放电的体积变化小，所以循环性能优异。此外，含有锂钛复合氧化物的负极由于锂的嵌入及脱嵌时锂金属不析出，所以具备该负极的二次电池能以大电流进行充电。作为降低非水电解质电池的开路电压(OCV)的尝试，尝试了调整非水电解质电池的正极及负极各自的容量的比率。例如，通过相对于负极容量使正极容量过剩，能够限定正极的电位利用范围。根据这样的设计，结果能够降低非水电解质电池的OCV。特别是，在作为负极活性物质使用了锂钛复合氧化物的非水电解质二次电池中，通过降低电池的OCV，能够提高与铅蓄电池的电压适合性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3754218号说明书专利文献2：日本特开2016-35901号公报专利文献3：日本专利第5433953号说明书专利文献4：日本特开2007-305447号公报专利文献5：日本特开2005-142047号公报专利文献6：日本特开2004-87229号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的是，提供一种能够示出优异的寿命性能的非水电解质电池。用于解决课题的手段根据实施方式，可提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备正极、负极和非水电解质。正极含有锂钴复合氧化物。负极含有锂钛复合氧化物。正极及负极满足式(1)：1.25≤p/n≤1.6。其中，p是正极容量[mAh/cm2]，n是负极容量[mAh/cm2]。非水电解质含有至少1种丙酸酯。非水电解质中的至少1种丙酸酯的含量w相对于非水电解质的重量为20重量％以上且低于64重量％。实施方式涉及的非水电解质电池满足式(2)：13＜w/(p/n)≤40。根据实施方式，可提供一种电池包。该电池包具备实施方式涉及的非水电解质电池。根据实施方式，可提供一种电池系统。该电池系统具备第1电池单元和以并联的方式与第1电池单元连接的第2电池单元。第1电池单元包含实施方式涉及的非水电解质电池。第2电池单元包含铅蓄电池。附图说明图1是实施方式涉及的一个例子的非水电解质电池的概略切口立体图。图2是图1所示的A部的概略剖视图。图3是图1所示的非水电解质电池具备的正极的概略俯视图。图4是实施方式涉及的非水电解质电池可具备的电极组的另一个例子的概略剖视图。图5是实施方式涉及的一个例子的电池包的分解立体图。图6是表示图5所示的电池包的电路的方框图。图7是实施方式涉及的一个例子的电池系统的电路图。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，对于通用的构成标记同一符号，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进行适宜的设计变更。(第1实施方式)根据实施方式，可提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备正极、负极和非水电解质。正极含有锂钴复合氧化物。负极含有锂钛复合氧化物。正极及负极满足式(1)：1.25≤p/n≤1.6。其中，p是正极的单位面积的容量[mAh/cm2]，n是负极的单位面积的容量[mAh/cm2]。非水电解质含有至少1种丙酸酯。非水电解质中的至少1种丙酸酯的含量w相对于非水电解质的重量为20重量％以上且低于64重量％。实施方式涉及的非水电解质电池满足式(2)：13＜w/(p/n)≤40。专利技术者们在反复的研究中发现：在通过使正极容量过剩来降低OCV的非水电解质电池中，在不采取任何对策时，存在充放电中的气体发生量增大的问题。根据此种情况，专利技术者们进行了锐意研究，结果查明：通过使正极容量过剩来降低OCV的非水电解质电池中的气体发生的原因，在于非水电解质的氧化分解。作为抑制这样的气体发生的手段，例如可列举在正极中含有锂钴复合氧化物。锂钴复合氧化物在非水电解质电池中表现出对非水电解质的氧化分解的缓冲作用，可抑制气体。专利技术者们根据研究结果得知，该效果主要在正极电位为4.1V(vs.Li/Li+)以上的状态中表现出。但是得知：相对于负极容量使正极容量过剩的电池即使形成接近满充电状态的状态，也不能使正极的电位达到4.1V(vs.Li/Li+)以上，没有表现出利用锂钴复合氧化物抑制气体发生的效果。作为抑制非水电解质氧化分解的其它方法，例如，可列举在正极集电体表面形成非导体被膜。但是，在该方法中，虽能够抑制集电体表面的非水电解质的分解，但不能抑制活性物质表面中的非水电解质的分解。专利技术者们鉴于这样的状况继续进行了研究，结果实现了实施方式涉及的非水电解质电池。实施方式涉及的非水电解质电池能够抑制充放电中的气体发生，其结果是能够示出优异的寿命性能。实施方式涉及的非水电解质电池能够抑制气体发生的详细机理不清楚，但可推测如下。但是，实施方式涉及的非水电解质电池能够抑制气体发生的理由并不限制于以下的理论。首先，含在正极中的锂钴复合氧化物能够对非水电解质的成分的分解产物产生作用。含在非水电解质中的至少1种丙酸酯例如通过水解能够生成含丙酸的化合物。含在正极中的锂钴复合氧化物通过与含该丙酸的化合物的相互作用而能够抑制气体发生。作为能够产生与锂钴复合氧化物的相互作用的丙酸酯的分解产物的例子，不只是水解产物，也可以是通过氧化分解、还原分解及热分解等而产生的分解产物。专利技术者们由锐意研究的结果得知：利用锂钴复合氧化物和丙酸酯的分解产物的相互作用抑制上述气体发生的效果主要是受正极及负极的单位面积的容量比和非水电解质中的丙酸酯的浓度的影响。该见识具体地讲如下。首先，在容量比p/n为1.25以上的非水电解质电池中，正极容量相对于负极容量为过剩。在这样的电池中，以在含有锂钴复合氧化物的正极中较多地嵌入Li的状态，重复电池的充电反应及放电反应。嵌入正极中中的Li成为副反应的主要原因，可引起气体发生。另外，推断丙酸酯的分解产物和锂钴复合氧化物的相互作用主要受嵌入正极中的Li的量的影响。专利技术者们从这些推断导出：非水电解质中的丙酸酯的浓度和容量比p/n的比中存在用于抑制气体发生的适当的范围。具体地讲，实施方式涉及的非水电解质电池满足下述式(1)及(2)：式(1)：1.25≤p/n≤1.6；及式(2)：13＜w/(p/n)≤40。其中，p是正极的单位面积的容量[mAh/cm2]，n是负极的单位面积的容量[mAh/cm2]。此外，w是非水电解质中的至少1种丙酸酯的含量[重量％]。含量w相对于非水电解质的重量在20重量％以上且低于64重量％的范围内。实施方式涉及的非水电解质电池可充分表现出利用锂钴复合氧化物和丙酸酯的分解产物的相互作用抑制上述气体发生的效果，其结果是，能够示出优异的寿命性能。另一方面，不满足式(1)及/或式(2)的非水电解质电池因以下的理由而不能充分表现出抑制上述气体发生的效果。首先，作为比w/(p/n)的值为13以下的非水电解质电池的例子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质电池，其具备：含有锂钴复合氧化物的正极、含有锂钛复合氧化物的负极、和非水电解质；所述正极及所述负极满足式(1)：1.25≤p/n≤1.6，其中，p是所述正极的容量[mAh/cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.23 JP 2017-0574781.一种非水电解质电池，其具备：含有锂钴复合氧化物的正极、含有锂钛复合氧化物的负极、和非水电解质；所述正极及所述负极满足式(1)：1.25≤p/n≤1.6，其中，p是所述正极的容量[mAh/cm2]，n是所述负极的容量[mAh/cm2]；所述非水电解质含有至少1种丙酸酯，所述非水电解质中的所述至少1种丙酸酯的含量w相对于所述非水电解质的重量为20重量％以上且低于64重量％；且满足式(2)：13＜w/(p/n)≤40。2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，其中，所述至少1种丙酸酯含有选自丙酸甲酯及丙酸乙酯中的至少1种。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质电池，其中，所述正极进一步含有镍钴锰复合氧化物，所述镍钴锰复合氧化物具有用通式Li1-xNi1-a-b-cCoaMnbM1cO2表示的组成；在所述通式中，M1为选自Mg、Al、Si、Ti、Zn、Zr、Ca、W、Nb及Sn中的至少1种，各下标在－0.2≤x≤0.5、0＜a＜0.4、0＜b＜0.5、0≤c＜0.1的范围内。4.根据权利要求3所述的非水电解质电池，其中，所述下标a在0.25＜a＜0.4的范围内。5.根据权利要求1或2所述的非水电解质电池，其中，所述正极含有正极活性物质，所述正极活性物质含有所述锂钴复合氧化物；所述锂钴复合氧化物的重量相对于所述正极活性物质的重量为5重量％以上且100重量％以下。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本大，渡边祐辉，根岸信保，原谅，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP