非水电解质电池、电池组和汽车制造技术

本发明专利技术提供高温性能得以改善的非水电解质电池，和使用了该非水电解质电池的电池组以及汽车。本发明专利技术的非水电解质电池的特征在于，其包含：含有负极层（４ｂ）和负极集电体（４ａ）的负极（４）；含有正极层（３ｂ）和正极集电体（３ａ）的正极（３）；和非水电解质，其中所述负极层（４ｂ）含有锂离子嵌入电位为０．４Ｖ（相对于Ｌｉ／Ｌｉ↑［＋］）以上的负极活性物质；所述负极集电体（４ａ）附载有所述负极层（４ｂ），且由铝或铝合金制成；所述正极层（３ｂ）含有正极活性物质；所述正极集电体（３ａ）附载有所述正极层（３ｂ），具有比所述负极集电体（４ａ）大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非水电解质电池、使用了该非水电解质电池的电池组以及 汽车。
技术介绍
包含以下负极的非水电解质电池，作为一种高能量密度电池或高输出 密度电池正在被热烈地进行研究开发该负极含有锂金属、锂合金、锂化 合物或碳材料。迄今为止，包含以下正极和负极的锂离子电池被实用化正极含有LiCo02或LiMn204作为活性物质，负极含有嵌入和脱嵌Li的碳 材料。另外，代替负极中的碳材料的金属氧化物或合金等也正在研究中。这些负极的集电体通常使用铜箔。但是若使包含由铜箔构成的集电体 的非水电解质电池处于过放电状态时，则通过负极的电位升高，会促进铜 极的溶解反应，放电容量急剧降低。因此，在非水电解质电池中装有用于 防止成为过放电状态的保护电路。但是，装有保护电路的非水电解质电池 从能量密度方面考虑是不利的。因此，例如，如专利文献1中所述，包含以下负极的非水电解质电池被提出该负极包含由铝或铝合金构成的负极集电体，和含有负极活性物质的负极层，所述负极活性物质选自嵌入和脱嵌锂的金属、合金以及化合 物中的至少一种。由此，可以获得能量密度和过放电循环性能均提高的非 水电解质电池。但是，对专利文献1中公开的非水电解质电池来说，在高温环境下的 性能成为一个问题。因此，专利文献2公开了使用表面的表面粗糙化度为50U F/cm2以上的 静电容量的铝电解箔作为使用非水电解液的二次电池的正极的集电体。另 外，在专利文献2中也公开了可以将该集电体用于负极。另一方面，专利文献3涉及使用液态的电解质或聚合物电解质的非水系二次电池用的正极体。专利文献3公开的正极体的集电体使用通过浸蚀处理使静电容量为5~40 u F/cm2的铝箔。 日本特开2004-42889 日本特开平8-298137 日本特开平11-86875
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供高温性能得以改善的非水电解质电池，和使用 了该非水电解质电池的电池组以及汽车。本专利技术的非水电解质电池的特征在于，其包含含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述 负极层含有锂离子嵌入电位为0.4V (相对于Li/Li+)以上的负极活性物质； 所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含 有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集 电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。本专利技术的电池组是包含非水电解质电池的电池组，所述非水电解质电 池包含正极、负极和非水电解质。前述非水电解质电池的特征在于，其包 含含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极； 和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位为0.4V (相对于Li/Li + )以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝 合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正 极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金 制成。本专利技术的汽车包含非水电解质电池，前述非水电解质电池的特征在于， 其包含含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正 极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位为0.4V (相对于 Li/Li+)以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝 或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所 述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝 合金制成。根据本专利技术，可以提供高温性能优良的非水电解质电池，和使用了该 非水电解质电池的电池组以及汽车。附图说明图1是表示第一实施方式的非水电解质电池的放电电压曲线的特性图。 图2是表示第一实施方式的非水电解质电池中的正极集电体和负极集 电体的总面积的关系的示意图。图3是第一实施方式的扁平型非水电解质电池的剖面示意图。图4是详细表示图3的A所示的圆圈部分的局部剖面示意图。图5是表示第一实施方式的另一种非水电解质电池的局部切开的立体图。图6是详细表示图5的B所示的圆圈部分的局部剖面示意图。图7是示意性地表示第一实施方式的非水电解质电池中使用的层叠结构的电极组的立体图。图8是表示第一实施方式的方形非水电解质电池的局部切开的立体图。图9是第二实施方式的电池组的分解立体图。图10是表示图9的电池组的电路的模块图。图11是表示第三实施方式的串联混合动力汽车的示意图。图12是表示第三实施方式的并联混合动力汽车的示意图。图13是表示第三实施方式的串并联混合动力汽车的示意图。图14是表示第三实施方式的汽车的示意图。图15是表示第三实施方式的混合动力摩托的示意图。图16是表示第三实施方式的电动摩托的示意图。图17是表示第四实施方式的充电式扫除机的示意图。图18是图17的充电式扫除机的结构图。符号说明1， 14正极端子、2负极端子、3， 86正极、3a正极集电体、3b正极层、 4， 87负极、4a负极集电体、4b负极层、5， 88隔膜、6， 9, 85电极组、 7， 8外壳部件、8a 8c热封部、IO树脂层、11热塑性树脂层、12金属层、 13绝缘膜、21单电池、22组电池、23粘合带、24印制电路布线板、25热敏电阻器、26保护电路、27通电用端子、28正极侧布线、29正极侧接线 器、30负极侧布线、31负极侧接线器、31a， 31b， 32布线、33保护块、 35容纳容器、36盖、50， 57, 59混合动力汽车、51， 64内燃机、52发电 机、53变换器、54电池组、55， 65电动机、56， 66车轮、58兼作发电机 的电动机、60动力分割机构、61后部座位、62行李室、63混合动力摩托、 67电动摩托、70框体、71兼作底座的充电器、72电池组、73控制电路、 74电动送风装置、75操作部、81容器、82盖体、83绝缘材料、84负极端 子、90垫片、94负极引线接头、95正极引线、96绝缘纸、97外装管具体实施方式 (第一实施方式)本专利技术人们经过认真研究，结果发P1:在使用锂离子嵌入电位为0.4V (相对于Li/Li+)以上的负极活性物质的非水电解质电池中，通过由铝或铝 合金形成正极集电体和负极集电体两者，且使正极集电体的总面积和静电 比容量大于负极集电体，可以改善高温性能。具体地说，通过本专利技术，可 以实现即使在高温环境条件下也具有优良的充放电循环性能，且在这种 条件下保存时也能获得高的容量恢复率的非水电解质电池。图1表示使用钴酸锂(LiCo02)作为正极活性物质，并在负极活性物 质中使用尖晶石结构的钛酸锂(Li4+xTi5012)的非水电解质电池在45'C下的 放电电压曲线。通过使正极集电体的静电比容量大于负极集电体的静电比 容量，即使在例如45'C以上的高温环境下，也如正极电位曲线A和负极电 位曲线B所示，电池在放电末期的正极电位的下降缓和，而负极的电位上 升急剧。因此，可以用负极电位的变化来控制放电末期的电池电压变化(由 曲线C表示)，抑制正极的过放电。相对于此，若正极集电体的静电比容量小于负极集电体的静电比容量， 则如正极电位曲线D所示，在放电末期的比较初期的阶段，正极电位开始 下降。其结果，由于放电末期的电池电压变化受正极电位的变化控制，因 此正极将产生由过放电引起的劣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，其特征在于，其包含：含有负极层和负极集电体的负极；含有正极层和正极集电体的正极；和非水电解质，其中所述负极层含有锂离子嵌入电位相对于Ｌｉ／Ｌｉ↑［＋］为０．４Ｖ以上的负极活性物质；所述负极集电体附载有所述负极层，且由铝或铝合金制成；所述正极层含有正极活性物质；所述正极集电体附载有所述正极层，具有比所述负极集电体大的总面积和静电比容量，且由铝或铝合金制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高见则雄，稻垣浩贵，松野真辅，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]