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循环性能和大电流性能优良的非水电解质电池，和包含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包含：正极（３）；含有钛系氧化物的负极（４）；和非水电解质，该非水电解质包含具有由上述（１）式表示的官能团的化合物和具有不饱和烃基的磺酸内酯类。其中，Ｒ１～Ｒ３分别独立地表示碳原子数为１～１０的烷基、碳原子数为２～１０的链烯基或碳原子数为６～１０的芳基。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非水电解质电池、包含该非水电解质电池的电池组以及 汽车。
技术介绍
通过锂离子在正极和负极中移动而进行充放电的非水电解质电池， 作为一种高能量密度电池正在被热烈地进行研究开发。使用锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质且使用含碳物质作为 负极活性物质的非水电解质电池己经被商业化。锂过渡金属复合氧化物一般使用Co、 Mn、 Ni等作为过渡金属。近年来，使用与碳物质相比Li嵌入和脱嵌电位高(相对于Li/Li+为 约1.55V)的锂钛氧化物作为负极活性物质的非水电解质电池已经得到 实际应用。锂钛氧化物由于伴随充放电的体积变化较小，因此其循环性 能优良。另外，由于锂嵌入和脱嵌的机理是基于锂金属不会析出的原理， 因此可以进行大电流的充电。即，可以进行快速充电。而且，该锂钛氧化物由于嵌入和脱嵌电位较高，相对于Li/Li+为约 1.55V,因此在负极表面上难以形成保护覆膜。其结果是自放电变大。在专利文献1中，为了抑制自放电，在非水电解液中添加1，3-丙烯 磺酸内酯。另外，专利文献1中，也公开了在该非水电解液中添加硼酸 三甲基甲硅烷酯等含硼化合物。但是，由于通过专利文献1中公开的非水电解液在负极形成的保护 覆膜为高电阻，因此损害了大电流性能。另一方面，在专利文献2中公开了磷酸甲硅垸酯化合物具有防止负 极的非水电解液还原分解的效果。但是，专利文献2中公开的非水电解液由于耐还原性不充分，因此非水电解质电池的循环寿命降低。专利文献l:日本特开2002—329528 专利文献2:日本特开2004—342607
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供循环性能和大电流性能优良的非水电解质电 池，和包含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，其包含正极；含有钛系氧 化物的负极；和非水电解质，该非水电解质包含具有由下述(1)式表示 的官能团的化合物和具有不饱和烃基的磺酸内酯类。<formula>formula see original document page 7</formula>其中，R1 R3分别独立地表示碳原子数为1 10的烷基、碳原子数 为2 10的链烯基或碳原子数为6 10的芳基。本专利技术的电池组包含非水电解质电池，该非水电解质电池的特征在 于，其包含正极；含有钛系氧化物的负极；和非水电解质，该非水电 解质包含具有由上述(1)式表示的官能团的化合物和具有不饱和烃基的 磺酸内酯类。本专利技术的汽车包含非水电解质电池，该非水电解质电池的特征在于， 其包含正极；含有钛系氧化物的负极；和非水电解质，该非水电解质 包含具有由上述(1)式表示的官能团的化合物和具有不饱和烃基的磺酸 内酯类。根据本专利技术，可以提供循环性能和大电流性能优良的非水电解质电 池，和包含该非水电解质电池的电池组以及汽车。附图说明图1是第一实施方式的扁平型非水电解质二次电池的剖面示意图。图2是详细表示图1中A所示的圆圈部分的局部剖面示意图。 图3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透 视图。图4是详细表示图3的B所示的圆圈部分的局部剖面示意图。 图5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 结构的电极组的透视图。图6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透视图。图7是第二实施方式的电池组的分解透视图。 图8是表示图7的电池组的电路的模块图。 图9是表示第三实施方式的串联混合动力汽车的示意图。 图IO是表示第三实施方式的并联混合动力汽车的示意图。 图11是表示第三实施方式的串并联混合动力汽车的示意图。 图12是表示第三实施方式的汽车的示意图。 图13是表示第三实施方式的混合动力摩托的示意图。 图14是表示第三实施方式的电动摩托的示意图。 图15是表示第四实施方式的充电式扫除机的示意图。 图16是图15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含 有正极活性物质的层、4， 87负极、4a负极集电体、4b含有负极活性物 质的层、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、ll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本专利技术人们经过认真研究，结果发现了以下的效果。在具有使用钛 系氧化物作为负极活性物质的负极的非水电解质电池中，使非水电解质 中含有具有不饱和烃基的磺酸内酯类和具有由下述化学式(1)表示的官 能团的化合物时，与单独使用具有不饱和烃基的磺酸内酯类时相比，在 负极表面形成低电阻的覆膜而不会使大电流性能降低，从而可以大幅度 地抑制自放电，并提高循环性能。其中，R1 R3分别独立地表示碳原子数为1 10的烷基、碳原子数 为2 10的链烯基或碳原子数为6 10的芳基。艮P，对于具有上述构成的非水电解质电池来说，在初充电时，具有 由化学式(l)表示的官能团的化合物先于磺酸内酯类在负极被还原分解， 因此磺酸内酯类的还原分解被抑制，在负极表面上形成低电阻的保护覆 膜。其结果不会损坏大电流性能，从而抑制自放电，并提高充放电循环 寿命。例如，使用嵌入和脱嵌Li的含碳物质作为负极活性物质时，由于负 极活性物质Li嵌入电位不足0.4V (相对于Li/Li+)，因此磺酸内酯类的 还原分解和具有化学式(1)表示的官能团的化合物的还原分解几乎同时 发生，磺酸内酯类进行还原分解，在负极表面形成高电阻的保护覆膜。<formula>formula see original document page 9</formula>Li嵌入电位在0.4V (相对于U/Li+)以上的负极活性物质中，还存在除 硫化铁等钛系氧化物以外的其他物质。由于通过这样的负极活性物质使 具有由化学式(1)表示的官能团的化合物的还原分解迟缓，因此磺酸内 酯类进行还原分解，在负极表面上形成高电阻的保护覆膜。结果是大电 流性能和充放电循环寿命均劣化。另外，本专利技术人们发现通过以下的条件可获得更加显著的效果即 负极的由水银压入法测得的细孔直径分布中具有众数径为0.01 um 0.2 P m的第1峰；由水银压入法测得的直径为0.01 U m 0.2p m的细孔体 积是，相对于每lg上述负极的重量(除去上述负极集电体的重量)为 0.05 mL 0.5mL。通过上述大小和数量的微孔的存在，保护覆膜可以在 负极的微孔上均匀地生成，因此可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质电池，其特征在于，其包含：　　　　正极；　　　　含有钛系氧化物的负极；和　　　　非水电解质，该非水电解质包含具有由下述（１）式表示的官能团的化合物和具有不饱和烃基的磺酸内酯类，　　　　－＊ｉ－Ｒ２　　（１）　　　　其中，Ｒ１～Ｒ３分别独立地表示碳原子数为１～１０的烷基、碳原子数为２～１０的链烯基或碳原子数为６～１０的芳基。

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