本发明专利技术提供一种非水电解质二次电池，其包含：含有锂镍复合氧化物的正极、含有锂钛复合氧化物及含锂磷氧化物的负极、以及非水电解质，且满足下式（１）～（５），其中，β为所述锂钛复合氧化物的质量、γ为所述含锂磷氧化物的质量。ｂ／ａ＜ｙ／ｘ （１）７５≤ｂ／ａ≤９０ （２）９０≤ｙ／ｘ＜１００ （３）ｘ＜ｚ （４）０＜γ／β≤（ａｙ－ｂｘ）／ｂｚ （５）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非水电解质电池、具备该电池的电池组及汽车。
技术介绍
通过锂离子在负极和正极移动来进行充放电的非水电解质二次电池作为高能量密度电池被广泛研究。这种非水电解质二次电池除了作为小型电子设备用电源的利用之外，还可期待作为中大型电源的利用，希望进一步提高能量密度。非水电解质二次电池中正极活性物质使用锂过渡金属复合氧化物、负极活性物质使用碳材料。例如，专利文献1中公开了使用具有高能量密度的锂镍复合氧化物作为正极活性物质的非水电解质二次电池。但是，锂镍复合氧化物具有热稳定性低、电池的安全性有可能降低的问题。另一方面，非专利文献1中公开了一种安全性高的非水电解质二次电池，通过在负极活性物质中使用锂钛复合氧化物，即便由于外力等发生内部短路也不会引起热失控。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2001-236 号公报非专利文献非专利文献1 小杉伸一郎、其他2名，《東芝^ Ε ^—》，2008年，第63卷，第2号， p.54-5
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供安全性优异且能量密度大的非水电解质二次电池、具备该电池的电池组及汽车。用于解决技术问题的方法本专利技术的第1实施方式提供一种非水电解质二次电池，其包含含有锂镍复合氧化物的正极、含有锂钛复合氧化物及含锂磷氧化物的负极、以及非水电解质，且满足下式 (1) ⑶。b/a < y/x(1)75 彡 b/a 彡 90(2)90 ^ y/x < 100(3)χ < ζ(4)0 < γ/β 彡(ay-bx)/bz (5)其中，a为所述锂镍复合氧化物的初次充电时的锂脱嵌容量、b为所述锂镍复合氧化物的初次放电时的锂嵌入容量、χ为所述锂钛复合氧化物的初次充电时的锂嵌入容量、y为所述锂钛复合氧化物的初次放电时的锂脱嵌容量、ζ为所述含锂磷氧化物的锂嵌入容量、β为所述锂钛复合氧化物的质量、γ为所述含锂磷氧化物的质量。专利技术的效果根据本专利技术，可提供具有高安全性且具有高能量密度的非水电解质二次电池。 附图说明图1为表示一个实施方式的非水电解质二次电池的LiFePO4的添加量与能量密度的关系的曲线。图2为实施方式的非水电解质二次电池的部分切口侧视图。图3为图2的A部的放大截面图。图4为本专利技术第2实施方式的电池组的分解立体图。图5为表示本专利技术第2实施方式的电池组的电路的框图。图6为表示本专利技术第3实施方式的串联式混合动力汽车的示意图。图7为表示本专利技术第3实施方式的并联式混合动力汽车的示意图。图8为表示本专利技术第3实施方式的混联式混合动力汽车的示意图。图9为表示本专利技术第3实施方式的汽车的示意图。具体实施例方式—般来说，非水电解质二次电池的热失控是如下发生的在由于某种外在因素导致电池温度上升时，在负极与电解液之间发生放热反应，由此温度进一步提高，温度达到正极的热失控温度，从而导致发生热失控。因而，通过在负极中使用热稳定性高的材料，防止在负极与电解液之间发生放热反应，结果可期待通过防止正极的热失控的发生来提高电池的稳定性。因此可预料到，通过在正极中使用具有高能量密度的锂镍复合氧化物、在负极中使用安全性高的锂钛复合氧化物，可获得在维持高能量密度的同时、安全性也高的非水电解质二次电池。但是，由于锂镍复合氧化物的初次充放电时的锂离子嵌入脱嵌效率比锂钛复合氧化物的初次嵌入脱嵌效率还要低，因而正极使用锂镍复合氧化物、负极使用锂钛复合氧化物的非水电解质二次电池无法将锂镍复合氧化物的高能量密度反映成电池的能量密度。鉴于上述情况，本专利技术的目的在于提供安全性优异且能量密度大的非水电解质二次电池。以下，详细地说明本专利技术实施方式的非水电解质二次电池。实施方式的非水电解质二次电池具备含有锂镍复合氧化物的正极、含有锂钛复合氧化物及含锂磷氧化物的活性物质的负极、以及非水电解质。负极使用石墨、正极使用LiCoA的一般的锂离子二次电池具有360Wh/kg的能量密度。而负极使用石墨、正极使用LiNiO2W锂离子二次电池具有444Wh/kg的能量密度。这样，正极使用LiNW2的电池与正极使用LiCoA的电池相比，具有高约1. 2倍的能量密度。但是，已知LiNW2是热稳定性比LiCoO2还低的材料，由于使用LiNiO2,电池的安全性有可能降低。如上所述，通常来说，由于非水电解质二次电池的热失控是在负极与电解液之间产生的放热反应所导致的，因而通过在负极中使用热稳定性高的材料，可期待电池的稳定性提高。这里，作为热稳定性高于石墨的负极，可举出尖晶石型的、即具有尖晶石结构的钛酸锂Li4+xTi5012(x根据充放电反应在-1彡χ彡3的范围内改变)。通过将使用了锂钛复合氧化物的负极与使用了锂镍复合氧化物的正极相组合，可获得安全性有所提高的非水电解质二次电池。然而，锂镍复合氧化物(例如LiNiO2)的相对于初次充电时的锂脱嵌容量的初次放电时的锂嵌入容量(即初次充放电时的锂嵌入脱嵌效率)为约85%。而锂钛复合氧化物 (例如Li4+xTi5012)的相对于初次充电时的锂嵌入容量的初次放电时锂脱嵌容量(即初次充放电时的锂嵌入脱嵌效率)为约95%。因此，由负极的锂钛复合氧化物脱嵌的锂中产生了不能被正极的锂镍复合氧化物嵌入的剩余锂离子。本专利技术人等通过将脱嵌这种剩余锂离子部分的锂钛复合氧化物置换成初次充放电时的锂嵌入容量(单位质量的嵌入容量)更高的含锂磷氧化物，成功地减少了负极的质量、增加了电池的能量密度。用含锂磷氧化物置换了一部分锂钛复合氧化物的负极由于锂脱嵌容量降低，因而锂嵌入脱嵌效率降低。当负极的嵌入脱嵌效率低于正极时，电池的能量效率降低，因而含锂磷氧化物在负极的初次嵌入脱嵌效率不会低于正极的初次嵌入脱嵌效率的范围内进行添加。具体地说，负极所含的含锂磷氧化物的量为满足下式(1) (5)的范围内。b/a < y/x(1)75 彡 b/a 彡 90(2)90 ^ y/x < 100 (3)χ < ζ(4)0 < γ/β 彡(ay-bx)/bz (5)其中，a为所述锂镍复合氧化物的初次充电时的锂脱嵌容量、b为所述锂镍复合氧化物的初次放电时的锂嵌入容量、χ为所述锂钛复合氧化物的初次充电时的锂嵌入容量、y为所述锂钛复合氧化物的初次放电时的锂脱嵌容量、ζ为所述含锂磷氧化物的锂嵌入容量、β为所述锂钛复合氧化物的质量、γ为所述含锂磷氧化物的质量。上式(1)表示锂镍复合氧化物的嵌入脱嵌效率低于锂钛复合氧化物的嵌入脱嵌效率。上式( 表示锂镍复合氧化物的嵌入脱嵌效率的范围。上式C3)表示锂钛复合氧化物的嵌入脱嵌效率的范围。上式(4)表示含锂磷氧化物的锂嵌入容量大于锂钛复合氧化物的锂嵌入容量。这里对a、b、X、y、ζ的测定方法进行说明。制作以由所述锂镍复合氧化物、导电剂和粘合剂构成的电极为工作电极、以锂金属为对电极和参比电极的三电极式槽。以0. IC以下的电流值进行恒电流充电，直至该未进行充放电的三电极式槽的工作电极的电位相对于锂金属达到4. 25V。这里，IC是指用1小时的时间对该电池的额定容量进行放电时所需要的电流值。将在工作电极的电位达到4. 25V 后进行该电位下的恒电压充电10小时时的锂脱嵌容量设为a(初次充电)。将以0. IC以下的电流值对该充电状态的三电极式槽进行恒电流放电直至工作本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种非水电解质二次电池，其包含：含有锂镍复合氧化物的正极、含有锂钛复合氧化物及含锂磷氧化物的负极、以及非水电解质，且满足下式（１）～（５）：ｂ／ａ＜ｙ／ｘ （１）７５≤ｂ／ａ≤９０ （２）９０≤ｙ／ｘ＜１００ （３）ｘ＜ｚ （４）０＜γ／β≤（ａｙ－ｂｘ）／ｂｚ （５）其中，ａ为所述锂镍复合氧化物的初次充电时的锂脱嵌容量，单位为ｍＡｈ／ｇ、ｂ为所述锂镍复合氧化物的初次放电时的锂嵌入容量，单位为ｍＡｈ／ｇ、ｘ为所述锂钛复合氧化物的初次充电时的锂嵌入容量，单位为ｍＡｈ／ｇ、ｙ为所述锂钛复合氧化物的初次放电时的锂脱嵌容量，单位为ｍＡｈ／ｇ、ｚ为所述含锂磷氧化物的锂嵌入容量，单位为ｍＡｈ／ｇ、β为所述锂钛复合氧化物的质量，单位为ｇ、γ为所述含锂磷氧化物的质量，单位为ｇ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：猿渡秀乡，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP
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