二次电池、电子装置、电动工具和电动车辆制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种二次电池、电子装置、电动工具和电动车辆。该二次电池甚至在重复充放电后也能够抑制电阻上升。所述二次电池包括正极、负极和电解液。所述负极包含含钛锂复合氧化物作为负极活性物质，并且所述电解液包含环状二磺酸酐。

【技术实现步骤摘要】
二次电池、电子装置、电动工具和电动车辆
本专利技术涉及包括正极、负极和电解液的二次电池，以及使用其的电子装置，使用其的电动工具(电力工具，electricpowertools)，使用其的电动车辆和使用其的电力存储系统(electricpowerstoragesystems)。
技术介绍
近年来，已经广泛使用了由手机和个人数字助理(PDA)代表的电子装置，并且已经强烈需要进一步减小它们的尺寸和重量并实现它们的长寿命。因此，作为用于电子装置的电源，已经开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小型且轻质的二次电池。近年来，已经考虑了将这种二次电池不仅应用于上述电子装置，而且还应用于由电动工具如电锯、电动车辆如电动汽车和电力存储系统如家用电力服务器代表的各种应用。作为二次电池，已经广泛提议了使用各种充放电原理的二次电池。具体地，认为使用锂离子的插入和提取的锂离子二次电池是有希望的，因为锂离子二次电池能够提供比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。二次电池包括正极、负极和电解液。所述正极和所述负极分别包含插入和提取锂离子的正极活性物质和负极活性物质。在二次电池中，为了获得高电池容量，将含锂化合物如LiCoO2用作正极活性物质，并且将碳材料如石墨用作负极活性物质。在使用碳材料作为负极活性物质的二次电池中，在充放电时负极活性物质易于与电解液发生反应，因此易于促进电解液的分解反应。在这种情况下，因为负极的表面被电解液的分解物质等覆盖，因此，当重复充放电时，负极的电阻易于增大。因此，已经提议了使用低反应性的含钛锂复合氧化物代替高反应性的碳材料作为负极活性物质(例如，参见日本未审查专利申请公开号06-275263)。含钛的锂复合氧化物是含有Li、Ti和其他金属元素作为元素并具有尖晶石型晶体结构的氧化物。
技术实现思路
通过使用含钛的锂复合氧化物作为负极活性物质，抑制了由负极的反应性引起的电解液的分解反应。然而，在这种情况下，未抑制由正极的反应性引起的电解液的分解反应。因此，在其中将提供高容量的含锂化合物用作正极活性物质的情况下，在重复充放电之后，正极的电阻易于因电解液的分解反应而增大。因此，整个电池的电阻仍然增大。期望提供一种即使在重复充放电之后也能够抑制电阻上升的二次电池、电子装置、电动工具、电动车辆和电力存储系统。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种包括正极、负极和电解液的二次电池。所述负极包含一种或多种由下式1至式3表示的含钛锂复合氧化物作为负极活性物质。所述电解液包含一种由下式4表示的环状二磺酸酐或由下式5表示的环状二磺酸酐或两者。式1Li[LixM1(1-3x)/2Ti(3+x)/2]O4...(1)在该式中，M1是Mg、Ca、Cu、Zn和Sr中的一种或多种，并且x满足0≤x≤1/3。式2Li[LiyM21-3yTi1+2y]O4...(2)在该式中，M2是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga和Y中的一种或多种，并且y满足0≤y≤1/3。式3Li[Li1/3M3zTi(5/3)-z]O4...(3)在该式中，M3是V、Zr和Nb中的一种或多种，并且z满足0≤z≤2/3。式4在该式中，R1至R4是烷基基团(CmH2m+1：m满足0≤m≤4)。式5在该式中，R5至R10是烷基基团(CnH2n+1：n满足0≤n≤4)。根据本专利技术的一个实施方式，提供了使用本专利技术实施方式的二次电池的电子装置。根据本专利技术的一个实施方式，提供了使用本专利技术实施方式的二次电池的电动工具(电力工具)。根据本专利技术的一个实施方式，提供了使用本专利技术实施方式的二次电池的电动车辆。根据本专利技术的一个实施方式，提供了使用本专利技术实施方式的二次电池的电力存储系统。根据本专利技术实施方式的二次电池，所述负极包含上述含钛锂复合氧化物作为负极活性物质，并且所述电解液包含上述环状二磺酸酐。因此，即使重复充放电，也可以抑制电阻上升。而且，在使用上述二次电池的电子装置、电动工具、电动车辆和电力存储系统中，获得了类似的效果。应理解，上述一般描述和下列详细描述两者都是示例性的，并且旨在提供如所要求的专利技术的进一步说明。附图说明包括附图以提供本专利技术的进一步理解，并且将附图结合在本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出了实施方式，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是示出了本专利技术实施方式的二次电池(圆筒型)的构造的横截面图。图2是示出了图1中所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的横截面图。图3是示出了隔膜的构造的横截面图。图4是示出了本专利技术实施方式的另一种二次电池(层压膜型)的构造的透视图。图5是沿图4中所示的螺旋卷绕电极体的线V-V所截取的横截面图。具体实施方式在下文中，将参考附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。以下列顺序给出描述。1.二次电池1-1.圆筒型1-2.层压膜型2.二次电池的应用<1.二次电池/1-1.圆筒型>图1和图2示出了本专利技术实施方式中的二次电池的横截面构造。图2示出了图1中所示的螺旋卷绕电极体20的放大部分。[二次电池的总体构造]本文中描述的二次电池是例如其中通过锂离子的插入和提取而获得电池容量的锂离子二次电池，并且是我们称作圆筒型二次电池的二次电池。所述二次电池包含在几乎中空的圆筒形状电池壳11内部的螺旋卷绕电极体20以及一对绝缘板12和13。在所述螺旋卷绕电极体20中，利用其间的隔膜23将正极21和负极22层压并将其螺旋卷绕。电池壳11具有其中电池壳11的一端封闭且其另一端打开的中空结构。电池壳11由例如Fe、Al、其合金等形成。可以在电池壳11的表面上设置Ni等的镀层。设置所述一对绝缘板12和13以从上侧和下侧在其间夹入螺旋卷绕电极体20并垂直于螺旋卷绕周面延伸。在电池壳11的开口端部处，通过垫圈17嵌塞电池盖14、安全阀机构15和PTC(正温度系数)装置16。由此，将电池壳11密闭密封。所述电池盖14由例如与电池壳11类似的材料制成。所述安全阀机构15和所述PTC装置16设置在所述电池盖14的内侧。所述安全阀机构15通过所述PTC装置16而电连接至所述电池盖14。在所述安全阀机构15中，当内压力因内部短路、外部加热等而变为一定值以上时，盘状板15A反转以切断所述电池盖14与所述螺旋卷绕电极体20之间的电连接。所述PTC装置16防止由大电流造成的异常生热。在所述PTC装置16中，随着温度上升，电阻增大。所述垫圈17由例如绝缘材料制成。所述垫圈17的表面可以涂布有沥青。在螺旋卷绕电极体20的中心处，可以插入中心销24。例如，将由导电材料如Al制成的正极引线25连接至正极21。例如，将由导电材料如Ni制成的负极引线26连接至负极22。将正极引线25例如焊接至安全阀机构15，并电连接至电池盖14。将负极引线26例如焊接至电池壳11，并电连接至电池壳11。[正极]在正极21中，例如，将正极活性物质层21B设置在正极集电体21A的一面或两面上。所述正极集电体21A由例如导电材料如Al、Ni和不锈钢制成。所述正极活性物质层21B包含一种或多种插入和提取锂离子的正极材料作为正极活性物质。根据需要，所述正极活性物质层21B可以包含其他材料如正极粘结剂和正极导电剂。作为正极材料，含锂化合物是优选的，因为由此获得了高能量密度。含锂化合物的实例包括包含Li和过渡金属元素作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.23 JP 2011-0636171.一种二次电池，包括：正极；负极；和电解液，其中，所述负极包含由下式1至式3表示的一种或多种含钛锂复合氧化物作为负极活性物质，并且所述电解液包含由下式4表示的环状二磺酸酐或由下式5表示的环状二磺酸酐或者两者：式1Li[LixM1(1-3x)/2Ti(3+x)/2]O4其中，M1是Mg、Ca、Cu、Zn和Sr中的一种或多种，并且x满足0≤x≤1/3，式2Li[LiyM21-3yTi1+2y]O4其中，M2是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga和Y中的一种或多种，并且y满足0≤y≤1/3，式3Li[Li1/3M3zTi(5/3)-z]O4其中，M3是V、Zr和Nb中的一种或多种，并且z满足0≤z≤2/3，式4其中，R1至R4是烷基基团CmH2m+1，其中m满足0≤m≤4，式5其中，R5至R10是烷基基团CnH2n+1，其中n满足0≤n≤4，其中，所述环状二磺酸酐在所述电解液中的含量为0.1wt％以上至5wt％以下。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述环状二磺酸酐是1,2-乙二磺酸酐或1,3-丙二磺酸酐或者两者。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解液包含由下式6表示的卤代环状碳酸酯或由下式7表示的不饱和碳键环状碳酸酯或者两者：式6其中，R11至R14是氢基团、卤素基团、烷基基团CpH2p+1、或者卤代烷基基团CqH2q+1Xr，其中p满足0≤p≤4，X是卤素，q满足0≤q≤4，且r满足0≤r≤2q+1，并且R11至R14中的一个或多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：川岛敦道，井本浩，白土友透，坂本卓诚，植田直人，西本淳，洼田忠彦，井原将之，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：