电极、二次电池、电池组、电动车辆以及电力储存系统技术方案

本发明专利技术提供了电极、二次电池、电池组、电动车辆以及电力储存系统。所述二次电池包括：正极；所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液。所述正极活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质。所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中。所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含在集电体上的活性物质层的电极，并涉及使用所述电极的二次电池。本专利技术还涉及使用所述二次电池的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子>J-U装直。
技术介绍
近年来，已经广泛使用了各种电子装置如手机和个人数字助理(PDA)，且已经需要进一步降低电子装置的尺寸和重量并实现它们的长寿命。因此，已经开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小且轻质的二次电池作为电源。近年来，已经考虑了将这种二次电池应用于可包括例如可附着且可拆卸地安装在电子装置等、电动车辆如电动汽车、电力存储系统如家用电力服务器和电动工具如电锯上的电池组的各种其他应用。作为二次电池，已经提议了通过使用各种充放电原理获得容量的二次电池。具体地，认为使用电极反应物如锂离子的插入(嵌入，insertion)和提取(脱嵌，extraction)的二次电池是有希望的，因为这种二次电池提供比诸如铅电池和镍镉电池的电池更高的能量山/又o二次电池包括正极、负极和电解液。正极包括在正极集电体上的正极活性物质层。正极活性物质层包含有助于充放电反应的正极活性物质。作为正极活性物质，例如，可以通常使用锂复合氧化物如LiCo02、LiNiO2和LiMn2O4，磷酸锂化合物如LiFePO4等。正极通常通过下列程序形成。首先，将正极活性物质和材料如正极粘合剂分散到有机溶剂中，由此获得浆料。随后，将所述浆料涂布在正极集电体上，然后对所得物进行干燥以形成正极活性物质层。最后，利用例如辊压机等对正极活性物质层进行压缩成型。正极的构造大大影响二次电池的性能。因此，已经对正极的构造进行了各种研究。例如，为了获得优异的充放电特性，使用具有微小粒径的锂金属磷酸盐化合物(LixAyPO4，其中A是元素如Fe，且X和y满足0〈x〈2和0〈y < 1)，或具有预定的X射线衍射特性的化合物(LiMPO4，其中M是元素如Fe)(例如，参见日本专利第4190930号和日本未审查专利申请公开(PCT申请的译文)第2008-541364号)。为了提高过充电特性等，例如，形成了包含多个层的正极活性物质层，或使得各个层中正极活性物质的组成相互不同(例如，参见日本未审查专利申请公开第2007-035589号、第2009-245827号和第2001-338639号)。为了提高制备电极时的处理性，例如,将锂锰复合氧化物(LiaMnbO4,其中a和b满足I < a < 1.2和1.5 ^ 2)用作正极活性物质，且使用正极活性物质的第二颗粒(投影图像)的圆形度(例如，参见日本未审查专利申请公开第2002-274853号)。应注意，除了正极活性物质的圆形度之外，还使用负极活性物质如天然石墨(粒状体)的圆形度(例如，参见日本未审查专利申请公开第2007-242282号)
技术实现思路
正极活性物质层相对于正极集电体的粘附特性和电池特性如负荷特性随正极活性物质的粒径而变化。因此，正极活性物质层的剥落的抑制和电池特性的提高处于所谓的权衡关系。期望提供一种能够抑制活性物质层的剥落和提高电池特性两者的电极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子装置。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种电极，所述电极包含在集电体上的活性物质层。所述活性物质层包含各自为二次粒子(二次颗粒，secondary particle)的球状活性物质(spherical active material)和各自为二次粒子的扁平状活性物质(planularactive material)。所述球状活性物质各自包含在更靠近所述集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述集电体的区域中。所述球状活性物质的一次粒子(一次颗粒，初级粒子，primary particle)的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。此处，“平均粒径”是指中值直径(D50)。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种二次电池，所述二次电池包括:正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液。所述正极活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质。所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中。所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种电池组，所述电池组包括:二次电池；控制所述二次电池的使用状态的控制部；和根据所述控制部的指令切换所述二次电池的使用状态的开关部。所述二次电池包括:正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液。所述正极活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质。所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中。所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括:二次电池；将从所述二次电池供应的电力转换为驱动力的转换部；根据所述驱动力运行的驱动部；和控制所述二次电池的使用状态的控制部。所述二次电池包括:正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液。所述活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质。所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中。所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种电力存储系统，所述电力存储系统包括:二次电池；供应有来自所述二次电池的电力的一个或多个电气装置；和控制从所述二次电池到所述一个或多个电气装置的电力供应的控制部。所述二次电池包括:正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液。所述正极活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质。所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中。所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种电动工具，所述电动工具包括:二次电池；和供应有来自所述二次电池的电力的可动部。所述二次电池包括:正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液。所述活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质。所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中。所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种电子装置，所述电子装置包括二次电池作为电力供应源。所述二次电池包括:正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液。所述活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，包括：正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层；负极；和电解液，所述正极活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质，所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中，并且所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。

【技术特征摘要】
2011.12.08 JP 2011-2690951.一种二次电池，包括: 正极，所述正极包含在正极集电体上的正极活性物质层； 负极；和 电解液， 所述正极活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次粒子的扁平状活性物质，所述球状活性物质各自包含在更靠近所述正极集电体的区域中，且所述扁平状活性物质各自包含在更远离所述正极集电体的区域中，并且 所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极活性物质层包含第一层和第二层，所述第一层包含所述球状活性物质，且所述第二层包含所述扁平状活性物质。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述球状活性物质的平均圆形度大于所述扁平状活性物质的平均圆形度。4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述球状活性物质具有等于或大于0.6的平均圆形度，且所述扁平状活性物质具有等于或小于0.2的平均圆形度。5.根据权利要求1所述的二次电池，其中 所述球状活性物质的一次粒子的平均粒径大于0.1微米且小于30微米，并且 所述扁平状活性物质的一次粒子的平均粒径大于0.01微米且小于I微米。6.根据权利要求2所述的二次电`池，其中，所述第一层的厚度小于所述第二层的厚度。7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述球状活性物质、所述扁平状活性物质或两者包含由下式(I)至下式(5)表示的化合物中的一种或多种:LiCoaMVaCV..(I) 其中Ml包含Mg、Al和Ba中的一种或多种，且a满足0〈a ( I ； Li1+bNicCOlJ2d02- (2) 其中M2包含Mg、Al、Mn和Ba中的一种或多种，且b至d满足0彡b〈0.1和0〈c+d〈l ； Li1+e (MnfNigCoH_g_hM3h) ^eO2- (3) 其中M3包含Mg、Al、Zn、Ti和V中的一种或多种，且e至h满足0.05 ( e〈0.25、0.5 彡 f<0.7、0 彡 g〈 (1-f)和 0.001 ^ h〈0.05 ； LiM4P04— (4) 其中M4包含Fe、Mn和Co中的一种或多种；以及 LiiMn2^jMSjOkFm- (5) 其中 M5 包含 Co、N1、Mg、Al、B、T1、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、Sn、Ca、Sr 和 W 中的一种或多种,且i至k和m满足0.9彡i彡1.1、0彡j彡0.6,3.7彡k彡4.1和0彡m彡0.1。8.根据权利要求2所述的二次电池，其中 所述第一层包含第一粘合剂， 所述第一层中所述第一粘合剂的含量相对于所述球状活性物质和所述第一粘合剂的总含量的比率大于0.5重量％且小于5重量％, 所述第二层包含第二粘合剂，且 所述第二层中所述第二粘合剂的含量相对于所述扁平状活性物质和所述第二粘合剂的总含量的比率大于2重量％且小于10重量％。9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池是锂离子二次电池。10.根据权利要求1所述的二次电池，其中，构成所述球状活性物质和所述扁平状活性物质的正极材料为含锂化合物。11.一种电极，包括: 在集电体上的活性物质层； 所述活性物质层包含各自为二次粒子的球状活性物质和各自为二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤木聪，柳原明日辉，细谷洋介，李国华，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：