[发明专利]非水二次电池及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水二次电池及其使用方法。

背景技术

近年来，二次电池作为个人电脑或者手机等的电源，或者作为电动汽车或电力储藏用的电源，已经成为必不可少的重要构成要素之一。

特别的，在称为便携型计算机或便携信息终端的移动体通信用途中，要求更小型化、轻量化。但是因为液晶显示面板的背灯或图画控制消耗的电力高，以及二次电池的容量目前还不充分，因此，系统紧凑化、轻量化还有困难。特别在个人电脑中，随着通过搭载DVD等向多功能化发展，消耗的电力有增加的倾向。因此，急切要求电力容量，特别是单电池的电压在3.3V以上的放电容量的增大。

进而，地球环境问题日益突出，并且对没有气体排放或发出噪音的电动汽车日益受到瞩目。最近在电池中蓄积刹车时产生的能量进而有效利用，或者有效使用在电池中蓄积的起动时的电能等，采用例如这些系统的混合型电动汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)正受到广泛关注。但是，目前的电池因为电力容量低，必须通过增加电池个数来提高电压，因此会使车内的空间变窄，会产生车体稳定性变差等问题。

二次电池中，使用非水电解液的二次锂电池因为电压高且质量轻、能期待高能量密度而受注目。特别在专利文献1中公开了以LiCoO₂为代表的含锂过渡金属氧化物作正极活性物质，金属锂作负极活性物质，使用该两种活性物质的二次锂电池因为具有4V以上的电动势，能期待实现高能量密度。

但是，用目前的LiCoO₂作正极活性物质，作为负极活性物质使用石墨等碳材料的LiCoO₂系二次电池，其充电终止电压通常在4.2V以下，该充电条件下的充电量停留在LiCoO₂的理论容量保留的约6成。通过将充电终止电压提高到高于4.2V，尽管可以增加电力容量，但是伴随充电量的增加，会产生LiCoO₂的晶体结构破坏，充放电循环寿命变短，因为LiCoO₂的晶体结构缺乏稳定性，会有热稳定性降低等问题。

为了解决该问题，多进行在LiCoO₂中添加不同金属元素的尝试(专利文献2～5)。

并且，也多次进行在4.2V以上的高电压领域中使用电池的尝试(专利文献6～8)。此外还在进行关于有机氟系溶剂或有机硫系溶剂的各种尝试(专利文献9～14)。

专利文献1：特开昭55-136131号公报

专利文献2：特开平4-171659号公报

专利文献3：特开平3-201368号公报

专利文献4：特开平7-176302号公报

专利文献5：特开2001-167763号公报

专利文献6：特开2004-296098号公报

专利文献7：特开2001-176511号公报

专利文献8：特开2002-270238号公报

专利文献9：特开平8-37024号公报

专利文献10：特开平10-112335号公报

专利文献11：特开平10-112334号公报

专利文献12：特开2000-123880号公报

专利文献13：特开平06-302336号公报

专利文献14：特开平11-162511号公报

发明内容

今后，对于二次电池，要求除了迄今为止的高容量化，还要求包括目前的安全性以上的高可靠度。通常，增加电极中的活性物质含量比例，提高电极密度，特别是正极合剂层密度，能大大改善电池容量，但是，另一方面，这样的高容量化方法会有电池的安全性慢慢降低的问题。

因而，为了响应高电力容量化的要求，期望的电池要满足这样的条件：在比LiCoO₂更高的电动势(电压范围)下，使用能够进行安全且可逆性好地充放电的晶体结构的稳定材料，且即使进行正极合剂层的高密度化也能确保目前的安全性，并且有电池不会膨胀等的可靠性。

并且，目前的LiCoO₂正极活性物质电池如果放电终止电压比3.2V更高，则在放电末期因为电位降低大，不能完全放电，相对于充电的放电电量效率显著降低。而且，因为不能完全放电，LiCoO₂的晶体结构易于破坏，充放电循环寿命变短。该现象在上述的高电压区域更为显著。