[发明专利]非水电解液二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池等非水电解液二次电池。

背景技术

锂离子二次电池的负极活性物质一般使用石墨。但是，伴随着近年来的电子设备的多功能化，其消耗电力显著增加，越发需要大容量的二次电池，所以只要是使用石墨，则不久的将来就难以应对该要求。因此，对由容量高于石墨的材料即Sn系物质或Si系物质构成的负极活性物质的开发非常活跃。

但是，由Sn系物质或Si系物质构成的负极活性物质一般初次充电时的不可逆容量较大。因此，为了发挥这些负极活性物质所具有的高容量的特性，必须将这些负极活性物质与高容量且具有适当的不可逆容量的正极活性物质组合使用。

因此，本申请人先前提出了具有层状结构的钴酸锂的钴按照3Co³⁺←→2Mn⁴⁺+Li⁺被锰和锂置换的、化学式用Li(Li_xMn_2xCo_1-3x)O₂(0＜x＜1/3)表示的锂二次电池用正极材料(参照专利文献1)。通过使用专利文献1中记载的正极材料，可以起到能够提高充放电循环特性的有利效果。但是，在专利文献1中，由于与该正极材料组合使用的负极材料是金属锂，所以不会发生上述的初次充电时的不可逆容量的问题。因此，从该文献的记载中并不能清楚知道：当将专利文献1中记载的正极材料与Sn系物质或Si系物质构成的负极材料组合使用时会起到怎样的效果。与以往使用较多的正极活性物质即LiCoO₂等相比，由于上述的Li(Li_xMn_2xCo_1-3x)O₂的容量较低，所以并没有想到着眼于由高容量的电池设计的Sn系物质或Si系物质构成的负极活性物质与Li(Li_xMn_2xCo_1-3x)O₂的组合。

专利文献1：日本特开平8-273665号公报

发明内容

本发明的目的是提供一种可充分地发挥由Sn系物质或Si系物质构成的负极活性物质所具有的高容量特性的非水电解液二次电池。

本发明提供一种非水电解液二次电池，其具备具有正极活性物质层的正极和具有负极活性物质层的负极，所述正极活性物质层含有Li(Li_xMn_2xCo_1-3x)O₂(式中，0＜x＜1/3)，所述负极活性物质层包含Si或Sn。

此外，本发明提供一种非水电解液二次电池的调整方法，其特征在于，设定所使用的正负极的活性物质各自的量，使得负极的理论容量相对于初次以后的充电的截止电压的正极的容量的比值达到1.1～3.0倍，并且在充电的截止电压的负极容量为该负极的理论容量的0～90％的范围内进行充放电；在充放电之前，进行将负极的理论容量的50～90％的锂供给至所述负极的操作。

附图说明

图1是表示使用Li(Li_0.03Mn_0.06Co_0.91)O₂以及LiCoO₂作为正极活性物质的电池的充电时的这些物质的行为的XAFS测定结果。

图2是表示使用Li(Li_0.2Mn_0.4Co_0.4)O₂作为正极活性物质的电池的充电时的这些物质的行为的XAFS测定结果。

图3是表示本发明的非水电解液二次电池中使用的负极的一个实施方式的截面结构的示意图。

图4是表示图3所示负极的制造方法的工序图。

图5是对实施例4和实施例7中得到的电池进行预充电和随后进行放电时的充放电曲线。

具体实施方式

以下根据其优选的实施方式对本发明进行说明。本发明的非水电解液二次电池(以下也简称作“二次电池”或“电池”)具有正极、负极和配置于它们之间的隔膜作为其基本构成构件。在正极和负极之间隔着隔膜充满了非水电解液。本发明的电池可以是具备上述基本构成构件的圆筒形、方形、硬币形等形态。但并不限于这些形态。

本发明的电池中使用的正极例如是在集电体的至少一面上形成正极活性物质层而得到的。正极活性物质层中含有活性物质。作为该活性物质，本发明中使用的是特定的锂过渡金属复合氧化物。该特定的锂过渡金属复合氧化物用以下的式(1)表示。