[发明专利]无水电解质二次电池

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是根据并主张于2010年9月7日提交的在先日本专利申请2010-200041的优先权，其全部内容通过援引加入本文。

技术领域

本文所述的实施方案概括地涉及无水电解质二次电池和包括所述无水电解质电池的电池组。

背景技术

在二次电池中，无水电解质二次电池是通过锂离子在正负电极之间迁移而充电和放电的二次电池。因为无水电解质二次电池使用有机溶剂作为电解质溶液，它可比都使用水溶液的镍-镉二次电池和镍金属氢化物二次电池提供更大的电压。目前实际使用的无水电解质二次电池采用含锂的钴复合氧化物或含锂的镍复合氧化物作为正极活性材料，基于碳的材料和钛酸锂等作为负极活性材料，并且采用锂盐如LiPF₆和LiBF₄在有机溶剂如环形碳酸酯和线型碳酸酯中的溶液形式作为电解质溶液。正极活性材料的平均工作电势以金属锂电势为基数是约3.4-3.8V，并且在充电时其最大电势以金属锂电势为基数是4.1-4.3V。另一方面，作为负极活性材料的基于碳的材料和钛酸锂的平均工作电势相对于金属锂电势分别是约0.05-0.5V和1.55V。通过组合这些正负极活性材料，电池电压变为2.2-3.8V，并且其最大充电电压变为2.7-4.3V。

为了进一步改进容量，考虑使用LiMn_1.5Ni_0.5O₄，其为正极提供4.4-5.0V的充电时的最大电势。但是，在包括LiMn_1.5Ni_0.5O₄的正极中，基于碳酸酯的溶剂在充电时引起氧化反应，由此使循环性能恶化并且产生气体。此外，磺内酯和基于砜的化合物具有高粘度，并且氧化分解的可能性增高，但是，在负极与溶剂的反应性增高。因此，不可能达到优异的循环性能。

发明内容

本发明的目的是提供具有改进的循环性能的无水电解质电池，以及使用所述无水电解质电池的电池组。

根据一个实施方案，提供无水电解质二次电池，其包括容器、容纳于所述容器中的无水电解质溶液、容纳于所述容器中的正极，以及容纳于所述容器中的负极。所述无水电解质溶液包括无水溶剂和溶于所述无水溶剂中的锂盐。所述无水溶剂包括50体积％-95体积％的由下式1表示的基于砜的化合物：

式1

其中R₁和R₂各为含有1-6个碳原子的烷基并且满足R₁≠R₂。所述正极包括由Li_1-xMn_1.5-yNi_0.5-zM_y+zO₄表示的复合氧化物，其中0≤x≤1，0≤y+z≤0.15，并且M是选自Mg、Al、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Nb、Sn、Zr和Ta的至少一种元素。所述负极包括能够在以金属锂电势为基数1V或更高电势下吸收或释放锂的负极活性材料。

根据所述无水电解质二次电池，循环性能可改进。

附图说明

图1是表示第一实施方案的无水电解质二次电池的横截面的示意图；

图2是显示图1的A部分的放大的横截面视图；

图3是第三实施方案的电池组的分解透视图；

图4是说明图3的电池组的电路的框图；和

图5是表示在实施例和对比实施例中放电量保持率的变化的图。

具体实施方式

(第一实施方案)

概括而言，根据一个实施方案，第一实施方案的无水电解质二次电池包括容器、容纳于所述容器中的无水电解质溶液、容纳于所述容器中的正极，以及容纳于所述容器中的负极。所述无水电解质溶液包括无水溶剂和溶于所述无水溶剂中的锂盐。所述无水溶剂包括50体积％-95体积％的由下式1表示的基于砜的化合物：

式1

其中R₁和R₂各为含有1-6个碳原子的烷基并满足R1≠R2。

所述正极包括由下式(2)表示的复合氧化物：

Li_1-xMn_1.5-yNi_0.5-zM_y+zO₄    (2)