[发明专利]电力储存装置

说明书

技术领域

所公开的发明的一实施例涉及电力储存装置。

背景技术

诸如个人计算机和蜂窝电话等的便携式电子设备领域已经取得显著进展。便携式电子设备需要小巧、轻质且可靠的高能量密度可充电电力储存装置。作为这样的电力储存装置，例如，已知有锂离子二次电池。此外，由于日益意识到环境问题和能源问题，安装二次电池的电推进车辆的开发也获得迅速发展。

在锂离子二次电池中，作为正电极活性材料，已知有磷酸盐化合物，其具有橄榄石结构，包含锂（Li）和铁（Fe）、锰（Mn）、钴（Co）、或镍（Ni），例如磷酸锂铁（LiFePO₄）、磷酸锂锰（LiMnPO₄）、磷酸锂钴（LiCoPO₄）或磷酸锂镍（LiNiPO₄）（参见专利文献1、非专利文献1和非专利文献2）。

磷酸锂铁由成分式LiFePO₄表示，从LiFePO₄完全提取锂所形成的FePO₄也是稳定的；于是，可以利用磷酸锂铁安全地实现大容量。

[参考文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本公开专利申请No.H11-25983

[非专利文献]

[非专利文献1]Byoungwoo Kang,Gerbrand Ceder,Nature,(United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland),2009,March,Vol.458,pp.190-193

[非专利文献2]F.Zhou et al.,ElectrochemistryCommunications,(Kingdom of the Netherlands),2004,November,Vol.6,No.11,pp.1144-1148

发明内容

一种包括上述具有橄榄石结构并含有锂和锰的磷酸盐化合物的正电极活性材料与包括具有橄榄石结构并含有锂和铁的磷酸盐化合物的正电极活性材料相比实现了高放电电势。具有橄榄石结构且含有锂和锰的磷酸盐化合物（例如，通式：LiMnPO₄）的理论容量与具有橄榄石结构并含有锂和铁的磷酸盐化合物（例如，通式：LiFePO₄）的理论容量几乎相同。因此，预期包括具有橄榄石结构并含有锂和锰的磷酸盐化合物的正电极活性材料具有高的能量密度。

然而，即使在使用包括具有橄榄石结构且含有锂和锰的磷酸盐化合物的正电极活性材料时，也未获得预期的容量。这种情况的一个原因据认为是向活性材料的表面中插入锂以及从其提取锂时存在能垒。

考虑到以上问题，所公开的发明的一实施例的目的是提供一种具有大容量、高放电电压和高能量密度的电力储存装置。

本发明的一实施例是一种电力储存装置，包括：正电极，其中在正电极集流器上形成正电极活性材料；以及负电极，其面对正电极，电解质插入在它们之间。正电极活性材料包括第一区域和第二区域，第一区域包括含有锰（Mn）、钴（Co）和镍（Ni）中的一种或多种以及锂（Li）的化合物，第二区域覆盖第一区域并包括含有锂（Li）和铁（Fe）的化合物。

本发明的一实施例是一种电力储存装置的正电极活性材料，包括：第一区域，包括含有锰、钴和镍中的一种或多种以及锂的化合物；以及第二区域，覆盖所述第一区域并包括含有锂和铁的化合物。

正电极活性材料是颗粒形式的，稍后描述的正电极活性材料层可以包括多个颗粒。

第一区域和第二区域是膜形式的，稍后描述的正电极活性材料层可以包括膜形式的正电极活性材料。

在颗粒形式的正电极活性材料或膜形式的正电极活性材料中，第一区域可以包括含有锰、钴和镍中的一种或多种以及锂的磷酸盐化合物。此外，第二区域可以包括含有锂和铁的磷酸盐化合物。作为磷酸盐化合物的典型示例，给出具有橄榄石结构的磷酸盐化合物。形成第一区域的包含锰、钴和镍中的一种或多种以及锂的磷酸盐化合物可以包括具有橄榄石结构的区域。形成第二区域的包含锂和铁的磷酸盐化合物可以包括具有橄榄石结构的区域。此外，具有橄榄石结构的磷酸盐化合物可以包括在第一区域和第二区域二者中。第一区域的结构可以是单晶结构、多晶结构、微晶结构或非晶结构。第二区域的结构可以是单晶结构、多晶结构、微晶结构或非晶结构。