[发明专利]非水电解液二次电池用正极及非水电解液二次电池以及电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解液二次电池用正极及非水电解液二次电池以及电池模块。

本申请基于并要求于2010年12月17日在日本提交的专利申请第2010-282433号、以及于2010年12月17日在日本提交的专利申请2010-282434号的优先权，其内容引用于此。

背景技术

近年来，作为深受期待的小型化、轻量化、高容量化电池，提出了含有橄榄石型锂复合化合物颗粒作为正极活性物质的非水电解液二次电池，并被投入实际应用(例如，参照专利文献1、2)。

这种非水电解液二次电池由使用具有橄榄石结构的含锂磷酸化合物的正极、使用具有可将碳基材料等的锂离子可逆地脱开嵌入的性质的含锂金属氧化物的负极、以及非水电解质构成。

这种正极，通过将包含表面被碳质薄膜覆盖的磷酸铁锂(LiFePO₄)颗粒等橄榄石型锂复合化合物颗粒及粘合剂等的电极材料合剂涂覆在被称为集电体的金属箔的表面上而形成。

与现有的铅电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池相比，这种非水电解液二次电池分量轻、体积小、且具有高能量，因此被用作便携式电话机、笔记本型个人电脑等便携式电子设备的电源。而且，近年来，还将非水电解液二次电池作为电动汽车、混合动力汽车、电动工具等的高输出电源进行研究，要求这些用作高输出电源的电池具有高速的充放电特性。

一直以来，作为高输出、高能量密度的二次电池，已知有使用非水电解液、通过锂离子的移动进行充放电的二次电池。近年来，为了提高高温下的稳定性，已经在研究使用磷酸铁锂等橄榄石型含锂磷酸盐(例如参照专利文献3)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009-48958号公报

专利文献2：特开2009-206085号公报

专利文献3：特开2007-265923号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，现有的非水电解液二次电池的正极材料中，由于橄榄石型锂复合化合物颗粒的表面未被碳质薄膜充分覆盖，因此橄榄石型锂复合化合物的锂离子的嵌入/释放速度缓慢，即，电荷转移电阻高，从而存在导致正极的过电压增高的问题。

如果正极的过电压增高，则导致充放电时的电极电阻也增高，其结果，产生二次电池的充放电速度变慢，充放电特性降低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种通过提高橄榄石型锂复合化合物颗粒中的锂离子的嵌入/释放速度来提高正极的充放电速度，从而提高二次电池的充放电速度的非水电解液二次电池用正极、及具备这种非水电解液二次电池用正极的非水电解液二次电池、以及具备这种非水电解液二次电池的电池模块。

另一方面，将现有的橄榄石型锂复合化合物作为正极活性物质使用的二次电池，由于正极的电阻高，即使在理论值3.35V附近充电也无法获得100％的SOC。因此，必须施加4.0V以上的高电压。然而，如果用4.0V以上的电压进行充电，则电极上产生无助于电解液分解等电池反应的反应，将有可能对电池的耐久性和稳定性造成影响。

鉴于上述现有技术存在的技术问题，本发明的目的还在于提供一种可以降低使用有橄榄石型锂复合化合物的正极的电阻，可以在低电压下充电的非水电解液二次电池。

解决技术问题的技术方案

为解决上述技术问题本发明诸位发明人进行了深入研究，结果发现，在含有表面形成有碳质薄膜的橄榄石型锂复合化合物颗粒作为正极活性物质的非水电解液二次电池正极中，如果使相对于这种橄榄石型锂复合化合物颗粒的表面积的碳质薄膜的覆盖率达到95％以上，则可以提高橄榄石型锂复合化合物中的锂离子的嵌入/释放速度，由此可以提高正极的充放电速度，其结果可以提高二次电池的充放电速度，从而完成了本发明。

即，本发明的非水电解液二次电池用正极，其特征在于，在含有表面形成有碳质薄膜的橄榄石型锂复合化合物颗粒作为正极活性物质的非水电解液二次电池正极中，相对于上述橄榄石型锂复合化合物颗粒的表面积的上述碳质薄膜的覆盖率为95％以上。

上述非水电解液二次电池用正极中的上述橄榄石型锂复合化合物颗粒的填充密度优选为0.90g/cm³以上且在1.09g/cm³以下。

本发明的非水电解液二次电池，其特征在于，具备本发明的非水电解液二次电池用正极。

本发明的电池模块，其特征在于，具备本发明的非水电解液二次电池。