[发明专利]锂二次电池有效

专利信息
申请号: 201180075651.1 申请日: 2011-12-19
公开(公告)号: CN103999280A 公开(公告)日: 2014-08-20
发明(设计)人: 木下高志;白根隆行 申请(专利权)人: 丰田自动车株式会社
主分类号: H01M10/0585 分类号: H01M10/0585;H01M2/16;H01M10/052
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 苗堃;金世煜
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 二次 电池
【说明书】:

技术领域

本发明涉及锂二次电池。

背景技术

锂二次电池作为车辆搭载用电源或个人计算机、移动终端等的电源而加以利用。特别是轻型且得到高能量密度的锂离子二次电池作为车辆搭载用的高输出电源(例如,驱动与车辆的驱动轮连接的马达的电源)的重要性不断提高。

典型的锂二次电池具备将正极活性物质层和负极活性物质层隔开的隔离件。该隔离件承担以下作用:防止伴随这两个活性物质层直接接触而导致的短路,并且通过在该隔离件的空孔内含浸上述电解液来形成电极间的离子传导通路(导电路径)。作为一般的锂二次电池所使用的隔离件的代表例,可举出由热塑性树脂(典型的是聚酯、聚丙烯等聚烯烃类)构成的单层或多层的多孔片。由这样的多孔树脂片构成的隔离件除了上述防短路功能之外,还能发挥以下功能:电池内的温度上升到规定的温度域(典型的是该隔离件的熔点(或软化点))时阻断离子传导通路,由此停止充放电而防止温度上升到上述温度域以上的的功能(关闭功能)。上述离子导电通路的阻断通过隔离件的微小空孔熔融或软化而闭塞来实现。

由如上所述的多孔树脂片构成的隔离件在达到发挥关闭功能的温度时会热收缩。如果其热收缩的程度大,则可能由于对片施加局部的拉伸应力而出现孔或者片的扩展的面积变小,导致两电极接触而产生新的短路位置。专利文献1涉及在有机多孔膜表面具有无机氧化物多孔膜的耐热性隔离件,记载了根据该耐热性隔离件,通过有机多孔膜发挥关闭功能,并且,该有机多孔膜熔化时也通过无机氧化物多孔膜维持绝缘性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本国专利申请公开2004-014127号公报

发明内容

然而,一般锂二次电池的正极活性物质的电阻比负极活性物质的电阻高,所以充放电时产生更大的极化,正极的过电压变得比负极的过电压大。由于上述过电压,充电时表观正极电位被更高地检测到,放电时表观正极电位被更低地检测到。如果充放电速率变高(充放电电流变大),则极化变得更大,所以与低速率充放电时相比,高速率充放电时正极容量变小。另一方面,与正极相比,负极的过充电的程度(极化的程度)小,即便充放电速率变高,负极容量的降低也比较少(充放电速率依赖性小),因此有高速率充放电时负极容量与正极容量之差(负极容量-正极容量的值)变得更大的趋势。由于这样的正极与负极的容量差,例如以高速率放电直到达到规定的放电终止电压的电池与以低速率放电时相比,成为大量的锂残留在负极活性物质内的状态。如果负极活性物质中的残留锂量多,则充电时负极活性物质的Li接纳性降低,电池可能劣化(性能降低)。

本发明的一个目的是提供即便以高速率反复充放电劣化也少的(耐久性好的)锂二次电池。另一个目的是提供该锂二次电池的制造方法。

本发明的锂二次电池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。另外,具备配置在上述正极活性物质层与上述负极活性物质层之间的有机多孔层、和配置在上述有机多孔层与上述负极活性物质层之间的无机多孔层。上述正极活性物质层含有能可逆地吸留和放出锂(Li)的正极活性物质。上述负极活性物质层含有能可逆地吸留和放出Li的负极活性物质(例如,在至少一部分具有石墨结构的碳材料)。上述无机多孔层至少含有无机填料,该无机填料在比上述负极活性物质的Li吸留电位(负极活性物质为具有石墨结构的碳材料时,典型的是以金属锂基准(相对于Li/Li+)计为0.0~0.4V)高的电位不吸留Li。上述无机多孔层还含有在比上述负极活性物质的Li吸留电位高的电位不可逆地吸留Li的材料(Li吸留剂)。

该构成的锂二次电池中,通过配置于电池的负极侧的Li吸留剂,充电时(典型的是主要在初期充电时)Li的一部分可被固定(不可逆地吸留)。由此,能够考虑以高速率充电或放电的状态(正极的过电压大的充放电条件)地调整正极容量与负极容量的平衡。例如,即便高速率放电时也能够使负极活性物质内的Li更高效地放出,因此能够在达到放电终止电压的状态下减少在负极活性物质内残留的Li量。因此,能够防止或减少高速率放电后的充电时负极活性物质的Li接纳性降低的现象,抑制该二次电池的劣化(例如,电阻的上升)。由于Li吸留剂与无机填料被配合地配置在无机多孔层中,所以能够容易地配置适量的Li吸留剂。

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