[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本申请涉及具备含有含锂的钛氧化物的负极活性物质和具有层状结构的正极活性物质的非水电解质二次电池，尤其是涉及锂离子二次电池。

背景技术

近年来，已开发出各种非水电解质二次电池。作为非水电解质二次电池的代表性的电池，有锂离子二次电池。作为锂离子二次电池的负极活性物质，以往主要使用碳材料，但是新开发出锂钛复合氧化物材料，并受到注目。例如，在负极活性物质中使用了Li₄Ti₅O₁₂的锂离子二次电池已被实用化。

Li₄Ti₅O₁₂是具有尖晶石型的晶体结构的材料，能够反复进行Li的吸藏或释放，所以能够用作锂离子二次电池的活性物质。Li₄Ti₅O₁₂以锂的标准氧化还原电位（Li/Li⁺）为基准在约1.5V的电位下进行Li的吸藏或释放。因此可以认为，在将Li₄Ti₅O₁₂作为负极活性物质在锂离子二次电池中使用的情况下，即使因急速充电等产生反应过电压，也难以在负极析出锂金属，从而实现安全性高的锂离子二次电池。另外，还具有伴随充放电的晶格膨胀非常少这样的特征。

另一方面，作为锂离子二次电池的正极活性物质，通常使用具有层状或尖晶石型的晶体结构的氧化物材料。尤其是具有层状的晶体结构的氧化物材料能够实现高容量因而受到注目。作为代表例，能够列举LiCoO₂、LiNi_0.81Co_0.15Al_0.04O₂、LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂等。

因此，将具有层状结构的复合氧化物以及Li₄Ti₅O₁₂分别作为正极活性物质以及负极活性物质使用的锂离子电池的开发正被推进。例如，专利文献1中提出了在负极中使用以通式Li_aTi_3-aO₄（式中a表示0＜a＜3的数）表示的钛酸锂化合物、在正极中使用以通式LiCo_bNi_1-bO₂（0≤b≤1）、LiAl_cCo_dNi_a-c-dO₂（0≤c≤1、0≤d≤1、0≤c+d≤1）表示的化合物的锂离子二次电池。

在具备上述的正极和负极的现有的非水电解质二次电池中，负极的初次充放电时的不可逆容量率（保留率：retention）比正极小。因此，在放电时通过在负极的电位上升之前正极的电位下降，从而达到电池的截止电压（终止电压）。将这样地通过正极电位的下降从而电池电压达到截止电压称为正极规制。另外，相反地，将通过在正极的电位下降之前负极的电位上升，从而电池电压达到截止电压称为负极规制。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2001-143702号公报

发明内容

然而，在上述现有技术的非水电解质二次电池中，由于在放电时正极的电位下降，所以存在正极活性物质的劣化进行、循环特性恶化这样的问题。

本申请的非限定性的例示的实施方式提供循环特性优异的非水电解质二次电池。

本申请中所公开的非水电解质二次电池，具备：能够进行锂的吸藏释放的正极，该正极含有由具有层状晶体结构的含锂过渡金属氧化物构成的正极活性物质；和能够进行锂的吸藏释放的负极，该负极含有由用与Ti不同的1种以上的元素置换了具有尖晶石晶体结构的含锂的钛氧化物的Ti元素的一部分的含锂过渡金属氧化物构成的负极活性物质，通过负极规制来终止放电。

根据本发明的一个方式涉及的非水电解质二次电池，由于负极活性物质由用与Ti不同的1种以上的元素置换了含锂的钛氧化物的Ti元素的一部分的化合物构成，所以能够具有比含锂的钛氧化物大的不可逆容量率。由此，通过负极规制，能够实现循环特性优异的非水电解质二次电池。

附图说明

图1A是表示本发明的非水电解质二次电池的一个实施方式的剖面图。

图1B是示意性表示图1A中示出的非水电解质二次电池的电极组（电极群）的结构的剖面图。