[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及其中阴离子插入到正极中和从正极脱去并且锂离子插入到负极中和从负极脱去的非水电解质二次电池(battery)。

背景技术

近年来，伴随着移动设备的尺寸缩小和性能增强，具有高能量密度的非水电解质二次电池改善了其性质，并且变得普遍。而且，正尝试改善非水电解质二次电池的每单位重量的能量密度，其目的在于将其应用拓展至电动车。

常规地，作为非水电解质二次电池，一直广泛使用包括锂-钴复合氧化物正极、碳负极和通过将锂盐溶解在非水溶剂中而获得的非水电解质的锂离子二次电池。

同时，存在通过非水电解质中的阴离子向例如导电聚合物和碳质材料的材料的正极的嵌入或脱嵌和通过非水电解质中的锂离子向碳质材料负极的嵌入或脱嵌而充电和放电的非水电解质二次电池(该类型的电池在下文中可被称为“双碳电池单元电池(cell)”)(参见PTL1)。

在该双碳电池单元电池中，如以下反应式所示，该单元电池通过阴离子例如PF₆^-从非水电解质向正极的嵌入和通过Li⁺从非水电解质向负极的嵌入而充电，且该单元电池通过阴离子例如PF₆^-等从正极脱嵌和Li⁺从负极脱嵌至非水电解质而放电。

正极：

负极：

充电反应

放电反应

双碳电池单元电池的放电容量由正极的阴离子存储容量、正极的可能的阴离子释放量、负极的阳离子存储量、负极的可能的阳离子释放量、以及非水电解质中的阴离子量和阳离子量决定。因此，为了改善双碳电池单元电池的放电容量，必须不仅增多正极活性物质和负极活性物质，而且增大含有锂盐的非水电解质的量(参见NPTL1)。

如上所述，双碳电池所具有的电量与非水电解质中的阴离子和阳离子的总量成比例。因此，该电池中所存储的能量与非水电解质以及正极活性物质和负极活性物质的总质量成比例。因此，难以提高该电池的每单位重量的能量密度。当将通常用于锂离子二次电池的具有约1mol/L的锂盐浓度的非水电解质用于双碳电池单元电池时，与锂离子二次电池相比，需要大量的非水电解质。另一方面，当使用具有高的锂盐浓度即约5mol/L的非水电解质时，由于电解质的粘度高，难以装配电池。

引文列表

专利文献

PTL1：日本专利申请特开(JP-A)No.2005-251472

非专利文献

NPL1：Journal of The Electrochemical Society,147(3)899-901(2000)

发明内容

技术问题

本发明目的在于解决本领域中的上述各种问题并且实现以下目的。即，本发明的目的是提供具有高的放电容量并且其具有改善的每单位重量的能量密度的非水电解质二次电池。

问题的解决方案

用于解决上述问题的手段如下：

本发明的非水电解质二次电池含有：

正极，其含有能够插入和脱去阴离子的正极活性物质；

负极，其含有能够蓄积和释放金属锂、或锂离子、或其两者的负极活性物质；和

通过将锂盐溶解在非水溶剂中形成的非水电解质，

其中所述非水电解质二次电池在25℃和4.0V的放电电压下含有固态锂盐。

在本发明的非水电解质二次电池中，当电池充电时，以固态过量地添加到电池内部的锂盐在阴离子和阳离子蓄积在正极和负极中时从非水电解质作为阴离子和阳离子迁移至正极和负极。因此，非水电解质的锂盐浓度降低。结果，以固态过量地添加到电池内部的锂盐溶解在非水电解质中，从而补充非水电解质浓度的降低。在正极和负极充电之后，当电池放电时，阴离子和阳离子从正极和负极释放至非水电解质。当非水电解质中的锂盐浓度饱和时，锂盐析出，和在电池内部保持固态锂盐。

如上所述，通过将承载充电和放电电荷的阴离子和阳离子作为固态锂盐保持在电池内部，可将使用的非水电解质的量保持为小的，可向电池提供高的放电容量，并且可改善电池每单位重量的能量密度。此外，不必使用高浓度的非水电解质，可容易地进行电池的装配。

发明的有益效果

本发明可解决本领域中的上述各种问题，实现上述目的，并且提供具有高的放电容量并且其具有改善的每单位重量的能量密度的非水电解质二次电池。

附图说明

图1为说明本发明的非水电解质二次电池的一个实例的示意图。

具体实施方式