[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池。

背景技术

现在，面向移动电话等移动设备而利用的、以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池正在被商品化。非水电解质二次电池通常具有如下结构：将正极活性物质等涂布于集电体而成的正极、与将负极活性物质等涂布于集电体而成的负极夹着电解质层而被连接，所述电解质层是在隔膜中保持非水电解液或非水电解质凝胶而成的。而且，通过锂离子等离子向电极活性物质中吸藏/释放，从而发生电池的充放电反应。

但是，近年来，为了应对全球变暖，要求降低二氧化碳量。因此，环境负荷少的非水电解质二次电池不仅用于移动设备等，也逐渐用于混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)和燃料电池汽车等电动车辆的电源装置。

对于以面向电动车辆的应用为目的的非水电解质二次电池，要求高功率和高容量。作为电动车辆用的非水电解质二次电池的正极所使用的正极活性物质，作为层状复合氧化物的锂钴系复合氧化物能够得到4V级的高电压，且具有高能量密度，因此已经广泛实用化。但是，作为其原料的钴在资源上匮乏且昂贵，因此若考虑到今后需求也逐渐大幅扩大的可能性，则在原料供给方面存在忧虑。另外，也有钴的原料价格飙升的可能性。所以，期望钴的含有比率少的复合氧化物。

尖晶石系锂锰复合氧化物(LiMn₂O₄)具有尖晶石结构，在与λ-MnO₂的组成间作为4V级的正极材料发挥功能。尖晶石系锂锰复合氧化物具有与LiCoO₂等所具有那样的层状结构不同的三维的主结构，因此理论容量基本都可以使用，可期待循环特性优异。

然而，实际上使用尖晶石系锂锰复合氧化物作为正极材料的锂离子二次电池随着重复充放电而容量慢慢降低，容量劣化无可避免，其实用化残留着大问题。

作为解决这种尖晶石系锂锰复合氧化物的容量劣化的问题的技术，例如日本特开平10-112318号公报中公开了如下技术：作为正极材料，除了尖晶石系锂锰复合氧化物之外还进一步使用具有规定的比表面积的锂镍系复合氧化物(LiNiO₂、Li₂NiO₂、LiNi₂O₄、Li₂Ni₂O₄、LiNi_1-xM_xO₂等)。根据日本特开平10-112318号公报，通过采取这种构成，抑制自尖晶石系锂锰复合氧化物的Mn溶出、电解液中的Li浓度变化，其结果，能够提供大幅改善了充放电循环特性(特别是高温下的充放电寿命)的非水电解液二次电池。

发明内容

本发明人等进行了深入研究，结果发现，利用日本特开平10-112318号公报中记载的技术，有时低温条件下的功率特性不一定充分。而且还发现，这种低温条件下的功率特性降低在包含尖晶石系锂锰复合氧化物作为正极活性物质、在由层压膜形成的外壳体的内部封入有发电元件的非水电解质二次电池中会明显地发生。

因此，本发明的目的在于提供如下手段：在包含尖晶石系锂锰复合氧化物作为正极活性物质、在由层压膜形成的外壳体的内部封入有发电元件的非水电解质二次电池中，能够提高低温条件下的功率特性。

本发明人等在进行深入研究的过程中，探索了上述那样的低温条件下的功率特性降低的原因。其结果发现，由低温条件下的发电元件内的锂离子传导率降低导致的内阻增大成为功率特性降低的原因。而且还发现，尖晶石系锂锰复合氧化物由于每单位重量的容量较小，因此将其用作正极活性物质的主成分时活性物质层的单位面积重量变多，促进离子传导率的降低，结果招致功率特性的大幅降低。

而且，进一步研究了上述问题的解决手段，结果发现，作为正极活性物质，将锂镍系复合氧化物与尖晶石系锂锰复合氧化物组合使用，进而将锂镍系复合氧化物的混合比率设为特定的范围，从而能够解决上述问题，由此完成了本发明。

即，根据本发明的一个方案，提供一种非水电解质二次电池，其在由层压膜形成的外壳体的内部封入有发电元件，所述发电元件包含：正极，在正极集电体的表面形成有包含正极活性物质的正极活性物质层；负极，在负极集电体的表面形成有包含负极活性物质的负极活性物质层；以及隔膜。而且该非水电解质二次电池具有如下特征：正极活性物质包含尖晶石系锂锰复合氧化物和锂镍系复合氧化物，且相对于尖晶石系锂锰复合氧化物和锂镍系复合氧化物的总和100重量％，前述锂镍系复合氧化物的混合比率为30～70重量％。