[发明专利]非水电解质充电电池以及使用该非水电解质充电电池的蓄电电路

说明书

本发明提供一种高温环境下的可靠性较高且因低电阻化而具有优异的充放电率特性的非水电解质充电电池以及使用该非水电解质充电电池的蓄电电路。该非水电解质充电电池将在正极集电体上形成正极活性物质层而成的正极、在负极集电体上形成负极活性物质层而成的负极、设置成夹在正极与负极之间的间隔物、以及非水类电解液封入在外包装材料内，该非水电解质充电电池中，正极活性物质层包含层状晶体结构的锂过渡金属氧化物，负极活性物质层包含具有尖晶石型晶体结构锂钛氧化物，负极活性物质层的厚度在20.0μm以上、33.4μm以下，并且正极活性物质层的厚度与负极活性物质层的厚度的比率满足下式(1)的条件：0.59≤(正极活性物质层的厚度/负极活性物质层的厚度)≤1.50……(1)。

技术领域

本发明涉及非水电解质充电电池以及使用该非水电解质充电电池的蓄电电路，详细而言，涉及一种具有将正极层、负极层、设置成夹在上述正极层与上述负极层之间的间隔物、以及非水类电解液封入在外包装材料中的结构的非水电解质充电电池以及使用该非水电解质充电电池的蓄电电路。

背景技术

以往，在以锂离子充电电池等为代表的高能量密度的蓄电设备中，使卷绕成辊状的片状集电箔(铝箔或铜箔等)通过模涂机、逗号涂布机等，在集电箔上涂布活性物质(锂复合氧化物、碳等)，来制作片状的电极。

为了防止片状电极之间因接触引起的短路，在电极之间设置间隔物，并卷绕或层叠多层电极以及间隔物来制作电极组，并且利用超声波焊接等方法以和电极导通连接的方式在电极上焊接铝片或镍片，来作为外部端子电极。

然后，将由此制作出的、由电极、间隔物等构成的元件收纳在铝罐、铝层合膜等构成的袋状的外包装材料等中，并注入电解液，然后进行密封，从而制作出蓄电设备。

这种蓄电设备已经有了令人瞩目的进步，然而近年来，以混合动力汽车用的蓄电池为代表，对蓄电设备的循环特性的高可靠性化、以及低电阻化带来的充放电率特性的提高有了更高的要求。

作为这种蓄电设备，对使用锂钛氧化物作为负极活性物质的电池进行了探讨。已知负极活性物质的锂钛氧化物伴随充放电产生的晶格体积变化较少，因此结晶构造的膨胀收缩引起的劣化较少，而且锂离子的吸收·释放电位在Li/Li+基准下高达+1.55，因此负极与电解液的反应得以抑制，与使用石墨那样的碳作为负极活性物质的情况相比，循环特性等可靠性得以提高。

此外，作为进一步提高高温可靠性的技术，专利文献1提出了一种非水电解质锂充电电池，其基本结构包括以尖晶石型锂钛氧化物为主体的负极、电位比尖晶石型锂钛氧化物要高的正极、以及有机电解液，并使负极所具有的电容量小于正极所具有的可充放电区域的电容量。即，专利文献1示出了通过使负极容量(mAh)小于正极容量(mAh)来提高高温可靠性的非水电解质锂充电电池。

此外，专利文献2提出了一种非水电解质电池，与上述专利文献1相反，通过使负极容量(mAh)大于正极容量(mAh)来提高高温可靠性(循环特性)。

然而，以往，已知像专利文献1的非水电解质锂充电电池那样使用尖晶石型晶体结构的锂钛氧化物作为负极活性物质并使用层状晶体结构的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质的电池存在高温下的循环特性特别差的问题。

另一方面，专利文献2中记载了若使正极容量比大于负极容量比，则负极与正极相比，伴随温度上升产生的实际电容量的增加幅度较大，因此若负极的实际电容量达到正极的实际电容量以下，则在高温环境下，正极以及负极的实际电容量平衡会被破坏，即使是通常的充放电循环，正极也会变为过充电状态，循环特性显著变差(专利文献2，0020段)。

并且，该专利文献2示出了通过使正极容量小于负极容量来改善高温循环特性。例如，专利文献2示出了在60℃的环境下反复进行5C充电/1C放电的情况下，进行300次循环的充放电循环试验，结果在最好的情况下，容量维持率为88％(专利文献2，表1)。