[发明专利]电气设备

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备。

背景技术

目前，用于手机等便携设备的、以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池等电气设备已经商品化。非水电解质二次电池等电气设备通常具有正极和负极隔着电解质层连接的构成，所述正极将正极活性物质等涂布于集电体而成，所述负极将负极活性物质等涂布于集电体而成，所述电解质层在隔膜中保持有非水电解液或非水电解质凝胶而成。并且，锂离子等离子在电极活性物质中进行吸存·释放，由此发生电池的充放电反应。

但是，近年来，为了应对全球变暖，要求减小二氧化碳量。因此，环境负荷小的非水电解质二次电池等电气设备不仅用于便携设备等，还逐渐被用于混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)和燃料电池汽车(FCV)等电动车辆的电源装置。

其中，旨在用于电动车辆的非水电解质二次电池要求高输出和高容量。作为电动车辆用的非水电解质二次电池的正极中使用的正极活性物质，例如LiCoO₂等作为层状结晶结构的复合氧化物的锂钴系复合氧化物可以得到4V级的高电压，且具有高的能量密度，因此已经广泛实用化。但是，作为其原料的钴在资源方面贫乏且昂贵，因此考虑到在今后需求可能会大幅增加，在原料供应方面存在担心。此外，也存在钴的原料价格上涨的可能性。因此，期望开发出钴的含有比率少的复合氧化物。

含有锰的尖晶石结晶结构的锂过渡金属复合氧化物(尖晶石系锂锰复合氧化物或尖晶石系复合氧化物)(例如LiMn₂O₄，LMO)廉价且安全性高，在与λ-MnO₂的组成之间作为4V级的正极材料发挥作用。尖晶石系锂锰复合氧化物具有与LiCoO₂等所具有的层状结晶结构不同的3维主结构(three-dimensional host structure)，因此，理论容量几乎都能使用，可以期待循环耐久性优异的效果。

但是已经确认，实际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的体积能量密度比LiCoO₂小，无法避免反复充放电导致的容量逐渐降低、即容量劣化。因此，尖晶石系锂锰复合氧化物由于体积能量密度小、且循环耐久性低，实用化方面存在较大问题。

作为解决这种尖晶石系锂锰复合氧化物的单位体积的容量小和低循环耐久性的课题的技术，提出了使用含有尖晶石系锂锰复合氧化物和其它复合氧化物的混合系正极的技术。例如，日本特开2011-54334号公报记载了一种锂二次电池，其具有的正极活性物质含有：含Mn、Ni的层状结晶结构的Li过渡金属复合氧化物(NM系复合氧化物)和含Mn的尖晶石结晶结构的Li过渡金属复合氧化物(尖晶石系复合氧化物)。进而公开了：前述正极活性物质中，相对于前述NM系复合氧化物中的除Li以外的过渡金属元素，镍的组成比为50原子％以上，前述NM系复合氧化物和前述尖晶石系复合氧化物的混合比例以重量比计在60：40～95：5的范围。

发明内容

本发明人们的研究表明，即使利用日本特开2011-54334号公报中记载的技术，由于Mn从尖晶石系复合氧化物溶出，尖晶石系复合氧化物发生劣化，容量和循环耐久性依然不充分。此外还可知，存在溶出的Mn在负极侧析出而形成树突(树枝状结晶)，使电池寿命下降等问题。另一方面，作为抑制Mn从尖晶石系复合氧化物溶出的手段，已知在电解液中添加分子内具有S＝O键的化合物(S系添加剂)的技术。但是可知，当将日本特开2011-54334号公报的含有NM系复合氧化物和尖晶石系复合氧化物的混合系正极与S系添加剂一起使用时，虽然具有抑制保存时电池电阻上升、抑制尖晶石系复合氧化物的Mn溶出的优点，但具有以下的缺点。即，由于由充放电引起的NM系复合氧化物颗粒的膨胀收缩，S系添加剂进入晶界(一次颗粒间)，残存Li与S反应形成体积大的产物，加剧了颗粒的裂纹。因此，(容易破坏NM系复合氧化物的颗粒结构，从而)容易加速NM系复合氧化物的劣化，可知存在容量和循环耐久性依然不充分的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种使用了含有含镍的层状结晶结构的锂过渡金属复合氧化物(N系复合氧化物)和尖晶石系复合氧化物的正极活性物质层的、容量和循环耐久性两方面均优异的电气设备。