[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。详细地涉及在正极具备磷酸铁锂的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，非水电解质二次电池被广泛应用于个人电脑、便携终端等的所谓可移动电源、车辆驱动用电源。其中尤其是轻量且能够得到高能量密度的锂离子二次电池被优选使用于电动车、混合动力车等的车辆的驱动用高输出电源。

作为这种电池所使用的正极活性物质材料，已知锂钴复合氧化物(LiCoO₂)、锂镍钴锰复合氧化物(例如LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂)等的层状系材料、锂锰复合氧化物(LiMn₂O₄)等的尖晶石系材料、磷酸铁锂(LiFePO₄)等的橄榄石系材料。例如专利文献1中，记载了通过使用以规定重量比混合有层状系材料(LiCoO₂)和橄榄石系材料(LiFePO₄)的复合体，能够实现稳定的充放电特性的主旨。

在先技术文献

专利文献1：日本国特许公开2001-307730号公报

发明内容

然而，非水电解质二次电池之中，例如车辆所搭载的高输出电源那样需要高能量密度和高输出密度的并存。通过本发明人的研讨，在将专利文献1的技术应用于这样的电池的情况下，观察到进一步改善的余地。即，在专利文献1中作为正极活性物质而使用的磷酸铁锂，与其它种类的正极活性物质相比，电子传导性相对地低。因此，要降低正极活性物质层内的电阻，需要使用大量的导电材料。其结果，有时正极活性物质的含有比例减少，电池容量降低，高能量密度和高输出密度的并存变得困难。

本发明是鉴于该状况而完成的，其目的是提供在正极具备磷酸铁锂的非水电解质二次电池，所述非水电解质二次电池能够以更高的水平使能量密度和输入输出密度(特别是低SOC区域(例如SOC为30％以下的区域)的输出密度)并存。

本发明人反复进行认真研讨，发现了能够解决上述课题的手段，从而完成了本发明。由本发明提供的非水电解质二次电池(例如锂离子二次电池)，具备正极、负极和非水电解质。上述正极具备正极集电体、和在该正极集电体上形成的正极活性物质层。并且，上述正极活性物质层具有在上述正极集电体的面方向上被划分的2个区域：以包含磷酸铁锂的正极活性物质为主体的第1区域；和以包含锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质为主体的第2区域。

磷酸铁锂与其它正极活性物质材料相比驱动电位低，充放电的平均电位为3.4V(vs.Li/Li⁺)附近。因此，通过使正极活性物质层包含磷酸铁锂，能够在低SOC区域实现优异的输入输出特性。另外，通过配合正极活性物质层而包含锂过渡金属复合氧化物，能够实现高容量。并且通过将以磷酸铁锂为主体的区域与其它区域分离，能够降低正极活性物质层内的导电材料的含有比例。因此，根据在此公开的发明，通过在正极活性物质层内设置第1区域和第2区域，能够维持高能量密度，并且与以往相比能够提高大范围的SOC区域的输入输出密度(尤其是低SOC区域的输出密度，特别是SOC为20％以下的区域的输出密度)。

在此公开的非水电解质二次电池的优选一方式中，在以形成有上述正极活性物质层的上述正极集电体上的面积整体为100％时，上述第1区域的面积的比例为3～20％。通过使第1区域的面积的比例成为3％以上，即使在例如低温和低SOC那样的更加严酷的条件下，也能够实现高的输入输出密度。另外，通过使第1区域的面积的比例成为20％以下，能够稳定地确保高的电池容量(能量密度)。因此，能够以更高的水平发挥本发明的效果。

在以上述第1区域所含的固体成分整体为100质量％时，上述包含磷酸铁锂的正极活性物质的比例可以为90质量％以上。由此，能够以更高的水平使能量密度和输入输出密度并存。

另外，在以上述第2区域所含的固体成分整体为100质量％时，上述包含锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质的比例可以为90质量％以上。由此，能够以更高的水平使能量密度和输入输出密度并存。