[发明专利]非水二次电池

说明书

非水二次电池包含正极复合材料层(10b)。在正极复合材料层(10b)的厚度方向上的横截面中，正极复合材料层(10b)包括包含在与厚度方向(TD)交叉的方向上的一个末端部分的第一区域(R1)，包含另一末端部分的第二区域(R2)，和位于第一区域(R1)与第二区域(R2)之间的第三区域(R3)。第一区域(R1)由含有磷酸锂铁(1)和锂镍钴锰复合氧化物(2)的第一复合材料组成，第二区域(R2)由含有磷酸锂铁(1)和锂镍钴锰复合氧化物(2)的第二复合材料组成。第三区域(R3)由含有锂镍钴锰复合氧化物(2)的第三复合材料组成。

技术领域

本发明涉及非水二次电池。

背景技术

进行了各种研究以便在非水二次电池的低充电状态(下文中表示为SOC)下增强输出特性。例如，日本专利公开2008-235150(PTL 1)推荐其中正极活性材料包含含有至少Co和Li_bFePO₄(其中b满足条件0≤b<1)的含锂金属氧化物的非水电解质二次电池。

引用目录

专利文献

日本专利公开No.2008-235150

发明概述

技术问题

根据PTL 1，通过在正极活性材料如LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05O₂中混入10质量％或更少的磷酸锂铁，与最终放电状态下(即在低SOC下)正极活性材料电阻的急剧提高相比，可抑制操作电位的降低，并且可经宽SOC得到高输出。然而，考虑过充电时的行为，该技术中还保持进一步改进空间。

例如，在安装在汽车上的大电池中，在电池过充电的情况下，可采用压力操作类型的电流中断装置(下文中表示为CID)，其在过充电时电池的内部压力超过指定压力(也称为“操作压力”)时物理地中断传导路径。在这种情况下，要求正极具有通过在过充电时与电解质中的气体发生剂(也称为“过充电添加剂”)反应而产生气体而将CID迅速活化的功能。

在PTL 1中，作为操作电位低的正极活性材料采用的磷酸锂铁的导电率是非常低的，因此其导电率通过将颗粒表面用碳涂覆而补偿。为进一步确保指定电池输出，还应提高磷酸锂铁混入其中的正极复合材料中的导电材料的比。由于磷酸锂铁的单位体积容量也是低的，正极的单位体积容量根据混入的磷酸锂铁的量也降低。因此，为保持电池的容量，正极复合材料层的填充因子，即复合材料的密度应根据混入的磷酸锂铁的量提高。

然而，较高密度的复合材料导致层中较少的空隙以及可保留在正极复合材料层中的电解质的量的降低。因此，正极活性材料与电解质中所含气体发生剂之间的接触因子降低并且过充电时气体的产生量也降低。此外，产生的气体的排放路径也减少，并且不利地，内部压力不能有效地提高。

本发明鉴于上述问题作出。因此，本发明的目的是提供在低SOC下的输出高且过充电时的气体生成量大的非水二次电池。

问题的解决方法

非水二次电池包含正极复合材料层。在正极复合材料层的厚度方向上的横截面中，正极复合材料层包括包含在与厚度方向交叉的方向上的一个末端部分的第一区域，包含另一末端部分的第二区域，和位于第一区域与第二区域之间的第三区域。第一区域由含有磷酸锂铁和锂镍钴锰复合氧化物的第一复合材料组成，第二区域由含有磷酸锂铁和锂镍钴锰复合氧化物的第二复合材料组成。第三区域由含有锂镍钴锰复合氧化物的第三复合材料组成。

在包含以上特征的非水二次电池中，甚至在低SOC下得到高输出，另外，在过充电时产生大量气体，使得CID迅速活化。其机制详细描述于下文中。在以下描述中，磷酸锂铁和锂镍钴锰复合氧化物可分别缩写为“LFP”和“LNCM”。