[发明专利]非水电解质二次电池及其中使用的材料

说明书

对于本发明的一个实施方式涉及的锂离子二次电池而言，电极由电极活性物质、导电助剂、和粘结材料构成，所述粘结材料由粘结成分及熔点下降剂构成，所述粘结成分将该导电助剂粘接而在电极活性物质间形成导电路径，所述熔点下降剂使该粘结成分的熔点下降。熔点下降剂是使粘结材料的熔融开始温度下降、向锂离子二次电池赋予PTC功能的PTC功能赋予成分。对于本发明的锂离子二次电池而言，由于导电性的异物而在该电池内发生短路发热时，使前述异物附近的前述粘结材料熔融，将导电路径切断。

交叉引用

本申请主张基于于2017年1月6日在日本提出申请的特愿2017-1343号及特愿2017-1346号、以及于2017年3月24日在日本提出申请的特愿2017-59725号的优先权，将上述申请中记载的全部内容通过参照直接并入本说明书。另外，本申请中引用的所有专利、专利申请及文献中记载的内容均通过参照被直接并入本说明书中。

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池及其中使用的材料，更详细而言，涉及非水电解质二次电池用的复合PTC粘结材料、包含其的正极及非水电解质二次电池以及锂离子二次电池。

背景技术

近年来，锂离子二次电池已作为移动电话、笔记本电脑等电子设备、或电动汽车、电力储存用的电源广泛使用。尤其是，最近，对能搭载于混合动力汽车、电动汽车的容量高、输出功率高并且能量密度高的电池的需求快速增加。对于该锂离子二次电池而言，虽然具有能量密度高这样的优点，但另一方面，由于使用锂金属及非水电解质，因而需要针对安全性的充分的应对方法。

作为提高安全性的方法，公开了在正极活性物质上被覆超支化聚合物的技术(例如，参见专利文献1)。对于该聚合物而言，认为锂离子电池发生异常而导致锂离子电池的温度上升时，该膜发生交联反应，从而抑制热失控。然而，还认为由于钉刺之类的物理冲击，导致锂离子二次电池瞬间发热的情况下，有时上述基于交联反应的安全机制来不及呈现。

以往，这种情况下，提出了通过安全阀来释放内部压力从而阻止内部压力上升、或在电池中安装PTC元件等方法，所述PTC元件应对因外部短路而导致的发热而电阻上升，从而阻断电流。然而，远离发热部分的位置的隔膜不一定熔融。因此，还提出了下述系统：在电极内部发生短路时，由于充当短路电流的路径的电极活性物质、电子传导性材料或构成正极集电体的电子传导性材料的PTC功能，自动地使短路电流衰减(例如，参见专利文献2)。

关于以往的PTC元件，使用了在钛酸钡中添加Sr等碱土金属、Pb等而成的产物、Cr、Ce、Mn、La、Y、Nb、Nd等、以及高密度聚乙烯或低密度聚乙烯及其混合体等，但由于这些PTC元件形成电池的构成要素以外的中间层等，因而，存在制造工序复杂化、电极的能量密度下降这样的课题。

另外，专利文献3中公开的锂二次电池的正极在集电基材的表面具有包含含锂的氧化物作为正极活性物质的两层以上的合剂层，在合剂层的最外表层，使用了发热开始温度高的正极活性物质。对于该现有技术而言，因与负极相对而使得合剂层本身的发热危险最大的正极的表层部的安全性得以提高，由此，抑制了热失控的发生。对于发热开始温度低于该最外表层的合剂层的下层的合剂层而言，可使用容量密度高的含锂的复合氧化物，因而，也能提高电池容量。

另外，专利文献4中记载的发明是锂二次电池用正极，其具备集电基材和位于前述集电基材上的由多层合剂层形成的正极涂膜，前述正极涂膜含有发热开始温度不同的2种以上含锂化合物作为正极活性物质，前述2种以上含锂化合物中的至少1种含锂化合物具有300℃以上的发热开始温度，在最接近前述集电基材的第1合剂层中，含有至少1种前述发热开始温度为300℃以上的含锂化合物。该发明中，由多层合剂层构成正极涂膜，通过在与由于钉刺试验中的内部短路而产生高焦耳热的集电基材最接近的第一合剂层中，含有至少1种发热开始温度为300℃以上的含锂化合物，从而可靠地抑制因内部短路而导致的正极的发热。