[发明专利]正极用的材料和二次电池

说明书

本发明涉及一种非水溶液电解质二次电池，包括含锂(Li)和锰(Mn)的锰复合氧化物，以及含锂(Li)和镍(Ni)的镍复合氧化物的正极。

最近，随着电子工业的发展，有许多手提式小型电子装置如内部装有照相机的VTRs(磁带录像机)、蜂窝电话和掌上电脑开始得到广泛应用，这些装置的小型化和轻量化已经成为研究的课题。作为应用于这些装置的便携型电源，储能高而小且轻的电池，尤其是二次电池正处在发展阶段。一种高的期望值被放在锂离子二次电池上，这是因为这种电池与本领域中使用水溶液电解质的铅电池或镍电池相比，具有较高的能量密度。

在相关领域的锂离子二次电池中，已知的是用作负极的碳材料，正极使用含锂的复合氧化物如锂-钴复合氧化物、锂-锰复合氧化物和锂镍复合氧化物。使用锂-钴复合氧化物作为正极材料的电池由于其在电容量、成本、热稳定性等各方面占有优势，因而已得到广泛应用。相反，使用锂-锰复合氧化物的电池和使用锂-镍复合氧化物的电池在原料成本和稳定的供应方面却占优势，尽管前者电容量较小以及在高温下储存性能较差，而后者具有较低的热稳定性。正在对这两种类型电池进行研究，以备将来使用。例如，最近公开的一项技术(见日本专利申请公开公报平8-45498号)中，通过将锂-锰复合氧化物和锂-镍复合氧化物混合，从而克服了这两种电池的缺点。由此，充电/放电时正极的膨胀/收缩得到了抑制，充电/放电循环性能得到了改善。

然而，使用锂-锰复合氧化物和锂-镍复合氧化物的混合物的二次电池有一个缺点便是当在高温如45℃到60℃之间保存时其性能会劣化。特别地，当用作蜂窝电话等的信息终端时，要求具有大的承载容量(处在大的电流密度状态)和高的终端电压。但是，经高温保存后不能得到足够的容量。并且，在上述二次电池中，依靠锂-锰复合氧化物和锂-镍复合氧化物的粒径经常不能得到足够的充电/放电循环性能。此外，为满足当前对于高能量密度的要求，迫切需要获得更高的容量。

本发明是为克服上述问题而设计的。发明的目的是提供一种具有优异的高温储存性能优异和改进的充电/放电循环性能和电池容量的二次电池。

本发明的一种非水溶液电解质二次电池包括一个正极、一个负极和电解质，其中所说的正极含有：含锂(Li)、锰(Mn)、至少一种选自除锰和硼(B)之外的金属元素的第一元素和氧(O)的含锰复合氧化物，其中第一元素与锰(Mn)(第一元素/锰)的摩尔比在0.01/1.99和0.5/1.5之间，包括端点值；以及含锂(Li)、镍(Ni)、至少一种选自除镍和硼(B)之外的金属元素的第二元素和氧(O)的含镍复合氧化物，其中第二元素与镍(Ni)(第二元素/镍)的摩尔比在0.01/0.09到0.5/0.5之间，含端点值。

本发明的非水溶液电解质二次电池中含有含锂、锰和第一元素的锰复合氧化物，以及内含锂、镍和第二元素的镍复合氧化物。因比，即使在高温下存储也可以得到优异的电池性能。

本发明其他的和进一步的目的、特点和优点可以从以下的说明中体现出来。

图1示出了根据本发明的一个实施方案的一种非水溶液电解质二次电池的结构截面图。

图2示出了本发明实施例2-1到2-4中制造的一种非水溶液电解质二次电池的结构截面图。

实施方案

以下参考附图对本发明的一个实施方案进行详细说明。

图1表示根据本发明的一个实施方案制造的一种非水溶液电解质二次电池的结构截面图。这种二次电池称作柱型二次电池。在一个基本为中空柱状结构的电池外壳11内，提供通过将滚压带状正极21和负极22与插入其间的隔板23得到滚压电极体20。所说的电池壳体11例如由电镀镍(Ni)的铁(Fe)制成。电池壳体11的一端封闭而另一端开口。一对绝缘板12和13垂直地放在滚压电池的圆周面上以便将滚压电极体20夹在其中。

一个电池盖14和一个保险阀机构15以及一个PTC(正温系数)装置16位于电池盖14内部，这些部件通过一个垫片17的铆接与电池壳体11的开口相接，电池壳体11得以密封。电池盖14例如由与电池壳体11类似的材料制成。保险阀机构15通过PTC装置16与电池盖14电性连接。当由于外部受热等原因发生内部短路或电池的内部压力升高到一个预定值或高于此值时，圆形板15a被反转过来，由此切断了电池盖14和滚压电极体20之间的电连接。PTC装置16用于当温度升高时，通过增加电阻值来限制电流，由此防止因大电流引起的不正常加热。PTC装置16例如由钛酸钡基的半导体陶瓷、混合物导电粒子和聚合物材料制成。垫片17例如由一种绝缘体材料制成，表面上涂覆沥青。