[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及使用锂离子的非水电解质二次电池，并且更具体地说涉及包含优选的正极活性材料的可高压工作的非水电解质二次电池，以及用于该电池的电池充电/放电系统。

背景技术

最近已经用作移动通讯装置和便携式电子装置的主要电源的非水电解质二次电池的特征为高的电动势和高的能量密度。其中使用的正极活性材料包括钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂(LiNiO₂)。这些活性材料具有相对锂(Li)为4V或更高的电势。

在使用这些活性材料制备的锂离子二次电池中，已经试图提高工作电压，因为提高电池的充电电压导致容量的相应增加。

特别是含锰(Mn)的锂尖晶石氧化物甚至在高电势下也是稳定的。因此，已经建议设置充电电压的上限在4.0V-4.5V的范围内(例如参见专利文献1)。

另外，常用的锂复合钴氧化物具有高的容量，以及优异的特性，例如循环特性和存储特性。但是，它们在高压下重复充电/放电时具有不良的热稳定性并且遭受劣化。因此，在正常工作条件下，最多将充电截止电压(cut-offVoltage)设置为4.2V(如果包括控制电路的误差，为4.25V)。如果电压高于该值，特别是安全性发生问题。

甚至当将充电截止电压设置为4.2V时，如果电池过充电，例如偶然过充电，电池电压可能升高。因此，为了甚至在过充电条件下稳定地维持正极活性材料的晶体结构，已经建议了制备其中溶解了特殊元素的复合氧化物的固溶体的技术(例如参见专利文献2)。另外，还建议混合特殊的两种活性材料来提高电池在过充电条件中的热稳定性(例如参见专利文献3)。

专利文献1：日本特开第2001-307781号

专利文献2：日本特开第2002-203553号

专利文献3：日本特开第2002-319398号

发明内容

本发明要解决的问题

当将正常工件条件中的充电截止电压设置为4.25V或更高时，正极的使用，即容量增加，但是负极的负载恒定。因此，应用常规4.2V基的电池设计引起电池容量平衡的损失。

本发明解决了这个问题并且打算提供一种高容量非水电解质二次电池，甚至在将正常工作条件中的充电截止电压设置为4.25V或更高时，所述电池在例如安全性、循环特性、耐热性和存储特性的电池功能方面也能正常工作。

解决问题的方法

在正极和负极的重量设置为常规的特定值下，将正常工作条件中的充电截止电压设置为4.25V或更高时，正负极间容量平衡损失，从而导致不良的特性。为了保持电池的容量平衡，减少正极的重量和增加负极的重量是有效的。此外，根据正/负极活性材料位于电极板中的位置，在电极彼此面对的位置和它们不面对的位置之间存在负载差异(单位重量容量)。

考虑上述问题，本发明涉及正极含有锂复合氧化物作为活性材料的非水电解质二次电池。所述电池具有4.25-4.5V的充电截止电压。在正极和负极彼此面对的区域中，将每单位面积正极和负极中包含的活性材料之间的重量比R设置为特定的值。

具体地说，本发明的非水电解质二次电池包括：包括能够吸收和解吸锂的活性材料的负极；包括锂复合氧化物作为活性材料的正极；分隔所述负极和正极的隔膜；以及锂离子传导性的非水电解质。充电截止电压设置为4.25-4.5V。在正极和负极彼此面对的区域中，Wp/Wn比例R在1.3至1.9的范围内，其中Wp是每单位面积正极中包含的活性材料的重量，并且Wn每单位面积负极中包含的活性材料的重量。

附图说明

图1是本发明实施例中非水电解质二次电池主要部分的透视剖视图；且

图2是表示包括本发明电池的充电/放电控制装置结构的方框图。

具体实施方式

根据本发明的非水电解质二次电池包括：包括能够吸收和解吸锂的活性材料的负极；包括锂复合氧化物作为活性材料的正极；分隔所述负极和正极的隔膜；以及锂离子传导性的非水电解质。充电截止电压设置为4.25-4.5V。

甚至在将正常工作条件中的充电截止电压设置在4.25-4.5V的范围内时，本发明的非水电解质二次电池也能提供足够的安全性并且正常工作。

此处使用的“正常工作条件”指非水电解质二次电池正常工作的条件，并且它也是电池生产商推荐的工作条件。