[发明专利]二次电池用电极、以及使用其的二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池用电极，更详细地说，涉及可提供高容量和高功率的二次电池的二次电池用电极。

背景技术

近年来，汽车尾气导致的大气污染正在成为世界性的问题，以电为动力源的电动汽车、组合使用发动机和电动机而行驶的混合动力车、以燃料电池为动力源的燃料电池汽车等受到瞩目，搭载在这些车上的高容量、高功率的电池的开发在工业上占据重要的位置。另外，仅以发动机为动力的汽车、可搭载各种各样的电动机器的搭载有高电压电池的车辆正被实用化。锂离子二次电池等二次电池由于在容量和功率方面发挥高的性能，因而被认为是适合这样的车辆的电池，正在进行各种开发。

锂离子二次电池基本上具有如下组成：将可以吸纳·释放Li离子的正极和负极隔着隔膜而配置，其中装满电解质。前述隔膜由多孔并且具有电绝缘性的物质形成，用于防止由于正极与负极接触而产生的内部短路。

在这样的电池中进行充放电的情况下，电池放电时将负极成分的锂以Li离子形式释放到电解质中，在正极处从电解质吸纳Li离子，从而发电。另外，电池充电时，从正极向电解质释放Li离子，负极吸纳电解质中的Li离子。像这样，Li离子出入电解质的同时，来自集电体的电子通过导电辅助材料而移动，从而进行电极反应而进行充放电。

混合动力等的汽车用电源中所使用的二次电池，为了起动、出发、加速时进行动力辅助，要求在一定时间内具有大的功率、即高的体积功率密度。因此，为了谋求二次电池的更高功率化，像日本特开2002-151055号公报所公开那样，使用如下方法：将电极中电极活性物质的平均粒径变小或将电极活性物质层的厚度变薄，从而增加电极反应面积并提高电极活性物质层内的电子传导性和锂离子扩散性。

另外，日本特开2002-151055号公报中公开了如下的二次电池：为了进一步提高二次电池的功率密度，将活性物质层制成活性物质粒径不同的2层结构，集电体侧的前述活性物质层的活性物质粒径为0.1μm以上、不足5μm，隔膜侧的前述活性物质层的活性物质粒径为5～20μm。

像这样，目前的二次电池使用尤其是平均粒径微细化为10μm以下的电极活性物质以谋求高功率化。然而，存在如下问题：电极活性物质的微细化引起电极体积增大，导致所得的二次电池的体积能量密度降低。

另外，在用作车辆的动力源等的情况下，对于二次电池来说，为了发挥优异的功率性能，期望具有高的体积功率密度，另外为了进一步延长行驶距离，期望具有高的体积能量密度。日本特开2002-151055号公报所公开的使用了具有活性物质粒径不同的2层结构的活性物质层的二次电池，虽然功率密度可得到提高，但为了进一步延长车辆的行驶距离，期待体积能量密度进一步提高。

像这样，现状是依然期待二次电池进一步提高体积能量密度和体积功率密度。因此，本发明的目的在于提供一种二次电池用电极，其可以实现体积能量密度和体积功率密度双方均优异的二次电池。

发明内容

本发明人进行各种研究，结果发现，使用尖晶石结构锰酸锂和具有规定组成的复合氧化物作为电极活性物质，通过将它们在二次电池用电极中的粒径、配置等进行优化，可以解决上述问题。

即，本发明通过如下的二次电池用电极可以解决上述问题，该二次电池用电极通过在电极的厚度方向层叠电极活性物质层(I)和电极活性物质层(II)而形成，该电极活性物质层(I)包含尖晶石结构锰酸锂作为电极活性物质，该电极活性物质层(II)包含下述化学式(1)所示的复合氧化物作为电极活性物质；前述电极活性物质层(I)与集电体接触地配置，并且，前述复合氧化物的平均粒径比前述尖晶石结构锰酸锂的平均粒径小。

LiCo_vNi_XMn_YM_ZO₂      (1)

(前述式中，M为选自Al、Ga以及In所组成的组中的至少1种，V表示Co的原子比，0≤V≤0.5，X表示Ni的原子比，0.3≤X＜1.0，Y表示Mn的原子比，0≤Y≤0.5，Z表示M的原子比，0≤Z≤0.1，v+x+y+z＝1。)

附图说明

图1表示本发明的二次电池用电极的截面示意图。

图2A表示实施例1～6中制作的二次电池的评价结果。

图2B表示实施例7～10和比较例1、2中制成的二次电池的评价结果。

具体实施方式