[发明专利]非水电解液二次电池

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年8月23日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-216831的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明提供了一种具有极好寿命特性的非水电解液二次电池。

背景技术

近年来，随着各种各样的电子装置的巨大发展，作为能够长时间方便、经济地使用的电源，对可再充电的二次电池的研究也在不断进行中。作为代表性的二次电池，已知铅蓄电池、碱性蓄电池和非水电解液二次电池。

在前述的二次电池中，特别是作为非水电解液二次电池的锂离子二次电池具有诸如高输出和高能量密度的优点。锂离子二次电池至少由均具有能够可逆地插入和脱插入锂离子的活性物质的正极和负极以及非水电解液构成。

鉴于包括重量轻和高能量密度的特有特性，锂离子二次电池广泛用于诸如笔记本型个人电脑、移动电话和便携式摄像机的移动装置。在目前广泛投入实施的锂离子二次电池中，具有成层岩盐结构的锂/钴复合氧化物LiCoO₂用作正极活性物质。然而，钴的自然资源很匮乏并且价高，因此，要探索一种能够替代它的正极活性物质。其中，期望开发一种基于锰Mn(自然资源丰富并且廉价)的正极材料来替代Co。提出了一种具有尖晶石结构并且具有空间群Fd3m的锂/锰复合氧化物LiMn₂O₄作为基于Mn的正极材料。与锂电势相比，这个LiMn₂O₄具有4V级的高电势，这个值等于LiCoO₂。此外，鉴于LiMn₂O₄容易合成并且具有高电池容量，所以LiMn₂O₄是一种很有前景的材料，并且已投入了实际使用。

然而，事实上，由LiMn₂O₄作为正极活性物质构成的锂离子二次电池涉及的问题在于，在循环过程中，Mn溶解于电解液中从而导致循环劣化，还涉及的问题在于，就特性来看稳定性不足。

目前，已进行了许多关于将基于铁Fe的材料作为正极材料的研究。Fe是一种自然资源比Mn更丰富而且更便宜的材料，并且如果能够实现基于Fe的正极材料，这就更为有利。作为基于Fe的正极材料，所进行的研究集中在，例如，由具有类似于LiCoO₂或LiNiO₂的结构的LiFeO₂作为基本成分构成的材料。然而，LiFeO₂很难制备并且结构不稳定，并且还没有实现其作为用于锂离子二次电池的正极活性物质的足够特性。

另一方面，提出了一种使用磷酸铁锂LiFePO₄作为锂离子二次电池的正极材料，例如，参见JP-A-9-171827。LiFePO₄具有3.6g/cm³的大体积密度，产生3.4V的高电势，并且具有170mAh/g的大理论容量。此外，由于LiFePO₄每有一个Fe原子就包含一个在初始状态下能够被电化学地去掺杂的Li，所以可以说LiFePO₄是作为锂离子二次电池的正极活性物质很有前景的材料。

发明内容

然而，在使用LiFePO₄作为正极活性物质的电池中，没有进行关于电解液的详细研究，而是使用了诸如在现有锂二次电池中所使用的LiPF₆的碱性电解液。

然而，LiPF₆的热稳定性很差，哪怕与痕量水反应也很容易水解，并且具有在循环时的放电过程中的电池温度上升期间尤其不稳定的性质。因而，当LiPF₆水解时，产生氟化氢、磷酸等。当使用LiPF₆时，引起的问题在于，由于水解产生的氟化氢、磷酸等，正极或负极的容量降低。这个问题在循环过程中尤为明显，并成为很严重的问题。