[发明专利]锂二次电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池(典型的是锂离子电池)，详细来说，涉及具备通过内压上升来工作的电流切断机构的锂二次电池。

另外，本申请要求基于在2008年4月17日提出申请的日本国专利申请2008-107359号的优先权，该申请的全部内容作为参考编入本说明书中。

背景技术

近年，锂离子电池等的密闭型电池(典型的是二次电池)，作为车辆搭载用电源或者个人计算机和移动终端等的电源，其重要性正在提高。特别是质量轻且可得到高能量密度的锂离子电池，期待优选用作为车辆搭载用高输出功率电源。

然而，锂离子电池若由于误操作或不当使用等被过充电则会发热，进而有时甚至会过热。为了防止该过充电时的过热，例如，曾提出了：利用在正极构成材料中含有的碳酸锂的电化学的分解反应所导致的二氧化碳气的发生，使电池的内压上升，通过其内压的上升使电流切断机构工作。作为与这种技术相关的现有技术文献，可举出专利文献1～3。

专利文献1：日本国专利申请公开平5-242913号公报

专利文献2：日本国专利申请公开平5-151997号公报

专利文献3：日本国专利申请公开平5-182667号公报

发明内容

但是，在具备这样利用正极中的碳酸锂作为内压上升剂的电流切断机构的电池中，若碳酸锂配置在正极活性物质(典型的是锂过渡金属氧化物)粒子的表面或内部，则向该活性物质粒子的锂离子出入或粒子内的锂离子的移动会被碳酸锂妨碍，因此电池的内阻(反应电阻)易上升。例如，在使用通过在烧成(合成)锂过渡金属氧化物时使用过剩量的碳酸锂或者在二氧化碳气存在下进行上述烧成而有意地制造成含有很多的碳酸锂的正极活性物质粒子的方式、使用单纯混合正极活性物质粒子和碳酸锂而成的组合物的方式中，容易发生如上述的内阻的上升。该内阻的上升导致电池的输出功率降低。因此，对于如车辆搭载用电池等那样要求高输出功率的电池来说，抑制内阻特别重要。

本发明的目的是提供如下电池：为具备通过内压上升来工作的电流切断机构的锂二次电池，为电池性能更好(例如内阻低)的电池。本发明的另一目的是提供该锂二次电池的制造方法。

根据本发明，提供具备通过内压上升来工作的电流切断机构的锂二次电池。构成该电池的正极具有正极合剂层，该正极合剂层含有以锂过渡金属氧化物为主体的正极活性物质、导电材料和碳酸锂。而且，在上述导电材料的表面配置有上述碳酸锂。

根据该构成的正极，在不直接参与电池反应的导电材料的表面配置有碳酸锂(Li₂CO₃)，因此能够抑制对电池性能(例如内阻)的影响，并且可以实现具备利用该碳酸锂在过充电时切断电流的机构的锂二次电池。因此，本发明，作为另一侧面，提供作为具备上述电流切断机构的锂二次电池的构成要素(构成部件)适当的正极。

另外，在本说明书中，所谓“锂二次电池”是指：利用锂离子作为电解质离子，通过在正负极之间的伴随着锂离子的电荷的移动来实现充放电的二次电池。一般称为锂离子电池的二次电池为包含于本说明书中的锂二次电池中的典型例。

作为上述导电材料，可以优选使用比表面积为约100m²/g以上(例如约100～500m²/g)的导电材料。若采用该导电材料(例如炭黑等的导电性碳材料)，则与使用比表面积更小的导电材料的情况相比，可以将作为内压上升剂的碳酸锂薄且宽地配置在该导电材料的表面。由此增加碳酸锂的反应面积，从而可以提高在过充电时的二氧化碳气的产生效率。其结果，即使在以更大的充电电流(急速充电)过充电了的情况下，也可以更加适当地(在更早的阶段)使上述电流切断机构工作。

优选是将上述正极合剂层中的碳酸锂的含有量设为例如大约1～10质量％(优选是大约2～6质量％)左右。通过设成为该组成，可以更好地抑制对电池性能的影响，并且使上述电流切断机构更加适当地工作。

根据本发明，还提供制造具备通过内压上升来工作的电流切断机构的锂二次电池的方法。该方法包含：准备(制造、购入等)在导电材料的表面保持(例如涂布)有碳酸锂的复合导电材料的工序。另外，包含：调制含有以锂过渡金属氧化物为主体的正极活性物质和上述复合导电材料的正极合剂组合物的工序。另外，包含：制作具备使用上述组合物而构成的正极合剂层(例如，对集电体赋予上述组合物而形成的正极合剂层)的正极的工序。进而，包含：使用上述正极来构成电池的工序。