[发明专利]非水电解质二次电池及其充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池等非水电解质二次电池及其充电方法。

背景技术

非水电解质二次电池(以下有时称为“电池”)为具有高工作电压和高能量密度的二次电池。因此，近年来小型民用的非水电解质二次电池的开发正在进行中。具体来说例如，非水电解质二次电池作为手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子设备的驱动用电源被广泛使用。而且，现在不仅是小型民用的非水电解质二次电池，电力储存用或电动汽车用的高输出型非水电解质二次电池的开发也快速进行中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-233205号公报

专利文献2：日本特开2001-297763号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，近年来正在研究通过使电极的每单位面积的容量增加而实现电池的高容量化。另外，近年来正在研究通过将电池快速充电从而实现充电时间的缩短化。

但是，如果将高容量化了的电池快速充电，则在负极的表面析出锂，有导致电池的循环特性劣化这样的问题。另外，由于在负极的表面析出的锂，在电池中发生内部短路，因此有导致电池的安全性下降这样的问题。

作为使非水电解质二次电池的循环特性提升的技术，提案有如下的技术(例如参照专利文献1)。在专利文献1所记载的技术中，作为导电剂，使用将平均粒径为1～50μm及比表面积为5～50m²/g的石墨粉末形成为厚度为1μm以下的薄片状的薄片状石墨粉末。将该导电剂在相对于正极合剂为0.5～9.5质量％的范围内添加。

另外，作为使非水电解质二次电池的安全性提升的技术，提案有如下的技术(例如参照专利文献2)。在专利文献2所记载的技术中，作为正极活性物质，使用粉体填充密度为3.8g/cm³时的电阻系数为1mΩ·cm以上且40mΩ·cm以下的锂钴复合氧化物。

但是，在专利文献1、2所记载的技术中，有以下所示的问题。

在专利文献1所记载的技术中，通过如下设置来实现电池的循环特性提升。作为导电剂，使用发挥良好导电性的材料。由此，能够将电子均匀且有效地向正极活性物质运输，减少正极合剂中的导电剂的含量而使正极活性物质的含量增加，从而实现电池的循环特性提升。

但是，如后叙，本申请发明者们经过不断探索，得出如下的见解。在高电池容量的电池中，在快速进行恒电流/恒电压充电时，为了抑制电池的循环特性劣化，在恒电流充电时，以使其在标准容量的50％以上且标准容量的85％以下时达到规定电压的方式对电池的内部电阻进行控制是重要的。所以，如专利文献1所记载的技术那样仅论及关于导电剂的对策，则在负极的表面析出锂而不能使电池的循环特性得到充分的提升。因此，由于在负极的表面析出的锂，在电池中发生内部短路，因此导致电池的安全性下降。

另一方面，专利文献2所记载的技术以实现电池的安全性提升为目的，其为论及关于正极活性物质的对策的技术。在专利文献2所记载的技术中，通过如下设置，实现电池的循环特性的提升。通过作为正极活性物质使用上述锂钴复合氧化物，能够不使电池的能量密度下降，即使电池处于异常状态也能够够抑制电池的发热，从而实现电池的安全性提升。

换句话说，专利文献2所记载的技术仅是抑制电池发热从而实现电池的安全性提升的技术。因此，不能够抑制在负极的表面析出锂，从而不能够使电池的循环特性提升。因此，由于在负极的表面析出的锂，在电池中发生内部短路，有导致电池安全性下降的危险。

鉴于上述问题，本发明的目的为在高电池容量的非水电解质二次电池中，在进行快速充电时，抑制电池的循环特性劣化。

用于解决问题的手段

本申请发明者们经过不断探索，认为在高电池容量的非水电解质二次电池中，在快速进行恒电流/恒电压充电时，由于如下的理由，电池的循环特性劣化。伴随充电时间的增加，负极的锂离子的接受性下降。因此，如果进行恒电流充电的时间长(换句话说，在恒电流充电时，达到规定电压为止的时间长)，则负极不能够接受锂离子而在负极析出锂，从而使电池循环特性劣化。这里，“恒电流/恒电压充电”是指，将电池以恒电流进行充电直至达到规定电压为止，然后以恒电压进行充电直至达到规定电流为止。

于是，本申请发明者们经过不断探索，得出如下的见解。在高电池容量的电池中，在快速进行恒电流/恒电压充电时，为了抑制电池的循环特性的劣化，通过控制电池的内部电阻在恒电流充电时使其在标准容量的50％以上且标准容量的85％以下时达到规定电压是重要的。