[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及实现兼得高能量密度和高功率密度(specific power，也称输出密度)的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池主要作为VTR摄像机、笔记本电脑及手机等便携式设备用电源而得到广泛普及。而且，近年来，还被用于游戏机及电动工具、电动自行车等广阔的领域。

特别是在汽车产业界，为了对应环境问题，无废气的、将动力源完全仅设定为电池的电动汽车和以内燃发动机及电池这两者为动力源的HEV(Hybrid Electric Vehicle，混合动力汽车)、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，插电式混合动力汽车)的开发已经正规化，一部分已经到达了实用阶段，同时，作为电源的电池的开发也正在迅速推进。

在利用电动机驱动来增加汽车的加速力的HEV及PHEV中，虽然还依靠系统的控制方法，但是，在大多情况下，由于车辆行驶中电池以相当于10C或者该值以上的大电流值反复进行瞬间的充放电，因而要求高功率密度的电池。另外，为了电池的小型化及在PHEV中能够延长一次充电的汽车续航距离，在要求高能量密度的同时还要求高功率密度。

锂离子二次电池的充放电反应是在电极内的活性物质粒子和渗透到电极内的空隙的电解液的界面附近进行的。为了使锂离子二次电池实现高功率密度，需要该活性物质粒子和电解液的反应面积足够大，以及为了向活性物质粒子和电解液的反应面提供电解液而需要充分地确保在活性物质粒子附近存在的电解液的量。

另一方面，为了实现高能量密度，需要增加活性物质粒子在电极内的填装量。作为增加活性物质粒子的填装量的方法，有如下方法：通过控制活性物质粒子的粒径及粒子形状，尽可能减小混合粒子间的空隙(也称孔隙)，进行高密度填充(专利文献1)，而在一定的面积上较多地填装活性物质粒子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-192846号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述专利文献1所述，为了实现锂离子二次电池的高能量密度，需要对电极填充更多的活性物质粒子，但当促进电极内活性物质粒子的高填充密度化时，会产生如下问题：混合粒子间的空隙量减少，活性物质粒子和电解液的反应面积减少，还有混合粒子间的空隙孤立，可保持于活性物质粒子附近的电解液的量减少。因此，难以得到高功率密度的锂离子二次电池，且难以充分满足高能量密度和高功率密度的两者。

本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于提供高能量密度且高功率密度的锂离子二次电池。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，例如采用了权利要求书中所记载的构成。本申请包含多种解决上述课题的手段，若举其一例，就是提供锂离子二次电池，其具有在集电体涂敷了含有活性物质粒子、导电助剂粒子及粘合剂的正极合剂层的正极，其特征在于，使用平均粒径D50的值Dμm为1～10μm范围的活性物质粒子，在正极合剂层中所占的活性物质粒子的体积百分率a体积％和空隙的体积百分率b体积％的比率b/a为-0.01D+0.57≤b/a≤-0.01D+0.97的范围。而且，优选导电助剂粒子的体积百分率c体积％为-0.7D+13≤c≤13的范围。

发明效果

根据本发明的锂离子二次电池，按照活性物质粒子的粒径，将活性物质粒子、空隙及导电助剂粒子在电极合剂层中所占的体积百分率设定在最佳范围，能实现高功率密度和高能量密度的两全。上述之外的课题、构成及效果，通过如下实施方式的说明将变得清楚。

附图说明

图1是以局部剖面表示本实施方式中的锂离子二次电池的整体构成的分解立体图；

图2是各材料在正极合剂层中所占的体积百分率的说明图；

图3是表示空隙的体积百分率相对于活性物质的各个平均粒径D的活性物质粒子的体积百分率的比率b/a的优选范围的曲线图；

图4是表示活性物质的各个平均粒径D的导电助剂粒子的体积百分率c的优选范围的曲线图；

图5是表示活性物质的平均粒径D为1μm时的第一、第二方式的实施例及比较例的电池特性的关系的曲线图；

图6是表示活性物质的平均粒径D为7μm时的第一、第二方式的实施例及比较例的电池特性的关系的曲线图；

图7是表示活性物质的平均粒径D为10μm时的第一、第二方式的实施例及比较例的电池特性的关系的曲线图。

符号说明

1：电池罐

2：密封垫

3：上盖