[发明专利]二次电池、电子装置、电动工具和电动车辆

说明书

技术领域

本发明涉及包括正极、负极和电解液的二次电池，以及使用其的电子装置，使用其的电动工具(电力工具，electric power tools)，使用其的电动车辆和使用其的电力存储系统(electric power storage systems)。

背景技术

近年来，已经广泛使用了由手机和个人数字助理(PDA)代表的电子装置，并且已经强烈需要进一步减小它们的尺寸和重量并实现它们的长寿命。因此，作为用于电子装置的电源，已经开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小型且轻质的二次电池。近年来，已经考虑了将这种二次电池不仅应用于上述电子装置，而且还应用于由电动工具如电锯、电动车辆如电动汽车和电力存储系统如家用电力服务器代表的各种应用。

作为二次电池，已经广泛提议了使用各种充放电原理的二次电池。具体地，认为使用锂离子的插入和提取的锂离子二次电池是有希望的，因为锂离子二次电池能够提供比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。

二次电池包括正极、负极和电解液。所述正极和所述负极分别包含插入和提取锂离子的正极活性物质和负极活性物质。在二次电池中，为了获得高电池容量，将含锂化合物如LiCoO₂用作正极活性物质，并且将碳材料如石墨用作负极活性物质。

在使用碳材料作为负极活性物质的二次电池中，在充放电时负极活性物质易于与电解液发生反应，因此易于促进电解液的分解反应。在这种情况下，因为负极的表面被电解液的分解物质等覆盖，因此，当重复充放电时，负极的电阻易于增大。

因此，已经提议了使用低反应性的含钛锂复合氧化物代替高反应性的碳材料作为负极活性物质(例如，参见日本未审查专利申请公开号06-275263)。含钛的锂复合氧化物是含有Li、Ti和其他金属元素作为元素并具有尖晶石型晶体结构的氧化物。

发明内容

通过使用含钛的锂复合氧化物作为负极活性物质，抑制了由负极的反应性引起的电解液的分解反应。然而，在这种情况下，未抑制由正极的反应性引起的电解液的分解反应。因此，在其中将提供高容量的含锂化合物用作正极活性物质的情况下，在重复充放电之后，正极的电阻易于因电解液的分解反应而增大。因此，整个电池的电阻仍然增大。

期望提供一种即使在重复充放电之后也能够抑制电阻上升的二次电池、电子装置、电动工具、电动车辆和电力存储系统。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种包括正极、负极和电解液的二次电池。所述负极包含一种或多种由下式1至式3表示的含钛锂复合氧化物作为负极活性物质。所述电解液包含一种由下式4表示的环状二磺酸酐或由下式5表示的环状二磺酸酐或两者。

式1

Li[Li_xM1_(1-3x)/2Ti_(3+x)/2]O₄...(1)

在该式中，M1是Mg、Ca、Cu、Zn和Sr中的一种或多种，并且x满足0≤x≤1/3。

式2

Li[Li_yM2_1-3yTi_1+2y]O₄...(2)

在该式中，M2是Al、Sc、Cr、Mn、Fe、Ga和Y中的一种或多种，并且y满足0≤y≤1/3。

式3

Li[Li_1/3M3_zTi_(5/3)-z]O₄...(3)

在该式中，M3是V、Zr和Nb中的一种或多种，并且z满足0≤z≤2/3。

式4

在该式中，R1至R4是烷基基团(C_mH_2m+1：m满足0≤m≤4)。

式5

在该式中，R5至R10是烷基基团(C_nH_2n+1：n满足0≤n≤4)。

根据本发明的一个实施方式，提供了使用本发明实施方式的二次电池的电子装置。

根据本发明的一个实施方式，提供了使用本发明实施方式的二次电池的电动工具(电力工具)。

根据本发明的一个实施方式，提供了使用本发明实施方式的二次电池的电动车辆。

根据本发明的一个实施方式，提供了使用本发明实施方式的二次电池的电力存储系统。