[发明专利]被覆活性物质及使用该被覆活性物质的锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及被覆活性物质及使用该被覆活性物质的锂二次电池。

背景技术

以锂离子电池为代表的锂离子电池具有高的能量密度，作为电动汽车用及电力贮藏用的电池而备受注目。特别是，在电动汽车中，具有未搭载发动机的零排放电动汽车、搭载有发动机和二次电池双方的混合动力电动汽车、还有从系统电源直接充电的插电式混合动力电动汽车。另外，也正在期待作为贮藏电力并在电力系统断开后的非常时期供给电力的固定式电力贮藏系统的用途。

相对于如此多样的用途，对锂离子电池正在要求大的输出功率和优异的耐久性。即，移动体用电源要求在起动停止时0.1小时率以上的输出性能，以停电时的电力支援及负荷正常化为目的的固定用途电源也要求1小时率到0.2小时率的输出性能。在此，1小时率表示的是在1小时内用完锂离子电池的额定容量时的充电或放电的速度。0.2小时率指的是以相当于1小时率的电流的5倍的大电流进行充电或放电的速度，0.1小时率指的是以相当于1小时率的10倍的大电流进行充电或放电的速度。关于耐久性，要求6000循环以上、以行驶距离换算计20万公里以上的寿命。

当增大锂离子电池的充电或放电的电流值时，电极每单位面积的电流(即，电流密度)就增大，因此电池内部就会发生不均匀的发热，有时在由电极面的位置所致的锂离子的吸藏放出量上产生偏差。在那种情况下，因充放电而施加有较大应力的电池存在寿命劣化的问题。

为了避免该问题，正在研究将锂离子导电性聚合物用于电解质或粘合剂的技术、或将来源于羧酸等添加剂的被膜形成于电池活性物质表面的技术。

专利文献1公开了由聚环氧乙烷(PEO)等锂离子传导性聚合物将正极活性物质或负极活性物质中的至少一方的粒子表面部分地被覆的技术。

专利文献2公开了涉及二次电池的发明，所述二次电池使用含有将熔融盐单体聚合而成的高分子化合物的电解质。

专利文献3公开了在正极、负极或电解质中的至少一个中含有羧酸叔烷基酯而构成非水二次电池的发明。

专利文献4是涉及使用锂离子传导性聚合物电解质的二次电池的发明。专利文献5涉及使用添加金属盐而提高离子传导度的高分子固体电解质的二次电池的发明。专利文献6涉及使用嵌段型亲水性-亲电解液性粘合材料的二次电池，所述嵌段型亲水性-亲电解液性粘合材料包含由纤维素衍生物构成的亲水性粘合材料和含有聚醚结构的亲电解液性粘合材料，或者，由将由聚醚结构构成的亲电解液性侧链接枝化而成的纤维素衍生物构成。专利文献7涉及使用含有羧酸酐有机化合物的非水电解液的锂二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2002-373643号公报

专利文献2：特开2001-199961号公报

专利文献3：特开2002-141111号公报

专利文献4：特开昭63-193954号公报

专利文献5：特开2002-33016号公报

专利文献6：专利第3960193号公报

专利文献7：特开2006-66320号公报

发明内容

发明要解决的课题

鉴于现有技术，本发明要解决以下三个课题。

第一课题是使电极活性物质不与电解液直接接触，防止在电极活性物质表面新形成惰性被膜。活性物质在锂离子的吸藏时体积膨胀。在粒子表面有部分露出的情况下，随着活性物质粒子的膨胀，露出部的面积增大。其结果是，导致新的被膜成长。因此，重要的是活性物质粒子被锂离子传导性聚合物覆盖。

第二课题是使上述被膜的耐久性提高。当使上述聚合物的末端与电极活性物质的表面原子键合时，即使活性物质粒子膨胀或收缩，聚合物也不脱落，能够长期地形成耐久性优异的聚合物被膜。

第三课题是为了使锂离子传递，将配位于阳离子的电荷赋予上述聚合物。即，如果在上述聚合物上存在具有阴离子及不成对电子的多个部位，则锂离子能够与该部位键合，且在不同的部位间移动。因而，在上述聚合物上具有阳离子的情况是不恰当的。

本发明的目的在于，在电动汽车等移动体用途或电力贮藏等固定用途的锂离子电池中，提供改善负荷特性、循环寿命、保存特性，且寿命长的电池。

用于解决课题的手段

本发明的特征，例如如下所述。

本发明的电池活性物质具有将锂离子吸藏及放出的活性物质、以及与活性物质键合的聚合化合物，聚合化合物是结构I、结构II、结构III、结构IV中的至少任一种。