[发明专利]非水电解液二次电池、集电体和车辆

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解液二次电池、集电体和车辆。更详细地，本发明涉及适用于车载电源的非水电解液二次电池以及可以在该二次电池中使用的集电体。

背景技术

二次电池用作使用电力作为驱动源的车载电源，或者用作在个人计算机、便携式终端和其它电动产品上安装的电源。具体地说，优选具有轻重量且能获得高能量密度的锂二次电池和其它非水电解液二次电池作为电动车辆和混合动力车辆的车载高输出电源。在这种非水电解液二次电池中，正电极包括集电体和活性材料层，并且典型地使用铝（Al）或Al合金作为集电体。例如，在目的为将机械特性与低电阻性能结合的序列号为2012-021205（JP2012-021205A）的日本专利申请公开中，提出了一种由Al箔制成的集电体，在该Al箔中，Al含量为98质量%或更大并且包含特定比率的Fe和Cu。在序列号为2012-136736（JP2012-136736A）的日本专利申请公开中，提出了一种技术，其中为了提供具有优良抗拉强度的集电体，在诸如Ni箔的金属箔的表面上施加Al镀层。在序列号为2006-324143（JP2006-324143A）的日本专利申请公开中，公开一种正电极端子，该端子被电连接到正电极。根据该正电极端子，被置于电池内部的部分由高纯Al形成，其他部分由这样的材料形成：该材料的强度高于高纯Al的强度，并且旨在延长电池的寿命且从而提高其抗振性。

顺便提及，要求上述非水电解液二次电池进一步提高诸如高能量密度的性能。作为实现高能量密度的一种措施，正在研究一种呈现较高工作电位的正电极活性材料的使用。然而，在使用呈现以金属锂为基准高于4.5V的工作电位（在下文中，在某些情况下将以金属锂为基准的电位表示为“相对于Li/Li⁺”）的正电极活性材料的非水电解液二次电池中，在高电位下反复充电/放电时，与相关技术的二次电池相比，电池容量趋于大大减小。从本发明人的研究表明，减小趋势的程度可以变化，这取决于正电极集电体。例如，在诸如上面提及的有关技术的二次电池中，对集电体要求的特性主要是将导电性与强度结合。根据上述相关技术的二次电池，在主要形成集电体材料的Al或Al合金的表面上，形成Al₂O₃或AlF₃涂层。因为涂层对于非水电解液而言稳定，所以发挥规定的耐腐蚀性。由此，在以相关技术的电位（典型地，4.2V（相对于Li/Li⁺））工作的二次电池中假定的使用方面，没有考虑Al从集电体中洗脱（elute）且电池容量减小。例如，在序列号为2012-021205（JP2012-021205A）的日本专利申请公开和序列号为2012-136736（JP2012-136736A）的日本专利申请公开中公开了相关技术。

但是，在使用呈现高于4.5V（相对于Li/Li⁺）的工作电位的正电极活性材料的非水电解液二次电池中，根据使用方面，尽管在Al集电体的表面上存在涂层，但Al还会从集电体中洗脱，洗脱的Al沉淀在负电极上，电池电阻增加，从而电池容量会减小。

发明内容

本发明人在集中研究该现象之后，发现当在集电体的表面上Al含量增加时，可以在集电体的表面上形成优良的涂层，该涂层可以防止电池容量因为高电位充电/放电而减小。

本发明在可以执行4.5V或更大的高电位充电/放电的二次电池中，提供了这样的非水电解液二次电池：其中，防止了电池容量减小，并且集电体具有充分的强度。此外，本发明还提供在这种二次电池中使用的集电体或者使用这种二次电池的车辆。

根据本发明的第一方面，提供一种非水电解液二次电池。所述二次电池包括电极体，所述电极体包含正电极和负电极。以金属锂为基准，所述正电极的上限工作电位为4.5V或更大。所述正电极包括集电体和在该集电体上形成的活性材料层。所述集电体具有基材和在所述基材的表面上形成的表面层。在所述基材的所述表面层中，所述表面层被至少设置在这样的区域中：在该区域中，没有形成所述活性材料层。所述表面层由铝材料形成，该铝材料的铝含量为99.85质量%或更大。所述基材由导电材料形成，该导电材料的强度大于所述表面层的强度。