[发明专利]非水电解质电池及其电池组

说明书

本申请是2008年7月11日递交的中国专利申请No.200810136077.6（发明名称为“非水电解质电池及其电池组”）的分案申请。

技术领域

本发明涉及非水电解质电池和采用非水电解质电池的电池组。

背景技术

将锂金属、锂合金、锂化合物或碳物质用于负极的非水电解质电池，可期待作为高能量密度电池，因而其研究开发十分活跃。以前，具备作为活性物质含有LiCoO₂或LiMn₂O₄的正极、和含有可嵌入及脱嵌锂的碳物质的负极的锂离子电池正在被广泛地实用化。此外，也在进行在负极中代替所述碳物质而采用金属氧化物或合金的研究。尤其，在搭载在汽车等车辆的情况下，从高温环境下的循环性能、高输出的长期可靠性方面考虑，作为负极的构成材料，要求化学、电化学上的稳定性、强度、耐腐蚀性优良的材料。另外，即使在寒冷地区也要求高的性能，要求低温环境下的高输出性能、长寿命性能。另一方面，作为非水电解质，从提高安全性能的观点出发，也在进行不燃性电解液的开发，但因伴随着输出性能、低温性能、长寿命性能的下降，还未实用化。

为改进负极特性进行了多种试验。在专利文献1中，公开了在非水电解质二次电池中使用使特定的金属、合金或化合物附载在由铝或铝合金构成的集电体上的负极。此外，在专利文献2中，公开了通过在上述专利文献1中所述的负极集电体上设置不形成活性物质层的区域，使该区域经由隔膜与正极活性物质层对置，来提高与非水电解质二次电池的过充电时的安全性和可靠性。另外，专利文献2还公开了将用LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂表示的锂镍钴铝氧化物用于正极。如专利文献2所述，如果使Al这样的异种元素固溶在正极活性物质中，则正极活性物质的锂嵌入量减小。

另一方面，在专利文献3中，记载了作为负极活性物质使用将以Li_aTi_3-aO₄（0＜a＜3）表示的钛酸锂化合物的平均粒径低于1μm的一次粒子以平均粒径为5～100μm的粒状凝聚而成的二次粒子，由此抑制二次粒子的凝聚，提高大型电池用的大面积的负极的制造成品率。

此外，还进行了通过改进非水电解质而兼顾低温性能和高温性能的研究。但是，在低温下离子传导性高的非水电解质在高温下容易与正极反应，因此寿命性能大幅度下降。

专利文献1：日本特开2002－42889

专利文献2：日本特开2004－296256

专利文献3：日本特开2001－143702

发明内容

本发明的目的是提供一种高温寿命性能优良的非水电解质电池及电池组。

本发明的非水电解质电池，其特征在于，具备：

正极，其含有用下述（1）～（3）式中的任何一式表示的且平均粒径在0.1μm以上且10μm以下的活性物质粒子、和存在于所述活性物质粒子表面的覆盖物，该覆盖物含有选自Mg、Ti、Zr、Ba、B及C中的至少一种元素，并且包含平均粒径在60nm以下的粒子和平均厚度在60nm以下的层之中的至少一个；

负极，其含有在0.4V（相对于Li／Li⁺）以上时嵌入锂离子的金属化合物；

隔膜，其被设置在所述正极及所述负极之间；

非水电解质，其包含混合溶剂及溶解于所述混合溶剂中的锂盐，该混合溶剂含有包含碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯中的一种以上的第1非水溶剂、并且含有10体积%以上70体积%以下的由具有腈基且分子量在40以上100以下的非水溶剂和γ－丁内酯中的一种以上构成的第2非水溶剂。

Li_xM1_yO₂     （1）

Li_zM2_2wO₄    （2）

Li_sM3_tPO₄    （3）

其中，M1、M2及M3分别是选自Mn、Ni、Co及Fe中的至少一种元素，可以相互相同也可以相互不同，x、y、z、w、s及t分别为0＜x≤1.1、0.8≤y≤1.1、0＜z≤1.1、0.8≤w≤1.1、0＜s≤1.1、0.8≤t≤1.1。

本发明的电池组具备非水电解质电池，其特征在于，所述非水电解质电池，具备：