[发明专利]用于二次电池的活性物质、用于二次电池的电极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及电子装置

说明书

技术领域

本技术涉及能够嵌入和脱嵌电极反应物的二次电池用活性物质，涉及使用二次电池用活性物质的二次电池用电极与二次电池，并且涉及电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及使用二次电池的电子装置。

背景技术

已经广泛使用诸如移动电话和个人数字助理(PDA)的电子装置，并且已经要求进一步减少电子装置的尺寸和重量并且要求实现它们的长寿命。因此，已经开发了作为用于电子装置的电源的电池，具体地，能够提供高能量密度的小型且轻质的二次电池。

当今，已经考虑不仅将这样的二次电池应用于上述电子装置，而且还应用于各种应用。这种其他应用的实例可包括可附接并且可拆卸地安装在电子装置等上的电池组，诸如电动汽车的电动车辆、诸如家用电力服务器的电力存储系统、及诸如电钻的电动工具，并且考虑除上述应用之外的各种应用。

已经提出利用各种充电-放电原理获得电池容量的二次电池。具体地，因为这样的二次电池提供比铅电池、镍-镉电池等更高的能量密度，所以利用电极反应物的嵌入和脱嵌的二次电池或者利用电极反应物的析出与溶解的二次电池已经引起关注。

二次电池包括正极、负极、以及电解液。正极包含能够嵌入和脱嵌电极反应物的活性物质(正极活性物质)。通常，广泛使用包含锂(Li)和一种或者多种过渡金属元素作为成分的氧化物(锂复合氧化物)作为正极活性物质。

已经对根据各种目的的包含正极活性物质的正极的构造进行了各种各样的研究。具体地，为了改善充电-放电循环特性，使诸如氧化镁(MgO)的金属氧化物的涂层形成在包含锂过渡金属复合氧化物(Li_xNi_1-yCo_yO_z)的正极的表面上(例如，参见专利文献1)。为了改善正极活性物质的结构稳定性和热稳定性，使用诸如镁(Mg)的氧化物的金属氧化物涂覆正极活性物质(LiA_1-x-yB_xC_yO₂：A代表Co等，B代表Ni等，并且C代表Mg等)的表面(例如，参见专利文献2)。为了改善容量、充电-放电循环持续时间、安全性等，将锂-镍-锰-M复合氧化物(Li_xNi_yMn_1-y-zM_zO₂：M是Fe等)与锂-钴复合氧化物(Li_xCoO₂)混合(例如，参见专利文献3)。

除此之外，已经对二次电池的构造进行了各种研究。具体地，为了在暴露于高温的过程中或者在存储过程中获得高安全性，使用双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)作为电解液的溶剂(例如，参见专利文献4和5)。为了易于制造包括聚醚/锂盐电解质的电化学系统，使用非溶剂化聚合物和诸如磺酰胺的极性非质子化合物作为粘合剂(例如，参见专利文献6)。

而且，已经采取了各种措施来改善二次电池的特性。具体地，为了改善充电-放电循环特性等，在充电状态下存储完整的二次电池(例如，参见专利文献7和8)。为了制造具有成本效益和环境友好的电极，在用于电极形成的水溶液/悬浮液中包含双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)(例如，参见专利文献9)。为了提高在高温和高湿度环境中的可靠性，使正极活性物质(氧化锰)与导电剂的混合物在包含咪唑和LiFSI的有机溶剂中经受热处理(例如，参见专利文献10)。为了提高电解液在高电势等下的分解，将电极浸泡在其中锂盐(LiTFSI)溶解在包含腈化合物的有机溶剂中的预处理电解液中，然后，向处于浸泡状态的电极施加正电压(例如，参见专利文献1)。为了改善循环特性等，电解液包含LiTFSI(例如，参见专利文献12和13)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3172388号

专利文献2：日本专利第3691279号

专利文献3：日本未审查专利申请公开第2002-100357号

专利文献4：日本未审查专利申请公开第2004-165151号

专利文献5：日本未审查专利申请公开第2010-129449号

专利文献6：日本未审查专利申请公开第2007-522616号

专利文献7：日本未审查专利申请公开第H10-289733号

专利文献8：日本未审查专利申请公开第2002-352864号

专利文献9：日本未审查专利申请公开第2011-513924号