[发明专利]锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池。详细地讲涉及具备压力工作型的电流切断机构的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池与现有的电池相比重量轻且能量密度高，因此优选用于电动车、混合动力车等的车辆驱动用电源、个人电脑、便携终端等的所谓移动电源等。

这样的电池，通常在被控制为电压处于规定区域(例如3.0～4.1V)中的状态下使用，但如果因误操作等而供给通常以上的电流，则有时超过规定电压而成为过充电。在该过充电时，存在通过非水电解液的分解而产生气体、通过活性物质的发热而使电池内部的温度上升的问题。

作为应对该问题的技术，例如专利文献1中，记载了将氧化电位比电池的上限电压高的芳香族化合物添加到非水电解液中的技术。该技术中，在电池成为过充电状态时，上述芳香族化合物氧化聚合而在活性物质的表面形成高电阻的被膜。专利文献1中，记载了由此能够抑制过充电电流从而将过充电的进行停止的主旨。

另外，例如车辆驱动用电源等所使用的高容量型的电池中，广泛采用下述方法：在电池壳体中具备压力工作型的电流切断机构(CID：Current Interrupt Device)，并且使非水电解液中含有在电池成为过充电时分解而产生气体的化合物(典型的是芳香族化合物；以下也称为「气体产生剂」)。如果该电池成为过充电状态，则气体产生剂在正极的表面氧化聚合而产生氢离子，以此为起点在负极产生氢气(H₂)。通过该气体使电池壳体内的压力迅速上升。其结果，能够在过充电的初始阶段使电流切断机构工作，能够实现可靠性(过充电耐性)高的电池。

在先技术文献

专利文献1：日本专利公开2003-297423号公报

专利文献2：日本专利公开2012-190569号公报

专利文献3：国际公开2008/078626号

发明内容

但是，根据本发明人的研讨，在以往的具备CID的电池中，在以例如2C以上(特别是5C以上)的高速率反复进行快速充放电之后，过充电时的气体产生剂的反应性降低，有时气体量减少、气体的产生变慢。这样的倾向，在例如具备卷绕电极体那样宽度宽的电极体的高能量密度型的电池中被格外显著地观察到。

本发明是鉴于该状况而完成的，其目的是提供一种具备通过电池内压的上升而进行工作的(压力工作型的)电流切断机构的锂二次电池，是即使反复进行快速充放电之后过充电耐性也高的锂二次电池。

本发明人对于在反复进行快速充放电之后的电池中气体产生剂的反应性降低的原因，从各种角度反复进行了研讨。其结果，明确了是电极体内的气体产生剂的分布(存在不均)产生了影响。

即，电极体的端部相比于中央部，与非水电解液的接触的机会更多。因此，在充放电时支持电解质(详细而言是电荷载体离子)的吸藏和放出更活跃地进行。其结果，在反复进行快速充放电之后，电极体中央部的支持电解质(详细而言是电荷载体离子)浓度与电极体端部相比相对地增高。即，在电极体内形成支持电解质浓度的不均。于是，越靠近支持电解质浓度高的电极体中央部越成为高极性，因此在该中央部，非水电解液与(典型地为非极性的)气体产生剂发生相分离。并且，在电极体中央部难以存在(溶解)气体产生剂。

由此，与上述支持电解质的浓度分布相反地，越靠近电极体中央部气体产生剂的存在量(溶解量)越少，越靠近电极体端部气体产生剂的存在量越多。其结果，在电极体中央部，气体产生剂的存在量少，因此难以发生该气体产生剂的分解反应。另外，在电极体端部，支持电解质浓度低，因此电流的流动变差，电位难以上升。因此，难以发生气体产生剂的分解反应。

在反复进行快速充放电之后的电池中，认为通过以上那样的机制而使过充电时的气体产生剂的反应性降低。

因此，本发明人考虑了即使在通过快速充放电的反复进行而在电极体内产生了支持电解质浓度的不均的情况下，也均质地维持电极体内的气体产生剂的存在量(溶解量)。并且，反复进行认真研讨的结果，终于创造出本发明。

即，根据本发明，提供将具有正极和负极的电极体、以及含有支持电解质的非水电解液收纳在电池壳体中而成的锂二次电池。上述非水电解液除了上述支持电解质以外，还含有2质量％以上的气体产生剂，并且含有1质量％以上的作为表面活性剂的聚乙二醇脂肪酸酯，所述气体产生剂在电池成为过充电状态时分解而产生气体。另外，上述电池壳体具备在该壳体内的压力上升时进行工作的(压力工作型的)电流切断机构。