[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，尤其涉及使用金属锂作为负极活性物质的锂二次电池。

背景技术

出于具有高能量密度等原因锂二次电池被广泛普及，其作为电源安装于手机、数码相机、笔记本电脑等便携用小型电子设备中。另外，从能量资源枯竭、地球温室效应等的观点出发，作为混合动力汽车或电动汽车的电源、或作为阳光、风力等自然能量发电的电力存储电源而进行了锂二次电池的开发。为了扩大这些电源的使用而要求锂二次电池进一步的高容量化、长寿命化。

这样的锂二次电池通过在正极与负极之间使锂离子移动来进行充放电。锂二次电池的正极活性物质中，目前作为锂金属氧化物的钴酸锂(LiCoO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、镍酸锂(LiNiO₂)、磷酸铁锂(LiFePO₄)等包含锂的金属氧化物或金属磷氧化物得以实用化，或以商品化为目标进行了开发。

负极活性物质使用了石墨等碳材料、锂钛氧化物(Li₄Ti₅O₁₂)。在分别包含前述各活性物质的正极与负极之间插入了用于防止内部短路的分隔件。分隔件通常使用由聚烯烃形成的微孔性薄膜。

在负极活性物质中，金属锂也具有每单位重量的电量为3.86Ah/g之大的特征。因此，为了实现具有最高的理论能量密度的、高容量的锂二次电池，而再次进行了将金属锂用作负极活性物质的研究。

然而，负极活性物质使用金属锂的锂二次电池在重复充放电时，锂会从金属锂的负极表面生长成枝晶状。存在如下课题：生长成枝晶状的锂贯通在正极与负极之间插入的分隔件并达到正极，而引起内部短路。

基于上述情况，例如日本特开平4-206267号公报中公开了一种非水电解质二次电池，其使用LiCoO₂作为正极的主要活性物质，使用能够从初始开始放电的材料(例如二氧化锰)作为副活性物质。

前述公报的第2页左上栏中记载了锂生长成枝晶状的机理。生长成枝晶状的主要因素有2个。1个是，在电池刚组装后的负极的金属锂表面形成有碳酸锂或氢氧化锂之类的不活性覆膜。第2个是，使用锂钴氧化物(LiCoO₂)作为正极的活性物质时，充放电循环从充电开始进行。首次充电时，从正极释放的锂离子(Li⁺)在负极的金属锂表面以锂的形式还原析出，因此无法去除在负极的金属锂表面形成的前述不活性覆膜。若不去除负极的金属锂表面的不活性覆膜，则锂会在负极的金属锂表面不均匀地析出。其结果，在随后的充放电循环的充电时，负极表面的析出锂会生长成枝晶状，贯通分隔件并达到正极，而引起内部短路。

前述公报中，作为正极的活性物质除了使用作为主要活性物质的LiCoO₂之外，还使用了作为副活性物质的能够从初始开始放电的材料(例如二氧化锰)。因此，在充放电时能够从首次开始进行放电。即，能够从负极的金属锂中以锂离子的形式释放锂。锂的释放使在电池刚组装后的负极的金属锂表面形成的碳酸锂或氢氧化锂之类的不活性覆膜去除。其结果，在首次放电后的充电中，会在良好状态的负极的金属锂表面还原析出锂离子。因此，能够抑制锂从负极的金属锂表面生长成枝晶状。

发明内容

然而，前述公报中记载的方案仅着眼于在电池刚组装后的充放电中首次进行放电的情况，而未对在首次放电时从负极的金属锂中释放锂离子的举动进行仔细研究。因此，未必能充分地抑制或防止由负极的金属锂生长成锂枝晶。

本发明的目的在于提供一种锂二次电池，其抑制或防止锂枝晶的生长、具有高容量且优异的充放电循环特性。

为了解决上述课题，根据实施方式，可提供一种锂二次电池，

其具备正极、负极、分隔件和电解液，

前述正极包含分别能吸藏锂和解吸锂的第一活性物质和第二活性物质，前述第一活性物质在锂二次电池刚组装后的与前述负极的电池反应中处于仅能解吸锂的状态，前述第二活性物质在锂二次电池刚组装后的与前述负极的电池反应中处于能够吸藏锂的状态，

前述负极包含金属锂作为活性物质，且

前述分隔件具有空孔成三维规则排列的结构。

根据这样的特征，能够提供一种锂二次电池，通过以下详细说明的作用来抑制或防止锂枝晶的生长，具有高容量且优异的充放电循环特性。

附图说明

图1是示出实施方式的锂二次电池的截面图。

具体实施方式