[发明专利]非水电解质电池、电池包及车辆

说明书

本发明的实施方式涉及非水电解质电池、电池包及车辆。其目的在于提供可以显示优异的循环寿命性能的非水电解质电池。根据一个实施方式，提供非水电解质电池(10)。该非水电解质电池(10)具备正极(11)、负极(12)、隔膜层(13)、中间区域(14)、和凝胶状非水电解质。负极(12)具备含有含铌钛复合氧化物的粒子(20)的负极活性物质层(12a)。隔膜层(13)配置在正极(11)与负极(12)之间。隔膜层(13)含有绝缘性粒子(13a)。中间区域(14)接触于负极活性物质层(12a)和隔膜层(13)。中间区域(14)含有碳质物(14a)。凝胶状非水电解质的至少一部分含浸在隔膜层(13)及中间区域(14)中。体积比V_A/V_B为5以上，V_A是中间区域(14)的体积、V_B是负极活性物质层(12a)中含铌钛复合氧化物的粒子(20)之间的间隙(15)的平均体积。

技术领域

本发明的实施方式涉及非水电解质电池、电池包及车辆。

背景技术

二次电池由于可以反复充电和放电进行使用，因此有助于废弃物的减少，同时作为无法获取AC电源的可携带设备或者AC电源切断或停止时的后备用电源而被广泛使用。近年来，探讨了二次电池的车载用途或用于太阳能电池等的后备或电力平均化用途等利用范围的扩大。伴随于此，越来越要求二次电池的容量、温度特性及安全性等性能的提高。

作为二次电池例子的非水电解质二次电池是通过例如锂离子在正极与负极之间的移动而进行充放电的二次电池。非水电解质电池具有以下特征：由于电解液中使用有机溶剂，因此无法获得比使用水溶液的镍镉二次电池或镍氢二次电池更大的电压。目前，经实用化的非水电解质二次电池中，例如作为正极活性物质使用含锂的钴复合氧化物或含锂的镍复合氧化物等。另外，作为负极活性物质使用碳系材料或者含有钛的氧化物(即含钛氧化物)等。进而，作为电解液使用将LiPF₆或LiBF₄等锂盐溶解在环状碳酸酯或链状碳酸酯等有机溶剂中而得到的溶液。含有之前示例的正极活性物质的正极例如是平均工作电位为3.4～3.8V(vs.Li/Li⁺)左右、充电时的最大到达电位为4.1～4.3V(vs.Li/Li⁺)。另外，作为负极活性物质的碳系材料的平均工作电位为0.05～0.5V(vs.Li/Li⁺)左右。另一方面，含钛氧化物中最为代表性的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)的平均工作电位为1.55V(vs.Li/Li⁺)。将含有之前示例的正极活性物质的正极与含钛酸锂的负极组合所制作的非水电解质二次电池的电池电压为2.2～3.8V、最大充电电压为2.7～4.3V。

负极中使用了含钛氧化物的二次电池由于可以提高充放电循环寿命或功率特性、安全性，因此被实用化。但是，在车载用途或发电相关的固定用中使用的二次电池被要求大大超过以往的便携式设备用途的特性。特别是，这些用途中使用的二次电池要求10年以上的寿命及5C或10C等大电流放电性能等。

作为含钛氧化物提出了各种物质。报告最多的是尖晶石型钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂、简称LTO)，且已经用于市售制品中。作为其他的含钛氧化物，可举出单斜晶型二氧化钛(TiO₂、简称TiO₂(B))或铌钛复合氧化物(例如单斜晶系Nb₂TiO₇或斜方晶系铌钛复合氧化物)等。这些物质可以实现比尖晶石型钛酸锂更大的容量。但是，这些氧化物与尖晶石型钛酸锂相比，充放电循环中的容量劣化成为问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4557920号说明书

专利文献2：日本专利第5017493号说明书