[发明专利]锂离子二次电池

说明书

本申请是申请号为201280072055.2、申请日为2012年3月30日、发明名称为“锂离子二次电池”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池。在本说明书中，“锂离子二次电池”是利用锂离子作为电解质离子，在正负极间通过伴随锂离子的电荷的移动来实现充放电的二次电池。在本说明书中，“二次电池”中通常包括可反复充电的蓄电设备。

背景技术

锂离子二次电池例如公开于日本特开2008-218248号公报(JP2008-218248A)中。在该文献中，对于含有碳材料的负极合剂提到了其密度。具体而言，在该公报中提出了如下的锂离子二次电池：具有碳材料的负极合剂的密度为1.4g/cm³～1.7g/cm³且负极合剂在负极集电体上的涂覆量为6mg/cm²～8mg/cm²。根据该公报，认为利用上述构成可提供提高了负荷特性和输入输出功率特性的锂离子二次电池。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-218248号公报(JP2008-218248A)

发明内容

然而，所谓的混合动力车(包括插电式混合动力车)、电动汽车等利用电动马达驱动车轮的车辆能够仅依靠蓄积于电池的电量而行驶。电池存在随着充电量减少而输出功率降低的趋势。为了使行驶稳定，优选在规定充电量的范围内使用电池。如果即使搭载于上述车辆的电池为低充电量(充电量少的情况)也能够发挥所需的输出功率，则能够提高混合动力车、电动汽车等的行驶性能。另外，如果即使为低充电量(充电量少的情况)也能够发挥出所需的输出功率，则能够减少用于确保必要的能量的电池数量，能够实现成本降低。另外，对于这样的车辆用途，尤其可能在户外放置的使用。例如，需要在-30℃左右～60℃左右的更宽的温度环境下确保所需的性能。

然而，根据本发明人的研究，例如，存在在-30℃左右的低温环境下输出功率容易降低、因高速率循环而电阻容易升高的趋势。另外，存在在60℃左右的高温环境下因保存而容量容易劣化的趋势。

这里，本发明人提出的锂离子二次电池具备：正极集电体、保持于正极集电体且含有正极活性物质粒子的正极活性物质层、负极集电体、和保持于负极集电体且含有由石墨材料构成的负极活性物质粒子的负极活性物质层。这里，正极活性物质粒子具有：由层状的锂过渡金属氧化物构成的壳部、在壳部的内部形成的中空部、和贯通壳部的贯通孔。而且，正活性物质层的密度A为1.80g/cm³≤A≤2.35g/cm³，负极活性物质层的密度B为0.95g/cm³≤B≤1.25g/cm³。

根据上述锂离子二次电池，有如下趋势：特别是在-30℃左右的低温环境下可较高地维持输出功率，将高速率循环后的电阻上升抑制到较小，并且，即使在60℃左右的高温环境下，也能够抑制容量因保存而劣化。

另外，在正极活性物质层的任意截面中，将壳部的内侧面的任意位置的壳部的厚度设为从该壳部的内侧面的任意位置到壳部的外侧面的最短距离时，正极活性物质层中壳部的厚度平均可以为3.0μm以下。另外，壳部的厚度可以为0.1μm以上。另外，正极活性物质层中锂过渡金属氧化物的一次粒子的长径平均可以为0.8μm以下。另外，此时，锂过渡金属氧化物的一次粒子的长径可以为0.2μm以上。另外，贯通孔的开口宽度在正极活性物质层中平均可以为0.01μm～2.0μm。

另外，正极活性物质层中正极活性物质粒子的粒子空孔率平均可以为15％以上。

锂过渡金属氧化物可以含有Ni、Co和Mn中的至少一种金属元素。另外，锂过渡金属氧化物可以含有Ni、Co和Mn。另外，锂过渡金属氧化物可以是Li_1+xNi_yCo_zMn_(1-y-z)M_γO₂。其中，0≤x≤0.2、0.1＜y＜0.9、0.1＜z＜0.4、0≤γ≤0.03，M是选自Zr、W、Mg、Ca、Na、Fe、Cr、Zn、Si、Sn、Al、B和F中的至少一种添加物。另外，此时，锂过渡金属氧化物含有W，将Ni、Co和Mn的合计摩尔数m_MT以摩尔百分率计设为100摩尔％时，W的含量m_MA可以为0.05摩尔％～2摩尔％。