[发明专利]金属离子二次电池

说明书

本申请的课题在于提供一种二次电池，其使用硫系活性物质作为负极活性物质，且抑制溶出的多硫化物与正极相反应，具有优异的循环特性。本申请的解决手段在于一种金属离子二次电池，其包含具有以含硫化合物为负极活性物质的负极、正极与电解液，正极表面上具有聚合物凝胶层。

技术领域

本发明涉及金属离子二次电池，具体地涉及包含具有硫系负极活性物质的负极与具有聚合物凝胶层的正极的金属离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池是充放电容量高、可实现高输出化的二次电池。现在的锂离子二次电池主要作为便携式电子设备用的电源而被使用，期待其可进一步作为预计将在今后普及的电动汽车用电源。

锂离子二次电池的构成，以使用石墨作为负极活性物质，使用锂锰系复合氧化物作为正极活性物质居多(专利文献1及2)。

正极使用锂锰复合氧化物、负极使用石墨的二次电池虽具有比较大的容量，但放电电压低。此外，还有因Li析出而产生锂枝晶，过度充电时产生短路的担忧。

此外，有人提出了使用钛酸锂代替石墨作为负极活性物质的方案(参见专利文献3)。此时，由于负极电压提高，不会产生锂枝晶，不存在过度充电时短路的担忧，但另一方面电池电压变低而进一步地容量也减小。

硫系活性物质具有1675mAh/g这样的较高的理论容量，例如已知使用硫作为正极活性物质的锂离子二次电池，可以达成使用钴酸锂这样的普通的正极材料的锂离子二次电池的约6倍的充放电容量。此外，与氧相比，硫的反应性较低，由过度充电等引起的起火、爆炸等的危险性比较低。但是，使用单体硫作为正极活性物质的锂离子二次电池，存在着反复充放电时电池容量下降这样的问题。即，硫在放电时容易生成锂和硫化物(多硫化锂：Li₂S_x)，而由于生成的硫化物对锂离子二次电池的非水系电解液(如碳酸乙烯酯或碳酸二甲酯等)是可溶的，所以反复充放电的话，随着硫在电解液中的溶出，充放电容量会慢慢下降。

此外，由于硫系正极与以往的锂过渡金属氧化物一样，不含锂，故而与负极并用时，有必要进行预掺杂(pre-doping)，在电池内插入锂。例如，在负极中掺杂锂时，插入锂的方法举例有下述方法：在对电极中使用金属锂，组装半电池，电化学地掺杂锂的电解掺杂法；及将金属锂箔贴附在电极上之后放置于电解液中，利用锂向电极的扩散而掺杂的贴附预掺杂法。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开2000－188095号公报

【专利文献2】国际公开第2003/034518号

【专利文献3】日本专利特开2007－273154号公报

发明内容

发明所要解决的技术课题

为了激活硫系活性物质的高容量特征，且避免预掺杂，对在负极中使用硫系活性物质进行了研究。此时，通过在正极中使用常用的锂过渡金属氧化物，可以确保锂供给源。但是，与正极中使用硫系活性物质的情形相比，充放电逆转，高电位一侧出现了多硫化锂的溶出，因此具有以下问题：暴露于氧化性氛围中，产生副反应，导致电池的劣化。

从而本申请发明的目的在于提供一种二次电池，其使用硫系活性物质作为负极活性物质，且抑制溶出的多硫化物与正极的反应，具有优异的循环特性。

解决课题的手段

本发明者进行了深入研究，结果发现：在负极中使用硫系负极活性物质的情形下，通过在正极表面设置聚合物凝胶层，可以提供一种阻碍从负极中所使用的硫系活性物质中溶出的多硫化物与正极的反应并显示优异的循环特性的金属离子二次电池，进一步深入地研究从而完成了本发明。

即本发明涉及下述事项。