[发明专利]电化学装置

说明书

本发明提供可进行‑30℃、15ItA以上的放电、和50ItA以上的充电的ISS用的锂二次电池。该电化学装置的特征在于：(1)向包括正极和负极的电极组的主表面施加0.3～1.1kgf/cm²的压力，(2)在正极材料中，粒子表面覆盖有非晶质碳材料的含锂化合物粒子与导电性碳材料的表面碳原子之间化学键合，(3)负极材料含有选自比表面积为5m²/g以上的石墨粒子和软碳粒子中的至少1种粒子，(4)金属箔具有多个贯通该金属箔且在至少一侧箔面上具有突出部的通孔，(5)有机电解液是含有六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的混合电解质，(6)分隔体是将再生纤维素纤维打浆后抄造而成的纸。

技术领域

本发明涉及一种电化学装置，更具体地涉及一种锂二次电池或锂离子电容器，其用作电源以代替用于怠速停止系统的发动机起动器用的铅电池。

背景技术

近年来，正在开发以锂二次电池或锂离子电容器为代表的电化学装置以用于车载应用，装置在常温时的通常操作性能作为车载用途已经令人满意。另一方面，对低温操作、快速(急速)充电或装置的搭载耐久性、即，长寿命化等严苛使用的性能已成为课题。其中，作为通过维持低电阻化来实现快速充电性和长寿命化的方法，已知有向作为电化学装置的电极组的主表面施加规定压力的方法(专利文献1)。另外，适用于怠速停止系统或走走停停系统(以下称为ISS)的锂二次电池必须具有可进行锂二次电池比铅电池差的约-30℃的发动机操作的15ItA以上的大电流放电能力，而且必须具有对铅电池来说困难的制动时的50ItA以上的大电流充电再生能力。为了实现该目的，以往考虑(1)降低电池电阻，(2)在负极处的Li离子的嵌入反应中抑制金属锂的析出。

关于上述(1)，提出了如下方案：减小正、负极电极板的厚度，另外在铝集电箔上涂敷碳来降低电极电阻(专利文献2)，或者增加电极内的导电材料来降低电阻，进而控制分隔体的厚度和空孔直径来降低电阻等。另一方面，关于上述(2)，研究了如下方案：减小正、负极活性物质的粒径、增加反应面积、降低充放电电流密度，或者将负极活性物质由石墨材料变更为非晶质碳材料或钛酸锂，等等。

作为锂二次电池，已知有如下的锂二次电池，其中，正极材料是将表面至少具有选自石墨烯相和非晶相的至少1种相的覆盖碳的橄榄石型锂金属磷酸化物与其他碳材料的表面相之间熔融粘合、或者将这些材料均匀分散混合而成的正极材料，负极材料是含有表面覆盖有非晶质碳材料的石墨系碳材(软碳)粒子的负极材料，有机电解液是将作为支持电解质的六氟磷酸锂溶解于有机溶剂中而成的电解液，分隔体是树脂制的织布或无纺布、或者玻璃纤维或纤维素纤维制的分隔体(专利文献3)。

已知在锂二次电池的集电箔上设置具有突出部的通孔(专利文献4)。

另外，作为非水电解液的电解质，已知混合使用亚氨基锂盐类和六氟磷酸锂(以下称为LiPF₆)化合物(专利文献5)。

虽然通过上述(1)和(2)的方案可以实现大电流充放电，但难以满足-30℃、15ItA以上的放电、和50ItA以上的充电。特别是上述(2)的将负极活性物质从石墨材料变更为非晶质碳材料，从不利于高容量化且作为ISS用的重要的轻量化的观点考虑，是困难的。这些目标值也可以成为用于在不增加ISS用的锂二次电池的重量，也不增加用于获得HEV、PHEV、EV等的电动驱动下行驶距离的大容量或高容量电池的重量的情况下，延长行驶距离的技术。

另外，对适用于ISS的锂二次电池来说，还存在以下问题：想要求在-40℃下放置规定时间后满足-30℃、15ItA以上的放电、和50ItA以上的充电，仅通过向电极组的主表面施加规定压力的方法难以满足所要求的特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利第3867030号公报

专利文献2：国际公开WO2011/049153号公报

专利文献3：国际公开WO2012/140790号公报