[发明专利]锂离子二次电池

说明书

提供一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池显示出高能量密度和优异的循环特性并且不易引起电解液的燃烧。本发明涉及一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包含：电极混合物层，所述电极混合物层含有12～50重量％的电极粘合剂并且含有电极活性物质，所述电极活性物质含有中值粒径为1.2μm以下的具有硅的合金；和电解液，所述电解液含有60～99体积％的磷酸酯化合物、0～30体积％的氟化醚化合物和1～35体积％的氟化碳酸酯化合物，其中所述磷酸酯化合物和所述氟化醚化合物的总含量为65体积％以上。

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池、制造所述锂离子二次电池的方法以及包含所述锂离子二次电池的车辆、电池组等。

背景技术

锂离子二次电池具有诸如高能量密度、低自放电、优异的长期可靠性等的优势，因此它们已经在笔记本型个人计算机、移动电话等中投入实际使用。此外，近年来，除了电子装置的高功能性之外，由于诸如电动车辆和混合动力车辆的电动机驱动的车辆的市场的扩展，以及家用和工业蓄电系统的加速开发，需要开发一种诸如循环特性和储存特性的电池特性优异且容量和能量密度进一步改善的高性能锂离子二次电池。

作为用于提供高容量锂离子二次电池的负极活性材料，金属类活性材料如硅、锡以及含有它们的合金和金属氧化物已经引起了关注。然而，尽管这些金属类负极活性材料提供高容量，但是在吸收和解吸锂离子期间活性材料的膨胀和收缩大。因为膨胀和收缩造成体积变化，所以负极活性材料粒子在重复的充电和放电期间瓦解，导致露出新的活性表面。该活性表面具有分解电解液的溶剂并使电池的循环特性劣化的问题。另外，锂离子二次电池不仅需要改善的循环特性，而且还需要安全性。

为了改善锂离子二次电池的电池特性，已经进行了各种研究。例如，专利文献1描述了一种电极，所述电极含有包含硅氧化物的负极活性材料和包含藻酸盐的粘合剂。专利文献2公开了一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包含含有硅氧化物作为主要组分的负极活性材料和含有磷酸酯的阻燃性电解液。专利文献3公开了一种锂二次电池用电极材料，所述电极材料包含含有硅作为主要组分的固态合金的粒子。

引用列表

专利文献

专利文献1：WO2015/141231

专利文献2：WO2012/029551

专利文献3：日本特开2004-311429号公报

发明内容

技术问题

近来，需要一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包含能量密度比专利文献1中所述的电极更高的电极。然而，当硅含量增加时，易于发生硅的聚集并且一些硅可能不会有助于充电和放电。另外，因为硅具有与锂的吸收和解吸有关的大的体积变化，所以仍然存在在充电和放电期间循环特性劣化的问题。由此，需要进一步改善。专利文献2公开了一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池含有包含硅氧化物作为主要组分的负极活性材料，但是对含有包含大量硅合金的负极活性材料的锂离子二次电池的研究不足，所述硅合金比硅氧化物具有更大的容量。专利文献3公开了一种包含硅合金的电极材料，但是没有讨论诸如电解液可燃性的电池安全性。

解决问题的方案

本示例性实施方式的一个方面涉及如下内容。

一种包含电极和电解液的锂离子二次电池，其中

电极包含(i)包含电极活性材料和电极粘合剂的电极混合物层和(ii)电极集电器；

所述电极活性材料含有包含硅的合金(Si合金)，

所述Si合金具有1.2μm以下的中值粒径(D50粒径)，

基于所述电极混合物层的重量，所述电极粘合剂的量为12重量％以上且50重量％以下；并且

所述电解液包含：