[发明专利]二次电池

说明书

本发明涉及一种二次电池，特别是，本发明所涉及的二次电池包括有机电解质溶液，其内放置有由含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料所组成的正极，和由碳素物作为阳极活性材料所组成的负极，其中有机电解质溶液具有5ppm至450ppm的含水量，从而使二次电池具有优异的电流输出效率、循环特性、蓄电特性和安全性。

近年来，已提出了各种各样无水型二次电池，即紧凑的轻型电池，它适合于替代通常的铅酸蓄电池和镍镉蓄电池。在这些所提二次电池中，采用主要含Li和Co的复合金属氧化物作为阴极活性材料，并采用碳素物作为阳极活性材料的新型二次电池在现有技术中已经引起了人们的注意，这种新型二次电池已被公开了，如日本专利申请公开说明书号62-90,863(对应的美国专利号4,668,595)，63-121,260和3-49,165(对应的美国专利号4,943,497)。

在通常的无水型二次电池中，金属锂或锂合金已被用作阳极活性材料。这种采用金属锂或类似物作为阳极活性材料的通常二次电池，在尺寸小型化和重量轻化方面是令人满意的，但是在其实际应用中存在各种问题，如，由于树枝状晶体的沉淀而使循环特性和蓄电特性降低。由于沉淀的树枝状晶体使隔板破环从而出现内部短路，以及由于金属锂的高反应性而出现的安全问题。

比较之下，对于上述采用碳素物作为阳极活性材料的新型二次电池来说，不会出现树枝状晶体沉淀，以致优异的循环特性和蓄电特性是令人满意的，另外，碳素体不具有高反应性，即不象金属锂，从而可获得极高的安全性。尤其是，人们希望将碳素物阳极和含锂复合金属氧化物阴极结合使用，这将提供一种呈现高电压和高容量的二次电池。

然而，实际上，这种采用含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料并结合以碳素物作为极活性材料的无水型二次电池，通常不仅在特性方面出现各种问题，如电流输出效率降低和循环特性的降低，而且由于内部压力出现上升还会出现安全问题。

在这种情况下，本发明人为解决对应于上述无水型二次电池中的各种问题，也就是说，特性方面的问题，进行了广泛深入的研究，象电流输出效率降低和循环特性降低，以及由于内部压力出现上升所引起的安全问题。结果，人们会突然发现，当有机电解质溶液的含水量被抑制在450ppm或以下时，上述无水型二次电池不仅能显示出优异的运行特性，而且还具有高的安全性。正是基于这新的发现，完成了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种采用含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料和碳素物作为阳极活性材料的二次电池，其优异特性不仅在于电流输出效率和循环特性，而且还在于蓄电特性和安全性。

本发明的前述和其它目的，特性和优点将结合附图和后续权利要求而由下面的详细描述变得更为清楚。

按照本发明，提供一种二次电池，包括：

一个外壳，

包含在外壳内的有机电解质溶液，溶液具有5至450ppm的含水量。

由含锂复合金属氧化物作为阴极活性材料组成的正极，

由碳素物作为阳极活性材料组成的负极，

设置在正极和负极之间的隔板，

正负极和隔板是放置在有机电解质溶液中的。

在本发明的二次电池中，包含在电池内的有机电解质溶液的含水量是非常重要的，并且它必须在5ppm～450ppm范围内，最好是在15ppm～300ppm范围内。

当含水量超过450ppm时，在电池内很可能会产生包括氢气的气体，由此会不利地引起内部压力的上升，从而导致出现电池的膨胀。另一方面，为了将包含在电池中的有机电解质溶液含水量控制到5ppm以下，不仅有必要进行极长时间周期的脱水处理，而且还需要在装配电池时对水份的非常严格的控制，由此会不利地产生各种困难的问题。

在本发明中所定范围内的含水量可以通过采用脱水剂，即分子筛或类似物，处理有机电解质溶液来控制。对于各个部件，如正负电极，隔板等，也可控制其含水量，例如，可以将各部件预先进行干燥处理，或在该步骤之前，在电池组装工艺中插入一个部件干燥步骤。利用有机电解质溶液对各部件进行浸渍。

应注意的是，为获得相对于包含在本发明二次电池内的有机电解质溶液的5ppm～450ppm范围的含水量，在电池组装步骤中就不需要采用极为严格的干燥条件。尤其是在将各部件用有机电解质溶液进行浸渍之前进行上述部件干燥步骤时，便可获得本发明所定范围内有机电解质溶液含水量的控制，甚至在部件干燥步骤之前在通常环境条件对各部件进行处理也可获得该含水量的控制。从实用的角度来说，这是具有极大的优点。