[发明专利]非水电解液二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解液二次电池。尤其是，本发明涉及使用含有大量镍组分的锂复合氧化物的非水电解液二次电池。

背景技术

近年来，伴随着便携式设备如摄影机(video camera)、笔记本个人电脑的广泛使用，对紧凑和高容量二次电池的需求日益增加。虽然已经使用的大部分二次电池都是使用碱性电解质溶液的镍-镉电池，但是电池电压低例如约1.2V，因此能量密度难以改善。因此，已经研究了使用锂金属的锂二次电池，这是因为锂的比重为0.534，这在单质固体物质(simple solidsubstances)中是最轻的，具有显著的基础电势(base potential)，和在金属负极材料中每单位重量具有最高的电流容量。

但是，在使用锂金属作为负极的二次电池中，树形(dendritically-shaped)锂(树枝状结晶)在充电的过程中沉积在负极表面上，并且通过充放电循环而生长。这种树枝状结晶的生长不仅使二次电池的循环特性劣化，而且在最坏的情况下，突破(breaks through)用来防止负极和正极接触的隔板，并且由于负极与正极电短路，发生着火，从而使得电池被毁。因此，如日本未审查专利申请公开62-90863中所述，提出了一种二次电池，其中碳材料例如焦炭用作负极，并且通过掺杂和脱掺杂碱金属离子而重复进行充电和放电。通过该技术，发现可避免通过重复充放电操作导致的负极的劣化问题。

此外，通过研究和开发显示出高电势的活性材料用作正极活性材料，发现了显示出电池电压为约4V的材料，并且已经注意到了这一点。作为上述活性材料，无机化合物，已经发现了例如含有碱金属和过渡金属硫属元素化物(chalcogen)的过渡金属氧化物。在上述的那些物质中，Li_xCoO₂(0＜x≤1.0)，Li_xNiO₂(0＜x≤1.0)等在高电压、稳定性和长寿命方面是最有前景的物质。在上述物质中，与Li_xCoO₂的放电容量相比，由LiNiO₂代表的正极材料(下文中称为″高-镍正极材料)(其中镍组分的量大于钴组分的量)具有高放电容量，并且是引人注目的正极材料。

发明内容

但是，与Li_xCoO₂的情况相比，在Li_xNiO₂的表面上，除了作为杂质存在的正极原料的残留物LiOH等外，还存在当LiOH吸收空气中的二氧化碳气体时产生的大量Li₂CO₃。在杂质中，用作碱性组分的LiOH有利于电解质溶液的分解，从而产生CO₂和CO₃气体。虽然几乎不溶解在溶剂和电解质溶液中，但是Li₂CO₃通过充放电操作而分解，结果也产生CO₂和CO₃气体。这些气体组分增加电池内的压力，由此导致电池的膨胀和/或其循环寿命的劣化。当电池的外包装通过不锈钢罐或铝罐具有高强度时，因为由于气体的产生导致的内压增加，在一些情况下可能导致爆炸。此外，当外包装由层压膜形成时，电池容易膨胀，并且电极之间的距离增加，从而可能会出现不进行充放电操作的问题。

也即，由于用作正极材料的含有大量镍组分的活性材料由于产生气体而严重劣化电池特性，所以存在的问题是，通过充放电确定的循环寿命显著比Li_xCoO₂的循环寿命差。此外，由于电极之间的距离通过产生气体而增加，所以可能不进行充放电，并且由于电极的位置容易移动，发生短路，从而也不利地劣化了电池的安全性。

因此，在使用含有大量镍组分的锂复合氧化物的非水电解液二次电池中，期望提供一种非水电解液二次电池，其改善循环特性，并且能够抑制电池的安全性方面的劣化。

本发明的实施方式提供一种非水电解液二次电池，其包括正极；负极；非水电解液；和隔板，并且在该非水电解液二次电池中，所述正极包括锂复合氧化物，该锂复合氧化物具有由以下通式(1)表示的平均组成，所述隔板包括基层(base layer)和设置于所述基层的至少一个主表面上的聚合物树脂层，和该聚合物树脂层包括聚(偏二氟乙烯)，聚(乙烯醇缩甲醛)，聚(丙烯酸酯)，和聚(甲基丙烯酸甲酯)中的至少一种。