[发明专利]二次电池、电池组、电动车辆、电力储存系统和电动工具

说明书

技术领域

本发明涉及其中正极含有锂过渡金属复合化合物（锂过渡金属复合氧化物，lithium transition metal complex compound）的二次电池、使用所述二次电池的电池组、使用所述二次电池的电动车辆、使用所述二次电池的电力储存系统、使用所述二次电池的电动工具和使用所述二次电池的电子装置。

背景技术

近年来，已经广泛使用了各种电子装置如手机和个人数字助理（PDA），并且已经强烈需要进一步降低它们的尺寸和重量并实现它们的长寿命。因此，作为用于电子装置的电源，已经开发了电池，特别是能够提供高能量密度的小且轻质的二次电池。近年来，已经考虑了将这样的二次电池应用于除了上述电子装置之外的各种应用。各种应用的实例包括可附接且可拆卸地加载到电子装置等上的电池组，电动车辆如电动汽车，电力储存系统如家用电力服务器和电锯。

作为二次电池，已经广泛提出了使用各种充放电原理的二次电池。特别地，认为使用电极反应物的插入和提取的锂离子二次电池是有希望的，因为这种二次电池提供比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。

二次电池包含正极、负极和电解液。所述正极和所述负极利用其间的隔膜进行层压。正极包含能够插入和提取电极反应物的正极活性物质和其他材料如正极粘合剂。作为正极活性物质，通常使用锂过渡金属复合氧化物如LiCoO₂。

作为电极反应物的供应源的正极活性物质的组成很大程度上影响二次电池的性能。因此，已经对正极活性物质的组成提出了几条建议。具体地，为了即使在严苛的使用环境下也获得优异的电池特性，Mg以预定的比率存在于尖晶石型锂过渡金属复合氧化物的颗粒表面上（例如，参见日本未审查专利申请公开号2004-327309）。为了获得高容量并提高低温特性等，在锂过渡金属复合氧化物的颗粒表面上提供包括P、Ni等的覆盖元素（例如，参见国际申请公开WO2006/123572）。为了获得高容量和优异的循环特性并抑制高温时的气体产生，在锂过渡金属复合氧化物的颗粒表面上提供包含元素M和元素X如P的覆盖层，其中元素M是第2族至第13族元素中的一种（例如，参见日本未审查专利申请公开号2009-054583）。

发明内容

作为正极活性物质，广泛使用锂过渡金属复合氧化物如LiCoO₂。然而，正极活性物质的充电状态中的稳定性尚不充分。具体地，由于正极活性物质对电解液的反应性高，所以正极活性物质因过渡金属的溶出而劣化。在这种情况下，除了正极活性物质之外，电解液、隔膜、正极粘合剂等也可能发生劣化。此外，由于从正极中溶出的过渡金属在充放电时析出在负极上，所以抑制了电极反应物的插入和提取，并促进了电解液的分解反应。因此，容易降低二次电池的电池特性。这种缺点在提高充电电压以便提高能量密度的情况中特别显著。

期望提供一种能够提供优异的电池特性的二次电池、电池组、电动车辆、电力储存系统、电动工具和电子装置。

根据本发明的实施方式，提供了一种包括正极；负极和电解液的二次电池。所述正极包含锂过渡金属复合化合物（锂过渡金属复合氧化物，lithium transition metal complex compound），所述锂过渡金属复合化合物包含锂（Li）、一种或两种以上过渡金属，镁（Mg）和氧（O）作为构成元素。在通过X射线吸收光谱法测得的锂过渡金属复合化合物的标准化的X射线吸收光谱中，所述X射线吸收光谱的横轴表示X射线能量（eV）并且纵轴表示X射线吸收强度，在放电电压为约3.0V的放电状态中，在其中X射线能量为约1303eV以上至约1313eV以下的范围内存在在约0.5的X射线吸收强度中具有吸收限能量（吸收端能量，absorption edge energy）E1的第一吸收限（吸收端，absorption edge），并且在充电电压V为约4.3V以上至约4.5V以下的充电状态中，存在在约0.5的X射线吸收强度中具有吸收限能量E2的第二吸收限。所述吸收限能量E1和E2以及充电电压V满足E2-E1≥(V-4.25)×4的关系。