[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池，特别地，涉及作为正极活性物质而含有磷酸钒锂及锂镍复合氧化物的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，锂离子二次电池等非水电解质二次电池被用作电气设备等电源，进而也逐渐用作电动车（EV、HEV等）的电源。并且，锂离子二次电池等的非水电解质二次电池，希望实现进一步的特性提高，例如能量密度提高（高容量化）、输出密度提高（高输出化）或循环特性提高（循环寿命提高）、高安全性等。

目前，小型电气设备等使用的锂离子二次电池，大多将LiCoO₂等锂复合氧化物作为正极活性物质使用，从而实现高容量、高寿命的蓄电设备。但是，上述正极活性物质存在下述问题，即，其在异常发生时的高温高电位等状态下，会与电解液剧烈反应，伴随氧的释放而发热，在最坏的情况下，会导致着火等。

近年来，作为高温高电位状态下也具有良好的热稳定性的正极活性物质，研究橄榄型Fe（LiFePO₄）或具有类似结晶构造的橄榄型Mn（LiMnPO₄），其一部分已用于电动工具等而实用化。但是，LiFePO₄的动作电压相对于Li/Li⁺基准为3.3至3.4V，与通用电池所使用的正极活性物质的动作电压相比较低，所以在能量密度或输出密度方面不足。另外，LiMnPO₄的动作电压相对于Li/Li⁺基准为4.1V，具有160mAh/g的理论容量，所以可以期待高能量密度的电池，但是也存在材料本身的电阻较高，Mn会在高温下溶解等的问题。

因此，使用橄榄型也无法实现同时具有高容量、高寿命、高安全性的电池。

另一方面，近来，作为热稳定性优良的类似正极活性物质，钠超离子导体型的磷酸钒锂，即Li₃V₂（PO₄）₃受到关注（例如，专利文献1）。Li₃V₂（PO₄）3的动作电压相对于Li/Li⁺基准为3.8V，与各个电位平台相对应，表现出130至195mAh/g的较大容量。此外，利用在橄榄型铁材料中也使用的向正极活性物质表面的导电性碳膜形成技术，可以提高电子传导性能，并实现高输出化。

专利文献1：日本特表2001－500665号公报

发明内容

目前，为了实现电池的特性稳定化、可靠性确保、安全性确保、及高能量，考虑负极及正极的输出特性，在将每单位面积的负极初次充电容量设为x[mAh/cm²]，将每单位面积的正极初次充电容量设为y[mAh/cm²]时，设计使得x与y的关系满足0.95<y/x<1。但是，在高输出且高容量的电池中，例如在发生由导电性金属杂质等刺入引起的内部短路等的情况下，会有大量的锂离子瞬间从负极侧释放到正极侧。在正极含有Li₃V₂(PO₄)₃和锂镍复合氧化物的非水电解质二次电池中，在发生内部短路等的情况下，虽然正极侧的锂离子接受性良好，但负极侧的锂离子供应性存在问题。如果其供应性较低，则负极发热显著，从而发生电池异常加热或发热。最坏的情况下会导致着火。在将非水电解质二次电池搭载在车载等的移动物体上的情况下，充分考虑会由交通事故等引起导电性金属杂质等的刺入，所以必须防止上述电池异常发热或着火。

因此，本发明目的在于提供一种安全且循环特性良好的非水电解质二次电池，其为在正极中含有磷酸钒锂的高输出且高容量的非水电解质二次电池，在上述非水电解质二次电池中，即使发生由导电性金属杂质等刺入引起的内部短路等的情况下，也不会引起电池的异常发热或着火。