[发明专利]非水电解质电池和电池组

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是基于2012年3月28日提交的第2012-074801号日本专利申请，并请求享受其优先权，该其全部内容引入本申请作为参考。

技术领域

一般而言，在此所述的实施方案涉及非水电解质电池和电池组。

背景技术

包括正极和负极的锂离子电池广泛地用作驱动移动设备的电源，所述正极包含含锂的金属氧化物，如LiCoO₂或LiMn₂O₄，所述负极包含含碳材料，其吸收和释放锂离子。然而，用于汽车或蓄电系统的电池要求具有在高温环境下的存储特性、浮充电耐性、循环寿命性能、高输出功率、安全性、长期可靠性等。为此，对于构成锂离子电池中的正极和负极的材料，需要具有优异的化学稳定性和电化学稳定性的材料。有人研究了LiFePO₄作为正极材料。然而，在此情况下，高温耐久性和低温环境下的性能恶化成为课题。对于车载应用，还要求在寒冷地区的高性能，例如要求低温环境下（例如–40℃）的高输出性能和循环寿命性能。另一方面，虽然铅蓄电池（12V）长期以来广泛地用于汽车启动器和蓄电系统中的电池，但是有人已经研究了替代铅蓄电池以减少电池重量和实现无铅化。然而，尚无法实现替代铅蓄电池的电池。

因此，对于安装在汽车（车载应用）或蓄电系统（固定使用）中的代替铅蓄电池的电池，在高温耐久性、浮充电耐性和低温输出性能方面存在课题。难以将现有的电池替代铅蓄电池作为启动器电源安装在汽车的引擎室内。

发明内容

该实施方案的目的在于提供具有优异的浮充电耐性和低温输出性能的非水电解质电池。

根据一个实施方案，非水电解质电池包含正极、负极和非水电解质。正极包含由LiFe_1-xMn_xSO₄F表示的具有至少一种选自水磷锂铁石（tavoraite）和氟磷铁锰矿的晶体结构的化合物，其中0≤x≤0.2。负极包含含钛氧化物。

根据该实施方案，可以提供具有优异的浮充电耐性和低温输出性能的非水电解质电池。

附图说明

图1是显示实施方案的非水电解质电池的部分镂空截面图；

图2是显示图1中的电池的侧视图；

图3是显示用于实施方案的电池组的电池模块的一个实施方案的透视图；

图4是显示实施例1的电池以及比较例1、2和5的电池的放电深度和电池电压之间关系的图；

图5是显示实施例1和2以及比较例2的放电深度、正极电势和负极电势之间关系的图。

具体实施方式

根据一个实施方案，非水电解质电池包含正极、负极和非水电解质。正极包含由LiFe_1-xMn_xSO₄F表示的具有至少一种选自水磷锂铁石和氟磷铁锰矿的晶体结构的化合物，其中0≤x≤0.2。负极包含含钛氧化物。

下面参照附图来解释实施方案。

第一实施方案

根据第一实施方案，提供非水电解质电池，其包含正极、负极和非水电解质。负极包含含钛氧化物。此类负极具有平坦性高的充电电势曲线和放电电势曲线，但是充电和放电电势在其各自的最后阶段突然改变。为此，若仅具有橄榄石结构的氧化物如LiFePO₄用作正极活性材料，则与负极类似，所得的正极的充电和放电电势在其各自的最后阶段突然改变。因此，使用此类正极和负极的电池的电压也会在充电的最后阶段和放电的最后阶段突然变化，所以难以通过电池电压变化检测容量、SOC（充电状态）、SOD（放电状态）或放电深度（DOD）。该实施方案中的正极包含由LiFe_1-xMn_xSO₄F表示的具有至少一种选自水磷锂铁石晶体结构和氟磷铁锰矿晶体结构的晶体结构的化合物（以下称为锂铁锰化合物），其中0≤x≤0.2，正极电势在充电的最后阶段和放电的最后阶段分别逐渐改变。当该正极与负极组合时，电压变化曲线在充电的最后阶段和放电的最后阶段分别可以是缓和的，因此容易通过电池电压变化检测容量、SOC、SOD或DOD，并且可以防止过充电和过放电。