[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池。更具体地说，本发明涉及能够在车辆上安装的电源中使用的锂二次电池或其它类型的非水电解质二次电池。

背景技术

诸如锂二次电池的非水电解质二次电池可被有利地用作用于个人计算机、手持式设备等的所谓的便携式电源，或被用作用于车辆推进的电源。特别地，作为用于推动诸如电动车辆(EV)和混合动力车辆(HV)的车辆的高输出电源，能够实现高能量密度和低重量的锂离子二次电池正变得日益重要。在此类非水电解质二次电池当中，那些使用具有规定的中空结构的正电极活性物质的电池类型能够以低充电状态(SOC)实现高输出，因此，在需要以低SOC输出的应用中(例如，作为诸如HV、插电式混合动力车辆(PHV)和EV的车辆的电源)是优选的。

此处，在上述非水电解质二次电池中，在正电极与负电极之间设置包含诸如氧化铝的无机填料的耐热层以提高耐热性。作为此类相关技术的例子，可提供编号为2011-18588的日本专利申请公开(JP 2011-18588A)。

发明内容

作为对使用具有中空结构的正电极活性物质的二次电池的过度充电期间的热稳定性的调研的结果，本发明的发明人发现在过度充电状态下，具有中空结构的正电极活性物质的一部分(典型地为一次颗粒)脱离，如果此脱离的部分与负电极接触，则会发生泄露电流。基于该发现，本发明的发明人完成本发明。

本发明涉及使用具有上述中空结构的正电极活性物质的非水电解质二次电池的改进，并且提供一种在过度充电状态下具有改进的热稳定性的非水电解质二次电池。

本发明涉及一种非水电解质二次电池，其包括正电极、负电极和被设置在所述正电极与所述负电极之间的耐热层。该二次电池的上述正电极包含具有中空结构的正电极活性物质，该正电极活性物质具有壳部和在所述壳部的内部形成的中空部。此外，上述耐热层包含板状无机填料颗粒作为主要成分。

根据此构成，由于包含板状无机填料颗粒的所述耐热层被设置在正电极与负电极之间，因此可以防止在过度充电期间脱离的正电极活性物质的一部分到达负电极。结果，在过度充电期间抑制了泄露电流，并提高了热稳定性。

上述正电极活性物质可包括通过多个一次颗粒集聚形成的二次颗粒，并且所述无机填料颗粒的平均颗粒直径(P_F)相对于所述正电极活性物质的所述一次颗粒的颗粒直径(P₁)的比率(P_F/P₁)可以为0.5或更高。如上所述，在过度充电期间，由于一次颗粒从正电极活动物质脱离，可能发生泄露电流。因此，通过与上述一次颗粒一起使用具有至少特定尺寸的板状无机填料颗粒，可以进一步阻碍上述一次颗粒到达负电极。从同一角度来看，上述无机填料颗粒的平均颗粒直径(P_F)优选地为0.5μm或更大。此外，从获得所需电池输出的角度来看，所述正电极活性物质的所述一次颗粒的颗粒直径(P₁)为1.0μm或更小。

上述无机填料颗粒的纵横比可以为3至100。具有此纵横比的无机填料颗粒在耐热层中容易地对齐(align)。通过以高对齐度使无机填料颗粒设置在耐热层中，可以进一步阻碍上述一次颗粒到达负电极。此外，上述对齐表示所述无机填料颗粒的面(板状体的面)朝向所述正电极活性物质的一部分(典型地为一次颗粒)向负电极移动的方向。此类对齐强有力地阻碍了正电极活性物质到达负电极，并且也可有助于提高所述耐热层的强度。

上述正电极活性物质的所述壳部的厚度可以为2μm或更小。在过度充电期间，构成外壳的正电极活性物质的一部分(典型地为一次颗粒)可变为脱离的。但是，上述耐热层所带来的作用(即，阻碍正电极活性物质的一部分到达负电极)被有效地实现，并且可实现热稳定性的显著提高。

上述耐热层的厚度可以为1至10μm。在具有此构成的耐热层中，耐热层中无机填料颗粒的对齐被进一步提高。因此，这样的构成具有足够的强度来维持耐热层而不会损害其它特性，并且强有力地阻碍了过度充电期间正电极活性物质的一部分(典型地为一次颗粒)到达负电极。

由于使用具有上述中空结构的正电极活性物质，因此即使在低SOC区域中，也可以实现高输出特性。此外，由于规定的耐热层被设置在正电极与负电极之间，因此，过度充电期间的热稳定性很优异。这样，通过利用此特性，本发明可被有利地用作用于诸如HV、PHV或EV的车辆的驱动电源。根据本发明，可以提供其中安装有非水电解质二次电池(包括多个电池在其中连接的电池组)的车辆。

附图说明