[发明专利]二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及二次电池。在本说明书中，“二次电池”是表示能够反复地充电的一般蓄电装置的术语，并且包括诸如锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池等的所谓的蓄电装置以及诸如电双层电容器等的蓄电装置。

背景技术

在本说明书中，“锂离子二次电池”表示使用锂离子作为电解质离子，并且通过伴随锂离子在正电极与负电极之间的电子的迁移而执行充电/放电的二次电池。一般被称为“锂二次电池”的电池是包括在本说明书中的锂离子二次电池内的典型实例。

锂离子二次电池使用能够存储和释放锂离子的基于碳的材料作为负电极活性材料，使用锂过渡金属复合氧化物作为正电极活性材料，并且使用电解液，在该电解液中，锂盐被溶解在有机溶剂中。

在锂离子二次电池中，在过度充电状态下，锂被从正电极过度释放，并且在负电极中，锂被过度插入。因此，正电极和负电极这两个电极都变得热不稳定。当正电极和负电极二者都变得热不稳定时，最终电解液中的有机溶剂被分解而导致急剧的放热反应。因此，电池异常发热而降低电池的安全性。针对此问题，例如，公开号为2001-15155的日本专利申请(JP2001-15155 A)中公开了包括电流中断装置(CID)的锂离子二次电池，当电池内部的气压变得大于电池容器中的预定压力时，该电流中断装置使电流中断。在锂离子二次电池的电解液中，添加了在达到预定的过度充电状态时产生气体的气体发生剂。

在JP 2001-15155 A中公开的锂离子二次电池中，当达到过度充电状态时，添加在电解液中的气体发生剂开始聚合反应而产生气体。当过度充电状态进一步持续时，所产生的气体量增加，电池外壳内部的压力变高，用于中断电流的密封板工作以中断过度充电电流。从而可以使电池机械地停止。

进一步地，作为锂离子二次电池，在公开号为2012-109166的日本专利申请(JP 2012-109166 A)、以及WO 2011/067982 A中，公开了使用中空正电极活性材料颗粒(具有中空部的正电极活性材料颗粒)的二次电池。当中空正电极活性材料颗粒被使用时，在正电极活性材料层中，电解液不仅渗入正电极活性材料颗粒的周围，而且还渗入中空部(正电极活性材料颗粒的内部)。因此，在电极反应中，正电极活性材料颗粒顺畅地释放或存储锂离子。据称从而可以将二次电池的电阻增加保持为低，并且可改善高速放电和快速充电的性能。

在下文中，将研究采用中空正电极活性材料颗粒作为正电极活性材料颗粒，并且采用电流中断装置。在电流中断装置中，将在过度充电状态下产生气体的气体发生剂添加到电解液中，并且当电池外壳内的内部压力变为预定值或更高时，中断电流路径。在过度充电状态下，特别地由于正电极的电位变高，因此，在渗入正电极活性材料层的电解液中所包含的气体发生剂发生反应而产生气体。当由于所产生的气体，电池外壳的内部压力变得高于预定压力时，电流中断装置工作以中断电流路径，从而使电池的反应停止。然而，在配备有电流中断装置的电池中，当中空正电极活性材料颗粒被采用作为正电极活性材料颗粒时，存在这样的可能：气体的产生可能减缓，并且电流中断装置可能被延迟起动(actuation)。希望电流中断装置在达到预定条件时在短时间内工作。

发明内容

作为本发明的一方面的二次电池包括电池外壳、电极体、端子、非水电解液和电流中断装置。在此，所述电极体被容纳在电池外壳中。所述端子被连接到所述电极体。所述非水电解液被容纳在所述电池外壳中，并且包含气体发生剂。当所述电池外壳的内部压力变为高于预定压力时，所述电流中断装置中断所述电极体与所述端子之间的电连接。

在此，所述电极体包括正电极集电体和在所述正电极集电体上形成(保持)的正电极活性材料层。所述正电极活性材料层包括多个中空正电极活性材料颗粒、多个导电材料颗粒以及多个空隙支持颗粒。所述空隙支持颗粒是被配置为在所述正电极活性材料层中提供小孔径为0.5μm或更大的空隙的颗粒。所述导电材料颗粒是被配置为提供所述正电极活性材料层的电气连续性的颗粒。此外，所述空隙支持颗粒的平均颗粒尺寸B与所述中空正电极活性材料颗粒的平均颗粒尺寸A的比率(即，B/A)为1/3≤(B/A)≤2；并且所述空隙支持颗粒的压碎强度大于所述导电材料颗粒的压碎强度。

根据这种二次电池，正电极活性材料层可恰当地确保空隙，可恰当地确保气体发生剂所产生的气体量，可在保持高输出特性的同时增加所产生的气体量，并且可使电流中断装置恰当地工作。