[发明专利]锂离子二次电池

说明书

本公开提供一种锂离子二次电池。正极包含第1正极活性物质粒子和第2正极活性物质粒子。第1正极活性物质粒子包含0.1质量％以上且1质量％以下的碳酸锂、以及作为剩余部分的第1锂过渡金属氧化物。第1锂过渡金属氧化物由LiM¹_(1‑z1)Mn_z1O₂(0.05≤z1≤0.20)表示。第2正极活性物质粒子包含0.01质量％以上且0.05质量％以下的碳酸锂、以及作为剩余部分的第2锂过渡金属氧化物。第2锂过渡金属氧化物由LiM²_(1‑z2)Mn_z2O₂(0.40≤z2≤0.60)表示。电解液包含1质量％以上且5质量％以下的过充电添加剂、以及作为剩余部分的溶剂和锂盐。

技术领域

本公开涉及锂离子二次电池。

背景技术

日本特开2008-277106公开了一种锂离子二次电池(以下有时简称为“电池”)，其具备压力驱动型电流切断机构、含有碳酸锂的正极合剂、以及含有联苯的电解液。

过充电属于电池的异常模式之一。例如，在充电装置的控制发生异常的情况下，会超过电池的满充电容量而进行充电，即发生过充电。

已提出一种在过充电时利用电池内的气体发生而使电池功能安全停止的机构(以下记为“压力驱动型安全机构”)。压力驱动型安全机构将通过气体发生而产生的压力例如转换为切断电路等的机械操作。为了在过充电时促进压力驱动型安全机构的启动，使用当暴露于高电压时会产生气体的过充电添加剂。

已提出碳酸锂(Li₂CO₃)作为向正极添加的过充电添加剂。碳酸锂在60℃以上的温度环境下的过充电时会积极分解，产生大量二氧化碳(CO₂)气体。但是在低于60℃的温度环境下，与通常相比CO₂气体的发生量减少。认为这是由于在低于60℃的温度环境下，碳酸锂的分解反应不活跃。

已提出比电解液溶剂(以下也简称为“溶剂”)的氧化电位低的苯衍生物(例如联苯等)可作为向电解液添加的过充电添加剂。苯衍生物在低于60℃的温度环境下的过充电时，在正极发生聚合反应，生成质子(H⁺)。质子向负极移动，并在负极被还原。由此产生大量的氢气(H₂)。但是在60℃以上的温度环境下，与通常相比H₂气体的产生量减少。认为这是由于在60℃以上的温度环境下，苯衍生物被氧化而成为阳离子，所述阳离子向负极移动、将负极还原、并再次返回正极的现象(所谓的“氧化还原穿梭现象”)占主导地位。

图1是表示碳酸锂的CO₂气体发生量和苯衍生物的H₂气体发生量与温度的关系的示意性的图表。如图1所示，在碳酸锂和苯衍生物中，以60℃附近为边界，气体发生量增多的温度环境相互不同。

因此，为了在大范围的温度环境、即低于60℃的温度环境和60℃以上的温度环境这两方中促进气体产生，想到将碳酸锂和苯衍生物组合使用。但该情况下，认为难以确保低于60℃的温度环境下的气体发生量。即，碳酸锂为弱碱性。在碱性成分的共存下，通过苯衍生物的聚合反应而产生的质子会被碱性成分捕捉。因此认为质子无法到达负极，与通常相比H₂气体的发生量减少。

发明内容

为了增加气体发生量，也想到增加各过充电添加剂的量。但碳酸锂在过充电时以外的通常使用时也会由于正极电位而缓慢分解。因此如果碳酸锂的添加量过多，则在过充电时以外的通常使用时，压力驱动型安全机构有可能出现错误操作。另一方面，在苯衍生物的添加量过多的情况下，也有可能在正极形成被膜，与通常相比使电池电阻增加。

因此，本公开提供一种在大范围的温度环境中促进过充电时的气体产生的锂离子二次电池。