專(zhuān)利名稱(chēng)：鋰離子二次電池及電池組系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池，更詳細(xì)而言，涉及一種用于電動(dòng)汽車(chē)和蓄電系統(tǒng)的大容量的鋰離子二次電池。
背景技術(shù)：
在專(zhuān)利文獻(xiàn)I 3中，公開(kāi)有一種確保對(duì)過(guò)充電的安全性的技術(shù)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I 3中，公開(kāi)有如下技術(shù)使用在電解液中溶解有環(huán)己基苯、聯(lián)苯、3-R-噻吩、3-氯噻吩、或呋喃等過(guò)充電抑制添加劑的溶液，利用在過(guò)充電時(shí)在電池內(nèi)使氣體產(chǎn)生并使內(nèi)部電切斷裝置工作的方法或使導(dǎo)電性聚合物生成的方法等抑制電池的過(guò)充電。[專(zhuān)利文獻(xiàn)I]日本專(zhuān)利第3275998號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]日本特開(kāi)平9-171840號(hào)公報(bào)[專(zhuān)利文獻(xiàn)3]日本特開(kāi)平10-321258號(hào)公報(bào)由于含有非水電解液的鋰離子二次電池具有高電壓(工作電壓4. 2V)、高能量密度的特征，因此，在便攜信息設(shè)備的領(lǐng)域等中被廣泛利用，其需要快速地?cái)U(kuò)大。目前，已確立作為以便攜電話(huà)、筆記本電腦為代表的移動(dòng)信息化設(shè)備用的標(biāo)準(zhǔn)電池的地位。
鋰離子二次電池以正極、負(fù)極、及非水電解液為構(gòu)成要素。尤其是通常使用將以L(fǎng)iMO2 (M包含選自Co、Ni及Mn中的I種以上的金屬元素)為代表的鋰復(fù)合金屬氧化物作為正極、將包含碳材料或Si、Sn等的金屬間化合物作為負(fù)極、將非水溶劑(有機(jī)溶劑)中溶解有電解質(zhì)鹽的非水溶液作為電解液的鋰二次電池。作為該非水溶劑,通常使用碳酸乙烯酯(EC :Ethylene Carbonate)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)等碳酸酯類(lèi)。在這種鋰離子二次電池中，在進(jìn)行高于通常的作用電壓(例如，LiCoO2的情況，滿(mǎn)充電時(shí)為4. 2V)的過(guò)充電的情況下，與從正極放出過(guò)量的鋰同時(shí)，在負(fù)極中產(chǎn)生過(guò)量的鋰的析出，產(chǎn)生樹(shù)枝狀晶體。因此，正負(fù)極的兩極在化學(xué)上變得不穩(wěn)定，不久與非水電解液中的碳酸酯類(lèi)反應(yīng)，通過(guò)分解等發(fā)生急劇的放熱反應(yīng)。由此，產(chǎn)生如下問(wèn)題整個(gè)電池異常地發(fā)熱，損害電池的安全性。通常，以保護(hù)電路等防止過(guò)充電而不引起內(nèi)部短路的方式作為對(duì)策，因此，達(dá)不到異常的狀態(tài)。但是，設(shè)想充電器或保護(hù)電路的故障等，因此，要求在電池自身的過(guò)充電中也安全。就用于電動(dòng)汽車(chē)或蓄電系統(tǒng)的大容量的鋰離子二次電池而言，由于進(jìn)行大電流下的充放電且輸入輸出的電能量變大，因此，對(duì)過(guò)充電需要更進(jìn)一步的安全對(duì)策。即，就溶解于非水電解液的過(guò)充電抑制添加劑而言，在大的過(guò)電壓被施加于電池的情況下，要求快速地引起化學(xué)反應(yīng)，避免由異常充電引起的不穩(wěn)定狀態(tài)的化學(xué)特性。就現(xiàn)有的過(guò)充電抑制添加劑而言，對(duì)過(guò)電壓的響應(yīng)性差，不能充分地避免異常充電引起的不穩(wěn)定狀態(tài)。為此，現(xiàn)有的鋰離子二次電池存在如下問(wèn)題在進(jìn)行過(guò)充電的情況下，整個(gè)電池異常地發(fā)熱，擔(dān)心電池的安全性。
本發(fā)明的目的在于，提供一種在非水電解液(有機(jī)電解液)中添加對(duì)過(guò)電壓的響應(yīng)性良好的過(guò)充電抑制添加劑、且對(duì)過(guò)充電安全性高的大容量的鋰離子二次電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的鋰離子二次電池的特征在于，具備隔板、夾持所述隔板而配置且可逆地吸藏放出鋰離子的正極和負(fù)極、及溶解有包含所述鋰離子的電解質(zhì)的有機(jī)電解液，所述有機(jī)電解液含有下述通式(I)表示的芳香族系化合物，所述芳香族系化合物的濃度為0. lmol/L以下。通式(I)中，Rl表示烷基，R2 R5分別表示氫、鹵基、烷基、芳基、烷氧基及叔胺基中的任一種。R2 R5可以完全相同，也可以至少一個(gè)不同。
權(quán)利要求
1.鋰離子二次電池，其具備隔板、夾持所述隔板而配置且可逆地吸藏放出鋰離子的正極和負(fù)極、及溶解有包含所述鋰離子的電解質(zhì)的有機(jī)電解液，其特征在于， 所述有機(jī)電解液含有下述通式(I)表示的芳香族系化合物，所述芳香族系化合物的濃度為0. lmol/L以下，通式(I)中，Rl表示烷基，R2 R5分別表示氫、鹵基、烷基、芳基、烷氧基及叔胺基中的任一種，
2.如權(quán)利要求I所述的鋰離子二次電池，其中， 所述通式(I)的R2及R5的至少一個(gè)為相對(duì)于芳香族環(huán)的電子供給性基團(tuán)。
3.如權(quán)利要求2所述的鋰離子二次電池，其中， 所述芳香族系化合物為3，4-二甲氧基苯甲腈。
4.如權(quán)利要求I 3任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中， 所述有機(jī)電解液包含分子內(nèi)具有C = C不飽和鍵的有機(jī)化合物。
5.如權(quán)利要求4所述的鋰離子二次電池，其中， 所述有機(jī)化合物的添加量為0. 5 5wt%。
6.如權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中， 所述負(fù)極的負(fù)極活性物質(zhì)為石墨質(zhì)碳材料， 就所述石墨質(zhì)碳材料而言，石墨層間距離cU為0. 337nm以上0. 338nm以下的范圍，及利用使用氮?dú)獾腂ET法得到的比表面積為2m2/g以下， 所述負(fù)極的初次鋰吸藏放出反應(yīng)中的不可逆容量按所述負(fù)極中的所述石墨質(zhì)碳材料的重量換算為45mAh/g以上51mAh/g以下。
7.如權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中， 所述有機(jī)電解液含有在以鋰金屬基準(zhǔn)計(jì)為4. 3V以上5. 5V以下的范圍內(nèi)進(jìn)行電解聚合的芳香族系化合物。
8.如權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池，其中， 在以所述鋰金屬基準(zhǔn)計(jì)為4. 3V以上5. 5V以下的范圍內(nèi)進(jìn)行電解聚合的芳香族系化合物的添加量為0. 5 5wt%。
9.如權(quán)利要求I 8任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中， 所述正極的正極活性物質(zhì)用通式Li1+aNibMnc;C0dN' e02表示，其中，N'含有Al、Mg、Mo、Ti、Ge及W中的至少一種，0. 05 彡 a彡 0. 1、0. 33 彡 b 彡 0. 6、0. 2 彡 c 彡 0. 33,0. I 彡 d彡 0. 33及0彡e彡0. I。
10.電池組系統(tǒng)，其使用有多個(gè)權(quán)利要求I 9任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子二次電池及電池組系統(tǒng)，目的在于提供在非水電解液中添加對(duì)過(guò)電壓的響應(yīng)性良好的過(guò)充電抑制添加劑、且對(duì)過(guò)充電安全性高的大容量的鋰離子二次電池。所述鋰離子二次電池具備隔板、夾持隔板而配置且可逆地吸藏放出鋰離子的正極和負(fù)極、及溶解有包含鋰離子的電解質(zhì)的有機(jī)電解液，其中，有機(jī)電解液含有以下述通式(1)表示的芳香族系化合物，所述芳香族系化合物的濃度為0.1mol/L以下。通式(1)中，R1表示烷基，R2～R5分別表示氫、鹵基、烷基、芳基、烷氧基及叔胺基中的任一種。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK102751532SQ20121011418
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者吉川正則, 本棒英利, 菅野正義 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所