蓋34。優(yōu)選使用例如 重量輕且具有良好熱傳導(dǎo)性的諸如侶、不誘鋼和鍛儀鋼的金屬材料作為電池殼體30的材 料。
[0037] 如在圖1和2中所示,蓋34上設(shè)置有用于外部連接的正極端子42和負(fù)極端子44, 設(shè)置為用于在內(nèi)部壓力增大到預(yù)定水平或更高的情況下釋放電池殼體30的內(nèi)壓的薄的安 全閥36,W及用于注入非水電解質(zhì)(非水電解液)的注射口(未示出)。裡離子二次電池 100的電池殼體30不僅可W具有如所示的方形的形狀(盒子形狀),而且可W是另一種公 知的形狀。例如,另一種形狀包括硬幣形、片狀等,而殼體的形狀可W從中適當(dāng)?shù)剡x擇。
[0038] 如圖2所示,存儲(chǔ)在電池殼體30中的卷繞電極組件20是通過(guò)在縱向上卷繞層壓 物制成的,在該層壓物中具有沿長(zhǎng)的正極集電體52的一個(gè)表面或兩個(gè)表面(此處為兩個(gè)表 面)的縱向方向形成的正極活性材料層54的正極50,W及具有沿長(zhǎng)的負(fù)極集電體62的一 個(gè)表面或兩個(gè)表面(此處為兩個(gè)表面)的縱向方向形成的負(fù)極活性材料層64的負(fù)極60,該 層壓物通過(guò)兩片長(zhǎng)隔離體70層壓在一起,并形成扁平形狀的層壓物。卷繞電極組件20例 如通過(guò)從側(cè)面方向壓制和擠壓由卷繞制成的層壓物形成扁平形狀。包含在正極50內(nèi)的正 極集電體52是由侶錐等制成的。包含在負(fù)極60內(nèi)的負(fù)極集電體62是由銅錐等制成的。
[0039] 如圖2所示,卷繞電極組件20的中部卷繞軸方向上設(shè)置有一個(gè)卷繞忍部(即其中 正極50的正極活性材料層54、負(fù)極60的負(fù)極活性材料層64和隔離體70層壓在一起的層 壓結(jié)構(gòu))。此外,正極活性材料層非形成部52a和負(fù)極活性材料層非形成部62a的部分分別 從卷繞電極組件20的兩端部在卷繞軸方向上從卷繞忍部向外方向延伸。正極集電體板42a 和負(fù)極集電體板44a分別附著到正極側(cè)延伸部(正極活性材料層非形成部52a)和負(fù)極側(cè) 延伸部(負(fù)極活性材料層非形成部62a)W分別電連接到正極端子42和負(fù)極端子44。
[0040] 根據(jù)本實(shí)施方案的正極活性材料層54含有作為主要構(gòu)成組分的正極活性材料和 無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物??蒞不用特別限制而使用迄今用于裡離子二次電池100的一種或兩種 或多種類型的材料作為正極活性材料。例如含有作為構(gòu)成金屬的裡和過(guò)渡金屬元素的氧化 物(裡過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物),例如裡儀復(fù)合氧化物化iNi〇2等)、裡鉆復(fù)合氧化物化iCoO2 等)和裡儘復(fù)合氧化物(LiMn2〇4等),W及含有作為構(gòu)成金屬元素的裡和過(guò)渡金屬元素的 憐酸鹽,例如裡儘憐酸鹽化iMnP〇4)和裡鐵憐酸鹽化iFeP〇4)都可W使用。作為尖晶石正極 活性材料,可W適當(dāng)使用例如具有由通式LipMnzqMqCV。表示的尖晶石結(jié)構(gòu)的裡儘復(fù)合氧化 物。運(yùn)里,P為0. 9《p《1.2,q為0《q<2,并且通常0《q《1(例如,0.2《q《0.6), 并且a為確定W滿足電荷中性條件的在-0. a《0.2范圍內(nèi)的值。在q大于0(0<q) 的情況下,M是一種類型或兩種或更多種類型的選自除儘之外的任意金屬元素或非金屬元 素。更具體地,M可W是化、Mg、Ca、Sr、Ti、Zr、V、佩、化、Mo、Fe、Co、化、Ni、Pd、Pt、Cu、Zn、 B、Al、Ga、In、Sn、La、W或Ce等。其中,可W優(yōu)選使用Fe、Co和Ni中至少一種類型的過(guò)渡 金屬元素。具體實(shí)例包括LiMri2〇4和LiCrMnO4。在運(yùn)些中,具有由Li、Ni和Mn作為基本元 素的尖晶石正極活性材料是優(yōu)選的。更具體地說(shuō),可W使用具有通式Liy(NiyMnzy,MUCVe 表示的尖晶石結(jié)構(gòu)的裡儀儘復(fù)合氧化物。在運(yùn)里,Ml可W不存在或可W是除Ni和Mn之 外的任意過(guò)渡元素或典型金屬元素(例如選自Fe、Co、化、化、化和Al的一個(gè)或兩個(gè)或更 多)。其中,Ml優(yōu)選包含S價(jià)鐵和Co中的至少一種。否則,Ml也可W是半金屬元素(例如, 選自B、Si和Ge中的一種或兩種)或非金屬元素。此外,X為0. 9《X《1.2,y是0<y,Z 是0《z,y+パ2(典型地y+z《l),并且e的獲得類似于a。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,y 是0. 2《y《1. 0 (更優(yōu)選0. 4《y《0.6,例如0. 45《y《0. 55)中,Z是0《0 (例 如,0《Z《0. 3)。作為特別優(yōu)選的具體實(shí)例,可W使用LiNiu.5Mn1.5O4等。運(yùn)樣的正極活性 材料可W成為能夠?qū)崿F(xiàn)W金屬裡為基準(zhǔn)(VS.Li/Ln等于或高于4. 3V的開(kāi)路電壓(OCV)的 高電勢(shì)正極活性材料,因此是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的適當(dāng)?shù)恼龢O活性材料。此外,尖晶石正極活 性材料化iNiu.eMn,典等)具有高的熱穩(wěn)定性和高的導(dǎo)電性,因此考慮電池性能和耐久性可 W更優(yōu)選使用。
[0041] 對(duì)于正極活性材料沒(méi)有特別的限制,例如,基本上由具有通過(guò)一般激光衍射式 粒度分布測(cè)量裝置獲得的基于體積的粒度分布中累積50%的直徑(中值直徑值50))在 1Jim至25Jim(通常為2Jim至10Jim,例如6Jim至10Jim)范圍內(nèi)的二次顆粒(secondary particle)形成的裡過(guò)渡金屬?gòu)?fù)合氧化物粉末,優(yōu)選用作正極活性材料。在本說(shuō)明書(shū)中,除 非另有說(shuō)明,"粒度"是指能夠由一般激光衍射式粒度分布測(cè)定裝置獲得的基于體積的粒度 分布的中值粒徑。
[0042] 另外,用于形成正極活性材料層54的正極活性材料適當(dāng)?shù)鼐哂屑s0. 3m7g或更大 的邸T比表面積,優(yōu)選具有至少0.66m2/g的邸T比表面積(例如,0.66m2/g或更大W及2m2/ g或更低(例如,1. 15m2/g或更低))。由于作為電荷載體的反應(yīng)場(chǎng)所的活性材料的表面積 有所增加,所W輸出性能有所提高。因此,如上所述形成的正極活性材料具有大的表面積, 從而實(shí)現(xiàn)裡離子二次電池的高輸出。
[0043] 正極活性材料層54可W包括除如上所述主要組分的正極活性材料組分之外的組 分,例如導(dǎo)電材料和粘合劑??蒞適當(dāng)?shù)厥褂冒ㄒ液婧冢ˋB)和其他材料(石墨等)的諸 如炭黑的碳材料作為導(dǎo)電材料。也可使用聚偏二氣乙締(PVd巧等作為粘合劑。
[0044] 此外,本文所公開(kāi)的裡離子二次電池包括在正極活性材料層中的無(wú)機(jī)憐酸鹽化合 物。無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物可WW包括一個(gè)或多個(gè)堿金屬、堿±金屬和氨原子的化合物的化學(xué) 式表示。作為堿金屬元素和堿±金屬,選自裡化i)、鋼(化)、鐘化)、儀(Mg)和巧(Ca)的一 種或多種金屬是優(yōu)選的。無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物的實(shí)例包括正憐酸(H3PO4)和焦憐酸(H4P2O7), 或其鹽。例如,可W使用鋼鹽(NazPA)、鐘鹽化4P2O7)等。通常情況下,各種無(wú)機(jī)憐酸鹽,例 女曰(畑4)3?〇4、(畑4)2冊(cè)〇4、(畑4化2口〇4、(NHa)MzPOa' (NH4)MP04、M2HP04、MH2P04、M3PO4、Ms(P〇4)2、 M4P2O7和M2P2O7(在運(yùn)些結(jié)構(gòu)式中,M為諸如Li、化、K、Mg或化的堿金屬或堿±金屬)可W使用。其中,包含裡的裡憐酸鹽是優(yōu)選的。具體地講,Li3P〇4是優(yōu)選的。
[0045] 該無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物(通常為如上所述的無(wú)機(jī)憐酸鹽)具有高的耐受電壓的性 能,并且甚至在本實(shí)施方案的裡離子二次電池100的開(kāi)路電壓下穩(wěn)定地發(fā)揮作為酸消耗材 料的功能。因此,來(lái)自正極活性材料的過(guò)渡金屬溶出所造成的容量劣化W及由憐酸鹽膜所 引起的電阻增加可W相容性地得到抑制。
[0046] 在正極活性材料層中無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物的含量(添加量)基于正極活性材料層中 包含的正極活性材料的邸T比表面積優(yōu)選為每單位表面積(Im2) 0. 02g/m2至0. 225g/m2,更 優(yōu)選地,其含量為0. 04g/m2至0.Ig/m2。根據(jù)該混合比率,由無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物組分加入所 引起的電阻增加,W及來(lái)自正極活性材料的過(guò)渡金屬溶出所造成的容量劣化,可W得到抑 審IJ。存在于正極活性材料層中的無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物的狀態(tài)沒(méi)有特別的限定,無(wú)機(jī)憐酸鹽化 合物的狀態(tài)可W是涂覆(附著)于正極活性材料(顆粒)上或也可W是分散在正極活性材 料層中,而不是附著于正極活性材料(顆粒)上。無(wú)機(jī)憐酸鹽化合物優(yōu)選W基本上均勻地 分散在正極活性材料層中的狀態(tài)存在。在運(yùn)種結(jié)構(gòu)中,過(guò)渡金屬組分的溶出可W在整個(gè)正 極活性材料層54中得到抑制。
[0047] 負(fù)極活性材料層64至少含有負(fù)極活性材料。可W使用例如諸如石墨、硬質(zhì)碳或軟 質(zhì)碳的碳材料作為負(fù)極活性材料。負(fù)極活性材料層64可W包括除活性物質(zhì)W外的組分,例 如粘合劑和增稠劑??蒞使用苯乙締-下二締橡膠(SBR)等作為粘合劑??蒞使用例如簇 甲基纖維素(CMC)等作為增稠劑。
[0048] 可W使用例如諸如聚乙締(P巧、聚丙締(P巧、聚醋、纖維素或聚酷胺的由樹(shù)脂制 成的多孔片材(膜)作為隔離體70。該多孔片材可W具有單層結(jié)構(gòu),或者可W具有兩個(gè)或 更多層的分層結(jié)構(gòu)(例如,S層結(jié)構(gòu),其中PE層被層壓在PP層的兩個(gè)表面上)。 W例通常,可W使用其中含有預(yù)定支持鹽(suppodsalt)和添加劑的有機(jī)溶液(非水 溶劑)的電解質(zhì)作為非水電解液。
[0050] 可W不特別限制而使用用于一般裡離子二次電池100的電解質(zhì)的各種類型的有 機(jī)溶劑作為非水性溶劑,諸如碳酸醋、酸、醋、臘、諷和內(nèi)醋。具體實(shí)例包括碳酸乙締醋巧C)、 碳酸丙締醋(PC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸二甲醋值MC)和碳酸甲乙醋(EMC)。非水溶劑可W 單獨(dú)使用或?qū)⑵渲袃煞N或更多種類型溶劑適當(dāng)組合使用。否則,可W優(yōu)選使用氣系溶劑諸 如包括碳酸單氣代乙締醋(M陽(yáng)C)、碳酸二氣代乙締醋值FEC)和S氣化碳酸二甲醋燈抑MC) 的氣化碳酸醋。例如,含有1:2至2:1 (例如,1:1)體積比的MFEC和TFDMC的混合溶劑具有 高的耐氧化性,并且可W適當(dāng)?shù)嘏c高電勢(shì)電極組