JP2017059536A - 二次電池、複合電解質、電池パック及び車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】充放電サイクル寿命と低温性能に優れた二次電池と、該二次電池を実現可能な複合電解質と、該二次電池を含む電池パックと、該電池パックを含む車両とを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、リチウム含有酸化物粒子及び電解質組成物を含む複合電解質が提供される。リチウム含有酸化物粒子のN2のBET吸着法による比表面積が10m2/g以上500m2/g以下である。複合電解質中のリチウム含有酸化物粒子の含有量は90重量%以上98重量%以下である。電解質組成物は、リチウムイオンと有機溶媒と高分子とを含む。
【選択図】 なし
Description
第1の実施形態によれば、リチウム含有酸化物粒子と、電解質組成物とを含む複合電解質が提供される。リチウム含有酸化物粒子のN2のBET吸着法による比表面積は、10m2/g以上500m2/g以下である。複合電解質中のリチウム含有酸化物粒子の割合は90重量%以上98重量%以下である。電解質組成物は、リチウムイオンと有機溶媒と高分子とを含む。
(第2の実施形態)
第2の実施形態によれば、正極活物質含有層と、負極活物質含有層と、複合電解質とを含む二次電池が提供される。複合電解質は、正極活物質含有層及び負極活物質含有層の間に存在する。複合電解質には、第1の実施形態の複合電解質が使用される。
(負極)
この負極は、負極集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質、導電剤および結着剤を含む負極活物質含有層とを有する。
この正極は、正極集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質、導電剤および結着剤を含む正極活物質含有層とを有する。
(外装部材)
外装部材としては、ラミネートフィルム製容器や、金属製容器などが挙げられる。容器の形状は二次電池としての非水電解質二次電池の形態に応じたものにする。非水電解質二次電池の形態としては、扁平型、角型、円筒型、コイン型、ボタン型、シート型、積層型、電気自動車等に積載される大型電池等が挙げられる。
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る電池パックは、第2の実施形態に係る二次電池(単電池)を1個又は複数個具備することができる。複数の非水電解質電池は、電気的に直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて接続され、組電池を構成することもできる。第3の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を含んでいてもよい。
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
(実施例1)
一次粒子の平均粒子径50nmで、オリビン構造のLiMn0.85Fe0.1Mg0.05PO4の二次粒子の表面に、平均粒子径5nmの炭素材料粒子が付着量0.1重量%で付着した正極活物質を用意した。
(実施例2〜20および比較例1〜8)
正極活物質、負極活物質、リチウム含有酸化物の組成及び比表面積、複合電解質中の組成(重量%)、高分子体と有機溶媒の組成を下記表1〜3に示すように変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして非水電解質二次電池を作製した。なお、比較例6では、複合電解質層の代わりに多孔度45%のポリエチレン製セパレータを使用し、実施例1と同様な組成の非水電解液を使用した。比較例7では、複合電解質層の代わりに、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3を50重量%、LiClO4を5重量%及びPEOを45重量%からなる固体電解質層を使用した。一方、比較例8では、ECとDECが3:7で混合された有機溶媒にLiPF6を1M溶解した電解液を2.5重量%、PANを0.7重量%、バインダー1.8重量%及びLi7La3Zr2O12を95重量%からなるゲル電解質層を使用した。
(実施例21)
厚さ15μmのアルミウム合金箔(純度99重量%)の集電体の第1の面に、実施例1と同様にして調製した正極スラリーを塗布して乾燥させることにより、正極活物質含有層を形成した。また、集電体の第2の面に、実施例1と同様にして調製した負極スラリーを塗布して乾燥させることにより、負極活物質含有層を形成した。これにより、バイポーラ構造の電極体を得た。
(比較例9)
比較例1と同様な複合電解質層を用いること以外は、実施例21と同様にして図6に示す構造の容量1Ahのバイポーラ型二次電池を作製した。
(実施例22〜31)
正極活物質、負極活物質、リチウム含有酸化物の組成及び比表面積、複合電解質中の組成(重量%)、高分子体と有機溶媒の組成を下記表7に示すように変更すること以外は、実施例1で説明したのと同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例22〜31の複合電解質における、リチウム含有酸化物粒子、非水電解液、高分子、バインダーの配合比(重量%)を表8に示す。
(実施例32)
厚さ15μmのアルミウム合金箔(純度99重量%)の集電体の第1の面に、実施例22と同様な組成の正極スラリーを塗布して乾燥させることにより、正極活物質含有層を形成した。また、集電体の第2の面に、実施例22と同様な組成の負極スラリーを塗布して乾燥させることにより、負極活物質含有層を形成した。これにより、バイポーラ構造の電極体を得た。
Claims (15)
- 正極活物質含有層と、
負極活物質含有層と、
N2のBET吸着法による比表面積が10m2/g以上500m2/g以下のリチウム含有酸化物粒子を90重量%以上98重量%以下、及び、リチウムイオンと有機溶媒と高分子とを含む電解質組成物を含有し、前記正極活物質含有層及び前記負極活物質含有層の間に存在する複合電解質とを含む、二次電池。 - 前記有機溶媒が、カーボネート類を含む、請求項1に記載の二次電池。
- 前記カーボネート類は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネートよりなる群から選択される少なくとも一種である、請求項2に記載の二次電池。
- 前記リチウム含有酸化物粒子は、ガーネット型構造を有するリチウムイオン伝導性酸化物固体電解質の粒子、及び、NASICON型構造を有するリチウムリン酸固体電解質の粒子のうち少なくとも一方である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記負極活物質含有層がチタン含有酸化物を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記チタン含有酸化物は、スピネル構造のリチウムチタン酸化物、単斜晶系チタン酸化物及びニオブチタン酸化物よりなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項5に記載の二次電池。
- 第1の面及び前記第1の面の反対側に位置する第2の面を有する集電体をさらに含み、
前記集電体の前記第1の面に前記正極活物質含有層が形成され、かつ前記第2の面に前記負極活物質含有層が形成されたバイポーラ構造を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の二次電池。 - 前記正極活物質含有層は、オリビン構造のリン酸化合物、及び、LixNi1−y−zCoyMnzO2、ここで0<x≦1、0<y≦1、0≦z≦1、のうちの少なくとも一方を含む正極活物質を含有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記オリビン構造のリン酸化合物は、LixFe1−y―zMnyMzPO4、ここでMはMg、Al、Ti及びZrよりなる群から選択される少なくとも1種の元素、0≦x≦1.1,0≦y≦1、0≦z≦0.2、で表される、請求項8に記載の二次電池。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の二次電池を一つまたは二以上含む、電池パック。
- 通電用の外部端子と、
保護回路と
をさらに含む請求項10に記載の電池パック。 - 前記二次電池を二以上具備し、前記二以上の二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている、請求項10または11に記載の電池パック。
- 請求項10〜12のいずれか1項に記載の電池パックを搭載した車両。
- 前記電池パックは、前記車両の動力の回生エネルギーを回収する、請求項13に記載の車両。
- N2のBET吸着法による比表面積が10m2/g以上500m2/g以下のリチウム含有酸化物粒子を90重量%以上98重量%以下と、
リチウムイオンと有機溶媒と高分子とを含む電解質組成物とを含む、複合電解質。
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