非水电解质电池及电池包的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式设及非水电解质电池及电池包。
【背景技术】
[0002] 一直在进行通过使正极容量相对于负极容量过剩来降低非水电解质电池的平均 工作电位的尝试。
【发明内容】
[0003] 发明要解决的问题
[0004] 本发明的目的在于，提供一种能够显示低的平均工作电压、且显示优良的循环特 性的非水电解质电池及具备该非水电解质电池的电池包。
[0005] 用于解决问题的手段
[0006] 根据第1实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备负极、正 极和非水电解质。负极含有铁氧化物。正极含有儀钻儘复合氧化物。该儀钻儘复合氧化 物由组成式Lila化xCOyMnz02表示。运里，下标x、y及z满足不等式0.1《x/(y+z)《1.3， 0《a《1。通过对正极表面进行光电子光谱测定而得到的S原子存在比率As和Ni原子 存在比率Awi的比As/Awi为0.4W上且5W下。正极的容量P和负极的容量n的比p/n在 1.2W上且2W下的范围内。
[0007] 根据第2实施方式，提供一种电池包。该电池包包含第1实施方式所设及的非水 电解质电池。
【附图说明】
[000引图1是第1实施方式所设及的第1例的非水电解质电池的局部剖面立体图。
[0009] 图2是图1的A部的放大剖面图。
[0010] 图3是第1实施方式所设及的第2例的非水电解质电池的局部剖面立体图。
[0011] 图4是第1实施方式所设及的一个例子的非水电解质电池包含的正极的表面的光 电子光谱谱图的一部分。
[0012] 图5是第1实施方式所设及的一个例子的非水电解质电池包含的正极的表面的光 电子光谱谱图的另一部分。
[0013] 图6是第2实施方式所设及的一个例子的电池包的分解立体图。
[0014] 图7是表示图6所示的电池包的电路的方框图。 阳〇1引符号说明 阳016] 1:电极组，2:负极，2a:负极集电体，2b:负极合剂层，3 :正极，3a:正极集电体， 3b:正极合剂层，4 :隔膜，5 :负极端子，5a:负极极耳，6:正极端子，6a:正极极耳，7 :外包 装构件，7a:金属制容器，7b:封口板，7c:绝缘部件，20:电池包，21:单电池，22:粘接胶带， 23 :组电池，24 :印制电路布线基板，25 :热敏电阻，26 :保护电路，27 :向外部端子通电的通 电用的端子，37 :收纳容器，100 :非水电解质电池。
【具体实施方式】
[0017] W下，参照附图对实施方式进行说明。另外，对实施方式中共同的构成标注相同的 符号，并省略重复的说明。此外，各图是有助于实施方式的说明及其理解的示意图，其形状 或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方，但它们可W通过参考W下的说明和公知技术 来适当地进行设计变更。 阳〇1引（第1实施方式）
[0019] 根据第1实施方式，提供一种非水电解质电池。该非水电解质电池具备负极、正 极和非水电解质。负极含有铁氧化物。正极含有儀钻儘复合氧化物。该儀钻儘复合氧化 物由组成式Lii a化xC〇yMriz〇2表示。运里，下标X、y及Z满足不等式0. 1《x/(y+z)《1. 3， 0《a《1。通过对正极表面进行光电子光谱测定而得到的S原子存在比率As和Ni原子 存在比率Awi的比As/Awi为0. 4W上且5W下。正极的容量P和负极的容量n的比p/n在 1.2W上且2W下的范围内。
[0020] 对于正极容量和负极容量的比（p/n)大大超过1的非水电解质电池，能够W来自 正极的Li的脱嵌量小的状态反复充放电循环。此时，运样的非水电解质电池与p/n为1左 右的非水电解质电池相比，有充放电循环后的电池的输入输出特性下降的问题。本发明人 们对其原因进行了锐意调查，结果弄清楚：因含有过剩的Li的过放电状态或放电时的过电 压导致的还原分解，而产生正极活性物质的结构劣化，引起正极的电阻上升。
[0021] 第1实施方式所设及的非水电解质电池通过具有上述构成，能够抑制正极活性物 质的结构劣化而显示优良的循环寿命，而且能够降低平均工作电压。下面，对其理由进行详 细的说明。
[0022] 首先，正极含有的由组成式Lii a化xC〇yMriz〇2(0.1《x/(y+z)《1. 3、0《a《1)表 示的儀钻儘复合氧化物能够抑制Ni的价数增加。通过组合使用含有运样的复合氧化物的 正极和含有铁氧化物的负极，且将正极容量P和负极容量n的容量比p/n规定为1.2W上 且2W下，能够使非水电解质电池的平均工作电压降低。
[0023] 对于由组成式Lii gNixC〇yMn,〇2表示的儀钻儘复合氧化物，如果x/ (y+z)小于0. 1， 则在充放电时主要Co的价数变化，因此正极电位增高，电池的工作电压上升。另一方面，对 于由组成式Lii gNiyC〇yMn,〇2表示的儀钻儘复合氧化物，如果x/(y+z)大于1. 3,则Ni的价 数增高，因此正极电位增高，电池的工作电压上升。
[0024] x/(y+z)为0. 3W上且1. 3W下、y>Z是优选的。只要x/(y+z)为0. 3W上，就 能够将正极电位维持在更低的水平。此外，在y>Z时，可W得到后述的促进形成S原子存 在比率As和Ni原子存在比率AW的比在0. 4W上且5W下的范围的表面状态的效果。
[0025] x/^(y+z)为0.6W上且1.0W下、y>z是优选的。只要x/(y+z)为0.6W上且 1.0W下，就能够将正极电位维持在特别低的水平。此外，在y>Z时，可W得到后述的进一 步促进形成S原子存在比率As和Ni原子存在比率AW的比在0.4W上且5W下的范围的 表面状态的效果。
[00%] 再者，正极含有的儀钻儘复合氧化物的组成式LiigNiyC〇yMn,〇2中的下标a表示每 1摩尔的儀钻儘复合氧化物的Li的脱嵌量。
[0027] 此外，第I实施方式所设及的非水电解质电池的正极的容量P和负极的容量n的 比p/n在1.2W上且2W下的范围内。另一方面，运样的第1实施方式所设及的非水电解 质电池的正极的容量大于负极的容量。对于具有运样的比p/n的非水电解质电池，容易W 正极中的Li的脱嵌量小的状态反复充放电循环。 阳02引但是，由组成式LiiaNixC〇yMnz〇2(0. 1《x/ (y+z)《1. 3,0《a《1)表示的儀钻儘 复合氧化物难W达到过放电状态。
[0029] 另外，具有通过光电子光谱法得到的S原子存在比率As和Ni原子存在比率AW的 比VAwi为0. 4W上且5W下的表面状态的正极能够在表面具有保护被膜。该保护被膜能 够防止过剩的Li嵌入儀钻儘复合氧化物中。也就是说，运样的正极能够防止正极活性物质 即儀钻儘复合氧化物达到过放电状态。
[0030] 另一方面，如果比As/Awi低于0. 4,则不能够充分防止儀钻儘复合氧化物达到过放 电状态。另一方面，如果比As/Awi大于5,则正极电阻过于增高，非水电解质电池的输入输出 特性降低。
[0031] 正极表面的比As/AJ尤选为0. 5W上且2W下。
[0032] 正极表面中的比As/Awi可W依赖于正极活性物质表面中的含有S化(X可W取1. 0 W上且4W下的范围内的值）的化合物的生成。
[0033] 包含如此的表面状态的正极的非水电解质电池可通过将材料的选择、制造条件、 初充电及老化等条件综合地组合起来而制作。例如，可通过W下的各实施例中说明的步骤 来制作第1实施方式所设及的非水电解质电池。 阳034] 通过将正极容量P和负极容量n的容量比率p/n规定为1. 2W上且2W下，能够 抑制正极的电位上升，从而抑制来自正极的发热。另一方面，在比p/n小于1.2时，不能充 分抑制过充电时的正极电位的上升，容易产生来自正极的伴随氧释放的急发热或电解液的 氧化分解反应。此外，在比p/n大于2.0时，由于使正极活性物质过剩地担载于集电锥上， 所W正极电阻随着正极合剂层的厚度变厚而增加。因此，因电阻而容易使正极电位增高，容 易发生电解液的氧化分解反应，从而因发热引起安全性的下降。
[0035] 第1实施方式所设及的非水电解质电池能够使降低平均工作电压的效果与抑制 起因于充放电循环后的正极电阻上升的输入输出特性下降的效果得W兼顾。其结果是，第1 实施方式所设及的非水电解质电池能够显示低的平均工作电压，且能够显示优良的循环特 性。
[0036] 接着，对第1实施方式所设及的非水电解质电池进行更详细的说明。
[0037] 第1实施方式所设及的非水电解质电池具备负极、正极和非水电解质。
[0038] 负极可W包含负极集电体和形成在负极集电体上的负极合剂层。
[0039] 负极集电体可W包含表面未担载有负极合剂层的部分。该部分可W作为负极极耳 发挥作用。或者负极也可W进一步具备与负极集电体不同的负极极耳。
[0040] 铁氧化物可W作为负极活性物质而包含在负极合剂层中。负极合剂层也可W根据 需要进一步含有导电剂及粘结剂。
[0041] 正极可W包含正极集电体和形成在正极集电体上的正极合剂层。正极集电体可W 包含表面上未担载有正极合剂层的部分。该部分可W作为正极极耳发挥作用。或者正极也 可W进一步具备与正极集电体不同的正极极耳。
[0042] 儀钻儘复合氧化物可W作为正极活性物质而包含在正极合剂层中。正极合剂层也 可W根据需要进一步含有导电剂及粘结剂。
[0043] 正极和负极能够构成电极组。在电极组中，正极合剂层和负极合剂层例如可W隔 着隔膜对置。电极组可W具有各种结构。例如，电极组可W具有堆叠（stack)型结构。堆 叠型结构的电极组例如可W通过W在正极合剂层与负极合剂层之间夹着隔膜的方式将多 个正极及负极进行层叠来得到。或者电极组也可W具有卷绕型结构。卷绕型的电极组例如 可W通过按照一片隔膜、一片正极、另一片隔膜、一片负极的顺序将它们进行层叠来制作层 叠体，并W负极处于外侧的方式卷绕该层叠体来得到。
[0044] 非水电解质电池可W进一步包含负极端子及正极端子。负极端子通过将其一部分 与负极的一部分电连接，可W作为用于在负极与外部端子之间使电子移动的导体而发挥作 用。负极端子例如可W连接在负极集电体、特别是负极极耳上。同样，正极端子通过将其一 部分与正极的一部分电连接，可W作为用于在正极与外部电路之间使电子移动的导体而发 挥作用。正极端子例如可W连接在正极集电体、特别是正极极耳上。 W45] 第1实施方式所设及的非水电解质电池可W进一步具备外包装构件。外包装构件 可W容纳电极组及非水电解质。非水电解质可W在外包装构件内含浸于电极组中。可W使 正极端子及负极端子的各一部分从外包装构件中延伸出来。
[0046] W下，对负极、正极、非水电解质、隔膜、正极端子、负极端子及外包装构件进行更 详细的说明。
[0047] (1)负极 W48] 作为负极集电体，可W使用含有导电性高的材料的片材。例如，作为负极集电体， 可W使用侣锥或侣合金锥。在使用侣锥或侣合金锥时，其厚度例如为20ymW下，优选为 15ymW下。侣合金锥中可化含有儀、锋、娃等。此外，侣合金锥中所含的铁、铜、儀、铭等过 渡金属的含量优选为1%W下。