非水電解質(zhì)充電電池以及使用該非水電解質(zhì)充電電池的蓄電電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及非水電解質(zhì)充電電池 W及使用該非水電解質(zhì)充電電池的蓄電電路，詳 細而言，設及一種具有將正極層、負極層、設置成夾在上述正極層與上述負極層之間的間隔 物、W及非水類電解液封入在外包裝材料中的結構的非水電解質(zhì)充電電池 W及使用該非水 電解質(zhì)充電電池的蓄電電路。
【背景技術】
[0002] W往，在W裡離子充電電池等為代表的高能量密度的蓄電設備中，使卷繞成漉狀 的片狀集電錐(侶錐或銅錐等)通過模涂機、逗號涂布機等，在集電錐上涂布活性物質(zhì)(裡復 合氧化物、碳等），來制作片狀的電極。
[0003] 為了防止片狀電極之間因接觸引起的短路，在電極之間設置間隔物，并卷繞或?qū)?疊多層電極W及間隔物來制作電極組，并且利用超聲波焊接等方法W和電極導通連接的方 式在電極上焊接侶片或儀片，來作為外部端子電極。
[0004] 然后，將由此制作出的、由電極、間隔物等構成的元件收納在侶罐、侶層合膜等構 成的袋狀的外包裝材料等中，并注入電解液，然后進行密封，從而制作出蓄電設備。
[0005] 運種蓄電設備已經(jīng)有了令人矚目的進步，然而近年來，W混合動力汽車用的蓄電 池為代表，對蓄電設備的循環(huán)特性的高可靠性化、W及低電阻化帶來的充放電率特性的提 高有了更高的要求。
[0006] 作為運種蓄電設備，對使用裡鐵氧化物作為負極活性物質(zhì)的電池進行了探討。已 知負極活性物質(zhì)的裡鐵氧化物伴隨充放電產(chǎn)生的晶格體積變化較少，因此結晶構造的膨脹 收縮引起的劣化較少，而且裡離子的吸收?釋放電位在Li/Li+基準下高達+1.55,因此負極 與電解液的反應得W抑制，與使用石墨那樣的碳作為負極活性物質(zhì)的情況相比，循環(huán)特性 等可靠性得W提高。
[0007] 此外，作為進一步提高高溫可靠性的技術，專利文獻1提出了一種非水電解質(zhì)裡充 電電池，其基本結構包括W尖晶石型裡鐵氧化物為主體的負極、電位比尖晶石型裡鐵氧化 物要高的正極、W及有機電解液，并使負極所具有的電容量小于正極所具有的可充放電區(qū) 域的電容量。即，專利文獻1示出了通過使負極容量(mAh)小于正極容量(mAh)來提高高溫可 靠性的非水電解質(zhì)裡充電電池。
[000引此外，專利文獻2提出了一種非水電解質(zhì)電池，與上述專利文獻1相反，通過使負極 容量(mAh)大于正極容量(mAh)來提高高溫可靠性(循環(huán)特性）。
[0009] 然而，W往，已知像專利文獻1的非水電解質(zhì)裡充電電池那樣使用尖晶石型晶體結 構的裡鐵氧化物作為負極活性物質(zhì)并使用層狀晶體結構的裡過渡金屬氧化物作為正極活 性物質(zhì)的電池存在高溫下的循環(huán)特性特別差的問題。
[0010] 另一方面，專利文獻2中記載了若使正極容量比大于負極容量比，則負極與正極相 比，伴隨溫度上升產(chǎn)生的實際電容量的增加幅度較大，因此若負極的實際電容量達到正極 的實際電容量W下，則在高溫環(huán)境下，正極W及負極的實際電容量平衡會被破壞，即使是通 常的充放電循環(huán)，正極也會變?yōu)檫^充電狀態(tài)，循環(huán)特性顯著變差(專利文獻2,0020段）。
[0011]并且，該專利文獻2示出了通過使正極容量小于負極容量來改善高溫循環(huán)特性。例 如，專利文獻2示出了在60°C的環(huán)境下反復進行5C充電/1C放電的情況下，進行300次循環(huán)的 充放電循環(huán)試驗，結果在最好的情況下，容量維持率為88 % (專利文獻2，表1)。
[001^ 然而，裡鐵氧化物的填充密度（3.5g/cc)較低，LiCo02、LiCoi/3Nii/3Mm/302那樣的層 狀晶體結構的正極活性物質(zhì)的填充密度較高(4.6~5.Og/cc)。
[0013] 此外，正極材料的容量、裡鐵氧化物的容量均表示近似值（例如LiCo化、LiCoi/ 3Nii/3Mm/3〇2那樣的層狀晶體結構的裡過渡金屬氧化物在W4.3V充電2.7V放電時(VS丄i/Li + )的容量為150~170mAh/g，裡鐵氧化物在W2.0V充電1.0V放電時（vs丄i/Li + )的容量為 166mAh/邑。
[0014] 因此，若制作專利文獻2所記載的電池，為了提高負極的容量，需要減小正極層的 厚度，并提高負極層的厚度。
[0015] 在采用運種結構的情況下，尖晶石型裡鐵復合氧化物與負極活性物質(zhì)中使用的碳 類物質(zhì)、正極活性物質(zhì)中使用的裡鉆復合氧化物（例如LiCo化）相比，離子導電性降低兩個 數(shù)量級，因此正極上伴隨充(放)電反應的局部負載與負極上伴隨放(充）電反應的局部負載 會產(chǎn)生偏差。因此，難W提高蓄電設備在85°C那樣的高溫環(huán)境下的可靠性，并難W通過低電 阻化來提高充放電率特性。
[0016] 此外，即使如專利文獻1所記載那樣使正極容量大于負極容量，在使負極層的厚度 為例如40wiiW上的情況下，負極層與集電體層的距離變長，如上所述，由于尖晶石型裡鐵復 合氧化物的離子導電性低了兩個數(shù)量級，因此正極上伴隨充(放)電反應的局部負載與負極 上伴隨放(充）電反應的局部負載會產(chǎn)生偏差，難W提高蓄電設備在85°C那樣的高溫環(huán)境下 的可靠性，并難W通過低電阻化來提高充放電率特性。 現(xiàn)有技術文獻 專利文獻
[0017] 專利文獻1:日本專利特開平10-69922號公報 專利文獻2:日本專利特開2007-273154號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術問題
[0018] 本發(fā)明為了解決上述問題而完成，其目的在于提供一種在高溫環(huán)境下可靠性也較 高、并且通過低電阻化而獲得優(yōu)異的充放電率特性的非水電解質(zhì)充電電池 W及使用該非水 電解質(zhì)充電電池的可靠性較高的蓄電電路。 解決技術問題所采用的技術手段
[0019] 為了解決上述問題，本發(fā)明的非水電解質(zhì)充電電池中， 在正極集電體上形成正極活性物質(zhì)層而成的正極、在負極集電體上形成負極活性物質(zhì) 層而成的負極、設置成夾在所述正極與所述負極之間的間隔物、W及非水類電解液封入在 外包裝材料中，其特征在于， 所述正極活性物質(zhì)層包含層狀晶體結構的裡過渡金屬氧化物， 所述負極活性物質(zhì)層包含具有尖晶石型晶體結構的裡鐵氧化物， 所述負極活性物質(zhì)層的厚度在20.0 wiiW上，33.4wiiW下，并且 所述正極活性物質(zhì)層的厚度與所述負極活性物質(zhì)層的厚度的比率滿足下式（1)的條 件： 0.59含（正極活性物質(zhì)層的厚度/負極活性物質(zhì)層的厚度）含1.50……(1)。
[0020] 此外，本發(fā)明的另一非水電解質(zhì)充電電池中， 在正極集電體上形成正極活性物質(zhì)層而成的正極、在負極集電體上形成負極活性物質(zhì) 層而成的負極、設置成夾在所述正極與所述負極之間的間隔物、W及非水類電解液封入在 外包裝材料中，其特征在于， 所述正極活性物質(zhì)層包含層狀晶體結構的裡過渡金屬氧化物， 所述負極活性物質(zhì)層包含具有尖晶石型晶體結構的裡鐵氧化物， 所述負極活性物質(zhì)層的厚度在25. OwiiW上，33.4wiiW下，并且 所述正極活性物質(zhì)層的厚度與所述負極活性物質(zhì)層的厚度的比率滿足下式（2)的條 件： 0.59含（正極活性物質(zhì)層的厚度/負極活性物質(zhì)層的厚度）含1.14……（2)。
[0021] 此外，本發(fā)明的蓄電電路的特征在于并聯(lián)連接有上述本發(fā)明的非水電解質(zhì)充電電 池、W及雙電層電容器。 發(fā)明效果
[0022] 本發(fā)明的非水電解質(zhì)充電電池包括:在正極集電體上形成包含層狀晶體結構的裡 過渡金屬氧化物的正極活性物質(zhì)層而成的正極；W及在負極集電體上形成包含具有尖晶石 型晶體結構的裡鐵氧化物的負極活性物質(zhì)層而成的負極，負極活性物質(zhì)層的厚度在20.OMi W上、33.4WHW下的范圍內(nèi)，并且正極活性物質(zhì)層的厚度與負極活性物質(zhì)層的厚度的比率 滿足下式(1)的條件： 0.59含（正極活性物質(zhì)層的厚度/負極