非水電解質電池及電池包的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明的實施方式設及非水電解質電池及電池包。
【背景技術】
[0002] 為了降低過充電時的正極的電位，迄今為止通過相對于負極容量使正極容量過剩 來應對。由此，通過使正極容量大于負極容量能夠抑制過充電時正極電位的增高，從而抑制 急發熱。
[0003] 在正極容量和負極容量的比p/n大大超過1那樣的電池中，在過充電時，負極電 位的下降顯著，其結果是，有安全性降低的問題。其理由如下。首先，對于負極的容量與正 極相比相對小的電池，在使電池滿充電時，負極為滿充電狀態，但正極為可W進一步充電的 狀態。如果從運樣的滿充電狀態進一步對電池進行充電，達到過充電狀態，則負極電位急劇 下降。如果負極電位顯著降低，則使負極表面和電解液的副反應加速，伴隨該副反應可產生 熱。該熱使非水電解質電池的內部的溫度上化結果是非水電解質電池的安全性可能下降。
【發明內容】
[0004] 發明要解決的問題
[0005] 本發明的目的在于，提供一種能夠顯示優異的安全性的非水電解質電池及具備該 非水電解質電池的電池包。
[0006] 用于解決問題的手段
[0007] 根據第1實施方式，提供一種非水電解質電池。該非水電解質電池具備負極、正 極和非水電解質。負極含有鐵氧化物。通過對負極表面進行光電子光譜測定而得到的Li 原子存在比率Au、Ti原子存在比率Ati及C原子存在比率At滿足不等式210 及1.01.5。正極含有儀鉆儘復合氧化物。儀鉆儘復合氧化物可W由組成式 Liia化xC〇yMriz〇2表示。運里，下標X、y及Z滿足不等式0. 1《x/"(y+z)《1. 3,0《a《1。 正極的容量P和負極的容量n的比p/n在1.2W上且2W下的范圍內。
[0008] 根據第2實施方式，提供一種電池包。該電池包包含第1實施方式所設及的非水 電解質電池。
【附圖說明】
[0009] 圖1是第1實施方式所設及的第1例的非水電解質電池的局部剖面立體圖。
[0010] 圖2是圖1的A部的放大剖面圖。
[0011] 圖3是第1實施方式所設及的第2例的非水電解質電池的局部剖面立體圖。
[0012] 圖4是第1實施方式所設及的一個例子的非水電解質電池含有的負極的表面的光 電子光譜譜圖的一部分。
[0013] 圖5是第1實施方式所設及的一個例子的非水電解質電池含有的負極的表面的光 電子光譜譜圖的另一部分。
[0014] 圖6是第I實施方式所設及的一個例子的非水電解質電池含有的負極的表面的光 電子光譜譜圖的又另一部分。
[0015] 圖7是第2實施方式所設及的一個例子的電池包的分解立體圖。
[0016] 圖8是表示圖7所示的電池包的電路的方框圖。
[0017] 符號說明
[001引1:電極組，2:負極，2a:負極集電體，2b:負極合劑層，3 :正極，3a:正極集電體， 3b:正極合劑層，4 :隔膜，5 :負極端子，5a:負極極耳，6:正極端子，6a:正極極耳，7 :外包 裝構件，7a:金屬制容器，7b:封口板，7c:絕緣部件，20:電池包，21:單電池，22:粘接膠帶， 23 :組電池，24 :印制電路布線基板，25 :熱敏電阻，26 :保護電路，27 :向外部端子通電的通 電用的端子，37 :收納容器，100 :非水電解質電池。
【具體實施方式】
[0019] W下，參照附圖對實施方式進行說明。另外，對實施方式中共同的構成標注相同的 符號，并省略重復的說明。此外，各圖是有助于實施方式的說明及其理解的示意圖，其形狀 或尺寸、比例等與實際的裝置有不同的地方，但它們可W通過參考W下的說明和公知技術 來適當地進行設計變更。
[0020] (第1實施方式）
[0021] 根據第1實施方式，提供一種非水電解質電池。該非水電解質電池具備負極、正 極和非水電解質。負極含有鐵氧化物。通過對負極表面進行光電子光譜測定而得到的Li 原子存在比率Au、Ti原子存在比率Ati及C原子存在比率At滿足不等式210 及1.01.5。正極含有儀鉆儘復合氧化物。儀鉆儘復合氧化物可W由組成式 Liia化xC〇yMriz〇2表示。運里，下標X、y及Z滿足不等式0. 1《x/(y+z)《1. 3,0《a《1。 正極的容量P和負極的容量n的比p/n在1.2W上且2W下的范圍內。
[0022] 正極含有的由組成式Liia化xC〇yMriz〇2(0. 1《x/(y+z)《1. 3、0《a《1)表示的 儀鉆儘復合氧化物能夠抑制Ni的價數的增加，能夠提高過充電時的熱穩定性。
[0023] 在由組成式LiigNixC〇yMn,〇2表示的儀鉆儘復合氧化物中，如果x/(y+z)小于0. 1， 則在充放電時主要Co的價數發生變化，因此正極電位增高。如果正極電位增高，則在過充 電時促進電解液在正極的氧化分解，產生發熱。因如此產生的熱而使安全性降低。另一方 面，在由組成式LiigNiyC〇yMn,〇2表示的儀鉆儘復合氧化物中，如果x/(y+z)大于1. 3,則因 Ni的價數增高而使過充電時的熱穩定性降低。
[0024] x/(y+z)為0. 3W上且1. 3W下、y>Z是優選的。只要x/(y+z)為0. 3W上，就能 夠進一步降低正極電化從而能夠抑制過充電時的電解液的氧化分解。此外，在Z時，可W得到能夠使晶體結構進一步穩定化、對過充電時的伴隨氧釋放的發熱進行抑制的效果。 [002引 x/^(y+z)為0.6W上且1.0W下、y>Z是優選的。只要x/(y+z)為0.6W上，就 可W進一步得到通過抑制正極電位上升來抑制電解液氧化分解的效果。此外在X/(y+z)為1.0W下時，防止過充電時Ni的價數上升的效果進一步提高。
[0026] 再者，正極含有的儀鉆儘復合氧化物的組成式LiigNiyC〇yMn,〇2中的下標a表示每 1摩爾的儀鉆儘復合氧化物的Li的脫嵌量。
[0027] 此外，第1實施方式所設及的非水電解質電池基于W下的理由能夠防止負極表面 和非水電解質的反應，其結果是，能夠防止發熱。
[0028]對于具有通過光電子光譜法得到的Li原子存在比率Au、Ti原子存在比率Ati和C原子存在比率At滿足不等式2《10及1. 0《Au/At《1. 5的表面狀態的負極，在 鐵氧化物表面形成有保護被膜。運樣的保護被膜能夠抑制在鐵氧化物粒子表面的與電解液 的副反應。此外，具有運樣的表面狀態的負極因表面的Li濃度高，而能夠對過充電時的Li 向鐵氧化物內部的過剩嵌入進行抑制。由此，第1實施方式所設及的非水電解質電池能夠 防止負極的鐵氧化物成為過充電狀態，從而能夠防止負極電位顯著下降。由此，第1實施方 式所設及的非水電解質電池能夠在充電末期防止負極表面和非水電解質的反應，從而能夠 防止發熱。
[002引如果比VA。小于2,則難W充分保護負極表面中的與電解液的副反應的活性點， 不能充分得到抑制副反應的效果。如果比A^Ati大于10,則對負極賦予過度的絕緣性。在 此種情況下，在過充電時負極因過電壓而使電位急劇下降。負極如果電位急劇下降，則產生 與非水電解質的副反應，可引起電池發熱。
[0030] 此外，如果比Au/Ac小于1. 0,則因不能充分防止Li相對于鐵氧化物的過剩嵌入， 而引起電位下降。如果Au/Ac大于1.5,則負極過度地形成絕緣性。在此種情況下，在過充 電時負極因過電壓而使電位急劇下降。
[0031]此外，即使用導電性的碳保護層覆蓋鐵氧化物表面，也不能得到抑制負極表面的 副反應的效果。運是因為：因在導電性的碳保護層中可W給予和接受負極活性物質和電解 液的界面中的電子，所W不能抑制在負極表面的副反應。
[0032]負極表面中的比Ac/Ati可依賴于含碳化合物在鐵氧化物粒子表面的生成。在運樣 的含C化合物中含有C-Li鍵、C-C鍵、C-H鍵、CF2-CH2鍵、C-O鍵、C-N鍵、C=0鍵、0=C-O 鍵中的至少一種。
[0033] 負極的表面中的比Au/A。可W依賴于含裡化合物在鐵氧化物粒子表面的生成。運 樣的含Li化合物例如依賴于鐵氧化物粒子的構成材料的組成、非水電解質的組成、非水電 解質中含有的水分量等，可W含有1種W上的化合物。例如，可W含有氣化裡化iF)、氧化 裡化i2〇)、氨氧化裡化iOH)、碳酸裡化izCOs)、碳酸氨裡化i肥〇3)或碳酸烷基裡（ROOX)Li: R為控基）。
[0034]含有運樣的表面狀態的負極的非水電解質電池可W通過將材料的選擇、制造條 件、初充電及老化等條件綜合地組合起來而制作。例如，可W通過W下的各實施例中說明的 步驟來制作實施方式所設及的非水電解質電池。
[0035]通過將正極容量P和負極容量n的容量比率p/n規定為1. 2W上且2W下，能夠抑 制正極的電位上升，從而抑制來自正極的發熱。另一方面，在比p/n小于1.2時，不能充分 抑制過充電時的正極電位的上升，容易產生來自正極的伴隨氧釋放的急發熱或電解液的氧 化分解反應。此外，在比p/n為2. 0W上時，由于使正極活性物質過剩地擔載于集電錐上， 所W正極電阻隨著正極合劑層的厚度變厚而增加。因此，因電阻而容易使正極電位增高，容 易發生電解液的氧化分解反應，從而因發熱引起安全性下降。
[0036] 如此，第1實施方式所設及的非水電解質電池即使在過充電狀態下，也能夠使負 極活性物質表面的起因于副反應的發熱的抑制和正極的急發熱的抑制得W兼顧。其結果 是，第1實施方式所設及的非水電解質電池能夠顯示得W提高的安全性。
[0037] 接著，對第I實施方式所設及的非水電解質電池進行更詳細的說明。
[0038] 第1實施方式所設及的非水電解質電池具備負極、正極和非水電解質。
[0039] 負極可W含有負極集電體和形成在負極集電體上的負極合劑層。
[0040] 負極集電體可W含有表面未擔載有負極合劑層的部分。該部分可W作為負極極耳 發揮作用。或者負極也可W進一步具備與負極集電體不同的負極極耳。
[0041] 鐵氧化物可W作為負極活性物質而包含在負極合劑層中。負極合劑層也可W根據 需要進一步含有導電劑及粘結劑。
[0042] 正極可W含有正極集電體和形成在正極集電體上的正極合劑層。正極集電體可W 包含表面上未擔載有正極合劑層的部分。該部分可W作為正極極耳發揮作用。或者正極也 可W進一步具備與正極集電體不同的正極極耳。
[0043] 儀鉆儘復合氧化物可W作為正極活性物質而包含在正極合劑層中。正極合劑層也 可W根據需要進一步含有導電劑及粘結劑。
[0044] 正極