用于二次电池的活性物质、用于二次电池的电极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及电子装置制造方法及图纸

这种二次电池设置有正极、负极、以及电解液；并且正极包含能够嵌入和脱嵌电极反应物质的活性物质。通过使用飞行时间二次离子质谱法对活性物质的负离子分析获得的分配给SO2-的峰值强度(IS)与分配给LiF2-的峰值强度(IF)的比，即，IS/IF为0.04以上。因为根据本发明专利技术的二次电池具有通过使用飞行时间二次离子质谱法对活性物质的负离子分析而获得的0.04以上的强度比IS/IF，二次电池能够实现优异的电池特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于二次电池的活性物质、用于二次电池的电极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及电子装置
本技术涉及能够嵌入和脱嵌电极反应物的二次电池用活性物质，涉及使用二次电池用活性物质的二次电池用电极与二次电池，并且涉及电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及使用二次电池的电子装置。
技术介绍
已经广泛使用诸如移动电话和个人数字助理(PDA)的电子装置，并且已经要求进一步减少电子装置的尺寸和重量并且要求实现它们的长寿命。因此，已经开发了作为用于电子装置的电源的电池，具体地，能够提供高能量密度的小型且轻质的二次电池。当今，已经考虑不仅将这样的二次电池应用于上述电子装置，而且还应用于各种应用。这种其他应用的实例可包括可附接并且可拆卸地安装在电子装置等上的电池组，诸如电动汽车的电动车辆、诸如家用电力服务器的电力存储系统、及诸如电钻的电动工具，并且考虑除上述应用之外的各种应用。已经提出利用各种充电-放电原理获得电池容量的二次电池。具体地，因为这样的二次电池提供比铅电池、镍-镉电池等更高的能量密度，所以利用电极反应物的嵌入和脱嵌的二次电池或者利用电极反应物的析出与溶解的二次电池已经引起关注。二次电池包括正极、负极、以及电解液。正极包含能够嵌入和脱嵌电极反应物的活性物质(正极活性物质)。通常，广泛使用包含锂(Li)和一种或者多种过渡金属元素作为成分的氧化物(锂复合氧化物)作为正极活性物质。已经对根据各种目的的包含正极活性物质的正极的构造进行了各种各样的研究。具体地，为了改善充电-放电循环特性，使诸如氧化镁(MgO)的金属氧化物的涂层形成在包含锂过渡金属复合氧化物(LixNi1-yCoyOz)的正极的表面上(例如，参见专利文献1)。为了改善正极活性物质的结构稳定性和热稳定性，使用诸如镁(Mg)的氧化物的金属氧化物涂覆正极活性物质(LiA1-x-yBxCyO2：A代表Co等，B代表Ni等，并且C代表Mg等)的表面(例如，参见专利文献2)。为了改善容量、充电-放电循环持续时间、安全性等，将锂-镍-锰-M复合氧化物(LixNiyMn1-y-zMzO2：M是Fe等)与锂-钴复合氧化物(LixCoO2)混合(例如，参见专利文献3)。除此之外，已经对二次电池的构造进行了各种研究。具体地，为了在暴露于高温的过程中或者在存储过程中获得高安全性，使用双(氟磺酰基)酰亚胺锂(LiFSI)作为电解液的溶剂(例如，参见专利文献4和5)。为了易于制造包括聚醚/锂盐电解质的电化学系统，使用非溶剂化聚合物和诸如磺酰胺的极性非质子化合物作为粘合剂(例如，参见专利文献6)。而且，已经采取了各种措施来改善二次电池的特性。具体地，为了改善充电-放电循环特性等，在充电状态下存储完整的二次电池(例如，参见专利文献7和8)。为了制造具有成本效益和环境友好的电极，在用于电极形成的水溶液/悬浮液中包含双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺锂(LiTFSI)(例如，参见专利文献9)。为了提高在高温和高湿度环境中的可靠性，使正极活性物质(氧化锰)与导电剂的混合物在包含咪唑和LiFSI的有机溶剂中经受热处理(例如，参见专利文献10)。为了提高电解液在高电势等下的分解，将电极浸泡在其中锂盐(LiTFSI)溶解在包含腈化合物的有机溶剂中的预处理电解液中，然后，向处于浸泡状态的电极施加正电压(例如，参见专利文献1)。为了改善循环特性等，电解液包含LiTFSI(例如，参见专利文献12和13)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3172388号专利文献2：日本专利第3691279号专利文献3：日本未审查专利申请公开第2002-100357号专利文献4：日本未审查专利申请公开第2004-165151号专利文献5：日本未审查专利申请公开第2010-129449号专利文献6：日本未审查专利申请公开第2007-522616号专利文献7：日本未审查专利申请公开第H10-289733号专利文献8：日本未审查专利申请公开第2002-352864号专利文献9：日本未审查专利申请公开第2011-513924号专利文献10：日本未审查专利申请公开第2010-225498号专利文献11：日本未审查专利申请公开第2010-245017号专利文献12：日本未审查专利申请公开第2011-150958号专利文献13：日本未审查专利申请公开第2006-294375号
技术实现思路
因为已经逐渐实现了应用二次电池的电子装置等的高性能和多功能，并且在使用电子装置等时的频率也已经逐渐增加，所以希望进一步改善二次电池的电池特性。因此，希望提供能够获得优异的电池特性的二次电池用活性物质、二次电池用电极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及电子装置。根据本技术的实施方式的二次电池用活性物质能够嵌入和脱嵌电极反应物，并且由SO2-引起的峰值强度IS与由LiF2-引起的峰值强度IF的比IS/IF为0.04以上，峰值强度IS和峰值强度IF通过使用飞行时间二次离子质谱法(飞行时间次级离子质谱法，time-of-flightsecondaryionmassspectrometry)对活性物质的负离子分析获得。根据本技术的实施方式的二次电池用电极包括能够嵌入和脱嵌电极反应物的活性物质，并且活性物质与根据本技术的上述实施方式的二次电池用活性物质具有相似的构造。根据本技术的实施方式的二次电池包括：正极、负极、以及电解液，并且正极与根据本技术的上述实施方式的二次电池用电极具有相似的构造。根据本技术的实施方式的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、以及电子装置中各自包括二次电池，并且二次电池与根据本技术的上述实施方式的二次电池具有相似的构造。根据本技术的实施方式的二次电池用活性物质、二次电池用电极、或者二次电池，通过使用飞行时间二次离子质谱法对活性物质的负离子分析获得的强度比IS/IF为0.04以上；因此，可获得优异的电池特性。而且在根据本技术的实施方式的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具、或者电子装置中，可以获得相似的效果。附图说明[图1]是示出了根据本技术的实施方式的二次电池用活性物质的构造的截面图。[图2]是示出了使用根据本技术实施方式的二次电池用活性物质的二次电池用电极和二次电池(圆柱型)的构造的截面图。[图3]是示出了图2中所示的螺旋卷绕电极体的放大部分的截面图。[图4]是示出了使用根据本技术实施方式的二次电池用活性物质的另外的二次电池用电极和另外的二次电池(层压膜型)的构造的透视图。[图5]是沿着图4中所示的螺旋卷绕电极体的线V-V截取的截面图。[图6]是示出了二次电池的应用例(电池组)的构造的框图。[图7]是示出了二次电池的应用例(电动车辆)的构造的框图。[图8]是示出了二次电池的应用例(电力存储系统)的构造的框图。[图9]是示出了二次电池的应用例(电动工具)的构造的框图。具体实施方式下面将参考附图详细描述本技术的一些实施方式。应注意，将按照下列顺序进行描述。1.二次电池用活性物质2.二次电池用活性物质的应用例2-1.二次电池用电极和二次电池(圆柱型锂离子二次电池)2-2.二次电池用电极和二次电池(层压膜型锂离子二次电池)2-3.二次电池用电极和二次电池(锂金属二次电池)3.二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二次电池，包括：正极；负极；以及电解液；其中所述正极包含能够嵌入和脱嵌电极反应物的活性物质，并且由SO2‑引起的峰值强度IS与由LiF2‑引起的峰值强度IF的比IS/IF为0.04以上，所述峰值强度IS和所述峰值强度IF通过使用飞行时间二次离子质谱法对所述活性物质的负离子分析获得。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.17 JP 2013-006293;2013.11.26 JP 2013-243801.一种二次电池，包括：正极；负极；以及电解液；其中所述正极包含能够嵌入和脱嵌电极反应物的活性物质，并且由SO2-引起的峰值强度IS与由LiF2-引起的峰值强度IF的比IS/IF为0.04以上，所述峰值强度IS和所述峰值强度IF通过使用飞行时间二次离子质谱法对所述活性物质的负离子分析获得。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中所述活性物质包括中心部和涂覆部，所述中心部能够嵌入和脱嵌所述电极反应物，并且所述涂覆部设置在所述中心部上，并且所述涂覆部包含具有磺酰基的化合物。3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，具有磺酰基的所述化合物包含由下列式(1)至(4)表示的化合物中的一种或多种，其中，R1至R4中的每个是氢基、烃基、含氧烃基、卤素基、卤代烃基、卤代含氧烃基、或者通过键合它们中的两种以上获得的基团，并且可选地，使R1至R4中的任何两个以上彼此键合，其中，R5和R6中的每个是氢基、烃基、含氧烃基、卤素基、卤代烃基、卤代含氧烃基、或者通过键合它们中的两种以上获得的基团，并且可选地，使R5及R6彼此键合，并且M是金属元素，其中，R7至R12中的每个是氢基、烃基、含氧烃基、卤素基、卤代烃基、卤代含氧烃基、或者通过键合它们中的两种以上获得的基团，并且可选地，使R7至R12中的任何两个以上彼此键合，以及其中，R13至R16中的每个是氢基、烃基、含氧烃基、卤素基、卤代烃基、卤代含氧烃基、或者通过键合它们中的两种以上获得的基团，并且可选地，使R13至R16中的任何两个以上彼此键合。4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，由式(1)表示的化合物包含由下列式(1-1)至(1-13)表示的化合物中的一种或多种；由式(2)表示的化合物包含由下列式(2-1)至(2-11)表示的化合物中的一种或多种；由式(3)表示的化合物包含由下列式(3-1)至(3-11)表示的化合物中的一种或多种，并且由式(4)表示的化合物包含由下列式(4-1)至(4-11)表示的化合物中的一种或多种，5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，由SNO2-引起的峰值强度IN与由LiF2-引起的峰值强度IF的比IN/IF为0.03以上，所述峰值强度IN和所述峰值强度IF通过使用飞行时间二次离子质谱法对所述活性物质的负离子分析获得。6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，所述活性物质包括中心部和涂覆部，所述中心部能够嵌入和脱嵌所述电极反应物，并且所述涂覆部设置在所述中心部上，并且所述涂覆部包含具有磺酰基和氮键的化合物。7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，具有磺酰基和氮键的所述化合物包含由下列式(1)和(2)表示的化合物中的一种或多种，其中，R1至R4中的每个是氢基、烃基、含氧烃基、卤素基、卤代烃基、卤代含氧烃基、或者通过键合它们中的两种以上获得的基团，并且可选地，使R1至R4中的任何两个以上彼此键合，以及其中，R5和R6中的每个是氢基、烃基、含氧烃基、卤素基、卤代烃基、卤代含氧烃基、或者通过键合它们中的两种以上获得的基团，可选地，使R5和R6彼此键合，并且M是金属元素。8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，由式(1)表示的化合物包含由下列式(1-1)至(1-13)表示的化合物中的一种或多种，并且由式(2)表示的化合物包含由下列式(2-1)至(2-11)表示的化合物中的一种或多种，9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述活性物质包含锂复合氧化物，并且所述锂复合氧化物包含锂(Li...

【专利技术属性】
技术研发人员：三沢雅辉，小谷徹，西寿朗，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP