电极、二次电池、电池组、电动车辆和电力存储系统技术方案

本发明专利技术涉及电极、二次电池、电池组、电动车辆和电力存储系统。（A）正极的正极活性物质包括由LiaM1bPO4（M为Fe等，0≤a≤2，b≤1）表示的磷酸锂化合物。（B）由压汞法测量的正极的细孔分布指示在孔径等于或大于约0.01微米并小于约0.15微米的范围内的峰P1，并指示在孔径为从约0.15微米至约0.9微米内的峰P2。（C）峰P1的强度I1和峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为从约0.5至约20。（D）正极的孔隙率从约30%至约50%。

【技术实现步骤摘要】
电极、二次电池、电池组、电动车辆和电力存储系统
本技术涉及活性物质包括磷酸锂化合物的电极、使用该电极的二次电池、以及使用该二次电池的电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子装置。
技术介绍
近年来，各种电子装置，诸如移动电话和个人数字助理（PDA）已被广泛使用，并且已要求进一步缩小电子装置的尺寸和重量，并实现它们的长寿命。因此，作为电子装置的电源，已经开发了电池，特别是，能够提供高能量密度的小的轻重量二次电池。近来，已经考虑还将这样的二次电池应用至前述电子装置之外的其它各种应用中。这样的其它应用的代表实例可包括可附接和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、和诸如电钻的电动工具。已经提出了利用各种充电和放电原理来获得电池容量的二次电池。特别是，利用电极反应物的插入和提取的二次电池或利用电极反应物的析出和溶解的二次电池已引起人们的重视，因为这样的二次电池可提供比铅电池、镍镉电池等更高的能量密度。二次电池包括正极、负极和电解液。正极包含与充电和放电反应有关的活性物质（正极活性物质）。正极活性物质（通常为具有层状盐型晶体结构的锂复合氧化物，诸如LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4用于获得高容量和高电压。然而，在充电的状态下锂复合氧化物被加热到从200摄氏度到300摄氏度的温度的情况下，锂复合氧化物很容易提取氧。因此，考虑到安全问题，已经研究了使用磷酸锂化合物，而不是锂复合氧化物。磷酸锂化合物是具有橄榄石型晶体结构的LiFePO4等。然而，在磷酸锂化合物中，例如，趋向于不太可能获得足够的电池容量等，因为在充电和放电时的电极反应物反应的插入和提取反应比锂复合氧化物中的反应更慢且电阻更高。因此，为了提高使用磷酸锂化合物的二次电池的电池特性，已经进行了各种研究。具体地，为了增加在大电流充电和大电流放电时的充电和放电容量，诸如Ag的导电微粒由通式LizFe1-yXyPO4（X表示Mg等，0≤y≤0.3，且0<z≤1）表示的磷酸铁锂的材料粉末的表面支撑，或复合物由通式LiMePO4（Me表示二价过渡金属）表示的锂过渡金属复合氧化物的粒子和碳物质微粒（例如，参见日本未经审查的专利申请公开第2001-110414号和第2003-036889号）配置。为了获得优异的电子传导性，由通式LixFePO4（0<x≤1）表示的化合物与碳材料混合，且定义初级粒径和这样化合物的比表面积（例如，请参见日本未经审查的专利申请公开第2002-110162号）。为了提高在高速率放电时的放电性能，使用由通式LiMPO4（M代表Co等）表示的橄榄石型磷酸锂和粘合剂（聚丙烯腈：PAN）（例如，参见日本未经审查的专利申请公开第2005-251554号）。为了提高在高速率放电时的循环特性和安全性，针对包含由通式LixMPO4（M表示Co等，0<x<1.3）等表示的锂过渡金属磷酸盐的正极定义孔隙率、细孔径等（例如，参见日本未经审查的专利申请公开第2010-225366号和第2010-015904号）。为了平衡高电池容量和优异负载特性，定义磷酸锂化合物的初级粒子的平均粒径和初级粒子之间的空隙（细孔径）之间的关系（例如，参见日本专利第4605287号）。
技术实现思路
虽然已经针对使用磷酸锂化合物作为正极活性物质的二次电池已经进行了各种研究，但是还没有获得充分的电池特性。因此，有改善的空间。希望提供能够获得优异电池特性的电极、二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具和电子装置。根据本技术的一个实施方式，提供了包括活性物质的电极。（A）活性物质包括由下式（1）表示的磷酸锂化合物。（B）由压汞法测量的细孔分布指示其中孔径等于或大于约0.01微米并小于约0.15微米的范围内的峰P1，并指示其中孔径为从约0.15微米至约0.9微米的范围内的峰P2。（C）峰P1的强度I1和峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为从约0.5至约20。（D）孔隙率为从约30%至约50%。LiaM1bPO4...（1）（M1是Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一个或多个；且a和b满足0≤a≤2和b≤1。）根据本技术的一个实施方式，提供了一种二次电池，其包括：正极；负极；和电解液。（A）正极包括正极活性物质，且正极活性物质包括由下式（1）表示的磷酸锂化合物。（B）由压汞法测量的正极的细孔分布指示其中孔径等于或大于约0.01微米并小于约0.15微米的范围内的峰P1，并指示其中孔径为从约0.15微米至约0.9微米的范围内的峰P2。（C）峰P1的强度I1和峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为从约0.5至约20。（D）正极的孔隙率为从约30%至约50%。LiaM1bPO4...（1）（M1是Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一种或多种；且a和b满足0≤a≤2且b≤1。）根据本技术的一个实施方式，提供了一种电池组，其包括：二次电池；控制部，其控制二次电池的使用状态；和切换部，其根据控制部的指令切换二次电池的使用状态。二次电池包括正极、负极和电解液。（A）正极包括正极活性物质，且正极活性物质包括由下式（1）表示的磷酸锂化合物。（B）由压汞法测量的正极的细孔分布指示其中孔径等于或大于约0.01微米并小于约0.15微米的范围内的峰P1，并指示其中孔径为从约0.15微米至约0.9微米的范围内的峰P2。（C）峰P1的强度I1和峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为从约0.5至约20。（D）正极的孔隙率为从约30%至约50%。LiaM1bPO4...（1））（M1是Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一种或多种，且a和b满足0≤a≤2且b≤1。）根据本技术的一个实施方式，提供了一种电动车辆，其包括：二次电池；转换部，其将从二次电池供应的电力转换为驱动力；驱动部，其根据驱动力操作；和控制部，其控制二次电池的使用状态。二次电池包括正极、负极和电解液。（A）正极包括正极活性物质，且正极活性物质包括由下式（1）表示的磷酸锂化合物。（B）由压汞法测量的所述正极的细孔分布指示其中孔径等于或大于约0.01微米并小于约0.15微米的范围内的峰P1，并指示其中孔径为从约0.15微米至约0.9微米范围内的峰P2。（C）峰P1的强度I1和峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为从约0.5至约20。（D）正极的孔隙率从约30%至约50%。LiaM1bPO4...（1）（M1是Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一种或多种，且a和b满足0≤a≤2且b≤1。）根据本技术的一个实施方式，提供了一种电力存储系统，其包括：二次电池；一个或多个电气装置，其被供给来自二次电池的电力；和控制部，其控制从二次电池对一个或多个电气装置的电力供应。二次电池包括正极、负极和电解液。（A）正极包括正极活性物质，且正极活性物质包括由下式（1）表示的磷酸锂化合物。（B）由压汞法测量的正极的细孔分布指示其中孔径等于或大于约0.01微米并小于约0.15微米的范围内的峰P1，并指示其中孔径为从约0.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，（A）所述正极包括正极活性物质，且所述正极活性物质包括由下式（1）表示的磷酸锂化合物，（B）由压汞法测量的所述正极的细孔分布指示在孔径等于或大于0.01微米并小于0.15微米的范围内的峰P1，并指示在孔径为0.15微米至0.9微米的范围内的峰P2，（C）所述峰P1的强度I1和所述峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为0.5至20，并且（D）所述正极的孔隙率为30%至50%，LiaM1bPO4...（1）其中，M1是Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一种或多种；且a和b满足0≤a≤2和b≤1。

【技术特征摘要】
2012.06.07 JP 2012-129459;2013.04.02 JP 2013-07661.一种二次电池，包括：正极；负极；以及电解液，其中，(A)所述正极包括正极活性物质，且所述正极活性物质包括由下式(1)表示的磷酸锂化合物，(B)由压汞法测量的所述正极的细孔分布指示在孔径等于或大于0.01微米并小于0.15微米的范围内的峰P1，并指示在孔径为0.15微米至0.9微米的范围内的峰P2，(C)所述峰P1的强度I1和所述峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为0.5至20，并且(D)所述正极的孔隙率为30％至50％，LiaM1bPO4...(1)其中，M1是Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一种或多种；且a和b满足0≤a≤2和b≤1。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述磷酸锂化合物是由下式(2)表示的化合物，LicFedM2ePO4...(2)其中，M2是Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一种或多种；且c、d和e满足0≤c≤2、0<d≤1、0≤e<1和d+e≤1。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述磷酸锂化合物包括次级粒子，各个所述次级粒子是多个初级粒子的凝集体，所述初级粒子的平均粒径为0.05微米至2微米，且所述次级粒子的平均粒径为1微米至30微米。4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，在所述初级粒子的部分或所有表面上设置有导电层，以及所述导电层包括碳材料。5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极包括正极粘合剂，所述正极活性物质的含量相对于所述正极活性物质和所述正极粘合剂的总含量等于或大于80重量百分数，以及所述正极粘合剂的含量相对于所述正极活性物质和所述正极粘合剂的总含量等于或小于20重量百分数。6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极包括正极粘结剂和正极导电体，所述正极活性物质的含量相对于所述正极活性物质、所述正极粘合剂和所述正极导电体的总含量等于或大于80重量百分数，所述正极粘合剂的含量相对于所述正极活性物质、所述正极粘合剂和所述正极导电体的总含量等于或小于10重量百分数，以及所述正极导电体的含量相对于所述正极活性物质、所述正极粘合剂和所述正极导电体的总含量等于或小于10重量百分数。7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池是锂离子二次电池。8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极包括负极材料，所述负极材料的可充电容量大于所述正极的可放电容量。9.一种包括活性物质的电极，其中，(A)所述活性物质包括由下式(1)表示的磷酸锂化合物，(B)由压汞法测量的细孔分布指示在孔径等于或大于0.01微米并小于0.15微米的范围内的峰P1，并指示在孔径为从0.15微米至0.9微米的范围内的峰P2，(C)所述峰P1的强度I1和所述峰P2的强度I2之间的比值I2/I1为0.5至20，并且(D)孔隙率为30％至50％，LiaM1bPO4...(1)其中，M1是Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Al、W、Nb、Ti、Si、Cr、Cu和Zn中的一种或多种；且a和b满足0≤a≤2和b≤1。10.一种电池组，包括：二次电池；控制部，控制所述二次电池的使用状态；和切换部，根据所述控制部的指令切换所述二次电池的使用状态，其中，所述二次电池包括：正极，负极，和电解液，(A)所述正极包括正极活性物质，且所述正极活性物质包括由下式(1)表示的磷酸锂化合物，(B)由压汞法测量的所述正极的细孔分布指示在孔径等于或大于0.01微米并小于0.15微米的范围内的峰P...

【专利技术属性】
技术研发人员：松下忠史，松井贵昭，石井武彦，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：