[发明专利]非水电解质二次电池用正极材料及非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用正极材料、使用该正极材料的非水电解质二次电池及非水电解质二次电池用正极材料的制造方法。

背景技术

移动电话、便携式个人计算机、PDA等移动信息终端的小型·轻量化正快速发展，作为这些设备的驱动电源，以能够吸留、放出金属锂或锂离子的合金或者碳材料等为负极活性物质，以化学式：LiMO₂(M是过渡金属)表示的锂过渡金属复合氧化物为正极活性物质的非水电解质电池，作为具有高能量密度的电池正被广泛利用。近年，对于这样的非水电解质电池，有更加高容量化、高能量密度化的要求。

作为上述锂过渡金属复合氧化物的代表，可列举出锂钻复合氧化物(LiCoO₂)。在将钴酸锂等锂过渡金属氧化物用作正极活性物质，将碳材料等用作负极活性物质的非水电解质二次电池中，一般采用的充电终止电压是4.1～4.2V。在该情况下，正极活性物质仅仅利用了其理论容量的50～60％。因此，如果进一步提高充电终止电压，则能够提高正极的容量(利用率)，并能够提高该电池的容量和能量密度。

但是，虽然具体情况还不清楚，但是一般认为：如果提高电池的充电终止电压，则容易产生LiCoO₂的结构劣化以及正极表面电解液的分解等。因此，存在着下述问题：相比现有技术的以4.1～4.2V作为充电终止电压的情况，基于充放电循环的劣化变得更显著。并且，现状是：即使在现有技术的以4.1～4.2V为充电终止电压的情况下，也没有满足长寿命化的要求。

为了解决这个问题，提案有如下方法：通过在水中混合(NH₄)₂HPO₄和A1(NO₃)₃·9H₂O，生成AlPO₄，在含有AlPO₄的涂液(コ—ティング液)中，浸渍锂钴复合氧化物，将AlPO₄涂在锂钴复合氧化物上，由此，提高电池的充电终止电压。(日本特开2003-7299号公报)。

如上述那样，如果将Li离子传导性缺乏的AlPO₄配置在正极活性物质附近，则例如，在将正极的放电电位放电到2.75V(vs.Li/Li⁺)的情况下，正极活性物质和电解液之间的电阻就会变大，电压下降。结果就是，正极电位更快地达到2.75V(vs.Li/Li⁺)，放电容量下降，所以不优选。

也有如下提案，在正极活性物质中，混合具有Li离子传导性的Li_xPO_y(1≤x≤4，1≤y≤4)，作为正极材料。(日本特开平10-154532号公报，日本特开平11-273674号公报，日本特开2000-11996号公报，日本特开2000-106210号公报，日本特表2002-527873号公报，日本特开2003-308842号公报，以及Journal of Power Sources，Volumes 119-121，1 June 2003，Pages 295-299)。但是，在这些方法中，热稳定性、放电容量以及充放电循环特性的劣化的抑制并不充分。

在Solid State Ionics，Volumes 70-71，Part 1，May-June 1994，Pages96-100 中，公开了一种方法，其通过Li₃PO₄和Al₂O₃的同时存在，实现了高的Li 离子传导性。

发明内容

本发明的目的是提供一种非水电解质二次电池用正极材料、使用该正极材料的非水电解质二次电池、和该正极材料的制造方法。该非水电解质二次电池用正极材料能够得到良好的热稳定性和高放电容量，并且显现出良好的充放电循环特性。

本发明提供一种非水电解质二次电池用正极材料，其特征在于，其含有可吸留、放出锂的正极活性物质、磷酸锂化合物和Al₂O₃。