[发明专利]非水电解质二次电池用正极活性物质以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活性物质。进一步说，本发明涉及具有包含特定的正极活性物质的正极的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，人们要求电池的高容量化，非水电解质二次电池受到了关注。为了实现非水电解质二次电池的进一步高容量化，对正极活性物质的材质进行了研究。作为正极活性物质，使用含有Co的锂复合氧化物(Co系，例如LiCoO₂)，但从非水电解质二次电池的成本、寿命以及输出功率的角度考虑，研究了含有Ni的锂复合氧化物(Ni系)、含有Mn的锂复合氧化物(Mn系)或含有Ni和Mn这两者的锂复合氧化物(混合系)(例如，参照专利文献1和2)。

在专利文献1中，作为正极活性物质，使用Ni和Mn为实质上相同摩尔比且粒径为0.1～2μm的晶体粒子与晶体粒子凝聚且粒径为2～20μm的二次粒子的混合物。通过使用这样的正极活性物质来制造非水电解质二次电池，可实现廉价且高容量，并且与使用以往的正极活性物质(LiCoO₂)的情况相比，实现了高输出功率和长寿命。

在专利文献2中，对于LiNi_{1-(x+y)}Co_xM_yO₂表示的正极活性物质，将一次粒子的平均粒径设为0.3～1μm，将二次粒子的平均粒径设为5～15μm，由此能够提高特别在低温下的非水电解质二次电池的输出特性。

专利文献1：特开2002-42813号公报

专利文献2：特开2004-87492号公报

尽管在专利文献1和2中记载了能够提高输出特性，但还要求输出特性的进一步提高。一般认为，使用Co系作为正极活性物质时，如果改变二次粒子的粒径，则能够改变输出特性。但是，在Ni系中，改变二次粒子的粒径时，是否能改变输出特性却不清楚，有必要进行研究。

另外，对非水电解质二次电池进行充放电循环时，正极活性物质反复发生膨胀和收缩。因此，由二次粒子构成的正极活性物质往往分割成多个一次粒子。一般地说，在二次粒子的表面设置有导电剂。当如专利文献1和2中所示的那样一次粒子比二次粒子小很多时，则存在于二次粒子内部的一次粒子不会露出到二次粒子的表面。因此，存在于二次粒子内部的一次粒子的表面没有涂布导电剂。由此，在一次粒子比二次粒子小很多的情况下，二次粒子如果分割成多个一次粒子，则无法确保正极的导电性。因此，如果使用专利文献1和2中公开的正极活性物质，则非水电解质二次电池的寿命有可能缩短。

发明内容

本发明是鉴于该点而完成的，其目的在于提供一种输出特性和循环特性优良、且可实现长寿命化的非水电解质二次电池用正极活性物质以及非水电解质二次电池。

为了解决上述以往的课题，本发明的非水电解质二次电池用正极活性物质是含有Ni的非水电解质二次电池用正极活性物质。正极活性物质是由一次粒子凝聚而成的二次粒子，在切断二次粒子而得到的截面中，其至少一部分露出到二次粒子表面的一次粒子的总截面积为构成二次粒子的一次粒子的总截面积的40％以上。

在本构成中，构成二次粒子的大量一次粒子露出到二次粒子的表面，大量的一次粒子有可能与非水电解液接触。由于与非水电解液接触的一次粒子的量增多，所以能够提高非水电解质二次电池的输出特性。

另外，几乎所有的一次粒子不经过相邻的一次粒子之间(晶界)就能与非水电解液直接交换锂离子，所以能够提高非水电解质二次电池的输出特性。

此外，一般二次粒子的表面可以确保导电性。在本构成中，由于大量一次粒子露出到二次粒子的表面，所以在大量的一次粒子的表面确保了导电性。因此，即使在由于充放电循环而使正极活性物质分割成多个一次粒子的情况下，在二次粒子中也存在大量的可确保导电性的一次粒子。因此，与二次粒子表面存在的一次粒子的量较少的情况相比，能够提高循环特性(即使反复充放电也能够维持初期的电池容量的能力)。

通过设定成本发明的构成，可以更有效地利用作为正极活性物质的含有Ni的锂复合氧化物，能够提供输出特性和循环特性优良的非水电解质二次电池。

附图说明

图1是合成作为正极活性物质原料的复合氢氧化物时使用的反应槽的示意图。

图2是拍摄本发明的正极活性物质的表面而得到的扫描电子显微镜照片。

图3是拍摄本发明的正极活性物质的截面而得到的扫描电子显微镜照片。

图4是拍摄以往的正极活性物质的表面而得到的扫描电子显微镜照片。