[发明专利]活性物质、电极、电池、活性物质的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性物质、电极、电池以及活性物质的制造方法。

背景技术

作为锂离子二次电池的正极活性物质，众所周知有LiNiMnCoO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、LiVOPO₄(比如参照日本特开2002-198050号公报、日本特开2001-307730号公报、日本特开2002-75368号公报、日本特开2004-87299号公报、日本特开2004-303527号公报、J.Electrochem.Soc.，Vol.151，Issue 6，p.A796(2004)等)。

发明内容

LiNiMnCoO₂等的LiCo_(1-x)M_xO₂是具有层状结构的氧化物，能够达到高容量(比如达到150mAh/g以上的程度)，对锂放电电压也能够达到3.8V比较高的程度，但是，其结晶结构中的氧原子与电解液发生反应从而容易从结晶中放出，所以特别是在高充电状态下的热稳定性不够充分。

另外，LiMn₂O₄等的Li(Mn_(1-y)M_y)₂O₄是具有尖晶石构造的氧化物，理论容量比如高达148mAh/g的程度，对锂放电电压也高达3.9V的程度，但是在高温状态(比如45℃以上)下Mn³⁺离子有溶出于电解液中的倾向，由于该离子的析出负极容易劣化所以在高温状态下的稳定性不够充分。

相对于此，以LiFePO₄覆盖LiNiCoO₂的活性物质和以LiMnPO₄覆盖LiNiO₂的活性物质虽然都是众所周知的，在高温稳定性方面表现卓越的LiFePO₄其理论容量虽然在一定程度上比较高但是对锂放电电压是比较低的只达到3.4V的程度，LiMnPO₄与下述的LiVOPO₄相比较导电性比较低，所以在用这些进行覆盖的情况下活性物质整体的放电能量降低。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供高温稳定性卓越并放电能量卓越的活性物质、电池以及其制造方法。

本发明者着眼于LiVOPO₄。该LiVOPO₄高温时的结构稳定性高，理论容量高达159mAh/g，并且对锂放电电压也高达3.8～3.9V。另外，导电性能够达到充分高的程度，实效容量也可以提高到足够高的程度。再则，合成时的环境气体也没有必要控制得那么严密。

本发明所涉及的活性物质具备：含有LiCo_(1-x)M_xO₂以及/或者Li(Mn_(1-y)M_y)₂O₄的芯粒子；和覆盖该芯粒子表面的至少一部分的覆盖部分，该覆盖部分含有LiVOPO₄。

在此，M是选自Al、Mg以及过渡元素的一种以上的元素，并且0.95≥x≥0，0.2≥y≥0，在LiVOPO₄中V元素的一部分也可以被选自Ti、Ni、Co、Mn、Fe、Zr、Cu、Zn以及Yb的一种以上的元素取代。

根据本发明，在高温时与电解液接触而容易发生反应的层状结构的LiCo_(1-x)M_xO₂的表面以及/或者在高温时Mn³⁺离子容易向电解液中溶出的Li(Mn_(1-y)M_y)₂O₄的表面，被含有在高温时的构造稳定性方面表现卓越的LiVOPO₄的覆盖部分所覆盖，从而能够抑制芯粒子和电解液的直接接触。因此，能够抑制从结晶结构中的氧的释放和Mn³⁺离子的溶出，从而能够使高温时的结晶结构稳定化。

另外，LiVOPO₄是锂离子能够插入以及脱离的物质，可作为活性物质而发挥其功能，不仅理论容量足够高，对锂放电电压也高达3.8～3.9V，另外，在高温中结晶结构稳定，即使与电解液相接触结晶结构的劣化也很少。