[发明专利]电极材料的制造方法、电极材料及非水类锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池等的电池技术，特别涉及可有效用于使用嵌入有锂离子的钒氧化物作为活性物质的电池的技术。

背景技术

以下说明的技术是在完成本发明时发明人研究发现的内容，其概要如下所述。

为了电动车辆(EV)真正的普及，必须实现续航距离的延长。因为锂离子电池(Lithium Ion Battery，LIB)具有高能量密度，所以作为电动车辆用蓄电动力源的最有力的候选之一而被提出。针对上述锂离子电池，要求其与目前相比进一步提高能量密度。另外，当向电动车辆上搭载时，锂离子电池的安全性也必须很优异。

对于上述锂离子电池，正在进行将氧化钒类化合物用作电极活性物质的开发。氧化钒类化合物因为向层状晶体的层间隙中吸入锂离子的特性较好，所以可以获得高能量而受到关注。

此外，在氧化钒类化合物中，五氧化二钒(V₂O₅)特别受到关注。通过将上述五氧化二钒用作电极的活性物质，可以实现锂离子电池的大型化、大容量化，有望作为具有高能量密度的安全电池，而成为电动车辆用的蓄电动力源。

例如，在专利文献1中，提出使用上述五氧化二钒作为活性物质的方案。上述活性物质的五氧化二钒，准确地说化学式为M_xV₂O₅A_y·nH₂O。M为阳离子，A为阴离子，特别地，因为在制造时使用了强无机酸，所以记载为A是硝酸离子、硫酸离子或氯离子。

专利文献1：特公表2004-511407号公告

发明内容

本发明的发明人对锂离子容易嵌入·脱嵌的氧化钒类材料进行了研究，在其过程中发现，通过缩短氧化钒类材料的晶体构造的层长度，可以提高锂离子嵌入、脱嵌的容易性，并在先前的申请中提出了该方案。

上述提案的技术思想在于通过将层长度规定为小于或等于一定程度的层长度，而保证锂离子顺利地在层状晶体构造中出入，是一项优秀的发明。但是，如果具有一种即使不改变层长度，也可以确保上述锂离子向层状晶体构造的出入的顺利性的方法，将更加理想。

本发明的目的在于，为了实现高容量而使作为电极材料的活性物质使用的氧化钒类材料处于微晶状态，同时抑制伴随充放电产生的晶体构造的破坏，确保锂离子出入的顺利性。

本发明的前述及其它目的和新的特征，根据本说明书的记载及附图可以变得明确。

对于本申请公开的技术方案，如果简单地说明代表性技术方案的概要，则如下所述。也就是说，在作为电极材料使用的活性物质的氧化钒类材料中，首先嵌入除锂离子以外的离子半径更大的阳离子，然后嵌入锂离子。

发明的效果

在本申请所公开的技术方案中，如果简单说明由代表性技术方案得到的效果，则如下所述。

也就是说，在作为电极材料使用的活性物质的氧化钒类材料中，通过首先嵌入除锂离子以外的比锂离子半径更大的阳离子，然后嵌入锂离子，可以抑制与锂离子脱嵌相关的钒氧化物的晶体破坏等，由此相应地确保锂离子出入的顺利性。

附图说明

图1是示意地表示向钒氧化物中进行锂离子嵌入、脱嵌的状况的说明图。

图2是示意地表示由于晶体构造的破坏，而无法向钒氧化物中进行锂离子的嵌入、脱嵌的状况的说明图。

图3是示意地表示在钒氧化物的晶体构造的层间隙中插入层间隙确保部件，可以顺利地进行锂离子的嵌入、脱嵌的状况的说明图。

图4是表示使用本发明涉及的活性物质而构成的非水类锂离子二次电池的制作工序的流程图，其中，该活性物质在层状晶体构造的层间隙中插入有层间隙确保部件。

图5是示意地表示层长度较短的层状晶体构造的说明图。

图6是示意地表示层长度较长的层状晶体构造的说明图。

图7是表示使用本发明而实现的非水类锂离子二次电池的概略结构的图。

图8是表示在本发明中使用的活性物质的X射线衍射结果的说明图。

图9是以表格形式示出本发明的效果的说明图。

具体实施方式

下面，根据附图详细地说明本发明的实施方式。图1是示意地表示在五氧化二钒的层状晶体构造的层间隙中嵌入、脱嵌锂离子的状态的图。图2是示意地表示因为锂离子从层间隙中脱离而使层构造破坏的状态的图。在该图1、2中，为了使该图易于理解，将V₂O₅的层状晶体构造简要表示为上下相对的平行层。