[发明专利]涂覆有金属氧化物的正极活性物质、锂二次电池及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池，更具体地，涉及这样一种锂二次电池，该锂二次电池的循环特性得到改进，和输出特性的降低得到抑制；本发明还涉及一种用于形成该锂二次电池的涂覆有金属氧化物的正极活性物质(材料)。本发明还涉及用于涂覆有金属氧化物的正极活性物质和锂二次电池的制造方法以及锂二次电池。

背景技术

伴随个人电脑、摄影机、便携式电话等的小型化，与信息相关的设备和通信设备的领域正寻求锂二次电池作为这些设备电源的实用和广泛的应用，因为锂二次电池的能量密度高。此外，在汽车领域，环境问题和资源问题加速了电动汽车的发展。锂二次电池也被考虑用作电动汽车的动力源。

但是，目前市场上可买到的锂二次电池采用有机电解质溶液，该溶液的溶剂(溶媒)为有机溶剂。在这种锂二次电池中，正极活性物质与电解液接触和反应。因此，随着充电循环和放电循环被重复，正极活性物质和电解液逐渐劣化，并且因此存在充放电的量减少且因而循环特性降低的可能性。

因此，为了改进锂二次电池的耐久性和循环特性，例如，JP-A-2006-156032公开了一种活性物质，该活性物质的表面通过向钴酸锂的粉末等喷射氧化锆溶胶溶液而整个涂覆有氧化锆。在这种技术中，氧化锆防止活性物质劣化，并因此改进循环特性。然而，因为氧化锆整个涂覆活性物质表面，因此存在锂离子的扩散速度降低等情况，并且锂离子的插入和脱离变得困难或者锂离子的移动变得困难，使得锂二次电池的输出特性降低。

另一方面，JP-A-2005-78800公开了一种活性物质，该活性物质的表面通过将LiMnO系活性物质混合入金属醇盐溶液且之后烧结混合物而局部涂覆有金属。在这种技术中，局部覆盖活性物质表面的金属涂层抑制了活性物质与电解质溶液之间的反应性，并且因此改进循环特性。但是，因为金属涂层位于活性物质表面的一部分上，因此存在由于活性物质与电解质溶液之间的反应而不能充分抑制活性物质和电解质溶液的劣化和不能获得足够的循环特性。

发明内容

本发明提供了一种循环特性得到改进和输出特性的降低得到抑制的锂二次电池，一种用于形成该锂二次电池的涂覆有金属氧化物的正极活性物质，以及用于锂二次电池和涂覆有金属氧化物的正极活性物质的制造方法。

根据本发明第一方面涂覆有金属氧化物的正极活性物质是这样一种金属氧化物的正极活性物质，它具有将正极活性物质的表面整个涂覆的金属氧化物涂层，和在所述金属氧化物涂层中在整个表面上设置有从所述正极活性物质的所述表面连通到所述金属氧化物涂层的表面的孔，通过所述孔允许锂离子移动。

根据第一方面的上述涂覆有金属氧化物的正极活性物质，所述孔均匀地设置在所述金属氧化物涂层中。

根据第一方面，因为正极活性物质表面整个涂覆有金属氧化物，所以可以有效地抑制正极活性物质由于与电解质溶液等反应导致的劣化，并因此改进循环特性。此外，在金属氧化物涂层中，从正极活性物质表面连通到金属氧化物涂层表面的孔(下文中有时称为“连通孔”)均匀地设置，其中通过所述孔允许锂离子移动。因此，锂离子可以在连通孔中移动，并且因此可以抑制由于涂覆有金属氧化物而导致的输出特性的降低。

除此之外，在根据第一方面的涂覆有金属氧化物的正极活性物质中，形成在所述金属氧化物涂层中的所述孔的密度可以在10至1000000个/μm²的范围内。

除此之外，在根据第一方面的涂覆有金属氧化物的正极活性物质中，形成在所述金属氧化物涂层中的所述孔的密度在1000至10000个/μm²的范围内。

除此之外，在根据第一方面的涂覆有金属氧化物的正极活性物质中，所述孔的尺寸在0.1nm至100nm的范围内。

除此之外，在根据第一方面的涂覆有金属氧化物的正极活性物质中，所述孔的尺寸在1nm至10nm的范围内。

除此之外，在根据第一方面的涂覆有金属氧化物的正极活性物质中，所述金属氧化物涂层的膜厚度在1nm至1000nm的范围内。

除此之外，在根据第一方面的涂覆有金属氧化物的正极活性物质中，所述金属氧化物涂层的膜厚度在10nm至100nm的范围内。

根据本发明第二方面的锂二次电池配备有上述涂覆有金属氧化物的正极活性物质。

根据第二方面，因为使用了能够改进循环特性和抑制输出特性降低的涂覆有金属氧化物的正极活性物质，因此能够提供一种改进循环特性和抑制输出特性降低的锂二次电池。