[发明专利]正极活性物质、具有其的正极以及非水电解质二次电池

说明书

相关申请的参考

本发明包含于2008年2月13日向日本专利局提交的日本专利 申请JP 2008-031930涉及的主题，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种正极活性物质、具有其的正极以及非水电解质 二次电池，详细地，涉及一种能够抑制在电池内部产生气体的正极 活性物质、具有其的正极以及非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，便携式电子装置的技术上的进步是显著的，并且诸如便 携式电话和笔记本式计算计的电子装置开始被认为是支撑先进信 息社会的基础技术。高功能电子装置的研究和开发被积极地推进并 且电子装置的消耗功率成比例地增加。另一方面，需要用于更长时 间工作的电子装置；因此必然期望作为驱动电源的二次电池的更高 的能量致密化(energy densification)。此外，从环境方面来考虑， 也期望延长循环寿命。

从结合在电子装置中的电池的占有体积和重量的观点来看，期望 电池的能量密度更高。目前，几乎所有装置都结合锂离子二次电池， 因为锂离子二次电池在高电压下具有比其他电池系统更优异的能 量密度。

通常，锂离子二次电池在正极中使用诸如锂钴氧化物(LiCoO₂) 或锂镍氧化物(LiNiO₂)的锂过渡金属复合氧化物以及在负极中使 用碳材料，并且在4.2V～2.5V的范围内的工作电压下使用。在单 元电池内的端电压升高至4.2V的原因很大程度上取决于非水电解 质材料和隔膜的优异的电化学稳定性。

为了使锂离子二次电池性能更高以及扩大其用途，许多研究正被 推进。作为这些研究之一，提高充电电压的方法正在研究中。根据 该方法，包括锂钴氧化物的正极活性物质的能量密度得到提高，从 而使锂离子二次电池的容量更大。

然而，当在高容量下重复充电和放电时，存在容量被劣化从而电 池寿命被缩短的问题。此外，当在高温环境下使用电池时，在电池 的内部产生气体，从而引起诸如泄漏和电池变形的问题。

在这点上，例如，下面示出的日本专利第3172388号披露了一种 其中用金属氧化物覆盖正极的表面以便改善电池特性如充电-放电 循环特性的方法。此外，下面示出的日本专利第3691279号披露了 一种其中用金属氧化物覆盖正极活性物质的表面以便提高结构稳 定性和热稳定性的方法。

在正极活性物质的表面涂层中，同样研究了由于涂层形式引起的 循环特性或热稳定性的改善效果。例如，在下面示出的日本专利公 开(JP-A)号7-235292、2000-149950、2000-156227、2000-164214、 2000-195517和2002-231227中，披露了均匀地涂敷锂过渡金属复 合氧化物的方法。此外，在下面示出的JP-A第2001-256979号中， 披露了其中将金属氧化物的块(block)粘附到金属氧化物层上的正 极活性物质。

同样研究了用于表面涂层中的元素。例如，下面示出的JP-A第 2002-164053号披露了一种正极活性物质，其中将包含至少两种涂 布元素的至少一个表面处理层涂敷在作为核心的锂化合物的表面 上。

下面示出的日本专利第3054829披露了一种具有优异的充电-放 电特性的电池，该电池使用其颗粒表面涂敷有磷(P)的材料。下 面示出的JP-A第05-36411号披露了一种具有优异的充电-放电循环 特性和大电流充电-放电特性的电池，该电池使用其中加入了磷(P) 的正极。此外，下面示出的日本专利第3192855号披露了一种形成 包含硼(B)、磷(P)或氮(N)的层的方法。还进一步地，下面 示出的JP-A第10-154532、10-241681和11-204145号披露了使磷 酸盐化合物包含在正极中的方法。

发明内容

然而，在日本专利第3172388和3691279号中披露的涂布元素、 涂布方法和涂布形式干扰锂离子的扩散。因此，存在这样的缺点， 即，在实用领域中的充电-放电电流值下不能获得足够的容量。