[发明专利]电极材料以及锂离子二次电池

说明书

相关专利申请的交叉引用 

本申请要求2009年7月2日提交的日本专利申请No.2009-157831以及2010年3月31日提交的日本专利申请No.2010-080210的优先权，它们的全部内容以引用的方式并入本文。 

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术，更具体的说，本发明涉及适用于电极材料和使用该电极材料的锂离子二次电池的技术。 

背景技术

人们已经进行了多种努力以将具有高能量密度的锂离子二次电池(LIB)用于电动车(EV)的蓄电源。为了增加EV的行驶距离，必须进一步提高LIB的能量密度。 

为了将LIB应用于EV，当然需要安全性，特别是，需要提高正极在充电状态下的结构稳定性。 

在上述背景下，钒的氧化物(如V₂O₅)和锂-钒复合氧化物(如LiV₂O₅)作为LIB正极(电极材料)的活性材料具有高的电位，这是因为它们具有大量的原子价。此外，由于钒的氧化物和锂-钒复合氧化物具有热稳定的组成，人们已经考虑使用钒的氧化物或者锂-钒复合氧化物来代替锂和钴酸、锰酸或镍酸形成的化合物。 

另一方面，如文献C.Delmas，H.Congnac-Auradou，J.M.Concciantelli，Menetrier，J.P.Doumerc，Solid State Ionics 69(1994)257-264中所述，人们已经对钒的氧化物和锂钒复合氧化物的结构、或者将它们用于正极材料时的充电和放电特性进行了长时间的研究。然而，当将锂离子以超过一定限度的量引入到钒或锂钒的晶体结构中时，晶体结构受到破坏，由此电池容量容易降低。 

鉴于此，有人提出了这样一种锂二次电池，其中，为了提高循环特性，采用熔态-淬火法制得具有非结晶相的钒的氧化物，并将其用于正极材料(例如，参见经审查的日本专利申请公开(JP-B)No.1993-80791或未经审查的日本专利申请公开(JP-A)No.1996-83606)。具体来说，采用这样的熔态-淬火法来制备钒的氧化物，其中向V₂O₅中加入诸如P₂O₅之类的含磷化合物，并且熔融，然后将所得物放入水中以进行淬火。人们还提出这样一种非结晶电极(正极)材料，其包含由熔态-淬火法制得的钒的氧化物以及锂离子源(例如，参见JP-A No.2007-42618)。 

然而，在文献Solid State Ionics，69(1994)的第257-264页或者JP-A No.1993-80791和JP-A No.1996-83606的提议中，钒的氧化物或锂钒复合氧化物中所包含的锂离子供给量较少。因此，为了提高LIB的能量密度，必须将锂离子供给到负极中。在仅用正极中的锂离子来驱动LIB的设计中，在构造LIB时，所述LIB仅能用于有限的目的中，例如，一次电池或电流量极低的二次电池。 

根据JP-A No.2007-42618的提议，可以获得能够将锂离子供给到电池中的电极结构。然而，在该提议中为了采用正极材料来获得高的充电和放电容量，需要将一些水掺入到正极材料的晶体结构中。通过掺入水还形成了惰性非晶体以及发生相变，这会造成循环特性等的长期可靠性发生劣化的问题。 

发明内容

鉴于上述问题而进行本发明，并且本发明旨在提供一种电极材料、以及使用该电极材料的锂离子二次电池，其中所述电极材料可以形成具有高容量以及优异的循环特性的锂离子二次电池。 

根据说明书和附图，本发明的上述目的和其它目的以及新颖特征将是显而易见的。 

下面将对本申请中所描述的各方面中的代表性方面的概要进行说明。 

具体来说，本发明的电极材料包含结晶相和非结晶相，其中， 所述结晶相包含初级粒径为大于或等于10nm而小于或等于200nm的锂钒氧化物(Li_XV₂O₅)，并且，当X＝0.3时，所述锂钒氧化物具有一维隧道结构的锂离子扩散通道。 

所述非结晶相优选包含玻璃材料。 

所述非结晶相优选包含磷和锂、以及锑或铁。 

根据代表性实施方案的锂离子二次电池具有使用上述电极材料的正极。 

下面对根据本发明的代表性方面而获得的效果进行简要说明。