[发明专利]活性物质和电极的制造方法、活性物质和电极

说明书

本案是申请日为2007年8月17日、申请号为200710146511.4、发明名称为活性物质和电极的制造方法、活性物质和电极的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于锂离子二次电池、双电层电容器等可充电的电化学元件的活性物质以及电极的制造方法、用该制造方法制造的活性物质和电极。

背景技术

锂离子二次电池、双电层电容器(EDLC)等可充电的电化学元件，广泛用于手机、笔记本电脑、PDA等中。作为锂离子二次电池的主要的正极活性物质，有LiCoO₂、LiNi_xCo_1-xO₂、LiMn₂O₄、LiCo_xNi_yMn_1-x-yO₂等。作为负极活性物质，主要是人造石墨、天然石墨、中间相碳微球(mesocarbon microbeads，MCMB)、焦炭、碳纤维等的碳材料被使用或研究。将这些正极活性物质、负极活性物质组合的电池的充电上限电压为4.1～4.2V，能量密度较大的为400～500Wh/L。

最近，设备的能耗增加，迫切期盼电池的更高的能量密度化。然而，通过电池设计的最佳化(减薄容纳电池构成要件的容器的厚度，减薄正极·负极的集电体以及隔层的厚度等)来得到在此以上的能量密度，逐渐成为困难的状况。

作为一个实现高能量密度化的方法有，在正极活性物质中，利用高于目前在充电·放电时被利用的区域的电位的高电位部分的容量。换言之，就是通过提高电池的充电电压以实现能量密度的提升。LiCo_xNi_yMn_1-x-yO₂，通过进一步提高(～4.6V vs Li/Li⁺)目前的充电电压(4.2V～4.3V vs Li/Li⁺)可以增大放电容量，可以实现高能量密度化。作为可在高电压下进行充电的活性物质，有如下的公开。

例如，在非专利文献1中，公开了作为正极活性物质的LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂。并且，在专利文献1中，公开了一种以通式Li_pNi_xCo_yMn_zO_r(其中，0.9≤p≤1.3、0.2≤x＜0.5、0.20＜y＜0.40、0.2≤z≤0.5、0.8≤x+y+z≤1、1≤r≤2)表示的锂二次电池用正极活性物质的制造方法，其特征在于，将具有通式Ni_xCo_yMn_zO_r(p、x、y、z以及r与上述相同)且比表面积为10～150m²/g的复合氧合物与锂化合物的混合物在含有氧的气氛中以600～1000℃进行烧结(权利要求19)。其中记载了，使用由这种制造方法制造的正极活性物质的电池具有优良的初始容量、初始充放电效率、充放电循环的耐久性、以及安全性等。

在专利文献2中，作为将被称为液相析出法的方法应用于电池的例子，记载了羟基氧化铁(iron oxyhydroxide，FeOOH)的制造方法以及具备含有其的电极的非水电解质电化学电池。在非水电解质电化学电池用的羟基氧化铁的制造方法中，使氟化铁络合物和硼酸在水溶液里发生反应。在非水电解质电化学电池用的活性物质的制造方法中，使含有氟化铁络合物和硼酸的水溶液与碳粉相接触，在碳粉中形成羟基氧化铁。并且，使含有氟化铁络合物和硼酸的水溶液与集电体基板相接触，在集电体基板上形成羟基氧化铁。而且，在非水电解质电化学电池中，使用含有通过这些方法制造的羟基氧化铁的电极。

非专利文献1：Novellithium insertion material of LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂for advanced lithium-ion batteries，N.Yabuuchi and T.Ohzuku，Journal ofPowerSources，vol.119-121，p171-174(2003)。