[发明专利]正极活性物质以及锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种正极活性物质以及锂二次电池，更具体涉及一种可制造在高温下循环特性优异、且倍率特性也优异的锂二次电池的正极活性物质，以及一种高温下循环特性优异、且倍率特性也优异的锂二次电池。

背景技术

近年，手机、VTR、笔记本电脑等便携式电子设备正在加速小型轻量化，作为它们的电源用电池使用的是锂二次电池。锂二次电池一般因能量密度大、单电池电压高达约4V左右，不仅作为便携式电子设备的电源用电池、也应用于电动汽车、混合动力电动汽车的马达驱动电源。

作为锂二次电池的正极活性物质，已知有层状岩盐构造的钴酸锂、层状岩盐构造的镍酸锂和尖晶石构造的锰酸锂等。层状岩盐构造的钴酸锂，因钴的蕴藏量少、且产地不均衡，所以说在供给方面不稳定。另外，层状岩盐构造的镍酸锂存在充电状态下构造不稳定的问题。

已知尖晶石构造的锰酸锂，与层状岩盐构造的钴酸锂和层状岩盐构造的镍酸锂相比，安全性及比率特性高、且成本低。使用尖晶石构造的锰酸锂的正极活性物质，其内电阻大，一般尝试通过添加乙炔黑等导电性微粒子来改良导电性。然而，因为乙炔黑的添加使正极活性物质的填充量减少，有时会引起电池容量的降低。

针对该问题，为谋求正极活性物质自身的低阻化，以提供大输出、高容量锂二次电池为目的，一种锂二次电池被公开，其特征在于，其使用的正极活性物质含有以Li和Mn为主成分的、具有立方晶体尖晶石构造的、具有主要由平坦的晶体面构成的大致八面体形状的初始粒子(例如参照专利文献1)。专利文献1所公开的锂二次电池，因为正极活性物质的晶体性高，所以内电阻小、大电流放电成为可能。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-113889号公报

发明内容

但是，专利文献1公开的锂二次电池，并没有充分满足近年汽车等对高循环特性的要求。另外，并未言及尖晶石构造的锰酸锂通常存在的问题即高温循环特性问题的改善。

在充放电循环中容量降低的原因之一，被认为是Mn离子向电解液中熔析，由比表面积小、不含粒界的大粒子径的初始粒子构成的粉末可提高循环特性。另一方面，若是粒子径为10μm水平大小的初始粒子，则因为在Li的可嵌脱面积减小的同时，Li离子在固体内的扩散距离变长，在以高倍率充放电时，将不能维持充分的容量(即倍率特性下降)。

即，本发明鉴于上述观点，立此课题是为了提供一种能制造高温循环特性优异、且倍率特性也优异的、锂二次电池的正极活性物质。

本发明者为完成上述课题，经潜心研究，结果发现使用含有面积百分比在70％以上、具有粒子径为5～20μm的非八面体形状的初始粒子的多元晶体粒子的粉末，可得到能制造兼顾倍率特性和高温循环特性的锂二次电池的正极活性物质。进一步发现，通过使粉末X线衍射图谱中晶格畸变值η在0.7×10^-3以下，可更加改善倍率特性和高温循环特性。

即，根据本发明，可提供一种如下所示的正极活性物质以及锂二次电池。

[1]一种正极活性物质，含有多元晶体粒子，该多元晶体粒子包含占面积百分比在70％以上的初始粒子，该初始粒子由含有锂和锰作为构成元素的尖晶石构造的锰酸锂构成、且该初始粒子具有粒子径为5～20μm的非八面体形状。

[2]如上述[1]记载的正极活性物质，其中，在粉末X线衍射图谱中晶格畸变值η为0.05×10^-3～0.7×10^-3。

[3]如上述[1]或[2]记载的正极活性物质，该正极活性物质的比表面积为0.1～0.5m²/g。

[4]一种锂二次电池，其具备电极体，该电极体具有包含权利要求1～3任意一项记载的正极活性物质的正极和包含负极活性物质的负极。

本发明的正极活性物质，起到一种可制造在高温下循环特性优异、且倍率特性也优异的锂二次电池的效果。

本发明的锂二次电池起到循环特性优异、且倍率特性也优异的效果。

附图说明

图1为表示多个初始粒子互相连接状态一例的斜视图。

图2为表示多个初始粒子互相连接状态其它例子的斜视图。

图3为表示本发明锂二次电池一种实施方式的截面图。

图4为表示构成本发明锂二次电池其它实施方式的电极体的一例的模型图。

图5A为表示具有八面体形状的初始粒子一例的电子显微镜照片。

图5B为表示具有八面体形状的初始粒子其它例的电子显微镜照片。