[发明专利]锂离子电池用正极活性物质、锂离子电池用正极及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用正极活性物质、锂离子电池用正极及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池的正极活性物质通常使用含锂的过渡金属氧化物。具体而言，为钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂(LiNiO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)等，为了改善特性(高容量化、循环特性、保存特性、降低内部电阻、倍率特性)及提高安全性，正在对所述物质进行复合。对于车载用或负载均衡(load leveling)用等大型用途中的锂离子电池，要求与至今为止的移动电话用或个人计算机用的锂离子电池不同的特性，尤其重视高容量和倍率特性。

为了实现高容量化和改善倍率特性，现有技术中使用了各种方法，例如在专利文献1中公开了一种由通式Li_wNi_xCo_yAl_zO₂所示的复合氧化物所构成的锂电池正极材料(其中，w＝0.90～1.10，x＝0.80～0.95，y＝0.04～0.19，z＝0.01～0.16，x+y+z＝1.0)，且记载有根据该锂电池正极材料，可提供一种放电量大且由反复充电/放电所引起的电池特性下降较少、循环特性优异，并且可抑制充电后正极材料分解引起的气体产生，提高保存性/安全性的锂电池正极材料。

此外，专利文献2公开了一种在由负极、正极、含锂盐的非水电解质所构成的能够可逆性多次充放电的电池中，由通式A_wD_vNi_xAl_yN_zO₂(其中，A表示选自碱金属中的至少一种，D表示选自Mg、B中的至少1种，N表示选自Si、Ca、Cu、P、In、Sn、Mo、Nb、Y、Bi、Ga中的至少1种，w、v、x、y、z分别为0.05≤w≤1.2、0.001≤v≤0.2、0.5≤x≤0.9、0.1＜y≤0.5、0.001≤z≤0.2的数)所示的复合氧化物作为正极活性物质。并且，记载有根据该复合氧化物，可获得二次电池用正极材料在高容量化、长寿命化、倍率特性及高温特性、安全性改善的所有电池特性方面优异的特性。

专利文献

专利文献1：日本特开平10-321224号公报

专利文献2：日本特开平10-208744号公报

发明内容

然而，高容量性和倍率特性是对电池所要求的重要特性，作为高质量的锂离子电池用正极活性物质，尚存在改善的余地。

因此，本发明的课题在于提供一种具有高容量和良好倍率特性的锂离子电池用正极活性物质。

本发明人经过努力研究，结果发现：着眼于正极活性物质的晶格常数a以及Li和Li以外的金属(M)的组成比与电池特性的关系，在x轴为晶格常数a、y轴为Li和M的组成比(Li/M)的图中，若晶格常数a以及组合比(Li/M)在特定区域内，则使用该正极活性物质而制作的电池的特性变得良好。

以上述认识为基础而完成的本发明的一个方面是一种锂离子电池用正极活性物质，所述正极活性物质具有层状结构，以如下组成式表示：

Li_x(Ni_yM_1-y)O_z

(式中，M为Mn、Co、Al、Mg、Cr、Ti、Fe、Nb、Cu和Zr中的至少1种，x为0.9～1.2，y为0.70～0.79，z为1.9以上)，

在x轴为晶格常数a、y轴为Li和M的组成比(Li/M)的图中，晶格常数a以及组成比(Li/M)位于由y＝1.108、y＝-37.298x+108.27和y＝75.833x-217.1三条直线所围成的区域内，且晶格常数c为14.2～14.25。

本发明所述的锂离子电池用正极活性物质在一个实施方式中，晶格常数a以及组成比(Li/M)位于由y＝5x-13.311、y＝49.737x-142.02、和y＝-60x+173.56三条直线所围成的区域内。

本发明所述的锂离子电池用正极活性物质进而在其它实施方式中，M为Mn、Co或Al。

本发明的其他方面为一种锂离子电池用正极，其中，使用本发明所述的锂离子电池用正极活性物质。

进而本发明的其他方面为一种锂离子电池，其中，使用本发明所述的锂离子电池用正极。