[发明专利]锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池。在本说明书中，「锂离子二次电池」，是作为电解质离子使用锂离子，通过正负极间的与锂离子相伴的电荷的移动来实现充放电的二次电池。在本说明书中，「二次电池」包含一般的可反复充电的蓄电装置。

背景技术

例如，在日本国专利第4096754号公报中，公开了一种锂离子二次电池的正极活性物质。

在该文献中公开的正极活性物质具有层状结构的锂镍复合氧化物。在此，层状结构的锂镍复合氧化物，通过对向含有规定的组成比的钴离子、镍离子或铝离子的水溶液中滴加氢氧化钠而得到的共沉淀物的热处理物和锂化合物的原料混合物进行烧成来得到。锂镍复合氧化物由下述的通式表示。

通式：Li_kNi_mCo_pAl_（1-m-p）O_r（其中，式中，k、m、p、r满足0.95≤k≤1.10、0.1≤m≤0.9、0.1≤p≤0.9、1.8≤r≤2.2），并且，Ni/Co（摩尔比）为2.33、3.0、3.25、3.5的任一个。在该文献中公开的锂镍复合氧化物，是具有外侧的外壳部和该外壳部的内侧的空间部的中空粒子。并且，使该中空粒子的截面露出时的空间部相对于外壳部与空间部的合计的面积比例为7%~16%。

现有技术文献

专利文献1：日本国专利第4096754号公报

发明内容

然而，在所谓的混合动力车（包括供电混合动力车）、电动汽车等利用电动机驱动车轮的车辆中，可以仅靠电池中所积蓄的电力行驶。电池有随着充电量减少其输出功率降低的倾向。为了使行驶稳定，希望在规定的充电量的范围内使用电池。如果该车辆中所搭载的电池在低充电量（充电量少的情况）下也能发挥所需要的输出功率，则可以使混合动力车、电动汽车等的行驶性能提高。另外，如果在低充电量（充电量少的情况）下也能发挥所需要的输出功率，则可以减少用于确保必需的能量的电池数，可以谋求成本降低。

在此，本发明者提出的锂离子二次电池，具备集电体和多孔质的正极活性物质层，所述正极活性物质层保持在集电体上，并含有正极活性物质粒子、导电材料和粘合剂。正极活性物质粒子具有：由锂过渡金属氧化物构成的壳部、在壳部的内部形成的中空部、和贯穿壳部的贯穿孔。另外，在正极活性物质层中，平均而言，正极活性物质粒子的表观截面积之中，中空部占有的比例为23%以上，并且，在正极活性物质层中，平均而言，壳部的厚度为2.2μm以下。在此，在正极活性物质层的任意截面中，将从壳部的内侧面任意位置到壳部的外侧面的最短距离作为所述壳部的内侧面任意位置的壳部的厚度。

一般而言，低的充电量时正极活性物质层内的锂离子浓度变得非常高，因此在放电时，向正极活性物质内部的离子扩散成为律速（rate limiting）。根据本发明涉及的锂离子二次电池，在正极活性物质层中，平均而言，正极活性物质粒子的表观截面积之中，中空部占有的比例为23%以上，具有贯穿壳部的贯穿孔，而且正极活性物质粒子的壳部厚度非常地薄（在此，为2.2μm以下）。因此，锂离子向正极活性物质粒子的壳部内部（活性物质内部）的扩散快。因此，锂离子二次电池即使为低的充电量也能够稳定地发挥高的输出功率。

另外，在正极活性物质层中，平均而言，壳部的厚度可以为0.05μm以上。由此，可确保正极活性物质粒子所需要的耐久性，锂离子二次电池的性能稳定。

此外，构成正极活性物质粒子的壳部的锂过渡金属氧化物，优选为含有镍作为构成元素的层状结构的化合物。该锂过渡金属氧化物，可以是含有例如镍、钴和锰作为构成元素的层状结构的化合物。或者，锂过渡金属氧化物也可以是以Li_1+xNi_yCo_zMn_（1-y-z）M_γO₂形式而含有的层状结构的化合物。其中，0≤x≤0.2、0.1＜y＜0.9、0.1＜z＜0.4，M为添加元素，0≤γ≤0.01。此外，作为添加元素的M可以是Zr、W、Mg、Ca、Na、Fe、Cr、Zn、Si、Sn、Al、B和F中的至少一种添加元素。