[发明专利]镍复合氢氧化物粒子和非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍复合氢氧化物粒子和非水电解质二次电池。更具体而言，本发明涉及镍复合氢氧化物粒子及其制造方法、非水电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法，以及非水电解质二次电池。 

背景技术

近年来，伴随着移动电话、笔记本式个人计算机等便携式电子设备的普及，对具有高能量密度的小型且轻量的非水电解质二次电池的开发寄予了热切期待。另外，作为以混合动力汽车为首的电动汽车用电池，对高输出二次电池的开发寄予了热切期待。作为满足上述要求的二次电池，有锂离子二次电池。锂离子二次电池由负极、正极、电解液等构成，并且作为负极和正极的活性物质，使用可脱出和嵌入锂的材料。 

目前，对锂离子二次电池的研究开发非常活跃，其中，将层状或尖晶石型锂金属复合氧化物用作正极材料的锂离子二次电池，能够获得4V级别的高电压，因此，作为具有高能量密度的电池，正在推进其实用化。 

作为上述锂离子二次电池的正极材料，当前有人提出了比较容易合成的锂钴复合氧化物（LiCoO₂）、使用了比钴更廉价的镍的锂镍复合氧化物（LiNiO₂）、锂镍钴锰复合氧化物（LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂）、使用了锰的锂锰复合氧化物（LiMn₂O₄）等锂复合氧化物。 

为了获得正极的良好性能（高循环特性、低电阻、高输出功率），要求正极材料由均匀且具有适度粒径的粒子来构成。其原因在于：若使用粒径大且比表面积小的材料，则无法充分确保与电解液的反应面积，从而使反应电阻增大而无法获得高输出功率的电池；若使用粒度分布宽的材料，则会发生电池容量降低、反应电阻增大等缺陷。另外，电池容量的降低，是因为电极内对粒子外加的电压不均匀，从而若反复进行充放电，会使微粒子选择性地发生劣化的缘故。 

另外，为了实现电池的高输出功率化，缩短锂离子在正极与负极之间的 迁移距离是有效的，因此希望使正极板变薄，为此，具有小粒径的正极活性物质粒子也是有用的。 

另一方面，为了进一步实现高输出功率化，小粒径且高比表面积的正极活性物质粒子是有用的。例如，若使粒子表面的平滑性降低或者使粒子自身形成为多孔质结构等，则在粒子的粒径相同的情况下，也能够提高比表面积。由此能够增大粒子与电解液之间的反应面积，提高两者的反应性，因而可望实现高输出功率化。 

因而，为了提高正极材料的性能，对上述锂镍复合氧化物而言，也需要制成小粒径且粒径均匀并且比表面积大的粒子。 

在专利文献1中公开了一种锂复合氧化物，其为具有在粒度分布曲线中平均粒径D50（是指其累积频率为50%的粒径）为3～15μm、最小粒径为0.5μm以上且最大粒径为50μm以下的粒度分布的粒子，而且在其累积频率为10%的D10与90%的D90之间的关系中，D10/D50为0.60～0.90，D10/D90为0.30～0.70。并且，在该文献中记载了下述内容：该锂复合氧化物具有高填充性、具有良好的充放电容量特性和高输出功率特性，即使在充放电负荷大的条件下也难以发生劣化，因此，若使用该锂复合氧化物，则能够获得具有优良的输出特性而且循环特性的劣化小的锂离子非水电解液二次电池。 

在专利文献2中公开了一种非水电解液二次电池用正极活性物质，其至少具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物，其特征在于，所述锂过渡金属复合氧化物是由中空粒子构成，并且该中空粒子具有外侧的外壳部和该外壳部内侧的空间部。并且，该文献中记载有：该非水电解液二次电池用正极活性物质的循环特性、输出功率特性以及热稳定性等电池特性优良，适合应用于锂离子二次电池等中。 

但是，在专利文献1所公开的锂复合氧化物粒子的平均粒径为3～15μm，与此相对，其最小粒径为0.5μm以上且最大粒径为50μm以下，因此，该锂复合氧化物粒子中含有微细粒子和粗大粒子，在以上述D10/D50和D10/D90规定的粒度分布中，粒径分布的范围谈不上狭窄。即，专利文献1所述的锂复合氧化物谈不上是粒径均匀的粒子，因此，即使采用这样的锂复合氧化物，也无望提高正极材料的性能，难以获得具有充分性能的锂离子非水电解液二次电池。