[发明专利]锂离子二次电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池及其制造方法。

背景技术

近年来，对锂离子二次电池进行了研究开发。因为热稳定性高，所以具有橄榄石结构的LiFePO₄、LiMnPO₄、LiCoPO₄、LiNiPO₄等含锂复合氧化物被期待用作锂离子二次电池的正极活性物质材料。包含在具有橄榄石结构的含锂复合氧化物中的过渡金属元素(Fe、Mn、Co、Ni)是二价过渡金属元素。

作为具有橄榄石结构的含锂复合氧化物的制造方法，采用固相法、水热法、溶胶-凝胶法等(例如，专利文献1)。为了提高锂离子二次电池的放电容量及能量密度，不仅减小构成与作为载流子的离子的嵌入及脱嵌有关的活性物质层的活性物质的粒径，而且进行对使粒度分布变窄的研究开发。于是，作为粒度分布窄且粒径小的含锂复合氧化物的制造方法，采用水热法。

[专利文献1]国际公布08/077447小册子

然而，在使用含锂复合氧化物的锂离子二次电池中，由于含锂复合氧化物的电阻高，所以对提高放电容量及能量密度有限制。

发明内容

于是，本发明的一个方式的目的是提供一种能够提高放电容量及能量密度的锂离子二次电池及其制造方法。

本发明的一个方式是一种包括正极、负极及设置在正极和负极之间的电解质的锂离子二次电池，其中正极包括正极集电体及设置在正极集电体上的正极活性物质层，并且该正极活性物质层含有多个含锂复合氧化物。含锂复合氧化物以通式LiMPO₄(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上)表示。此外，含锂复合氧化物是扁状单晶粒，该扁状单晶粒的b轴方向上的长度比a轴方向及c轴方向上的长度短。典型地说，b轴方向上的长度为5nm以上50nm以下。此外，含锂复合氧化物的单晶粒的b轴与正极集电体的表面成任意角度，并且单晶粒的b面与正极集电体接触。也就是说，单晶粒以其b轴与正极集电体的表面相交的方式设置在正极集电体上。典型地说，单晶粒的b轴方向以60度以上90度以下的角度与正极集电体的表面相交。

另外，含锂复合氧化物具有橄榄石结构。并且，含锂复合氧化物属于正交晶系、空间群Pnma(62)。此外，含锂复合氧化物的单晶粒的a轴方向及c轴方向上的长度比b轴方向上的长度长。此外，在正极活性物质层中，也可以层叠含锂复合氧化物。

此外，本发明的一个方式的特征在于：在将含有作为扁状单晶粒并且单晶粒的b轴方向上的长度为5nm以上50nm以下的含锂复合氧化物的浆料涂在正极集电体上之后，对含有含锂复合氧化物的浆料施加压力或振动，将含锂复合氧化物以使其b轴与正极集电体的表面成任意角度并使其b面与正极集电体接触的方式设置在正极集电体上。也就是说，本发明的一个方式的特征在于：将含锂复合氧化物以使单晶粒的b轴与正极集电体的表面相交的方式设置在正极集电体上。

本发明的一个方式的锂离子二次电池的正极在正极活性物质层中含有作为扁状单晶粒并且b轴方向上的长度比a轴方向及c轴方向上的长度短的橄榄石型含锂复合氧化物。此外，包括a轴及c轴的面(b面)与正极集电体接触并且b轴与正极集电体成任意角度。也就是说，b轴与正极集电体的表面相交。因此，在集电体与电解质之间，锂离子的迁移变得容易。通过将该结构的正极活性物质层用于正极，能够降低锂离子二次电池的内阻而且实现高输出化。

通过本发明的一个方式，能够提高锂离子二次电池的放电容量而且实现锂离子二次电池的高输出化。此外，能够制造放电容量高且能实现高输出化的锂离子二次电池。

附图说明

图1A至1C为用来说明锂离子二次电池的正极的立体图；

图2为用来说明橄榄石型LiFePO₄的结晶结构的图；

图3A至3C为用来说明锂离子二次电池的正极的制造方法的立体图；

图4为用来说明锂离子二次电池的截面图；

图5A及5B为锂离子二次电池的一个应用方式的立体图；

图6为示出无线供电系统的结构例子的图；

图7为示出无线供电系统的结构例子的图。

附图标记符号说明

101正极集电体

103含锂复合氧化物

103a含锂复合氧化物

103b含锂复合氧化物

103c含锂复合氧化物

105浆料

109正极活性物质层

115浆料