[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及使用了非水电解质二次电池用正极材料的电池。

背景技术

近年来，从环境问题等观点考虑，还期望将通过使Li离子沿着负极和正极移动来进行充放电的非水电解质二次电池作为太阳能发电等的固定型发电系统用的大型蓄电设备。

对于上述非水电解质二次电池而言，与用于手机或笔记本电脑等的小型的非水电解质电池相比，其更加要求可承受长时间的使用的特性和即便发生紧急事故时起火或爆炸的危险性也较低的性质。

在正极活性物质中使用了聚阴离子系化合物的非水电解质二次电池具有高循环稳定性和安全性，因此作为固定型用电源正在实用化，但通常聚阴离子系化合物缺乏电子传导性，很难以单独化合物的形式使用。此外，已知有用具有高电子传导性的石墨等碳材料被覆聚阴离子系化合物而成的正极活性物质，然而用碳材料被覆而成的正极活性物质虽然电子传导性优异但Li离子传导性贫乏，过剩被覆会使倍率特性下降。并且，由于被覆聚阴离子系化合物的碳材料无助于Li离子的嵌入与脱嵌，因此还有电池的充放电容量下降之类的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-109533

发明内容

发明所要解决的问题

因此，实施方式的发明的目的在于提供使用了倍率特性或循环容量优异的非水电解质二次电池用正极材料的电池。

用于解决问题的手段

实施方式的非水电解质二次电池的特征在于，其含有包含正极材料、导电剂和粘结剂的正极、负极、隔膜和非水电解质，所述正极材料含有芯粒子和将所述芯粒子的表面的至少一部分被覆的被覆材料，所述芯粒子为由Li_aM_bPO₄（M为选自Fe、Mn、Co和Ni中的至少1种元素，并且满足0＜a≤1.1、0＜b≤1）表示的化合物，被覆部为在所述芯粒子充放电时所取的电位范围内进行Li离子的嵌入与脱嵌的化合物。

附图说明

图1是实施方式的非水电解质二次电池的概略图。

具体实施方式

实施方式的非水电解质二次电池用正极材料为用被覆材料（活性物质）被覆作为芯粒子的聚阴离子系化合物的表面的至少一部分而成的正极材料。

实施方式的芯材料为由Li_aM_bPO₄（M为选自Fe、Mn、Co和Ni中的至少1种元素，并且满足0＜a≤1.1、0＜b≤1）表示的聚阴离子系化合物。这种芯材料在晶体结构中含有PO₄四面体，即便在电池因某种事故而变为高温状态时也不易引起氧的释放，起火的危险性较低。此外，由于晶体结构稳定，充放电时的体积变化小，所以循环特性好，可以更多地导出Li离子而得到高电池容量。特别是，橄榄石型磷酸铁锂复合氧化物由于充放电时的体积变化小，所以可期待长寿命，其作为固定型用电池的活性物质而备受瞩目。

对于橄榄石型磷酸铁锂所代表的聚阴离子系化合物而言，通过使其在晶体结构中含有将磷、硫、钒等元素导入到氧晶格中的所谓聚阴离子，氧的释放难以发生，高温时的稳定性增加。然而，这些化合物（例如在含有磷酸的化合物时通过P-O键）的电子容易定域化，从而电子传导性下降。

所以，聚阴离子系化合物的电子传导性比通常的锂离子二次电池的正极活性物质的电子传导性低。具体而言，LiFePO₄的电子传导性大约为1×10^-10S/cm。为了确保将这种接近绝缘性的聚阴离子系化合物作为正极活性物质的实用水平的电子传导性（10^-6S/cm以上），有必要进行以下设计：以聚阴离子系化合物作为芯粒子，在芯粒子的表面被覆导电性材料等。正极活性物质（实施方式的正极材料）的电子传导性低于10^-6S/cm时，为倍率特性差的二次电池，这是不优选的。另外，这里所说的电子传导性是指如下求出的值：将活性物质单体成型成粒料状，在两端配置离子阻塞电极，构建测定单元，在单元中流通直流电流，通过测定粒料间电压而求出。