[发明专利]锂离子二次电池用正极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池用正极活性物质及其制造方法。此外，本发明涉及使用锂离子二次电池用正极活性物质的锂离子二次电池用正极及锂离子二次电池。

背景技术

近年来，锂离子二次电池广泛用于便携式电话和笔记本电脑等便携式电子设备。作为锂离子二次电池用的正极活性物质，使用LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_0.8Co_0.2O₂、LiMn₂O₄等锂和过渡金属等的复合氧化物(下面也称为含锂复合氧化物)。

此外，对于便携式电子设备和车载用锂离子二次电池，要求小型化和轻量化，希望单位质量的放电容量的进一步提高、反复进行充放电循环后放电容量不会降低的特性(下面也称为循环特性)的进一步提高。特别是在车载用的用途中，还希望以高放电速率放电时放电容量不会降低的特性(下面也称为速率特性)的进一步提高。作为提高上述循环特性和速率特性的方法，以往已知有效的是在含锂复合氧化物粒子的表面设置被覆层。

专利文献1中记载了在锂离子二次电池用活性物质的表面形成包含以化学式MXO_k表示的化合物的表面处理层的方法。式中，M是选自Na、K、Mg、Ca、Sr、Ni、Co、Si、Ti、B、Al、Sn、Mn、Cr、Fe、V、Zr和它们的组合的至少一种元素，X是选自P、S、W和它们的组合的元素，k为2到4的范围内的数。

此外，专利文献2中记载了一种锂离子二次电池用正极活性物质，其中，在含锂复合氧化物的表面添加附着有Li₂SO₄、Li₃PO₄等锂化合物。上述锂化合物存在于正极活性物质的表面，从而起到物理屏障的作用，可抑制含锂复合氧化物中的锰离子向电解液中的溶解，通过包含含有2价的金属原子的化合物(ZnO等)，能使含锂复合氧化物的表面附近的锰原子的价数升高，因此锰离子的溶出进一步受到抑制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4582990号公报

专利文献2：日本专利特开2006-73482号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，专利文献1中记载的方法不仅要为了形成表面处理层而进行大量的水的干燥，需要大量的干燥能量，而且有在干燥时正极活性物质容易凝集形成粗大粒子的问题。此外，专利文献1的方法中仅记载了用于形成表面处理层的阳离子和阴离子的量相等、由AlPO₄构成的表面处理层。因此，难以得到循环特性和速率特性优异的锂离子二次电池用活性物质。

还有，专利文献2记载的方法中，因为除了含锂复合氧化物以外还添加锂化合物，所以碱金属过量。该碱金属起到电解液中作为溶剂的碳酸酯的分解催化剂的作用，因此也有其导致气体产生的问题。此外，即使使含有2价金属原子的化合物添加附着于正极活性物质，也得不到足够的循环特性。

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的是提供即使在以高电压进行充电的情况下循环特性和速率特性也优异的锂离子二次电池用正极活性物质、用于得到该正极活性物质的锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法、以及使用锂离子二次电池用正极活性物质的锂离子二次电池用正极及锂离子二次电池。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明提供具有下述[1]～[13]的构成的锂离子二次电池用正极活性物质、锂离子二次电池用正极、锂离子二次电池及锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法。

[1]锂离子二次电池用正极活性物质，其由在包含锂和过渡金属元素的含锂复合氧化物的表面具有被覆层的粒子(III)构成，该被覆层含有包含选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的金属氧化物(I)、以及包含Li及选自S和B的至少一种非金属元素的化合物(II)，其中，

所述粒子(III)的表面层的5nm以内的部位所含的所述非金属元素和所述金属元素的原子比例(所述非金属元素/所述金属元素)为0.10～0.25。

[2][1]所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其中，所述粒子(III)的比表面积为0.1m²/g以上且小于3m²/g。