[发明专利]锂离子二次电池的活性物质和使用它的锂离子二次电池

说明书

技术领域

本申请涉及锂离子二次电池的活性物质和使用它的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池为高电压、且具有高能量密度，因此作为电子设备用、电力储存用或电动车的电源受到期待。

锂离子二次电池具备正极、负极、配置于正极与负极之间的隔板、和电解质。隔板使用例如聚烯烃制的微多孔膜。作为电解质，使用例如LiBF₄、LiPF₆等的锂盐溶解于非质子性的有机溶剂中的液态锂等的非水电解质。正极具有例如锂钴氧化物(例如LiCoO₂)等的正极活性物质。负极具有使用了例如石墨等各种碳材料的负极活性物质。

在使用碳材料作为负极活性物质的锂离子二次电池中，碳材料的氧化还原电位与锂金属的析出电位接近，因此通过高速率充电、轻微的电极内的充电不均等，有时会在负极表面上析出锂金属。锂金属的析出有可能引起循环寿命的劣化(特别是在低温使用的情况)，因此在锂离子二次电池的开发上成为课题之一。

因此，也提出了在与锂金属的析出电位相比充分高的电位下进行氧化还原的负极活性物质。可以举出例如以锂金属为基准的工作电位为1.5V的Li₄Ti₅O₁₂(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献1：日本专利第3502118号公报

发明内容

本申请的示例性而非限定性的一实施方式，提供能够抑制锂金属的析出的新的活性物质、以及使用了那样的活性物质的锂离子二次电池。

为解决上述课题，本发明的一方式包含一种活性物质，该活性物质具有由LiZnP_(x)V_(1-x)O₄(0＜x＜1)表示的组成，以锂金属为基准的氧化还原电位高于0V、且为1.5V以下。

根据本发明的一方式，可以提供能够抑制锂金属的析出的新的锂离子二次电池用活性物质、以及使用了那样的活性物质的锂离子二次电池。

附图说明

图1是对根据本发明的实施方式的锂离子二次电池进行例示的截面图。

图2(a)和(b)是分别以LiZnPO₄为例，对属于空间群Cc和空间群R3的晶体结构进行说明的模型图。

图3是表示充放电循环试验前的实施例和比较例的活性物质的X射线衍射图案的图。

图4是对充放电循环试验前后测定了的比较例1的活性物质(LiZnVO₄)的X射线衍射图案进行比较的图。

具体实施方式

本发明的一方式的概要如下所述。

(1)作为本发明一方式的锂离子二次电池的活性物质，具有由LiZnP_(x)V_(1-x)O₄(0＜x＜1)表示的组成，以锂金属为基准的氧化还原电位高于0V、且为1.5V以下。

(2)根据项目(1)所述的活性物质，例如，具有P原子和V原子共有同一位点的晶体结构。

(3)根据项目(1)或(2)所述的活性物质，能够吸藏和释放锂离子，在将所述活性物质吸藏了的锂离子释放时，所述活性物质例如具有三方晶系的晶体结构。

(4)根据项目(3)所述的活性物质，在将吸藏的锂离子释放时，所述晶体结构的至少一部分的空间群，例如，包含3次旋转操作或3次旋转倒反操作。

(5)根据项目(3)或(4)所述的活性物质，在将吸藏的锂离子释放时，所述晶体结构的至少一部分的空间群，例如为

[数1]

R3或

(6)根据项目(1)～(5)的任一项所述的活性物质的组成中的x，例如，满足0.05≤x≤0.75。

(7)作为本发明的一方式的锂离子二次电池，包含：含有能够吸藏和释放锂离子的正极活性物质的正极；含有项目(1)～(6)的任一项的活性物质的负极；配置于所述正极与所述负极之间的隔板；和具有锂离子传导性的电解质。

再者，在本说明书中，「将活性物质吸藏了的锂离子释放时」是指锂离子的释放结束时，不可逆地吸藏于活性物质中的锂离子也可以存在于晶体结构的内部或外部。例如，在将本实施方式的活性物质用于负极的锂离子二次电池中，「将活性物质吸藏了的锂离子释放时」是指放电结束时的状态。

(实施方式)

以下，对根据本发明的活性物质的实施方式进行说明。本实施方式的活性物质能够吸藏和释放锂离子，能够用作例如锂离子二次电池的负极活性物质。