[发明专利]非水电解质二次电池用正极活性物质、非水电解质二次电池用正极活性物质的制造方法及非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次电池用正极活性物质、非水电解质二次电池用正极活性物质的制造方法及非水电解质二次电池。

背景技术

现在，以面向移动电话等移动设备利用的锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池正在被商品化。非水电解质二次电池通常具有如下结构：将正极活性物质等涂布于集电体而成的正极、与将负极活性物质等涂布于集电体而成的负极夹着在隔膜中保持非水电解质液或者非水电解质凝胶而成的电解质层而被连接。此外，通过锂离子等离子向电极活性物质中吸藏/释放，从而发生电池的充放电反应。

但是，近年来，为了应对全球变暖，要求降低二氧化碳量。对此，环境负荷较少的非水电解质二次电池不仅利用于移动设备等，也逐渐利用于混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)、及燃料电池汽车等电动车辆的电源装置。

以适用于电动车辆为目标的非水电解质二次电池被要求为高功率及高容量。作为电动车辆用的非水电解质二次电池的正极所使用的正极活性物质，已知含有锂和锰等过渡金属的固溶体正极活性物质。尤其对于锰，由于作为资源比较丰富地存在，因此原料能廉价且容易地获得，对环境的负荷也较少，因此适宜地使用于正极活性物质。对于这种固溶体正极活性物质已知存在有如下问题：在反复进行二次电池的充放电的过程中，过渡金属向电解质液内溶出。因过渡金属溶出，而正极活性物质的晶体结构发生变化，从而造成非水电解质二次电池的容量降低。为了防止过渡金属溶出，例如，已知有使用具有如下组成的正极活性物质的现有技术(下述专利文献1)。即，xLiMO₂·(1-x)Li₂M’O₃，在此，0<x<1、M为V、Mn、Fe、Co或者Ni、M’为Mn、Ti、Zr、Ru、Re或者Pt。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2004/0081888号说明书

发明内容

然而，根据上述现有技术，防止过渡金属溶出的效果尚不充分。可以认为，在上述现有技术中，虽然除了过渡金属之外还向组成中加入了Ti等其他元素，但无法利用Ti等充分地置换正极活性物质的晶体结构中的过渡金属，因此仍然会发生过渡金属的溶出。其结果，因反复进行二次电池的充放电，而导致正极活性物质的容量降低。

对此，本发明的目的在于提供能抑制非水电解质二次电池用正极活性物质中的过渡金属、尤其是锰的溶出的手段。

本发明人等为了解决上述问题进行了深入研究。其结果发现：作为使用于非水电解质二次电池的正极活性物质，通过使用特定的组成及特定的结构的物质，能得到可以降低电池的充放电时的过渡金属的溶出、循环特性优异的非水电解质二次电池。即，本发明的正极活性物质具有下述组成式(1)：

Li_1.5[Ni_aMn_bCo_c[Li]_d[X]_e]O_z   (1)

在此，X为Ti、Zr和Nb中的至少1种，0.01≤e≤0.7、a+b+c+d+e＝1.5、0.1≤d≤0.4、1.1≤[a+b+c+e]≤1.4。z表示满足化合价的氧原子数。此外，组成式(1)的正极活性物质在X射线衍射(XRD)测定中，在20-23°、35-40°(101)、42-45°(104)和64-65(108)/65-66(110)具有表示岩盐型层状结构的衍射峰。

附图说明

图1为示意性地表示本发明的一个实施方式的非双极型锂离子二次电池的整体结构的截面示意图。

图2为示意性地表示本发明的一个实施方式的双极型锂离子二次电池的整体结构的截面示意图。

图3为表示不含有Ti的正极活性物质C0的X射线衍射图案的曲线图。

图4为表示在实施例1中得到的正极活性物质C1的X射线衍射图案的曲线图。

图5为表示在实施例2中得到的正极活性物质C2的X射线衍射图案的曲线图。

图6为表示在实施例4中得到的正极活性物质C4的X射线衍射图案的曲线图。

图7为表示在实施例7中得到的正极活性物质C7的X射线衍射图案的曲线图。

图8为表示在实施例9中得到的正极活性物质C9的X射线衍射图案的曲线图。

图9为表示在实施例10中得到的正极活性物质C10的X射线衍射图案的曲线图。