[发明专利]正极活性材料、非水电解质电池和电池组

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求2013年3月26日提交的日本专利申请号2013-064578的优先权权益，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本文描述的实施方案一般而言涉及正极活性材料、非水电解质电池和电池组。

背景技术

作为用于便携设备的二次电池，广泛使用锂离子二次电池。例如，锂金属氧化物例如LiCoO₂或LiMN₂O₄用于锂离子二次电池的正极，而吸收和释放锂离子的碳质材料用于负极。

另一方面，对于用于车辆或电力存储系统的二次电池存在需求，例如存储性能、浮充电电阻(float charge resistance)、循环寿命性能、高输出、安全性、以及在高温环境下的长期可靠性。因此，需要化学和电化学稳定性优异的材料作为二次电池的正极和负极的材料。进行了以LiFePO₄作为正极材料的研究；然而，存在如由电动势的降低所致的能量密度降低以及高温耐久性降低的问题。因此，为了使用该二次电池(将其安装在待固定的电力存储系统上)作为代替铅蓄电池的电源，需要能量密度、循环寿命和浮充电电阻优异的二次电池。

发明内容

一个实施方案的目的是提供一种循环寿命、浮充电电阻、和放电倍率性能优异的正极活性材料。

根据一个实施方案，提供了包含正极活性材料颗粒的正极活性材料。该正极活性材料颗粒具有橄榄石结构。所述正极活性材料颗粒由LiMn_1-x-yFe_xM_yPO₄(0<x≤0.5，0≤y≤0.2，并且M是至少一种选自Mg、Ni、Co、Sn和Nb的元素)表示。正极活性材料颗粒满足以下式(1)。

β<α(1)，

其中，α是其为正极活性材料颗粒的表面组成的LiMn_1-α-yFe_αM_yPO₄中Fe的比例，β是其为正极活性材料颗粒的中心区域组成的LiMn_1-β-yFe_βM_yPO₄中Fe的比例。

根据该实施方案，提供了一种循环寿命、浮充电电阻和放电倍率性能优异的正极活性材料。

附图说明

图1是一个实施方案的非水电解质电池的局部剖切的剖视图；

图2是图1的电池的侧视图。

图3是显示用于一个实施方案的电池组的电池模块的实施例的透视图；

图4是显示实施例1的正极活性材料的初级粒子的扫描电镜照片图；

图5是显示实施例1的正极活性材料的次级粒子的扫描电镜照片图；

图6是显示关于本实施方案的非水电解质电池的一个实施例的正极电势、负极电势、和电池电压的放电曲线图；和

图7是显示关于本实施方案的非水电解质电池的另一个实施例的正极电势、负极电势、和电池电压的放电曲线图；和

具体实施方式

根据所述实施方案，提供了包含正极活性材料颗粒的正极活性材料。该正极活性材料颗粒具有橄榄石结构。所述正极活性材料颗粒由LiMn_1-x-yFe_xM_yPO₄(0<x≤0.5，0≤y≤0.2，并且M是至少一种选自Mg、Ni、Co、Sn和Nb的元素)表示。正极活性材料颗粒满足以下式(1)。

β<α(1)，

其中，α是LiMn_1-α-yFe_αM_yPO₄(其为正极活性材料颗粒的表面组成)中Fe的比例，β是LiMn_1-β-yFe_βM_yPO₄(其为正极活性材料颗粒的中心区域组成)中Fe的比例。

根据所述实施方案，提供了一种非水电解质电池，其包括包含该实施方案的正极活性材料的正极、负极和非水电解质。

根据所述实施方案，提供了一种电池组，其包括根据该实施方案的非水电解质电池。

(第一实施方案)