[发明专利]正极活性物质和使用该活性物质的锂二次电池

说明书

在此公开的锂二次电池用的正极活性物质，由采用通式：Li_1+αNi_xCo_yMn_zCa_βM_γO₂(‑0.05≤α≤0.2，x+y+z+β+γ≈1，0.3≤x≤0.7，0.1≤y≤0.4，0.1≤z≤0.4，0.0002≤β≤0.0025，0.0002≤β+γ≤0.02；在γ＞0的情况下，M是选自Na、Mg、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的一种或两种以上的元素)表示的层状结构的锂过渡金属氧化物构成；振实密度为1.8～2.5g/cm³。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用的正极活性物质。进而涉及使用了该正极活性物质的锂二次电池。

再者，本国际申请要求基于在2013年1月24日提出的日本国专利申请2013-11524号的优先权，该申请的全部内容作为参照纳入本说明书中。

背景技术

锂二次电池与已有的电池相比为小型、重量轻且高能量密度，输入输出密度优异。因此，近年来被很好地用作为个人电脑和便携式终端等的所谓的移动电源、车辆搭载用的高输出电源。

这样的锂二次电池，一般在电压被控制为规定的区域(例如3.0V～4.2V)的状态下使用，但如果由于误操作等而向电池供给通常以上的电流，则有时超过规定的电压而成为过充电状态。因此，为应对这样的过充电，曾提出了具备电流切断机构(Current InterruptDevice：以下有时称为“CID”)的电池，所述电流切断机构在电池壳体内的压力变为规定值以上时切断充电电流。一般地如果电池变为过充电状态，则电解液中所含的非水溶剂等被电解，发生气体。上述CID通过检测到该气体从而切断电池的充电路径，能够防止进一步的过充电。因此，为了使CID在过充电的更早的阶段启动，需要例如大量发生气体从而使电池壳体内的压力迅速上升。

作为与此相关的在先技术，例如专利文献1中记载了向非水电解液中添加聚合性化合物(或聚合物)，并且向正极活性物质层中添加二氧化碳发生剂。根据该构成，在过充电时电解液中的聚合性化合物反应而产生氢离子，且该氢离子与二氧化碳发生剂进行反应，由此可产生二氧化碳。根据专利文献1，由此能够使CID更迅速地启动。

在先技术文献

专利文献1：日本国专利申请公开2012-123955号公报

专利文献2：日本国专利申请公开2003-267732号公报

专利文献3：日本国专利申请公开2011-116580号公报

发明内容

然而，车辆驱动用电源等所使用的锂二次电池，作为性能提高的一环，研究了进一步的高能量密度化。该高能量密度化例如可通过调整正极活性物质的组成、性状(物性等)来实现。作为与此关联的在先技术文献，可举出例如专利文献2、3。

但是，根据本发明人的研究，根据例如使用的正极活性物质的性状等，有可能在过充电时CID的启动延迟。更具体而言，例如在调整正极活性物质的粒径而提高了正极活性物质层的密度的情况下，由于该正极活性物质层中的空隙变少，因此电极与电解液的接触面积(即反应场)减少，由此有可能过充电时的气体发生变得缓慢。另外，由于发生的气体的扩散路径狭窄，有可能气体不能够从电极活性物质层顺畅地排出。

本发明是鉴于该点而完成的，其目的是提供用于制作能够兼具优异的电池性能(例如高能量密度)和过充电时的高可靠性(过充电耐性)的正极的正极活性物质。关联的另一目的在于提供一种锂二次电池，该锂二次电池具备通过电池内压的上升而启动的(压力启动型的)电流切断机构，兼具优异的电池性能和过充电时的可靠性。