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

说明书

本发明的目的是提供一种能够兼顾高容量和高输出的非水电解质二次电池用正极活性物质。所述非水电解质二次电池用正极活性物质是由通式：Li_bNi_1‑x‑yCo_xM_yO₂(式中，M表示选自Al、Ti、Mn和W中的至少一种元素，而且，0.95≤b≤1.03、0＜x≤0.15、0＜y≤0.07、x+y≤0.16)所示的锂镍复合氧化物组成，该锂镍复合氧化物的特征是，根据X射线衍射的特沃尔德分析所得到的c轴的长度为14.185埃以上。

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池用正极活性物质、该非水电解质二次电池用正极活性物质的制造方法，以及使用了该非水电解质二次电池用正极活性物质的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，随着便携式电话、笔记本电脑等小型电子设备的迅速发展，作为可进行充放电的电源，非水电解质二次电池的需求也在快速增加。作为非水电解质二次电池的正极活性物质，以钴酸锂(LiCoO₂)为代表的锂钴复合氧化物、以镍酸锂(LiNiO₂)为代表的锂镍复合氧化物和以锰酸锂(LiMnO₂) 为代表的锂锰复合氧化物等得到了广泛的使用。

然而，钴酸锂存在的问题是，由于储量较少，其价格高昂，而且，含有供应不稳定且价格变动较大的钴作为主要成分。因此，从成本的观点出发，含有价格相对便宜的镍或锰作为主要成分的锂镍复合氧化物或锂锰复合氧化物受到了关注。然而，对锰酸锂而言，虽然其在热稳定性方面比钴酸锂优越，但在充放电容量上，与其他材料相比则非常小，且表示寿命的充放电循环特性也非常短，因此，作为电池而言，其在实用上还存在许多尚待解决的问题。另一方面，由于镍酸锂表现出比钴酸锂更大的充放电容量，因此，人们期待将其作为能够制造价格低廉且能量密度高的电池的正极活性物质。

对这种镍酸锂而言，通常通过混合锂化合物和氢氧化镍或羟基氧化镍等镍化合物并进行烧成来制造，其形状或者是一次粒子单分散而成的粉末，或者是作为一次粒子的集合体的具有空隙的二次粒子的粉末，但是，它们的缺陷是充电状态下的热稳定性都不如钴酸锂。即，纯的镍酸锂在热稳定性、充放电循环特性等方面存在问题，不能作为实用电池而使用。这是因为，充电状态下的晶体结构的稳定性比钴酸锂低。

因此，为了寻求在充电时锂缺失状态下的晶体结构的稳定性，而且，为了得到具有良好的热稳定性和充放电循环特性的锂镍复合氧化物作为正极活性物质，通常将锂镍复合氧化物中的一部分镍用其他物质取代。例如，对一部分镍使用钴、锰、铁等过渡金属元素，铝、钒、锡等不同的元素进行取代 (例如，参见专利文献1)。

另外，作为使锂镍复合氧化物的热稳定性得以改善的方法，开发了将烧成后的镍酸锂进行水洗的技术(例如，专利文献2、3)。如果对烧成后的镍酸锂进行水洗，则在用于非水电解质二次电池的情况下，能够得到高容量且具有优越的热稳定性、高温环境下的保存特性的正极活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-242891号公报；

专利文献2：日本特开2003-17054号公报；

专利文献3：日本特开2007-273108号公报。

发明内容

发明要解决的课题

然而，在将锂镍复合氧化物中的一部分镍使用其他物质取代的情况下，若进行大量的元素取代(换言之，降低镍的比率的状态)，虽然热稳定性变高，但是电池容量降低。

另一方面，为防止电池容量降低而进行少量的元素取代(换言之，提高镍的比率的状态)的情况下，不能充分改善其热稳定性。