[发明专利]电极材料和电极以及锂离子电池

说明书

本发明提供不会使充放电容量下降就能够改善充放电中的电池内部的气体产生量以及电池构成构件的劣化的电极材料和电极以及锂离子电池。这种电极材料为含有在电极活性物质粒子的表面存在碳质的碳质电极活性物质复合粒子的电极材料，该碳质中的含氧率为5.0质量％以下，该碳质电极活性物质复合粒子的表面的碳质包覆率为60％以上。

技术领域

本发明涉及电极材料和电极以及锂离子电池，尤其涉及电池用正极材料，更适合在锂离子电池用正极材料中使用的电极材料、及含有该电极材料而成的电极、以及具备由该电极构成的正极的锂离子电池。

本申请主张基于2013年10月30日在日本提出的日本特愿2013-225472号的优先权，并将其内容援引于本说明书中。

背景技术

近年来，作为期待小型化、轻量化、高容量化的电池，提出了锂离子电池等非水电解液系的二次电池并供于实际使用。

该锂离子电池由具有能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的性质的正极和负极以及非水系电解质构成。

作为锂离子电池的负极材料，通常使用碳类材料或钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)等具有能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的性质的含锂金属氧化物作为负极活性物质。

另一方面，作为锂离子电池的正极材料，使用磷酸铁锂(LiFePO₄)等具有能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的性质的含锂金属氧化物、包含粘合剂等的电极材料合剂作为正极活性物质。并且，通过将该电极材料合剂涂布到被称为集流体的金属箔的表面上而形成锂离子电池的正极。

这种锂离子电池与现有的铅电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池相比，轻量且小型，并且具有高能量，因此不仅用作移动电话、笔记本式个人电脑等便携式电子设备的小型电源，还用作固定式的紧急用大型电源。

另外，近年来，锂离子电池还作为插电式混合动力汽车、混合动力汽车、电动工具等的高输出电源而进行了研究。对于这些作为高输出电源使用的电池，要求高速的充放电特性。

然而，电极活性物质、例如包含具有能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的性质的磷酸锂盐化合物的电极材料存在电子传导性低的问题。因此，作为电子传导性得到提高的电极材料，提出了将电极活性物质的粒子表面用化学性堆积的碳质材料均匀地涂布从而使该电极活性物质的电流密度提高的电极材料(专利文献1)、包含使纤维状碳与炭黑复合而得到的炭黑复合体及橄榄石型磷酸铁锂的电极材料(专利文献2)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-15111号公报

专利文献2：日本特开2011-108522号公报

发明内容

发明所要解决的问题

为了将包含磷酸锂盐化合物的电极活性物质作为高输出电源中使用的锂离子电池的电池材料加以利用，要求提高电极活性物质表面的碳材料的电子传导性。

然而，由于该碳材料中存在大量氧官能团，因此存在如下问题：在充放电时氧官能团被氧化而产生气体，该气体使电池内的内压上升，有时有可能损坏电池。

由于该氧官能团为亲水性，因此，由于存在该氧官能团而使吸附水分增加，由于该水分，有可能引起因电池构成构件的劣化、水的分解引起的气体发生等而产生的电池的劣化或者损坏。

另一方面，迄今为止，为了减少氧官能团而进行了各种研究，例如，还提出了为了减少氧官能团而增大电极活性物质粒子的粒径来减少碳的表面积的电极材料，但这种电极材料中，锂离子迁移速度慢的电极活性物质内的锂离子的迁移距离增加，因此，电池的整个内部电阻上升，尤其在进行高速充放电时，电压显著下降。