[发明专利]正极活性物质和其制造方法、以及非水系电解质二次电池

说明书

提供：在不破坏锂镍复合氧化物原本所具有的高容量之类的优势的情况下提高循环特性和高温保存特性的非水系电解质二次电池用正极活性物质。通过至少经过氧化焙烧工序S12、混合工序S13和煅烧工序S14来制作非水系电解质二次电池用正极活性物质，所述非水系电解质二次电池用正极活性物质包含用通式(1)：Li_1+uNi_{1‑x‑y‑z}Co_xMn_yMg_zO₂(其中，式中的u、x、y和z满足0.015≤u≤0.030、0.05≤x≤0.20、0.01≤y≤0.10、0.01≤z≤0.05、0.10≤x+y+z≤0.25)表示的锂镍复合氧化物，且微晶直径为100nm～130nm。

技术领域

本发明涉及以镍复合氧化物为原料的非水系电解质二次电池用正极活性物质和其制造方法、和使用该正极活性物质的非水系电解质二次电池。本申请以在日本国2015年4月23日申请的日本专利申请号特愿2015-088090为基础要求优先权，该申请作为参照引入至本申请。

背景技术

伴随着移动电话、笔记本型个人电脑等便携式电子设备的普及，强烈期望开发出具有高能量密度的小型且轻量的二次电池，作为这样的二次电池，有非水系电解质二次电池。非水系电解质二次电池的正极材料中，使用锂金属复合氧化物作为正极活性物质。作为非水系电解质二次电池的代表性的例子，有锂离子二次电池，使用锂钴复合氧化物。

然而，锂钴复合氧化物由于原料使用稀有且昂贵的钴化合物，因此，成为正极材料和锂离子二次电池成本升高的原因。从实现便携式电子设备的进一步轻量化和小型化的观点出发，必须降低正极活性物质的成本，可以制造更廉价的锂离子二次电池。

因此，作为锂钴复合氧化物的替代，提出了，利用使用比钴廉价的镍的锂镍复合氧化物作为正极活性物质。锂镍复合氧化物显示出与锂钴复合氧化物同样高的电池电压，并且显示出低于该复合氧化物的电化学势，电解液的氧化所导致的分解不易成为问题，因此，期待作为可以实现二次电池的高容量化的正极活性物质，研究开发也盛行。

然而，锂离子二次电池存在如下问题：重复充电和放电时，电池容量逐渐缓慢降低之类的循环特性的问题；置于高温那样的严苛环境的情况下电池容量也降低的高温保存特性的问题。这是源自，由于二次电池内的锂的移动 以及正极活性物质中的锂的脱嵌与嵌入而正极活性物质的晶体结构发生变 化。

因此，提出了，添加镁使晶体结构稳定化、改善高温保存特性的正极活 性物质(参照专利文献1、2)。然而，这些提案中，为了使高温保存特性稳 定化而减少锂含量，因此，存在电池容量降低之类的问题。

另一方面，提出了，通过在正极活性物质的表面负载除锂之外的碱金属 或碱土金属元素，从而改善高温保存特性(参照专利文献3)。然而，该提案 是以高温保存时的气体发生为目的的，并没有抑制晶体结构的变化。另外， 该提案中，也减少了锂含量，不仅电池容量降低而且追加了对正极活性物质 颗粒的表面处理工序，因此，存在量产化时工序数增加的缺点。

另外，提出了，通过对正极活性物质以规定的pH进行水洗并退火从而提 高了颗粒表面的两性金属元素浓度的正极活性物质(参照专利文献4)。根据 该提案，虽然可以实现高温保存特性、循环特性的兼顾，但有利于正极活性 物质表面的充放电的镍、钴量减少，因此，不仅可以预计电池容量降低而且 也存在量产化时工序数增加的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-14851号公报

专利文献2：日本特开2003-208895号公报

专利文献3：日本特开2011-60541号公报

专利文献4：日本特开2012-230898号公报

发明内容