[发明专利]非水系电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法以及使用了该正极活性物质的非水系电解质二次电池

说明书

本发明的目的在于提供用作正极材料时获得高容量以及高输出的非水系电解质二次电池用正极活性物质。非水系电解质二次电池用正极活性物质的制造方法，具有：第1工序，其中，将Li金属复合氧化物粉末在使W化合物溶解、W浓度为0.1～2mol/L的碱溶液中、以复合氧化物粉末对于该溶液中的水分量的固液比为200～2500g/L的范围混合，浸渍后进行固液分离，从而得到使W均匀地分散于该复合氧化物的一次粒子表面的W混合物，Li金属复合氧化物粉末由通式Li_zNi_1‑x‑yCo_xM_yO₂表示，由一次粒子和使一次粒子凝聚而形成的二次粒子构成，通式中，0≤x≤0.35，0≤y≤0.35，0.97≤z≤1.30，M为选自Mn、V、Mg、Mo、Nb、Ti和Al中的至少1种元素；和第2工序，其中，通过该混合物的热处理，从而在复合氧化物粉末的一次粒子表面形成含有W和Li的化合物。

技术领域

本发明涉及非水系电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法以及使用了该正极活性物质的非水系电解质二次电池。

背景技术

近年来，随着移动电话、笔记本型个人电脑等便携电子设备的普及，强烈希望开发具有高能量密度的小型、轻质的非水系电解质二次电池。另外，作为以混合动力汽车为首的电动汽车用的电池，强烈地希望开发高输出的二次电池。

作为满足这样的要求的二次电池，有锂离子二次电池。该锂离子二次电池由负极和正极和电解液等构成，负极和正极的活性物质使用了可将锂脱离和插入的材料。

就这样的锂离子二次电池而言，现在正积极地进行研究、开发，其中，将层状或尖晶石型的锂金属复合氧化物用于正极材料的锂离子二次电池由于得到4V级的高电压，因此作为具有高能量密度的电池，正在推进实用化。

作为目前为止主要提出的材料，可以列举出合成比较容易的锂钴复合氧化物(LiCoO₂)、使用了价格比钴低的镍的锂镍复合氧化物(LiNiO₂)、锂镍钴锰复合氧化物(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)、使用了锰的锂锰复合氧化物(LiMn₂O₄)等。

其中锂镍复合氧化物和锂镍钴锰复合氧化物作为循环特性良好、低电阻、获得高输出的材料受到关注，近年来高输出化所必需的低电阻化受到了重视。

作为实现上述低电阻化的方法，采用了异种元素的添加，认为尤其是W、Mo、Nb、Ta、Re等能够取得高价数的过渡金属是有用的。

例如，专利文献1中提出了锂二次电池正极材料用锂过渡金属系化合物粉体，其中，相对于Mn、Ni和Co的合计摩尔量，含有0.1～5摩尔％的选自Mo、W、Nb、Ta和Re中的1种以上的元素，认为一次粒子的表面部分的Mo、W、Nb、Ta和Re的合计对于Li以及Mo、W、Nb、Ta和Re以外的金属元素的合计的原子比优选为一次粒子全体的该原子比的5倍以上。

根据该提案，能够谋求锂二次电池正极材料用锂过渡金属系化合物粉体的低成本化以及高安全性化和高负荷特性、粉体处理性提高的兼顾。

但是，上述锂过渡金属系化合物粉体通过将原料在液体介质中粉碎，对使它们均匀地分散而成的浆料进行喷雾干燥，对得到的喷雾干燥体进行烧成而得到。因此，存在着Mo、W、Nb、Ta和Re等异种元素的一部分与以层状配置的Ni置换、电池的容量、循环特性等电池特性降低的问题。

另外，在专利文献2中提出了非水电解质二次电池用正极活性物质，其是至少具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物的非水电解质二次电池用正极活性物质，该锂过渡金属复合氧化物以包含一次粒子和作为其凝聚体的二次粒子的一者或两者的粒子的形态存在，在其粒子的至少表面具有化合物，该化合物具有选自钼、钒、钨、硼和氟中的至少1种。