[发明专利]锂离子二次电池用电极材料及锂离子二次电池

说明书

本发明提供一种能够降低电极合剂层的体积电阻值及电极合剂层与铝集电体的界面电阻值的锂离子二次电池用电极材料以及充放电特性得到改善的锂离子二次电池。本发明的锂离子二次电池用电极材料，其具有：包括橄榄石结构的过渡金属磷酸锂化合物的电极活性物质；及包覆电极活性物质的碳质覆膜，电极活性物质的比表面积为10m²/g以上且25m²/g以下，对电极活性物质的一次粒子进行造粒而成的平均粒径为0.5μm以上且15μm以下，圆形度为0.90以上且0.95以下的范围的球状二次粒子的含量，相对于测定圆形度时的包含单一粒子及所有球状二次粒子的粒子的总个数，以个数比例计为18％以上。本发明的锂离子二次电池具有正极使用本发明的电极材料而成的正极合剂层。

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池用电极材料及具备使用该电极材料而成的电极的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池的能量密度、输出密度比铅电池、镍氢电池高，以智能手机等小型电子设备为代表，利用于家用备用电源、电动工具等各种用途。并且，作为用于太阳能发电、风力发电等可再生能量储存而大容量的锂离子二次电池正在实用化。

锂离子二次电池具备正极、负极、电解液及隔膜。作为构成正极的电极材料，可使用钴酸锂(LiCoO₂)或锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)等具有能够对锂离子可逆地进行脱离插入的性质的含锂金属氧化物，并从电池的高容量化、长寿命化、安全性的提高、低成本化等各种观点对改良进行了研究。

所述电极材料的磷酸铁锂(LiFePO₄)使用资源丰富且廉价的铁，因此为易低成本化的材料。磷酸铁锂通过磷与氧的牢固的共价键而在高温时不放出氧气，因此具有显著的安全性等，具有以钴酸锂为代表的氧化物类正极材料所不具有的优异的特性。

另一方面，磷酸铁锂的Li离子的扩散性、电子导电性低，因此输入输出特性比氧化物类正极材料差。该特性差在电池的工作温度为低温时更显著，因此认为磷酸铁锂不适合用于在低温区域需要高输入输出特性的混合动力汽车等的车载用途中。

以磷酸铁锂为代表的具有橄榄石结构的LiMPO₄(M为金属元素)的Li离子的扩散性及电子导电性低，因此能够通过对LiMPO₄一次粒子进行微细化，并且利用导电性碳质覆膜包覆每以个该一次粒子的表面来改善充放电特性。

另一方面，由于所述已微细化的LiMPO₄的比表面积大，因此需要电极合材浆料的增粘或多量的粘合剂，为此通常通过对利用碳质覆膜包覆的一次粒子进行造粒而作为二次粒子的形式来改善电极合材浆料的性状。

例如，作为电极材料，在专利文献1中公开有如下锂二次电池用正极活性物质材料，其具有一次粒子晶体凝聚而形成球状的二次粒子并在该二次粒子表面及内部具有空隙的包括锂镍锰类复合氧化物的母粒子、及填充于该母粒子的一部分空隙的导电性微粉末。并且，在专利文献2中公开有含有在二次粒子内部具有空隙的粒子的锂二次电池用正极活性物质。

专利文献1：日本特开第5343347号公报

专利文献2：日本特开2015-018678号公报

发明内容

发明要解决的问题

电极合剂层通过集电体将混合有电极材料、导电助剂、粘合剂等的电极浆料涂布于铝集电体上，并进行干燥、压制而形成。然而，在专利文献1及2中记载的电极材料中，为无定形的二次粒子或在二次粒子中存在空隙(中空二次粒子)，因此电极结构变得不均，Li离子导电性及电子导电性降低。并且，为了将电极结构均匀化而需要过度的压制，也会引起因二次粒子的塌陷而造成的导电性碳质覆膜的剥离或因电极合剂层从铝集电体的脱落等造成的电池特性的降低。