[发明专利]锂二次电池用正极活性物质、其制造方法和锂二次电池

说明书

一种锂二次电池用正极活性物质，是含有锂过渡金属复合氧化物的锂二次电池用正极活性物质，上述锂过渡金属复合氧化物具有α－NaFeO₂型晶体结构，由式Li_wNi_xCo_yMn_zO_1+w(w＞1，x+y+z＝1)表示，其中，0.30＜x＜0.37，0≤y＜0.05，0.63＜z＜0.70，0.47＜(w－2x－y)/w＜0.51，或者由式Li_aNi_xCo_yMn_zO_1+a(1＜a，x＜z，x+y+z＝1)表示，其中，－0.06≤ω≤0.06，ω＝2－(a－2x－y)/(z－x)，0≤y≤0.105。

技术领域

本发明涉及锂二次电池用正极活性物质、其制造方法、含有该正极活性物质的正极、具备该正极的锂二次电池以及蓄电装置。

背景技术

以往，在属于非水电解质二次电池的锂二次电池中，作为在正极活性物质使用的锂过渡金属复合氧化物，在探讨具有α－NaFeO₂型晶体结构的“LiMeO₂型”活性物质(Me为过渡金属)，并且，LiCoO₂已被广泛实用化。使用LiCoO₂作为正极活性物质的锂二次电池的放电容量为120～130mAh/g左右。

还提出有各种在充放电循环性能方面优异的“LiMeO₂型”活性物质，且一部分已经实用化。例如，LiNi_1/2Mn_1/2O₂、LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂具有150～180mAh/g的放电容量。

作为上述Me，希望使用作为地球资源丰富的Mn。但是，Mn与Me的摩尔比Mn/Me大于0.5的“LiMeO₂型”活性物质存在下述问题：随着充电的进行，由α－NaFeO₂型向尖晶石型发生结构变化，无法维持晶体结构，充放电循环性能显著变差。

因此，近年来，对于如上所述的“LiMeO₂型”活性物质，提出了相对于过渡金属(Me)的锂的摩尔比Li/Me大于1且锰(Mn)的摩尔比Mn/Me大于0.5的即便充电也能够维持α－NaFeO₂结构的所谓的“锂过量型”活性物质。该活性物质可以表示为Li_aMeO_1+a(a＞1)。

在专利文献1中，记载了“一种正极活性物质，其特征在于，是由Li_aNi_xCo_yMn_zO_1+a(其中，x+y+z＝1。)表示的满足下述条件(1)～(3)的复合氧化物，比表面积为4.5m²/g以上。

(1)0.03≤y/x≤0.25。

(2)相对于Ni、Co和Mn的合计的Li的比率a为2z+y－0.1≤a≤2z+y+0.1。

(3)上述复合氧化物含有锂过量相，由b＝3(z－x)/(x+2y+3z)表示的锂过量相的比率b为0.18≤b＜0.36。”(权利要求1)。

另外，在专利文献1中，记载了“如表2所示，满足条件(1)～(3)且比表面积为4.5m²/g以上的例3、4、9～11与不满足某个条件的例1、2、5～8、12～15相比，兼具充分的倍率特性和高的充放电效率。”(第[0103]段)。