[发明专利]全固体型锂二次电池用正极活性物质

说明书

本发明涉及正极活性物质，其是用LiNbO₃等锂离子传导性氧化物被覆由包含Li、Mn及O且包含除上述元素以外的2种以上的元素的尖晶石型复合氧化物形成的颗粒的表面而成的，提供一种可以提高锂离子传导性并且抑制电阻从而改善倍率特性、循环特性的新型的正极活性物质。提出一种全固体型锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，用包含Li、A(A为选自由Ti、Zr、Ta、Nb及Al组成的组中的1种以上的元素)及O的非晶质化合物被覆本芯颗粒的表面，所述本芯颗粒由包含Li、Mn及O且包含除上述元素以外的2种以上的元素的尖晶石型复合氧化物形成，并且，所述全固体型锂二次电池用正极活性物质通过XPS得到的、表面中的Li相对于A元素的摩尔比率(Li/A)为1.0～3.5。

技术领域

本发明涉及可以适宜地用于使用固体电解质的锂二次电池(称为“全固体型锂二次电池”)的正极活性物质。

背景技术

锂二次电池是如下结构的二次电池：在充电时，锂从正极以离子的形式溶出，向负极移动而被嵌入，在放电时与之相反，锂离子从负极返回到正极。这样的锂二次电池具有能量密度大、寿命长等特征，因此作为摄像机等家电制品、笔记本型电脑、手机等便携式电子设备、动力工具等电动工具等的电源而被广泛使用，最近，还被应用于在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等上搭载的大型电池。

这种锂二次电池通常由正极、负极、以及被这两个电极夹持的离子传导层构成，在该离子传导层中通常使用在由聚乙烯、聚丙烯等多孔质薄膜形成的隔膜中充满非水系的电解液的物质。

然而，由于这样会使用可燃性的有机电解液，因此，不仅在用于防止挥发、漏出的结构/材料方面需要改善，而且在抑制短路时的温度上升的安全装置的安装、用于防止短路的结构/材料方面也需要改善。

与之相对，全固体型锂二次电池不需要可燃性的有机电解液，因此能够实现安全装置的简化，而且不仅能够制成制造成本、生产率优异的产品，而且还具有在电池内串联地层叠可实现高电压化的特征。另外，这种固体电解质中，离子以外的成分不会移动，因此可期待会带来不发生阴离子的移动导致的副反应等安全性、耐久性的提高。

对于全固体型锂二次电池中使用的固体电解质，要求尽可能离子导电率高、并且化学/电化学稳定，作为其材料候补已知有例如卤化锂、氮化锂、锂氧酸盐或它们的衍生物等。

另一方面，全固体型锂二次电池中使用的固体电解质和正极活性物质存在两者反应而形成高电阻层、界面电阻变大的课题。因此，公开了改良界面的提案。

例如，关于能够在全固体型锂二次电池中使用的正极活性物质，专利文献1中公开了在正极活性物质的表面形成LiNbO₃被覆层，并且公开了通过使用这样的正极活性物质，在正极活性物质与固体电解质的界面夹设锂离子传导性氧化物层，能够改善全固体型电池的输出特性。

另外，专利文献2中公开了一种活性物质粉体，其在活性物质颗粒的表面具有包含LiNbO₃的被覆层，所述活性物质颗粒会在以Li基准电位计为4.5V以上的电位下吸藏放出锂离子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2007/4590号公报

专利文献2：日本特开2015-179616号公报

发明内容

发明要解决的问题

如前述专利文献2所公开的那样，确认了若在能够以Li基准电位计为4.5V以上的电位下吸藏放出锂离子的正极活性物质(称为“5V级正极活性物质”)的表面形成LiNbO₃等锂离子传导性氧化物层，在5V级正极活性物质与固体电解质的界面夹设锂离子传导性氧化物层，则能够进一步提高电池容量。