[发明专利]锂离子二次电池用正极活性物质、锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法和锂离子二次电池

说明书

本发明的目的在于提供一种正极活性物质，能得到使耐久性和过充电时的热稳定性提高、且高水平地兼顾耐久性和热稳定性的锂离子二次电池。其特征在于，是由多个一次粒子凝集而成的二次粒子构成的锂镍锰复合氧化物形成的锂离子二次电池用正极活性物质，锂镍锰复合氧化物由通式(1)：Li_dNi_{1－a－b－c}Mn_aM_bTi_cO₂(通式(1)中，M是从Co、W、Mo、V、Mg、Ca、Al、Cr、Zr和Ta中选择的至少1种元素，0.05≦a≦0.60，0≦b≦0.60，0.02≦c≦0.08，0.95≦d≦1.20)表示，锂镍锰复合氧化物中钛的至少一部分固溶于一次粒子，且锂钛化合物存在于锂离子二次电池用正极活性物质的表面。

技术领域

本发明涉及由锂镍锰复合氧化物形成的锂离子二次电池用正极活性物质及其制造方法、以及锂离子二次电池。本申请以2017年9月28日在日本国申请的日本专利申请号特愿2017-189043为基础主张优先权，通过参考该申请而引入本申请中。

背景技术

近年来，伴随着手机、笔记本电脑等便携式电子机器的普及，强烈希望开发具有高能量密度、耐久性的小型且轻量的二次电池。此外，作为以电动工具、混合动力汽车为首的电动汽车用电池，强烈希望开发高输出的二次电池。

作为满足这样要求的二次电池，有锂离子二次电池。尤其是正极活性物质中使用层状或尖晶石型的锂过渡金属复合氧化物的锂离子二次电池，由于得到4V级的高电压，因而正在推进其作为具有高能量密度的电池的实用化。

作为用于锂离子二次电池的正极活性物质，近年来，关注到热稳定性优异且高容量的锂镍钴锰复合氧化物(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)。锂镍钴锰复合氧化物是与锂钴复合氧化物、锂镍复合氧化物等相同的层状化合物，在过渡金属位点上以基本上组成比1：1：1的比例含有镍、钴和锰。

另外，作为锂离子二次电池以得到具有高性能(高循环特性、高容量、高输出)的正极为目的，提案有在正极活性物质中添加钛、锆等金属元素的技术。

例如，专利文献1中提案有如下的锂离子二次电池用正极活性物质：由多结晶结构的粒子构成的锂过渡金属复合氧化物形成，通过包括将含镍氢氧化物与锂化合物和钛化合物混合来得到锂混合物的混合工序以及对锂混合物进行烧成来得到锂过渡金属复合氧化物的烧成工序的制造方法来得到。该正极活性物质能够实现高热稳定性、高充放电容量以及优异的循环特性。

此外，专利文献2中提案有一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其为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，上述锂过渡金属复合氧化物以由一次粒子和作为其凝集体的二次粒子的一方或双方形成的粒子的形态存在，且在上述粒子的至少表面具有具备从由钼、钒、钨、硼和氟组成的组中选择的至少1种的化合物。通过在粒子的表面上具有上述化合物，从而提高导电性。

此外，专利文献3中还提案有一种锂二次电池正极材料用锂过渡金属系化合物粉体，以能够进行锂离子插入和脱离的锂过渡金属系化合物为主成分，并在主成分原料中并用添加含有从B和Bi中选择的至少1种元素的化合物和含有含有从Mo、W、Ti、Ta和Re中选择的至少1种元素的化合物中的各自1种后，通过烧成而得到。在并用添加有添加元素后，通过烧成在改善速率、输出特性的同时，能够得到操作容易、电极调制容易的含锂过渡金属系化合物粉体。