[发明专利]电极材料、该电极材料的制造方法、电极及锂离子电池

说明书

本发明提供一种抑制粒子的生长的同时实现使用优质的碳质覆膜进行的包覆，并且能够得到能够降低直流电阻并提高放电容量及输入输出特性的锂离子电池的电极材料、该电极材料的制造方法、使用该电极材料而成的电极及具备由该电极制成的正极的锂离子电池。所述电极材料的特征在于，包含碳质包覆电极活性物质，所述碳质包覆电极活性物质具有：电极活性物质的一次粒子及作为该一次粒子的集合体的二次粒子；以及包覆所述电极活性物质的一次粒子及作为该一次粒子的集合体的二次粒子的碳质覆膜，通过氮吸附法求出的细孔直径50nm以下的细孔容积在细孔直径300nm以下的细孔容积中所占的比例为40％以上。

技术领域

本发明涉及一种电极材料、该电极材料的制造方法、使用该电极材料而成的电极及具备由该电极制成的正极的锂离子电池。

背景技术

近年来，作为小型、轻量、高容量的电池，提出有锂离子电池等非水电解液系二次电池，且已被投入使用。锂离子电池由具有能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的性质的正极及负极和非水系电解质构成。

与以往的铅电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池相比，锂离子电池为轻量且小型，并且具有高能量，用作移动电话、笔记本型个人计算机等携帯用电子设备的电源，但是近年来，也作为电动车、混合动力汽车、电动工具等的高输出电源而进行研究。对用作这些高输出电源的电池的电极活性物质要求高速的充放电特性。并且，在发电负荷的平滑化或固定用电源、备用电源等大型电池中的应用也进行着研究，长期安全性、可靠性以及无资源量的问题这也受到重视。

锂离子电池的正极由电极材料构成，所述电极材料包含被称作正极活性物质的具有能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子的性质的含锂金属氧化物、导电助剂及粘合剂，通过将该电极材料涂布于被称作集电体的金属箔的表面而制成正极。作为该锂离子电池的正极活性物质，通常使用钴酸锂(LiCoO₂)，此外，使用镍酸锂(LiNiO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(LiFePO₄)等锂(Li)化合物。在这些之中，钴酸锂或镍酸锂有元素存在毒性或资源量的问题、充电状态的不稳定性等问题。并且，锰酸锂被指出在高温下溶解于电解液中的问题。另一方面，由于磷酸铁锂的长期安全性、可靠性优异，所以以该磷酸铁锂为代表的具有橄榄石结构的磷酸盐系电极材料近年来备受瞩目(例如，参考专利文献1)。

专利文献1：日本特开2013-161654号公报

发明内容

发明要解决的问题

所述专利文献1中所记载的磷酸盐系电极活性物质由于材料的电子导电性不充分，所以为了进行大电流的充放电，需要采取粒子的微细化、与导电性物质的复合化等各种方法，需作出很大的努力。

然而，使用大量的导电性物质的复合化会导致电极密度的降低，因此会引起电池的密度降低、即每单位容积的容量降低。作为解决该问题的方法，发现了使用有机物溶液作为电子导电性物质即碳前体的碳包覆法。关于通过将有机物溶液与电极活性物质粒子混合后进行干燥并在非氧化性气氛下进行热处理而使有机物碳化的本方法，能够将所需最低限度的电子导电性物质尤为高效地包覆于电极活性物质粒子表面，不会使电极密度大幅降低，便能够实现导电性的提高。

然而，作为碳源的有机物的碳化温度一般为高温，因此在制造这些电极材料时，电极活性物质粒子彼此接触，在高温碳化时一部分烧结而导致该粒子生长，使其成为微细的粒子并不容易。

并且，锂离子电池的电极材料一般加入炭黑等被称为导电助剂的材料、以聚偏氟乙烯为代表的粘结剂及溶剂并进行浆料化之后涂布于被称为集电体的金属箔上而使用。在将微细的电极材料制成这种浆料而使用时，存在如下等问题：为了调整为适于涂布的粘度而使用较多溶剂、为了确保对集电体的粘接力而使用较多粘结剂等、电极材料以外的材料的使用量增加，并且去除溶剂时需要时间和能量。