[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

本发明涉及具有以正极活性物质为主体的正极、负极和非水电解质的非水电解质二次电池。

近年来，以含有钴酸锂等的锂复合氧化物为正极材料，另一方面以能吸收、放出锂离子的锂铝合金、碳材料等为负极材料的非水电解液电池，由于可以实现高容量化而引人注目。

但是，已知上述钴酸锂由于充放电循环而产生劣化。这种劣化的程度与钴酸锂的结晶性有关，在钴酸锂的结晶性低的情形明显呈现出因充放电产生的结构劣化。而且，如果钴酸锂的结晶性低，由于充放电时易于产生分解，所以活性物质的氧易于产生分离，热稳定性下降。

如果考虑上述原因，认为通过增大钴酸锂的微晶直径，可以提高结晶性，但是仅增大钴酸锂的微晶直径，存在锂的扩散延迟、负载特性降低这样的问题。

另一方面，提出了用其他元素部分置换钴酸锂的钴，由此提高负载特性的电池，但是在用其他元素部分置换钴的情况，存在结晶难以生长，微晶直径小，充电时的热稳定性降低的问题。

因此，如果使用由已有的钴酸锂组成的正极活性物质，则不能获得作为电池基本特性的循环特性、热稳定性、负载特性得以全面兼顾的电池。

因此，本发明的目的在于提供一种非水电解质二次电池，能够在提高正极活性物质的热稳定性的同时，提高电池的负载特性和充放电循环特性。

为了实现上述目的，如权利要求1记载的本发明是一种非水电解质二次电池，包括以正极活性物质为主体的正极、负极和非水电解质，其特征在于，上述正极活性物质采用六方晶系的含有锂的过渡金属复合氧化物，其通式表示为LiCo_1-xM_xO₂(M是选自V、Cr、Fe、Mn、Ni、Al、Ti中的至少一种)，而且所述含锂过渡金属复合氧化物中(110)矢量方向的微晶直径超过1000。

如上述构成，(110)矢量方向的微晶直径超过1000的含锂过渡金属复合氧化物，由于结晶性高，所以充放电循环产生的劣化小，同时由于充电时不容易发生分解，活性物质中的氧不容易发生分离，所以热稳定性提高。而且，通过添加不同元素M，提高了正极活性物质的导电性，所以即使在微晶直径大的情况也能提高负载特性。

而且，在权利要求1中，其特征在于，上述通式LiCo_1-xM_xO₂中的M是选自Cr、Mn、Al、Ti中的至少一种。

采用这样的构成由于正极活性物质的导电性更高，所以进一步提高了负载特性。

在权利要求1或2中，上述通式LiCo_1-xM_xO₂中的x值限制在0.0001～0.005的范围内。

做这样的限制的理由是，如果x值不足0.0001，则不能充分发挥不同元素M的添加效果，因而不能充分提高正极活性物质的导电性，不能使负载特性显著提高，另一方面，如果x值超过0.005，则由于钴含量相对减少，电池容量降低。

在权利要求1、2、3或4中，其特征在于，作为上述通式LiCo_1-xM_xO₂表示的含锂过渡金属复合氧化物的原材料，使用含有比表面积在1m²/g以上的钴氧化物或含有钴的复合氧化物。

由于比表面积大(比表面积在1m²/g以上)的钴氧化物等的反应性高，所以通过钴氧化物等与碳酸锂等锂源的混合、烧结而制备的含锂过渡金属复合氧化物的结晶性高。而且，由于比表面积大的钴氧化物等的反应性高，即使在添加不同元素M的情况，也可以抑制结晶性的降低。

图1是本发明的非水电解质二次电池的剖面图。

图2是微晶直径与热稳定性的关系曲线。

图3是微晶直径与负载特性的关系曲线。

图4是微晶直径与循环特性的关系曲线。

图5是不同元素添加量与负载特性的关系曲线。

图6是不同元素添加量与循环特性的关系曲线。

[第一实施例]

(实施例A1)

以下参考图1说明本发明的实施例。图1是本发明的非水电解质二次电池的剖面图。

(正极的制备)