[发明专利]锂电池正极用复合材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有正极活性物质和导电性物质的锂电池正极用复合材料的制造方法。本发明中得到的锂电池正极用复合材料可以适宜地用于形成锂离子二次电池等的正极。 

背景技术

近年来，以石油资源的涨价、国际性的地球环境保护运动的高涨为背景，电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等受到关注，其中的一部分已经实用化。在它们的驱动系统中，作为辅助用电源等，二次电池是不可缺少的，而且希望有可以应对汽车的突然起动和突然加速的高输出功率的二次电池。另外，从对车的重量负荷、燃料消耗量增加的观点来看，希望有能量密度高的二次电池。从这样的背景出发，二次电池中能量密度最高、且能表现出高输出功率的锂离子二次电池被认为是有前途的。 

在锂离子二次电池使用中在非水溶剂中含有锂盐而成的电解液，具有通过隔膜将具备正极活性物质的正极和具备负极活性物质的负极隔开的结构。另外，正极由于正极活性物质本身的导电性低，所以为了提高导电性，添加有炭黑等导电性物质。 

一般来说，上述的正极是通过将混合了LiMn₂O₄等活性物质、炭黑等导电性物质、粘合剂以及溶剂的浆料涂布在作为集电体的金属箔上并进行干燥而制造的。结果，正极的微细结构成为下述结构：导电性低的正极活性物质的粒子与粒径比其小的导电性物质的粒子分散并结合。 

在锂离子二次电池的正极中，放电时锂嵌入到正极活性物质内，此时，通过向正极侧扩散的锂离子与从正极集电体传导的电子的作用而进行放电。另外，充电时，从正极活性物质放出电子和离子化的锂。因此，作为对电池的特性、特别是高速放电性能(高输出功率化)产生影响的因素，选择导电性高的导电材料、以及正极活性物质和导电性物质的微细复合结构是非常重要的。 

从上述的理由出发，对与正极有关的微细复合结构的改良进行了若干尝试。例如在专利文献1中，提出了通过将正极活性物质和导电性物质混合后，干式施加压缩剪切应力的方法，使导电性物质以15％以上的覆盖率覆盖于正极活性物质表面上而成的正极材料。此外，公开了在使用该正极材料制作正极时，添加粒径为1～20μm的石墨。 

此外，还已知通过湿式混合来制造正极复合材料的方法，例如在专利文献2中，提出了以下制造方法：湿式混合磷酸亚铁含水盐、磷酸锂和碳质物质前体后，除去溶剂来得到混合物，然后将其粉碎并煅烧等，从而制造碳复合材料。 

另外，在专利文献3中，进行了通过在正极活性物质中添加碳纤维来改善导电路径的尝试。 

进而，在专利文献4中，提出了用在正极活性物质中添加混合炭黑和碳纤维这两者而得到的复合材料形成的正极。 

专利文献1：日本特开2004-14519号公报 

专利文献2：日本特开2003-292309号公报 

专利文献3：日本特开2004-103392号公报 

专利文献4：日本特开2004-179019号公报 

但是，就专利文献1中公开的正极材料来说，覆盖率难以控制，导电性物质容易致密地覆盖在正极活性物质的表面上，因此锂离子的路径被阻断，结果难以提高高速放电性能。另外还判明，尽管通过覆盖而使正极活性物质的导电性提高，但得到的正极的导电性还不能说充分，即使在并用石墨时，导电性的改善效果也并不那么大。 

另外，在专利文献2中记载的碳复合材料的制造方法中，不使用炭黑等导电性物质，而是使用聚乙二醇等碳质物质前体得到混合物后，将其粉碎并煅烧等。因此，得到的碳复合材料的微细复合结构难以控制，使用它得到的正极的高速放电性能很难说比专利文献1中记载的正极材料优越。 

另外，专利文献3中记载的碳纤维一般来说与正极活性物质的接触效率差，所以对于正极的导电性等不能得到充分的性能。 

此外，专利文献4中公开的正极由于是使用将炭黑、碳纤维、正极活性物质、粘合剂进行干式混合后，添加溶剂使其分散于溶剂中而得到的浆 料来形成的，所以正极活性物质和导电性物质未必能形成具有适当的配置的微细复合结构，得到的正极在高速放电性能方面不能表现出充分的性能。 

发明内容

因此，本发明提供电池的高速放电性能优良的锂电池正极用复合材料的制造方法。