[发明专利]锂离子二次电池正极活性物质及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池正极活性物质及其制造方法。

背景技术

今年来，随着机器的便携化、无线化的发展，对小型、轻量且具有高能量 密度的锂离子二次电池等非水电解液二次电池的要求越来越高。众所周知，这 种非水电解液二次电池用正极活物质有LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_0.8Co_0.2O₂、 LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄等锂和过渡金属的复合氧化物或磷酸盐。

其中，使用钴酸锂(LiCoO₂)作为正极活物质，使用锂合金、石墨、碳纤 维等碳作为负极的锂离子二次电池可以得到4V级高电压，所以广泛用作具有 高能量密度的电池。

但是，存在使用钴酸锂的锂离子二次电池，因钴源子溶出等而引起的循环 特性和安全特性变差的问题。

由于钴酸锂处于相对于锂4V以上的电位，因此，在使用其作为非水电解 质二次电池的正极活性物质时，每次反复充放电循环会有钴从正极溶出。所以， 正极变差，产生充放电循环后的容量特性、负载特性降低的问题。为此，日本 专利特开2004-047437号公报中公开了如下方案，即在合成钴酸锂时添加了V、 Cr、Fe、Mn、Ni、Al、Ti、Zr等异种元素M而得到有通式LiCo_1-XM_XO₂表示的钴 酸锂。与普通的钴酸锂相比，由于可抑制钴向电解液中溶出，所以可使负载性 能及充放电循环性能提高。

但是，添加异种元素的钴酸锂中，由于异种元素无助于电池反应(充放电 反应)，所以会产生随着这些异种元素的添加量增大使电池容量降低、并且充 放电效率也降低的问题。另外，由于添加异种元素会使结晶性降低，所以也会 产生热稳定性降低、并且负载性能也降低的问题。并且，对于充放电效率性能 也留有很多要改善的空间。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种不会降低电池容量及充放电效率，并可 提高热稳定性、倍率性能及充放电循环性能的锂离子二次电池正极活性物质及 其制造方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种锂离子二次电池正极活性物 质，所述正极活性物质是以通式[LiCo_1-xM_xO₂(M＝Ti、Zr)]表示的六方晶系的钴 酸锂化合物，所述钴酸锂通过对作为钴源的钴化合物与作为锂源的锂化合物进 行以摩尔比为1∶1混合而得到，在所述钴化合物中，通过共沉淀添加了钛及 锆，其中钛的添加量相对于钴的量为0.5mol％，锆的添加量相对于钴的量为 1.2mol％～3mol％。其制造方法，包括共沉淀工序、混合工序和烧结工序，所述 共沉淀工序，在用于热分解生成成为钴源的钴化合物的初期钴化合物中通过共 沉淀来添加钛及锆，其中钛的添加量相对于钴的量为0.5mol％，锆的添加量相 对于钴的量为1.2mol％～3mol％，所述混合工序通过对作为钴源的钴化合物与 作为锂源的锂化合物进行以摩尔比为1∶1混合而得到，再将得到的混合物在 空气中以880～920℃温度烧结18～20小时。