[发明专利]锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子、锂二次电池的正极活性物质膜、它们的制造方法、锂二次电池的正极活性物质的制造方法以及锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及具有层状岩盐结构的锂二次电池的正极活性物质及其制造方法，更详细地，涉及该物质用的板状粒子(板状粒子的定义后述)、该物质膜(膜与粒子的区別后述)、及它们的制造方法以及同物质的制造方法。此外，本发明涉及具备有含上述板状粒子或膜的正极的锂二次电池。

背景技术

作为锂二次电池(有时也被称为锂离子二次电池)的正极材料，广泛使用的是钴系的正极活性物质。该钴系的正极活性物质(典型的是LiCoO₂)具有所谓的α-NaFeO₂型的层状岩盐结构。该钴系的正极活性物质中，(003)晶面以外的结晶面(例如(101)晶面、(104)晶面)上出现锂离子(Li⁺)的出入。通过该锂离子的出入进行充放电动作。

发明内容

此种电池的正极活性物质中，通过锂离子出入良好的结晶面((003)晶面以外的晶面：例如(101)晶面、(104)晶面)更多地露出于电解质，提高电池容量。此外，不仅是容量，人们也要求提高耐久性、速率特性等更多的特性。本发明为解决相关的课题而成。即，本发明的目的是提供一种容量、耐久性以及速率特性较传统得以提升的锂二次电池。

本发明的一个特征是，是具有层状岩盐结构的、锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子，该结构中的(003)晶面取向为与粒子的板面(板面的定义后述)交叉。即，该粒子形成为，取向为与上述板面平行的晶面为(003)晶面以外的晶面(例如(104)晶面)。该粒子可形成为100μm以下(例如20μm以下)的厚度。

此处，“层状岩盐结构”指的是：在锂层与锂以外的过渡金属层夹着氧层交替层压的结晶结构，即，介由氧化物离子，过渡金属离子层与锂单独层交替层压的结晶结构(典型的是α-NaFeO₂型结构：在立方晶岩盐型结构的[111]轴方向规则地排列有过渡金属与锂的结构)。此外，“(104)晶面取向为与上述板面平行”，换言之是(104)晶面取向为(104)晶面的法线方向—[104]轴与上述板面的法线方向平行。

上述特征换言之是，本发明的锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子中，层状岩盐结构中的[003]轴成为与粒子的上述板面的法线交叉的方向。即，该粒子形成为与[003]轴交叉的结晶轴(例如[104]轴)为与上述板面正交的方向。

此外，“板状粒子”指的是外形形状为板状的粒子。“板状”的概念即使本说明书中未特别说明，在社会一般概念上也是明确的，尽管如此附带说明的话，例如可以定义如下。

即，“板状”指的是，将粒子稳定地(即使受到外部冲击(令该粒子从下述水平面飞出的强力冲击除外)也不会倒下的状态)置于水平面(与重力作用的方向—铅垂方向正交的平面)上的状态下，从与上述水平面正交的第一平面及第二平面(上述第一平面与上述第二平面交叉，典型的是正交。)观察该粒子的截面时，任意截面上，沿上述水平面(与上述水平面平行，或与上述水平面构成的角度为α度(0＜α＜45))的方向—宽度方向的尺寸(该尺寸称为粒子的“宽度”。)大于与该宽度方向正交方向—厚度方向的尺寸(该尺寸称为粒子的“厚度”。)的状态。此外，上述的“厚度”不包括上述水平面与该粒子之间的空隙部分。

本发明的板状粒子通常形成为平板状。这里的“平板状”指的是，将粒子稳定地置于水平面上的状态下，上述水平面与该粒子之间形成的空隙高度小于粒子厚度的状态。此种板状粒子通常不会更为弯曲，因此对于本发明的板状粒子，上述定义是适合的。

将粒子稳定地置于水平面上的状态下，上述厚度方向并不一定成为与上述铅垂方向平行的方向。例如，假设将粒子稳定地置于水平面上的状态下，上述第一平面或上述第二平面的该粒子的截面形状分类为最近似于(1)长方形、(2)菱形、(3)椭圆形中的任意一种。该粒子截面形状近似于(1)长方形时，上述宽度方向成为与上述状态下的上述水平面平行的方向，上述厚度方向成为与上述状态下的上述铅垂方向平行的方向。

另一方面，为(2)菱形或(3)椭圆形时，上述宽度方向与上述状态的上述水平面成若干角度(45度以下：典型的为几度～20度左右)。此时，上述宽度方向是将该截面外形线上相互距离最长的2点连接的方向(该定义在上述(1)长方形时，由于是对角线，因此不适合)。