[发明专利]锂二次电池用正极活性物质及其利用

说明书

技术领域

本发明涉及被用于锂二次电池的正极活性物质，详细地讲，涉及由锂复合氧化物构成的正极活性物质及其制造方法。另外，涉及具备具有该正极活性物质的正极材料的锂二次电池及其利用。

背景技术

近年来，锂二次电池（典型的是锂离子电池）、镍氢电池等的二次电池，作为以电为驱动源的车辆搭载用电源或者个人计算机和便携终端等的电气制品等中所搭载的电源重要性不断提高。特别是重量轻且可得到高能量密度的锂二次电池，可期待作为被很好地用作车辆搭载用高输出功率电源的电池。

锂二次电池具备在导电性构件（电极集电体）上保持有能够可逆地吸藏和释放成为电荷载体的锂离子的材料（电极活性物质）的结构的电极，为了能够实现更高的能量密度化和高输出功率化，正在进行电极活性物质材料的研讨。例如，作为构成锂二次电池的正极的正极活性物质，已知具有层状岩盐型结构的锂钴复合氧化物（LiCoO₂）、锂镍酸复合氧化物（LiNiO₂）、锂锰酸复合氧化物（LiMn₂O₄）等的锂复合氧化物。另外，在上述晶体结构的锂以外的金属格点配置了镍、钴、锰的各原子的锂镍钴锰复合氧化物，作为热稳定性优异、可得到高能量密度的物质受到关注。

作为上述锂镍钴锰复合氧化物的一般的合成方法之一，可举出以成为规定的组成的方式称量成为原料的粉末状的各化合物并混合后，烧成该混合物（即起始原料）的方法。作为与该锂镍钴锰复合氧化物相关的现有技术的例子，专利文献1公开了在500℃烧成原料混合物（起始原料）后，升温到700℃~1000℃进行烧成的合成方法。另外，专利文献2公开了通过作为锂镍钴锰以外的其他金属元素添加Zr和Nb，来合成输出和再生特性优异的锂镍钴锰复合氧化物的方法。

现有技术文献

专利文献1：日本国专利公开第2006-107845号公报

专利文献2：日本国专利公开第2007-273448号公报

发明内容

然而，锂镍钴锰复合氧化物，锂离子的比例（Li的位占有率）越高（富有），则作为具有层状岩盐型结构的正极活性物质，就发挥越优异的电池特性（电池容量、循环特性或者高速率特性），但与提高了Li位占有率的锂镍钴锰复合氧化物的合成方法相关的技术性研讨尚不能说是充分的。例如，关于锂和其他金属元素的摩尔组成比、在化合物整体中的含有比率等还存在研讨的余地。特别是对于在锂镍钴锰复合氧化物中所包含的化合物之中镍（Ni）的摩尔组成比比较高的化合物，难以发生锂离子的固体内扩散，希望提高Li位占有率。

因此，本发明是鉴于包含锂镍钴锰复合氧化物的锂二次电池用正极活性物质的开发的现状而创造出的，本发明的一个目的是提供一种适合于作为锂二次电池的正极活性物质使用的、具有优异的电池特性（电池容量、循环特性或者高速率特性）的锂镍钴锰复合氧化物及其制造方法。另外，另一目的是提供一种以这样的锂镍钴锰复合氧化物为主体的锂二次电池用正极活性物质及其制造方法。另外，再一目的是提供一种具备以这样的锂镍钴锰复合氧化物为主体的正极活性物质的锂二次电池用的正极以及具备该正极的锂二次电池。

根据本发明可提供一种制造锂二次电池用正极活性物质的方法。即，本发明的制造方法是制造锂二次电池用正极活性物质的方法，上述锂二次电池用正极活性物质包含具有锂（Li）、镍（Ni）、钴（Co）和锰（Mn）作为必需构成元素的层状结构的锂镍钴锰复合氧化物。

具体地讲，在此公开的正极活性物质制造方法，包括以下的工序：

（1）准备包含锂供给源、镍供给源、钴供给源和锰供给源的复合氧化物制造用的起始原料的工序；（2）在假烧温度下加热上述起始原料进行假烧的工序，上述假烧温度设定为低于800℃、且超过上述锂供给源的熔融温度的温度；和（3）将在上述假烧工序中得到的假烧物升温到超过上述假烧温度的温度区域进行烧成的工序（即正式烧成工序）。

再者，在本说明书中所谓「锂二次电池」，是指利用锂离子作为电解质离子，通过与正负极间的锂离子相伴的电荷的移动来实现充放电的二次电池。一般被称为锂离子电池的二次电池是包含在本说明书中的锂二次电池中的典型例。

再者，在本说明书中所谓「正极活性物质」，是指在二次电池中能够可逆地吸藏和释放（典型的是插入和脱离）成为电荷载体的化学种（例如锂离子）的正极侧的活性物质。