[发明专利]非水电解质电池

说明书

技术领域

本发明涉及具备含有由过渡金属氧化物组成的正极活性物质的正极、负极和非水电解质的非水电解质电池。

背景技术

近年来，移动电话、笔记本电脑、个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)等移动信息终端的小型和轻量化正急速发展，作为其驱动电源的电池要求更高容量化。通过锂离子伴随充放电在正、负极之间移动来进行充放电的非水电解质电池，由于具有高能量密度、高容量，因此被广泛用作上述那样的移动信息终端的驱动电源。

这里，上述移动信息终端随着动画再生功能、游戏功能之类的功能的充实，存在消耗电力更高的趋势，作为其驱动电源的非水电解质电池，为了长时间再生和改善输出功率等而强烈希望进一步地高容量化和更高性能化。而且，非水电解质电池不仅是上述用途，还期待向电动工具、辅助自行车、进而混合动力汽车(HEV、Hybrid electric vehicle)等用途的展开，为了与这种新用途相对应，也强烈希望进一步地高容量化和轻量化。

为了上述非水电解质电池的高能量密度化，正极活性物质必须使用高能量密度的物质，迄今为止研究了LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂等含有锂的层状氧化物。但是，例如使用上述LiCoO₂作为正极活性物质的情况下，当锂有一半以上脱嵌时(Li_1-xCoO₂中，变成x≥0.5时)，晶体结构崩塌而可逆性降低。因此，LiCoO₂中能够利用的放电容量密度为160mAh/g左右，难以更高能量密度化。此外，LiNiO₂、LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂等也存在同样的问题。

另一方面，已知的是，作为层状化合物的含锂过渡金属氧化物中很多难以合成，而作为层状化合物的含钠过渡金属氧化物的合成比较容易(例如，参照下述专利文献1)。其中，报告了Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂、NaCo_0.5Mn_0.55O₂、Na_0.7CoO₂中的钠被锂离子交换而成的材料，在4.5V以上的高电位中锂也能够可逆地插入脱离。

此外，为了降低电池构成时石墨负极的初期不可逆容量，提出了以下方案：向由具有O3结构的过渡金属氧化物形成的正极中预掺杂锂，由此，来实现电池容量的提高(例如，参照下述专利文献2)。

专利文献

专利文献1：日本特开2002-220231号公报

专利文献2：日本特开平8-203525号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1所示的提案中，对上述材料实施离子交换时，由于被插入的锂变成缺损状态，初次充电容量与放电容量相比较低，在与石墨负极、硅负极等充放电前不含锂的负极材料组合而成的电池中，存在电池容量大大降低的问题。

此外，专利文献2所示的提案中，存在充放电效率降低的问题。这是由于，具有O3结构的LiCoO₂、LiNiO₂等过渡金属氧化物原本初期充放电效率就很低，向这些过渡金属氧化物中预掺杂锂时，正极的初期充电容量大大增加，不可逆容量变大。

本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于，提供能够实现电池容量的增大和初期充放电效率改善的非水电解质电池。

用于解决问题的方案