[发明专利]活性物质、锂离子二次电池以及活性物质的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性物质、锂离子二次电池以及活性物质的制造方法。

背景技术

目前，作为锂离子二次电池的正极材料(正极活性物质)，采用了LiCoO₂和LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂等的层状化合物和LiMn₂O₄等的尖晶石化合物。近年来，以LiFePO₄为代表的橄榄石型结构的化合物受到注目。已知具有橄榄石结构的正极材料在高温下的热稳定性高且安全性高。但是，使用LiFePO₄的锂离子二次电池其充放电电压低至3.5V左右，具有使能量密度变低的缺点。因此，作为能够实现高充放电电压的磷酸系正极材料，提出了LiCoPO₄和LiNiPO₄等。但是，现状是使用这些正极材料的锂离子二次电池也不能得到充足的容量。作为磷酸系正极材料中能够实现4V级别的充放电电压的化合物，已知有LiVOPO₄。然而，使用LiVOPO₄的锂离子二次电池也无法得到充足的可逆容量和速率特性。上述正极材料记载于，例如，日本特开2003-68304号公报、日本特开2004-303527号公报、“J.Solid State Chem.，95，352(1991)”、“N.Dupre et al.，Solid State Ionics，140，pp.209-221(2001)”、“N.Dupreet al.，J.Power Sources，97-98，pp.532-534(2001)”、“J.Baker et al.，J.Electrochem.Soc.，151，A796(2004)”以及“电化学及工业物理化学，71，1108(2003)”。此外，以下，根据情况，将锂离子二次电池记作“电池”。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术中存在的问题而做出的，其目的为提供一种能够提高锂离子二次电池的放电容量的活性物质、锂离子二次电池以及活性物质的制造方法。

为了达到上述目的，本发明所涉及的活性物质包含具有LiVOPO₄的β型晶体结构的棒状颗粒群。而且，本发明所涉及的活性物质所包含的颗粒群的短轴长度的平均值S为1～5μm，颗粒群的长轴长度的平均值L为2～20μm，L/S为2～10。本发明所涉及的锂离子二次电池具备正极，该正极具有正极集电体和在正极集电体上所设置的正极活性物质层，正极活性物质层含有有上述本发明所涉及的活性物质。

具备上述本发明所涉及的活性物质作为正极活性物质的锂离子二次电池，与使用具有β型晶体结构的现有的LiVOPO₄的锂离子二次电池相比，能够提高放电容量。

本发明所涉及的活性物质的制造方法具备水热合成工序，该水热合成工序是在加压下加热包括锂源、磷酸源、钒源、水和还原剂的混合物。而且，本发明所涉及的活性物质的制造方法中，在水热合成工序中，将加热前的混合物中含有的磷元素的摩尔数[P]与加热前的混合物中含有的钒元素的摩尔数[V]的比值[P]/[V]调整为2～9。

根据本发明所涉及的活性物质的制造方法，能够形成上述本发明所涉及的活性物质。

上述本发明所涉及的活性物质的制造方法中，在水热合成工序中，可以将加热前的混合物中含有的锂元素的摩尔数[Li]和[V]的比值[Li]/[V]调整为0.9～1.1。此外，即使[Li]/[V]比1.1大的情况下，也能够起到本发明的效果。

根据本发明，能够提供可使锂离子二次电池的放电容量提高的活性物质、锂离子二次电池以及活性物质的制造方法。

附图说明

图1为利用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄的本发明的实施例1的活性物质的照片。

图2为具备正极活性物质层的锂离子二次电池的示意截面图，所述正极活性物质层含有本发明的一实施方式所涉及的活性物质。

符号说明

10…正极、20…负极、12…正极集电体、14…正极活性物质层、18…隔离物、22…负极集电体、24…负极活性物质层、30…发电要素、50…外壳、60，62…引线、100…锂离子二次电池。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一个优选实施方式进行详细说明。

(活性物质)