[发明专利]锂离子电池用正极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用的正极活性物质。进一步，本发明涉及上述正极活性物质的特性评价方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、可得到较高电压的特征，是笔记本电脑、摄像机、数码相机、手机等小型电子设备常采用的二次电池。将来，也被期待用作电动汽车或一般家庭的分散配置型电源之类的大型设备的电源。

作为锂离子电池所使用的正极活性物质，代表性的是具有层结构的LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂，及具有尖晶石结构的LiMn₂O₄之类的锂与过渡金属的复合氧化物，为了改良容量密度、充放电循环耐久性及安全性之类的正极活性物质所要求的特性，而进行了各种研究。

为了开发新型的正极活性物质，不可或缺的是确立用以简便地评价正极活性物质的特性的方法，而目前为止曾尝试由FT-IR所得的吸收光谱进行其特性评价，以改良正极活性物质。由此，即使未实际地组装锂离子电池来测定电池特性，亦可评价正极活性物质的特性，故有助于开发时间的缩短与筛选试验的简单化。

例如，日本特开2005-56602号公报(专利文献1)记载有：对锂钴复合氧化物粉末，以扩散反射型傅立叶变换红外线分光计分别检测波数1450cm^-1附近及波数1030cm^-1附近的吸收强度，判断其吸收强度比是否在特定范围内，由此，能以高精度来评价作为锂二次电池的正极材料的特性，而通过将波数1450cm^-1及波数1030cm^-1的吸收强度比控制为0.2以下，可得高容量密度、高安全性、高充放电循环耐久性皆满足的锂二次电池正极用的锂钴复合氧化物粉末。

对于波数1450cm^-1及波数1030cm^-1的光谱吸收强度而言，分别表示碳酸锂及钴酸锂的存在量，因而专利文献1所记载的发明中记载了作为残留碱的碳酸锂的存在量相对较少。还记载了残留碱若存在于正极材料表面，则会使正极上的电解液的氧化反应加速，结果在正极材料表面形成阻抗高的被膜层，而难以进行均匀的锂的插入脱离，而且会成为钴酸锂的结晶结构在充放电循环进行的同时不可逆地毁坏的原因。

碳酸锂所致的弊害，在日本特开平10-83815号公报(专利文献2)中也有记载，其记载了：若残存大量碳酸锂，则该碳酸锂会以某种形式分解电解液，产生气体并使电池内压上升而使电池膨胀，以致电池特性劣化。

在日本特开2005-289700号公报(专利文献3)中记载了一种锂过渡金属氧化物，其中，在锂过渡金属氧化物的红外线吸收光谱(FT-IR)中，着眼于570～595cm^-1附近所出现的波峰A、与520～550cm^-1附近所出现的波峰B之间的波峰间距离(差Δ)，具有差Δ为50cm^-1以下的结合构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-56602号公报

专利文献2：日本特开平10-83815号公报

专利文献3：日本特开2005-289700号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，已知残留于锂离子电池用正极活性物质中的碳酸锂，会对电池特性造成不良影响，而正朝着极力将其排除的方向开发努力。且也对正极活性物质所含的碳酸锂的存在量以FT-IR的吸收光谱进行评价。然而，正极活性物质的特性仍有改善的余地。

因此，本发明发现用以评价锂离子电池用正极活性物质特性的新颖方法，基于此，以提供一种可赋予经改善的电池容量密度的正极活性物质为课题。另外，本发明的另一课题在于，提供一种利用了该正极活性物质的锂离子电池用正极。另外，本发明的另一课题在于，提供一种使用该锂离子电池用正极的锂离子电池。

解决课题用的手段

本发明人为了解决上述课题，对由含有锂、镍和其它金属的复合氧化物所形成的正极活性物质中所残留的碳酸锂与锂离子电池的电池容量密度的关系进行了潜心研究。其结果发现，随着减少过量的碳酸锂，电池容量密度可靠地上升，然而，进一步减少碳酸锂，则以某点为波峰值，电池容量密度反而降低。