[发明专利]正极活性物质以及锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种正极活性物质以及锂二次电池，更具体涉及一种在高温下循环特性得到改善的、可制造锂二次电池的正极活性物质，以及高温下循环特性得到改善的锂二次电池。

背景技术

作为锂二次电池的正极活性物质材料，已知有层状岩盐构造的镍酸锂和尖晶石构造的锰酸锂等。层状岩盐构造的钴酸锂因为钴的蕴藏量少且产地不均衡，所以说其在供给方面不稳定。另外，层状岩盐构造的镍酸锂还存在充电状态下构造不稳定的问题。

已知尖晶石构造的锰酸锂，与层状岩盐构造的钴酸锂和层状岩盐构造的镍酸锂相比，其安全性及倍率特性高、且成本低。但是，一般存在高温下循环特性降低、高温下保存特性劣化等高温下性能恶化的问题。为了提高这样高温下的循环特性，公开了这样一种锂二次电池用正极活性物质，其特征是，由选自Ge、Sn、Pb、In、Sb、Bi以及Zn的至少一种元素的硫族化合物与Li-Mn系复合氧化物的混合物构成(例如参照专利文献1)。

另外，填充性能优异、以提高初期容量以及容量维持率为目的，使用按规定的算式表示的粒子间隙率平均值在15％以下的、具有尖晶石构造的Li-Mn系复合氧化物粒子的、锂二次电池用正极活性物质被公开(例如参照专利文献2)。专利文献2中记载了所公开的锂二次电池用正极活性物质，因为其间隙率平均值定为15％以下，所以优选将初始粒子的平均粒子径限制在3μm以下。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本特开平10-302767号公报

专利文献2：国际公开第2001/004975号手册

发明内容

使用传统锰酸锂的锂二次电池用正极活性物质，其锂二次电池在高温下的循环特性没有得到充分改善，还有进一步改善的余地。

本发明鉴于现有技术所存在的这样问题，立此课题的目的是为了提供一种可制造高温下循环特性得到改善的锂二次电池的正极活性物质。

本发明人为完成上述课题，经潜心研究，结果发现，通过使正极活性物质含有如下晶体粒子，即含有粒子径在规定数值范围内的初始粒子与铋化合物的多元晶体粒子，以及将比表面积控制在规定的数值范围之内，即可能实现上述课题，从而完成了本发明。

即，根据本发明，可提供一种如下所示的正极活性物质以及锂二次电池。

[1]一种正极活性物质，含有多元晶体粒子，该多元晶体粒子包含：由含有锂和锰作为构成元素的尖晶石构造的锰酸锂构成且粒子径为5～20μm的初始粒子、和含铋的铋化合物，所述多元晶体粒子中含有的所述初始粒子的面积百分比在70％以上，所述铋化合物中含有的所述铋的比例，相对于所述锰酸锂中含有的所述锰占0.005～0.5摩尔％，其比表面积为0.1～0.5m²/g。

[2]如上述[1]记载的正极活性物质，其中，在粉末X线衍射图谱中的晶格畸变(η)值为0.7×10^-3以下。

[3]如上述[1]或[2]记载的正极活性物质，其中，所述铋化合物为铋和锰的化合物。

[4]如上述[3]记载的正极活性物质，其中，所述铋和锰的化合物为Bi₂Mn₄O₁₀。

[5]如上述[1]～[4]任意一项记载的正极活性物质，其中，所述多元晶体粒子含有的所述单独粒子的面积百分比在40％以上。

[6]如上述[1]～[5]任意一项记载的正极活性物质，其中，所述多元晶体粒子进一步含有由多个上述初始粒子相互连接而成的次级粒子。

[7]如上述[1]～[6]任意一项记载的正极活性物质，其中，所述铋化合物存在于任意一种所述初始粒子的表面或多个所述初始粒子相互连接而成的晶界部中的至少任意其一。

[8]一种锂二次电池，其具备电极体，该电极体具有包含上述[1]～[7]任意一项记载的正极活性物质的正极和包含负极活性物质的负极。

本发明的正极活性物质，起到一种可制造在高温下循环特性得到改善的锂二次电池的效果。

另外，本发明的锂二次电池起到在高温下循环特性得到改善的效果。

附图说明

图1为表示多个初始粒子相互连接状态一例的斜视图。

图2为表示多个初始粒子相互连接状态其它例子的斜视图。

图3为表示本发明锂二次电池一种实施方式的截面图。

图4为表示构成本发明锂二次电池其它实施方式的电极体一例的模型图。