[发明专利]锂二次电池的正极活性物质的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有层状岩盐结构的锂二次电池的正极活性物质的制造方法。

背景技术

作为锂二次电池(有时也称为锂离子二次电池)的正极材料，广泛使用钴系的正极活性物质。该钴系的正极活性物质(典型地为LiCoO₂)具有所谓的α-NaFeO₂型的层状岩盐结构。该钴系的正极活性物质中，利用除了(003)面以外的晶面(锂离子出入面：例如(101)面、(104)面)而产生锂离子(Li⁺)的出入。通过该锂离子的出入而进行充放电动作。

此处，“层状岩盐结构”是指锂层与除了锂以外的过渡金属层夹着氧的层进行交替层叠而得到的晶体结构，即，过渡金属离子层与锂单独层介由氧化物离子交替地层叠而得到的晶体结构(典型地为α-NaFeO₂型结构：在立方晶岩盐型结构的[111]轴方向上过渡金属与锂规则排列的结构)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-22693号公报

专利文献2：日本特开2003-132887号公报

专利文献3：日本特开2003-346809号公报

发明内容

这种电池的正极活性物质中，上述的锂离子出入面更多地露出于电解质，使得电池的容量提高。另外，不仅要求提高容量，而且还要求提高耐久性等特性。本发明为了解决相关的课题而开发。即，本发明的目的在于提供一种正极活性物质的制造方法，其可稳定地制造能够比以往提高锂二次电池的容量、耐久性等特性的正极活性物质。

本发明的特征在于，锂二次电池的正极活性物质的制造方法包含以下的工序。

成型工序：形成片材状的成型体(生片(green sheet))，所述片材状的成型体含有作为第一成分的锂化合物、作为第二成分的除了锂以外的过渡金属的化合物、以及作为第三成分的氧化硼(B₂O₃)以及氧化钒(V₂O₅)之中的至少任一方作为原料物质。

烧成工序：在700~1300℃的范围内的温度下烧成前述成型体。

前述成型体中的前述第三成分的含量优选为0.4~25重量%的范围内。另外，进一步优选前述第三成分包含氧化硼以及氧化钒这两者。在此情况下，氧化硼相对于氧化钒的摩尔比(“氧化硼的摩尔数/氧化钒的摩尔数”的值)优选为1~10的范围内。

前述制造方法进一步还可包含以下的工序。

破碎工序：将通过前述烧成工序获得的烧成体片材(正极活性物质膜)破碎为大量的板状颗粒(正极活性物质颗粒)。

根据本发明的制造方法，可稳定地制造锂二次电池的正极活性物质板状颗粒，即，可稳定地制造层状岩盐结构中的(003)面按照与该颗粒的板面(板面的定义见后述)交叉的方式取向而得到的锂二次电池的正极活性物质板状颗粒。该颗粒按照除了(003)以外的面(锂离子出入面：例如(104)面)与前述板面平行地进行取向的方式形成。此颗粒可形成为100μm以下(例如20μm以下)的厚度。

此处，“(104)面按照与前述板面平行的方式而取向”也可换言为，按照作为(104)面的法线方向的[104]轴与前述板面的法线方向平行的方式使(104)面取向。

即，根据本发明的制造方法而获得的锂二次电池的正极活性物质板状颗粒中，层状岩盐结构中的[003]轴成处于与该颗粒中的前述板面的法线交叉的方向。而且，该颗粒按照与[003]轴交叉的晶轴(例如[104]轴)处于与前述板面正交的方向的方式而形成。

另外，“板状颗粒”是指外形形状为板状的颗粒。“板状”这一概念在本说明书中即使没有进行特别的说明，其在社会通常观念上也是明确的，但是硬要说的话，则例如可如以下那样赋予定义。