[发明专利]非水类电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法、以及非水类电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及非水类电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法、以及非水类电解质二次电池。

背景技术

近年来，随着移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的普及，强烈要求开发出具有高能量密度的小型且轻量的非水类电解质二次电池。

并且，作为以混合动力汽车为代表的电动汽车用电池中，强烈要求开发出高输出功率的二次电池。

作为满足这种要求的二次电池，有锂离子二次电池。锂离子二次电池由负极、正极和电解液等构成，作为负极和正极的活性物质，使用能够脱离和嵌入锂的材料。

目前，对锂离子二次电池的研究开发正在如火如荼地进行，其中，在正极材料中使用了层状或尖晶石型锂金属复合氧化物的锂离子二次电池，能够获得4V级别的高电压，因此作为具有高能量密度的电池正向实用化发展。

作为上述锂离子二次电池的正极活性物质，可举出锂镍复合氧化物（LiNiO₂）、锂镍钴锰复合氧化物（LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂）、锂锰复合氧化物（LiMn₂O₄）等的锂镍复合氧化物，目前，从合成比较容易的观点出发，锂钴复合氧化物（LiCoO₂）成为主流。

然而，近年来，由于显示出比锂钴复合氧化物更大的容量、并且能够制造出价格低廉且能量密度高的电池，锂镍复合氧化物受到了关注。

但是，在具有如上所述优点的锂镍复合氧化物中，也存在充电状态下的热稳定性不如锂钴复合氧化物的缺点。即，纯镍酸锂在热稳定性等安全性、充放电循环特性等方面存在问题，无法作为实用电池来加以应用。其原因在于，充电状态下的晶体结构的稳定性比锂钴复合氧化物低。

因此，作为解决上述锂镍复合氧化物的问题的方法，通常是采用：用钴、锰、铁等过渡金属元素，铝、钒、锡等异种元素来置换一部分镍，以实现在充电下锂脱出的状态下的晶体结构的稳定化，获得作为正极活性物质的安全性和充放电循环特性良好的锂镍复合氧化物（例如，参照非专利文献1、专利文献1）。

另外，在专利文献2中公开了一种正极活性物质，所述正极活性物质由以LiNi_1-x-yCo_xTi_yO₂（式中，0＜x≤0.20，0＜y≤0.07）表示且具有层状结构的六方晶系的含锂复合氧化物构成，并且，当以[Li]_3a[Ni_1-x-yCo_xTi_y]_3b[O₂]_6c表示含锂复合氧化物中的3a、3b、6c的各个位置时，在3a位上除锂以外的金属离子的占位率是5%以下。

并且，记载了若采用这样的正极活性物质，则能够实现优异的电池循环特性并且在不损害电池初期容量的情况下提高电池的热稳定性的内容。

进而，为了提高锂镍复合氧化物的热稳定性和高容量化，还开发了在煅烧后进行水洗处理的技术。

在专利文献3中公开了一种对具有化学式LiNi_1-aM_aO₂（式中，M表示选自除Ni以外的过渡金属元素、第2族元素或者第13族元素中的至少一种元素，a为0.01≤a≤0.5）的煅烧粉末进行水洗的技术。

并且，记载了通过水洗处理能够充分地去除烧结粉末表面上附着的杂质或者副产物，并且提高热稳定性，进而还能够实现高容量化的内容。

近年来，锂离子二次电池被应用于例如混合动力电动汽车用电池等需要在瞬间取出大电流的用途中，要求其具有高输出功率。

然而，在专利文献2中，并未涉及有关将正极活性物质用作二次电池的正极时的高输出功率化的研究。并且，当作为用于需要在瞬间取出大电流的用途上的二次电池来使用时，专利文献2中所记载的正极活性物质的性能是不够充分的。

另外，在专利文献3中所记载的技术，虽然是通过水洗处理提高锂镍复合氧化物特性的技术，但是通过水洗处理会产生锂镍复合氧化物的表面损伤、输出特性恶化的问题。

如上所述，当前并未开发出一种适合于混合动力电动汽车用电池等需要瞬间取出大电流的用途的、能够实现高输出功率的正极活性物质，因此需要开发这种正极活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-242891号公报