[发明专利]锂二次电池用活性物质的制法及质监方法、锂二次电池用电极的制法和锂二次电池的制法

说明书

本案是申请日为2008年2月28日、申请号为200810092077.0、发明名称为“活性物质的制造方法及质监方法、使用其的锂二次电池的制造方法及锂二次电池用电极”的分案申请

技术领域

本发明涉及用于锂二次电池的活性物质的制造方法、锂二次电池用的电极的制造方法、锂二次电池的制造方法以及锂二次电池用活性物质的质量监测方法，尤其，其特征在于，通过用pH缓冲液对含有锂过渡金属含氧阴离子化合物的活性物质进行清洗，降低该活性物质中的杂质的量，实现高质量化和高能量密度化。

背景技术

作为非水电解质二次电池，现在通常将LiCoO₂用作正极，并且将锂金属或锂合金或能够吸储、释放锂的碳材料用作负极，此外，作为非水电解液，使用在碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯等有机溶剂中溶解由LiBF₄、LiPF₆等锂盐构成的电解质而形成的物质。但是，在将LiCoO₂用作正极的情况下，Co由于埋藏量有限，是稀有资源，因此生产成本很高。此外，在使用LiCoO₂的电池的情况中，存在充电状态的电池比通常的使用状态温度高因此热稳定性很低的问题。由此，作为替代LiCoO₂的正极材料，对LiMn₂O₄、LiNiO₂等的利用进行研究，但是对LiMn₂O₄不能期待充分的放电容量，而且有电池温度高和锰溶解等问题点。另一方面，LiNiO₂有放电电压低等问题点。

因此，近年来，LiFePO₄等橄榄石型磷酸锂作为替代LiCoO₂的正极材料受到关注。橄榄石型磷酸锂是通式用LiMPO₄(M是选自Co、Ni、Mn、Fe中的至少一种以上的元素)表示的锂复合化合物，工作电压随作为核心的金属元素M的种类不同而不同。此外，通过M的选择可以任意选定电池电压，理论容量也在140mAh/g-170mAh/g左右这一比较高的范围，因此具有能使每单位质量的电池容量增大的优点。而且，可以选择铁作为通式中的M。由于铁产量多、价格便宜，具有通过使用铁能大幅度降低生产成本的优点，此外铁适合于用作大型电池或高输出电池的正极材料。

作为LiFePO₄的合成方法，有固相法、水热法、共沉淀法等各种合成方法的提案。在专利第3484003号公报中，利用反应Li₂CO₃+2FeC₂O₄·2H₂O+2(NH₄)₂HPO₄→2LiFePO₄+4NH₃+5CO₂+5H₂O+2H₂，此外在日本特开2002-110162号公报中，利用反应Li₃PO₄+Fe₃(PO₄)₂·nH₂O→3LiFePO₄+nH₂O，通过固相法合成LiFePO₄。

但是，在这些合成方法中，有时混合不充分、有时反应不均匀，并且作为原料的Li₂CO₃或Li₃PO₄以未反应状态残留，作为杂质残存在活性物质中。

这样的杂质除了由于对充放电反应不利而导致电池容量减少外，还是造成内部短路的原因。此外，存在的问题是，如果每生产批次中LiFePO₄中所含的杂质的量参差不齐，用该LiFePO₄制造的电池容量也会参差不齐。而且，在杂质为碱性的情况下，其在电极制作时与一般多作为粘结剂使用的聚偏二氟乙稀(PVdF)发生反应，因此正极极板制作时的浆料性能恶化，发生电极制作困难或电极强度不足等问题。