[发明专利]非水电解质二次电池和正极的制造方法

说明书

本申请是2008年6月25日提出的申请号为200880022049.X的同名专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池，该非水电解质二次电池包括：包含正极活性物质的正极、负极和非水电解质。

背景技术

目前，作为高能量密度的二次电池，利用一种非水锂离子二次电池，该非水锂离子二次电池使用非水电解质，使锂离子在正极和负极间移动而进行充放电。

在这种非水锂离子二次电池中，使用具有层状结构的钴酸锂（LiCoO₂）等锂过渡金属复合氧化物作为正极，并且使用能够进行锂的吸留和释放的碳材料等作为负极，使用在碳酸乙烯酯（EthyleneCarbonate）或碳酸二乙酯等有机溶剂中溶解四氟硼酸锂（LiBF₄）或六氟磷酸锂（LiPF₆）等锂盐而得的物质作为非水电解质。

近年来，这种非水锂离子二次电池被作为种种便携式设备的电源等使用，但伴随着由便携式设备的多功能化而引起的电力消耗的增加，要求具有更高能量密度的非水锂离子二次电池。

为了得到具有高能量密度的非水锂离子二次电池，需要使正极材料高容量化，特别是对层状化合物的期待较高。目前为止对于含锂层状化合物的研究较多，LiCoO₂、LiNiO₂和LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等材料得到开发。

另外，作为新的含锂层状化合物的合成法，正在研究经由含钠层状化合物而合成含锂层状化合物的方法。根据该方法，能够容易地得到合成较为困难的含锂层状化合物。例如，在Na_xCo_0.5Mn_0.5O₂中，通过用锂对钠进行离子交换，能够作为锂离子二次电池的正极活性物质加以利用。

专利文献1：日本特开2002-220231号公报

非专利文献1：J.Electrochem.Soc,149(10)(2002)A1310

非专利文献2：J.Electrochem.Soc,147(2)(2000)508

非专利文献3：J.Electrochem.Soc,148(3)(2001)237

非专利文献4：Solid State Ionics 149(2002)P39

然而，在目前使用于非水锂离子二次电池的正极的LiCoO₂中，存在如下问题：当将锂的组成比抽出0.5以上（Li_1-xCoO₂中x=0.5以上）时，结晶结构开始崩塌，可逆性降低。因此，在使用LiCoO₂作为正极材料的现有技术的非水锂离子二次电池中，必须将充电终止电位限制在4.3V（vs.Li/Li⁺）左右，放电容量密度在160mAh/g左右。

另外，在上述现有的非水锂离子二次电池中，若重复充放电至5.0V（vs.Li/Li⁺），则放电容量密度的降低较大。

另外，通过用锂对Na_xCo_0.5Mn_0.5O₂的钠进行离子交换而得的O3结构的Li_xCo_0.5Mn_0.5O₂的放电容量密度较低，为130mAh/g左右。

因此，要求有下述的正极材料：即使通过进行充电至高电位而从正极活性物质抽出大量的锂，结晶结构也稳定，放电容量密度高，且循环特性良好。

发明内容

本发明的目的是提供具有高容量和良好的循环特性的非水电解质二次电池和正极的制造方法。

（1）本发明的一个方面的非水电解质二次电池包括：正极、负极和非水电解质，其中，正极包含由含锂氧化物构成的正极活性物质，含锂氧化物包含属于空间组（space group）P6₃mc和/或空间组Cmca的Li_ANa_BMn_xCo_yO_2±α（0.5≤A≤1.2、0<B≤0.01、0.40≤x≤0.55、0.40≤y≤0.55、0.80≤x+y≤1.10、和0≤α≤0.3）。