[发明专利]锂离子二次电池用正极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及可用于适宜作为电动汽车、混合电动汽车等的发动机驱动用电源的锂离子二次电池的正极活性物质。

背景技术

近年来，作为应对大气污染、地球温室效应的对策，正在研究对二氧化碳排放量进行规制。特别是，在汽车产业界，期望通过引入混合电动汽车、电动汽车来降低二氧化碳排放量。作为这些车辆的发动机驱动用电源，高性能二次电池的开发正日益盛行。作为诸如这样的发动机驱动用二次电池，特别要求高容量及优异的循环特性，因而在各种二次电池中，具有高的理论能量的锂离子二次电池已备受关注。

锂离子二次电池通常具有如下结构：隔着电解质层将使用粘合剂在正极集电体的两面涂敷正极活性物质等而得到的正极、和同样地在负极集电体的两面涂敷负极活性物质等而得到的负极连接，并收纳在电池壳体中。

诸如这样的锂离子二次电池的容量特性、输出特性等性能很大程度上受到构成上述正极、负极的活性物质的选择的影响。这些活性物质中，作为正极活性物质，近年来，将Li₂MnO₃和LiMO₂(式中的M为Ni、Co等过渡金属元素)固溶化而得到的固溶体材料因理论容量、热稳定性以及循环特性优异而受到瞩目。

例如，专利文献1中公开了一种锂离子电池用阴极组合物，其是由指定的组成式所表示的Li-M¹-Mn系复合氧化物形成的固溶体类材料，具有O3晶体结构，且呈单一相的形态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2004-538610号公报

发明内容

但是，对于上述专利文献1中记载的阴极组合物而言，即使将其组成、晶体结构最优化，仍然存在下述问题：伴随着固溶体特有的4.5V附近发生的Li脱出的晶体结构变化难以充分进行。即，存在的问题是：因未被电化学活化，因此，相对于由活性物质中所含的Li量计算出的理论容量，无法得到充分的可逆容量(放电容量)。

本发明是为解决使用固溶体类的正极活性物质的锂离子二次电池中的上述问题而完成的。另外，本发明的目的在于提供一种容易伴随Li脱出而发生晶体结构变化、能够获得高的可逆容量的正极活性物质。此外，还提供含有这样的正极活性物质的锂离子二次电池。

即，本发明的锂离子二次电池用正极活性物质具有下述组成式所表示的化合物，

[Li_1.5][Li_0.5(1-x)Mn_1-xM_1.5x]O3

(式中的x满足0.1≤x≤0.5；M以Ni_αCo_βMn_γ表示，且满足0＜α≤0.5、0≤β≤0.33、0＜γ≤0.5。)

并且，通过X射线衍射测定的所述化合物的(001)晶面的半峰宽为0.14以上且0.33以下，所述化合物的平均初级粒径为0.03μm以上且0.4μm以下。

此外，本发明的锂离子二次电池含有锂离子二次电池用正极活性物质。

附图说明

图1为曲线图，示出了对在各温度下烧制后的固溶体类正极活性物质进行X射线衍射而得到的结果。

图2是在各温度下烧制后的固溶体类正极活性物质的扫描电子显微镜图像。

图3为示出锂离子二次电池的放电曲线的曲线图，所述锂离子二次电池使用了在各温度下烧制后的固溶体类正极活性物质。

图4(a)为示出充放电容量与正极活性物质的平均初级粒径的关系的曲线图。图4(b)为示出充放电曲线与正极活性物质的平均初级粒径的关系的曲线图。

图5为示出锂离子二次电池的放电容量与正极活性物质的平均初级粒径的关系的曲线图。

图6为示出锂离子二次电池的放电容量与正极活性物质的(001)晶面的半峰宽的关系的曲线图。

图7为示出锂离子二次电池的放电容量与正极活性物质组成(x值)的关系的曲线图。

图8为剖面示意图，示出了本发明的实施方式的锂离子二次电池的一例。

符号说明

1 正极活性物质

10 锂离子二次电池

11 正极集电体

11a 最外层正极集电体

12 正极

13 电解质层

14 负极集电体

15 负极

16 单电池层

17 电池元件

18 正极极耳