[发明专利]活性物质、活性物质的制造方法、电极、锂离子二次电池以及锂离子二次电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性物质、活性物质的制造方法、电极、锂离子二次电池以及锂离子二次电池的制造方法。

背景技术

一直以来，LiCoO₂或LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂等的层状化合物、或者LiMn₂O₄等的尖晶石化合物被用作锂离子二次电池的正极材料（正极活性物质）。近年来，以LiFePO₄为代表的橄榄石型结构的化合物受到注目。已知具有橄榄石结构的正极材料在高温下的热稳定性高，安全性高。然而，使用了LiFePO₄的锂离子二次电池具有其充放电电压低至3.5V左右，能量密度变低的缺点。因此，作为能够实现高充放电电压的磷酸类正极材料，提出有LiCoPO₄或LiNiPO₄等。然而，使用了这些正极材料的锂离子二次电池，其现状也是不能得到充分的容量。作为磷酸类正极材料中也能够实现4V级的充放电电压的化合物，已知有LiVOPO₄。然而，使用了LiVOPO₄的锂离子二次电池也不能得到充分的可逆容量和倍率性能。上述的正极材料记载于例如下述专利文献1、2和下述非专利文献1～5中。另外，在以下根据情况将锂离子二次电池记为“电池”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-68304号公报

专利文献2：日本特开2004-303527号公报

非专利文献

非专利文献1：J.Solid State Chem.,95,352(1991)

非专利文献2：N.Dupre et al.,Solid State Ionics,140,pp.209-221(2001)

非专利文献3：N.Dupre et al.,J.Power Sources,97-98,pp.532-534(2001)

非专利文献4：J.Baker et al.,J.Electrochem.Soc.,151,A796(2004)

非专利文献5：电化学和工业物理化学，71，1108（2003）

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是鉴于上述现有技术所具有的技术问题而完成的，本发明的目的在于提供能够提高锂离子二次电池的放电容量的活性物质、活性物质的制造方法、电极、锂离子二次电池以及锂离子二次电池的制造方法。

解决技术问题的技术手段

为了达成上述目的，本发明所涉及的活性物质包含LiVOPO4的β型结晶，β型结晶内的<100>方向的扭曲为1.2%以下。

本发明所涉及的电极具备集电体和层叠于集电体上的活性物质层，活性物质层包含上述本发明所涉及的活性物质。

本发明所涉及的锂离子二次电池具备上述本发明所涉及的电极。

上述本发明所涉及的锂离子二次电池与现有的电池，即在活性物质层中包含现有的扭曲大的LiVOPO₄的现有的电池相比，提高了放电容量。

在上述本发明中，活性物质层优选进一步包含振实密度为0.03～0.09g/ml的碳和振实密度为0.1～0.3g/ml的碳。由此，电池的放电容量变得更容易提高。

本发明所涉及的活性物质的制造方法具备：在加压下将包含锂源、磷酸源、钒源和水的混合液加热至150～190℃，在混合液中生成前体，并且将包含前体的混合液的pH调节为6～8的第一工序；在第一工序之后，将前体加热至425～650℃使活性物质生成的第二工序。

根据上述本发明所涉及的活性物质的制造方法，能够制造包含LiVOPO₄的β型结晶，并且β型结晶内的<100>方向的扭曲为1.2%以下的活性物质。

本发明所涉及的锂离子二次电池的制造方法具备：将包含通过上述本发明的制造方法所得到的活性物质、粘结剂、溶剂和导电助剂的涂料涂布于集电体上，制作具有集电体和层叠于集电体上的活性物质层的电极的工序。由此，可以得到具有优异的放电容量的上述本发明所涉及的锂离子二次电池。

发明的效果

根据本发明，可以提供能够提高锂离子二次电池的放电容量的活性物质、活性物质的制造方法、电极、锂离子二次电池以及锂离子二次电池的制造方法。

附图说明