[发明专利]活性物质和锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及活性物质和锂离子二次电池。

背景技术

近年来，面向环境·能源问题的解决，各种电动汽车的普及受到期待。作为抓住这些电动汽车实用化的关键的马达驱动用电源等车载电源，人们对锂离子二次电池进行了深入开发。然而，为了广泛普及作为车载电源的电池，有必要提高电池的性能从而使其更加廉价。另外，有必要使电动汽车的一次充电行走距离接近于汽油引擎汽车，期望能量更加高的电池。

为了提高电池的能量密度，有必要增大正极与负极的每单位质量所蓄积的电量。作为有可能满足这种要求的正极材料（正极用活性物质），所谓固溶体系正极正受到研究。其中，电化学惰性的层状Li₂MnO₃和电化学活性的层状LiAO₂（A为Co、Ni等过渡金属）的固溶体作为能够显示出超过200mAh/g的大电容量的高容量正极材料的候选而受到期待（参照下述专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-55211号公报

专利文献2：日本特开2009-059711号公报

专利文献3：日本特开2010-278015号公报

发明内容

然而，上述专利文献1所记载的使用Li₂MnO₃的固溶体系的正极虽然初期放电容量大，但是因为其循环特性差，所以如果重复充放电则会有放电容量降低的问题。另外，在专利文献2中，虽然记载了通过使粉末X射线衍射中的半峰宽成为规定范围内的值，从而获得具有良好的循环特性的正极活性物质，但是存在着放电容量低的问题。另外，在专利文献3中也对粉末X射线衍射中的半峰宽进行特定，其中虽然初期放电容量比较高，但是存在着循环特性不好的问题。

本发明是鉴于上述现有技术中存在的问题而做出的，本发明的目的在于提供一种放电容量高而且在充放电循环特性方面表现优异的活性物质以及锂离子二次电池。

为了达到上述目的，本发明所涉及的活性物质的特征在于：具有层状结构，并具有由下述式（1）表示的组成，粉末X射线衍射图中的（003）面的半高宽FWHM₀₀₃与（104）面的半高宽FWHM₁₀₄之比由下述式（2）表示，并且一次粒径为0.2μm～0.5μm，

Li_yNi_aCo_bMn_cM_dO_x……（1），

[在上述式（1）中，元素M是选自Al、Si、Zr、Ti、Fe、Mg、Nb、Ba以及V中的至少一种元素，1.9≤（a+b+c+d+y）≤2.1；1.0＜y≤1.3；0＜a≤0.3；0＜b≤0.25；0.3≤c≤0.7；0≤d≤0.1；1.9≤x≤2.1。]

FWHM₀₀₃/FWHM₁₀₄≤0.57……（2）。

FWHM₀₀₃/FWHM₁₀₄的关系是表示具有层状结构的活性物质的在c轴方向上的厚度。如果FWHM₀₀₃＜FWHM₁₀₄的关系成立，也就是说FWHM₀₀₃的值越小，则可以说是c轴方向的厚度越厚的结晶。另外，活性物质的一次粒径与电池的容量有着密切的关系。

本发明所涉及的正极材料被认为由于在c轴方向的厚度大且锂相对于活性物质的吸入·放出能够顺利地进行，而且，一次粒径小且一次粒子的表面积变大，所以放电容量大而且在循环特性方面表现优异。

本发明所涉及的活性物质优选式（1）的元素M为Fe或者V，d为0＜d≤0.1。

本发明所涉及的锂离子二次电池优选为：具备：具有正极集电体和含有正极活性物质的正极活性物质层的正极，具有负极集电体和含有负极活性物质的负极活性物质层的负极，位于正极活性物质层与负极活性物质层之间的隔离物，以及与负极、正极以及隔离物相接触的电解质；正极活性物质包含上述本发明所涉及的活性物质。

在正极活性物质层中包含上述本发明的活性物质的上述本发明的锂离子二次电池放电容量大并且在循环特性方面表现优异。

根据本发明，能够提供一种放电容量高而且在充放电循环特性方面表现优异的活性物质以及锂离子二次电池。

附图说明