[发明专利]锂离子二次电池用正极以及包括该正极的锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池用正极以及包括该正极的锂离子二次电池。更为具体地说，本发明涉及一种具有良好循环特性的锂离子二次电池用正极以及包括该正极的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池不仅作为便携式电子设备用的小型电池而且还作为车载用以及电力储存用等大容量器件备受瞩目。因此，对安全性、成本以及寿命等的要求变得更高。

锂离子二次电池的主要组件包括正极、负极、电解液、隔板以及外部包装材料。另外，上述正极由正极活性物质、导电材料、集电体以及粘合剂(粘结剂)构成。

通常，作为正极活性物质采用以LiCoO₂为代表的层状过渡金属氧化物。然而，层状过渡金属氧化物，在满充电状态下，在150℃左右的较低温度下很容易引起氧脱附，并且由于该氧脱附可能会产生电池的热失控反应。因此，在便携式电子设备中使用这种具有正极活性物质的电池时，可能会发生电池的发热、燃烧等事故。

为此，人们期待具有在异常时不排放氧气且价格比LiCoO₂低廉的稳定的橄榄石型结构的磷酸铁锂(LiFePO₄)及其衍生物。作为磷酸铁锂的衍生物，在日本专利文献特开2008-166207号公报(专利文献1)中公开了一种分别用Zr和Si取代Fe位和P位的LiFe_1-xZr_xP_1-ySi_yO₄。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2008-166207号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，由于上述公报所述的磷酸铁锂的衍生物由Zr和Si取代，因此人们期待循环特性得到提高。但是，其提高还有改善的余地。

用于解决课题的技术方案

本发明的发明人等经研究发现：

(i)作为正极活性物质的含锂金属氧化物的单位晶格的晶格常数a、b以及c在特定的范围内；

(ii)正极活性物质层的孔隙率在特定范围内；

(iii)含锂金属氧化物的容积与导电材料的容积的合计值在特定范围内，

因此能够提供一种提高了循环特性的锂二次电池用正极，并完成了本发明。

这样，根据本发明，提供一种锂离子二次电池用正极，其包括：集电体；以及正极活性物质层，其形成于所述集电体的至少一个面；其中，所述正极活性物质层包括：含锂金属氧化物，其包括用以下通式(1)

LiFe_1-xZr_xP_1-ySi_yO₄ (1)

(其中，0＜x＜1，0＜y＜1)表示的单位晶格；以及导电材料，

其中，正极活性物质层在集电体的每一单位面积具有0.82×10^-3～7.87×10^-3cm³/cm²的容积的孔隙，所述单位晶格具有10.326≤a≤10.335、6.006≤b≤6.012、4.685≤c≤4.714的晶格常数，所述含锂金属氧化物的容积与导电材料的容积的合计值在集电体的每一单位面积中为1.61×10^-3～6.46×10^-3cm³/cm²。

此外，根据本发明，提供一种锂离子二次电池，其包括：上述正极、负极以及位于所述正极和所述负极之间的隔板。

发明效果

在本发明中，可以提供一种能够提高锂离子二次电池的循环特性的正极以及循环特性得到提高的锂离子二次电池。

在本发明中，还可以提供一种在具备以下条件的任一时能够更加提高锂离子二次电池的循环特性的正极以及循环特性更加提高的锂离子二次电池。所述条件为：

(1)正极活性物质层具有30～52％的容积比例的孔隙；

(2)含锂金属氧化物的容积与导电材料的容积的比为1:0.06～0.23；

(3)含锂金属氧化物的容积与导电材料的容积的合计值在正极活性物质层的容积中所占的比例为40～65％；

(4)x和y在0.015≤x≤0.095以及0.025≤y≤0.19的范围；

(5)x和y的比例为1:1～2。

附图说明