[发明专利]锂二次电池和该锂二次电池用正极活性物质

说明书

本申请是申请号为201080065502.2、申请日为2010年3月19日、发明名称为“锂二次电池和该锂二次电池用正极活性物质”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及锂离子电池等的锂二次电池、和可很好地用于该锂二次电池的正极的正极活性物质。另外，涉及制造该正极活性物质的方法。详细地讲，涉及一种正极活性物质以及在正极中具备该正极活性物质的锂二次电池，该正极活性物质包含具有层状岩盐型的晶体结构的含锂复合氧化物。

背景技术

近年来，锂二次电池、镍氢电池等的二次电池，作为以电为驱动源的车辆搭载用电源、或个人计算机和便携终端等的电器制品等所搭载的电源，其重要性不断提高。特别是重量轻且可得到高能量密度的锂二次电池(典型的是锂离子电池)，被期待着作为优选用作车辆搭载用高输出功率电源的电池。

锂二次电池，具备在导电性构件(电极集电体)上保持有能够可逆地吸藏和释放变为电荷载体的锂离子的材料(电极活性物质)的构成的电极，为了实现进一步的高能量密度化和高输出功率化，正在进行电极活性物质材料的研讨。作为用于锂二次电池的正极的正极活性物质，可举出具有层状岩盐型(layered rocksalt)和尖晶石型(spinel)等的晶体结构的含锂复合氧化物。可例示例如，含有锂(Li)和至少一种的过渡金属元素的、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物、锂锰复合氧化物、或者在上述晶体结构的锂以外的金属格点配置有镍、钴、锰的各原子的锂镍钴锰复合氧化物。特别是锂镍钴锰复合氧化物作为热稳定性优异、且可得到高能量密度的物质受到关注。作为与这样的锂二次电池用的正极活性物质相关的现有技术，在专利文献1和2中对于具有层状岩盐型的晶体结构的各种含锂复合氧化物进行了公开。

现有技术文献

专利文献1：日本国专利申请公开第2008-288112号公报

专利文献2：日本国专利申请公开第2008-243661号公报

发明内容

在锂二次电池的用途之中，有设想如车辆搭载用电源那样，在反复高速充放电(所谓的大电流充放电)的方式下长期地使用的用途。但是，在作为正极活性物质使用具有层状岩盐型的晶体结构的锂锰复合氧化物的锂二次电池中，如果在反复这样的高速充放电的方式下使用，在电池内部产生热，则存在晶格中的Mn溶出的问题。如果Mn溶出，则招致正极活性物质内的锂的移动速度的降低和/或正极与电解液之间的电荷移动反应的延迟，容量急剧地降低。因此，希望即使在高速充放电下使用，也不使锂的移动速度降低而可维持高容量的正极活性物质。

本发明是鉴于该状况完成的，其主要的目的是提供一种即使在高速充放电下使用，容量也难以降低的锂二次电池用的正极活性物质和该正极活性物质的制造方法。另外，另一目的在于提供一种在正极中具备这样的正极活性物质的锂二次电池。

为了实现上述目的，通过本发明，提供一种正极活性物质，其特征在于，上述正极活性物质包含通式(1)表示的锂锰复合氧化物，

Li_x(Mn_aCo_bNi_c)_2-x-yM_yO₂(1)

(式(1)中的a、b、c为

0＜a＜0.65、

0≤b、

0≤c，

式(1)中的x、y为

0＜x＜1.3、

0＜y＜0.05。典型的是a+b+c＝2-x-y。)

上述式(1)中的元素M是与Mn、Co、Ni相比，与氧的结合能大的元素。

另外，本发明提供一种在正极中具备上述正极活性物质的锂二次电池。

再者，在本说明书中所谓「锂二次电池」，是指利用锂离子作为电解质离子，可通过与正负极间的锂离子相伴的电荷的移动来实现充放电的二次电池。一般被称为锂离子电池的二次电池是包含在本说明书的锂二次电池中的典型例。

再者，在本说明书中所谓「正极活性物质」，是指在二次电池中能够可逆地吸藏和释放(典型的是插入和脱离)变为电荷载体的化学种(例如锂离子)的正极侧的活性物质。

在此公开的锂二次电池的正极中具备的包含锂锰复合氧化物的正极活性物质，其特征在于，由式(1)Li_x(Mn_aCo_bNi_c)_2-x-yM_yO₂表示，该式(1)中的元素M是与Mn、Co、Ni相比，与氧的结合能大的元素。