[发明专利]锂钴系复合氧化物及其制造方法、电化学器件及锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂钴系复合氧化物及其制造方法、以及使用此锂钴系复合氧化物而成的电化学器件(electrochemical device)及锂离子二次电池。

背景技术

近年，以移动终端(mobile terminal)等为代表的小型电子机器广泛普及，而强烈寻求进一步小型化、轻量化及长寿命化。对于这样的市场要求，推进了特别是小型且轻量又能够得到高能量密度的二次电池的开发。此种二次电池不限于对小型电子器械的适用，对汽车等为代表的大型电子器械、房屋等为代表的电力储存系统的适用也正在探讨中。

其中，锂离子二次电池容易进行小型化及高容量化而受到广大期待。这是由于其可得到比铅电池、镍镉电池更高的能量密度。

该锂离子二次电池具备正极、负极、及隔膜还有电解液。该正极、负极包含与充放电反应相关的正极活性物质、负极活性物质。

以往，提出一种非水电解质二次电池，其使用锂钴复合氧化物来作为正极活性物质，所述锂钴复合氧化物具有属于空间群(space group)R-3m的六方晶系的层状岩盐构造，且包含钴、镍之类的稀有金属也就是过渡金属。近年，对于这样的非水电解质二次电池进一步寻求高容量，另外，还寻求对于高电位的循环寿命。然而，对循环寿命进行改善的要求还是很高，因而为了改善寿命持续开展着各种尝试(例如，参照专利文献1～6)。在这些尝试之中，虽然有将不同种金属、半金属元素固溶化于活性物质的钴和/或镍与锂的复合氧化物中来稳定化结晶构造的尝试、及调节钠和钾等杂质元素的量的尝试等，但仍未达成能满足要求的循环寿命。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-075177号公报；

专利文献2：日本特开2009-026640号公报；

专利文献3：日本特开2007-048525号公报；

专利文献4：日本特开2012-079603号公报；

专利文献5：日本特开2005-019244号公报；

专利文献6：日本特开2013-157260号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是鉴于上述问题点而完成，其目的在于提供一种锂钴系复合氧化物及其制造方法，所述锂钴系复合氧化物，当作为电化学器件的正极活性物质来使用时，可得到高的充放电容量还有高的循环特性。

解决问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明提供一种锂钴系复合氧化物，其用于电化学器件的正极的活性物质，所述锂钴系复合氧化物的特征在于：以相对于前述锂钴系复合氧化物的质量比计，使前述锂钴系复合氧化物分散于超纯水中而成的溶出液中所溶出的氟离子，是500ppm以上且15000ppm以下；所述锂钴系复合氧化物的组成，是由下述通式(1)所表示：Li_1-xCo_1-zM_zO_2-aF_a，其中，-0.1≤x＜1，0≤z＜1，0≤a＜2…(1)；

式(1)中，M表示由Mn、Ni、Fe、V、Cr、Al、Nb、Ti、Cu、Zn所组成的群组中选出的1种以上的金属元素。

若是这样的锂钴系复合氧化物，则由于会使锂离子的脱离、插入变得顺利，由此可稳定并适当地供给锂离子，因此当作为电化学器件的正极活性物质来使用时，可得到高的充放电容量还有高的循环特性。

此时，优选为以相对于前述锂钴系复合氧化物的质量比计，使前述锂钴系复合氧化物分散于超纯水中而成的溶出液中所溶出的锂离子，是500ppm以上且20000ppm以下。

若在使锂钴系复合氧化物分散于超纯水中时，以相对于锂钴系复合氧化物的质量比计，溶出液所溶出的锂离子是在上述范围内，则在作为电化学器件的正极活性物质来使用时，可更有效地提高充放电容量和循环特性。

此时，优选使前述锂钴系复合氧化物分散于超纯水中而成的溶出液中所溶出的锂离子与前述氟离子的质量比，也就是氟离子的质量/锂离子的质量，是0.1以上且5以下。

若溶出的锂离子与氟离子的质量比，也就是氟离子的质量/锂离子的质量是在上述范围内，则当作为电化学器件的正极活性物质来使用时，能更可靠地提高充放电容量和循环特性。

此时，优选为平均粒径是0.5μm以上且30.0μm以下。

若锂钴系复合氧化物的平均粒径是在上述范围内，则当作为电化学器件的正极活性物质来使用时，可更有效地提高充放电容量和循环特性。