[发明专利]尖晶石型含锂锰复合氧化物

说明书

提供：关于5V级尖晶石，能抑制气体产生、且提高功率特性进而寿命特性的尖晶石型含锂锰复合氧化物。提出了一种尖晶石型含锂锰复合氧化物，其为至少包含Li、Mn和O、以及除它们之外的2种以上的元素、且在以金属Li为标准电位时具有4.5V以上的工作电位的尖晶石型含锂锰复合氧化物，D50为0.5μm～9μm、(|众数粒径‑D50|/众数粒径)×100的值为0～25％、(|众数粒径‑D10|/众数粒径)×100的值为20～58％、根据由SEM图像算出的平均一次粒径和前述D50算出的、平均一次粒径/D50为0.20～0.99，一次颗粒为多晶。

技术领域

本发明涉及：能作为锂二次电池的正极活性物质使用的尖晶石型含锂锰复合氧化物，其中，在以金属Li为标准电位时具有4.5V以上的工作电位的5V级尖晶石型含锂锰复合氧化物。

背景技术

锂二次电池具有能量密度大、寿命长等特征。因此，锂二次电池作为摄像机等家电制品、笔记本型个人电脑、移动电话机等便携式电子设备、动力工具等电动工具等的电源被广泛使用，最近，还用于搭载于电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等的大型电池。

锂二次电池是在充电时锂以离子的形式从正极溶出向负极移动而被吸藏、在放电时相反地锂离子从负极回到正极的结构的二次电池，已知其高的能量密度源自正极材料的电位。

作为此种锂二次电池的正极活性物质，除具有层结构的LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂等锂过渡金属氧化物之外，还已知LiMn₂O₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄等具有锰系的尖晶石结构(Fd-3m)的尖晶石型含锂锰复合氧化物。

此种尖晶石型含锂锰复合氧化物具有原料价格廉价、无毒性是安全的、而且耐受过充电的性质，因此，作为电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等的大型电池用的新一代正极活性物质受到关注。另外，能以三维的方式进行Li离子的嵌入/脱嵌的尖晶石型锂过渡金属氧化物(LMO)与具有层结构的LiCoO₂等锂过渡金属氧化物相比，功率特性优异，因此，期待用于如EV用电池、HEV用电池等那样地要求优异的功率特性的用途。

其中，已知通过将LiMn₂O₄中的Mn位点的一部分用其他过渡金属(Cr、Co、Ni、Fe、Cu)置换，从而在5V附近具有工作电位，目前，进行了在以金属Li为标准电位时具有4.5V以上的工作电位的5V级尖晶石型含锂锰复合氧化物的开发。

例如专利文献1中，作为显示出5V级的电动势的锂二次电池的正极活性物质，公开了，在尖晶石型锂锰复合氧化物中以铬为必须添加成分、还添加镍或钴而成的高容量尖晶石型锂锰复合氧化物正极活性物质。

专利文献2中公开了，以相对于Li金属为4.5V以上的电位进行充放电的尖晶石结构的晶体LiMn_2-y-zNi_yM_zO₄(其中，M：选自由Fe、Co、Ti、V、Mg、Zn、Ga、Nb、Mo、Cu组成的组中的至少一种，0.25≤y≤0.6、0≤z≤0.1)。

专利文献3中公开了一种二次电池用正极活性物质，其特征在于，作为能产生4.5V以上的电动势、且维持放电容量的正极活性物质，包含用通式：Lia(M_xMn_2-x-yA_y)O₄(式中，0.4<x、0<y、x+y<2、0<a<1.2。M包含为选自由Ni、Co、Fe、Cr和Cu组成的组，至少包含Ni的一种以上的金属元素。A包含选自Si、Ti中的至少一种金属元素。其中，A仅包含Ti时，A的比率y的值为0.1<y。)表示的尖晶石型锂锰复合氧化物。