[发明专利]具有层结构的锂金属复合氧化物

说明书

提出作为电池的正极活性物质使用时能够提高循环特性的、新型的具有层结构的锂金属复合氧化物。提出一种锂金属复合氧化物，其特征在于，其为Li_1+xNi_{1‑x‑α‑β‑γ}Mn_αCo_βM_γO₂(式中，0≤x≤0.1、0.01≤α≤0.35、0.01≤β≤0.35、0≤γ≤0.05。M包含选自由Al、Mg、Ti、Fe、Zr、W及Nb组成的组中的至少1种以上的元素)表示的具有层结构的锂金属复合氧化物，二次颗粒内存在的残留Li₂CO₃量为0.03～0.3wt％。

技术领域

本发明涉及能够作为锂电池的正极活性物质使用、尤其是能够作为安装在电动汽车(EV：Electric Vehicle)、混合动力电动汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)中的电池的正极活性物质发挥优异的性能的、具有层结构的锂金属复合氧化物。

背景技术

锂电池、尤其是锂二次电池由于具有能量密度大、寿命长等特征，因此作为摄像机等家电制品、笔记本型电脑、手机等便携式电子设备等的电源使用。最近，该锂二次电池也被应用于安装在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等中的大型电池。

锂二次电池为在充电时锂以离子形式从正极溶出并向负极移动而被嵌入、在放电时锂离子相反地从负极返回到正极的结构的二次电池，已知其高能量密度起因于正极材料的电位。

作为锂二次电池的正极活性物质，除了具有尖晶石结构的锂锰氧化物(LiMn₂O₄)以外，还已知具有层结构的LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂等锂金属复合氧化物。例如由于LiCoO₂具有锂原子层与钴原子层夹着氧原子层交替堆叠而成的层结构，充放电容量大、锂离子嵌入脱嵌的扩散性优异，因此，现在市售的锂二次电池大多为LiCoO₂等具有层结构的锂金属复合氧化物。

LiCoO₂、LiNiO₂等具有层结构的锂金属复合氧化物由通式LiMeO₂(Me：过渡金属)表示。这些具有层结构的锂金属复合氧化物的晶体结构归属于空间群R-3m(“-”通常标在“3”的上部，表示倒转轴。以下同样。)，其Li离子、Me离子及氧化物离子分别占据3a位点、3b位点及6c位点。而且已知呈现出由Li离子形成的层(Li层)与由Me离子形成的层(Me层)夹着由氧化物离子形成的O层交替地堆叠而成的层结构。

以往，关于具有层结构的锂金属复合氧化物(LiM_xO₂)的制造方法，例如专利文献1中公开了如下方法：向锰与镍的混合水溶液中加入碱溶液而使锰与镍共沉淀，加入氢氧化锂，接着进行焙烧，由此制造式：LiNi_xMn_1-xO₂(式中，0.7≤x≤0.95)。

专利文献2中公开了一种层状锂镍锰复合氧化物粉体的制造方法，其为了提供具有高的体积密度的层状锂镍锰复合氧化物粉体，通过喷雾干燥使浆料干燥、进行焙烧，由此形成层状锂镍锰复合氧化物粉体，然后将该复合氧化物粉体粉碎，所述浆料以镍原子〔Ni〕与锰原子〔Mn〕的摩尔比〔Ni/Mn〕计为0.7～9.0的范围含有经粉碎及混合的至少锂源化合物、镍源化合物和锰源化合物。

专利文献3中提出了一种具有层结构的锂金属复合氧化物，其特征在于，通过例如湿式粉碎机等进行粉碎直至D50成为2μm以下，之后使用热喷雾干燥机等进行造粒干燥，进行焙烧，从而微晶直径相对于通过激光衍射散射式粒度分布测定法求出的平均粉体粒径(D50)的比率为0.05～0.20。