[发明专利]非晶相氧化物基正极活性材料及其制备方法和应用

说明书

一种非晶相氧化物基正极活性材料，其为用于全固态二次电池的正极的生产材料，其中，所述非晶相氧化物基正极活性材料(i)包含选自Li和Na的碱金属；选自Co、Ni、Mn、Fe、Cr、V、Cu、Ti、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru和Sn的第二金属；选自磷酸根离子、硫酸根离子、硼酸根离子、硅酸根离子、铝酸根离子、锗酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子和卤离子的离子物质；以及氧原子(构成所述离子物质的氧原子除外)；(ii)至少含有非晶相；并且(iii)是厚度为20μm以上的正极的生产材料。

技术领域

本发明涉及非晶相氧化物基正极活性材料及其制备方法和应用。更具体地，本发明涉及即使在相对厚的正极中也能够表现出高电导率的非晶相氧化物基正极活性材料及其制备方法，正极和含有该正极的全固态二次电池。

背景技术

锂离子二次电池具有高电压和高容量，并且因此已广泛用作移动电话、数码相机、便携式摄像机、笔记本电脑、电动汽车等的电源。通常流通的锂二次电池使用液体电解质，其中作为电解质的电解质盐溶解在非水溶剂中。由于许多非水溶剂是易燃的，因此需要确保锂二次电池的安全性。

为了确保安全性，已经提出不使用非水溶剂，而使用由固体材料制成的所谓的固体电解质的全固态二次电池。报道的许多固体材料是以Li₂S-P₂S₅为代表的硫化物基固体电解质。然而，因为硫化物基固体电解质的生产材料是硫化物，所以从可加工性的观点来看存在挑战。因此，本申请的申请人提出了非硫化物基固体电解质的氧化物基固体电解质(日本未审查专利申请公开2015-76854号：专利文献1)。

例如当由氧化物基固体电解质形成固体电解质层时，需要烧结氧化物基固体电解质。已知如果在极高的烧结温度下与正极和负极同时烧结固体电解质，将在电极和电解质之间的界面处形成高电阻相。在专利文献1中，烧结温度能够较低，其结果是能够抑制高电阻相的形成。

同时，全固态二次电池包含作为固体电解质层以外的必要组分的正极和负极。在专利文献1的实施例中，使用LiCoO₂作为形成正极的正极活性材料。LixMyPOz已被提出作为防止在上述界面处形成高电阻相的电子导电正极活性材料(Sabi et al.,Journal ofPower Sources,258(2014),p.54-60:非专利文献1)。非专利文献1提出通过溅射在固体电解质层上形成包含正极活性材料的正极，并且描述了能够减少形成时施加到固体电解质层的热量，从而抑制高电阻相的形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开2015-76854号

非专利文献

非专利文献1：Sabi et al.,Journal of Power Sources,258(2014),p.54-60

发明内容

在上述专利公开中，因为通过溅射形成正极，所以不能形成厚的正极。因为正极的厚度会影响全固态二次电池的容量，所以需要尽可能地增加其厚度。还希望提供一种能够防止在与固体电解质层的界面处形成高电阻相的正极活性材料。

由此，本发明提供一种非晶相氧化物基正极活性材料，其是用于全固态二次电池的正极的生产材料，其中，

所述非晶相氧化物基正极活性材料

(i)包含选自Li和Na的碱金属；选自Co、Ni、Mn、Fe、Cr、V、Cu、Ti、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru和Sn的第二金属；选自磷酸根离子、硫酸根离子、硼酸根离子、硅酸根离子、铝酸根离子、锗酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子和卤离子的离子物质；以及氧原子(构成所述离子物质的氧原子除外)；

(ii)至少含有非晶相；并且

(iii)是厚度为20μm以上的正极的生产材料。