[发明专利]用于非水系电解质二次电池的正极活性物质、用于非水系电解质二次电池的正极活性物质的制造方法

说明书

提供一种用于非水系电解质二次电池的正极活性物质，其包含锂镍钴锌复合氧化物粉末。该锂镍钴锌复合氧化物粉末包含：锂(Li)；镍(Ni)；钴(Co)；从锰(Mn)、钒(V)、镁(Mg)、钼(Mo)、铌(Nb)、硅(Si)、钛(Ti)、铝(Al)的群众选择的至少1种元素M；锌(Zn)。元素的摩尔比(Li:Ni:Co:M)为Li:Ni:Co:M＝z:1‑x‑y:x:y(其中，0.95≦z≦1.10、0.05≦x≦0.35、0≦y≦0.10)，相对于Li、Ni、Co、元素M及氧的合计含量，锌的含量为0.01质量％以上、1.5质量％以下。该锂镍钴锌复合氧化物粉末在其表面的至少一部分具有使锌固溶而成的锌固溶区域。

技术领域

本发明涉及一种用于非水系电解质二次电池的正极活性物质，以及用于非水系电解质二次电池的正极活性物质的制造方法。

背景技术

近年，随着便携式电话及笔记本型计算机等便携式电子设备的普及，需要开发具有高能量密度且小型轻量的非水系电解质二次电池。另外，作为用于混合动力汽车等电动汽车的电池，也需要开发高输出的二次电池。作为可以满足这些需求的非水系电解质二次电池，可以举出锂离子二次电池。锂离子二次电池由负极、正极以及电解液等构成，负极与正极的活性物质采用可使锂脱出及嵌入的材料。

这种锂离子二次电池的研究开发目前较为活跃。其中，以层状或尖晶石型锂金属复合氧化物作为正极活性物质的锂离子二次电池，可获得4V级的高电压，因此，作为高能量密度的电池在推进其实用化。作为目前为止开发的主要材料，可以举出较容易进行合成的锂钴复合氧化物(liCoO₂)、使用比钴低价的镍的锂镍复合氧化物(LiNiO₂)、锂镍钴锰复合氧化物(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)、使用锰的锂锰复合氧化物(LiMn₂O₄)等。

其中，关于使用锂钴复合氧化物的电池，为了实现良好的初期容量特性及再利用特性，目前为止已进行多次开发，也获得了各种成果。然而，锂钴复合氧化物的原料使用高价的钴化合物，因此，使用该锂钴复合氧化物的电池的每单位容量的单价远远高于镍氢电池，导致其可应用的用途受到相当限制。因此，不仅是便携式设备中使用的小型二次电池，对用于储电或用于电动汽车等的大型二次电池而言，为实现锂离子二次电池的应用，也需要降低正极活性物质的成本，以能够制造出更低价的锂离子二次电池。

作为用于锂离子二次电池的正极活性物质的新材料，可以举出锂镍复合氧化物，其采用比钴低价的镍。该锂镍复合氧化物具有比锂钴复合氧化物更低的电化学势，而不易发生电解液氧化导致的分解问题，可期待更高的容量，并获得与钴类相同的高电池电压，因此其开发活动较为活跃。然而，作为正极材料如果使用由纯粹的镍合成的锂镍复合氧化物来制造锂离子二次电池，会出现循环特性不及钴类，以及在高温环境下使用或保存时电池性能容易受损的缺点。为了改善这些缺点，例如专利文献1中所述，众所周知由钴或铝代替一部分镍而成的锂镍复合氧化物。

作为正极活性物质的锂镍复合氧化物的通常的制造方法，已知通过中和晶析法制作出作为前驱体的镍复合氢氧化物，将所述前驱体与氢氧化锂等锂化合物混合并进行煅烧，从而获得锂镍复合氧化物的方法。通过这种方法合成的锂镍复合氧化物中会残留未产生反应的氢氧化锂。将正极活性物质混炼成膏体时，未产生反应的氢氧化锂会成为引起胶凝化的原因。并且，在高温环境下对正极活性物质进行充电时，氢氧化锂还成为引起氧化分解产生气体的要因。

对此，专利文献2公开了一种对合成后的锂镍复合氧化物进行水洗，以从锂金属复合氧化物的一次粒子表面上除去杂质的方法。通过这种方法获得的正极活性物质，水洗时不仅会除去杂质，锂镍复合氧化物晶格内的锂也会流失，锂化合物多被洗脱，而造成活性物质表面的结晶发生锂离子缺损，电池容量降低以及电池电阻增大的问题。