非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术的目的在于提供改善了低温输出特性的非水电解质二次电池。本发明专利技术的非水电解质二次电池具备正极、负极，正极包含：含锂过渡金属氧化物、周期表第5族元素和第6族元素中的至少一种元素、及磷酸化合物，所述磷酸化合物包含金属元素和氢元素。

Non water electrolyte two battery

The aim of the present invention is to provide a non aqueous electrolyte two cell with improved low temperature output characteristics. The non water electrolyte two battery of the invention has positive pole and negative electrode, and the positive pole includes: lithium transition metal oxide, periodic table fifth element and at least one element of sixth family elements, and phosphoric acid compound. The phosphate compound contains metal elements and hydrogen elements.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池
本专利技术涉及非水电解质二次电池。
技术介绍
出于提高过充电时的电池的安全性的目的，例如，专利文献1中提出了：具备由W、Mo、Zr化合物和磷酸化合物覆盖了正极活性物质表面的正极的非水电解质二次电池。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/128903号
技术实现思路
然而，上述现有技术中，有时低温时的输出特性是不充分的。本专利技术的目的在于提供改善了低温输出特性的非水电解质二次电池。本专利技术为一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极，正极包含：含锂过渡金属氧化物、周期表第5族元素和第6族元素中的至少一种元素、及磷酸化合物，所述磷酸化合物包含金属元素和氢元素。根据本专利技术，能够提供改善了低温输出特性的非水电解质二次电池。具体实施方式本专利技术人等进行了深入研究，结果发现：通过在正极中添加特定的化合物，从而能够改善非水电解质二次电池的低温输出特性，以至想到了以下说明的方式的专利技术。本专利技术的一个方式为一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极，正极包含：含锂过渡金属氧化物、周期表第5族元素和第6族元素中的至少一种元素、及磷酸化合物，所述磷酸化合物包含金属元素和氢元素。根据本专利技术的一个方式，能够改善低温输出特性。需要说明的是，本说明书中，称为“第5族/第6族元素”时表示第5族元素和第6族元素中的至少一种元素。对于改善低温输出特性的机理尚不完全明确，但考虑出以下机理。由于电池的充放电，正极中包含的第5族/第6族元素、包含金属元素和氢元素的磷酸化合物在非水电解质中溶出，移动至负极侧。然后，在负极表面形成包含第5族/第6族元素和该磷酸化合物的覆膜。可认为此时正极存在有第5族/第6族元素及包含金属元素和氢元素的磷酸化合物这两者时，第5族/第6族元素的溶出和析出形态发生变化，在负极表面形成低电阻的覆膜。可认为由于形成这样的低电阻覆膜而改善低温输出特性。此处，低温例如为-30℃以下。对于作为本专利技术的其它方式的非水电解质二次电池，磷酸化合物是通式MxHyPO4(M为金属元素、x为1～2、y为1～2)所示的磷酸化合物。另外，磷酸化合物的金属元素是2价的金属元素。由此，可认为在负极表面形成了更低电阻的覆膜，低温输出特性得到进一步改善。对于作为本专利技术的其它方式的非水电解质二次电池，负极包含石墨系碳材料、及固着于石墨系碳材料表面的无定形碳材料。由此，可认为与使用了无定形碳材料未固着于表面的石墨系碳材料的情况相比，在负极表面形成了更低电阻的覆膜，低温输出特性得到进一步改善。另外，对于作为本专利技术的其它方式的非水电解质二次电池，第6族元素为钨。由此，可认为在负极表面形成了更低电阻的覆膜，低温输出特性得到进一步改善。以下对本专利技术的实施方式进行说明。其中，本实施方式是一个例子，本专利技术不限定于以下的实施方式。＜非水电解质二次电池的构成＞实施方式的一个例子的非水电解质二次电池具备：负极、正极、及非水电解质。在正极和负极之间设置分隔件是适宜的。作为非水电解质二次电池的结构的一个例子，可列举出：将隔着分隔件卷绕正极和负极而成的电极体、及非水电解质收容于外壳体中的结构。或者，还可以代替卷绕型的电极体，使用隔着分隔件层叠正极和负极而成的层叠型的电极体等其它形态的电极体。非水电解质二次电池例如可以是圆筒型、方型、硬币型、纽扣型、层压型等的任意形态。＜正极＞正极例如由金属箔等正极集电体、及形成于正极集电体的单面或两面的正极复合材料层构成。作为正极集电体可以使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的薄膜等。正极复合材料层具备：作为正极活性物质的含锂过渡金属氧化物、第5族/第6族元素、及磷酸化合物，所述磷酸化合物包含金属元素和氢元素。正极复合材料层进一步包含导电材料和粘结材料是适宜的。[含锂过渡金属氧化物]含锂过渡金属氧化物是至少包含锂(Li)和过渡金属元素的金属氧化物，例如，可以由通式LixMeyO2表示。上述通式中，Me为镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)等过渡金属元素。x为例如0.8以上且1.2以下。y根据Me的种类和氧化值不同而异，例如为0.7以上且1.3以下。作为含锂过渡金属氧化物，特别优选含有Ni、Co和Mn的镍钴锰酸锂。含锂过渡金属氧化物的添加元素不限定于镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，还可以包含其它添加元素。作为其它添加元素，例如可列举出：锂以外的碱金属元素、Mn、Ni和Co以外的过渡金属元素、碱土金属元素、第12族元素、第13族元素和第14族元素。作为其它添加元素的具体例子，例如可列举出：锆(Zr)、硼(B)、镁(Mg)、铝(Al)、钛(Ti)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)等。其中，Zr是适宜的。可认为通过含有Zr，从而使含锂过渡金属氧化物的晶体结构稳定化，使正极复合材料层在高温下的耐久性和循环性提高。含锂过渡金属氧化物中的Zr的含量相对于Li除外的金属总量优选0.05mol％以上且10mol％以下、更优选0.1mol％以上且5mol％以下、特别优选0.2mol％以上且3mol％以下。含锂过渡金属氧化物的粒径没有特别限定，优选为2μm以上且30μm以下。含锂过渡金属氧化物的颗粒为一次颗粒聚集而形成的二次颗粒时，该二次颗粒优选具有上述粒径，该一次颗粒优选具有例如50nm以上且10μm以下的粒径。含锂过渡金属氧化物的粒径例如可为如下值：随机抽取100个利用扫描型电子显微镜(SEM)观察到的含锂过渡金属氧化物的颗粒，将各颗粒的长径和短径的长度的平均值作为各颗粒的粒径，取100个颗粒的粒径的平均值。含锂过渡金属氧化物的BET比表面积没有特别限定，优选为0.1m2/g以上且6m2/g以下。需要说明的是，含锂过渡金属氧化物的BET比表面积可以利用公知的BET式粉体比表面积测定装置进行测定。[第5族/第6族元素]第5族/第6族元素只要存在于含锂过渡金属氧化物附近，就可以以任意的形态包含。例如，第5族/第6族元素的化合物可以附着于含锂过渡金属氧化物的颗粒的表面，另外，第5族/第6族元素还可以包含在含锂过渡金属氧化物中，还可以两者共存。从能够在负极上形成低电阻的覆膜，进一步改善低温输出特性方面考虑，特别优选第5族/第6族元素包含在含锂过渡金属氧化物中的形态。属于周期表第5族的元素为钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)和(Db)，属于周期表第6族的元素为铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)和钅喜(Sg)。其中，从能够在负极上形成低电阻的覆膜，进一步改善低温输出特性方面考虑，优选W、Nb、Ta、Cr和Mo、更优选W、Nb、特别优选W。作为第5族/第6族元素的化合物附着于含锂过渡金属氧化物颗粒表面时的第5族/第6族元素的化合物，例如可列举出：WO2、WO3和W2O5等氧化钨、NbO、Nb2O3、NbO2和Nb2O5等氧化铌、及钨酸锂等氧化钨的盐、铌酸锂等氧化铌的盐等。氧化钨中，优选氧化值为稳定的6价的WO3；氧化铌中，优选氧化值为稳定的4价的NbO2、5价的Nb2O5。第5族/第6族元素的化合物例如可以与正极活性物质机械地混合而附着于活性物质颗粒表面。还可以在混炼导电材料和粘结材料来制作正极复合材料浆料时添加第5族/第6族元素的化合物。将第5族/第6族元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极，所述正极包含：含锂过渡金属氧化物、周期表第5族元素和第6族元素中的至少一种元素、及磷酸化合物，所述磷酸化合物包含金属元素和氢元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.25 JP 2015-2529241.一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极，所述正极包含：含锂过渡金属氧化物、周期表第5族元素和第6族元素中的至少一种元素、及磷酸化合物，所述磷酸化合物包含金属元素和氢元素。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述磷酸化合物为通式MxHyPO4所示的...

【专利技术属性】
技术研发人员：神贵志，新名史治，柳田胜功，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP