非水电解质二次电池用正极活性物质和非水电解质二次电池制造技术

技术编号:18466733 阅读:40 留言:0更新日期:2018-07-18 16:24
本发明专利技术为一种非水电解质二次电池用正极活性物质,其包含层状氧化物,所述层状氧化物由组成式LixNiyCoαAlβSizO2‑γ(式中,x、y、α、β、z和γ分别满足包含在特定范围中的0.95<x<1.05、0.80<y<1、0<α<0.15、0<β<0.05、y+α+β=1、0<z≤0.02和0≤γ<0.05。)表示,具有归属于空间群R‑3m的层状晶体结构,并且X射线衍射图案中的(211)面的衍射峰的半值宽度n为0.28°≤n≤0.50°。

Positive electrode active material and non aqueous electrolyte two times battery for non-aqueous electrolyte two battery

The present invention is a positive active substance for a non water electrolyte two battery, which contains layered oxide. The layered oxide is composed of 0.95 < x < 1.05, 0.80 < y < 1, 0 < 0.15, 0 < 0.05, y+ a + beta contained in a specific range, respectively, in a specific range of LixNiyCo a, x, y, alpha, beta, Z and gamma. = = 1, 0 < Z < 0.02 and 0 < 0.05. It indicates that there is a layered crystal structure belonging to the space group R 3M, and the half value width of the diffraction peak of the (211) surface in the X ray diffraction pattern is 0.28 degrees less than n less than 0.50 degrees.

【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用正极活性物质和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用正极活性物质和非水电解质二次电池。
技术介绍
作为锂离子二次电池的正极材料之一的锂镍复合氧化物(LiNiO2)与锂钴复合氧化物(LiCoO2)相比,具有如下优点:为高容量,镍比钴价格便宜,能稳定地获得等,因此期待作为下一代的正极材料。然而,锂镍复合氧化物通常比锂钴复合氧化物的耐久性差,因此尝试进行了对锂镍复合氧化物的耐久性的改良。专利文献1中记载了:一种非水电解液二次电池,其包含含镍锂复合氧化物作为正极活性物质,非水电解液包含特定浓度的有机酸,该含镍锂复合氧化物除了包含Li、Ni及Co和Mn中的至少1种之外,还包含选自由特定金属组成的组的元素时,可以得到在高温下的循环特性优异的电池。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-351242
技术实现思路
然而,在作为正极活性物质使用Ni含量高的锂镍复合氧化物时,在该锂镍复合氧化物中添加Li、Ni、Co和Mn以外的金属来提高耐久性(循环特性)时,存在充放电容量降低这样的课题。本专利技术目的在于提供含有Ni含量高的锂镍复合氧化物的同时、具有良好的耐久性和高充放电容量的非水电解质二次电池。本专利技术的非水电解质二次电池用正极活性物质的特征在于,其包含层状氧化物,所述层状氧化物由组成式LixNiyCoαAlβSizO2-γ(式中,x、y、α、β、z和γ分别满足0.95<x<1.05、0.80<y<1、0<α<0.15、0<β<0.05、y+α+β=1、0<z≤0.02和0≤γ<0.05。)表示,具有归属于空间群R-3m的层状晶体结构;并且X射线衍射图案中的(211)面的衍射峰的半值宽度n为0.28°≤n≤0.50°。根据本专利技术,能够制作正极活性物质含有Ni含量高的锂镍复合氧化物的同时、具有良好的耐久性和高的充放电容量的非水电解质二次电池。附图说明图1是示出实施例和比较例中制作的锂镍复合氧化物的粉末X射线衍射图案的图。图2是实施例和比较例中制作的锂镍复合氧化物的粉末X射线衍射图案的一部分放大图。图3是实施例和比较例中制作的锂镍复合氧化物的粉末X射线衍射图案的其它部分的放大图。具体实施方式以提高耐久性为目的,在锂镍复合氧化物中添加金属而提高结晶性时,由于微晶过度生长等而使充放电容量降低。另一方面,锂镍复合氧化物的结晶性过低时,晶体结构的骨架变脆而耐久性降低。由此,在使用Ni含有比率高的锂镍复合氧化物作为正极活性物质时,难以兼顾充放电容量和耐久性。本专利技术人等进行了深入研究,结果发现:通过在锂镍复合氧化物中添加特定量的硅,能使作为晶体结构的骨架的氧与过渡金属的结合牢固,从而可以谋求通过结构稳定化来提高耐久性,进而通过将表示过渡金属的层内和层间的排列的(211)面的衍射峰的半值宽度n设为0.28°≤n≤0.50°,从而非水电解质二次电池能够实现高的充放电容量。由此,即使是具有Ni含有比率高的锂镍复合氧化物作为正极活性物质的非水电解质二次电池,也能够兼顾良好的耐久性和高的充放电容量。以下对本专利技术的实施方式的一个例子进行详细说明。作为本专利技术的实施方式的一个例子的非水电解质二次电池(以下也简称为“二次电池”)具备正极、负极及非水电解质。优选在正极与负极之间设置分隔件。非水电解质二次电池例如具有将隔着分隔件卷绕正极和负极而成的卷绕型的电极体、及非水电解质收容于外壳体中的结构。或者,代替卷绕型的电极体,还可以适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。另外,作为非水电解质二次电池的形态,没有特别限定,可以示例出圆筒型、方型、硬币型、纽扣型、层压型等。[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上的正极活性物质层构成。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。优选正极活性物质层中除了正极活性物质之外还包含导电材料和粘结剂。导电材料是为了提高正极活性物质层的电导性而使用的。作为导电材料,可以示例出炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨等碳材料。它们可以使用1种,还可以组合使用2种以上。导电材料的含有率相对于正极活性物质层的总质量优选0.1~30质量%、更优选0.1~20质量%、特别优选0.1~10质量%。粘结剂是为了维持正极活性物质与导电材料之间的良好的接触状态,且提高正极活性物质等对于正极集电体表面的粘结性而使用的。作为粘结剂可使用例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、或它们2种以上的混合物等。粘结剂还可以与羧甲基纤维素(CMC)、聚氧乙烯(PEO)等增稠剂组合使用。它们可以使用1种,还可以组合使用2种以上。粘结剂的含有率相对于正极活性物质层的总质量优选0.1~30质量%、更优选0.1~20质量%、特别优选0.1~10质量%。以下对正极活性物质进行详细说明。作为本专利技术的实施方式的一个例子的非水电解质二次电池用正极活性物质(以下也简称为“正极活性物质”)包含含锂镍层状氧化物,所述含锂镍层状氧化物由下述组成式(1)表示,具有归属于空间群R-3m的层状晶体结构,并且X射线衍射图案中的(211)面的衍射峰的半值宽度n处于特定范围。以下,也将本专利技术的正极活性物质所含有的、下述组成式(1)所示的含锂镍层状氧化物简记为“层状氧化物”。层状氧化物由下述组成式(1)表示:LixNiyCoαAlβSizO2-γ(1)式(1)中,x、y、α、β、z和γ分别满足0.95<x<1.05、0.80<y<1、0<α<0.15、0<β<0.05、y+α+β=1、0<z≤0.02和0≤γ<0.05。如上所述,组成式(1)中将Ni、Co和Al的总量设为1摩尔,即设为y+α+β=1,示出各元素的摩尔存在比。需要说明的是,在提及层状氧化物的晶体结构等时,除了Ni和Co之外,还包含与Ni和Co存在于相同层内的Al,有时将它们称为“过渡金属”。组成式(1)的x表示相对于Ni、Co和Al的总量的锂(Li)的含量(摩尔比)。通过含有0.95<x<1.05的范围内的锂,从而能够提高非水电解质二次电池的充放电容量。组成式(1)的y表示相对于Ni、Co和Al的总量的镍(Ni)的含量(摩尔比)。通过含有0.80<y<1的范围内的镍,从而能够提高非水电解质二次电池的充放电容量。从该观点出发,组成式(1)的y优选为0.85<y<1。组成式(1)的α表示相对于Ni、Co和Al的总量的钴(Co)的含量(摩尔比)。通过使层状氧化物含有钴,从而能够提高非水电解质二次电池的耐久性。另外,通过含有α<0.15的范围内的钴,从而能够提高非水电解质二次电池的充放电容量。组成式(1)的α优选为0.03<α<0.12。组成式(1)的β表示相对于Ni、Co和Al的总量的铝(Al)的含量(摩尔比)。通过使层状氧化物含有铝,从而能够提高非水电解质二次电池的耐久性。另外,通过含有β<0.05的范围内的铝,从而能够提高非水电解质二次电池的充放电容量。组成式(1)的β优选为0.005<β<0.05。组成式(1)的z表示相对于Ni、Co和Al的总量的硅(Si)的含量(摩尔比)。通过使层状氧化物含有0<z≤0.02的范围内的硅,从而能够提高非水电解质二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池用正极活性物质,其包含层状氧化物,所述层状氧化物由组成式LixNiyCoαAlβSizO2‑γ表示,式中,x、y、α、β、z和γ分别满足0.95<x<1.05、0.80<y<1、0<α<0.15、0<β<0.05、y+α+β=1、0<z≤0.02和0≤γ<0.05,具有归属于空间群R‑3m的层状晶体结构,并且X射线衍射图案中的(211)面的衍射峰的半值宽度n为0.28°≤n≤0.50°。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.25 JP 2015-2534631.一种非水电解质二次电池用正极活性物质,其包含层状氧化物,所述层状氧化物由组成式LixNiyCoαAlβSizO2-γ表示,式中,x、y、α、β、z和γ分别满足0.95<x<1.05、0.80<y<1、0<α<0.15、0<β<0.05、y+α+β=1、0<z≤0.02和0≤γ<0.05,具有归属于空...

【专利技术属性】
技术研发人员:青木良宪齐藤元治小笠原毅
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

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