本发明专利技术提供在用作电池的正极时能够使电池高输出化且电池性能的劣化较少的非水系电解质二次电池用正极电极。本发明专利技术提供具有由包含锂金属复合氧化物的正极活性物质构成的正极、以及在该正极的表面由包含铌和锂的化合物形成的非晶质的包覆层且所述化合物为锂离子导体的非水系电解质二次电池用正极电极。由此，能够提高电极的锂离子传导性，而且，能够抑制该锂离子传导性和介电性在大气中劣化。另外，通过使用该电极，能够提供能实现高输出化且在大气中进行处理的情况下高输出性能不易劣化的非水系电解质二次电池用正极电极。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水系电解质二次电池用正极电极、用于该正极电极的正极活性物质及利用它们的二次电池
本专利技术涉及非水系电解质二次电池用正极、用于该正极的正极活性物质、以及利用这些正极和正极活性物质的二次电池。
技术介绍
近年来，伴随着移动电话、笔记本式个人计算机等便携式电子设备的普及，对具有高能量密度的小型且轻量的非水系电解质二次电池的开发寄予了热切期待。另外，作为以混合动力汽车为主的电动汽车用的电池，对高输出功率的二次电池的开发寄予了热切期待。作为满足上述要求的二次电池，有锂离子二次电池。锂离子二次电池由以正极活性物质为主要构成成分的正极、以负极活性物质为主要构成成分的负极以及非水系电解质构成，负极和正极活性物质一直使用可脱出和嵌入锂的材料。目前，对这种锂离子二次电池的研究开发非常活跃，由于将层状型的锂金属复合氧化物用作正极材料的锂离子二次电池，能够获得4V级别的高电压，因此，作为具有高能量密度的电池，正在推进其实用化。作为到目前为止提出的材料，能够举出比较容易合成的锂钴复合二氧化物(LiCoO2)、使用了比钴更廉价的镍的锂镍复合二氧化物(LiNiO2)、锂镍钴锰复合二氧化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)等。为了开发上述锂复合氧化物作为汽车用途，重要的是改良为能得到比现状更高输出的正极材料即正极材料的低电阻化。另外，在上述锂复合氧化物中，在大气中进行处理时，存在与大气中的水分、二氧化碳反应而形成非活性层，引起容量低下、电阻增加的情况。因此，重要的是防止这些正极活性物质的劣化。专利文献1提出了一种正极活性物质粉末，其是由在由成分中具有Li和过渡金属M的复合氧化物构成的锂离子二次电池用正极活性物质的粒子表面形成有铌酸锂的包覆层的粒子构成的粉末，碳含量为0.025质量％以下，通过利用XPS(X-rayPhotoelectronSpectroscopy，X射线光电子能谱)的深度方向分析，从该包覆层的最外表面到蚀刻深度1nm为止分布的Nb的总原子数占Nb、M的总原子数的平均比例为70％以上。然而，尚未以抑制由在活性物质与固体电解质之间形成的固体之间的接触界面产生的电阻造成的电池的内部电阻的增大为目的，对在液体的非水系电解质与活性物质形成有界面的非水系电解质二次电池的输出特性的改善进行研究。专利文献2提出了一种正极活性物质，其是锂镍复合氧化物，由以一次粒子构成的二次粒子构成，所述一次粒子的一部分表面包覆有锂金属氧化物层，且剩余的一次粒子表面包覆有立方晶的金属氧化物层，所述锂金属氧化物是选自由偏硼酸锂、铌酸锂、钛酸锂、钨酸锂、钼酸锂组成的组中的至少一种，所述锂金属氧化物层的厚度为0.5nm以上且5nm以下，所述立方晶的金属氧化物为氧化镍，所述立方晶的金属氧化物层的厚度为0.5nm以上且10nm以下，所述锂金属氧化物层的平均包覆率x为0.85以上且小于0.95，所述金属氧化物层的包覆率y为0.05以上且小于0.15(x+y＝1)。然而，在高电压充电的锂离子二次电池中，能够抑制充放电时与非水系电解质的副反应，能够提高电池的容量、循环特性以及速率特性，但尚未对输出特性的改善进行研究。非专利文献1报告了：通过使用脉冲激光沉积法在LiCoO2上形成具有作为离子导体的性质的锂金属氧化物的Li2WO4膜，从而提高正极/电解质界面处的锂扩散，降低界面电阻，由于处于非晶状态因而锂的扩散路径有效地发挥作用，电阻降低的效果得到促进，输出特性提高。然而，尚未对非专利文献2中记载的包覆具有作为离子导体的性质的铌酸锂的情况下的输出特性的效果进行研究。此外，完全没有提到在大气中进行处理的情况下对电池性能的影响。非专利文献3报告了通过使用溶胶-凝胶法在LiCoO2上包覆具有作为电介质的性质的金属氧化物BaTiO3来提高输出特性。另外，非专利文献4报告了铌酸锂不受结晶状态影响，表现出良好的介电性。然而，非专利文献3中完全没有提及在使用除BaTiO3以外的电介质的情况下对电池性能的影响。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-238957号公报；专利文献2：日本特开2013-137947号公报。非专利文献非专利文献1：J.PowerSources305(2016)46；非专利文献2：J.Appl.Phys.49(1978)4808；非专利文献3：APPLIEDPHYSICSLETTERS105(2014)143904；非专利文献4：应用物理第54卷(1985)568。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于，提供一种在用作电池的正极时能够使电池高输出化而且在大气中对电池进行处理的情况下电池性能的劣化较少的非水系电解质二次电池用正极电极以及用于该电极的正极物质。另外，其目的在于，还提供一种能得到高输出功率且电池性能的劣化较少的非水系电解质二次电池。解决课题的技术手段本专利技术人为了解决上述课题，对用作非水系电解质二次电池用正极活性物质的锂金属复合氧化物的各特性进行研究，其结果是，得到了以下认识，通过在锂金属复合氧化物的表面形成由包含铌和锂的化合物构成的非晶质包覆层，提高了正极电极的锂离子传导性以及锂在表面包覆层和正极活性物质界面的嵌入脱出，而且包覆层的锂离子传导性以及作为电介质的性质在大气中难以劣化的认识、以及能够显著降低使用该正极电极的二次电池的电解质/正极界面电阻从而提高二次电池的输出特性，而且能够抑制在大气中对二次电池进行处理时的电池性能的劣化，从而完成了本专利技术。第一专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，具有由包含锂金属复合氧化物的正极活性物质构成的正极、以及在该正极的表面由包含铌和锂的化合物形成的非晶质状态的包覆层，所述化合物为锂离子导体。第二专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，在第一专利技术的基础上，所述化合物为铌酸锂。第三专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，在第二专利技术的基础上，所述铌酸锂包括选自由LiNbO3、LiNb3O8、Li3NbO4组成的组中的任意一个化合物。第四专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，在第一专利技术至第三专利技术中的任一项的基础上，所述化合物为电介质。第五专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，在第一专利技术至第四专利技术中的任一项的基础上，所述包覆层的厚度为1～500nm。第六专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，在第一专利技术至第五专利技术中的任一项的基础上，所述正极为薄膜，所述包覆层重叠地形成在所述正极上。第七专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，在第一专利技术至第五专利技术中的任一项的基础上，所述锂金属复合氧化物为粒子状，所述包覆层形成于所述锂金属复合氧化物的粒子的表面。第八专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的特征在于，在第七专利技术的基础上，相对于所述锂金属复合氧化物中包含的除锂以外的金属元素的总和，所述包覆层中包含的铌量为0.05～5.0原子％。第九专利技术的非水系电解质二次电池用正极活性物质是用于第七专利技术或第八专利技术的非水系电解质二次电池用正极电极的正极活性物质，其特征在于，在所述锂金属复合氧化物的粒子的表面形成有所述包覆层。第十专利技术的非水系电解质二次电池的特征在于，使用了第一专利技术至第八专利技术中任一项所述的正极电极。专利技术效果根据第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非水系电解质二次电池用正极电极，其特征在于，具有由包含锂金属复合氧化物的正极活性物质构成的正极、以及在该正极的表面由包含铌和锂的化合物形成的非晶质状态的包覆层，所述化合物为锂离子导体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.08 JP 2016-044033;2016.12.15 JP 2016-242991.一种非水系电解质二次电池用正极电极，其特征在于，具有由包含锂金属复合氧化物的正极活性物质构成的正极、以及在该正极的表面由包含铌和锂的化合物形成的非晶质状态的包覆层，所述化合物为锂离子导体。2.如权利要求1所述的非水系电解质二次电池用正极电极，其特征在于，所述化合物为铌酸锂。3.如权利要求2所述的非水系电解质二次电池用正极电极，其特征在于，所述铌酸锂包括选自由LiNbO3、LiNb3O8、Li3NbO4组成的组中的任意一种化合物。4.如权利要求1～3中任一项所述的非水系电解质二次电池用正极电极，其特征在于，所述化合物为电介质。5.如权利要求1～4中任一项所述的非水系电解质二次电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：加藤三香子，林彻太郎，栗原好治，
申请(专利权)人：住友金属矿山株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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