锂离子二次电池用正极组合物、锂离子二次电池用正极和锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种能够简便地获得内部电阻小、且输出特性、循环特性及低温特性均优异的锂离子二次电池的锂离子二次电池用正极组合物。一种锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于：包含能够吸附及释放锂离子的活性物质和导电剂，其中，上述活性物质为锂镍钴锰复合氧化物，上述导电剂为炭黑和碳纳米管，上述炭黑的BET比表面积为100～250m

Composition of cathode for lithium ion secondary battery, cathode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery

The invention provides a cathode composition for lithium ion secondary battery, which can easily obtain lithium ion secondary battery with small internal resistance, excellent output characteristics, cycle characteristics and low temperature characteristics. A cathode composition for lithium ion secondary batteries is characterized in that it contains active substances and conductive agents capable of adsorbing and releasing lithium ions, in which the active substances are lithium nickel cobalt manganese composite oxides, the conductive agents are carbon black and carbon nanotubes, and the BET specific surface area of the carbon black is 100-250m.

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池用正极组合物、锂离子二次电池用正极和锂离子二次电池
本专利技术涉及一种锂离子二次电池用正极组合物、锂离子二次电池用正极和锂离子二次电池。
技术介绍
由于环境和能源问题的加重，人们在积极进行朝着实现低碳社会的技术开发，以减小对化石燃料的依赖度。作为这样的技术开发的例子，有混合动力型电动汽车及电动汽车等低公害车辆的开发、太阳能发电及风力发电等自然能源发电和蓄电系统的开发、高效供电且减小送电损耗的下一代送电网的开发等，涉及多个方面。这些技术普遍需要的关键设备之一是电池，对于这种电池谋求高能量密度，以实现系统的小型化。另外，还谋求高输出特性，以使其不受使用环境温度所左右，能够进行稳定的电力供应。而且，还谋求良好的循环特性等，使其能够耐受长期使用。因此，人们在快速推进由现有的铅蓄电池、镍－镉电池、镍－氢电池向具有更高的能量密度、输出特性及循环特性的锂离子二次电池的转换。这种锂离子二次电池的基本构成包括正极、负极、隔板、电解质，正极通常由包含锂复合氧化物等正极活性物质、导电剂和粘结剂的正极组合物及铝等金属箔集流体构成。导电剂通常使用炭黑等颗粒状碳材料。然而，炭黑具有近似球形的一次颗粒连接成行的构造作为其共通构造，将这样的构造称作结构。结构的长度通常是采用根据JISK6217－4测定的DBP吸收量来间接地进行评价，DBP吸收量越大，结构就越长、导电性就越优异。近年来，要求进一步提高该锂离子二次电池的能量密度及电池性能。因此，要求在电极中进一步减少作为无助于充放电容量的成分的导电剂的含量。因此，有人提出了如下技术：并用具有比炭黑等颗粒状碳材料更高的长径比、且以更少的量即可提高导电性的纤维状碳材料作为导电剂。专利文献1中提出：由于碳纳米纤维起到活性物质与炭黑的电桥的作用，所以在电极中制作了极其良好的导电路径，得到了循环特性优异的电池。然而，有如下问题：在使用以更少的量即可提高导电性、且粒径小而结构长的炭黑时，无法充分制作良好的导电路径、在实际使用上无法获得充分的性能。专利文献2中提出：通过并用炭黑和碳纳米管，防止导电剂在电极中不均匀分布，得到了输出特性优异的电池。然而，有如下问题：由于是假设使用粒径小且结构短的炭黑，所以在使用导电性更优异、且粒径小而结构长的炭黑时，因结构彼此缠绕而发生聚集，导致导电剂在电极中分布不均匀，在实际使用上无法获得充分的性能。专利文献3中提出：通过将导电剂整体设为100重量％时的纤维状碳材料的比例设为1～20重量％、粒状碳材料的比例设为99～80重量％，电极内的导电性提高，可获得循环特性和输出特性优异的电池。然而，有如下问题：由于粒状碳材料的比例多，所以在使用导电性优异、粒径小而结构长的炭黑时，因结构的缠绕引起聚集，导致无法充分制作良好的导电路径，在实际使用上无法获得充分的性能。专利文献4中提出：通过并用炭黑和石墨化碳纤维，使正极中的导电路径变得稳定，可以获得输出特性、循环特性优异的电池。另外，专利文献5中提出：通过并用炭黑和纤维状碳，可获得电阻低、且放电容量和循环特性优异的电池。然而，有如下问题：在上述电池中纤维状碳材料的纤维径粗，为了制造良好的导电路径，需要大量的纤维状碳材料，因此电解液的保液性优异的炭黑的比例变少，低温环境使用时的输出特性在实际使用上不充分。现有技术文献专利文献专利文献1：WO2013/179909专利文献2：日本特开2007－80652专利文献3：日本特开平11－176446专利文献4：日本特开2001－126733专利文献5：日本特开2010－238575
技术实现思路
技术问题本专利技术鉴于上述问题和实情，其目的在于：提供一种能够简便地获得内部电阻小、且输出特性、循环特性和低温特性优异的锂离子二次电池的锂离子二次电池用正极组合物。解决问题的方案本专利技术人深入研究的结果发现了：相对于特定的活性物质，通过使用粒径小而结构长的炭黑、以及纤维径细的碳纳米管作为导电剂，能够解决上述课题。具体而言，发现使用包含锂镍钴锰复合氧化物作为活性物质、且包含粒径小而结构长的炭黑和纤维径细的碳纳米管作为导电剂的锂离子二次电池用正极组合物制造的锂离子二次电池的内部电阻小、且输出特性、循环特性及低温特性优异，从而完成了本专利技术。即，本申请专利技术可由如下限定。(1)一种锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于，包含能够吸附及释放锂离子的活性物质和导电剂，其中，上述活性物质为锂镍钴锰复合氧化物，上述导电剂为炭黑和碳纳米管，上述炭黑的BET比表面积为100～250m2/g，DBP吸收量为210～300ml/100g，上述碳纳米管的平均直径为7～15nm。(2)(1)所述的锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于，上述锂镍钴锰复合氧化物的BET比表面积为0.20～0.55m2/g。(3)(1)或(2)所述的锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于，上述正极组合物中的上述炭黑的含量X(单位：质量％)和上述碳纳米管的含量Y(单位：质量％)满足下述条件(A)、(B)。(A)1.0≤(X+Y)≤3.0(B)0.65≤{X/(X+Y)}≤0.75(4)一种锂离子二次电池用正极，其包含(1)～(3)中任一项所述的锂离子二次电池用正极组合物。(5)一种锂离子二次电池，其具备(4)所述的锂离子二次电池用正极。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种能够简便地获得内部电阻小、且输出特性、循环特性、低温特性优异的锂离子二次电池的锂离子二次电池用正极组合物。具体实施方式下面，详细说明本专利技术。本专利技术的锂离子二次电池用正极组合物的特征在于，包含活性物质和导电剂，其中，上述活性物质为锂镍钴锰复合氧化物，上述导电剂为炭黑和碳纳米管，上述炭黑的BET比表面积为100～250m2/g、DBP吸收量为210～300ml/100g，上述碳纳米管的平均直径为7～15nm。本专利技术中的活性物质为锂镍钴锰复合氧化物。和普通的作为电池用活性物质的锂镍钴锰复合氧化物一样，锂镍钴锰复合氧化物从LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2、LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2、LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2、LiNi0.4Mn0.4Co0.2O2、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等中选择。其中，优选导电性、容量和循环特性的平衡优异的LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2。本专利技术中的锂镍钴锰复合氧化物的BET比表面积优选为0.20～0.55m2/g。通过将BET比表面积设为0.20m2/g以上，集流体和导电剂的电接点增多，可获得充分的活性物质的利用效率。另外，通过将BET比表面积设为0.55m2/g以下，颗粒间的相互作用得到抑制，因此在正极组合物中更均匀地分散，可获得充分的活性物质的利用效率。本专利技术中的导电剂为炭黑和碳纳米管。和普通的作为电池用导电剂的炭黑一样，炭黑从乙炔黑、炉黑、槽黑等中选择。其中，优选结晶性和纯度优异的乙炔黑。本专利技术中的炭黑的BET比表面积为100～250m2/g。通过将BET比表面积设为100m2/g以上，其与活性物质及集流体的电接点增多，可获得良好的电子传导性。另外，通过将BET比表面积设为250m2/g以下，颗粒间的相互作用得到抑制，因此在正极组合物中更均匀地分散，可获得良好的导电性。从这个角度考虑，炭黑的BET比表面积优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于，包含能够吸附及释放锂离子的活性物质和导电剂，所述活性物质为锂镍钴锰复合氧化物，所述导电剂为炭黑和碳纳米管，所述炭黑的BET比表面积为100～250m

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于，包含能够吸附及释放锂离子的活性物质和导电剂，所述活性物质为锂镍钴锰复合氧化物，所述导电剂为炭黑和碳纳米管，所述炭黑的BET比表面积为100～250m2/g，DBP吸收量为210～300ml/100g，所述碳纳米管的平均直径为7～15nm。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于，所述锂镍钴锰复合氧化物的BET比表面积为0.20～0.55m2/g。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟盛文，曾敏，张骞，陈军，大角真一朗，永井达也，伊藤哲哉，
申请(专利权)人：江西理工大学，电化株式会社，
类型：发明
国别省市：江西,36