正极活性物质以及二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种能够实现高功率和高容量的二次电池的正极活性物质及二次电池。本发明专利技术的正极活性物质具有：核心(51)，其包含复合氧化物，该复合氧化物含有碱金属或碱土类金属；和共晶层(52)，其包含共晶体且覆被核心(51)，该共晶体是由含有碱金属或碱土类金属的至少2个复合氧化物所形成。优选的是，共晶层的厚度为4nm以上、800nm以下。形成共晶体的复合氧化物包含核心(51)的复合氧化物。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种能够实现高功率和高容量的二次电池的正极活性物质及二次电池。本专利技术的正极活性物质具有：核心(51)，其包含复合氧化物，该复合氧化物含有碱金属或碱土类金属；和共晶层(52)，其包含共晶体且覆被核心(51)，该共晶体是由含有碱金属或碱土类金属的至少2个复合氧化物所形成。优选的是，共晶层的厚度为4nm以上、800nm以下。形成共晶体的复合氧化物包含核心(51)的复合氧化物。【专利说明】正极活性物质以及二次电池
本专利技术涉及正极活性物质以及二次电池。
技术介绍
电池是通过电化学的氧化还原反应将放入内部的化学物质的化学能转换为电能。 近年来，电池已在世界范围内广泛地采用在以电子、通信、电脑等的便携式电子设备为中心 的领域。并且，电池在今后被作为一种大型装置、也就是电动汽车等的移动工具以及电力负 载平衡系统等的固定式电池，期待其能够得到实用化，电池已成为一种越来越重要的关键 装直。 电池家族中，锂离子二次电池现已相当普及。一般的锂离子二次电池具有正极、负 极、非水电解液和隔膜，其中正极是以含有锂的过渡金属复合氧化物作为活性物质；负极是 以能够吸储和释放锂离子的材料（例如，锂金属、锂合金、金属氧化物或碳）作为活性物质 (例如，参照专利文献1)。 〔专利文献〕 专利文献1:日本特开平05 - 242911号公报
技术实现思路
然而，专利文献1记载的锂离子二次电池在单位重量的功率和容量上是有限的， 因而期待能有一种新的二次电池。 本专利技术是鉴于上述课题而完成，其目的在于，提供一种能够实现高功率和高容量 的新颖的二次电池及正极活性物质。 本专利技术涉及的正极活性物质，其具有：核心，其包含复合氧化物，该复合氧化物含 有碱金属或碱土类金属；和共晶层，其包含共晶体且覆被上述核心，该共晶体是由含有上述 碱金属或上述碱土类金属的至少2个复合氧化物所形成。 在一个实施方式中，上述共晶层的厚度为4nm以上、800nm以下。 另一个实施方式中，形成上述共晶体的上述复合氧化物包含上述核心的上述复合 氧化物。 另一个实施方式中，上述核心的上述复合氧化物含有：LixNiyMz0 a、Li2Mn0jP LieMnP04 中的任一个，其中 0 < x < 3、y + z = 1、1 < a < 4 和 β > 1. 0，M 是从锑、铅、 磷、硼、铝和镓所组成的群中选出的至少一种。 另一个实施方式中，形成上述共晶体的上述复合氧化物含有：LixNiyM z0a和 Li2Mn03，其中0<x<3、y + z = l和1<α <4，M是从锑、铅、磷、硼、铝和镓所组成的 群中选出的至少一种。 本专利技术涉及的二次电池，其具有：正极，具有上述记载的正极活性物质；负极；和 离子传递部件，其与上述正极以及上述负极接触。 另一个实施方式中，还具有与上述正极以及上述负极接触的空穴传递部件。 〔专利技术效果〕 根据本专利技术，可提供一种能够实现高功率或高容量的二次电池。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的实施方式的二次电池的示意图； 图2是示出针对混合型电池与锂离子电池的各个的比能的曲线图； 图3(a)是示出使用核心粒子的表面形成有纳米粒子的正极的锂电池的充电特性 的曲线图；图3(b)是示出使用核心粒子的表面形成有纳米粒子的正极的锂电池的放电特 性的曲线图； 图4(a)、（b)和（c)是示出本实施方式的正极的结构的SEM照片； 图5(a)和（b)是示出本实施方式的正极的结构的SEM照片； 图6是示出通过EEELS和TEM所观察到的实施例1的正极的剖面结构的示意图； 图7是示出实施例1和比较例1的1C放电容量的曲线图。 【具体实施方式】 以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。 图1是本实施方式的电池100的示意图。 本实施方式的电池100是二次电池。电池100是能够将从外部电源取得的电能变 化为化学能的形式并储存，且根据需要再次取出储存的能量作为电动势。 如图1所示，电池100具有电极10、20、离子传递部件30、空穴传递部件40和集流 体 110、120。 本实施方式中，电极10是正极，电极20是负极。离子传递部件30是在电极10与 电极20之间进行离子传递的部件。空穴传递部件40是在电极10与电极20之间进行空穴 (电洞）传递的部件。 空穴传递部件40上形成有沿与表背面正交的方向延伸的孔30a。本实施方式中， 利用将空穴传递部件40浸渍于电解液中，于孔30a内填充电解液。离子传递部件30例如 是由孔30a内的电解液所构成。但不局限于此，离子传递部件30也可为固体或凝胶体。 电极10与电极20隔着离子传递部件30和空穴传递部件40而相对。离子传递部 件30和空穴传递部件40分别与电极10以及电极20的双方接触。电极10与电极20不会 物理性接触。此外，电极10与集流体110接触，电极20与集流体120接触。 电池100通过于电极10电连接外部电源（未图示）的高电位端子，且于电极20 电连接外部电源（未图示）的低电位端子而被充电。这时，在电极10产生的离子通过离子 传递部件30向电极20移动，并被吸储于电极20。由此，电极10的电位变得高于电极20的 电位。 放电时，电力（电荷）从电极10经由外部负载（未图示）流向电极20。这时，在 电极20产生的离子（例如正离子）通过离子传递部件30向电极10移动。 以下，将通过离子传递部件30所传递的离子记载为传递离子。 传递离子是例如锂离子（Li+)。优选的是，传递离子是碱金属的离子以及碱土类 金属的离子的至少一方。优选的是，电极10含有包含碱金属或碱土类金属的化合物。优选 的是，电极20能够吸储和释放碱金属的离子或碱土类金属的离子。 电极10是由例如p型半导体所构成。p型半导体中，空穴的作用是作为载流子（电 荷载体）。于充电和放电的各个情况下，空穴经由电极10移动。 充电时，电极10的空穴通过空穴传递部件40向电极20移动。另一方面，电极10 从外部电源（未图示）接受空穴。 放电时，电极10的空穴通过外部负载（未图不）向电极20移动。另一方面，电极 10经由空穴传递部件40接受空穴。 本实施方式的电池100中，于充电和放电的各个动作时，不仅离子移动，空穴也移 动。具体而言，放电时，不仅在电极20产生的离子通过离子传递部件30向电极10移动，空 穴也因电极10与电极20之间的电势差，而依电极10、外部负载（未图示）、电极20、空穴 传递部件40的顺序进行循环。此外，充电时，不仅在电极10产生的离子经由离子传递部件 30向电极20移动，空穴也依电极10、空穴传递部件40、电极20、外部电源（未图示）的顺 序进行循环。 这样，本实施方式的电池100中，在电极10或电极20中产生的离子经由离子传递 部件30移动于电极10与电极20之间。由于离子在电极10与电极20之间移动，所以电池 100能够实现高容量。此外，本实施方式的电池100中，空穴经由空穴传递部件40在电极10 与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极活性物质，其特征在于具有：核心，其包含复合氧化物，该复合氧化物含有碱金属或碱土类金属；和共晶层，其包含共晶体且覆被上述核心，该共晶体是由含有上述碱金属或上述碱土类金属的至少2个复合氧化物所形成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：斯梦群，周颖，
申请(专利权)人：上海绿孚新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31