非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术的非水电解质二次电池用正极以A：B＝20：80～80：20(重量比)的范围含有层状型锂过渡金属氧化物的粒子A和尖晶石型锂过渡金属氧化物的粒子B作为正极活性物质，该正极活性物质的粒度分布在1～50μm的范围内具有基于粒子A的峰和基于粒子B的峰。粒径的累积分布曲线中，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)和粒子B的累积频率50％的粒径B(D50)满足以下的式(1)，粒子A的累积频率95％的粒径A(D95)和粒子B的累积频率5％的粒径B(D5)满足以下的式(2)。B(D50)-A(D50)≥5μm…式(1)B(D5)＞A(D95)…式(2)。

【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
作为非水电解质二次电池的正极活性物质，使用具有层状岩盐型结构的锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)，具有尖晶石结构的锂锰氧化物(LiMn2O4)等锂过渡金属复合氧化物。其中，具有尖晶石结构的锂锰氧化物(以下，称为尖晶石型锂锰氧化物)的晶体结构的热稳定性高，正极使用其的电池即使在异常加热时也显示高安全性，因此被广泛采用。然而，尖晶石型锂锰氧化物的理论容量为148mAh/g，比具有层状岩盐型结构的锂过渡金属复合氧化物(以下，称为层状型锂过渡金属氧化物)小，存在电池的能量密度变小的问题。另外，产生如下问题：使用尖晶石型锂锰氧化物的电池的输出比使用层状型锂过渡金属氧化物的电池低。对此，提出了混合层状型锂过渡金属氧化物和尖晶石型锂过渡金属氧化物而用于正极活性物质的方法。例如，专利文献1中提出了一种锂二次电池，其通过在正极活性物质中混合含有镍、钴及锰的层状型锂过渡金属氧化物和尖晶石型锂锰氧化物而实现了能量密度的提高。另外，专利文献2中提出了一种锂二次电池，其正极活性物质中包含含有锰、镍的层状型锂过渡金属复合氧化物和尖晶石型锂锰氧化物，通过使层状型锂过渡金属复合氧化物中的镍相对于除锂以外的过渡金属元素的组成比以摩尔比计为50％以上，从而实现了电池的高输出化和长寿命化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国特表2008-532221号公报专利文献2：日本国特开2011-54334号公报
技术实现思路
然而，上述非水电解质二次电池的性能不能说充分，特别需要提高高温环境下的电池的寿命性能。因此，本专利技术的目的是提供一种在高温环境下也具有优异的寿命特性的非水电解质二次电池。为了解决上述课题，本专利技术的非水电解质二次电池具有如下特征。其特征在于，作为正极活性物质，以A：B＝20：80～80：20(重量比)的范围含有层状型锂过渡金属氧化物的粒子A和尖晶石型锂过渡金属氧化物的粒子B，该正极活性物质的粒度分布在1～50μm的范围内具有基于粒子A的峰和基于粒子B的峰，体积标准的粒度分布中，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)和粒子B的累积频率50％的粒径B(D50)满足以下的式(1)，粒子A的累积频率95％的粒径A(D95)和粒子B的累积频率5％的粒径B(D5)满足以下的式(2)。B(D50)-A(D50)≥5μm…式(1)B(D5)＞A(D95)…式(2)另外，为了解决上述课题，本专利技术的非水电解质二次电池具有如下特征。其特征在于，作为正极活性物质，以A：B＝20：80～80：20(重量比)的范围含有层状型锂过渡金属氧化物的粒子A和尖晶石型锂过渡金属氧化物的粒子B，该正极活性物质的粒度分布在1～50μm的范围内具有基于粒子A的峰和基于粒子B的峰，体积标准的粒度分布中，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)和粒子B的累积频率50％的粒径B(D50)满足以下的式(3)。B(D50)/A(D50)＞4…式(3)此外，基于粒子A的峰的半峰宽和基于粒子B的峰的半峰宽优选为20μm以下。根据该构成，在高温环境下可得到更优异的寿命特性。另外，粒子B的最小粒径优选大于粒子A的最大粒径。根据该构成，在高温环境下可得到更优异的寿命特性。此外，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)优选小于5μm。根据该构成，容易进入由粒子B和粒子B构成的间隙，因此，在高温环境下可得到更优异的寿命特性。层状型锂过渡金属氧化物的粒子A优选为通式LiNixMnyCozQaO2(Q是选自元素周期表第2族～第15族的元素中的至少1种元素，优选为选自Li、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、B、P、Mg、Al、Ca、Zr、Mo和W中的至少1种元素，x+y+z+a＝1、x＞0、y＞0、z＞0、0.1≥a＞0)所示的锂过渡金属氧化物。根据上述构成，可得到在高温环境下优异的寿命特性，此外还可得到高安全性。根据本专利技术，能够提供一种在高温环境下也具有优异的寿命特性的非水电解质二次电池。附图说明图1是表示实施例1和比较例1的活性物质的粒径分布的图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行说明，但本专利技术并不限定于以下的记载。(正极)本专利技术中使用的正极活性物质含有层状型锂过渡金属氧化物的粒子A和尖晶石型锂过渡金属氧化物的粒子B。层状型锂过渡金属氧化物能够插入脱离锂离子，可优选使用通式LiNixMnyCozQaO2(Q是选自元素周期表第2族～第15族的元素中的至少1种元素，优选为选自Li、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、B、P、Mg、Al、Ca、Zr、Mo和W中的至少1种类元素，x+y+z+a＝1、x＞0、y＞0、z＞0、0.1≥a＞0)所示的锂过渡金属氧化物。上述通式中，如果镍的比例大于0.5，则伴随充放电的粒子A的膨胀收缩的程度变大，或者热分解温度降低而热稳定性降低，因此x优选0＜x≤0.5。另外，尖晶石型锂过渡金属氧化物只要是能够插入脱离锂离子且具有含锰的尖晶石晶体结构的锂过渡金属氧化物就没有特别限定。可优选使用通式LiαMn2-βRβO4(R是选自Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、B、P、Mg、Al、Ca、Zr、Mo和W中的至少1种元素，0≤α≤1.15、0≤β≤0.2)所示的锂过渡金属氧化物。作为优选的具体例，可举出Li1.1Mn1.8Al0.1O4。层状型锂过渡金属氧化物的粒子A与尖晶石型锂过渡金属氧化物的粒子B的混合比为A：B＝20：80～80：20(重量比)，优选为20：80～50：50。如果粒子A的比例小于20，则电池的能量密度降低，如果粒子A的比例大于80，则寿命特性容易降低，因而不优选。另外，本专利技术所使用的正极活性物质的粒度分布中，在1～50μm的范围内、优选30μm以下的范围内具有基于粒子A的峰和基于粒子B的峰。这里，具有基于粒子A的峰和基于粒子B的峰是指存在与2个粒子对应的2个明确的峰，2个粒子的粒径分布的重叠少(对此将在下文进行说明)，优选不重叠。应予说明，在本专利技术中，粒径可采用使用激光衍射散射式的粒度分布测定装置测得的值，该粒径为体积基准粒径。另外，粒子A和粒子B可以由单一的多晶体形成(仅由一次粒子形成)，也可以形成多个多晶体凝聚而成的二次粒子。另外，在本专利技术中，粒径的累积分布中，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)和粒子B的累积频率50％的粒径B(D50)满足以下的式(1)，粒子A的累积频率95％的粒径A(D95)和粒子B的累积频率5％的粒径B(D5)满足以下的式(2)。B(D50)-A(D50)≥5μm…式(1)B(D5)＞A(D95)…式(2)上述2个式子表示2个粒子A、B的粒径分布的重叠少，B(D50)与A(D50)之差为5μm以上，优选为10μm以上。另外，B(D5)大于A(D95)，优选B(D5)比A(D95)大1μm以上。应予说明，本专利技术中，累积频率50％的粒径也称为平均粒径。另外，在本专利技术中，基于粒子A的峰的半峰宽和粒子B的峰的半峰宽优选为20μm以下，进一步优选为15μm以下。半峰宽是由粒径分布中的50％峰高度的宽度定义的值。此时，粒子的微粉和粗粉减少，活性物质的分布可进一步均匀化，而且能够抑制活性物质表面的电解液的分解，因此能够进一步提高高温下的寿命特性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，作为正极活性物质，以重量比计为A：B＝20：80～80：20的范围含有层状型锂过渡金属氧化物的粒子A和尖晶石型锂过渡金属氧化物的粒子B，该正极活性物质的粒度分布在1～50μm的范围内具有基于粒子A的峰和基于粒子B的峰，体积标准的粒度分布中，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)和粒子B的累积频率50％的粒径B(D50)满足以下的式(1)，粒子A的累积频率95％的粒径A(D95)和粒子B的累积频率5％的粒径B(D5)满足以下的式(2)，B(D50)‑A(D50)≥5μm…式(1)B(D5)＞A(D95)…式(2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.11 JP 2012-1994291.一种非水电解质二次电池，作为正极活性物质，以重量比计为A：B＝20：80～80：20的范围含有层状型锂过渡金属氧化物的粒子A和尖晶石型锂过渡金属氧化物的粒子B，该正极活性物质的粒度分布在1～50μm的范围内具有基于粒子A的峰和基于粒子B的峰，体积标准的粒度分布中，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)和粒子B的累积频率50％的粒径B(D50)满足以下的式(1)，粒子A的累积频率95％的粒径A(D95)和粒子B的累积频率5％的粒径B(D5)满足以下的式(2)，B(D50)-A(D50)≥5μm…式(1)B(D5)＞A(D95)…式(2)，其中，含有隔离件，所述隔离件在正极侧的表面具备无机化合物。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，体积标准的粒度分布中，粒子A的累积频率50％的粒径A(D50)和粒子B的累积频率50％的粒径B(D50)满足以下的式(3)，B(D50)/A(D...

【专利技术属性】
技术研发人员：上坊泰史，穴见启介，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：日本;JP