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

作为实施方式一例的非水电解质二次电池用正极活性物质，包含锂复合氧化物作为主成分，所述锂复合氧化物中，Ni相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数的比例大于30摩尔％。该锂复合氧化物是平均粒径为3μm以上20μm以下的一次粒子聚集而构成的二次粒子，所述二次粒子的压缩断裂强度为100MPa以上且低于200MPa，且含有选自Ba、Ca和Sr中的至少1种元素。

【技术实现步骤摘要】

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
专利文献1公开了一种为提高充电时的正极活性物质的结晶稳定性、改善循环特性等，由添加了碱土金属(Mg、Ca、Sr、Ba)的锂复合氧化物构成的正极活性物质。在专利文献1中，作为正极活性物质的合成方法，记载了将包含碱土金属化合物的各种原料混合制作配合物后，对该配合物进行烧成的方法。在先技术文献专利文献1：日本特开2006-310181号公报
技术实现思路
然而，非水电解质二次电池中，希望抑制伴随充放电循环的容量劣化，即提高循环特性。对于专利文献1的正极活性物质仍存在改善的余地。本专利技术涉及的非水电解质二次电池用正极活性物质，包含锂复合氧化物作为主成分，所述锂复合氧化物中，Ni相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数的比例大于30摩尔％，锂复合氧化物是平均粒径为3μm以上20μm以下的一次粒子聚集而构成的二次粒子，所述二次粒子的压缩断裂强度为100MPa以上且低于200MPa，且含有选自Ba、Ca和Sr中的至少1种元素。根据本专利技术涉及的非水电解质二次电池用正极活性物质，能够提高非
水电解质二次电池的循环特性。附图说明图1是作为实施方式一例的非水电解质二次电池的截面图。图2是示意性地表示作为实施方式一例的正极活性物质的图。图3是表示作为实施方式一例的正极活性物质的压缩行为的图。附图标记说明10 非水电解质二次电池，11 正极，12 负极，13 隔板，14 电极体，15 壳体主体，16 封口体，17、18 绝缘板，19 正极引线，20 负极引线，22 过滤器，22a 过滤器开口部，23 下阀体，24 绝缘构件，25 上阀体，26 盖子，26a 盖子开口部，27 垫片，30 正极活性物质，31 一次粒子，32 晶界具体实施方式非水电解质二次电池中，如上述那样希望循环特性的提高。本专利技术人认为随着充放电循环，正极活性物质粒子在一次粒子的晶界断裂，例如在活性物质粒子内部与导电网络孤立的一次粒子增加是容量劣化的一大原因，为抑制伴随循环的容量劣化而进行了认真研究。因此，制作锂-镍复合氧化物的一次粒子后，向该一次粒子添加选自Ba、Ca和Sr中的至少1种元素，由此成功地合成了一次粒子的粒径大、且一次粒子彼此的结合力高的本专利技术的正极活性物质(二次粒子)。该正极活性物质中，难以发生伴随电池的充放电循环的粒子断裂，并且即使发生了粒子断裂的情况下，与导电网络孤立的一次粒子也少。因此，使用了本专利技术的正极活性物质的非水电解质二次电池的循环特性优异。另一方面，像专利文献1的正极活性物质那样小的一次粒子聚集而成的正极活性物质，在发生了活性物质粒子的断裂时，与导电网络孤立的一次粒子多，伴随充放电循环的容量劣化增大。再者，如专利文献1的合成方法那样对预先添加了碱土金属的配合物进行烧成的方法，得不到高强度的活性物质粒子。以下，对实施方式的一例进行详细说明。在实施方式的说明中参照的附图是示意性地描述，附图中所描绘的构成要素的尺寸比率等有时与实物不同。具体的尺寸比率等应该参考以下的说明进行判断。图1是作为实施方式一例的非水电解质二次电池10的截面图。非水电解质二次电池10具备正极11、负极12和非水电解质。在正极11与负极12之间优选设置隔板13。非水电解质二次电池10具有例如卷绕型的电极体14和非水电解质收纳于电池壳体中的结构，所述卷绕型的电极体14是正极11和负极12隔着隔板13卷绕而成的。也可以代替卷绕型的电极体14，应用正极和负极隔着隔板交替层叠而成的层叠型的电极体等其它形态的电极体。作为收纳电极体14和非水电解质的电池壳体，可例示圆筒形、方形、硬币形、钮扣形等的金属制壳体，将树脂片层压形成的树脂制壳体(层压型电池)等。图1所示的例子中，由有底圆筒形状的壳体主体15和封口体16构成电池壳体。非水电解质二次电池10具备分别在电极体14的上下配置的绝缘板17、18。图1所示的例子中，安装在正极11的正极引线19通过绝缘板17的贯通孔向封口体16侧延伸，安装在负极12的负极引线20通过绝缘板18的外侧向壳体主体15的底部侧延伸。例如，正极引线19通过焊接等与封口体16的底板即过滤器22的下表面连接，与过滤器22电连接的封口体16的顶板即盖子26成为正极端子。负极引线20通过焊接等与壳体主体15的底部内面连接，壳体主体15成为负极端子。本实施方式中，在封口体16设有电流切断机构(CID)和气体排出机构(安全阀)。再者，在壳体主体15的底部优选设置气体排出阀。壳体主体15例如是有底圆筒形状的金属制容器。在壳体主体15与封口体16之间设有垫片27，确保电池壳体内部的密闭性。壳体主体15优选具有例如从外侧挤压侧面部而形成的、支持封口体16的突出部21。突出部21优选沿着壳体主体15的圆周方向以环状形成，在其上表面支持封口体16。封口体16具有形成有过滤器开口部22a的过滤器22、和配置在过滤器22上的阀体。阀体堵塞过滤器22的过滤器开口部22a，并在电池的内压通过由内部短路等导致的放热而上升了的情况下断裂。本实施方式中，作为阀体设有下阀体23和上阀体25，还设有配置在下阀体23与上阀体25之间的绝缘构件24、和具有盖子开口部26a的盖子26。构成封口体16的各构件，例如具有圆板形状或圆环形状，除了绝缘构件24以外的各构件相互电连接。具体而言，过滤器22与下阀体23在各自的周缘部相互接合，上阀体25与盖子26也在各自的周缘部相互接合。下阀体23和上阀体25在各自的中央部相互连接，在各周缘部之间具有绝缘构件24。如果内压通过由内部短路等导致的放热而上升，则例如下阀体23在薄壁部断裂，由此上阀体25向盖子26侧膨胀而与下阀体23分离，从而切断两者的电连接。[正极]正极由例如金属箔等的正极集电体、和在正极集电体上形成的正极活性物质层构成。作为正极集电体，可以使用铝等的在正极的电位范围稳定的金属的箔、将该金属配置在表层的薄膜等。正极合剂层除了正极活性物质以外，优选包含导电材料和粘结剂。正极可以通过例如下述方式制作：在正极集电体上涂布包含正极活性物质、导电材料和粘结剂等的正极合剂浆液，使涂膜干燥后进行轧制，在集电体的两面形成正极合剂层。导电材料用于提高正极活性物质层的导电性。作为导电材料，可例示炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨等碳材料。它们可以单独使用，也可以组合2种以上使用。粘结剂用于维持正极活性物质和导电材料之间良好的接触状态，并且提高正极活性物质等对于正极集电体表面的粘结性。作为粘结剂，可例示聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVdF)等氟系树脂、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺系树脂、丙烯酸系树脂、聚烯烃系树脂等。另外，可以并用这些树脂和羧甲基纤维素(CMC)或其盐(可以是CMC-Na、CMC-K、CMC-NH4等，或部分中和型的盐)、聚环氧乙烷(PEO)等。它们可以单独使用，也可以组合2种以上使用。图2是示意性地表示作为实施方式一例的正极活性物质30的图。正极活性物质30包含锂复合氧化物作为主成分，所述锂复合氧化物中，镍(Ni)相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数的比例大于30摩尔％。主成分是构成正极活性物质30的材料之中含量最多的成分。该锂复合氧化物是平均粒径为3μm以上20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池用正极活性物质，包含锂复合氧化物作为主成分，所述锂复合氧化物中，Ni相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数的比例大于30摩尔％，所述锂复合氧化物是平均粒径为3μm以上20μm以下的一次粒子聚集而构成的二次粒子，所述二次粒子的压缩断裂强度为100MPa以上且低于200MPa，且含有选自Ba、Ca和Sr中的至少1种元素。

【技术特征摘要】
2015.02.19 JP 2015-0308721.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，包含锂复合氧化物作为主成分，所述锂复合氧化物中，Ni相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数的比例大于30摩尔％，所述锂复合氧化物是平均粒径为3μm以上20μm以下的一次粒子聚集而构成的二次粒子，所述二次粒子的压缩断裂强度为100MPa以上且低于200MPa，且含有选自Ba、Ca和...

【专利技术属性】
技术研发人员：前田明宏，平冢秀和，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP