锂离子二次电池用电极材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种提高电极活性物质与导电性物质的分散性及粘附性的锂离子二次电池用电极材料及其制造方法。本发明专利技术的锂离子二次电池用电极材料为由通式LiFexMn1-x-yMyPO4表示的电极活性物质的表面被碳质覆膜包覆而成的锂离子二次电池用电极材料，其中，M为选自Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及稀土元素中的至少一种，0.05≤x≤1.0，0≤y≤0.14，所述锂离子二次电池用电极材料的安息角为35°以上且50°以下。

Electrode material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof

The invention provides an electrode material of a lithium ion secondary battery and a method for manufacturing an electrode material for improving the dispersibility and adhesion of an electrode active material and a conductive material. The surface of the electrode active material of lithium ion secondary battery two of the present invention electrode material is represented by general formula LiFexMn1-x-yMyPO4 was used as electrode materials in lithium ion secondary battery two carbonaceous film coating and into the M is at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Co, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga In, Ge, Si, and rare earth elements, 0.05 = x = 1, y = 0 ~ 0.14, the lithium ion secondary battery two electrode material for the rest angle of over 35 DEG and 50 DEG below.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子二次电池用电极材料及其制造方法。
技术介绍
橄榄石系电极活性物质即LiFexMn1-x-yMyPO4，其电子电导性不够充分。因此，将磷酸盐类电极活性物质用作正极活性物质的锂离子二次电池中，为了进行大电流的充放电，对电极活性物质粒子的细化、电极活性物质与导电性物质的复合化等进行各种研究(例如，参考专利文献1)。然而，橄榄石系电极活性物质存在电子电导性及锂扩散性低的课题。并且，将橄榄石系电极活性物质的一次粒径设定为与氧化物正极相等的数μm时，不能获得电动汽车用途所要求的高输出。以降低电子电导性及减少锂扩散距离为目的，对橄榄石系电极活性物质的一次粒子的细化进行研究。但是，为了获得高输出，需要将橄榄石系电极活性物质的一次粒径细化至数百nm。橄榄石系电极活性物质中将一次粒径细化至数百nm时，由于一次粒子之间的空隙增加，因此不能获得具有足够粉体密度的电极材料。使用该电极材料来制备的电极中，由于各电极材料之间的接触点不够充分，因此导电性能下降而不能获得高输出。而且，当将橄榄石系电极活性物质的一次粒径被细化至数百nm时，难以控制凝集体的大小。在此，当凝集体过小时，凝集体的流动性显著下降，在制造电极材料时，可能堵塞输送配管。并且，为了在电极中包含的电极活性物质与导电性物质之间得到足够的接触点，需要大量的导电性物质，因此不优选。另外，当凝集体过大时，难以制备面向一般厚度为数十μm的电动汽车等高输出用途电池的电极。专利文献1：日本特开2012-204015号公报专利文献2：日本特开2011-181452号公报专利文献3：日本特开2001-15111号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种提高电极活性物质与导电性物质的分散性及粘附性的锂离子二次电池用电极材料及其制造方法。用于解决问题的方案本专利技术人等，为了解决上述课题进行深入研究的结果，在由通式LiFexMn1-x-yMyPO4表示的电极活性物质的表面被碳质覆膜包覆而成的锂离子二次电池用电极材料中，通过将安息角设定为规定范围，发现了如下情形，由此完成了本专利技术。即电极活性物质与导电性物质的分散性及粘附性得到提高，且能够对锂离子二次电池进行高输出化。本专利技术的锂离子二次电池用电极材料为由通式LiFexMn1-x-yMyPO4(其中，M为选自Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及稀土元素中的至少一种，0.05≤x≤1.0，0≤y≤0.14)表示的电极活性物质的表面被碳质覆膜包覆而成的锂离子二次电池用电极材料，所述锂离子二次电池用电极材料安息角为35°以上且50°以下。本专利技术的锂离子二次电池用电极材料的制造方法为由通式LiFexMn1-x-yMyPO4(其中，M为选自Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及稀土元素中的至少一种，0.05≤x≤1.0，0≤y≤0.14)表示的电极活性物质的表面被碳质覆膜包覆而成的锂离子二次电池用电极材料
的制造方法，所述电极材料的制造方法具有：制备如下混合物的工序，所述混合物包含：所述电极活性物质、作为第一碳源材料的芳香族有机化合物、及作为第二碳源材料的重均分子量500以下的不含芳香族的有机化合物；对所述混合物进行喷雾干燥而获得凝集体的工序；对所述凝集体进行烧成的工序，生成安息角为35°以上且50°以下的锂离子二次电池用电极材料。专利技术的效果根据本专利技术的锂离子二次电池用电极材料，由于电极活性物质与导电性物质的分散性及粘附性高，因此能够实现高输出的锂离子二次电池。根据本专利技术的锂离子二次电池用电极材料的制造方法，可获得电极活性物质与导电性物质的分散性及粘附性高的锂离子二次电池用电极材料。具体实施方式对于本专利技术的锂离子二次电池用电极材料及其制造方法的实施方式进行说明。另外，本实施方式是用于更好的理解专利技术的技术思想而进行的具体说明，若无特别指定，本专利技术并不限定于此。[锂离子二次电池用电极材料]本实施方式的锂离子二次电池用电极材料为由通式LiFexMn1-x-yMyPO4(其中，M为选自Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及稀土元素中的至少一种，0.05≤x≤1.0，0≤y≤0.14)表示的电极活性物质的表面被碳质覆膜包覆而成的锂离子二次电池用电极材料，其中，安息角为35°以上且50°以下。本实施方式的锂离子二次电池用电极材料主要用作锂离子二次电池用正极材料。本实施方式的锂离子二次电池用电极材料中的安息角是指堆积本实施
方式的锂离子二次电池用电极材料时能够保持自然稳定状态的斜面的最大角度。该安息角由本实施方式的锂离子二次电池用电极材料的二次粒径、二次粒子的粒度分布、凝集状态及形状所决定。本实施方式的锂离子二次电池用电极材料是由LiFexMn1-x-yMyPO4构成的电极活性物质的一次粒子的表面被碳质覆膜包覆而成。由LiFexMn1-x-yMyPO4构成的电极活性物质的一次粒子的平均一次粒径优选为30nm以上且500nm以下，更优选为50nm以上且400nm以下。在此，将LiFexMn1-x-yMyPO4粒子的平均一次粒径设定为上述范围的理由如下。若LiFexMn1-x-yMyPO4粒子的平均一次粒径小于30nm，则过于微细而难以保持良好的结晶性。其结果，在保持较大的LiFexMn1-x-yMyPO4粒子晶格的a轴方向及c轴方向的长度的状态下，无法获得特异缩短b轴方向长度的LiFexMn1-x-yMyPO4粒子。另一方面，若LiFexMn1-x-yMyPO4粒子的平均一次粒径大于500nm，则LiFexMn1-x-yMyPO4粒子的细化不够充分，其结果，不能获得非常微细且结晶性良好的LiFexMn1-x-yMyPO4粒子。电极活性物质的一次粒子的表面被碳质覆膜包覆而成的粒子的凝集体即二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为10％时的粒径(D10)优选为1μm以上且3μm以下，更优选为1.1μm以上且2μm以下。并且，所述二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为90％时的粒径(D90)优选为6μm以上且18μm以下，更优选为7μm以上且15μm以下。在此，将二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为10％时的粒径(D10)设定为上述范围的理由如下。若二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为10％时的粒径(D10)小于1μm，则粉体的处理性变差，制造电极时出现问题，因此不优选。另一方面，若二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为10％时的粒径(D10)大于3μm，则二次粒子的粒度分布的宽度过于变窄，二次粒子之间的填充变得困难且填充密度降低，因此不优选。将二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为90％时的粒径(D90)设定为上述范围的理由如下。若二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为90％时的粒径(D90)小于6μm，则粉体的处理性变差，制造电极时出现问题，因此不优选。另一方面，若二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为90％时的粒径(D90)大于18μm，则相对于涂布电极的厚度二次粒子的大小变大，电极表面容易出现凹凸，因此不优选。碳质覆膜的厚度优选为1nm以上且5nm以下。将碳质覆膜的厚度设定为上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子二次电池用电极材料，其特征在于，其由通式LiFexMn1‑x‑yMyPO4表示的电极活性物质的表面被碳质覆膜包覆而成，其中，M为选自Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及稀土元素中的至少一种，0.05≤x≤1.0，0≤y≤0.14，所述锂离子二次电池用电极材料的安息角为35°以上且50°以下。

【技术特征摘要】
2015.09.30 JP 2015-1929911.一种锂离子二次电池用电极材料，其特征在于，其由通式LiFexMn1-x-yMyPO4表示的电极活性物质的表面被碳质覆膜包覆而成，其中，M为选自Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及稀土元素中的至少一种，0.05≤x≤1.0，0≤y≤0.14，所述锂离子二次电池用电极材料的安息角为35°以上且50°以下。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用电极材料，其特征在于，所述电极活性物质的一次粒子的平均一次粒径为30nm以上且500nm以下，所述一次粒子的表面被所述碳质覆膜包覆而成的粒子的凝集体即二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为10％时的粒径(D10)为1μm以上且3μm以下，所述二次粒子的粒度分布的累积体积百分比为90％时的粒径(D90)为6μm以上且18μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：忍足晓，小山将隆，山屋竜太，
申请(专利权)人：住友大阪水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP