非水电解质二次电池用正极材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种热稳定性优异的非水电解质二次电池用的正极材料及其制造方法。由本发明专利技术提供的非水电解质二次电池用的正极材料(10)，具有能够可逆地吸藏和放出电荷载体的正极活性物质粒子(12)、和金属氢氧化物(14)。并且，上述正极活性物质粒子(12)在粒子的内部具有空隙，在该空隙内配置有上述金属氢氧化物(14)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非水电解质二次电池所使用的正极材料及其制造方法。
技术介绍
锂二次电池(锂离子二次电池)等非水电解质二次电池，近年来被用作个人电脑、便携终端等的所谓的移动电源、车辆驱动用电源。特别是重量轻且可得到高能量密度的锂二次电池(锂离子二次电池)，被优选用作电动汽车、混合动力汽车等车辆的驱动用高输出电源。在先技术文献专利文献1：日本特开2014-063594号公报
技术实现思路
然而，上述的非水电解质二次电池在充放电时发热，电池温度有时会上升。例如，在放电时正极有时会发热。另外，有时由于内部短路等，电池温度会急剧上升。如果电池温度成为高温，则之后的电池性能有可能大大劣化，因此期待防止电池温度成为高温、提高热稳定性的技术。例如，专利文献1中公开了通过使正极活性物质层包含吸热开始温度为200℃以上400℃以下的化合物，从而抑制正极发热的技术。正极活性物质层发热常常是由于正极活性物质的温度上升。因此，根据上述专利文献1记载的技术，虽然在吸热开始温度为200℃以上400℃以下的化合物配置于正极活性物质附近的情况下可有效发挥温度上升抑制效果，但根据正极活性物质层内的该化合物的配置状况，有时无法充分发挥温度上升抑制效果。另外，根据上述专利文献1记载的技术，上述化合物有可能阻碍正极活性物质彼此的导电路径的形成，由于该化合物的存在，电阻有可能局部上升。本专利技术是鉴于这一点而完成的，其主要目的是提供一种热稳定性优异的正极材料。为实现上述目的，根据本专利技术，提供一种非水电解质二次电池所使用的正极材料，该正极材料具有能够可逆地吸藏和放出电荷载体的正极活性物质粒子、和金属氢氧化物。在此，上述正极活性物质粒子在粒子的内部具有空隙，在上述空隙内配置有上述金属氢氧化物。已知上述金属氢氧化物在热分解时伴有吸热。因此，在此公开的正极材料能够通过上述金属氢氧化物的吸热反应，高度抑制正极活性物质的温度上升。特别是上述正极材料在正极活性物质粒子的空隙内具有上述金属氢氧化物，因此上述正极活性物质和金属氢氧化物相邻配置。由此，金属氢氧化物能够高效地吸收发热的正极活性物质的热量。即，在此公开的正极材料是具有高的热稳定性提高效果的正极材料，通过使用该正极材料构建电池，能够防止电池温度上升而成为高温状态。另外，通过将金属氢氧化物配置于正极活性物质粒子的空隙内，能够减少该金属氢氧化物阻碍正极活性物质粒子彼此的导电路径的形成从而使电池电阻增大的情况。因此，根据本专利技术，能够提供一种具备正极和负极的非水电解质二次电池，所述正极具有包含在此公开的任一正极材料的正极活性物质层。该非水电解质二次电池的热稳定性优异。另外，在此公开的正极材料的一优选方式中，上述正极活性物质粒子是具有由一次粒子构成的壳部和在该壳部的内侧形成的中空部的中空结构，在上述中空部内配置有上述金属氢氧化物。中空结构的正极活性物质粒子能够确保集中在正极活性物质粒子内部的空间(容积大的空隙)。因此，上述中空结构的正极活性物质粒子优选在粒子内部配置金属氢氧化物。另外，正极活性物质粒子为中空结构的上述结构的正极材料，能够在正极活性物质粒子间很好地形成导电路径，可高度抑制使用该正极材料构建出的电池的电池电阻增大。另外，在此公开的正极材料的一优选方式中，上述金属氢氧化物以相对于100质量份的上述正极活性物质粒子为0.1质量份以上且5质量份以下的比例包含在上述正极材料中。通过将金属氢氧化物在正极材料中所占的比例(即上述金属氢氧化物相对于正极活性物质粒子的比例)设为上述的范围，能够维持正极活性物质粒子在上述正极材料中所占的比例，并且高度发挥热稳定性提高效果。另外，在此公开的正极材料的一优选方式中，作为上述金属氢氧化物包含氢氧化铝。氢氧化铝在热分解时会发生大的吸热反应。因此，根据该结构的正极材料，能够通过该氢氧化铝的吸热反应，抑制正极活性物质成为高温。另外，在此公开的正极材料的一优选方式中，上述正极活性物质是至少包含镍、钴和锰的过渡金属氧化物。该锂过渡金属氧化物能够很好地用作锂二次电池的正极活性物质。另外，该锂过渡金属氧化物，晶体结构的稳定性优异、热稳定性高，因此可很好地用于非水电解质二次电池。另外，作为本专利技术的另一侧面，提供一种制造在此公开的任一正极材料的方法，该方法包括以下工序(i)～(iv)。即，该正极材料的制造方法包括以下步骤：(i)准备能够可逆地吸藏和放出电荷载体、且在粒子内部具有空隙的上述正极活性物质粒子；(ii)将上述正极活性物质粒子与预定的金属盐混合；(iii)利用气体中的水分或添加的水分发生氧化还原反应，由此将上述预定的金属盐还原而生成该金属的氢氧化物，至少在上述正极活性物质粒子的上述空隙内配置该金属氢氧化物；(iv)将在上述空隙内配置有上述金属氢氧化物的正极活性物质粒子干燥，除去剩余水分。如上所述，在将正极活性物质粒子与预定的金属盐(典型地为构成金属氢氧化物的金属元素的盐)混合后，利用气体中的水分或添加的水分将上述预定的金属盐还原而生成金属氢氧化物，由此适当地制造在正极活性物质粒子的空隙内(例如中空部内)配置有该金属氢氧化物的正极材料。附图说明图1是示意性地表示一实施方式涉及的正极材料的结构的截面图。图2是示意性地表示一实施方式涉及的非水电解质二次电池的外形的立体图。图3是沿着图2中的III-III线的纵截面图。图4是表示一实施方式涉及的卷绕电极体的结构的示意图。图5是表示本专利技术的一实施方式涉及的正极材料的制造方法的流程图。图6是表示对使用一实施例涉及的正极材料构建的非水电解质二次电池进行充电处理时的最高到达温度(℃)与该正极材料中所含的金属氧化物(在此为氢氧化铝)的含量的关系的图表。附图标记10正极材料12正极活性物质粒子14金属氢氧化物20卷绕电极体30电池壳体32电池壳体主体34盖体36安全阀42正极端子42a正极集电板44负极端子44a负极集电板50正极52正极集电体53正极集电体露出端部54正极活性物质层60负极62负极集电体63负极集电体露出端部64负极活性物质层70隔板100锂二次电池具体实施方式以下，适当参照附图，对本专利技术的一优选实施方式进行说明。再者，除了本说明书中特别提及的事项以外的且本专利技术的实施所需的事项，可作为本领域技术人员基于该领域的以往技术的设计事项来掌握。本专利技术能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识而实施。再者，在以下的附图中，对发挥相同作用的部件、部位附带相同标记进行说明，重复的说明有时会省略或简化。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不一定反映实际的尺寸关系。如图1所示，在此公开的正极材料10具有正极活性物质粒子12和金属氢氧化物14。构成该正极材料10的正极活性物质粒子12是在粒子内部具有空隙的粒子形状。并且，如图1所示，在该正极活性物质粒子12的空隙内配置有上述金属氢氧化物14。在此公开的正极材料10可适用于具备正极活性物质的非水电解质二次电池用正极(例如锂二次电池用正极)、以该正极作为构成要素的各种非水电解质二次电池(例如锂二次电池)等。构成上述正极材料10的正极活性物质粒子12的粒子形态是在该粒子的内部具有空隙。该粒子形状典型地可以是大致球形、稍稍变形的球形等。作为这样的具有空隙的粒子的典型的粒子形状，可举出具有由一次粒子构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极材料，是用于非水电解质二次电池的正极材料，具有：能够可逆地吸藏和放出电荷载体的正极活性物质粒子；和金属氢氧化物，其中，所述正极活性物质粒子在粒子的内部具有空隙，在所述空隙内配置有所述金属氢氧化物。

【技术特征摘要】
2015.08.07 JP 2015-1577481.一种正极材料，是用于非水电解质二次电池的正极材料，具有：能够可逆地吸藏和放出电荷载体的正极活性物质粒子；和金属氢氧化物，其中，所述正极活性物质粒子在粒子的内部具有空隙，在所述空隙内配置有所述金属氢氧化物。2.根据权利要求1所述的正极材料，所述正极活性物质粒子是具有由一次粒子构成的壳部和在该壳部的内侧形成的中空部的中空结构，在所述中空部内配置有所述金属氢氧化物。3.根据权利要求1或2所述的正极材料，所述金属氢氧化物以相对于100质量份的所述正极活性物质粒子为0.1质量份以上且5质量份以下的比例包含在所述正极材...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山哲理，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP