锂锰复合氧化物、二次电池、电子设备以及制造层的方法技术

通过增大能够嵌入正极活性物质并从正极活性物质脱嵌的锂离子的体积密度或重量密度，来实现二次电池的大容量化及高能量密度化。将一种以LixMnyMzOw表示的包括属于空间群C2/c的区域且被包含碳的层覆盖的锂锰复合氧化物用作正极活性物质。元素M是锂及锰以外的元素。该锂锰复合氧化物具有高结构稳定性及大容量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种物体、方法或制造方法。本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(compositionofmatter)。尤其是，本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。尤其是，本专利技术的一个方式涉及一种二次电池的结构及该二次电池的制造方法。尤其是，本专利技术的一个方式涉及一种锂离子二次电池的正极活性物质。
技术介绍
上述二次电池的例子包括镍金属氢电池、铅酸电池及锂离子二次电池。这些二次电池被用作以手机为代表的便携式信息终端中的电源。尤其是，锂离子二次电池可以提高其容量且可以缩小其尺寸，所以被积极地进行研究开发。作为锂离子二次电池中的正极活性物质的例子，已知专利文献1所示的磷酸铁锂(LiFePO4)、磷酸锰锂(LiMnPO4)、磷酸钴锂(LiCoPO4)及磷酸镍锂(LiNiPO4)等具有橄榄石结构且包含锂(Li)以及铁(Fe)、锰(Mn)、钴(Co)或镍(Ni)的磷酸化合物。另外，如非专利文献1所示，已知利用电子能量损失谱法(EELS:electronenergylossspectroscopy)对金属氧化物中的金属的化合价等进行评价的方法。[参考文献][专利文献1]日本专利申请公开H11-25983号公报[非专利文献1]Z.L.Wanget.al,“EELSanalysisofcationvalencestatesandoxygenvacanciesinmagneticoxides”,Micron,2000,vol.31,pp.571-580[非专利文献2]H.Tanet.al,”OxidationstateandchemicalshiftinvestigationintransitionmetaloxidesbyEELS”,Ultramicroscopy,2012,vol.116,pp.24-33
技术实现思路
本专利技术的一个目的是增大能够嵌入正极活性物质并从正极活性物质脱嵌的锂离子的体积密度或重量密度，来实现二次电池的大容量化及高能量密度化。另一个目的是提供一种能够以低成本制造的正极活性物质。另外，作为锂离子二次电池的正极活性物质的特性被要求高离子传导性及高导电率。因此，另一个目的是提供一种具有高离子传导性及高导电率的正极活性物质。另一个目的是提供一种导电率高的电极。另一个目的是提供一种电阻低的电极。另一个目的是提供一种导电率高的电极的制造方法。另一个目的是提供一种锂离子二次电池的导电率高的正极活性物质的制造方法。另一个目的是提供一种新颖物质。另一个目的是提供一种新颖正极活性物质。另一个目的是提供一种新颖电池。另一个目的是提供一种新颖锂离子二次电池。注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。在本专利技术的一个方式中，并不需要实现所有上述目的。其他目的自可从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见且可被抽取。本专利技术的一个方式是一种以LixMnyMzOw表示的锂锰复合氧化物，该锂锰复合氧化物包括属于空间群C2/c的区域且被包含碳的层覆盖。在此，元素M是锂及锰以外的元素。在上述结构中，优选具有满足0≤x/(y+z)＜2、y＞0、z＞0、0.26≤(y+z)/w＜0.5的区域。另外，在上述结构中，包含碳的层优选包括厚度大于或等于1nm且小于或等于10nm的区域。此外，元素M优选为镍。本专利技术的另一个方式是一种以LixMnyMzOw表示的锂锰复合氧化物，该锂锰复合氧化物包括被包含碳的层覆盖的区域，并且其中通过电子能量损失谱法(EELS)而获得的锰的相对于L2峰值的L3峰值的积分强度的比例(L3/L2)大于或等于1.4且小于或等于2.3。在此，元素M是锂及锰以外的元素。在上述结构中，优选具有满足0≤x/(y+z)＜2、y＞0、z＞0、0.26≤(y+z)/w＜0.5的区域。另外，在上述结构中，包含碳的层优选包括厚度大于或等于1nm且小于或等于10nm的区域。此外，元素M优选为镍。本专利技术的另一个方式是一种以LixMnyMzOw表示的锂锰复合氧化物，该锂锰复合氧化物包括满足0≤x/(y+z)＜2、y＞0、z＞0、0.26≤(y+z)/w＜0.5的区域以及被厚度大于或等于1nm且小于或等于10nm的包含碳的层覆盖的区域。在此，元素M是锂及锰以外的元素。该元素M优选为镍。本专利技术的另一个方式是在锂锰复合氧化物的表面上形成包含氧化石墨烯的层，然后将该氧化石墨烯还原，来在以LixMnyMzOw表示的锂锰复合氧化物的表面上形成包含碳的层的方法。在此，元素M是锂及锰以外的元素。本专利技术可以提供一种能够以低成本制造的正极活性物质。可以增大能够嵌入正极活性物质并从正极活性物质脱嵌的锂离子的体积密度或重量密度，来实现二次电池的大容量化及高能量密度化。可以制造循环特性优异的二次电池。可以提供一种具有高离子传导性及高导电率的正极活性物质。可以实现锂离子二次电池的正极的大容量化及高能量密度化。可以实现锂离子二次电池的大容量化及高能量密度化。可以提供一种新颖物质。可以提供一种新颖正极活性物质。可以提供一种新颖电池。可以提供一种新颖锂离子二次电池。注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。其他效果自可从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见且可被抽取。附图说明在附图中：图1是示出本专利技术的一个方式中的X射线衍射的测量结果以及参考实例中的X射线衍射的测量结果的图表；图2是示出本专利技术的一个方式中的导电率的测量结果的图表；图3A及3B是示出本专利技术的一个方式中的X射线光电子能谱的测量结果的图表；图4是示出本专利技术的一个方式中的X射线光电子能谱的测量结果的图表；图5是示出本专利技术的一个方式中的放电容量与电压之间的关系的图表；图6A至6C示出硬币型蓄电池；图7A及7B示出圆筒型蓄电池；图8A及8B示出层压型蓄电池；图9A至9E示出柔性层压型蓄电池；图10A及10B示出蓄电装置的例子；图11A1至11B2示出蓄电装置的例子；图12A及12B示出蓄电装置的例子；图13A及13B示出蓄电装置的例子；图14示出蓄电装置的例子；图15A及15B示出蓄电装置的应用例子；图16是本专利技术的一个方式的截面TEM图像；图17是本专利技术的一个方式的截面TEM图像；图18是本专利技术的一个方式的截面TEM图像；图19是本专利技术的一个方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以LixMnyMzOw表示的锂锰复合氧化物，包括：属于空间群C2/c的区域，其中，元素M是锂及锰以外的元素，并且，所述锂锰复合氧化物被包含碳的层覆盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.04 JP 2013-2093661.一种以LixMnyMzOw表示的锂锰复合氧化物，包括：
属于空间群C2/c的区域，
其中，元素M是锂及锰以外的元素，
并且，所述锂锰复合氧化物被包含碳的层覆盖。
2.根据权利要求1所述的锂锰复合氧化物，还包括：
满足0≤x/(y+z)＜2、y＞0、z＞0以及0.26≤(y+z)/w＜0.5的区域。
3.根据权利要求1所述的锂锰复合氧化物，
其中所述包含碳的层包括厚度大于或等于1nm且小于或等于10nm的区域。
4.一种以LixMnyMzOw表示的锂锰复合氧化物，包括：
属于空间群C2/c的区域，
其中，元素M是锂及锰以外的元素，
通过电子能量损失谱法获得的锰相对于L2峰值的L3峰值的积分强度的比例(L3/L2)大于
或等于1.4且小于或等于2.3，
并且，所述锂锰复合氧化物被包含碳的层覆盖。
5.根据权利要求4所述的锂锰复合氧化物，还包括：
满足0≤x/(y+z)＜2、y＞0、z＞0以及0.26≤(y+z)/w＜0.5的区域。
6.根据权利要求4所述的锂锰复合氧化物，
其中所述包含碳的层包括厚度大于或等于1nm且小于或等于10nm的区域。
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【专利技术属性】
技术研发人员：池沼达也，吉富修平，川上贵洋，米田祐美子，门马洋平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP