非水电解质二次电池制造技术

作为本发明专利技术的实施方式的一例的非水电解质二次电池具备：具有正极复合材料层的正极、负极和非水电解质。正极复合材料层包含：含有锆(Zr)的锂过渡金属氧化物和磷酸化合物，非水电解质包含链状羧酸酯。通过该构成，可以提供具有优异的低温功率特性的非水电解质二次电池。由此，例如适合于移动电话、笔记本电脑、智能手机、平板电脑终端等移动信息终端的驱动电源、特别是需要高能量密度的用途。进而，还设想应用于电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、电动工具那样的高功率用途。

【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
本公开涉及非水电解质二次电池。
技术介绍
专利文献1中，为了改善非水电解液二次电池的循环特性和低温负荷特性，作为非水电解液的溶剂，提出了使用碳酸亚乙酯与丙酸甲酯的混合溶剂。另外，专利文献2中，为了提高锂二次电池过充电时等的安全性，提出了包含具有锂传导能力的无机物颗粒的正极。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-74490号公报专利文献2：WO2006-019245号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，非水电解质二次电池例如以电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)、电动工具等的动力用电源的用途为中心，重要的是，在低温环境下也具有优异的功率特性。然而，包括专利文献1、2在内的现有技术中，难以得到充分的低温功率特性，寻求低温功率特性的改善。用于解决问题的方案作为本公开的一个方案的非水电解质二次电池的特征在于，具备：具有正极复合材料层的正极、负极和非水电解质，正极复合材料层包含：含有锆(Zr)的锂过渡金属氧化物和磷酸化合物，非水电解质包含链状羧酸酯。专利技术的效果根据本公开的一个方案，可以提供具有优异的低温功率特性的非水电解质二次电池。具体实施方式作为本公开的一个方案的非水电解质二次电池中，正极复合材料层中包含：含有锆(Zr)的锂过渡金属氧化物和磷酸化合物，非水电解质中包含链状羧酸酯。根据作为本公开的一个方案的非水电解质二次电池，认为，在作为正极活性物质的含Zr锂过渡金属氧化物的表面形成优质(低电阻)的覆膜，由此，例如活性物质表面上的反应电阻降低，低温功率特性提高。本专利技术人等成功地发现，通过在锂过渡金属氧化物中含有Zr，提高活性物质与非水电解质的溶剂分子的反应性，并且通过使磷酸化合物存在于活性物质表面附近，利用溶剂分子的分解使形成于活性物质表面的覆膜低电阻化。认为，上述低电阻的覆膜仅在使用链状羧酸酯作为非水溶剂、且锂过渡金属氧化物含有Zr、磷酸化合物存在于活性物质表面附近的情况下形成。作为本公开的一个方案的非水电解质二次电池中，发现：通过锂过渡金属氧化物中含有钨(W)，促进低电阻的覆膜形成，低温功率特性进一步提高。另外，认为，通过将氧化钨混合于正极复合材料层，且使氧化钨存在于活性物质表面附近，链状羧酸酯的分解状态发生变化，形成进一步低电阻的覆膜。由此，低温功率特性进一步提高。作为本公开的一个方案的非水电解质二次电池中，适合的是，锂过渡金属氧化物中含有W，进而正极复合材料层中混合氧化钨。以下，对实施方式的一例进行详细说明。作为实施方式的一例的非水电解质二次电池具备：具有正极复合材料层的正极、负极和非水电解质。适合的是，在正极与负极之间设有分隔件。非水电解质二次电池例如具有如下结构：将非水电解质、与正极和负极夹设分隔件卷绕而成的卷绕型的电极体收纳于外壳体。或者，也可以应用正极和负极夹设分隔件交替地层叠而成的层叠型的电极体等其他形态的电极体代替卷绕型的电极体。作为收纳电极体和非水电解质的电池外壳，可以举出：圆筒形、方形、硬币形、纽扣形等的金属制外壳、形成有用树脂片层压金属箔而成的层压片的外壳(层压型电池)等。[正极]正极例如由金属箔等正极集电体和形成于正极集电体上的正极复合材料层构成。正极集电体可以使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、表层配置有该金属的薄膜等。正极复合材料层包含作为正极活性物质的锂过渡金属氧化物以及磷酸化合物作为必须成分，适合的是，还包含氧化钨、导电材料和粘结材料。正极例如可以如下制作：在正极集电体上涂布包含正极活性物质、粘结材料等的正极复合材料浆料，使涂膜干燥后，使用加压机，将干燥后的涂膜压缩得到正极复合材料层，将所得正极复合材料层在集电体的两面形成从而制作。锂过渡金属氧化物适合的是为通式Li1+xMaO2+b(式中，x+a＝1，-0.2<x≤0.2，-0.1≤b≤0.1，M包含选自由Ni、Co、Mn和Al组成的组中的至少1种金属元素)所示的氧化物。特别是，使用含有镍(Ni)的锂过渡金属氧化物时，利用链状羧酸酯的分解容易形成优质的覆膜，因此优选M至少为Ni。锂过渡金属氧化物在Ni的基础上，适合地含有钴(Co)和锰(Mn)，而且还适合地在Ni、Co、Mn的基础上含有铝(Al)、或含有铝(Al)代替该Mn。上述M中的Ni所占的比率优选为30mol％以上。Ni特别优选以Ni3+的状态含有，使用含有Ni3+的锂过渡金属氧化物时，促进优质的覆膜的形成。作为含有Ni3+的锂过渡金属氧化物，可以举出摩尔比为Ni>Mn的镍钴锰酸锂，Ni、Co、Mn的摩尔比例如为3：5：2、4：3：3、5：2：3、5：3：2、6：2：2、7：1：2、7：2：1、8：1：1。镍钴铝酸锂中，Ni、Co、Al的摩尔比例如为80：15：5、85：12：3、90：7：3。锂过渡金属氧化物含有锆(Zr)作为必须成分。如上述那样，通过含有Zr，可以提高活性物质与非水电解质的溶剂分子的反应性，在活性物质表面形成优质的覆膜。Zr的含量相对于锂过渡金属氧化物的除Li之外的金属元素优选为0.05mol％以上且10mol％以下，更优选为0.1mol％以上且5mol％以下，特别优选为0.2mol％以上且3mol％以下。Zr的含量如果为该范围内，则可以维持良好的充放电特性，且促进活性物质表面上的低电阻覆膜的形成。锂过渡金属氧化物适合的是还含有钨(W)。认为，通过含有W，进一步促进活性物质表面上的低电阻覆膜的形成，低温功率特性进一步提高。W的含量与Zr的情况同样地，相对于锂过渡金属氧化物的除Li之外的金属元素，优选为0.05mol％以上且10mol％以下，更优选为0.1mol％以上且5mol％以下，特别优选为0.2mol％以上且3mol％以下。对于Zr而言，在合成锂过渡金属氧化物时，例如可以通过将含有Ni、Co、Mn等的复合氧化物与碳酸锂等Li化合物与Zr或氧化锆等锆化合物进行混合并焙烧，从而使Zr含有在该氧化物中。对于W而言，在合成锂过渡金属氧化物时，也可以通过将W或氧化钨等钨化合物进行混合，从而使W含有在该氧化物中。合成锂过渡金属氧化物时，可以通过将含有Ni、Co、Mn等的复合氧化物等与Zr和W进行混合并焙烧，从而使Zr和W固溶于锂过渡金属氧化物中。Zr和W适合的是，固溶于锂过渡金属氧化物中，但也可以以氧化物或金属的状态在一次颗粒的界面、二次颗粒的表面析出。上述锂过渡金属氧化物也可以进一步包含其他添加元素。作为添加元素，例如可以举出：除Mn、Ni、Co之外的过渡金属元素、碱金属元素、碱土金属元素、第12族元素、第13族元素和第14族元素。具体而言，可以举出：硼(B)、镁(Mg)、铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、铌(Nb)、钼(Mo)、钽(Ta)、锡(Sn)、钠(Na)、钾(K)、钡(Ba)、锶(Sr)、钙(Ca)等。锂过渡金属氧化物的粒径没有特别限定，优选为2μm～30μm。锂过渡金属氧化物的颗粒例如为粒径50nm～10μm的一次颗粒结合而成的二次颗粒。需要说明的是，锂过渡金属氧化物的粒径是通过激光衍射法测定的体积平均粒径。锂过渡金属氧化物的BET比表面积没有特别限定，优选为0.1m2/g～6m2/g。需要说明的是，锂过渡金属氧化物的BET比表面积可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解质二次电池，其具备：具有正极复合材料层的正极、负极和非水电解质，所述正极复合材料层包含：含有锆(Zr)的锂过渡金属氧化物和磷酸化合物，所述非水电解质包含链状羧酸酯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.28 JP 2014-2408491.一种非水电解质二次电池，其具备：具有正极复合材料层的正极、负极和非水电解质，所述正极复合材料层包含：含有锆(Zr)的锂过渡金属氧化物和磷酸化合物，所述非水电解质包含链状羧酸酯。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，所述锂过渡金属氧化物含有钨(W)。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其中，所述磷酸化合物为磷酸锂。4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：西出太祐，福井厚史，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP