正极活性物质和电池制造技术

现有技术中期望实现容量维持率高的电池。本公开提供一种正极活性物质，其含有化合物和绝缘性化合物，所述化合物具有属于空间群FM3‑M的晶体结构，由下述组成式(1)表示，LixMeyOαFβ···式(1)其中，所述Me是选自Mn、Co、Ni、Fe、Al、B、Ce、Si、Zr、Nb、Pr、Ti、W、Ge、Mo、Sn、Bi、Cu、Mg、Ca、Ba、Sr、Y、Zn、Ga、Er、La、Sm、Yb、V、Cr之中的一种或两种以上元素，并且，满足下述条件：1.7≤x≤2.2、0.8≤y≤1.3、1≤α≤2.5、0.5≤β≤2。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质和电池
本公开涉及电池用的正极活性物质和电池。
技术介绍
专利文献1公开了一种由通式LiwMxOyXz(M是Co或Ni或Mn或V或Fe或Ti，X是至少一种以上卤族元素，0.2≤w≤2.5、0.8≤x≤1.25、1≤y≤2、0<z≤1)表示的正极活性物质，其具有属于空间群R3-M的晶体结构。在先技术文献专利文献1：日本特开平7-037617号公报
技术实现思路
现有技术中，期望实现容量维持率高的电池。本公开的一技术方案中的正极活性物质，含有化合物和绝缘性化合物，所述化合物具有属于空间群FM3-M的晶体结构，由下述组成式(1)表示。LixMeyOαFβ式(1)其中，所述Me是选自Mn、Co、Ni、Fe、Al、B、Ce、Si、Zr、Nb、Pr、Ti、W、Ge、Mo、Sn、Bi、Cu、Mg、Ca、Ba、Sr、Y、Zn、Ga、Er、La、Sm、Yb、V、Cr之中的一种或两种以上元素，并且，满足下述条件：1.7≤x≤2.2、0.8≤y≤1.3、1≤α≤2.5、0.5≤β≤2。根据本公开，能够实现容量维持率高的电池。附图说明图1是表示作为实施方式2中的电池的一例的电池10的大致结构的剖视图。图2是表示实施例1的正极活性物质的粉末X射线衍射图的图。具体实施方式以下，对本公开的实施方式进行说明。(实施方式1)实施方式1中的正极活性物质，含有化合物和绝缘性化合物，所述化合物具有属于空间群FM3-M的晶体结构，由下述组成式(1)表示。LixMeyOαFβ式(1)其中，所述Me是选自Mn、Co、Ni、Fe、Al、B、Ce、Si、Zr、Nb、Pr、Ti、W、Ge、Mo、Sn、Bi、Cu、Mg、Ca、Ba、Sr、Y、Zn、Ga、Er、La、Sm、Yb、V、Cr之中的一种(即，选自这些之中的一种或两种以上元素)，并且，满足下述条件：1.7≤x≤2.2、0.8≤y≤1.3、1≤α≤2.5、0.5≤β≤2。根据以上技术构成，能够实现高容量且容量维持率高的电池。使用含有上述化合物的正极活性物质，例如构成锂离子电池的情况下，具有3.3V左右的氧化还原电位(Li/Li+基准)。另外，大致5次循环后容量维持率为57％以上。另外，上述化合物在组成式(1)中x小于1.7的情况下，可利用的Li量减少。因此容量不充分。另外，上述化合物在组成式(1)中x大于2.2的情况下(换言之为y小于0.8的情况下)，可利用的过渡金属的氧化还原反应减少。其结果，会利用较多氧的氧化还原反应。由此，晶体结构不稳定化。因此容量不充分。另外，上述化合物在组成式(1)中α小于1的情况下(换言之为β大于2的情况下)，电负性高的F的影响增强。其结果，电子传导性降低。因此容量不充分。另外，上述化合物在组成式(1)中α大于2.5的情况(换言之为β小于0.5的情况)下，电负性高的F的影响减弱。其结果，阳离子-阴离子的相互作用降低。由此，在Li脱离时结构不稳定化。因此容量不充分。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，由组成式(1)表示的化合物具有属于空间群FM3-M的晶体结构(岩盐型的晶体结构)。在组成式(1)中，Li与Me的比率以{Lix/Mey}表示。在此，1.7≤x≤2.2。另外，0.8≤y≤1.3。因此，Li与Me的比率理论上为1.31≤{Lix/Mey}≤2.75，成为大于1的值。即，相对于每1原子Me的Li原子数，例如比以往的正极活性物质即LiMnO2大。由组成式(1)表示的化合物中，认为Li和Me位于相同位点。因此，由组成式(1)表示的化合物，例如与以往的正极活性物质即LiMnO2相比，相对于每1原子Me，能够使更多的Li插入和脱离。因此，实施方式1中的电池用的正极活性物质适合于实现高容量且容量维持率高的锂离子电池。由空间群R3-M规定的层状结构中，在取出了较多Li时，无法维持层状从而导致结构崩溃。另一方面，像本公开的化合物这样由空间群FM3-M规定的岩盐型的晶体结构，即使取出较多Li，结构也不会崩溃，能够稳定维持结构。在此，使用实施方式1的正极活性物质的情况下，有时会使充电电压比以往高。该情况下，发生电解质的分解等副反应。因此生成电阻层。其结果，循环特性降低。所以，实施方式1的正极活性物质含有绝缘性化合物。例如在LixMeyOαFβ表面设置绝缘性化合物。由此，与电解质的反应得到抑制。因此电阻层的生成得到抑制。从而能够实现高容量且循环特性优异的电池。再者，实施方式1中的正极活性物质不含绝缘性化合物的情况下，在充电时，在LixMeyOαFβ的表面发生电解质的分解等副反应。由此，在表面生成电阻层。因此有时容量不充分。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，在绝缘性化合物的含量大于由组成式(1)表示的化合物的5质量份的情况下，表面发生电化学失活。因此电阻增高。所以有时容量不充分。因此，关于实施方式1中的正极活性物质，绝缘性化合物的含量可以是由组成式(1)表示的化合物的5质量％以下。根据以上技术构成，能够抑制正极活性物质的表面的电化学失活。因此能够抑制电阻的增加。其结果，能够实现高容量且循环特性优异的电池。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，绝缘性化合物的含量可以是由组成式(1)表示的化合物的0.5质量％以上且1质量％以下。根据以上技术构成，能够实现容量维持率更高的电池。再者，作为绝缘性化合物，可适当选择各种氧化物、各种卤素化合物、各种硫化物、各种磷化合物等使用。另外，绝缘性化合物可以是选自H3BO3、AlF3、Al2O3、Mn2O3、Fe2O3、CuO、NiO、Co3O4、Eu2O3、Sm2O3、CeO2之中的至少一种。根据以上技术构成，能够实现容量维持率更高的电池。再者，关于实施方式1中的正极活性物质，绝缘性化合物可以被覆由组成式(1)表示的化合物的至少一部分的表面。或者，关于实施方式1中的正极活性物质，绝缘性化合物可以与由组成式(1)表示的化合物的表面的至少一部分形成固溶体。另外，实施方式1中的正极活性物质可以含有上述化合物作为主成分。根据以上技术构成，能够实现更高容量且容量维持率高的电池。再者，实施方式1的正极活性物质可以含有上述化合物作为主成分，并且还含有不可避免的杂质、或在合成上述化合物时所使用的起始原料、副产物和分解产物等。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，上述化合物可以是在组成式(1)中满足x+y＝α+β＝3的化合物。根据以上技术构成，能够实现更高容量且容量维持率高的电池。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，上述化合物可以是Li2MnO2F或Li2CoO2F。根据以上技术构成，能够实现更高容量且容量维持率高的电池。再者，上述LixMeyOαFβ中，Li的一部分可以被Na或K等碱金属置换。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，组成式(1)中的Me可以是下述任一种：选自Mn、Co、Ni和Fe之中的一种元素；或由Ni、Co和Mn构成的固溶体；或由Ni、Co和Al构成的固溶体。根据以上技术构成，能够实现更高容量的电池。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，上述化合物可以是在组成式(1)中满足1.79≤x+y≤2.18的化合物。根据以上技术构成，能够实现更高容量的电池。另外，关于实施方式1中的正极活性物质，上述化合物可以是在组成式(1)中满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极活性物质，含有化合物和绝缘性化合物，所述化合物具有属于空间群FM3‑M的晶体结构，由下述组成式(1)表示，LixMeyOαFβ   式(1)其中，所述Me是选自Mn、Co、Ni、Fe、Al、B、Ce、Si、Zr、Nb、Pr、Ti、W、Ge、Mo、Sn、Ca、Ba、Sr、Y、Zn、Ga、Er、La、Sm、Yb、Bi、Cu、Mg、V、Cr之中的一种或两种以上元素，并且，满足下述条件：1.7≤x≤2.2、0.8≤y≤1.3、1≤α≤2.5、0.5≤β≤2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.16 JP 2015-1826471.一种正极活性物质，含有化合物和绝缘性化合物，所述化合物具有属于空间群FM3-M的晶体结构，由下述组成式(1)表示，LixMeyOαFβ式(1)其中，所述Me是选自Mn、Co、Ni、Fe、Al、B、Ce、Si、Zr、Nb、Pr、Ti、W、Ge、Mo、Sn、Ca、Ba、Sr、Y、Zn、Ga、Er、La、Sm、Yb、Bi、Cu、Mg、V、Cr之中的一种或两种以上元素，并且，满足下述条件：1.7≤x≤2.2、0.8≤y≤1.3、1≤α≤2.5、0.5≤β≤2。2.根据权利要求1所述的正极活性物质，所述绝缘性化合物的含量为所述化合物的5质量％以下。3.根据权利要求2所述的正极活性物质，所述绝缘性化合物的含量为所述化合物的0.5质量％以上且1质量％以下。4.根据权利要求1～3的任一项所述的正极活性物质，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏井龙一，名仓健祐，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP