正极活性物质、正极和锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术的正极活性物质用于锂离子二次电池用正极，并且包括由通式(A)：LiαNixCoyMn(1‑x‑y)O2(其中0＜α≤1.15，0.7≤x≤0.9，0＜y≤0.2，并且0＜(1‑x‑y))表示的正极活性物质粒子A；以及一种或两种以上选自以下各项的正极活性物质粒子B：由通式(B1)：LiβNiaCobAl(1‑a‑b)O2(其中0＜β≤1.15，0.7≤a≤0.9，0＜b≤0.2，并且0＜(1‑a‑b))表示的正极活性物质粒子B1，由通式(B2)：LiβNiaCobMn(1‑a‑b)O2(其中0＜β≤1.15，0.2≤a≤0.6，0＜b≤0.8，并且0＜(1‑a‑b))表示的正极活性物质粒子B2，由通式(B3)：Liβ+γMn(2‑a‑γ)MeaO4(其中0＜β≤1.0，0≤γ≤0.3，0≤a≤0.5，并且Me是选自Li、B、Mg、Al、Fe、Co和Ni中的一种或两种以上)表示的正极活性物质粒子B3，和由通式(B4)：LiβMPO4(其中0＜β≤1.15并且M是选自Fe、Co、Ni、Mn和Cu中的一种或两种以上)表示的正极活性物质粒子B4。

Positive electrode active material, positive electrode and lithium ion two times battery

The positive active substance of the invention is used in the positive pole for the lithium ion two battery, and includes the positive active substance particles expressed by the general formula (A):Li alpha NixCoyMn (1 x y) O2 (0 < < 1.15, 0.7 < x < 0.9, 0 < y < 0.2, and 0 < (1 x x y)); and one or more than two positive active substances selected from the following. Particle B: B1:Li beta A B O2 (0 < < < < < 1.15, 0.7 < a < 0.9, 0 < B < 0.2, and 0 < (1 a b)). The material particle B2 is B2 (B3):Li beta + gamma Mn (0 < < < < < 1 \u3001 0 < < < 0.3 \u3001 0 < a < 0.5. And Me is a positive active substance particle selected from Li, B, Mg, Al, Al, two or more). A positive active particle B4 is represented by one or more than two or more of Ni, Mn and Cu.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质、正极和锂离子二次电池
本专利技术涉及正极活性物质、正极和锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池由于具有高能量密度以及优异的充电和放电循环特性而广泛地用作小型移动装置如手机和膝上型计算机的电源。另外，近来，出于环境问题和增强的节能意识的考虑，也存在对用作电动车辆、混合电动车辆、储电领域等的电源并且要求具有大容量和长寿命的大尺寸电池的增长需求。通常，锂离子二次电池主要由其中包含能够吸留和释放锂离子的碳材料作为负极活性物质的负极、其中包含能够吸留和释放锂离子的锂复合氧化物作为正极活性物质的正极、将负极和正极彼此分隔开的隔膜和作为其中溶解有锂盐的非水溶剂的非水电解质溶液制成。作为锂离子二次电池的外部材料，代替金属罐，还使用重量和厚度可以减小并且与金属罐相比可以自由采用形状的薄金属膜，或其中薄金属和热可熔树脂膜形成层的层压膜。为了增大容量、延长寿命并且改善量产稳定性，需要进一步改善锂离子二次电池的特性。用于增大锂离子二次电池的容量的措施的实例包括在专利文献1(日本未审查专利公开号H6-267539)和专利文献2(日本未审查专利公开号2002-319398)中公开的方法。专利文献1公开了通过用过渡金属代替镍酸锂或镍的一部分使正极活性物质成为镍复合氧化物的技术。另外，专利文献2公开了将其中引入了杂元素(heteroelement)的锂镍复合氧化物和其中引入了杂元素的锂钴复合氧化物混合进行使用的技术。相关文献专利文献[专利文献1]日本未审查专利公开号H6-267539[专利文献2]日本未审查专利公开号2002-319398专利技术概述技术问题然而，与实际使用中的其他正极活性物质相比，作为正极活性物质的锂镍复合氧化物倾向于具有较差的寿命特性。该较差的寿命特性妨碍锂镍复合氧化物实际应用于锂离子二次电池。因此，要求锂离子二次电池具有大的容量和改善的寿命特性。本专利技术在考虑到前述情形下已经完成，并且提供了具有足够的能量密度且能够实现具有改善的寿命特性的锂离子二次电池的正极活性物质，以及具有足够的能量密度且具有改善的寿命特性的锂离子二次电池。问题的解决方案根据本专利技术，提供了一种用于锂离子二次电池用正极的正极活性物质。所述正极活性物质包含由通式(A)：LiαNixCoyMn(1-x-y)O2(其中0＜α≤1.15，0.7≤x≤0.9，0＜y≤0.2，并且0＜(1-x-y))表示的正极活性物质粒子A；以及一种或两种以上选自以下各项的正极活性物质粒子B：由通式(B1)：LiβNiaCobAl(1-a-b)O2(其中0＜β≤1.15，0.7≤a≤0.9，0＜b≤0.2，并且0＜(1-a-b))表示的正极活性物质粒子B1，由通式(B2)：LiβNiaCobMn(1-a-b)O2(其中0＜β≤1.15，0.2≤a≤0.6，0＜b≤0.8，并且0＜(1-a-b))表示的正极活性物质粒子B2，由通式(B3)：Liβ+γMn(2-a-γ)MeaO4(其中0＜β≤1.0，0≤γ≤0.3，0＜a＜0.5，并且Me是选自Li、B、Mg、Al、Fe、Co和Ni中的一种或两种以上)表示的正极活性物质粒子B3，和由通式(B4)：LiβMPO4(其中0＜β≤1.15并且M是选自Fe、Co、Ni、Mn和Cu中的一种或两种以上)表示的正极活性物质粒子B4。另外，根据本专利技术，提供了一种正极，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包含正极活性物质、粘合剂和导电助剂。另外，根据本专利技术，提供了一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包括允许锂嵌入和脱嵌的负极、电解质溶液和所述正极。专利技术的有益效果根据本专利技术，可以提供具有足够能量密度并且能够实现具有改善的寿命特性的锂离子二次电池的正极活性物质，以及具有足够的能量密度并且具有改善的寿命特性的锂离子二次电池。附图简述通过以下描述的优选实施方案和附图，上述目的、其他目的、特征和优点变得更清楚。图1是示出根据本专利技术的实施方案的锂离子二次电池的结构的一个实例的横断面图。图2是示出在正极活性物质粒子A和正极活性物质粒子B1的充电和放电中的反应电位变化的图。实施方案描述在下文中，将使用附图描述本专利技术的实施方案。另外，在示意图中，在可以理解本专利技术的程度，不同于实际尺寸，示意性地示出了各个构成要素的形状、大小和配置关系。另外，除非另有说明，数值范围中的“至”表示一个数以上(即等于或大于该数)且另一个数以下(即等于或小于该另一个数)的范围。&lt;正极活性物质&gt;根据本实施方案，正极活性物质包括由通式(A)：LiαNixCoyMn(1-x-y)O2(其中0＜α≤1.15，0.7≤x≤0.9，0＜y≤0.2，并且0＜(1-x-y))表示的正极活性物质粒子A；以及一种或两种以上选自以下各项的正极活性物质粒子B：由通式(B1)：LiβNiaCobAl(1-a-b)O2(其中0＜β≤1.15，0.7≤a≤0.9，0＜b≤0.2，并且0＜(1-a-b))表示的正极活性物质粒子B1，由通式(B2)：LiβNiaCobMn(1-a-b)O2(其中0＜β≤1.15，0.2≤a≤0.6，0＜b≤0.8，并且0＜(1-a-b))表示的正极活性物质粒子B2，由通式(B3)：Liβ+γMn(2-a-γ)MeaO4(其中0＜β≤1.0，0≤γ≤0.3，0＜a＜0.5，并且Me是选自Li、B、Mg、Al、Fe、Co和Ni中的一种或两种以上)表示的正极活性物质粒子B3，和由通式(B4)：LiβMPO4(其中0＜β≤1.15并且M是选自Fe、Co、Ni、Mn和Cu中的一种或两种以上)表示的正极活性物质粒子B4。这里，例如，优选的是，正极活性物质粒子A、正极活性物质粒子B1和正极活性物质粒子B2具有层状晶体结构。例如，优选的是，正极活性物质粒子B3具有尖晶石结构。例如，优选的是，正极活性物质粒子B4具有橄榄石结构。根据本实施方案的正极活性物质，可以实现具有足够的能量密度和改善的寿命特性的锂离子二次电池。尽管不必澄清能够实现这样的锂离子二次电池的理由，但是可想到以下理由。与实际使用中的其他正极活性物质相比，在具有层状晶体结构的镍复合氧化物中，特别是具有高Ni比率的镍复合氧化物具有大的充电/放电容量。然而，由于粒子在充电/放电循环期间的膨胀和收缩所致而出现粒子破裂，并且该粒子破裂造成导电通路的断开，使得出现容量下降的现象。另外，在电流流动用于对锂离子二次电池进行充电和放电的情况下，在正极活性物质层内出现在厚度方向上的电阻极化。于是，在面向负极一侧上的正极活性物质层表面周围存在的正极活性物质粒子中优先发生充电/放电反应，并且在正极集电体侧周围的正极活性物质粒子中延迟发生充电/放电反应。在其中由于锂离子二次电池增大的容量或增大的输出所致而比相关技术中的电流更大的电流流动的情况下，在正极活性物质层内的厚度方向上的电阻极化也增加，由此导致不均匀层内充电/放电反应的现象，其是仅在面向负极的一侧上的正极活性物质层表面周围存在的正极活性物质粒子的充电/放电反应。当重复这样的不均匀层内充电/放电反应的循环时，仅在面向负极的一侧上的正极活性物质层表面周围存在的正极活性物质粒子中发生充电/放电反应。因此，在几个重复次数内可能发生在面向负极的一侧上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子二次电池用正极的正极活性物质，所述正极活性物质包括：由通式(A)：LiαNixCoyMn(1‑x‑y)O2表示的正极活性物质粒子A，其中0＜α≤1.15，0.7≤x≤0.9，0＜y≤0.2，并且0＜(1‑x‑y)；以及一种或两种以上选自以下各项的正极活性物质粒子B：由通式(B1)：LiβNiaCobAl(1‑a‑b)O2表示的正极活性物质粒子B1，其中0＜β≤1.15，0.7≤a≤0.9，0＜b≤0.2，并且0＜(1‑a‑b)；由通式(B2)：LiβNiaCobMn(1‑a‑b)O2表示的正极活性物质粒子B2，其中0＜β≤1.15，0.2≤a≤0.6，0＜b≤0.8，并且0＜(1‑a‑b)；由通式(B3)：Liβ+γMn(2‑a‑γ)MeaO4表示的正极活性物质粒子B3，其中0＜β≤1.0，0≤γ≤0.3，0≤a≤0.5，并且Me是选自Li、B、Mg、Al、Fe、Co和Ni中的一种或两种以上；和由通式(B4)：LiβMPO4表示的正极活性物质粒子B4，其中0＜β≤1.15并且M是选自Fe、Co、Ni、Mn和Cu中的一种或两种以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 JP 2015-1928521.一种用于锂离子二次电池用正极的正极活性物质，所述正极活性物质包括：由通式(A)：LiαNixCoyMn(1-x-y)O2表示的正极活性物质粒子A，其中0＜α≤1.15，0.7≤x≤0.9，0＜y≤0.2，并且0＜(1-x-y)；以及一种或两种以上选自以下各项的正极活性物质粒子B：由通式(B1)：LiβNiaCobAl(1-a-b)O2表示的正极活性物质粒子B1，其中0＜β≤1.15，0.7≤a≤0.9，0＜b≤0.2，并且0＜(1-a-b)；由通式(B2)：LiβNiaCobMn(1-a-b)O2表示的正极活性物质粒子B2，其中0＜β≤1.15，0.2≤a≤0.6，0＜b≤0.8，并且0＜(1-a-b)；由通式(B3)：Liβ+γMn(2-a-γ)MeaO4表示的正极活性物质粒子B3，其中0＜β≤1.0，0≤γ≤0.3，0≤a≤0.5，并且Me是选自Li、B、Mg、Al、Fe、Co...

【专利技术属性】
技术研发人员：松宇正明，
申请(专利权)人：NEC能源元器件株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP