正极活性物质和非水电解质二次电池制造技术

作为实施方式的一个例子的正极活性物质包含含锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而形成的二次颗粒，所述含锂过渡金属氧化物相对于锂除外的金属元素的总摩尔量含有80摩尔％以上的镍。正极活性物质还包含附着于二次颗粒表面的稀土类化合物、及附着于二次颗粒内部的一次颗粒表面的锂化合物。锂化合物包含氢氧化锂。

Positive Active Substances and Non-aqueous Electrolyte Secondary Batteries

As an example of an embodiment, the cathode active material comprises secondary particles formed by the aggregation of primary particles containing lithium transition metal oxides, the total molar content of which contains more than 80 moles of nickel relative to the metal elements other than lithium. The cathode active material also includes rare earth compounds attached to the surface of secondary particles and lithium compounds attached to the surface of primary particles inside secondary particles. Lithium compounds contain lithium hydroxide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质和非水电解质二次电池
本专利技术涉及正极活性物质和非水电解质二次电池。
技术介绍
专利文献1中公开了在含锂过渡金属氧化物的表面存在元素周期表的第3族元素的正极活性物质。另外，专利文献2中公开了一种含锂过渡金属氧化物，其具备在颗粒表面存在选自Al、Ti和Zr中的至少1种的表面部，表面LiOH量低于0.1wt％，表面Li2CO3量低于0.25wt％。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2005/008812号专利文献2：国际公开第2016/035852号
技术实现思路
然而，对于使用了镍含量较多的正极活性物质的高容量的非水电解质二次电池，重要的课题是提高高温保存特性。上述专利文献1中记载了能够提供即使在充电状态下保存电池性能也不会受损的正极活性物质，但包括专利文献1的正极活性物质在内的现有技术仍存在改良的余地。作为本专利技术的一个方式的正极活性物质是非水电解质二次电池用的正极活性物质，包含含锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而形成的二次颗粒，所述含锂过渡金属氧化物相对于锂除外的金属元素的总摩尔量含有80摩尔％以上的镍，所述正极活性物质包含：附着于含锂过渡金属氧化物的二次颗粒表面的稀土类化合物、及附着于二次颗粒内部的一次颗粒表面的锂化合物，锂化合物包含氢氧化锂。氢氧化锂的含量相对于含锂过渡金属氧化物的质量为0.05质量％以上。作为本专利技术的一个方式的非水电解质二次电池具备：具有上述正极活性物质的正极、负极、及非水电解质。根据作为本专利技术的一个方式的正极活性物质，能够提高非水电解质二次电池的高温保存特性。附图说明图1是作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池的截面图。图2是作为实施方式的一个例子的正极活性物质颗粒的截面图。图3A是比较例1中使用的正极活性物质颗粒的截面图。图3B是比较例2中使用的正极活性物质颗粒的截面图。图3C是比较例3中使用的正极活性物质颗粒的截面图。具体实施方式本专利技术人等发现：通过在镍含量较多的含锂过渡金属氧化物的二次颗粒表面附着稀土类化合物并且在该二次颗粒内部的一次颗粒的表面附着锂化合物(氢氧化锂)，从而可大幅抑制高温充电保存后的电池特性的劣化。上述效果仅在存在稀土类化合物和锂化合物这两者的情况下才可特异性地得到。使用了作为本专利技术的一个方式的正极活性物质的非水电解质二次电池的情况，可认为通过上述稀土类化合物与上述锂化合物的协同作用而在与非水电解质接触的活性物质表面形成锂离子透过性优异的保护覆膜。使用了以往的正极活性物质的情况，推测出：在高温充电保存时，例如锂化合物的分解、含锂过渡金属氧化物中的镍的氧化等加剧而电池容量劣化。另一方面，使用了作为本专利技术的一个方式的正极活性物质的情况，可认为通过上述保护覆膜而可抑制上述锂化合物的分解、镍的氧化等，在高温保存后也可确保高容量。以下边参照附图边对实施方式的一个例子进行详细地说明。需要说明的是，本专利技术的正极活性物质和非水电解质二次电池不限定于以下说明的实施方式。以下说明的实施方式中，示例了例如卷绕结构的电极体收纳于圆筒形的电池外壳而制成的圆筒形电池，但电极体的结构不限定于卷绕结构，还可以是多个正极与多个负极隔着分隔件交替地层叠而成的层叠结构。另外，电池外壳不限定于圆筒形，还可以是方形(方形电池)、硬币形(硬币形电池)等的金属制外壳、由树脂薄膜构成的树脂制外壳(层压电池)等。实施方式的说明中参照的附图是示意性记载的图，各构成要素的尺寸等应参照以下的说明进行判断。图1是作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池10的截面图。如图1所示，非水电解质二次电池10具备：电极体14、非水电解质(未图示)、及收纳电极体14和非水电解质的电池外壳。电极体14具有隔着分隔件13卷绕正极11和负极12而成的卷绕结构。电池外壳由有底圆筒形状的壳主体15、及封闭该主体的开口部的封口体16构成。非水电解质二次电池10具备分别配置在电极体14的上方和下方的绝缘板17、18。图1所示的例子中，安装在正极11的正极引线19通过绝缘板17的贯通孔延伸至封口体16侧，安装在负极12的负极引线20通过绝缘板18的外侧延伸至壳主体15的底部侧。正极引线19通过焊接等与作为封口体16的底板的局部开口的金属板22的下表面连接，与局部开口的金属板22电连接的封口体16的顶板的盖子26成为正极端子。负极引线20通过焊接等与壳主体15的底部内表面连接，壳主体15成为负极端子。壳主体15是例如有底圆筒形状的金属制容器。在壳主体15与封口体16之间设置了垫片27，以确保电池外壳内部的密闭性。壳主体15例如具有从外侧挤压侧面部而形成的、用于支撑封口体16的鼓凸部21。鼓凸部21优选沿着壳主体15的圆周方向而形成环状，通过其上表面支撑封口体16。封口体16具有局部开口的金属板22和配置在其上方的阀体。阀体封闭住局部开口的金属板22的开口部22a，在由内部短路等导致的发热而使电池的内压上升时发生断裂。图1所示的例子中，作为阀体设置了下阀体23和上阀体25，在下阀体23与上阀体25之间设置有绝缘构件24。构成封口体16的各构件具有例如圆板形状或环形状且除绝缘构件24之外的各构件彼此电连接。电池的内压大幅上升时，例如下阀体23在薄壁部断裂，由此上阀体25向盖子26侧膨胀而与下阀体23分离，从而切断两者的电连接。进而内压上升时，上阀体25断裂，气体从盖子26的开口部26a排出。以下对非水电解质二次电池10的各构成要素、特别是正极活性物质进行详细说明。[正极]正极11由例如金属箔等正极集电体、形成于正极集电体上的正极活性物质层构成。正极集电体可以使用铝等在正极11的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置在表层的薄膜等。正极复合材料层包含：正极活性物质、导电材料和粘合材料。正极11可以通过如下方式来制作：例如在正极集电体上涂布包含正极活性物质、导电材料和粘合材料等的正极复合材料浆料，使涂膜干燥后进行压延而在集电体的两面形成正极复合材料层。作为导电材料，可以示例出：炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨等碳材料。这些可以单独使用，还可以组合使用2种以上。作为粘合材料，可以示例出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)等氟树脂、聚丙烯腈(PAN)、聚酰亚胺、丙烯酸类树脂、聚烯烃等。另外，还可以与这些树脂组合使用羧甲基纤维素(CMC)或其盐、聚环氧乙烷(PEO)等。这些可以单独使用，还可以组合使用2种以上。图2是作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池用的正极活性物质30的截面图。如图3所示，正极活性物质30包含含锂过渡金属氧化物的一次颗粒32聚集而形成的二次颗粒31。正极活性物质30还包含附着于二次颗粒31表面的稀土类化合物33、及附着于二次颗粒31内部的一次颗粒31表面的锂化合物34。即，正极活性物质30是含有含锂过渡金属氧化物、稀土类化合物和锂化合物的颗粒。正极活性物质30的粒径通过含锂过渡金属氧化物的二次颗粒31的粒径来确定。附着于二次颗粒31表面的稀土类化合物33的粒径远远小于二次颗粒31的粒径，因此正极活性物质30的粒径与二次颗粒31的粒径实质上相同。二次颗粒31的平均粒径例如为2μm～30μm或为5μm～20μm。二次颗粒31的平均粒径是指利用激光衍射法测得的中值粒径(体积基准)，可以使用例如堀场制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性物质，其是非水电解质二次电池用的正极活性物质，包含含锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而形成的二次颗粒，所述含锂过渡金属氧化物相对于锂除外的金属元素的总摩尔量含有80摩尔％以上的镍，所述正极活性物质包含：附着于所述二次颗粒表面的稀土类化合物、及附着于所述二次颗粒内部的所述一次颗粒表面的锂化合物，所述锂化合物包含氢氧化锂，所述氢氧化锂的含量相对于所述含锂过渡金属氧化物的质量为0.05质量％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 JP 2016-1301531.一种正极活性物质，其是非水电解质二次电池用的正极活性物质，包含含锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而形成的二次颗粒，所述含锂过渡金属氧化物相对于锂除外的金属元素的总摩尔量含有80摩尔％以上的镍，所述正极活性物质包含：附着于所述二次颗粒表面的稀土类化合物、及附着于所述二次颗粒内部的所述一次颗粒表面的锂化合物，所述锂化合物包含氢氧化锂，所述氢氧化锂的含量相对于所述含锂过渡金属氧化物的质量为0.05质量％以上。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：河北晃宏，小笠原毅，
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