正极活性物质和电池制造技术

本公开提供正极活性物质和电池。正极活性物质包含锂复合氧化物和被覆材料，锂复合氧化物含有选自F、Cl、N、S、Br和I之中的至少一种，被覆材料被覆锂复合氧化物的表面，并具有10

Positive Active Substances and Batteries

【技术实现步骤摘要】
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公开了一种必须包含Li、Ni、Co和Mn的含锂复合氧化物，其特征在于，具有空间群R-3m，且c轴晶格常数为14.208～14.228、a轴晶格常数和c轴晶格常数满足3a+5.615≤c≤3a+5.655的关系的晶体结构，XRD谱图中的(003)的峰与(104)的峰的积分强度比(I003/I104)为1.21～1.39。在先技术文献专利文献1：日本特开2016-26981号公报
技术实现思路
【专利技术要解决的问题】现有技术中，期望实现循环特性高的电池。【用于解决课题的手段】本公开的一技术方案中的正极活性物质，包含锂复合氧化物和被覆材料，所述锂复合氧化物含有选自F、Cl、N、S、Br和I之中的至少一种元素，所述被覆材料被覆所述锂复合氧化物的表面，且具有106S/m以下的电子传导率。另外，所述锂复合氧化物的晶体结构属于空间群R-3m，所述锂复合氧化物的XRD谱图中的(003)面的峰相对于(104)面的峰的积分强度比I(003)/I(104)满足0.62≤I(003)/I(104)≤0.90。本公开的概括或具体的技术方案，可以通过电池用正极活性物质、电池、方法或它们的任意组合来实现。【专利技术的效果】根据本公开，能够实现循环特性高的电池。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的大致结构的截面图。图2是表示实施例1的锂复合氧化物的XRD谱图的图。图3是表示实施例1、实施例2和比较例1的电池的初次充放电试验的结果的图。图4是表示实施例1、实施例2和比较例1的电池的充放电循环试验的结果的图。附图标记说明10电池11壳体12正极集电体13正极活性物质层14隔膜15封口板16负极集电体17负极活性物质层18垫片21正极22负极具体实施方式以下，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，包含锂复合氧化物和被覆锂复合氧化物的表面的被覆材料，所述被覆材料的电子传导率为106S/m以下。该锂复合氧化物包含选自F、Cl、N、S、Br、I之中的一种或两种以上元素。另外，该锂复合氧化物具有属于空间群R-3m的晶体结构，XRD谱图中的(003)面的峰与(104)面的峰的积分强度比I(003)/I(104)满足0.62≤I(003)/I(104)≤0.90。根据以上技术构成，能够实现循环特性高的电池。在此，“循环特性高的电池”是指即使反复进行多次充放电循环后，容量维持率也高的电池。换言之，是指即使反复进行多次充放电循环之后，容量也不会大幅降低的电池。使用上述正极活性物质例如构成锂离子电池的情况下，该锂离子电池具有3.6V左右的氧化还原电位(Li/Li+基准)。另外，该锂离子电池进行20次循环充放电试验后的容量维持率大致为80％以上。上述锂复合氧化物包含选自F、Cl、N、S、Br、I之中的一种或两种以上元素。通过用这些电化学惰性的阴离子置换氧的一部分，使晶体结构稳定化。因此，电池的放电容量或工作电压提高，能量密度增高。上述锂复合氧化物的X射线衍射(X-raydiffraction：XRD)谱图中的(003)面和(104)面的峰的积分强度比I(003)/I(104)满足0.62≤I(003)/I(104)≤0.90。在此，I(003)/I(104)是可以作为具有属于空间群R-3m的晶体结构的锂复合氧化物中的阳离子混合的指标的参数。本公开中的“阳离子混合”表示在锂复合氧化物的晶体结构中，锂原子与过渡金属等的阳离子原子置换的状态。如果阳离子混合减少，则I(003)/I(104)增大。另外，如果阳离子混合增多，则I(003)/I(104)减小。实施方式1中的锂复合氧化物，在I(003)/I(104)大于0.90的情况下，阳离子混合被抑制，由此使锂的三维扩散路径减少。因此，阻碍锂的扩散，能量密度减少。另外，在I(003)/I(104)小于0.62的情况下，晶体结构变得不稳定。因此，随着充电时的Li脱离，晶体结构崩坏，能量密度减少。实施方式1中的锂复合氧化物，I(003)/I(104)满足0.62≤I(003)/I(104)≤0.90，因此锂原子和过渡金属等的阳离子原子充分进行阳离子混合。所以，实施方式1的锂复合氧化物的锂的三维扩散路径增大。因此，实施方式1的锂复合氧化物与以往的正极活性物质相比，能够使更多的Li插入和脱离。另外，实施方式1中的锂复合氧化物具有属于空间群R-3m的晶体结构，并且满足0.62≤I(003)/I(104)≤0.90，因此即使在取出较多Li时，成为支柱的过渡金属-阴离子八面体也会形成三维网络，从而能够稳定维持晶体结构。因此，实施方式1中的正极活性物质适合实现高容量的电池。另外，根据同样的理由，也适合于实现循环特性优异的电池。在此，作为比较例，例如可举出专利文献1。专利文献1公开了一种包含锂复合氧化物的正极活性物质，所述锂复合氧化物具有属于空间群R-3m的晶体结构，并且锂原子与过渡金属等的阳离子原子没有充分进行阳离子混合。以往，像专利文献1那样，一直认为在锂复合氧化物中应该抑制阳离子混合。实施方式1中的锂复合氧化物包含选自F、Cl、N、S、Br、I之中的一种或两种以上元素。另外，该锂复合氧化物具有属于空间群R-3m的晶体结构，XRD谱图中的(003)面的峰与(104)面的峰的积分强度比I(003)/I(104)满足0.62≤I(003)/I(104)≤0.90。由此，本专利技术人实现了远远超过以往的预想、具有高能量密度的电池。再者，在高电位使用一般的正极活性物质的情况下，会促进电解质的分解(例如副反应)，生成电阻层。另外，在高电位使用一般的正极活性物质的情况下，该正极活性物质中所含的阴离子物种以气体的形式脱离。因此，循环特性有可能降低。在此，实施方式1中的正极活性物质除了上述锂复合氧化物以外，还包含被覆材料。被覆材料被覆上述锂复合氧化物的表面。另外，被覆材料的电子传导率为106S/m以下，且是与上述锂复合氧化物不同的材料。该被覆材料被覆上述锂复合氧化物的表面，由此抑制上述锂复合氧化物与电解质的接触。另外，由于被覆材料的电子传导率低，从而能够抑制锂复合氧化物与电解质之间的电子的授受，抑制因此引起的副反应。由此，电阻层的生成或气体的脱离得到抑制。因此能够实现循环特性高的电池。即、实施方式1中的正极活性物质，能够实现即使在高电位使用的情况下，循环特性也优异的电池。再者，本公开中“被覆表面”包括完全被覆表面和部分被覆表面。另外，实施方式1中，被覆材料相对于上述锂复合氧化物的质量比可以为0.2以下。根据以上技术构成，能够抑制实施方式1中的正极活性物质的表面发生电化学惰性化。因此，能够抑制电阻的增加。所以能够实现容量更高且循环特性高的电池。另外，实施方式1中，被覆材料相对于上述锂复合氧化物的质量比可以为0.01以上且0.1以下。根据以上技术构成，能够实现容量更高且循环特性高的电池。另外，实施方式1中的被覆材料可以以0.1nm以上且2.0nm以下的厚度被覆上述锂复合氧化物的表面。根据以上技术构成，能够实现容量更高且循环特性高的电池。再者，被覆材料的厚度为0.1nm以上的情况下，能够提高厚度的均匀性。另外，被覆材料的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性物质，包含锂复合氧化物和被覆材料，所述锂复合氧化物含有选自F、Cl、N、S、Br和I之中的至少一种元素，所述被覆材料被覆所述锂复合氧化物的表面，并且具有10

【技术特征摘要】
2018.01.17 JP 2018-0052681.一种正极活性物质，包含锂复合氧化物和被覆材料，所述锂复合氧化物含有选自F、Cl、N、S、Br和I之中的至少一种元素，所述被覆材料被覆所述锂复合氧化物的表面，并且具有106S/m以下的电子传导率，所述锂复合氧化物的晶体结构属于空间群R-3m，所述锂复合氧化物的XRD谱图中的(003)面的峰相对于(104)面的峰的积分强度比I(003)/I(104)满足0.62≤I(003)/I(104)≤0.90。2.根据权利要求1所述的正极活性物质，所述被覆材料是无机材料。3.根据权利要求1或2所述的正极活性物质，所述被覆材料相对于所述锂复合氧化物的质量比为0.2以下。4.根据权利要求3所述的正极活性物质，所述被覆材料相对于所述锂复合氧化物的质量比为0.01以上且0.1以下。5.根据权利要求1～4的任一项所述的正极活性物质，所述被覆材料的厚度为0.1nm以上且2.0nm以下。6.根据权利要求1～5的任一项所述的正极活性物质，所述被覆材料与所述锂复合氧化物的所述表面的至少一部分形成固溶体。7.根据权利要求1～6的任一项所述的正极活性物质，所述被覆材料是氧化物。8.根据权利要求7所述的正极活性物质，所述氧化物由组成式LiaAbOc表示，其中，A是选自Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Nb、Mo、Ti、Al、Cr、Zr、Zn、Na、K、Ca、Mg、Pt、Au、B、P、Eu、Sm、Ce和H之中的至少一种元素，0≤a≤3、0.5≤b≤4、并且1≤c≤4。9.根据权利要求8所述的正极活性物质，所述氧化物是选自Al2O3、ZrO2、ZnO、TiO2和SiO2之中的至少一种。10.根据权利要求1～9的任一项所述的正极活性物质，满足0.67≤I(003)/I(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川贵之，夏井龙一，池内一成，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