非水电解质二次电池用正极活性物质制造技术

本发明专利技术提供一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其能够兼具高功率特性和高耐久性两者。非水电解质二次电池用正极活性物质含有锂过渡金属复合氧化物粒子组，该锂过渡金属复合氧化物粒子组：基于电子显微镜观察的平均粒径DSEM为1μm以上7μm以下，基于体积基准的累积粒度分布的50％粒径D50与基于电子显微镜观察的平均粒径之比D50/DSEM为1以上4以下，基于体积基准的累积粒度分布的90％粒径D90与10％粒径D10之比D90/D10为4以下，所述锂过渡金属复合氧化物的组成中含有镍，并具有层状结构。

Positive Active Substances for Non-aqueous Electrolyte Secondary Batteries

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池用正极活性物质本申请是中国申请号为201710201867.7、专利技术名称为“非水电解质二次电池用正极活性物质”且申请日为2017年3月30日的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及非水电解质二次电池用正极活性物质。
技术介绍
作为电动汽车等大型动力设备用途的非水电解质二次电池用正极活性物质，要求同时具有高功率特性和高耐久性。为了得到高功率特性，提出了一种具有由大量一次粒子凝聚而成的二次粒子的结构的正极活性物质，其将二次粒子内部制成空心结构而使其高BET化，使凝聚成二次粒子的一次粒子尺寸减小等是很有效的。但是，在上述正极活性物质中，由于形成电极时的加压处理、充放电时的膨胀收缩等，有时会在二次粒子上产生裂纹，在耐久性上尚有改进空间。关于上述，提出了一种使构成一个2次粒子的1次粒子的数量减少的正极活性物质(例如，参照专利文献1)。另外，提出了一种仅分散有一次粒子的正极活性物质(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2001-243949号公报专利文献2：特开2004-355824号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，在现有技术的正极活性物质中，有时不能以充分高的水平兼具功率特性和耐久性。本专利技术的一个实施方式的技术问题在于，提供一种能够兼具高功率特性和高耐久性的非水电解质二次电池用正极活性物质。用于解决技术问题的技术方案用于解决上述技术问题的具体方案如下所述，本专利技术包含以下形态。第一形态是一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其含有锂过渡金属复合氧化物粒子组，该锂过渡金属复合氧化物粒子组：基于电子显微镜观察的平均粒径DSEM为1μm以上7μm以下，基于体积基准的累积粒度分布的50％粒径D50与基于电子显微镜观察的平均粒径之比D50/DSEM为1以上4以下，基于体积基准的累积粒度分布的90％粒径D90与10％粒径D10之比D90/D10为4以下，所述锂过渡金属复合氧化物的组成中含有镍，并具有层状结构。第二形态是一种非水电解质二次电池用电极，其具备：集电体、配置于所述集电体上且含有所述正极活性物质的正极活性物质层。第三形态是一种具备所述电极的非水电解质二次电池。专利技术的效果根据本公开的一个实施方式，能够提供一种可兼具高功率特性和高耐久性的非水电解质二次电池用正极活性物质。附图说明图1是表示实施例1的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像的一个例子的图；图2是表示实施例3的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图3是表示实施例4的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图4是表示实施例5的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图5是表示实施例6的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图6是表示比较例1的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图7是表示比较例2的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图8是表示实施例7的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图9是表示实施例8的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图10是表示比较例3的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图11是表示比较例4的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图12是表示实施例10的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图13是表示实施例11的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图14是表示实施例12的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；图15是表示比较例5的锂过渡金属复合氧化物粒子的SEM图像之一个例子的图；具体实施方式下面，基于实施方式对本公开的非水电解质二次电池用正极活性物质进行说明。其中，以下所示的实施方式是用于将本专利技术的技术思想具体化的实施方式，并非要将本专利技术特定于以下的实施方式。此外，在本说明书中，就组合物中的各成分的含量而言，在组合物中属于各成分的物质存在多种的情况下，只要没有特别说明，都指的是组合物中存在的该多种物质的总量。[非水电解质二次电池用正极活性物质]本公开的一个实施方式的非水电解质二次电池用正极活性物质(以下，也简称为“正极活性物质”)包含锂过渡金属复合氧化物粒子组，锂过渡金属复合氧化物在组成中含有镍，具有层状结构，就所述锂过渡金属复合氧化物粒子组而言，基于电子显微镜观察的平均粒径DSEM为1μm以上7μm以下，基于体积基准的累积粒度分布的50％粒径D50与基于电子显微镜观察的平均粒径之比D50/DSEM为1以上4以下，基于体积基准的累积粒度分布的90％粒径D90与10％粒径D10之比D90/D10为4以下。正极活性物质含有锂过渡金属复合氧化物粒子(以下，也简称为“复合氧化物粒子”)而构成，所述锂过渡金属复合氧化物粒子基于电子显微镜观察的平均粒径DSEM为1μm以上7μm以下，且D50与DSEM之比值D50/DSEM为1以上4以下，且比值D90/D10为4以下。D50/DSEM为1以上4以下的意思是复合氧化物粒子由单一粒子构成，或是由数量较少的一次粒子构成(以下，一并简称为“单粒子”)，且为一次粒子间的接触晶界较少的状态。另外，D90/D10为4以下的意思是复合氧化物粒子的基于体积基准的累积粒度分布的分布宽度狭窄，且粒子尺寸一致。通过具备这种特征，能够兼具高功率特性和高耐久性。含有现有单粒子的锂过渡金属复合氧化物粒子的正极活性物质因为在充放电循环时会对由二次粒子的晶界解离引起锂离子的导电路径中断从而造成的容量保持率下降、锂离子的扩散移动阻力增大进行抑制，因此显示比含有具有由多个一次粒子凝聚而成的二次粒子的锂过渡金属复合氧化物粒子的正极活性物质更优异的耐久性。另一方面，由于几乎不形成如由凝聚粒子形成的正极活性物质那样的三维晶界网，且不能设计出利用晶界传导的高功率设计，因此存在功率特性会变得不充分的倾向。为了提高功率特性，认为可通过减小单粒子的粒径(DSEM)来改善，但当过小时，粒子彼此的相互作用就会增大，存在极板填充性会显著变差的倾向，另外，有时由于粉体流动性减小而操作性会显著变差。另一方面，特别是为了得到实用的能量密度，认为需要某种程度的粒子尺寸，但在加大了粒径的情况下，存在功率不足会变得更加显著的倾向。本公开的一个实施方式的锂过渡金属复合氧化物粒子由于粒子尺寸比现有的单粒子更一致，因此认为即使在以高电流密度进行了充放电的情况下，也可抑制由电流集中于一部分粒子造成的各粒子的充放电深度的不均，因此既可抑制由电流集中造成的电阻增大，又可抑制由循环引起的局部劣化。并且认为，由于通过晶界较少的锂过渡金属复合氧化物粒子的粒径一致，在制作电极时，即使在以高压进行了冲压的情况下，粒子也不会碎裂，因此能够将粒子间的空隙均匀化。另外认为，在构成了电池的情况下，会在粒子间的空隙内填充电解质而成为锂离子的扩散路径，但由于其扩散路径的大小一致，能够抑制各粒子的充放电不均。由此认为，即使是一次粒子间的接触晶界较少的锂过渡金属复合氧化物粒子，也既能够保证极板填充性，并且能够实现优异的功率特性。另外，通常在合成单粒子的情况下，为了使粒子生长，热处理温度需要设为高温。特别是在Ni比率较高的组成中，当进行高温烧成时，有时会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其含有锂过渡金属复合氧化物粒子组，该锂过渡金属复合氧化物粒子组：基于电子显微镜观察的平均粒径DSEM为1μm以上7μm以下，基于体积基准的累积粒度分布的50％粒径D50与基于电子显微镜观察的平均粒径之比D50/DSEM为1以上3以下，基于体积基准的累积粒度分布的90％粒径D90与10％粒径D10之比D90/D10为4以下，所述D50为10.4μm以下，所述锂过渡金属复合氧化物的组成中含有镍，并具有层状结构，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，镍的摩尔比为0.3以上且0.95以下。

【技术特征摘要】
2016.03.31 JP 2016-072436;2017.03.24 JP 2017-059661.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其含有锂过渡金属复合氧化物粒子组，该锂过渡金属复合氧化物粒子组：基于电子显微镜观察的平均粒径DSEM为1μm以上7μm以下，基于体积基准的累积粒度分布的50％粒径D50与基于电子显微镜观察的平均粒径之比D50/DSEM为1以上3以下，基于体积基准的累积粒度分布的90％粒径D90与10％粒径D10之比D90/D10为4以下，所述D50为10.4μm以下，所述锂过渡金属复合氧化物的组成中含有镍，并具有层状结构，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，镍的摩尔比为0.3以上且0.95以下。2.如权利要求1所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，钴的摩尔比为0.4以下。3.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，所述锂过渡金属氧化物含有锰和铝中的至少一种，并且相对于除锂之外的金属的总摩尔数，锰和铝的总摩尔比为0.5以下。4.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，锂的摩尔比为1.0以上且1.3以下。5.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，氧的摩尔比为1.9以上且2.1以下。6.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，镍的摩尔比为0.3以上且低于0.8，所述D50与所述DSEM之比D50/DSEM为1以上且2以下。7.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，镍的摩尔比为0.3以上且低于0.6，锂过渡金属复合氧化物粒子通过X射线衍射法求得的镍元素的无序为1.5％以下。8.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，镍的摩尔比为0.3以上且低于0.6，所述D90与D10之比D90/D10为3以下。9.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金属氧化物中除锂之外的金属的总摩尔数，镍的摩尔比为0.3以上且低于0.6，所述D90与D10之比D90/D10为2.5以下。10.如权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，相对于所述锂过渡金...

【专利技术属性】
技术研发人员：小川笃，川村壮史，锄柄宜，前山裕登，小林谦一，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，日亚化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP