非水电解质二次电池用正极活性物质、和非水电解质二次电池制造技术

非水电解质二次电池用正极活性物质包含由锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，上述一次颗粒的平均粒径为1μm以上，上述二次颗粒的孔隙率超过30％。

Positive Active Substances for Non-aqueous Electrolyte Secondary Batteries and Non-aqueous Electrolyte Secondary Batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非水电解质二次电池用正极活性物质、和非水电解质二次电池
本公开涉及非水电解质二次电池用正极活性物质、和非水电解质二次电池。
技术介绍
近年来，作为高输出、高能量密度的二次电池，正在广泛利用非水电解质二次电池，其具备正极、负极和非水电解质，并且使锂离子在正极与负极之间移动而进行充放电。例如，专利文献1中，作为用于非水电解质二次电池的正极活性物质，公开了二次颗粒的孔隙率为30％以下的锂过渡金属氧化物，所述二次颗粒是由一次颗粒聚集而形成的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-85006号公报
技术实现思路
但是，如专利文献1那样将锂过渡金属氧化物的二次颗粒的孔隙率设为30％以下时，电解液(非水电解质)的渗透性下降，从而难以实现高输出化。因此，为了实现高输出化而需要提高二次颗粒的孔隙率，在欲制造具有比专利文献1的孔隙率高的孔隙率的二次颗粒时，一次颗粒发生微细化、变脆，因此有充放电循环特性下降的问题。本公开是鉴于上述现有技术所存在的课题进行的，其目的是提供能够实现非水电解质二次电池的高输出化、并且抑制充放电循环特性下降的非水电解质二次电池用正极活性物质。作为本公开的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质包含由锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，上述一次颗粒的平均粒径为1μm以上，上述二次颗粒的孔隙率超过30％。作为本公开的一方式的非水电解质二次电池具备正极、负极和非水电解质，上述正极包含上述非水电解质二次电池用正极活性物质。根据本公开的一方式，能够实现非水电解质二次电池的高容量化、同时抑制充放电循环特性下降。附图说明图1是作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的立体图。图2是构成正极活性物质的颗粒的示意性放大截面图。图3是示出实施例1的锂过渡金属氧化物的二次颗粒的孔径分布的图。具体实施方式＜作为本公开的基础的见解＞可以在锂过渡金属氧化物的合成阶段调节锂过渡金属氧化物的二次颗粒的孔隙率，在以往的合成方法中，想要提高锂过渡金属氧化物的二次颗粒的孔隙率时，一次颗粒发生微细化、变脆。锂过渡金属氧化物会随着非水电解质二次电池的充放电而膨胀收缩，而微细化的一次颗粒会由于该膨胀收缩而被破坏，因此有时充放电循环特性下降。于是，本专利技术人等进行了深入研究，结果发现了即使提高锂过渡金属氧化物的二次颗粒的孔隙率，一次颗粒也不会发生微细化的锂过渡金属氧化物的合成方法，从而想到了以下所说明的非水电解质二次电池用正极活性物质。作为本公开的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质包含由锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，上述一次颗粒的平均粒径为1μm以上，上述二次颗粒的孔隙率超过30％。从而，作为本公开的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的二次颗粒的孔隙率大到超过30％，因此电解液向二次颗粒内部的渗透性提高，能够实现非水电解质二次电池的高输出化。另外，由于一次颗粒的平均粒径较大，为1μm以上，因此一次颗粒的强度高。其结果是，一次颗粒不易因与电池的充放电相伴随的锂过渡金属氧化物的膨胀收缩而被破坏，能够抑制非水电解质二次电池的充放电循环特性的下降。一次颗粒的平均粒径为1μm以上、二次颗粒的孔隙率超过30％的锂过渡金属氧化物的合成方法将在后文说明。以下参照附图详细说明实施方式的一例。需要说明的是，本公开的非水电解质二次电池用正极活性物质和非水电解质二次电池不限于以下说明的实施方式。另外，实施方式的说明中所参照的附图为示意性记载。图1是示出作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的外观的立体图。图1所例示的非水电解质二次电池10例如具备：上端具有开口部的有底方形筒状的外装罐11；和堵塞外装罐11的开口部的封口板12。图1所示的非水电解质二次电池10是方形电池，但不限于这种形状，还可以例示例如圆筒形、硬币形、纽扣形、层压形等。外装罐11中收纳有电极体和非水电解质。作为电极体，使用将正极和负极夹着分隔件卷绕而成的卷绕型电极体、将正极和负极夹着分隔件层叠而成的层叠型电极体等。封口板12上设置有正极外部端子13、负极外部端子14、排气阀15和注液部16。正极外部端子13和负极外部端子14使用例如绝缘性垫片以与封口板12电绝缘的状态安装于封口板12，正极外部端子13与外装罐11内的正极连接，负极外部端子14与外装罐11内的负极连接。另外也可以是在封口板12上仅设置负极外部端子作为外部端子并将外装罐11作为正极外部端子的方式。注液部16通常由用于注入非水电解质(电解液)的注液孔和堵塞注液孔的密封栓构成。以下对非水电解质二次电池10的各构成元件进行详细说明。[正极]正极由例如金属箔等正极集电体、和形成在正极集电体上的正极复合材料层构成。作为正极集电体，可以使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、在表层配置有该金属的膜等。正极复合材料层包含正极活性物质。另外，正极复合材料层优选除了包含正极活性物质以外还包含导电材料和粘结材料。正极复合材料层的厚度为例如10μm以上。正极例如如下制作：制备包含正极活性物质、导电材料和粘结剂的正极复合材料浆料，将该正极复合材料浆料涂布在正极集电体上，干燥而形成正极复合材料层，对该正极复合材料层进行加压成型，从而制作。图2是构成正极活性物质的颗粒的示意性放大截面图。如图2所示，正极活性物质包含由锂过渡金属氧化物的一次颗粒31聚集而成的二次颗粒30。锂过渡金属氧化物的二次颗粒30具有形成于一次颗粒31之间的孔隙32(以下记作二次颗粒内的孔隙32)。锂过渡金属氧化物使用现有公知的物质，例如为至少含有镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)且Ni相对于除锂(Li)以外的金属元素的总摩尔数的比例为30摩尔％以上的氧化物等。通过使用含有Ni、Co、Mn的锂过渡金属氧化物，从而使调节锂过渡金属氧化物的二次颗粒30的孔隙率变得容易，另外通过提高Ni含量，从而能够实现正极的高容量化。优选的锂过渡金属氧化物为例如组成式LiaNixM(1-x)O2(0.95≤a≤1.2，0.3≤x＜1.0，M为除Li、Ni以外的金属元素)所示的氧化物。Ni含量可以为50摩尔％以上，可以为50摩尔％～80摩尔％。作为锂过渡金属氧化物中所含的除Li、Ni以外的金属元素，如上所述优选Co、Mn，此外还可以包含例如选自钨(W)、铌(Nb)、钼(Mo)、磷(P)、硫(S)中的至少一种。可以还包含选自镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)、钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、钇(Y)、锆(Zr)、锡(Sn)、锑(Sb)、铅(Pb)和铋(Bi)中的至少一种。锂过渡金属氧化物的二次颗粒30的孔隙率超过30％。特别是从可以提高电解液的渗透性、进一步提高非水电解质二次电池的输出特性的方面出发，二次颗粒30的孔隙率优选为40％以上。需要说明的是，如果考虑正极复合材料层中的填充密度，则理想的是40％以上且60％以下的范围。这里，本说明书中，锂过渡金属氧化物的二次颗粒30的孔隙率是由锂过渡金属氧化物的二次颗粒内的孔隙32的面积相对于二次颗粒30的截面积的比例求出的2维值。锂过渡金属氧化物的二次颗粒30的孔隙率可以通过对利用扫描型电子显微镜(SEM)观察而得到的截面SEM图像进行分析来求出。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，其包含由锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，所述一次颗粒的平均粒径为1μm以上，所述二次颗粒的孔隙率超过30％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.21 JP 2017-0304381.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其包含由锂过渡金属氧化物的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，所述一次颗粒的平均粒径为1μm以上，所述二次颗粒的孔隙率超过30％。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极活性物质，其中，所述二次颗粒的孔径分布为在0.3～1.0μm的范围内具有峰的分布曲线。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：平塚秀和，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP