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

作为本实施方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的特征在于，具有含Ni和Al的锂过渡金属氧化物，前述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上，前述锂过渡金属氧化物包含0.02摩尔％以上的硫酸根离子，对于前述锂过渡金属氧化物，基于X射线衍射的X射线衍射图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。

【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
本专利技术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的技术。
技术介绍
近年来，作为高功率、高能量密度的二次电池，广泛利用有如下非水电解质二次电池：其具备正极、负极和非水电解质，使锂离子等在正极与负极之间移动来进行充放电。作为非水电解质二次电池的正极中使用的正极活性物质，例如已知有以下的物质。例如，专利文献1中公开了一种正极活性物质，其包含锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物用通式NiM(OH)2(式中M表示除Ni以外的过渡金属、碱土金属元素、Al、Ga、In、Si中的至少1种以上的元素)表示，且为单分散的一次颗粒。另外，例如，专利文献2中公开了一种正极活性物质，其包含锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物用通式Li(1+δ)MnxNiyCo(1-x-y)O2表示，且前述δ、x、y分别满足-0.15<δ<0.15、0.1<x≤0.5、0.5<x+y≤1.0的关系。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-70431号公报专利文献2：日本特开2006-202702号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，如果使用Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质，则能够实现非水电解质二次电池的高容量化，相反地存在充放电循环特性降低的问题。另外，出于改善充放电循环特性的目的，还考虑了添加除Ni以外的金属元素，但仅凭借添加其它金属元素，充放电时的电荷转移电阻有时增加，进而电池容量有时降低。因此，本公开的目的在于，提供：使用Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上的锂过渡金属氧化物的情况下，能抑制充放电循环特性的降低、且能抑制充放电时的电荷转移电阻的增加和电池容量的降低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。用于解决问题的方案作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的特征在于，具有含Ni和Al的锂过渡金属氧化物，前述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上，前述锂过渡金属氧化物包含0.02摩尔％以上的硫酸根离子，对于前述锂过渡金属氧化物，基于X射线衍射的X射线衍射图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池的特征在于，具备正极，所述正极具有上述非水电解质二次电池用正极活性物质。专利技术的效果根据本公开的一个方式，能抑制充放电循环特性的降低，且能抑制充放电时的电荷转移电阻的增加和电池容量的降低。具体实施方式作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的特征在于，具有含Ni和Al的锂过渡金属氧化物，前述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上，前述锂过渡金属氧化物包含0.02摩尔％以上的硫酸根离子，对于前述锂过渡金属氧化物，基于X射线衍射的X射线衍射图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。作为使用该非水电解质二次电池用正极活性物质的情况下的、充放电循环特性的降低、充放电时的电荷转移电阻的增加、和电池容量的降低得到抑制的理由，尚未未充分阐明，但如以下推定。含Ni和Al的锂过渡金属氧化物例如为具有Ni和Al等的过渡金属层、Li层、氧层的层状结构，存在于Li层的Li离子可逆地嵌入/脱嵌，从而电池的充放电反应进行。此处，基于X射线衍射的X射线衍射图的(208)面的衍射峰的半值宽度为表示Li层与过渡金属层间的排列的波动的指标，该值处于上述规定的范围的情况下，Li层与过渡金属层间的排列中产生适度的波动，成为Li层的Li离子的约束得到一定程度的缓和的状态，因此认为，在充放电反应时，Li层的Li离子的嵌入/脱嵌变得顺利，充放电循环特性的降低得到抑制。另外，通过在锂过渡金属氧化物中包含上述规定量的硫酸根离子，从而锂过渡金属氧化物的表面得以改性，离子传导性特异性变高，因此认为：可抑制电荷转移电阻的增加，进而可抑制电池容量的降低。以下对使用作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的非水电解质二次电池的一例进行说明。作为实施方式的一例的非水电解质二次电池具备：正极、负极和非水电解质。在正极与负极之间设有分隔件是适宜的。具体而言，具有将正极和负极夹着分隔件卷绕而成的卷绕型的电极体、和非水电解质收纳于外壳体中的结构。电极体不限定于卷绕型的电极体，也可以应用正极和负极夹着分隔件层叠而成的层叠型的电极体等其它形态的电极体。另外，作为非水电解质二次电池的形态，没有特别限定，可以示例圆筒型、方型、硬币型、纽扣型、层压型等。以下，对作为实施方式的一例的非水电解质二次电池中使用的正极、负极、非水电解质、分隔件进行详述。<正极＞正极例如由金属箔等正极集电体、和形成于正极集电体上的正极活性物质层构成。正极集电体中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薄膜等。正极活性物质层例如包含正极活性物质、粘结材料、导电材料等。正极例如可以如下得到：将包含正极活性物质、粘结材料、导电材料等的正极复合材料浆料涂布于正极集电体上并干燥，从而在正极集电体上形成正极活性物质层，对该正极活性物质层进行压延，由此可以得到。正极活性物质包含含Ni和Al的锂过渡金属氧化物。该锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除锂之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上、优选91摩尔％～99摩尔％的范围、更优选91摩尔％～96摩尔％的范围。需要说明的是，Ni的比率如果低于91摩尔％，则难以实现电池原本的高容量化。含Ni和Al的锂过渡金属氧化物中的Al例如可以均匀地分散于含Ni的锂过渡金属氧化物的晶体结构内，也可以存在于一部分晶体结构内。另外，该锂过渡金属氧化物的制造阶段中，晶体结构内所含的一部分Al有时在该锂过渡金属氧化物的颗粒表面析出，但该析出的Al也为包含于该锂过渡金属氧化物中的Al。含Ni和Al的锂过渡金属氧化物可以包含除Al以外的元素，例如用以下的通式表示。LixNiaCobAlcMdO2(1)上式中，表示Ni的比率的a只要为x≥0.91即可，优选0.91≤x≤0.99、更优选0.91≤x≤0.96。上式中，在抑制充放电循环特性的降低等的方面，表示Co的比率的b优选b<0.06、更优选0.005≤b≤0.045。上式中，在抑制充放电循环特性的降低等的方面，表示Al的比率的c优选0.03<c、更优选0.04≤c≤0.06。上式M只要为除Li、Ni、Al、Co以外的元素就没有特别限制，例如可以举出选自Ti、Nb、Mn、Si、Mo、Zr、V、Fe、Mg、Cr、Cu、Sn、Ta、W、Na、K、Ba、Sr、Bi、Be、Zn、Ca和B中的至少1种元素等。其中，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其具有含Ni和Al的锂过渡金属氧化物，/n所述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上，/n所述锂过渡金属氧化物包含0.02摩尔％以上的硫酸根离子，/n对于所述锂过渡金属氧化物，基于X射线衍射的X射线衍射图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180402 JP 2018-0709061.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其具有含Ni和Al的锂过渡金属氧化物，
所述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上，
所述锂过渡金属氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杤尾孝哉，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