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高容量的电池。本公开的正极活性物质包含具有属于层状结构的晶体结构的锂复合氧化物。所述锂复合氧化物中，BET比表面积为5m

【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公开了二次电池用正极活性物质。该正极活性物质包含核、壳和缓冲层，所述壳以围绕所述核的方式设置，所述缓冲层位于所述核与壳之间，包含将所述核与壳连结的三维网络结构体和空隙。所述核、壳和缓冲层中的三维网络结构体各自独立地包含含有多个晶粒的由化学式LiaNi1-x-yCoxM1yM3zM2wO2表示的多晶锂复合金属氧化物。所述晶粒的平均晶体尺寸为50nm～150nm。专利文献1中，在上述化学式中，M1包含选自Al和Mn中的任一种或两种以上元素。M2包含选自Zr、Ti、Mg、Ta和Nb中的任一种或两种以上元素。M3包含选自W、Mo和Cr中的任一种或两种以上元素。a、x、y、z和w满足1.0≤a≤1.5、0＜x≤0.5、0＜y≤0.5、0.0005≤z≤0.03、0≤w≤0.02和0＜x+y≤0.7。在先技术文献专利文献1：日本特表2018-521456号公报
技术实现思路
现有技术中，期望实现高容量的电池。本公开的一技术方案涉及的正极活性物质，包含具有属于层状结构的晶体结构的锂复合氧化物，所述锂复合氧化物中，BET比表面积为5m2/g以上且10m2/g以下，并且平均粒径为3μm以上且30μm以下，所述锂复合氧化物中，由X射线衍射法算出的平均微晶尺寸为以上且以下。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、或这些的任意组合来实现。根据本公开，能够实现高容量的电池。附图说明图1是表示实施方式2中的作为电池的一例的电池10的大致结构的截面图。图2是实施例1中的正极活性物质的扫描型电子显微镜(SEM)图像。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隔板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，包含具有属于层状结构的晶体结构的锂复合氧化物。另外，该锂复合氧化物中，BET比表面积为5m2/g以上且10m2/g以下，并且平均粒径为3μm以上且30μm以下，该锂复合氧化物中，由X射线衍射法算出的平均微晶尺寸为以上且以下。根据以上的技术构成，能够实现高容量的电池。实施方式1中的正极活性物质，例如是锂离子电池用的正极活性物质。使用实施方式1中的正极活性物质，例如构成锂离子电池的情况下，该锂离子电池具有3.4V左右的氧化还原电位(Li/Li+基准)。另外，该锂离子电池大致具有260mAh/g以上的容量。属于层状结构的晶体结构，例如为六方晶型的晶体结构或单斜晶型的晶体结构。另外，具体而言，属于层状结构的晶体结构可以是属于空间群C2/m和空间群R-3m的至少一者的晶体结构。实施方式1的正极活性物质中，锂复合氧化物可以包含具有属于空间群C2/m的晶体结构的第一相和具有属于空间群R-3m的晶体结构的第二相。属于空间群C2/m的晶体结构，具有Li层与过渡金属层(“过渡金属等的阳离子元素”占据的层)交替层叠的结构。另外，过渡金属层中除了“过渡金属等的阳离子元素”以外，可以含有Li。因此，属于空间群C2/m的晶体结构与一般的现有材料LiCoO2相比，能够在晶体结构内吸藏更多的Li。但是，在仅为属于空间群C2/m的晶体结构的情况下，过渡金属层中的Li的移动势垒高(即扩散性低)，因此快速充电时容量会降低。另一方面，属于空间群R-3m的晶体结构，二维存在Li的扩散路径，因此Li的扩散性高。实施方式1中的正极活性物质所含的锂复合氧化物，可以包含分别具有属于上述两个空间群的晶体结构的相。实施方式1中的正极活性物质所含的锂复合氧化物包含属于空间群C2/m的晶体结构和属于空间群R-3m的晶体结构这两者的情况下，实施方式1中的正极活性物质能够实现高容量的电池，并且能够实现适合快速充电的电池。另外，实施方式1的正极活性物质所含的锂复合氧化物中，由第一相构成的多个区域与由第二相构成的多个区域可以三维随机排列。根据以上的技术构成，Li的三维扩散路径增大，因此能够使更多的Li插入和脱离，从而能够实现更高容量的电池。实施方式1的正极活性物质中，锂复合氧化物如上所述可以是多相混合物。例如，由单相的主体层和被覆该主体层的单相的涂布层构成的层结构不能相当于本公开中的多相混合物。另外，多相混合物是指包含多个相的物质，并不限定于在制造时将与这些相相对应的多个材料混合。锂复合氧化物是多相混合物，可以通过X射线衍射(X-raydiffraction：XRD)测定或电子束衍射测定来确定。具体而言，在对于某锂复合氧化物取得的图谱中包含显示出多个相的特征的峰时，判断该锂复合氧化物是多相混合物。各衍射峰的积分强度，例如可以利用XRD装置附属的软件(例如理学株式会社制作的粉末X射线衍射装置附属的PDXL)算出。该情况下，各衍射峰的积分强度例如可以通过由各衍射峰的高度和半值宽度算出面积而得到。再者，通常而言，在使用了CuKα射线的XRD图中，属于空间群C2/m的晶体结构的情况下，衍射角2θ存在于18°～20°的范围中的最大峰反映(001)面。另外，衍射角2θ存在于20°～23°的范围中的最大峰反映(020)面。另外，通常而言，在使用了CuKα射线的XRD图中，属于空间群R-3m的晶体结构的情况下，衍射角2θ存在于18°～20°的范围中的最大峰反映(003)面。另外，不存在衍射角2θ存在于20°～23°的范围中的衍射峰。实施方式1中的锂复合氧化物包含具有属于空间群C2/m的晶体结构的第一相和具有属于空间群R3-m的晶体结构的第二相的情况下，完全确定衍射角2θ存在于18°以上且20°以下的范围中的最大峰反映的空间群未必是容易的。该情况下，除了上述X射线衍射测定以外，可以使用透射电子显微镜(TEM)进行电子束衍射测定。通过采用公知方法观察电子束衍射图，在实施方式1的正极活性物质中，能够确定锂复合氧化物具有的空间群。由此，在实施方式1的正极活性物质中，能够确认锂复合氧化物包含具有属于空间群C2/m的晶体结构的第一相和具有属于空间群R-3m的晶体结构的第二相。另外，实施方式1中的锂复合氧化物可以是上述第一相与上述第二相的二相混合物。实施方式1的正极活性物质，在锂复合氧化物的XRD图中，衍射角2θ为20°以上且23°以下的范围内存在的第二最大峰相对于衍射角2θ为18°以上且20°以下的范围内存在的第一最大峰的积分强度比I(20°-23°)/I(18°-20°)可以满足0.05≤I(20°-23°)/I(18°-20°)≤0.26。其中，I(20°-23°)/I(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性物质，包含具有属于层状结构的晶体结构的锂复合氧化物，/n所述锂复合氧化物中，BET比表面积为5m

【技术特征摘要】
20190605 JP 2019-1055151.一种正极活性物质，包含具有属于层状结构的晶体结构的锂复合氧化物，
所述锂复合氧化物中，BET比表面积为5m2/g以上且10m2/g以下，并且平均粒径为3μm以上且30μm以下，
所述锂复合氧化物中，由X射线衍射法算出的平均微晶尺寸为以上且以下。


2.根据权利要求1所述的正极活性物质，
所述锂复合氧化物中，所述平均粒径为10μm以上且30μm以下。


3.根据权利要求1或2所述的正极活性物质，
所述锂复合氧化物中，BET比表面积为7.5m2/g以上且8.1m2/g以下。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的正极活性物质，
所述锂复合氧化物含有Mn。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的正极活性物质，
所述锂复合氧化物含有选自F、Cl、N和S中的至少一种。


6.根据权利要求5所述的正极活性物质，
所述锂复合氧化物含有F。


7.根据权利要求1～3中任一项所述的正极活性物质，
所述锂复合氧化物的平均组成由下述组成式(1)表示，
LixMeyOαQβ…式(1)
其中，
所述Me是选自Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V、Nb、Mo、Ti、Cr、Zr、Zn、Na、K、Ca、Mg、Pt、Au、Ag、Ru、W、B、Si、P和Al中的至少一种，
所述Q是选自F、Cl、N和S中的至少一种，并且
所述组成式(1)满足下述条件：
1.05≤x≤1.5、0.6≤y≤1.0、1.2≤α≤2.0和0＜β≤0.8。


8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：大前孝纪，夏井龙一，大冢友，内田修平，
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