锂离子二次电池用正极材料制造技术

在此公开的锂离子二次电池的正极中使用的正极材料具备：包含能够吸藏和释放锂离子的化合物的正极活性物质、配置在所述正极活性物质的至少部分表面的第1被覆物、以及配置在所述正极活性物质的至少部分表面的第2被覆物。其中，所述第1被覆物包含岩盐结构的镍氧化物，并且所述第2被覆物包含钛氧化物。

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池用正极材料本申请根据2019年7月1日提出申请的日本专利申请第2019-123080号主张优先权，该申请的全部内容作为参照被引入本说明书中。
本专利技术涉及锂离子二次电池用正极材料。详细而言，涉及具备正极活性物质和被覆物的正极材料，该被覆物在该正极活性物质的表面含有镍氧化物和钛氧化物。
技术介绍
锂离子二次电池、镍氢电池等二次电池由于重量轻且能量密度高，因此近年来被很好地用作个人计算机、便携终端等所谓的便携式电源以及车辆驱动用电源。其中，锂离子二次电池由于电流密度和单位质量的电池容量高，所以特别是作为电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)等车辆的驱动用高输出电源，期待日益普及。根据目的对这种锂离子二次电池中含有的正极材料的结构进行了各种研究。例如专利文献1和专利文献2中，公开了与正极材料的结构有关的技术。具体而言，例如JP2015-99646A中，公开了结构为在正极活性物质表面配置有与该正极活性物质不同的物质的正极材料。该专利文献中公开的正极活性物质(正极材料)中，构成该活性物质主体的锂过渡金属复合氧化物的粒子表面被Ti化合物被覆。而且，记载了通过Ti化合物的被覆，提高了该正极活性物质的输出特性。另外，JP2007-273108A中，在特定条件下对由锂镍复合氧化物构成的正极活性物质进行水洗处理。而且，记载了通过水洗处理充分地除去附着在表面的杂质或副生成物，所以该正极活性物质的热稳定性优异。
技术实现思路
然而，锂离子二次电池的输出特性容易根据使电池工作的温度条件而降低。例如，特别是在低于0℃的低温条件下，电解质(电解液和固体电解质)中的锂离子迁移率与常温状态相比可能降低。这样，在充放电时，锂离子恐怕不会向正极活性物质的表面充分供给。由此，阻碍了锂离子二次电池中的电池反应的顺利进行，上述低温条件下的锂离子二次电池的输出特性有时会显著降低。例如，在寒冷地区(例如冬季的最低温度低于-10℃的地区)使用锂离子电池的情况下，希望提高锂离子二次电池的低温输出特性的技术。但是，上述专利文献中公开的技术没有设想在上述低温条件下使电池工作的情况。即，可以说通过这些专利文献中公开的技术，难以提供即使在上述低温条件下也能实现优异输出特性的锂离子二次电池。另外，如JP2007-273108A中记载的那样，如果水洗正极活性物质，则根据条件，正极活性物质与水会反应，有时生成氧化物(例如过渡金属氧化物)。如果存在这样的氧化物，则恐怕会妨碍锂离子在正极活性物质中的脱离/插入。尤其可能成为降低低温输出特性的主要原因之一。因此，本专利技术是鉴于上述状况而提出的，其目的在于提供一种能够实现优异的电池性能(例如低温输出特性等)的结构的正极材料。并且，本专利技术的另一目的是提供一种具备这样的正极材料的锂离子二次电池。在此公开的在锂离子二次电池的正极中使用的正极材料，具备：包含能够吸藏和释放锂离子的化合物的正极活性物质、配置在上述正极活性物质的至少部分表面的第1被覆物、以及配置在上述正极活性物质的至少部分表面的第2被覆物。其中，上述第1被覆物包含岩盐结构的镍氧化物，并且上述第2被覆物包含钛氧化物。根据该结构的正极材料，能够提高锂离子二次电池的低温输出特性。另外，在此公开的锂离子二次电池的正极中使用的正极材料的一优选方式中，上述镍氧化物是由NiO和Ni1-δO(其中，δ是满足0<δ<1的实数)表示的镍氧化物。优选的是，上述钛氧化物包含以下的(1)和(2)所示钛氧化物中的至少一种钛氧化物：(1)由TiO2或TinO2n-1(其中，n是3以上的整数，典型的是3以上且10以下)表示的钛氧化物，(2)包含Li和Ti的复合氧化物。通过该组成的镍氧化物和钛氧化物配置在正极活性物质表面，能够更有效地提高锂离子二次电池的低温输出特性。另外，在此公开的锂离子二次电池的正极中使用的正极材料的一优选方式中，在上述正极活性物质的至少部分表面，在配置了上述第1被覆物的基础上形成有上述第2被覆物。通过在形成第1被覆物的基础上形成第2被覆物，能够提高锂离子在正极活性物质中的脱离/插入效率。另外，在此公开的锂离子二次电池的正极中使用的正极材料的一优选方式中，上述第1被覆物基于电子显微镜观察的平均厚度为0.4nm以上且55nm以下。进而，优选的是，将上述正极活性物质整体设为100质量％时，上述第2被覆物所含有的Ti的合计量是相当于0.005质量％以上且6质量％以下的量。通过基于电子显微镜观察第1被覆物的平均厚度在预定范围内，锂离子的插入/脱离变得更好。另外，通过第2被覆物中含有的Ti合计量在上述范围内，能够提高锂离子在正极活性物质中的脱离/插入效率。附图说明图1是表示一实施方式的正极材料的示意图。图2是示意地表示使用一实施方式的正极材料构建的锂离子二次电池结构的截面图。图3是表示使用一实施方式的正极材料构建的锂离子二次电池的电极体结构的示意图。具体实施方式以下，适当参照附图说明本专利技术的优选实施方式。再者，本说明书中特别提及的事项(例如正极材料的组成和性状)以外的、本专利技术的实施所必需的事项(例如不是本专利技术特征的其他电池构成要素和电池的一般制造工艺等)，可以基于本领域的现有技术作为本领域技术人员的设计事项来掌握。本专利技术可以根据本说明书中公开的内容和本领域中的技术常识来实施。另外，在本说明书中将数值范围记载为A～B(其中A、B是任意数值)的情况下，意味着A以上且B以下。A以上且B以下包括超过A的范围和低于B的范围。再者，在本说明书中，“锂离子二次电池”是指电解质中的锂离子承担电荷移动的二次电池(能够反复充放电的蓄电装置)。“活性物质”是指在锂离子二次电池中能够吸藏和释放(典型的是插入和脱离)成为电荷载体的化学物种(锂离子)的物质。以下，对于在此公开的锂离子二次电池用正极材料(以下简称为“正极材料”)的一些优选实施方式进行详细说明。再者，本专利技术并不限定于这样的实施方式中记载的内容。首先，参照图1说明在此公开的正极材料。图1是示意地表示在此公开的正极材料的图。如图所示，在此公开的正极材料10具备：正极活性物质12、配置在正极活性物质12的至少部分表面的第1被覆物14、以及配置在正极活性物质12的至少部分表面的第2被覆物16。在此，“配置”是指在活性物质(粒子)的部分表面存在该被覆物，并不限定该被覆物与活性物质(粒子)的结合形态。作为正极活性物质12，可以没有特别限制地使用典型地用作锂离子二次电池的正极活性物质的、至少含有镍元素的锂过渡金属复合氧化物。作为晶体结构，与以往的正极活性物质相同，例如可以采用层状岩盐结构、岩盐结构、尖晶石结构、橄榄石结构、钙钛矿结构等各种晶体结构的锂过渡金属复合氧化物。作为正极活性物质12，特别优选具有层状岩盐结构或尖晶石结构的锂过渡金属复合氧化物。例如，作为层状岩盐结构的锂过渡金属复合氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极材料，是在锂离子二次电池的正极中使用的正极材料，具备：/n包含能够吸藏和释放锂离子的化合物的正极活性物质、/n配置在所述正极活性物质的至少部分表面的第1被覆物、以及/n配置在所述正极活性物质的至少部分表面的第2被覆物，/n其中，所述第1被覆物包含岩盐结构的镍氧化物，并且所述第2被覆物包含钛氧化物。/n

【技术特征摘要】
20190701 JP 2019-1230801.一种正极材料，是在锂离子二次电池的正极中使用的正极材料，具备：
包含能够吸藏和释放锂离子的化合物的正极活性物质、
配置在所述正极活性物质的至少部分表面的第1被覆物、以及
配置在所述正极活性物质的至少部分表面的第2被覆物，
其中，所述第1被覆物包含岩盐结构的镍氧化物，并且所述第2被覆物包含钛氧化物。


2.根据权利要求1所述的正极材料，
所述镍氧化物是由NiO和Ni1-δO表示的镍氧化物，其中，δ是满足0<δ<1的实数，
所述钛氧化物包含以下的(1)和(2)所示钛氧化物中的至少一种钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀川大介，山本雄治，寺西贵志，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，国立大学法人冈山大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP