非水电解质二次电池及正极活性物质制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解质二次电池，具有包含正极活性物质的正极、负极、以及非水电解质，上述正极活性物质具有：由锂过渡金属化合物构成的正极活性物质颗粒、以及覆盖上述正极活性物质颗粒的表面的至少一部分的覆盖部。并且，上述覆盖部包含锂离子导体，所述锂离子导体包含锂、磷酸基和钇。另外，上述锂离子导体包含钇的比例相对高的区域A和钇的比例相对低的区域B。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池及正极活性物质
本专利技术涉及非水电解质二次电池及正极活性物质。
技术介绍
非水电解质二次电池由于能够以轻的重量获得高的能量密度，因此，适合作为移动电源或车载高输出电源等使用。对于非水电解质二次电池，与实用化的发展相关联，对与用途相应的各种特性的改进要求进一步提高。例如，对于在二次电池中吸留、放出电荷载体的活性物质，为了更顺畅地使大量的锂离子瞬时地脱离、嵌入，优选降低电池的内阻。因此，例如，提出了利用具有锂离子导电性的覆盖材料覆盖正极活性物质颗粒的表面的方案(例如，参照日本特开2015-072772)
技术实现思路
例如，在日本特开2015-072772中公开了如下内容：在硫化物类的全固体电池中，利用覆盖材料覆盖正极活性物质，所述覆盖材料含有：Sc、Ti、V、Y、Zr、Nb、Ca、Sr、Ba、Hf、Ta、Cr、Mo、W中的任意一种以上的元素、锂、以及磷酸，具有离子导电性。在日本特开2015-072772中记载了如下内容：通过采用这样构成的正极活性物质，能够使锂离子在固体电解质层与正极层之间有效地传导，而且，抑制硫化物类固体电解质层与正极层之间的反应，降低固体电解质层与正极层之间的高的界面电阻。然而，本专利技术人等研究发现，对于正极活性物质的构成，还有进一步改进的余地。本专利技术提供一种提高电阻特性和过充电特性的非水电解质二次电池。另外，在另一方面，提供一种能够适宜地用于该非水电解质二次电池的正极活性物质。本专利技术人等以进一步改进电池性能为目的，对于由具有锂离子导电性的材料覆盖的正极活性物质重新进行了深入的研究。结果发现，通过将规定的元素引入具有特定结晶构造的锂离子导体，电阻特性和过充电特性大幅改善，从而完成了本专利技术。即，在此公开的非水电解质二次电池具有包含正极活性物质的正极、负极、以及非水电解质，所述正极活性物质具有：正极活性物质颗粒，所述正极活性物质颗粒由锂过渡金属化合物构成；以及覆盖部，所述覆盖部覆盖所述正极活性物质颗粒的表面的至少一部分。并且，所述覆盖部包含锂离子导体，所述锂离子导体包含有锂、磷酸基和钇，该锂离子导体包含：钇的比例相对高的区域A；以及钇的比例相对低的区域B。作为包含锂和磷酸基的化合物，例如，举例有以通式Li3PO4等表示的成分的磷酸三锂(以下，有时简单地记作“LPO”)。该LPO与具有被称为LISICON(LithiumSuperIonicConductor：锂超离子导体)的γ-Li3PO4型构造的锂离子导电性材料一样，具有由PO4四面体和LiO6八面体形成的架构，通过使Li不足或者过剩，能够显示出锂离子导电性。因此认为，在利用LPO覆盖正极活性物质颗粒的表面，并且，将钇(Y)引入该LPO的情况下，LPO的架构产生畸变，在该覆盖部中的锂离子导电性提高。另外认为，Y能够变成3价的阳离子，在过充电时，捕获因正极活性物质过度缺乏锂而脱离的氧，能够适宜地抑制氧与电解质的发热反应。而且，通过在覆盖部将Y局域化成富Y区域A和贫Y区域B，显著地提高了这些效果。通过使用这样的正极活性物质，能够实现电阻特性和过充电耐受性提高的非水电解质二次电池。所述锂离子导体可以为非晶质。由此，提供一种二次电池，其中，覆盖部的离子导电性提高，并且，氧捕获部位增大，电阻特性和过充电耐受性进一步提高。所述锂离子导体可以具有由以下通式表示的成分：LixYyPO4－z。另外，式中，z表示缺氧量。x、y可以满足1.5≤x≤4，0.005≤y≤3的条件。由此，可以在磷酸架构中引入足够的畸变，提供平衡地兼顾电阻特性和过充电耐受性的二次电池。也可以为，在所述区域A，所述钇的比例大于等于磷的比例，在所述区域B，所述钇的比例小于磷的比例，所述区域A的面积相对于所述区域A及所述区域B的面积的总和之比R大于等于0.01小于等于0.5。采用这样的结构，在区域A与区域B的界面处，向活性物质颗粒的离子供应性适宜地提高，或者，氧的捕获性能提高。所述覆盖部还可以具有钇盐。采用这样的结构，过充电时的发热显著地受到抑制。这里公开的结构的正极活性物质，在正极活性物质颗粒的表面具有覆盖部，通过施加该覆盖部，电阻特性和过充电特性得到改善。另外，在日本特开2015-072772中，利用覆盖部防止固体电解质与活性物质的直接接触，抑制界面反应，由此实现电阻的降低。与此相对，采用上述结构的正极活性物质，不仅在采用固体电解质的情况下，而且在采用电解液的情况下，通过覆盖部自身的离子导电性提高，电阻降低效果也显著地提高，进而，有益于使过充电耐受性也能够得到改善。通过这样的优点，例如作为兼顾高速充放电特性及过充电耐受性的产品而提供使用该正极活性物质构成的非水电解质二次电池。这样的高温时的安全性，例如，可以适用于具有层叠多层蓄电元件的层叠结构(层叠型电极体或卷绕型电极体)、且高速地反复进行大电流的充放电的用途的二次电池。从而，这里公开的非水电解质二次电池，例如，可以作为车辆的驱动用电源(主电源)、尤其是例如混合动力汽车或插电式混合动力汽车等的驱动用电源等来使用。附图说明下面，将参照附图对本专利技术的实施方式的特征、优点、以及技术和工业上的意义进行说明，其中，类似的附图标记表示类似的部件，其中：图1是示意地表示根据一个实施方式的锂离子电池的结构的剖开的立体图。图2是说明卷绕型电极体的结构的局部展开图。具体实施方式下面，适当地参照附图，对本专利技术的一个实施例进行说明。另外，对于作为在本说明书中特别提及的事项以外的事项、但又是在本专利技术的实施中必需的事项(例如，不作为本专利技术的特定特征的非水电解质二次电池的结构、动作等)，可以看作是基于本领域中的现有技术的本领域技术人员的常规设计事项。本专利技术可以基于本说明书中公开的内容和在本领域中的技术常识来实施。另外，在以下的附图中，对于具有相同作用的部件、部位赋予相同的附图标记，省略或简化重复的说明。各附图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)未必反映实际的尺寸关系，另外，关于本技术，表示数值范围的“A～B”这样的表述是指“大于等于A且小于等于B”。在本技术中，所谓“二次电池”通常是能够反复进行充放电的蓄电池，是包含锂二次电池、聚合物锂电池等所谓的蓄电池、以及双电层电容器等蓄电元件的用语。另外，“非水电解质二次电池”是采用非水类的电解质作为电荷载体来实现充放电的二次电池，电解质可以是固体电解质、胶状电解质、以及非水电解质中的任一种。能够从本技术获益的结构，例如，可以是在常温(例如25℃)时呈液状且使成为电荷载体的支持盐(电解质)溶解到非水溶剂中而得到的非水电解液。另外，“活性物质”是指在二次电池中能够吸留及放出成为电荷载体的化学品的物质。下面，以非水电解质二次电池为锂离子二次电池的情况为例，对本技术进行说明。[锂离子二次电池]图1是表示根据一个实施方式的锂离子电池(以下，简称为“二次电池”等)1的结构的剖开的立体图。图2是说明卷绕型电极体20的结构的局部展开图。通过将包括正极30、负极40和分隔件的卷绕型电极体20与非水电解液(图中未示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，具有包含正极活性物质的正极、负极、以及非水电解质，其特征在于，/n所述正极活性物质具有：/n正极活性物质颗粒，所述正极活性物质颗粒由锂过渡金属化合物构成；以及/n覆盖部，所述覆盖部覆盖所述正极活性物质颗粒的表面的至少一部分，/n所述覆盖部包含锂离子导体，所述锂离子导体包含有锂、磷酸基和钇，/n所述锂离子导体包含：/n钇的比例相对高的区域A；以及/n钇的比例相对低的区域B。/n

【技术特征摘要】
20190704 JP 2019-1253381.一种非水电解质二次电池，具有包含正极活性物质的正极、负极、以及非水电解质，其特征在于，
所述正极活性物质具有：
正极活性物质颗粒，所述正极活性物质颗粒由锂过渡金属化合物构成；以及
覆盖部，所述覆盖部覆盖所述正极活性物质颗粒的表面的至少一部分，
所述覆盖部包含锂离子导体，所述锂离子导体包含有锂、磷酸基和钇，
所述锂离子导体包含：
钇的比例相对高的区域A；以及
钇的比例相对低的区域B。


2.如权利要求1所述的非水电解质二次电池，其特征在于，所述锂离子导体为非晶质。


3.如权利要求1或2所述的非水电解质二次电池，其特征在于，所述锂离子导体由以下的通式表示：
LixYyPO4－z
x、y满足1.5≤x≤4，0.00...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉浦隆太，堀川大介，柳下定宽，西川拓，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，第一稀元素化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP