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非水电解质二次电池及正极活性物质。在此公开的非水电解质二次电池具备含有正极活性物质的正极、负极及非水电解质，上述正极活性物质具备由锂过渡金属化合物构成的正极活性物质颗粒、和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。而且，上述覆盖部包含锂离子传导体，所述锂离子传导体含有镧(La)及铈(Ce)中的至少一种元素、锂以及磷酸基。

【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重量轻且能够得到高的能量密度，所以优选作为便携式电源或车辆搭载用的高输出电源等使用。随着该非水电解质二次电池的实用化的进展，与用途对应的各种特性的改善要求进一步变高。例如，关于在二次电池中吸收释放电荷载体的活性物质，在降低电池的内阻方面，优选更顺畅地瞬时脱嵌和嵌入大量锂离子。因此，例如，提出了由具有锂离子传导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：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中的任一种以上元素、锂及磷酸，并具备离子传导性。在日本特开2015-072772中记载了：通过使用这种构成的正极活性物质，从而除使锂离子在固体电解质层与正极层之间高效地传导以外，还抑制硫化物类固体电解质层与正极层之间的反应，能够降低固体电解质层与正极层之间的高的界面电阻。然而，根据本专利技术人的研究，关于正极活性物质的构成，有进一步改善的余地。本专利技术提供一种提高了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，提供一种可适宜使用于该非水电解质二次电池的正极活性物质。本专利技术人为了进一步改善电池性能，专心研究了由具有锂离子传导性的材料覆盖的正极活性物质。结果，发现通过将规定的元素导入具有特定的构造的锂离子传导体从而使电阻特性和过充电特性得到较大的改善，完成了本技术。即，在此公开的非水电解质二次电池具备含有正极活性物质的正极、负极及非水电解质，上述正极活性物质具备由锂过渡金属化合物构成的正极活性物质颗粒、和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。而且，上述覆盖部包含锂离子传导体，所述锂离子传导体含有镧(La)及铈(Ce)中的至少一种元素、锂以及磷酸基。作为含有锂和磷酸基的化合物，例如可列举由通式Li3PO4等表示的组成的磷酸锂(以下，有时仅记述为“LPO”)。与被称为LISICON(LithiumSuperIonicConductor，锂超离子导体)的具有γ-Li3PO4型构造的锂离子传导性材料同样地，该LPO具有由PO4四面体和LiO6八面体形成的骨架构造，通过导入Li缺损或过剩的Li，从而能够显现锂离子传导性。因此，可认为：在利用LPO覆盖正极活性物质的表面并且向该LPO导入La及Ce中的至少一方的情况下，在LPO的骨架构造中产生变形，能够提高该覆盖部中的锂离子传导性。另外，可认为：La及Ce能够成为3价的阳离子，在过充电时，能够捕获由于正极活性物质的过度的锂缺乏而脱离的氧，并适宜地抑制氧与电解质的发热反应。通过使用这种正极活性物质，从而能够实现提高了电阻特性和过充电耐性的非水电解质二次电池。上述锂离子传导体可以是非晶质。由此，提供一种提高了覆盖部的离子传导性并且氧捕获位点增大且电阻特性和过充电耐性进一步提高的二次电池。上述锂离子传导体可以具有由以下的通式LixMyPO4-z表示的组成。此外，在式中，M为La及Ce中的至少一方，z表示缺氧量。优选x、y满足1.5≤x≤4、0.005≤y≤3。由此，提供一种能够向磷酸骨架导入足够的变形且平衡性良好地兼顾电阻特性和过充电耐性的二次电池。上述覆盖部可以含有镧及铈的比例相对高的区域A和镧及铈的比例相对低的区域B。可以是如下结构：例如上述区域A的上述镧及铈的比例为磷的比例以上，上述区域B的上述镧及铈的比例比磷的比例少。而且，上述区域A的面积相对于上述区域A及所述区域B的面积的合计之比R可以为0.01以上且0.5以下。根据该结构，在区域A与区域B的界面，适宜地提高向活性物质颗粒的离子供给性，提高氧的捕获性能。上述正极活性物质可以在上述正极活性物质颗粒的表面还具备镧盐及铈盐中的至少一种。根据这种结构，显著地抑制过充电时的发热。在此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备覆盖部，由于该覆盖部的贡献，改善了电阻特性和过充电特性。此外，通过利用覆盖部防止固体电解质与活性物质的直接接触并抑制界面反应从而实现日本特开2015-072772中的电阻降低。与此相对，当利用上述结构的正极活性物质时，在如下方面是有益的：不仅在使用固体电解质的情况下，在使用电解液的情况下，也通过提高覆盖部自身的离子传导性，从而能够格外地提高电阻降低效果并且也能够进一步改善过充电耐性。利用这样的特征，使用该正极活性物质而构成的非水电解质二次电池例如作为兼顾高速率充放电特性及过充电耐性的电池而被提供。这种高温时的安全性例如能够特别优选地应用于具备层叠多个蓄电要素而成的层叠构造(层叠型电极体或卷绕型电极体)并以高速率对大电流重复充放电的用途的二次电池。因此，在此公开的非水电解质二次电池例如能够作为车辆的驱动用电源(主电源)、其中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而利用。附图说明以下，将参照附图说明本专利技术的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相应的数字代表相应的元件，其中：图1是示意地表示一实施方式的锂离子电池的结构的切口立体图。图2是说明卷绕型电极体的结构的部分展开图。具体实施方式以下，适当参照附图，说明本专利技术的一实施方式。此外，在本说明书中特别提及的事项以外的、本专利技术的实施所需的事实(例如不对本专利技术限定的非水电解质二次电池的结构、动作等)可以作为基于本领域中的现有技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。本专利技术能够基于本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来实施。另外，在以下的附图中，对起相同作用的构件、部位标注相同的附图标记，有时省略或简化重复的说明。各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不一定反映实际的尺寸关系。此外，关于本技术，表示数值范围的“A～B”这样的表述是指“A以上且B以下”。在本技术中，“二次电池”一般指能够重复充放电的蓄电装置，是包含锂二次电池、锂聚合物电池等所谓的蓄电池和双电层电容器等蓄电元件在内的术语。另外，“非水电解质二次电池”是使用非水类的电解质作为电荷载体实现充放电的二次电池，电解质可以是固体电解质、凝胶状电解质及非水电解质中的任一种。作为能够进一步享有本技术的益处的结构，例如，可以是在常温(例如25℃)下呈液体状并使作为电荷载体的支持盐(电解质)溶解在非水溶剂中而成的非水电解液。另外，“活性物质”是指能够在二次电池中可逆地吸收及释放作为电荷载体的化学物种(chemicalspecies)的物质。以下，以非水电解质二次电池为锂离子二次电池的情况为例，说明本技术。[锂离子二次电池]图1是表示一实施方式的锂离子电池(以下，仅称为“二次电池”等)1的结构的切口立体图。图2是说明卷绕型电极体20的结构的部分展开图。该锂离子电池1通过将包含正极30、负极40及隔离件50在内的卷绕型电极体20与非水电解液(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，具备含有正极活性物质的正极、负极及非水电解质，其特征在于，/n所述正极活性物质具备：/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，所述锂离子导体含有镧及铈中的至少一种元素、锂以及磷酸基。/n

【技术特征摘要】
20190704 JP 2019-1253371.一种非水电解质二次电池，具备含有正极活性物质的正极、负极及非水电解质，其特征在于，
所述正极活性物质具备：
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，所述锂离子导体含有镧及铈中的至少一种元素、锂以及磷酸基。


2.根据权利要求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.根据权利要求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：
LixMyPO4-z，
M为La及Ce中的至少一方，x、y满足1.5≤x≤4、0.005≤y≤3，z表示缺氧量。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质...

【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