非水电解质二次电池制造技术

非水电解质二次电池具备：包含正极活性物质的正极、包含负极活性物质的负极、以及非水电解质。正极活性物质包含含有锂和除锂之外的金属M的复合氧化物，复合氧化物的一次颗粒多个聚集而形成二次颗粒。金属M至少包含镍且包含铝和/或锰，镍相对于金属M的原子比Ni/M为0.8以上且小于1.0。一次颗粒的平均粒径为0.20μm以上且0.35μm以下。

【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
本专利技术涉及非水电解质二次电池。
技术介绍
锂离子二次电池所代表的非水电解液二次电池具备正极、负极和非水电解质，正极中包含含锂复合氧化物作为正极活性物质。作为含锂复合氧化物，使用例如对于高容量化而言有利的镍酸锂，进行了将一部分镍用铝等不同种金属置换的操作(专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017-226576号公报
技术实现思路
正极活性物质中，通常含锂复合氧化物的一次颗粒多个聚集而形成二次颗粒。随着充放电时的正极活性物质的膨胀和收缩，一次颗粒间的结合力降低，在二次颗粒的一次颗粒界面处发生碎裂，一次颗粒的孤立化加剧，循环特性有时降低。另一方面，随着电子设备等的高性能化，寻求改善作为其电源而使用的非水电解质二次电池的高容量化和循环特性。鉴于上述情况，本专利技术的一个侧面涉及一种非水电解质二次电池，其具备：包含正极活性物质的正极、包含负极活性物质的负极、以及非水电解质，前述正极活性物质包含含有锂和除锂之外的金属M的复合氧化物，前述复合氧化物的一次颗粒多个聚集而形成二次颗粒，前述金属M至少包含镍且包含铝和/或锰，前述镍相对于前述金属M的原子比Ni/M为0.8以上且小于1.0，前述一次颗粒的平均粒径为0.20μm以上且0.35μm以下。根据本专利技术，能够获得具有高容量和优异循环特性的非水电解质二次电池。附图说明图1是将本专利技术的一个实施方式所述的非水电解质二次电池的一部分切除而得到的简要立体图。具体实施方式本专利技术的实施方式所述的非水电解质二次电池具备：包含正极活性物质的正极、包含负极活性物质的负极、以及非水电解质。正极活性物质包含含有锂和除锂之外的金属M的复合氧化物，复合氧化物的一次颗粒多个聚集而形成二次颗粒。金属M至少包含镍(Ni)且包含铝(Al)和/或锰(Mn)，镍相对于金属M的原子比Ni/M为0.8以上且小于1.0。一次颗粒的平均粒径为0.20μm以上且0.35μm以下。满足上述构成时，与充放电时的正极活性物质的膨胀和收缩相伴的一次颗粒间的结合力的降低受到抑制，二次颗粒的一次颗粒界面处的碎裂和与此相伴的一次颗粒的孤立化受到抑制。由此，循环特性提高。此外，能够获得高容量(初始容量)。Ni/M为0.8以上时，Ni量多，能够获得高容量。其中，Ni/M为1时，金属M不包含Al和Mn，因此，循环特性降低。通过使金属M包含Al和/或Mn，一次颗粒间的结合力得以提高。可以认为：在一次颗粒的表面附近存在的包含Al和Mn中至少一者且包含Li的复合氧化物有助于提高一次颗粒间的结合力。Al和Mn在热稳定性的方面也有利。正极活性物质(复合氧化物)的一次颗粒的平均粒径为0.20μm以上且0.35μm以下时，在高容量的同时，还获得优异的循环特性。一次颗粒的平均粒径超过0.35μm时，与充放电相伴的一次颗粒的膨胀和收缩的绝对量变大，因此，即使使复合氧化物(金属M)包含Al、Mn，一次颗粒间的结合力也变得不充分，循环特性容易降低。另一方面，一次颗粒的平均粒径小于0.20μm时，晶体的生长不充分，对充放电反应没有贡献的部分增大，因此，容量容易降低，循环特性也容易降低。正极活性物质的一次颗粒的平均粒径如下操作来求出。使用扫描型电子显微镜(SEM)来获得正极活性物质的截面图像。例如，将正极包埋在树脂中，通过截面抛光(CP)加工等而形成正极合剂层的截面，利用SEM对该截面进行拍摄。或者，也可以将正极活性物质的粉末包埋在树脂中，通过截面抛光(CP)加工等而形成正极活性物质颗粒的截面，利用SEM对该截面进行拍摄。从所得图像中任意地选择1～3个左右的二次颗粒，从其中任意地选择100个以上的一次颗粒，利用图像分析求出圆当量直径，并基于所得各圆当量直径求出一次颗粒的平均粒径。具体而言，通过图像分析来求出任选的第k个一次颗粒的圆当量直径Dk。假设第k个一次颗粒是以Dk/2作为半径的球状，利用下述式求出该一次颗粒的体积Vk。Vk＝(4π/3)×(Dk/2)3使用对于n个(n为100以上的整数)一次颗粒分别求出的体积V1、V2、···、Vn，利用下述式求出体积平均值Va。体积平均值Va＝(ΣVk)/n式中，ΣVk＝V1+V2+···+Vn。使用所得体积平均值Va，利用下述式求出一次颗粒的平均粒径Da。平均粒径Da＝2×(3/4π×Va)1/3从获得稳定的循环特性的观点出发，正极活性物质的一次颗粒的粒径的分散程度优选为5％以下。为了使上述分散程度为5％以下，理想的是：在例如正极活性物质制作中的焙烧时的升温过程中，以比较温和的条件(例如升温速度为2～5℃/min)进行升温。一次颗粒的粒径的分散程度如下操作来求出。使用在求出上述一次颗粒的平均粒径的过程中对于n个一次颗粒而得到的体积V1、V2、···、Vn和体积平均值Va，利用下述式求出分散Vv。分散Vv＝(1/n)×Σ(Vk-Va)2式中，Σ(Vk-Va)2＝(V1-Va)2+(V2-Va)2+···+(Vn-Va)2。使用上述得到的分散Vv，利用下述式求出标准偏差Sv。标准偏差Sv＝(Vv)1/2使用上述得到的标准偏差Sv和体积平均值Va，利用下述式求出分散程度。分散程度＝(Sv/Va)1/3×100优选的是：与一次颗粒的内部侧相比，表面部侧(界面)的Al和/或Mn的存在比例变大。此时，在一次颗粒的界面大量存在包含Al和Mn中至少一者且包含Li的复合氧化物，一次颗粒间的结合力高效提高。此时，能够以良好的平衡获得一次颗粒内部的硬度和一次颗粒表面部(界面)处的结合力，循环特性进一步提高。通过后述正极活性物质的制作方法，与一次颗粒的内部侧相比，能够使表面部侧的Al和/或Mn的存在比例变大。这种一次颗粒内的Al、Mn的浓度梯度可通过例如能量色散型X射线光谱法(EDX)来确认。上述浓度梯度容易在大量使用Al、Mn的情况(例如Al/M为0.04以上的情况或Mn/M为0.01以上的情况)下发生。金属M包含Al时，Al相对于金属M的原子比Al/M优选为0.04以上且0.07以下。Al/M为0.04以上时，正极活性物质的一次颗粒间的结合力进一步提高，循环特性进一步提高。Al/M为0.07以下时，容量进一步提高。金属M包含Mn时，Mn相对于金属M的原子比Mn/M优选为0.01以上且0.07以下。Mn/M为0.01以上时，正极活性物质的一次颗粒间的结合力进一步提高，循环特性进一步提高。Mn/M为0.07以下时，容量进一步提高。金属M包含Al和Mn时，Al和Mn的总和相对于金属M的原子比(Al+Mn)/M优选为0.01以上且0.15以下。金属M除了包含Ni、Al、Mn之外，也可以包含其它金属。其它金属包含例如选自由Co、Mg、Fe、Cu、Zn、Cr、Ti、Nb、Zr、V、W、Ta、Mo、Si和B组成的组中的至少1种。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，其具备：包含正极活性物质的正极、包含负极活性物质的负极、以及非水电解质，/n所述正极活性物质包含含有锂和除锂之外的金属M的复合氧化物，/n所述复合氧化物的一次颗粒多个聚集而形成二次颗粒，/n所述金属M至少包含镍且包含铝和/或锰，/n所述镍相对于所述金属M的原子比Ni/M为0.8以上且小于1.0，/n所述一次颗粒的平均粒径为0.20μm以上且0.35μm以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180928 JP 2018-1850951.一种非水电解质二次电池，其具备：包含正极活性物质的正极、包含负极活性物质的负极、以及非水电解质，
所述正极活性物质包含含有锂和除锂之外的金属M的复合氧化物，
所述复合氧化物的一次颗粒多个聚集而形成二次颗粒，
所述金属M至少包含镍且包含铝和/或锰，
所述镍相对于所述金属M的原子比Ni/M为0.8以上且小于1.0，
所述一次颗粒的平均粒径为0.20μm以上且0.35μm以下。


2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池，其中，与所述一次颗粒的内部侧相比，表面部侧的所述铝和/或锰的存在比例变大。


3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次...

【专利技术属性】
技术研发人员：辻智辉，小笠原毅，竹内正信，深道典子，
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