非水电解质二次电池用正极活性物质和非水电解质二次电池制造技术

非水电解质二次电池用正极活性物质具有含有Ni、Mn和任意要素的Co的锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物具有层状结构，前述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率为75摩尔％～95摩尔％的范围，前述锂过渡金属氧化物中的Mn的比率为前述锂过渡金属氧化物中的Co的比率以上，前述锂过渡金属氧化物中的Co的比率为0摩尔％～2摩尔％的范围，存在于前述层状结构的Li层中的除Li以外的金属元素的比率为1摩尔％～2.5摩尔％的范围，前述锂过渡金属氧化物的通过X射线衍射的X射线衍射图案的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。

【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用正极活性物质和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用正极活性物质和非水电解质二次电池的技术。
技术介绍
近些年，作为高输出、高能量密度的二次电池，广泛利用了如下非水电解质二次电池，其具备正极、负极和非水电解质，通过使锂离子等在正极与负极之间移动来进行充放电。作为非水电解质二次电池的正极中使用的正极活性物质，例如已知以下的正极活性物质。例如，专利文献1中公开了一种正极活性物质，其由复合氧化物构成，所述复合氧化物由组成式LiaNibCocMndO2(0.1≤a≤1.2、0.40≤b<1.15、0<c<0.60、0<d<0.60、且具有1.00≤b+c+d≤1.15、0<c+d≤0.60的关系)表示，且Li层的过渡金属占有率e为0.006≤e≤0.150的范围。另外，例如，专利文献2中公开了一种正极活性物质，其在由[Li]3a[Ni1-x-yCoxAly]3b[O2]6c(其中，[]所附数字表示位点，x、y满足0<x≤0.20、0<y≤0.15的条件)表示、并且具有层状结构的六方晶系的锂镍复合氧化物中，由X射线衍射图形的Rietveld解析得到的3a位点的除锂以外的金属离子的位点占有率为3％以下、并且一次颗粒的平均粒径为0.1μm以上的多个该一次颗粒聚集而形成了二次颗粒。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-133262号公报专利文献2：日本特开2000-30693号公报<br>
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，包含Ni的比率相对于除Li以外的金属元素的总量为75摩尔％～95摩尔％的范围的锂过渡金属氧化物的正极活性物质显示出高充放电容量，另一方面存在热稳定性低这样的问题。若正极的热稳定性低，则电池的自发热起始温度降低，由于过充电、短路等而电池内的温度上升的情况下，伴随该温度上升，在电池内进一步发生伴随发热的化学反应(自发热反应)，有电池的温度进一步上升的担心。因此，本专利技术的目的在于，提高包含Ni的比率相对于除Li以外的金属元素的总量为75摩尔％～95摩尔％的范围的锂过渡金属氧化物的正极活性物质的热稳定性。用于解决问题的方案作为本专利技术的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质具有含有Ni、Mn和任意要素的Co的锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物具有层状结构，前述锂过渡金属氧化物中的Ni相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为75摩尔％～95摩尔％的范围，前述锂过渡金属氧化物中的Mn相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为前述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率以上，前述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为0摩尔％～2摩尔％的范围，相对于前述锂过渡金属氧化物中的除Li以外的金属元素的总量，存在于前述层状结构的Li层中的除Li以外的金属元素的比率为1摩尔％～2.5摩尔％的范围，前述锂过渡金属氧化物的通过X射线衍射的X射线衍射图案的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。作为本专利技术的一方式的非水电解质二次电池具备具有上述非水电解质二次电池用正极活性物质的正极。专利技术的效果根据本专利技术的一方式，能够提高包含Ni的比率相对于除Li以外的金属元素的总量为75摩尔％～95摩尔％的范围的锂过渡金属氧化物的正极活性物质的热稳定性。具体实施方式作为本专利技术的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的特征在于，具有含有Ni、Mn和任意要素的Co的锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物具有层状结构，前述锂过渡金属氧化物中的Ni相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为75摩尔％～95摩尔％的范围，前述锂过渡金属氧化物中的Mn相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为前述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率以上，前述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为0摩尔％～2摩尔％的范围，相对于前述锂过渡金属氧化物中的除Li以外的金属元素的总量，存在于前述层状结构的Li层中的除Li以外的金属元素的比率为1摩尔％～2.5摩尔％的范围，前述锂过渡金属氧化物的通过X射线衍射的X射线衍射图案的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。通常，Ni的比率相对于除Li以外的金属元素的总量为75摩尔％～95摩尔％的范围的锂过渡金属氧化物的热稳定性低。可认为这是由于Ni的比率为75摩尔％以上的锂过渡金属氧化物的结构稳定性低所致。然而，根据本专利技术的一方式，锂过渡金属氧化物中包含的Mn可抑制层状结构中的氧的释放，另外，由于层状结构的Li层中存在规定量的除Li以外的金属元素，因此推测在充电时由于抑制层状结构中的O-O之间的排斥，因而实现了层状结构的稳定化。另外，可推测出：通过将Ni的比率设为95摩尔％以下，从而抑制Ni的反应性，因此可以充分获得由上述Mn带来的效果、由上述层状结构的Li层中存在规定量的除Li以外的金属元素带来的效果，实现了层状结构的稳定化。进而，可推测出：通过限制锂过渡金属氧化物中包含的Co量，并使Mn的含量大于Co的含量，从而可以充分获得由上述Mn带来的效果，实现了层状结构的稳定化。另外，通过X射线衍射的X射线衍射图案的(208)面的衍射峰的半值宽度是表示层状结构的Li层与过渡金属层之间的排列的变动的指标，但如本专利技术的一方式所述，在处于上述规定的范围内时，由于在层状结构的Li层与过渡金属层之间的排列产生了适度的变动，因此可认为导致层状结构的稳定化。由此，根据本专利技术的一方式的上述各构成均有助于锂过渡金属氧化物的层状结构的稳定化，首次通过上述各构成的结合而实现了提高热稳定性这样的效果。以下对使用了作为本专利技术的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的非水电解质二次电池的一例进行说明。作为实施方式的一例的非水电解质二次电池具备：正极、负极和非水电解质。在正极和负极之间设置分隔件是适合的。具体而言，具有将隔着分隔件卷绕正极和负极而成的卷绕型的电极体、及非水电解质收纳于外壳体中的结构。电极体不限定于卷绕型的电极体，还可以应用隔着分隔件层叠正极和负极而成的层叠型的电极体等其它方式的电极体。另外，作为非水电解质二次电池的形态，没有特别限定，可以示例出圆筒型、方型、硬币型、纽扣型、层压型等。以下对作为实施方式的一例的非水电解质二次电池中使用的正极、负极、非水电解质、分隔件进行详细说明。<正极>正极由例如金属箔等正极集电体、及形成于正极集电体上的正极活性物质层构成。正极集电体可以使用铝等在正极的电位范围内稳定的金属的箔、将该金属配置于表层的薄膜等。正极活性物质层例如包含正极活性物质、粘结材料、导电材料等。正极例如可以通过如下方式得到：将包含正极活性物质、粘结材料、导电材料等的正极复合材料浆料涂布于正极集电体上并进行干燥，从而在正极集电体上形成正极活性物质层，对该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其具有含有Ni、Mn和任意要素的Co的锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物具有层状结构，/n所述锂过渡金属氧化物中的Ni相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为75摩尔％～95摩尔％的范围，/n所述锂过渡金属氧化物中的Mn相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为所述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率以上，/n所述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为0摩尔％～2摩尔％的范围，/n相对于所述锂过渡金属氧化物中的除Li以外的金属元素的总量，存在于所述层状结构的Li层中的除Li以外的金属元素的比率为1摩尔％～2.5摩尔％的范围，/n所述锂过渡金属氧化物的通过X射线衍射的X射线衍射图案的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30°≤n≤0.50°。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180829 JP 2018-1601491.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其具有含有Ni、Mn和任意要素的Co的锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物具有层状结构，
所述锂过渡金属氧化物中的Ni相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为75摩尔％～95摩尔％的范围，
所述锂过渡金属氧化物中的Mn相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为所述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率以上，
所述锂过渡金属氧化物中的Co相对于除Li以外的金属元素的总量的比率为0摩尔％～2摩尔％的范围，
相对于所述锂过渡金属氧化物中的除Li以外的金属元素的总量，存在于所述层状结构的Li层中的除Li以外的金属元素的比率为1摩尔％～2.5摩尔％的范围，
所述锂过渡金属氧化物的通过X射线衍射的X...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木良宪，金井敏信，小笠原毅，
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