正极活性物质、及二次电池制造技术

提供一种大容量且充放电循环特性优良的用于锂离子二次电池的正极活性物质。一种正极活性物质，其包含锂、钴及氧。其中起因于2价的钴离子及4价的钴离子的自旋密度为指定范围内。在正极活性物质中，优选还包含镁。以相对于钴的浓度表示适当的镁的浓度。另外，正极活性物质优选还包含氟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质、及二次电池
本专利技术的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。另外，本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(compositionofmatter)。本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置或电子设备及其制造方法。尤其涉及一种有关能够用于二次电池的正极活性物质、二次电池及具有二次电池的电子设备。需要说明的是，在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件以及装置。例如，锂离子二次电池等蓄电池(也称为二次电池)、锂离子电容器及双电层电容器等都包括在蓄电装置的范畴内。在本说明书等中，电子设备是指具有蓄电装置的所有装置，具有蓄电装置的电光装置、具有蓄电装置的信息终端装置等都是电子设备。
技术介绍
近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置的研究开发日益火热。尤其是，随着移动电话、智能手机、平板电脑或笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机、医疗设备、新一代清洁能源汽车(混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHEV)等)等的半导体产业的发展，高输出、高能量密度的锂离子二次电池的需求量剧增。另外，作为能够充电的能量供应源，锂离子二次电池成为现代信息化社会的必需品。作为目前锂离子二次电池被要求的特性，可以举出：更高能量密度化、循环特性的提高、各种工作环境下的安全性及长期可靠性的提高等。因此，检讨以锂离子二次电池的循环特性的提高及大容量化为目的的正极活性物质的改良(专利文献1及专利文献2)。另外，已经进行了有关正极活性物质的结晶结构的研究(非专利文献1至非专利文献3)。X射线衍射法(XRD：X-rayDiffraction)是用于分析正极活性物质的晶体结构的方法之一。通过使用非专利文献5所示的无机晶体结构数据库(ICSD：InorganicCrystalStructureDatabase)，可以分析XRD数据。[先行技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利申请公开第2002-216760号公报[专利文献2]日本专利申请公开第2006-261132号公报[非专利文献][非专利文献1]ToyokiOkumuraetal，”CorrelationoflithiumiondistributionandX-rayabsorptionnear-edgestructureinO3-andO2-lithiumcobaltoxidesfromfirst-principlecalculation”，JournalofMaterialsChemistry，2012，22，p.17340-17348[非专利文献2]Motohashi，T.etal，”ElectronicphasediagramofthelayeredcobaltoxidesystemLiXCoO2(0.0≦X≦1.0)”，PhysicalReviewB，80(16)；165114[非专利文献3]ZhaohuiChenetal，“StagingPhaseTransitionsinLiXCoO2”，JournalofTheElectrochemicalSociety，2002，149(12)A1604-A1609[非专利文献4]W.E.Countsetal，JournaloftheAmericanCeramicSociety，(1953)36[1]12-17.Fig.01471[非专利文献5]Belsky，A.etal.，“NewdevelopmentsintheInorganicCrystalStructureDatabase(ICSD)：accessibilityinsupportofmaterialsresearchanddesign”，ActaCryst.，(2002)B58364-369.
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种大容量且充放电循环特性优异的锂离子二次电池用正极活性物质及其制造方法。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种高生产率的正极活性物质的制造方法。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种正极活性物质，在将该正极活性物质用于锂离子二次电池中时抑制由充放电循环引起的容量下降。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种大容量的二次电池。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种具有良好的充放电特性的二次电池。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种即使长时间保持高电压充电状态也可以抑制钴等过渡金属的溶解的正极活性物质。或者，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种安全性或可靠性高的二次电池。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的物质、活性物质粒子、蓄电装置或它们的制造方法。注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。解决技术问题的手段本专利技术的一个方式是一种正极活性物质，包含锂、钴及氧，其中起因于2价的钴离子及4价的钴离子的自旋密度为2.0×1017spins/g以上且1.0×1018spins/g以下。上述正极活性物质优选还包含镁。相对于钴的镁浓度优选为0.1atomic％以上且6.0atomic％以下。上述正极活性物质优选还包含氟。在上述正极活性物质中，优选的是，aaxis(a轴)的晶格常数为2.8155×10-10m以上且2.8175×10-10m，并且caxis(c轴)的晶格常数为14.045×10-10m以上且14.065×10-10m以下。本专利技术的一个方式是包括具有上述正极活性物质的正极及负极的二次电池。专利技术效果根据本专利技术的一个方式可以提供一种大容量且充放电循环特性优良的用于锂离子二次电池的正极活性物质及其制造方法。另外，根据本专利技术的一个方式可以提供一种高生产性的正极活性物质的制造方法。另外，根据本专利技术的一个方式可以提供一种通过被用于锂离子二次电池而抑制充放电循环中的容量减少的正极活性物质。另外，根据本专利技术的一个方式可以提供一种大容量二次电池。另外，根据本专利技术的一个方式可以提供一种充放电特性优良的二次电池。另外，根据本专利技术的一个方式可以提供一种即使长时间保持高电压充电状态也可以抑制钴等过渡金属的溶解的正极活性物质。另外，根据本专利技术的一个方式可以提供一种安全性或可靠性高的二次电池。根据本专利技术的一个方式可以提供一种新颖的物质、活性物质粒子、蓄电装置或它们的制造方法。附图简要说明图1A和图1B是说明正极活性物质的结构的示意图。图2A和图2B是说明正极活性物质的结构的示意图。图3是说明本专利技术的一个方式的正极活性物质的充电深度与结晶结构的图。图4是说明现有的正极活性物质的充电深度与结晶结构的图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性物质，包含：/n锂、钴及氧，/n其中起因于2价的钴离子及4价的钴离子的自旋密度为2.0×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181121 JP 2018-2183621.一种正极活性物质，包含：
锂、钴及氧，
其中起因于2价的钴离子及4价的钴离子的自旋密度为2.0×1017spins/g以上且1.0×1018spins/g以下。


2.根据权利要求1所述的正极活性物质，还包含镁，
其中相对于所述钴的所述镁的浓度为0.1atomic％以上且6.0atomic％以下。

【专利技术属性】
技术研发人员：三上真弓，门马洋平，落合辉明，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP