非水电解质二次电池用正极活性物质、非水电解质二次电池及非水电解质二次电池用正极活性物质的制造方法技术

非水电解质二次电池用正极活性物质的特征在于，包含锂过渡金属化合物，所述锂过渡金属化合物中，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，以80摩尔％以上且94摩尔％以下的比例含有Ni，以0.1摩尔％以上且0.6摩尔％以下的比例含有Nb；以摩尔量换算计，n1与n2满足50％≤n1/(n1+n2)＜75％的条件，所述n1为将在纯水5mL/35％盐酸5mL的盐酸水溶液中添加锂过渡金属化合物0.2g而成的第1试样溶液中的Nb量，所述n2为将第1试样溶液的过滤中使用的过滤器浸渍在46％氢氟酸5mL/63％硝酸5mL的氟硝酸中而成的第2试样溶液中的Nb量。第2试样溶液中的Nb量。

【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、非水电解质二次电池及非水电解质二次电池用正极活性物质的制造方法


[0001]本公开涉及非水电解质二次电池用正极活性物质、非水电解质二次电池及非水电解质二次电池用正极活性物质的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，作为高输出、高能量密度的二次电池，具备正极、负极及非水电解质，且使锂离子等在正极与负极之间移动来进行充放电的非水电解质二次电池被广泛利用。从电池的低电阻化、高容量化、高可靠性等观点来看，要求电池的正极中包含的正极活性物质的特性提高。
[0003]例如，专利文献1公开了一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其为含有2摩尔％～8摩尔％的Nb的锂镍锰复合氧化物，并且一次颗粒表面具有锂铌化合物，且Nb的一部分固溶于一次颗粒，由此为高容量，且改善了循环特性及热稳定性。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2018/123951号

技术实现思路

[0007]然而，对于正极活性物质中包含的锂过渡金属化合物，可以考虑为了得到高电池容量而增加Ni的含有率，并且为了降低制造成本而减少Co的含有率的设计。但是，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，Ni的比例为80摩尔％以上、且Co的比例为10摩尔％以下的锂过渡金属化合物中，电池的反应电阻有时会增大。专利文献1的技术未考虑电池的反应电阻，尚有改善的余地。
[0008]因此，本公开的目的为：提供一种正极活性物质，其包含锂过渡金属化合物，对于所述锂过渡金属化合物而言，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，Ni的比例为80摩尔％以上、且Co的比例为10摩尔％以下，并且降低了电池的反应电阻。
[0009]作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的特征在于，包含锂过渡金属化合物，所述锂过渡金属化合物中，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，以80摩尔％以上且94摩尔％以下的比例含有Ni，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，以0.1摩尔％以上且0.6摩尔％以下的比例含有Nb；以摩尔量换算计，n1和n2满足50％≤n1/(n1+n2)＜75％的条件，所述n1是将在纯水5mL/35％盐酸5mL的盐酸水溶液中添加锂过渡金属化合物0.2g而成的第1试样溶液在暴沸下溶解120分钟后，将第1试样溶液过滤并提取而得的第1滤液中，通过电感耦合等离子体发射光谱分析定量的Nb量；所述n2是将第1试样溶液的过滤中使用的过滤器浸渍在46％氢氟酸5mL/63％硝酸5mL的氟硝酸中而成的第2试样溶液在暴沸下溶解180分钟后，将第2试样溶液过滤并提取而得的第2滤液中，通过电感耦合等离子体发射光谱分析定量的Nb量。
[0010]作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池的特征在于，其具备：正极、负极、和非水电解质，所述正极包含上述正极活性物质。
[0011]作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质的制造方法的特征在于，其包括：混合步骤，将至少含有Ni的复合氧化物、Li化合物和Nb化合物混合，从而得到混合物；和烧成步骤，在氧气气氛下、以450℃以上且680℃以下的升温速度为大于3.5℃/分钟且5.5℃/分钟以下的范围、并且以到达最高温度为700℃以上且780℃以下的范围将烧成炉升温，从而对混合物进行烧成，到达最高温度的保持时间为1小时以上且10小时以下。
[0012]通过作为本公开的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质，可以提供反应电阻低的非水电解质二次电池。
附图说明
[0013]图1是作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池的截面图。
具体实施方式
[0014]锂过渡金属化合物的层状结构中，存在Ni等的过渡金属层、Li层、氧层，并且Li层中存在的Li离子可逆地出入，由此进行电池的充放电反应。正极活性物质中包含的锂过渡金属化合物中，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，Ni的比例为80摩尔％以上、且Co的比例为10摩尔％以下时，锂过渡金属化合物的一次颗粒及二次颗粒表面的NiO层的形成、电解液的分解得到促进，从而有时电池的反应电阻会升高。
[0015]专利技术人等进行了深入研究，结果发现，通过将Nb的含有率抑制为0.6摩尔％以下，且调节Nb的分布状态，可以降低电池的反应电阻。推测通过使规定量的Nb化合物存在于锂离子过渡金属化合物的一次颗粒及二次颗粒表面，可以降低界面电阻，降低电池的反应电阻。
[0016]以下，对本公开的非水电解质二次电池的实施方式的一个例子进行详细说明。以下，例示出卷绕型的电极体被收纳在圆筒形的电池壳体中的圆筒形电池，但电极体并不限定于卷绕型，也可以为多个正极与多个负极隔着分隔件1张1张交替地层叠而成的层叠型。另外，电池壳体并不限定于圆筒形，例如可以为方形、硬币形等，也可以为由包含金属层及树脂层的层压片构成的电池壳体。
[0017]图1是作为实施方式的一个例子的非水电解质二次电池10的截面图。如图1所例示，非水电解质二次电池10具备电极体14、非水电解质(未图示)、和收纳电极体14及非水电解质的电池壳体15。电极体14具有由正极11与负极12隔着分隔件13卷绕而成的卷绕结构。电池壳体15由有底圆筒形状的外装罐16和封堵外装罐16的开口部的封口体17构成。
[0018]电极体14由长条状的正极11、长条状的负极12、2张长条状的分隔件13、与正极11接合的正极极耳20、和与负极12接合的负极极耳21构成。为了防止锂的析出，负极12以比正极11大一圈的尺寸形成。即，负极12形成为长度方向及宽度方向(短边方向)比正极11长。2张分隔件13以至少比正极11大一圈的尺寸形成，并例如以夹持正极11的方式配置。
[0019]非水电解质二次电池10具备分别配置在电极体14上下的绝缘板18、19。图1示出的例中，正极11上安装的正极极耳20通过绝缘板18的贯通孔并向封口体17侧延伸，负极12上安装的负极极耳21通过绝缘板19的外侧并向外装罐16的底部侧延伸。正极极耳20通过焊接
等与封口体17的底板23的下表面连接，与底板23电连接的封口体17的盖27成为正极端子。负极极耳21通过焊接等与外装罐16的底部内面连接，外装罐16成为负极端子。
[0020]外装罐16例如为有底圆筒形状的金属制容器。在外装罐16与封口体17之间设置垫片28，电池壳体15的内部空间被密闭。外装罐16例如具有从外部对侧面部进行压制而形成的支承封口体17的凹槽部22。凹槽部22优选沿着外装罐16的圆周方向形成为环状，并以其上表面支承封口体17。
[0021]封口体17具有从电极体14侧起依次层叠有底板23、下阀体24、绝缘构件25、上阀体26及盖27的结构。构成封口体17的各构件例如具有圆板形状或环形状，除绝缘构件25外的各构件彼此电连接。下阀体24与上阀体26在各自的中央部彼此连接，在各周缘部之间插入有绝缘构件25。电池的内压因异常发热而上升时，下阀体24以将上阀体26向盖27侧推压的方式变形并断裂，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其包含锂过渡金属化合物，所述锂过渡金属化合物中，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，以80摩尔％以上且94摩尔％以下的比例含有Ni，相对于除Li外的金属元素的总摩尔数，以0.1摩尔％以上且0.6摩尔％以下的比例含有Nb，以摩尔量换算计，n1与n2满足50％≤n1/(n1+n2)＜75％的条件，所述n1是将在纯水5mL/35％盐酸5mL的盐酸水溶液中添加所述锂过渡金属化合物0.2g而成的第1试样溶液在暴沸下溶解120分钟后，将所述第1试样溶液过滤并提取而得的第1滤液中，通过电感耦合等离子体发射光谱分析定量的Nb量，所述n2是将所述第1试样溶液的过滤中使用的过滤器浸渍在46％氢氟酸5mL/63％硝酸5mL的氟硝酸中而成的第2试样溶液在暴沸下溶解180分钟后，将所述第2试样溶液过滤并提取而得的第2滤液中，通过电感耦合等离子体发射光谱分析定量的Nb量。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极活性物质，其中，所述锂过渡金属化合物用通式Li
a
Ni
x
Co
y
M

【专利技术属性】
技术研发人员：金井敏信，小笠原毅，门畑哲郎，
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：