二次电池用电极、以及使用其的二次电池制造技术

二次电池用电极，其通过在电极的厚度方向层叠电极活性物质层（Ⅰ）和电极活性物质层（Ⅱ）而形成，该电极活性物质层（Ⅰ）包含尖晶石结构锰酸锂作为电极活性物质，该电极活性物质层（Ⅱ）包含下述化学式（１）所示的复合氧化物作为电极活性物质；前述电极活性物质层（Ⅰ）与集电体接触地配置，并且，前述复合氧化物的平均粒径比前述尖晶石结构锰酸锂的平均粒径小。由此，可以提供一种可以实现体积能量密度和体积功率密度双方均优异的二次电池的二次电池用电极。ＬｉＣｏ↓［ｖ］Ｎｉ↓［Ｘ］Ｍｎ↓［Ｙ］Ｍ↓［Ｚ］Ｏ↓［２］（１）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及二次电池用电极，更详细地说，涉及可提供高 容量和高功率的二次电池的二次电池用电^_
技术介绍
近年来，汽车尾气导致的大气污染正在成为世界性的问题， 以电为动力源的电动汽车、组合使用发动机和电动机而行驶的 混合动力车、以燃料电池为动力源的燃料电池汽车等受到瞩目， 搭载在这些车上的高容量、高功率的电池的开发在工业上占据 重要的位置。另外，仅以发动机为动力的汽车、可搭载各种各 样的电动机器的搭载有高电压电池的车辆正被实用化。锂离子 二次电池等二次电池由于在容量和功率方面发挥高的性能，因 而被认为是适合这样的车辆的电池，正在进行各种开发。锂离子二次电池基本上具有如下组成将可以吸纳'释放 Li离子的正极和负极隔着隔膜而配置，其中装满电解质。前述 隔膜由多孔并且具有电绝缘性的物质形成，用于防止由于正极 与负极接触而产生的内部短路。在这样的电池中进行充力文电的情况下，电池;改电时将负极 成分的锂以Li离子形式释放到电解质中，在正极处从电解质吸 纳Li离子，从而发电。另外，电池充电时，从正极向电解质释 放Li离子，负极吸纳电解质中的Li离子。像这样，Li离子出入 电解质的同时，来自集电体的电子通过导电辅助材料而移动， 从而进行电极反应而进行充放电。混合动力等的汽车用电源中所使用的二次电池，为了起动、 出发、加速时进行动力辅助，要求在一定时间内具有大的功率、即高的体积功率密度。因此，为了谋求二次电池的更高功率化，像日本特开2002 - 151055号公#^斤7>开那样，^使用如下方法 将电极中电极活性物质的平均粒径变小或将电极活性物质层的 厚度变薄，从而增加电极反应面积并提高电极活性物质层内的 电子传导性和锂离子扩散性。另外，日本特开2002 - 151055号/>才艮中/>开了如下的二次 电池为了进一步提高二次电池的功率密度，将活性物质层制 成活性物质粒径不同的2层结构，集电体侧的前述活性物质层的 活性物质粒径为O.lpm以上、不足5iim，隔膜侧的前述活性物质 层的活性物质粒径为5 ~ 20pm。像这样，目前的二次电池使用尤其是平均粒径微细化为 10[im以下的电才及活性物质以^渫求高功率化。然而，存在如下问 题电极活性物质的微细化引起电极体积增大，导致所得的二 次电池的体积能量密度降低。另外，在用作车辆的动力源等的情况下，对于二次电池来 说，为了发挥优异的功率性能，期望具有高的体积功率密度， 另外为了进一步延长行驶距离，期望具有高的体积能量密度。 日本特开2002 - 151055号公报所公开的使用了具有活性物质粒 径不同的2层结构的活性物质层的二次电池，虽然功率密度可得 到提高，但为了进一步延长车辆的行驶距离，期待体积能量密 度进一步提高。像这样，现状是依然期待二次电池进 一 步提高体积能量密 度和体积功率密度。因此，本专利技术的目的在于提供一种二次电池用电极，其可以实现体积能量密度和体积功率密度双方均优 异的二次电池
技术实现思路
本专利技术人进行各种研究，结果发现，使用尖晶石结构锰酸 锂和具有规定组成的复合氧化物作为电极活性物质，通过将它 们在二次电池用电极中的粒径、配置等进行优化，可以解决上 述问题。即，本专利技术通过如下的二次电池用电极可以解决上述问题， 该二次电池用电极通过在电极的厚度方向层叠电极活性物质层(I) 和电极活性物质层(II)而形成，该电极活性物质层(I) 包含尖晶石结构锰酸锂作为电极活性物质，该电极活性物质层(II) 包含下述化学式(1 )所示的复合氧化物作为电极活性物质；前述电极活性物质层(I)与集电体接触地配置，并且，前 述复合氧化物的平均粒径比前述尖晶石结构锰酸锂的平均粒径 小。LiCovNixMnYMz02( 1 ) (前述式中，M为选自A1、 Ga以及In所组成的组中的至少1 种，V表示Co的原子比，0《V<0.5， X表示Ni的原子比，0.3 《X<1.0, Y表示Mn的原子比，0《Y<0.5, Z表示M的原子比， (KZ<0.1, v + x + y+ z= l。)附图说明图l表示本专利技术的二次电池用电极的截面示意图。 图2A表示实施例1 ~ 6中制作的二次电池的评价结果。 图2B表示实施例7 10和比较例1、 2中制成的二次电池的 评价结果。具体实施例方式本专利技术第一方面为二次电池用电极，其通过在电极的厚度 方向层叠电极活性物质层(I)和电极活性物质层(II)而形成，该电极活性物质层(I)包含尖晶石结构锰酸锂作为电极活性物 质，该电极活性物质层(II)包含下述化学式(1 )所示的复合氧化物作为电极活性物质；前述电极活性物质层(I)与集电体 接触地配置，并且，前述复合氧化物的平均粒径比前述尖晶石 结构锰酸锂的平均粒径小。LiCovNixMnYMz02( 1 ) (前述式中，M为选自A1、 Ga以及In所组成的组中的至少1 种，V表示Co的原子比，0<V<0.5, X表示Ni的原子比，0.3 <X<1.0， Y表示Mn的原子比，0《Y<0.5， Z表示M的原子比， (KZ<0.1， v+x+y+z=l。)尖晶石结构锰酸锂与钴酸锂相比，产地多、成本也便宜， 因此可以稳定地供给，在二次电池的大型化中特别有优势。因 此，本专利技术使用这样的尖晶石结构锰酸锂作为电极活性物质， 对谋求二次电池的体积功率密度和体积能量密度的提高进行了 研究，结果发现，通过将具有通常的平均粒径的尖晶石结构锰 酸锂和微细化的具有上述化学式(1 )的复合氧化物用做电极活 性物质，借助前述尖晶石结构锰酸锂确保体积能量密度、并且 借助前述复合氧化物实现体积功率密度的大幅度提高。另外，在本专利技术的二次电池用电极中，沿着电极的厚度方 向将电极活性物质层制成二层结构，在各个层中配置前述尖晶 石结构锰酸锂和前述复合氧化物。即，本专利技术的二次电池用电 极100如图1所示，具有如下组成在电才及100的厚度方向层叠电 极活性物质层(I) IIO和电极活性物质层(II) 120，该电极活 性物质层(I)llO包含尖晶石结构锰酸锂lll作为电极活性物质， 该电极活性物质层(II) 120包含前述化学式(1 )所示的复合 氧化物121电极活性物质。另外，图l是本专利技术的二次电池用电极的截面示意图，电极活性物质层(I)和(II)中除了电极活性物质以外，还可以包 含电解质等其它电极组成材料，但为了便于说明，省略了关于 其它电极组成材料的记载。本专利技术的电极，通过将电极活性物质层(I)配置在集电体 一侧、将电极活性物质层(II)配置在电极的表面一侧，在以 大电流进行充放电时，可通过电极活性物质层(II)中所含的 被微细化的前述复合氧化物，优先发生电极反应并进一步提高 电极的体积功率密度，并且可通过电极活性物质层(I)中所含 的尖晶石结构锰酸锂，确保电极的体积能量密度。因此，根据本专利技术，使用尖晶石结构锰酸锂和具有规定组 成的复合氧化物作为电极活性物质，并将它们在二次电池用电 极中的粒径、配置等进行优化，由此可以提供体积能量密度和 体积功率密度双方均优异的二次电池用电极。进而，上述化学 式(1 )所示的复合氧化物具有层状晶体结构，因此锂在前述复 合氧化物内的扩散路径是本文档来自技高网...

【技术保护点】
二次电池用电极，其通过在电极的厚度方向层叠电极活性物质层（Ⅰ）和电极活性物质层（Ⅱ）而形成，该电极活性物质层（Ⅰ）包含尖晶石结构锰酸锂作为电极活性物质，该电极活性物质层（Ⅱ）包含下述化学式（１）所示的复合氧化物作为电极活性物质；前述电极活性物质层（Ⅰ）与集电体接触地配置，并且，前述复合氧化物的平均粒径比前述尖晶石结构锰酸锂的平均粒径小。ＬｉＣｏ↓［ｖ］Ｎｉ↓［Ｘ］Ｍｎ↓［Ｙ］Ｍ↓［Ｚ］Ｏ↓［２］（１）（前述式中，Ｍ为选自Ａｌ、Ｇａ以及Ｉｎ所组成的组中的至少１种，Ｖ表示Ｃｏ的原子比，０≤Ｖ≤０．５，Ｘ表示Ｎｉ的原子比，０．３≤Ｘ＜１．０，Ｙ表示Ｍｎ的原子比，０≤Ｙ≤０．５，Ｚ表示Ｍ的原子比，０≤Ｚ≤０．１，ｖ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１。）

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大泽康彦，川合干夫，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]