非水电解液二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种非水电解液二次电池，其具备含有正极活性物质的正极、含有负极活性物质的负极、隔膜和非水电解液，正极活性物质包含以下式（１）表示的含镍复合氧化物：Ｌｉ↓［ｄ］（Ｎｉ↓［ａ］Ｍｎ↓［ｂ］Ｃｏ↓［１－ａ－ｂ］）↓［１－ｃ］Ｌ↓［ｃ］Ｏ↓［２］（式中，０．１≤ａ≤０．５、０．２≤ｂ≤０．４、０．００３≤ｃ≤０．０５、１≤ｄ≤１．０５，Ｌ是选自Ｙ、Ｚｒ和Ｍｏ中的至少１种）。

【技术实现步骤摘要】
非水电解液二次电池
本专利技术涉及非水电解液二次电池，更详细而言，涉及正极活性物质的改进。
技术介绍
非水电解液二次电池的电动势高、能量密度高。由此，非水电解液二次电池被用作移动通信设备和个人电脑等电子设备的驱动用电源。近年来，这些电子设备的附加价值提高，进而对高容量、长寿命的非水电解液二次电池的要求也有所提高。作为非水电解液二次电池的正极活性物质，主要使用LiCoO2那样的锂钴复合氧化物。除了锂钴复合氧化物以外，也使用例如LiNiO2那样的锂镍复合氧化物、LiMn2O4、LiMnO2那样的锂锰复合氧化物、上述复合氧化物的混合物或在上述复合氧化物中导入了规定元素的固溶体。这些正极活性物质中，镍酸锂(LiNiO2)对于实现高容量化是最有利的。但是，镍酸锂在充电状态下的热稳定性低，另外，在充电时因为伴随着晶体结构变化，所以有寿命短的缺点。另一方面，尽管锰酸锂(LiMn2O4)在充电状态下的热稳定性优良，但是单位重量的容量小。再者，在电池内，在高温下长时间暴露时，锰会从锰酸锂中溶解析出。因此，充放电特性有时显著下降。因此，进行了对高容量而且各种特性平衡优良的锂—镍/钴/锰复合氧化物(Li(NiCoMn)O2)的研究。具体而言，为了提高Li(NiCoMn)O2的寿命特性，提出了导入Y、Al、Fe、Cu等元素M的LiNix(CoMnM)1-xO2固溶体(x≥0.5)(例如，参照特开平10-199525号公报)。在特开平10-199525号公报中，元素M可以抑制锰从LiNix(CoMnM)1-xO2-->中溶解析出。在实现活性物质的高容量化的另一方面，也提出了增大充电终止电压，提高电池容量的方案。为了增大充电终止电压，优选对正极和负极所使用的材料进行改良。例如，为了能够将钴酸锂无问题地充电到高充电终止电压并使用，提出了在钴酸锂中导入Ti、Ni、Mn、Y等元素而成为固溶体的方案(参照特开2001-351624号公报)。钴酸锂固溶体由于含有上述元素，其晶体结构被稳定化，寿命特性得到改善。另外，在特开2001-351624号公报中虽然没有详细记载，但认为上述元素可以抑制LiCoO2在充电时因Li的插入引起结构变化而产生的不稳定。在将电池进行了充放电时，正极和负极都取决于使用的活性物质种类，有可能产生初充电容量和初放电容量的差(以下称为不可逆容量)。正极的不可逆容量大于负极的不可逆容量时，则相当于正极不可逆容量和负极不可逆容量之差的量的锂就不能用作电池容量而残留在负极中。由此，电池容量下降。这个现象例如随着在正极活性物质中所含Ni的比例的增大而变得显著。因此，为了使正极的不可逆容量小于负极的不可逆容量，可以考虑将减少了镍量的Li(NiCoMn)O2类复合氧化物作为正极活性物质使用。但是，即便像在特开平10-199525号公报中公开的技术那样使用在Li(NiCoMn)O2类复合氧化物中导入了规定元素的固溶体，当增大充电终止电压时，锰也会从上述固溶体中溶解析出。因此，不能得到所希望的寿命特性。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而形成的，目的在于提供一种非水电解液二次电池，该非水电解液二次电池使用Ni量少的Li(NiCoMn)O2类复合氧化物，即使在增大充电终止电压时，也具有高容量和优良的寿命特性。本专利技术人等深入研究的结果得到以下的见解。-->(1)增大充电终止电压，并将相对于Li(NiMnCo)O2类复合氧化物中所含的镍、锰和钴的总量的镍的摩尔比设定为0.1～0.5时，虽然理由并不清楚，但此时即使在Li(NiMnCo)O2类复合氧化物中被固溶的规定元素的量少，也可以充分抑制锰向非水电解液中的溶解析出。(2)在Li(NiMnCo)O2类复合氧化物中大量添加规定元素时，该元素的一部分不能在复合氧化物结构内固溶，该不能固溶的元素作为象氧化物那样的杂质存在于复合氧化物内。这样的杂质虽然只是微量的，但可以使正极的真电位下降。即，当将电池充电到规定的充电终止电压时，即使正极的表观电位是对应于充电终止电压的电位，存在杂质的部位的电位也会上升。这样，因为电位局部地增加，所以有不能抑制锰的溶解析出的情况。本专利技术是灵活运用上述见解的专利技术，将固溶了规定元素的Li(NiMnCo)O2类复合氧化物的固溶体作为正极活性物质使用，根据在该固溶体中所含的镍量来调节上述规定元素的量，由此提供即使在增大充电终止电压时，也具有高容量和优良的寿命特性的非水电解液二次电池。即，本专利技术涉及非水电解液二次电池，其具备含有正极活性物质的正极、含有负极活性物质的负极、隔膜和非水电解液，正极活性物质含有以下式(1)表示的含镍复合氧化物：Lid(NiaMnbCo1-a-b)1-cLcO2(式中，0.1≤a≤0.5、0.2≤b≤0.4、0.003≤c≤0.05、1≤d≤1.05，L是选自Y、Zr和Mo中的至少1种。)正极活性物质优选进一步含有以下式(2)表示的含镁复合氧化物：LidCo1-xMgxO2(式中，0.005≤x≤0.1、1≤d≤1.05。)更优选含镍复合氧化物的重量A和含镁复合氧化物的重量B满足以下关系式：0.3≤A/(A+B)≤0.5-->另外，本专利技术涉及一种系统，其具备上述非水电解质二次电池和对非水电解质二次电池进行充电的充电器，充电器中的充电终止电压被设定为4.25～4.50V。具体实施方式下面，详细地说明本专利技术的实施形态。本专利技术的非水电解液二次电池具备例如电极组、非水电解液和容纳它们的电池外壳。电极组包含正极、负极和在正极与负极之间配置的隔膜。正极包含例如正极集电体和负载在其两面的正极活性物质层。负极包含例如负极集电体和负载在其两面的负极活性物质层。正极活性物质层包含例如正极活性物质、导电剂和粘合剂。正极活性物质包含以下式(1)表示的含镍复合氧化物：Lid(NiaMnbCo1-a-b)1-cLcO2(式中，0.1≤a≤0.5、0.2≤b≤0.4、0.003≤c≤0.05、1≤d≤1.05，L是选自Y、Zr和Mo中的至少1种。)上述含镍复合氧化物是在Li(NiCoMn)O2类氧化物中固溶有L的固溶体。另外，在式(1)中，各元素的比例是上述含镍复合氧化物的刚制作后的值。还有，认为镍、锰、钴和L的摩尔比也不会因为充放电而发生变化。如上所述的镍量少的含镍复合氧化物的不可逆容量小。因此，可以使电池容量成为高容量。本专利技术的非水电解液二次电池的充电终止电压优选是4.25～4.50V。这样，通过提高充电终止电压可以更加提高电池容量。再者，在Li(NiCoMn)O2类氧化物中，在高电压充电时和高温保存时，锰会在非水电解液中溶解析出，从而寿命特性和保存特性有可能显著下降。因此，使Li(NiCoMn)O2类氧化物中含有选自Y、Zr和Mo中的至少1种L。由此，在得到的含镍复合氧化物的晶体结构内的Mn的不均匀反应得到抑制，可以抑制锰向非水电解液中的溶解析出。-->因此，可以提高电池的寿命特性。不过，在根据镍量调节L量的同时，如果不适当地调节镍和L以外的其它元素的量，就得不到上述那样的效果。镍(Ni)是为了增大理论容量而含有在含镍复合氧化物中的。但是，镍量如果过剩，则在得到的电池中，不可逆容量就变大。随着充电深度的增大，活性物质的结构变得不稳定，寿命特性下降。镍量如果少的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水电解液二次电池，其具备含有正极活性物质的正极、含有负极活性物质的负极、隔膜和非水电解液，所述正极活性物质含有以下式（１）表示的含镍复合氧化物：Ｌｉ↓［ｄ］（Ｎｉ↓［ａ］Ｍｎ↓［ｂ］Ｃｏ↓［１－ａ－ｂ］）↓［１－ｃ］Ｌ↓［ｃ］ Ｏ↓［２］式中，０．１≤ａ≤０．５、０．２≤ｂ≤０．４、０．００３≤ｃ≤０．０５、１≤ｄ≤１．０５，Ｌ是选自Ｙ、Ｚｒ和Ｍｏ中的至少１种。

【技术特征摘要】
JP 2005-9-2 254779/20051.一种非水电解液二次电池，其具备含有正极活性物质的正极、含有负极活性物质的负极、隔膜和非水电解液，所述正极活性物质含有以下式(1)表示的含镍复合氧化物：Lid(NiaMnbCo1-a-b)1-cLcO2式中，0.1≤a≤0.5、0.2≤b≤0.4、0.003≤c≤0.05、1≤d≤1.05，L是选自Y、Zr和Mo中的至少1种。2.如权利要求1所述的非水电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：白根隆行，竹内崇，斋藤贵也，上田敦史，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]