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包含锂过渡金属复合氧化物和表面修饰层，所述锂过渡金属复合氧化物至少含有Al和相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为80摩尔％以上的Ni，所述表面修饰层形成在锂过渡金属复合氧化物的一次颗粒的表面上，且至少含有Sr。且至少含有Sr。

【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


[0001]本申请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。

技术介绍

[0002]近年来，作为高输出、高容量的二次电池，广泛利用具备正极、负极和非水电解质，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。从电池的低电阻化、高容量化等观点出发，寻求改善电池的正极中包含的正极活性物质的特性。
[0003]例如，专利文献1公开了一种正极活性物质，其为具有层状结构且含有Mn、Ni、Co、Sr和Mo的锂过渡金属复合氧化物，通过将Mo的含量设为0.1摩尔％～1.5摩尔％，并将Mo/Sr的含量的比率以摩尔比计设为0.5～2.0，从而应对高容量化，且改善充放电循环特性。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特许第5245210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复合氧化物而言，考虑了为了获得高放电容量而增加Ni的含有率的设计。但是，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数而言的Ni的比例为80摩尔％以上时，有时锂过渡金属复合氧化物的层状结构变得不稳定，电池容量随着充放电而减少。专利文献1的技术未考虑到Ni含有率高的电池的与充放电相伴的电池容量的降低，尚有改善的余地。
[0008]因而，本申请的目的是提供相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数而言的Ni的比例为80摩尔％以上，且可抑制与充放电相伴的电池容量降低的正极活性物质。
[0009]作为本申请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，其包含锂过渡金属复合氧化物和表面修饰层，所述锂过渡金属复合氧化物至少含有Al和相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为80摩尔％以上的Ni，所述表面修饰层形成在锂过渡金属复合氧化物的一次颗粒的表面上，且至少含有Sr。
[0010]作为本申请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]根据作为本申请的一个方式的非水电解质二次电池用正极活性物质，能够提供可抑制与充放电相伴的电池容量降低的高容量的非水电解质二次电池。
附图说明
[0012]图1是作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的剖视图。
具体实施方式
[0013]锂过渡金属复合氧化物的层状结构中存在Ni等过渡金属层、Li层、氧层，通过存在
于Li层中的Li离子发生可逆性进出而进行电池的充放电反应。此处，在正极活性物质所含的锂过渡金属复合氧化物中，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数而言的Ni的比例为80摩尔％以上时，在电池的充电时，大量的Li离子从Li层中脱离，因此层状结构有时变得不稳定。在层状结构变得不稳定的锂过渡金属复合氧化物的表面，因与电解质的反应而形成变质层。由于以变质层为起点进一步发生锂过渡金属复合氧化物的结构变化，因此，电池容量随着充放电而逐渐降低。但是，像作为本申请的一个形态的非水电解质二次电池用正极活性物质那样，通过含有规定量的Al和Sr，因Al与Sr的协同效应而抑制与表面处的电解液的反应，进而，表面的结构稳定化，因此，能够抑制与充放电相伴的电池容量降低。可推测：由于Al在充放电中也不发生氧化数的变化，因此，通过存在于过渡金属层而使过渡金属层的结构稳定化。此外可推测：Sr因电子的相互作用而能够对锂过渡金属复合氧化物的表面状态带来变化。
[0014]以下，针对本申请所述的非水电解质二次电池的实施方式的一例进行详细说明。以下，例示出卷绕型的电极体容纳在圆筒形的电池壳体中的圆筒形电池，但电极体不限定于卷绕型，可以为多个正极与多个负极隔着分隔件交替地1片片层叠而成的层叠型。此外，电池壳体不限定于圆筒形，可以为例如方形、硬币形等，也可以为由包含金属层和树脂层的层压片构成的电池壳体。
[0015]图1是作为实施方式的一例的非水电解质二次电池10的剖视图。如图1中例示那样，非水电解质二次电池10具备电极体14、非水电解质(未图示)、以及容纳电极体14和非水电解质的电池壳体15。电极体14具有正极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包装罐16和封堵外包装罐16的开口部的封口体17构成。
[0016]电极体14由长条状的正极11、长条状的负极12、长条状的两片分隔件13、接合于正极11的正极极耳20和接合于负极12的负极极耳21构成。为了防止锂的析出，负极12形成为比正极11还大一圈的尺寸。即，负极12与正极11相比在长度方向和宽度方向(短边方向)上形成得更长。两片分隔件13形成为至少比正极11大一圈的尺寸，例如以夹持正极11的方式配置。
[0017]非水电解质二次电池10具备分别在电极体14的上下配置的绝缘板18、19。在图1所示的例子中，安装于正极11的正极极耳20穿过绝缘板18的贯通孔而向封口体17侧延伸，安装于负极12的负极极耳21穿过绝缘板19的外侧而向外包装罐16的底部侧延伸。正极极耳20通过焊接等而连接至封口体17的底板23的下表面，与底板23电连接的封口体17的盖体27成为正极端子。负极极耳21通过焊接等而连接至外包装罐16的底部内表面，外包装罐16成为负极端子。
[0018]外包装罐16例如为有底圆筒形状的金属制容器。在外包装罐16与封口体17之间设置有垫片28，电池壳体15的内部空间被密闭。外包装罐16具有例如将侧面部从外部加压而形成的用于支承封口体17的凹槽部22。凹槽部22优选沿着外包装罐16的圆周方向形成为环状，用其上表面支承封口体17。
[0019]封口体17具有自电极体14侧起依次层叠有底板23、下阀塞24、绝缘部件25、上阀塞26和盖体27的结构。构成封口体17的各部件具有例如圆板形状或环形状，除绝缘部件25之外的各部件彼此电连接。下阀塞24与上阀塞26在各自的中央部相互连接，在各自的边缘部之间夹设有绝缘部件25。若因异常放热而导致电池的内压上升，则下阀塞24以将上阀塞26
向盖体27侧顶起的方式发生变形并断裂，由此阻断下阀塞24与上阀塞26之间的电路。若内压进一步上升，则上阀塞26断裂，从盖体27的开口部排出气体。
[0020]以下，针对构成非水电解质二次电池10的正极11、负极12、分隔件13和非水电解质，尤其是构成正极11的正极活性物质层31中包含的正极活性物质进行详述。
[0021][正极][0022]正极11具有正极集电体30和在正极集电体30的两面形成的正极活性物质层31。正极集电体30可以使用铝、铝合金等在正极11的电位范围内稳定的金属的箔、在表层配置有该金属的薄膜等。正极活性物质层31包含正极活性物质、导电材料和粘结材料。正极活性物质层31的厚度例如在正极集电体30的单侧为10μm～150μm。正极11可通过在正极集电体30的表面涂布包含正极活性物质、导电材料和粘结材料等的正极浆料，并使涂膜干燥后，进行压缩而将正极活性本文档来自技高网...

【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，其包含锂过渡金属复合氧化物和表面修饰层，所述锂过渡金属复合氧化物至少含有Al和相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为80摩尔％以上的Ni，所述表面修饰层形成在所述锂过渡金属复合氧化物的一次颗粒的表面上，且至少含有Sr。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，所述表面修饰层还含有Al。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池用正极活性物质，其中，所述锂过渡金属复合氧化物用通式Li
a
Ni
x
Al
y
Co
z
M
w
O2‑
b
表示，式中，0.95<a<1.05、0.8≤x≤0.96、0<y≤0.10、0≤z≤0.15、0≤w≤0.1、0≤b<0.05、x+y+z+w＝1；M为选自Mn、Fe、Ti、Si、Nb、Zr、Mo和Zn中的至少1种元素。4.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池用正极活性物质，其中，所述锂过渡金属复合氧化物具有表面层和主体部，所述表面层从表面至内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：井之上胜哉，小笠原毅，青木良宪，野村峻，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：