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

作为实施方式的一例的非水电解质二次电池用正极活性物质包含具有层状结构、且至少含有Ni、Al和Ca的锂过渡金属复合氧化物。锂过渡金属复合氧化物中，相对于除Li以外的金属元素的总量，Ni的含量为85～95摩尔％、Al的含量为8摩尔％以下、Ca的含量为2摩尔％以下，另外，Li层中存在的除Li以外的金属元素的比例相对于复合氧化物中含有的除Li以外的金属元素的总量为0.6～2.0摩尔％。量为0.6～2.0摩尔％。量为0.6～2.0摩尔％。

【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]本公开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，尤其涉及包含Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质和使用了该活性物质的非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]近些年，Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物作为高能量密度的正极活性物质受到注目。例如，专利文献1中公开了一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其包含通式Li
x
Ni
y
Co
z
M
m
O2(式中，M为选自Ba、Sr、B中的元素，0.9≤x≤1.1、0.5≤y≤0.95、0.05≤z≤0.5、0.0005≤m≤0.02)所示的锂过渡金属复合氧化物，且BET比表面积值为0.8m2/g以下。
[0003]另外，专利文献2中公开了一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其具有α
‑
NaFeO2结构，作为过渡金属元素包含选自由Mn、Ni和Co组成的组中的1种或2种以上，在锂过渡金属复合氧化物的颗粒表面存在碱土金属和W。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2003
‑
100295号公报
[0007]专利文献2：日本特开2018
‑
129221号公报

技术实现思路

[0008]非水电解质二次电池的正极活性物质使用Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物时，由于充电时Li的脱离量大，因此存在层状的晶体结构因重复充放电而破坏、容量降低这样的课题。需要说明的是，专利文献1、2中公开的技术在充放电循环特性方面仍存在改进的余地。
[0009]作为本公开的一方式的非水电解质二次电池用正极活性物质包含具有层状结构、且至少含有Ni、Al和Ca的锂过渡金属复合氧化物，前述锂过渡金属复合氧化物中，Ni的含量相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为85～95摩尔％，Al的含量相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为8摩尔％以下，Ca的含量相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为2摩尔％以下，Li层中存在的除Li以外的金属元素的比例相对于该复合氧化物中含有的除Li以外的金属元素的总摩尔数为0.6～2.0摩尔％。
[0010]作为本公开的一方式的非水电解质二次电池具备：包含上述正极活性物质的正极；负极；及非水电解质。
[0011]根据本公开的一方式，可以提供一种正极活性物质，其为包含Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物的非水电解质二次电池用正极活性物质，有助于电池的充放电循环特性的改善。另外，使用了本公开的正极活性物质的非水电解质二次电池的充放电循环特性优异。
附图说明
[0012]图1是示出作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的截面图。
[0013]图2是示出实施例3的正极活性物质的X射线衍射图案。
具体实施方式
[0014]作为非水电解质二次电池的正极活性物质，使用Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物时，如上所述，在充电时大量的Li从复合氧化物中脱离，因此重复充放电时，复合氧化物的层状结构崩坏而电池容量降低。另外，该复合氧化物的颗粒表面的活性高、颗粒表面的结构更为不稳定，因此特别容易从颗粒表面进行层状结构的浸蚀。
[0015]因此，本专利技术人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：通过除了规定量的Al之外还将规定量的Ca添加至锂过渡金属复合氧化物中，将Li层的一部分Li置换为其它金属元素，由此特异性改善了循环特性。可认为上述效果的表现的主要原因在于，Li层中的其它金属元素置换所致的Li层的结构稳定化和过渡金属层中的Al置换所致的过渡金属层的稳定化、以及通过Ca的添加而使颗粒表面的结构改质并稳定化，抑制了自颗粒表面的浸蚀。即，可认为：通过Li层的稳定化、过渡金属层的稳定化和颗粒表面结构的稳定化而产生了特异性协同效果，引起循环特性的大幅改善。
[0016]本说明书中，“数值(A)～数值(B)”这一记载是指数值(A)以上且数值(B)以下。
[0017]以下对本公开的非水电解质二次电池用正极活性物质和使用了该活性物质的非水电解质二次电池的实施方式的一例进行详细地说明。以下，示例出将卷绕型的电极体14收纳于有底圆筒形状的外装罐16中的圆筒形电池，但外壳体不限定于圆筒形的外装罐，例如可以为方形的外装罐，可以为由包含金属层和树脂层的层压片构成的外壳体。另外，电极体可以为隔着分隔件交替地层叠多个正极和多个负极而成的层叠型的电极体。
[0018]图1是作为实施方式的一例的非水电解质二次电池10的截面图。如图1所示例，非水电解质二次电池10具备：卷绕型的电极体14、非水电解质、及收纳电极体14和电解质的外装罐16。电极体14具有正极11、负极12和分隔件13，具有隔着分隔件13将正极11和负极12卷绕成螺旋状的卷绕结构。外装罐16是轴方向一侧开口的有底圆筒形状的金属制容器，外装罐16的开口被封口体17堵塞。以下，为了便于说明，以电池的封口体17侧为上、以外装罐16的底部侧为下。
[0019]非水电解质包含非水溶剂、溶解于非水溶剂中的电解质盐。非水溶剂可使用例如酯类、醚类、腈类、酰胺类和这些2种以上的混合溶剂等。非水溶剂也可以含有这些溶剂的至少一部分氢被氟等卤素原子取代的卤素取代物。电解质盐可使用例如LiPF6等锂盐。需要说明的是，电解质不限定于液体电解质，可以是使用了凝胶状聚合物等的固体电解质。
[0020]构成电极体14的正极11、负极12和分隔件13均为带状的长条体，通过卷绕成螺旋状，从而沿电极体14的径向交替地层叠。为了防止锂的析出，负极12以比正极11大一圈的大尺寸的方式形成。即，负极12也以比正极11的长度方向和宽度方向(横向)更长的方式形成。2张分隔件13以至少比正极11大一圈的大尺寸的方式形成，例如以夹持正极11的方式配置。电极体14具有通过熔接等而与正极11连接的正极引线20、及通过熔接等而与负极12连接的负极引线21。
[0021]电极体14的上下分别配置有绝缘板18、19。图1所示的例中，正极引线20通过绝缘
板18的贯孔延伸至封口体17侧，负极引线21通过绝缘板19的外侧延伸至外装罐16的底部侧。正极引线20通过熔接等与封口体17的内部端子板23的下表面连接，作为与内部端子板23电连接的封口体17的顶板的盖子27成为正极端子。负极引线21通过熔接等与外装罐16的底部内表面连接，外装罐16成为负极端子。
[0022]在外装罐16与封口体17之间设置垫片28，可确保电池内部的密闭性。外装罐16中形成有侧面部的一部分向内侧鼓凸的、支撑封口体17的沟槽部22。沟槽部22优选沿外装罐16的周向形成为环状，通过其上表面支撑封口体17。封口体17通过沟槽部22、及对封口体17铆接的外装罐16的开口端部被固定于外装罐16的上部。
[0023]封口体17具有自电极体14侧起层叠有内部端子板23、下阀体24、绝本文档来自技高网...

【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，其包含具有层状结构、且至少含有Ni、Al和Ca的锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物中，Ni的含量相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为85～95摩尔％，Al的含量相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为8摩尔％以下，Ca的含量相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数为2摩尔％以下，Li层中存在的除Li以外的金属元素的比例相对于该复合氧化物中含有的除Li以外的金属元素的总摩尔数为0.6～2.0摩尔％。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，所述锂过渡金属复合氧化物中，相对于除Li以外的金属元素的总摩尔数以15摩尔％以下的量含有选自Co、Mn、Fe、Ti、Si、Nb、Zr、Mo和Zn中的至少1种金属元素。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是多个一次颗粒聚集而成...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木良宪，东乡政一，小笠原毅，
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：