二次电池、正极活性物质的制造方法、便携式信息终端及车辆技术

使用钴酸锂作为正极活性物质的二次电池有因进行反复充放电等而电池容量降低的问题。提供一种劣化少的正极活性物质粒子。该正极活性物质的制造方法包括将容纳锂氧化物及氟化物的容器配置在加热炉内的第一工序以及在含氧气氛下对加热炉内进行加热的第二工序，第二工序的加热温度为750℃以上且950℃以下。通过采用上述制造方法，可以使正极活性物质粒子包含氟，氟提高正极活性物质表面的润湿性而实现均匀化及平坦化。通过上述工序得到的正极活性物质在以高电压反复进行充放电时晶体结构不容易崩塌，包括具有这样特征的正极活性物质的二次电池的循环特性大幅度地提高。二次电池的循环特性大幅度地提高。二次电池的循环特性大幅度地提高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池、正极活性物质的制造方法、便携式信息终端及车辆


[0001]本专利技术涉及一种使用正极活性物质的二次电池及其制造方法。
[0002]本专利技术的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。另外，本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置、电子设备或它们的制造方法。
[0003]注意，在本说明书中，电子设备是指具有蓄电装置的所有装置，具有蓄电装置的电光装置、具有蓄电装置的信息终端装置等都是电子设备。
[0004]在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件以及装置。例如，锂离子二次电池等蓄电装置(也称为二次电池)、锂离子电容器及双电层电容器等都包括在蓄电装置的范畴内。

技术介绍

[0005]近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置的研究开发日益火热。尤其是，伴随手机、智能手机、笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机、医疗设备、混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出、高能量密度的锂离子二次电池的需求量剧增，作为能够反复充电的能量供应源，成为现代信息化社会的必需品。
[0006]因此，为了实现锂离子二次电池的循环特性的提高及大容量化，已开始研究对正极活性物质的改良(专利文献1)。
[0007]另外，作为蓄电装置被要求的特性，有各种工作环境下的安全性及长期可靠性的提高等。
[0008]另一方面，萤石(氟化钙)等氟化物在很长时间在炼铁等中被用作溶剂且其物性被研究(非专利文献1)。[先行技术文献][专利文献][0009][专利文献1]日本专利申请公开第2019
‑
21456号公报[非专利文献][0010][非专利文献1]W.E.Counts，R.Roy，and E.F.Osborn，“Fluoride Model Systems：II，The Binary Systems CaF2‑
BeF2，MgF2‑
BeF2，and LiF
‑
MgF
2”，Journal of the American Ceramic Society，36[1]12
‑
17(1953).

技术实现思路

专利技术所要解决的技术问题
[0011]被要求对锂离子二次电池及其所使用的正极活性物质在容量、循环特性、充放电特性、可靠性、安全性或成本等各方面进行改善。
[0012]另外，钴酸锂(LiCoO2)等具有层状岩盐型晶体结构的材料的放电容量高，已被认为是优异的二次电池的正极活性物质。
[0013]使用钴酸锂作为正极活性物质的二次电池有因反复进行充放电等而电池容量降低的问题。
[0014]鉴于上述问题，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种劣化少的正极活性物质粒子。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的正极活性物质粒子。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种劣化少的蓄电装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种安全性高的蓄电装置。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的蓄电装置。
[0015]另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的物质、活性物质粒子、蓄电装置或它们的制造方法。
[0016]注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。解决技术问题的手段
[0017]为了解决上述问题中的至少一个，本说明书所公开的正极活性物质的制造方法包括如下步骤：将容纳锂氧化物及氟化物的容器配置在加热炉内的第一工序；以及在含氧气氛下对加热炉内进行加热的第二工序，其中，第二工序的加热温度为750℃以上且950℃以下。
[0018]在上述正极活性物质的制造方法中，加热温度优选为775℃以上且925℃以下。另外，更优选为800℃以上且900℃以下。
[0019]优选的是，上述正极活性物质的制造方法包括在加热之前或加热中对容器盖上盖的工序，氟化物为氟化锂。
[0020]通过采用上述制造方法，可以使正极活性物质粒子包含氟，氟提高正极活性物质表面的润湿性而实现均匀化及平坦化。通过上述工序得到的正极活性物质在以高电压反复进行充放电时晶体结构不容易崩塌，使用具有这样特征的正极活性物质的二次电池的循环特性大幅度地提高。
[0021]为了解决上述问题中的至少一个，本说明书所公开的正极活性物质的其他制造方法包括如下步骤：对锂源及过渡金属源进行第一加热而制造锂氧化物的第一工序；将容纳锂氧化物及氟化物的容器配置在加热炉内的第二工序；以及在含氧气氛下对加热炉内进行第二加热的第三工序，其中，第二加热以750℃以上且950℃以下进行，并且，第一加热的温度高于第二加热的温度。
[0022]通过采用上述制造方法，可以在第一加热中形成缺陷及变形少的层状岩盐型晶体结构，然后在第二加热中可以使用氟化物等进行正极活性物质的表面改性。
[0023]含有锂、过渡金属及氧的复合氧化物优选具有缺陷及变形少的层状岩盐型晶体结构。为此，优选使用杂质少的复合氧化物。当含有锂、过渡金属及氧的复合氧化物中含有较多杂质时，晶体结构很可能具有大量缺陷或变形。
[0024]为了不包含杂质，优选通过在混合氟化物之后盖上盖加热来进行正极活性物质的表面改性。作为盖上盖的时序，采用如下时序中的任一个即可；在加热之前以覆盖容器的方式盖上盖而将容器配置在加热炉中；配置加热炉中之后以覆盖容器的方式盖上盖；以及在氟化物被熔化之前的加热中盖上盖。
[0025]上述制造方法也可以具有在第二工序之前提高加热炉内的氧浓度的工序。例如，在对容器盖上盖之后使加热炉内的空气为氧气氛。
[0026]另外，作为解决上述问题中的至少一个的方法，通过将活性物质粒子的表面的凹凸的粗糙度设定为特定范围来提高表面附近的强度，由此提供一种劣化少的正极活性物质粒子。优选的是，活性物质粒子的表面几乎没有裂缝或凸部且在观察SEM照片时表面光溜或光滑。为了不使表面具有凹凸，氟是重要的，氟在表面形成整齐的键合。例如，通过混合锂氧化物及氟化物而加热来制造正极活性物质粒子。另外，在该加热中氟的存在促进固相扩散而活性物质粒子成为裂缝、台阶、晶界等的结晶缺陷被减少的状态。
[0027]当在正极活性物质粒子表面存在有纯LiCoO2露出的部分时，产生凹凸，并且在充放电时钴或氧被脱离而晶体结构崩塌，由此发生劣化。为了不使该纯LiCoO2露出的部分露出到表面，优选使用包含镁的化合物均匀地覆盖表面。镁具有即使在放电时Li脱离也保持晶体结构(层状岩盐型的晶体结构)的功能。正极活性物质粒子的表面附近内存在有镁(或氟)也是本专利技术的特征之一。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】1.一种正极活性物质的制造方法，包括如下步骤：将容纳锂氧化物及氟化物的容器配置在加热炉内的第一工序；以及在含氧气氛下对所述加热炉内进行加热的第二工序，其中，所述第二工序的加热温度为750℃以上且950℃以下。2.根据权利要求1所述的正极活性物质的制造方法，其中所述第二工序的加热温度为775℃以上且925℃以下。3.根据权利要求1所述的正极活性物质的制造方法，其中所述第二工序的加热温度为800℃以上且900℃以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的正极活性物质的制造方法，还包括如下步骤：在所述加热之前或所述加热中对所述容器盖上盖的工序，其中所述氟化物为氟化锂。5.一种正极活性物质的制造方法，包括如下步骤：对锂源及过渡金属源进行第一加热而制造锂氧化物的第一工序；将容纳锂氧化物及氟化物的容器配置在加热炉内的第二工序；以及在含氧气氛下对所述加热炉内进行第二加热的第三工序，其中，所述第二加热以750℃以上且950℃以下进行，并且，所述第一加热的温度高于所述第二加热的温度。6.根据权利要求1至5中任一项所述的正极活性物质的制造方法，其中所述锂氧化物包含钴。7.根据权利要求1至6中任一项所述的正极活性物质的制造方法，其中所述锂氧化物包含镁。8.根据权利要求1至7中的任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：小松良宽，嵯峨诗织，门马洋平，门间裕史，大野敏和，山崎舜平，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：