锂离子二次电池用正极材料、锂离子二次电池用正极、锂离子二次电池制造技术

提供能够得到体积能量密度及充电放电容量优异的锂离子二次电池的锂离子二次电池用正极材料、锂离子二次电池用正极、锂离子二次电池。该正极材料包含通式Li

【技术实现步骤摘要】
锂离子二次电池用正极材料、锂离子二次电池用正极、锂离子二次电池


[0001]本专利技术涉及一种锂离子二次电池用正极材料、锂离子二次电池用正极及锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池与铅酸电池、镍氢电池相比能量密度、输出密度高，利用于以智能手机等小型电子设备为代表的家用备用电源、电动工具等各种用途中。并且，作为用于储存太阳能发电、风力发电等可再生能源，正推进大容量的锂离子二次电池的实用化。
[0003]锂离子二次电池通常具备正极、负极、电解液及隔膜。作为构成正极的正极材料，可以使用包含钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)等具有能够可逆地脱嵌锂离子的性质的含锂金属氧化物的正极活性物质。从电池的高容量化、长寿命化、安全性的提高、低成本化等各种观点而言，正在对改良锂离子二次电池进行着研究(例如，参考专利文献1)。
[0004]专利文献1：日本特开平10
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144320号公报

技术实现思路

[0005]专利技术要解决的问题
[0006]在将橄榄石型磷酸盐系化合物用作正极活性物质的情况下，例如，已尝试通过将一次粒子微细化至比表面积为5m2/g～35m2/g左右，进一步对该一次粒子实施碳包覆来得到良好的特性。然而，若如此对一次粒子进行微细化，则一次粒子彼此之间的空隙增加，振实密度及碳涂层密度降低。其结果，有时包含橄榄石型磷酸盐系化合物的正极的电子导电性降低、具备其正极的锂离子二次电池的体积能量密度或充电放电容量降低。<br/>[0007]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够得到体积能量密度及充电放电容量优异的锂离子二次电池的锂离子二次电池用正极材料及锂离子二次电池用正极、以及具备该锂离子二次电池用正极的锂离子二次电池。
[0008]本专利技术人等为了解决上述课题而深入研究的结果，发现通过包含橄榄石型磷酸盐系化合物和碳，调节橄榄石型磷酸盐系化合物的一次粒子凝聚而成的凝聚体的体积密度，从而成为体积能量密度及充电放电容量优异的锂离子二次电池用正极材料。本专利技术是根据该见解而完成的。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]本专利技术具有以下方式。
[0011][1]一种锂离子二次电池用正极材料，其包含通式Li
x
A
y
D
z
PO4(其中，A为选自由Co、Mn、Ni、Fe、Cu及Cr组成的组中的至少1种，D为选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、V、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc及Y组成的组中的至少1种，0.9＜x＜1.1，0＜y≤1.0，0≤z＜1.0，0.9＜y+z＜1.1)所表示的橄榄石型磷酸盐系化合物和碳，且形成有所述橄榄石型磷酸盐系化合物的一次粒
子凝聚而成的凝聚体，所述凝聚体是将凝聚体设为实心时的体积密度的70体积％以上且85体积％以下的致密的凝聚体。
[0012][2]根据[1]所述的锂离子二次电池用正极材料，其中，碳量(c)为0.7质量％以上且3.0质量％以下，比表面积(a)为5m2/g以上且35m2/g以下，将所述碳量(c)除以所述比表面积(a)而得的值(c/a)为0.08以上且0.20以下。
[0013][3]根据[1]或[2]所述的锂离子二次电池用正极材料，其中，振实密度为1.61g/cm3以上且1.86g/cm3以下。
[0014][4]一种锂离子二次电池用正极，其具备电极集流体和形成于该电极集流体上的正极合剂层，所述锂离子二次电池用正极中，所述正极合剂层含有[1]至[3]中任一项所述的锂离子二次电池用正极材料。
[0015][5]一种锂离子二次电池，其具有正极、负极及非水电解质，所述锂离子二次电池中，作为正极，具备[4]所述的锂离子二次电池用正极。
[0016]专利技术的效果
[0017]根据本专利技术，能够提供一种能够得到体积能量密度及充电放电容量优异的锂离子二次电池的锂离子二次电池用正极材料及锂离子二次电池用正极、以及具备该锂离子二次电池用正极的锂离子二次电池。
附图说明
[0018]图1是实施例1中的锂离子二次电池用正极材料的透射型电子显微镜像。
[0019]图2是比较例2中的锂离子二次电池用正极材料的透射型电子显微镜像。
具体实施方式
[0020]对本专利技术的锂离子二次电池用正极材料、锂离子二次电池用正极、锂离子二次电池的实施方式进行说明。
[0021]另外，本实施方式为了更好地理解专利技术的宗旨而进行了具体地说明，只要没有特别的指定，则并不限定本专利技术。
[0022][锂离子二次电池用正极材料][0023]本实施方式的锂离子二次电池用正极材料(以下，也简称为“正极材料”。)包含通式Li
x
A
y
D
z
PO4所表示的橄榄石型磷酸盐系化合物和碳，且形成有所述橄榄石型磷酸盐系化合物的一次粒子凝聚而成的凝聚体，所述凝聚体是将凝聚体设为实心时的体积密度的70体积％以上且85体积％以下的致密的凝聚体。
[0024]关于橄榄石型磷酸盐系化合物，从实现高充电放电容量的观点而言，优选一次粒子或一次粒子凝聚而成的凝聚体(二次粒子)的一部分或全部被包含碳的碳质覆膜包覆。
[0025]认为通过提高所述凝聚体的体积密度并调节为致密的凝聚体，电极的每体积的橄榄石型磷酸盐系化合物的填充量提高。即，通过将本实施方式中的凝聚体的体积密度设为将凝聚体设为实心时的体积密度的70体积％以上且85体积％以下，能够提高锂离子二次电池的体积能量密度。
[0026]在所述凝聚体中，所述体积密度优选为71体积％以上且84体积％以下，更优选为73体积％以上且82体积％以下。当所述体积密度小于70体积％时，不能得到高电极密度而
体积能量密度降低。若所述体积密度超过85体积％，则电解液难以渗透到凝聚体中，因此不能得到充分的放电容量而体积能量密度降低。
[0027]“橄榄石型磷酸盐系化合物(正极活性物质)”[0028]本实施方式中所使用的橄榄石型磷酸盐系化合物为由通式Li
x
A
y
D
z
PO4表示的化合物，且作为正极活性物质发挥作用。
[0029]在通式中，A为选自由Co、Mn、Ni、Fe、Cu及Cr组成的组中的至少1种，D为选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、V、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc及Y组成的组中的至少1种，0.9＜x＜1.1、0＜y≤1.0、0≤z＜1.0、0.9＜y+z＜1.1。
[0030]在通式中，A及D可以各自独立地为2种以上。本实施方式中所使用的橄榄石型磷酸盐系化合物例如可以由如Li
x
A
1y1
A
2y2
D
1z1
D
2z2
D
3z3
D
4z4
PO4的式表示。此时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池用正极材料，其包含通式Li
x
A
y
D
z
PO4所表示的橄榄石型磷酸盐系化合物和碳，且形成有所述橄榄石型磷酸盐系化合物的一次粒子凝聚而成的凝聚体，所述凝聚体是将凝聚体设为实心时的体积密度的70体积％以上且85体积％以下的致密的凝聚体，其中，A为选自由Co、Mn、Ni、Fe、Cu及Cr组成的组中的至少1种，D为选自由Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、V、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc及Y组成的组中的至少1种，0.9＜x＜1.1，0＜y≤1.0，0≤z＜1.0，0.9＜y+z＜1.1。2.根据权利要求1所述的锂离子二次电池用正...

【专利技术属性】
技术研发人员：忍足晓，野添勉，
申请(专利权)人：住友金属矿山株式会社，
类型：发明
国别省市：