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

本发明专利技术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。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的特征在于，具备具有层状结构的含Ni的锂过渡金属氧化物，前述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％～96摩尔％，在前述层状结构的Li层中存在有相对于前述含Ni的锂过渡金属氧化物中的过渡金属的总摩尔量为1摩尔％～2.5摩尔％的过渡金属，前述含Ni的锂过渡金属氧化物的基于X射线衍射的X射线衍射谱图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30

【技术实现步骤摘要】
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]本申请是申请日为2018年12月17日、申请号为201880082341.4、专利技术名称为“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”的申请的分案申请。


[0002]本专利技术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的技术。

技术介绍

[0003]近年来，作为高功率、高能量密度的二次电池，广泛利用一种非水电解质二次电池，其具备正极、负极和非水电解质，锂离子等在正极与负极之间移动而进行充放电。
[0004]作为非水电解质二次电池的正极中使用的正极活性物质，已知有例如以下的正极活性物质。
[0005]例如，专利文献1中公开了一种正极活性物质，其由复合氧化物构成，所述复合氧化物用组成式Li
a
Ni
b
Co
c
Mn
d
O2(0.1≤a≤1.2、0.40≤b<1.15、0<c<0.60、0<d<0.60，且具有1.00≤b+c+d≤1.15、0<c+d≤0.60的关系)表示，Li层的过渡金属占有率e为0.006≤e≤0.150的范围。
[0006]另外，例如，专利文献2中，公开了一种正极活性物质，其中，在用[Li]3a
[Ni1‑
x
‑
y
Co
x
Al
y
]3b
>[O2]6c
(其中，[]的角标表示位点，x、y满足0<x≤0.20，0<y≤0.15的条件)表示、且具有层状结构的六方晶系的锂镍复合氧化物中，由X射线衍射图形的Rietveld解析得到的3a位点的除锂以外的金属离子的位点占有率为3％以下，且一次颗粒的平均粒径为0.1μm以上，多个该一次颗粒集合而形成二次颗粒。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2000
‑
133262号公报
[0010]专利文献2：日本特开2000
‑
30693号公报

技术实现思路

[0011]然而，如果使用Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质，则可以实现非水电解质二次电池的高容量化，相反地存在充放电循环特性显著降低的问题。
[0012]因此，本公开的目的在于，提供：使用Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上的锂过渡金属氧化物的情况下，能抑制非水电解质二次电池的充放电循环特性的降低的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。
[0013]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的特征在于，具备具有层状结构的含Ni的锂过渡金属氧化物，前述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％～99摩尔％，在前述层状结构的Li层中存在有相对于前述含Ni的锂过渡金属氧化物中的过渡金属的总摩尔量为1摩尔％～2.5摩尔％的过渡
金属，前述含Ni的锂过渡金属氧化物的基于X射线衍射的X射线衍射谱图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30
°
≤n≤0.50
°
。
[0014]作为本公开的一方式的非水电解质二次电池的特征在于，具备具有上述非水电解质二次电池用正极活性物质的正极。
[0015]根据本公开的一方式，能抑制充放电循环特性的降低。
具体实施方式
[0016](成为本公开的基础的见解)
[0017]如前述，如果使用Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％以上的锂过渡金属氧化物作为正极活性物质，则充放电循环特性显著降低。因此，本专利技术人等进行了研究，结果发现：在具有层状结构且Ni的比率为91摩尔％～99摩尔％的范围的含Ni的锂过渡金属氧化物中，层状结构的Li层中的过渡金属量和X射线衍射谱图的(208)面的衍射峰的半值宽度n与充放电循环特性之间存在密切的关系，至此想到了以下说明的方式的非水电解质二次电池用正极活性物质。
[0018]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的特征在于，具备具有层状结构的含Ni的锂过渡金属氧化物，前述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％～99摩尔％，在前述层状结构的Li层中存在有相对于前述含Ni的锂过渡金属氧化物中的过渡金属的总摩尔量为1摩尔％～2.5摩尔％的过渡金属，基于X射线衍射的X射线衍射谱图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30
°
≤n≤0.50
°
。
[0019]含Ni的锂过渡金属氧化物的层状结构通过存在Ni等的过渡金属层、Li层、氧层、且存在于Li层的Li离子可逆地出入，从而电池的充放电反应进行。此处，在Ni的比率为91摩尔％～99摩尔％范围的含Ni的锂过渡金属氧化物中，电池放电时，大量的Li离子从Li层被夺取，因此，层状结构变得不稳定，充放电循环特性降低。然而，如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那样，在层状结构的Li层中存在有上述规定量的过渡金属的情况下，推测电池放电时，即使大量Li离子从Li层被夺取，Li层也会由存在于Li层的规定量的过渡金属保持，因此，可以实现层状结构的稳定化，充放电循环特性的降低被抑制。需要说明的是，本公开的含Ni的锂过渡金属氧化物中，存在于层状结构的Li层的过渡金属主要为Ni，但在Li层中有时也存在含Ni的锂过渡金属氧化物中所含的除Ni以外的过渡金属。
[0020]另外，基于X射线衍射的X射线衍射谱图的(208)面的衍射峰的半值宽度为表示层状结构的Li层与过渡金属层间的排列的波动的指标。而且，该半值宽度如果过小，则Li层与过渡金属层间的排列的波动少，成为Li层的Li离子被强烈地束缚的状态，因此，导致充放电循环特性的降低。然而，如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那样，(208)面的衍射峰的半值宽度处于上述规定的范围的情况下，认为层状结构的Li层与过渡金属层间的排列中产生适度的波动，成为Li层的Li离子的束缚在某种程度上被缓和的状态，因此，充放电反应时，Li层的Li离子的出入变顺利，充放电循环特性的降低被抑制。
[0021]以下，对使用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的非水电解质二次电池的一例进行说明。
[0022]作为实施方式的一例的非水电解质二次电池具备：正极、负极和非水电解质。适合的是，在正极与负极之间设置分隔件。具体而言，具有正极和负极隔着分隔件卷绕而成的卷绕型的电极体、和非水电解质收纳于外壳体的结构。电极体不限定于卷绕型的电极体，也可以应用正极和负极隔着分隔件层叠而成的层叠型的电极体等其他形态的电极体。另外，作为非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其具备具有层状结构的含Ni的锂过渡金属氧化物，所述锂过渡金属氧化物中的Ni的比率相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数为91摩尔％～99摩尔％，所述锂过渡金属氧化物包含Ti，所述锂过渡金属氧化物的基于X射线衍射的X射线衍射谱图的(208)面的衍射峰的半值宽度n为0.30
°
≤n≤0.50
°
。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，所述锂过渡金属氧化物包含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...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木良宪，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：