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

一种正极活性物质，其包含锂过渡金属复合氧化物，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，该锂过渡金属复合氧化物含有80摩尔％以上的Ni。锂过渡金属复合氧化物包含由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，选自Ca和Sr中的至少一种的元素A以1摩尔％以下的量存在于一次颗粒的表面，选自Zr、Ti、Mn、Er、Pr、In、Sn和Ba中的至少一种的元素B和S存在于二次颗粒的表面。元素B和S存在于二次颗粒的表面。元素B和S存在于二次颗粒的表面。

【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]本专利技术涉及非水电解质二次电池用正极活性物质和使用了该正极活性物质的非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]在锂离子电池等非水电解质二次电池中，正极活性物质对功率特性、容量、循环特性、保存特性等电池性能有大的影响。通常，正极活性物质使用锂过渡金属复合氧化物，该锂过渡金属复合氧化物含有Ni、Co、Mn、Al等金属元素，由一次颗粒聚集而成的二次颗粒构成。正极活性物质根据其组成、颗粒形状等，性质会发生大的变化，因此，关于各种正极活性物质，已经进行了很多研究。
[0003]例如，专利文献1中公开了一种正极活性物质的制造方法，其中，在含有Ni的锂过渡金属复合氧化物的颗粒表面，固着氧化钨以及选自硫酸化合物、硝酸化合物、硼酸化合物和磷酸化合物中的至少一种，在氧气气氛下对该复合颗粒进行热处理。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2010
‑
040383号公报

技术实现思路

[0007]Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物作为对电池的高容量化有贡献的正极活性物质而备受期待，但在使用了该正极活性物质的非水电解质二次电池中，存在充电保存时非水电解质分解而容易产生气体的课题。需要说明的是，在专利文献1所公开的技术中，在提高正极活性物质中的Ni含有比率的情况下，存在发生阳离子混合而容易引起初始容量降低的问题。
[0008]对于本专利技术的一方式的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，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，该锂过渡金属复合氧化物含有80摩尔％以上的Ni，前述锂过渡金属复合氧化物包含由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，选自Ca和Sr中的至少一种的元素A以1摩尔％以下的量存在于前述一次颗粒的表面，选自Zr、Ti、Mn、Er、Pr、In、Sn和Ba中的至少一种的元素B和S存在于前述二次颗粒的表面。
[0009]对于本专利技术的一方式的非水电解质二次电池，其具备：包含上述正极活性物质的正极、负极、和非水电解质。
[0010]根据本专利技术的一方式，在使用了Ni含量多的正极活性物质的非水电解质二次电池中，能够抑制充电保存时的气体产生。通过使用作为本专利技术的一方式的正极活性物质，例如可以提供高容量且保存特性优异的非水电解质二次电池。
附图说明
[0011]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。
[0012]图2为示意性地示出构成实施方式的一例的正极活性物质的锂过渡金属复合氧化物的颗粒截面的图。
具体实施方式
[0013]如上述的那样，Ni量多的锂过渡金属复合氧化物是对电池的高容量化/高能量密度化有贡献的有用的正极活性物质，但相反地，存在电池的充电保存时促进非水电解质的分解、气体的产生量增多的课题。
[0014]本专利技术人等为了解决该课题而进行了深入研究，结果发现：在Ni量多的锂过渡金属复合氧化物(正极活性物质)中，通过使选自Ca和Sr中的至少一者(元素A)以规定量存在于一次颗粒的表面，使选自Zr、Ti、Mn、Er、Pr、In、Sn和Ba中的至少一种(元素B)和S以规定量存在于二次颗粒的表面，电池充电保存时的气体产生被特异性地抑制。
[0015]认为，对于Ni量多的正极活性物质，特别是在高温气氛下充电率高的情况下，由于颗粒表面的活性化，容易引起非水电解质的分解反应。因此，在使用Ni量多的正极活性物质的非水电解质二次电池中，充电保存时的气体产生量变多。根据本专利技术的正极活性物质，通过元素A、元素B和S共存的相互作用，在复合氧化物的二次颗粒表面形成稳定的保护层，改善活性物质表面的稳定性。由此认为，抑制活性物质表面的电解质的分解反应，充电保存时的气体产生量大幅减少。
[0016]需要说明的是，在不存在元素A、元素B或S的情况下，在活性物质表面不形成稳定的保护层，不能得到本专利技术的效果。如上所述，仅在元素A、元素B和S共存的情况下，活性物质表面的稳定性得到特异性的改善，气体产生得到大幅抑制。另外，由于元素A、元素B和S存在适当的添加量，因此如果不严格控制添加量，不仅不能得到抑制气体产生的效果，而且还会降低其他的电池性能。
[0017]以下，边参照附图边对本专利技术的非水电解质二次电池用正极活性物质和使用了该正极活性物质的非水电解质二次电池的实施方式的一例详细地进行说明。需要说明的是，最初就设想选择性组合以下中说明的多个实施方式和变形例。
[0018]以下，示例将卷绕型的电极体14收纳于有底圆筒形状的外装罐16中而成的圆筒形电池，但电池的外壳体并不限定于圆筒形的外装罐，例如可以为方型的外装罐(方型电池)、硬币型的外装罐(硬币型电池)，也可以为由包含金属层和树脂层的层压片构成的外壳体(层压电池)。另外，电极体可以为将多个正极与多个负极隔着分隔件交替地层叠而成的层叠型的电极体。
[0019]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所示，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、和用于收纳电极体14及非水电解质的外装罐16。电极体14具有：正极11、负极12、和分隔件13，具有正极11与负极12隔着分隔件13以螺旋状卷绕的卷绕结构。外装罐16是轴向一侧开口的有底圆筒形状的金属制容器，且外装罐16的开口由封口体17堵塞。以下，为了便于说明，将电池的封口体17侧作为上方、将外装罐16的底部侧作为下方。
[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，且通过以螺旋状
卷绕而沿电极体14的径向交替地层叠。负极12以比正极11还大一圈的尺寸形成以防止锂的析出。即，负极12沿长度方向和宽度方向(短边方向)以比正极11还长地形成。2张分隔件13以至少比正极11还大一圈的尺寸形成，例如以夹持正极11的方式配置。电极体14具有：通过焊接等与正极11连接的正极引线20、和通过焊接等与负极12连接的负极引线21。
[0021]在电极体14的上方和下方分别配置有绝缘板18、19。图1所示的例子中，正极引线20通过绝缘板18的贯通孔向封口体17侧延伸，负极引线21通过绝缘板19的外侧向外装罐16的底部侧延伸。正极引线20通过焊接等连接于封口体17的内部端子板23的下表面，与内部端子板23电连接的封口体17的顶板即盖27成为正极端子。负极引线21通过焊接等连接于外装罐16的底部内表面，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，以确保电池内部的密闭性。外装罐16上形成有侧面部的一部分向内侧突出的、用于支撑封口体17的沟槽部22。沟槽部22优选沿外装罐16的圆周方向以环状形成，由其上表面支撑封口体17。封口体17由沟槽部22和对封口体17紧固的外装罐16的开口端部被固定于外装罐16的上部。
[0023]封口体17具有从电极体14侧起依次层叠有内部本文档来自技高网...

【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，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，该锂过渡金属复合氧化物含有80摩尔％以上的Ni，所述锂过渡金属复合氧化物包含由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，选自Ca和Sr中的至少一种的元素A以3摩尔％以下的量存在于所述一次颗粒的表面，选自Zr、Ti、Mn、Er、Pr、In、Sn和Ba中的至少一种的元素B和S存在于所述二次颗粒的表面。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含有选自Co、Al和Mn中的至少一种，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，所述元素A的含量为0.1摩尔％以上且0.5摩尔％以下。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，所述元素B选自Zr和Ti中的至少一种，相对于除Li之外的金属元素的总摩尔量，所述元素B以0.02摩尔％以上且0.5摩尔％以下的量存在。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，将1g所述锂过渡金属复合氧化物添加至纯水100mL、35质量％...

【专利技术属性】
技术研发人员：金井敏信，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：