锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极以及锂二次电池制造技术

本发明专利技术的锂二次电池用正极活性物质是包含至少含有Li、Ni和元素X并且在锂金属复合氧化物的表面具备包覆物的颗粒的锂二次电池用正极活性物质，其中，上述包覆物含有上述元素X，上述元素X为选自Al、Ti、Nb、Zr、P、B、Mg，Ba、Si、Sn和W中的一种以上的元素，其满足下述式(1)和下述式(2)。(1)0.20≤X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极以及锂二次电池


[0001]本专利技术涉及锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极以及锂二次电池。
[0002]本申请基于2020年9月4日在日本申请的特愿2020
‑
149334号主张优先权，在此援引其内容。

技术介绍

[0003]锂金属复合氧化物正在被用作锂二次电池用正极活性物质。锂二次电池不仅已经在手机用途、笔记本电脑用途等的小型电源中进行实用化，而且在汽车用途、电力储存用途等的中型或大型电源中也正在推进实用化。
[0004]为了使锂二次电池的电池特性提高，进行了各种尝试。
[0005]例如，专利文献1记载了一种非水系电解质二次电池用正极活性物质，其包含锂镍复合氧化物颗粒。专利文献1所述的正极活性物质在表面具备包含钨的包覆层。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：WO2019/103037

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的问题
[0010]随着锂二次电池的应用领域的发展，要求进一步提高首次放电容量、循环维持率。
[0011]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于：提供能够使锂二次电池的首次放电容量增大并且提高循环维持率的锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极以及锂二次电池。
[0012]用于解决问题的手段
[0013]本专利技术包括[1]～[6]。
[0014][1]一种锂二次电池用正极活性物质，其是包含至少含有Li、Ni和元素X并且在锂金属复合氧化物的表面具备包覆物的颗粒的锂二次电池用正极活性物质，其中，上述包覆物含有上述元素X，上述元素X为选自Al、Ti、Nb、Zr、P、B、Mg，Ba、Si、Sn和W中的一种以上的元素，其满足下述式(1)和下述式(2)。
[0015](1)0.20≤X
at
/Li
at
[0016](X
at
为由X射线光电子能谱法测定的在上述颗粒的表面附近的上述元素X的存在比例。Li
at
为由X射线光电子能谱法测定的在上述颗粒的表面附近的Li的存在比例。)
[0017](2)σX≤13.O
[0018](σX为基于由扫描型电子显微镜
‑
能量色散型X射线光谱法测定的在多个上述颗粒的表面附近的上述元素X的存在比例算出的标准偏差。)
[0019][2]上述[1]所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，在使用了CuKα射线的X射线
衍射测定中于衍射角2θ＝40
°
～43
°
的范围内未观察到衍射峰。
[0020][3]上述[1]或[2]所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中于2θ＝38.5
±1°
的范围内存在两个衍射峰，当将上述两个衍射峰之中低角度侧的衍射峰设定为峰A、高角度侧的衍射峰设定为峰B时满足下述式(3)和下述式(4)。
[0021](3)L
A
/L
B
≤1.50
[0022](L
A
为由上述峰A求出的微晶直径，LB为由上述峰B求出的微晶直径。)
[0023](4)0.25≤I
A
/I
B
≤0.60
[0024](I
A
为上述峰A的积分强度，I
B
为上述峰B的积分强度。)
[0025][4]上述[1]～[3]中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，当将在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中存在于2θ＝18.5
±1°
范围内的衍射峰设定为峰C、存在于2θ＝44.5
±1°
范围内的衍射峰设定为峰D时满足下述式(5)和下述式(6)。
[0026](5)1.25≤L
C
/L
D
[0027](L
C
为由上述峰C求出的微晶直径，L
D
为由上述峰D求出的微晶直径。)
[0028](6)1.1≤I
C
/I
D
[0029](I
C
为上述峰C的积分强度，I
D
为上述峰D的积分强度。)
[0030][5]一种锂二次电池用正极，其包含上述[1]～[4]中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质。
[0031][6]一种锂二次电池，其具有上述[5]所述的锂二次电池用正极。
[0032]专利技术效果
[0033]根据本专利技术，可以提供能够使锂二次电池的首次放电容量增大并且提高循环维持率的锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极以及锂二次电池。
附图说明
[0034]图1A是表示锂二次电池的一个例子的构成示意图。
[0035]图1B是表示锂二次电池的一个例子的构成示意图。
[0036]图2是表示全固态锂二次电池所具备的层叠体的示意图。
[0037]图3是表示全固态锂二次电池的整体构成的示意图。
具体实施方式
[0038]本说明书中，Ni不是指镍金属而是指镍原子，Co、Mn、Li等也同样地分别是指原子。
[0039]<定义>
[0040]本说明书中，锂二次电池的首次放电容量是使用由下述[锂二次电池用正极的制作]所述的方法制得的锂二次电池用正极并使用由下述[锂二次电池(硬币型半电池)的制作]所述的方法制得的锂二次电池进行评价的。
[0041]本说明书中，“首次放电容量大”是指由下述[充放电评价：首次放电容量]所述的方法测定的首次放电容量的值超过198mAh/g。另外，“循环维持率高”是指由下述[充放电评价：循环维持率]所述的方法测定的循环维持率的值超过85％。
[0042][锂二次电池用正极的制作][0043]以成为正极活性物质∶导电材料∶粘结剂＝92∶5∶3(质量比)的组成的方式加入正
极活性物质、导电材料(乙炔黑)和粘结剂(PVdF)并混炼，由此制备糊状的正极合剂。在制备正极合剂时，使用N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮作为有机溶剂。
[0044]将所得到的正极合剂涂布于成为集电体的厚度为40μm的Al箔，并以150℃进行8小时真空干燥，得到锂二次电池用正极。该锂二次电池用正极的电极面积设定为1.65cm2。
[0045][锂二次电池(硬币型半电池)的制作][0046]在氩气氛的手套箱内进行以下操作。
[0047]将由上述[锂二次电池用正极的制作]所述的方法制得的锂二次电池用正极以铝箔面朝下放置在硬币型电池R2032用部件(宝泉株式会社制)的下盖，在其上放置了隔膜(聚乙烯制多孔质膜)。于此注入了电解液300μL。电解液使用使LiPF6以成为1.0摩尔/L的比例溶解于碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂二次电池用正极活性物质，其是包含至少含有Li、Ni和元素X并且在锂金属复合氧化物的表面具备包覆物的颗粒的锂二次电池用正极活性物质，其中，所述包覆物含有所述元素X，所述元素X为选自Al、Ti、Nb、Zr、P、B、Mg，Ba、Si、Sn和W中的一种以上的元素，其满足下述式(1)和下述式(2)，(1)0.20≤X
at
/Li
at
X
at
为由X射线光电子能谱法测定的在所述颗粒的表面附近的所述元素X的存在比例，Li
ar
为由X射线光电子能谱法测定的在所述颗粒的表面附近的Li的存在比例，(2)σX≤13.0σX为基于由扫描型电子显微镜
‑
能量色散型X射线光谱法测定的在多个所述颗粒的表面附近的所述元素X的存在比例算出的标准偏差。2.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中于衍射角2θ＝40
°
～43
°
的范围内未观察到衍射峰。3.根据权利要求1或2所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，在使用了CuKα射线的X射线衍射测定中于2θ＝38.5
±1°
的范围内存在两个衍射峰，当将所述两个衍射峰之中低角度侧的衍射峰设定为峰A、高角度侧的衍射峰设定为峰B时满足下述式(3)和下...

【专利技术属性】
技术研发人员：橘信吾，栗木亮，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：