正极活性物质的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种正极活性物质的制造方法。该方法包括以下步 骤：沉淀步骤，用于将沉积成分的溶液提供到包含锂Li和镍Ni的 复合氧化物颗粒上，在短时间内从该复合氧化物颗粒上的溶液中除 去溶剂，并将沉积成分沉淀到该复合氧化物颗粒的表面上；以及加 热步骤，用于在氧化气氛下加热具有表面上沉淀有沉积成分的复合 氧化物颗粒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，更具体而言，涉及 一种具有含锂(Li)和镍(Ni)的复合氧化物材料的正极活性物质 的制造方法。
技术介绍
近来，随着便携式装置(诸如摄像机和便携式个人计算机)的 广泛使用，迫切需要小尺寸高容量的二次电池。在过去，包含碱性 电解液的4臬-氬电池或镍-镉电池^皮用作二次电池。然而，由于它们 的大约1.2 V的低电池电压，很难提高能量密度。由于这个原因， 提出了采用锂作为负极材料的锂金属二次电池。已经知道，锂是固 体材料单质中重量最轻的(其比重为0.534),并且在金属负极材料 中每单位重量产生显著较低的电压和最大的电流量。然而，在采用锂作为负极材料的二次电池中，树脂状锂(即， 枝状晶体)在充电操作期间沉淀到负极的表面上，并且当重复充电 /放电循环时枝状晶体成长。这种枝状晶体成长劣化二次电池的充/ ;改电循环特性，而在最糟糕的情况下可能损毁i殳计用来防止正负极接触而发生内部短路的隔离膜(隔膜)。因此，电池可能着火并报废。例如，日本专利申请临时公开(JP-A)第62-90863号公开了另 一种二次电池，其釆用诸如焦炭的石灰材料作为正才及，并通过嵌入和 脱嵌碱金属离子而重复充电/放电操作。应该了解到，由于反复充/ 放电操作引起的前述劣化能够通过采用以上参考的专利文献中公 开的二次电;也而防止。另一方面，研究和开发了能够产生高电压的正极活性物质，最 终已找到并着重开发能够产生约4V电池电压的活性物质。已经知 道，包括》威金属的过渡金属氧化物或诸如过渡金属^克属化合物的无 机化合物，可以用作活性物质。在它们之中，从高电压、安全和长 寿命的角度而言，含有镍或钴作为主要成分的锂过渡金属复合氧化 4勿是最有前景的。在它 们之中，含镍酸锂(LiNi02)作为主要成分的正极活性物质预期能 产生相对较高的电压、较高的充电电流容量和较高的能量密度。当前，期望通过改良包含镍或钴作为主要成分的锂过渡金属复 合氧化物(其被预期能产生高充电电流容量和高能量密度)，来改 善4吏用锂过渡金属复合氧化物的二次电池的容量。而且，要求通过 改良锂过渡金属复合氧化物而提高二次电池的充/放电效率。在这个方面，已经通过将其他材冲+涂覆到含有镍酸锂作为初始 材料的复合氧化物颗粒的表面上，实施了改质正才及活性物质的方法。前述通过涂覆表面改质正才及活性物质的纟支术对于提供高可涂 覆性是必要的。为了提供高的可涂覆性，已经提出了各种技术。例 如，在所谓的干沉积方法中，将复合氧化物颗粒和涂层材料混合然5后进行焙烧。另外，在所谓的湿沉积方法中，涂层材料通过具有更 高可涂覆性的金属氢氧化物进行沉积。通过金属氢氧化物沉积涂层材料的方法的实例^皮露于JP-A第9-265985号中，其中采用其氢氧 化物沉积方法将钴(Co)和锰(Mn)沉积到4臬酸锂(LiNi02)颗 冲立的表面上。
技术实现思路
然而，在具有更高可涂覆性的湿沉积方法中，在将涂层材一牛和 复合氧化物颗粒扩散到溶剂中以及将涂层材料的氢氧化物沉积到 该复合氧化物颗粒的表面上的过程中，复合氧化物颗粒的元素可能 扩散到溶剂中而劣化。因此，期望提供一种制造能够通过解决上述问题而增大二次电 池容量并改进充电/放电效率的正极活性物质的方法。根据本专利技术的实施方式，提供了 一种正极活性物质的制造方 法，该方法包4舌以下步艰《沉淀步骤，用于将沉积成分的溶液提供 到包含锂Li和镍Ni的复合氧化物颗粒上，在短时间内从复合氧化 物颗粒上的卩容液中除去溶剂，并将该沉积成分沉淀到所述复合氧化 物颗粒的表面上；以及加热步骤，用于在氧化气氛下加热表面上沉 淀有沉积成分的复合氧化物颗粒。复合氧化物颗粒可以具有通过以下的化学式1表示的平均组成 LiaNixCoyAlz02 ，(其中，假定镍(Ni)的总量为1,可以在镍的0.1以下的范 围内用一种或多种选自由锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、 4美(Mg)、 4太(Ti)、 4告(Zr)、银(Nb)、铜(Mo)、 4乌(W )、铜 (Cu )、锌(Zn )、镓(Ga )、铟(In )、锡(Sn )、镧(La )和铈(Ce ) 组成的组中的金属元素取代镍。另外，在化学式1中，系数a、 x、 y和z分另'K殳定为0.3 S 1.05、 0.60 <x< 0.90、 0.10 <y< 0.40和 0.01<z<0.20，并且x、 y和z的关系i殳定为x+y+z= 1。)溶液可以提供到加热的复合氧化物颗粒上以除去溶剂，从而将 沉积成分沉淀到复合氧化物颗粒的表面上。复合氧化物颗粒可以加热至等于或高于含有沉积成分的溶液 的沸点的;显度。沉积成分可以由含氧酸盐构成，而含氧酸盐可以是铵盐。相对于100重量^f分的复合氧化物颗粒，含氧酸盐的添加量为在 0.01重量4分~ 20重量4分的范围内。在加热步骤中，具有沉i积成分的复合fU匕物颗并立可以在500。C 和1200°C之间的温度范围内进4亍力cr热。正^ L活性物质平均粒径的范围在2.0 和50 之间。根据本专利技术，可以制造能够增大二次电池容量并改善充电/放电 效率的正才及活性物质。本专利技术的其他特征和优点才艮据以下结合附图的描述将会显而 易见，其中，在本专利技术的所有附图中，相同的标号指代相同或相似 的部件(部分)。附图说明电解质二次电池的示意性剖视图。 电解质二次电池的示意图。图3是示出了图2的电池元件的一部分的放大示图。 具体实施例方式下文中，将会参照附图对本专利技术的示例性实施方式进行详细描述。才艮据本专利技术实施方式的正才及活性物质通过将一种成分如含氧 酸盐沉积到复合氧化物颗粒表面的至少一部分上而获得。诸如含氧 酸盐的成分化学地与形成在复合氧化物颗粒表面上的物质结合或 者以离子3犬态沉^只在该物质上。复合氧化物颗粒可以包括锂(Li)和镍(Ni)。例如，优选地， 其平均组成由以下化学式1表示。通过4吏用这种复合氧化物颗粒可 以4是高》文电容量。 LiaNixCoyAlz02 ，(其中，假定镍(Ni)的总量为1，可以在镍的0.1以下的范 围内用一种或多种选自由(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V )、镁 (Mg )、钛(Ti )、锆(Zr )、铌(Nb )、钼(Mo )、钩(W )、铜(Cu )、 4辛(Zn )、 4家(Ga )、 4因(In )、锡(Sn )、 4阑(La )和4市(Ce )纟且成 的组中的金属元素代替镍。另外，在化学式l中，系数a、 x、 y和 z分另'ji殳定为0.3 1.05、 0.60<x<0.90、 0.10 < y < 0.40和0.01<z<0.20，并且x、 y禾口 z的关系i更定为x+y+z= 1。)如在化学式1中所描述的，例如，系凄ta的范围是0.3 1.05。 当系凄史a小于该范围时，正4及活性物质的晶体的层状盐结构就会坍 塌(破坏，collapse )。这可能会使得电池再次充电困难，因此，电 池容量就会显著降低。当系数a大于以上范围时，锂可能扩散到除 复合氧化物颗粒之外的区域。这会使得很难控制后续处理中的碱 性，而最终使得难以在正极浆料的捏合处理时促进凝胶化。例3口，系凄t x的范围可以为0.60 <x &本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极活性物质的制造方法，所述方法包括以下步骤：　沉淀步骤，用于将沉积成分的溶液提供到包含锂Ｌｉ和镍Ｎｉ的复合氧化物颗粒上，在短时间内从所述复合氧化物颗粒上的所述溶液中除去溶剂，并将所述沉积成分沉淀到所述复合氧化物颗粒的表面上；以及 　加热步骤，用于在氧化气氛下加热表面上具有所沉淀的所述沉积成分的复合氧化物颗粒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：渡边春夫，大山有代，东秀人，藤田茂，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP