正极活性物质和使用该正极活性物质的非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种能够提高非水电解质二次电池的正极的体积容量密度且能够对非水电解质二次电池赋予高循环特性的正极活性物质。在此公开的正极活性物质具有单粒子状的第一锂复合氧化物粒子和二次粒子状的第二锂复合氧化物粒子。上述第二锂复合氧化物粒子的平均粒径比上述第一锂复合氧化物粒子的平均粒径大。上述第二锂复合氧化物粒子的空隙率为0.9％～4.0％。4.0％。4.0％。

【技术实现步骤摘要】
正极活性物质和使用该正极活性物质的非水电解质二次电池


[0001]本专利技术涉及一种正极活性物质。本专利技术还涉及一种使用该正极活性物质的非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子二次电池等非水电解质二次电池适用于个人计算机、移动终端等的便携式电源、电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)等的车辆驱动用电源等。
[0003]随着非水电解质二次电池普及，要求进一步提高性能。非水电解质二次电池的正极中一般使用锂复合氧化物作为正极活性物质。为了提高非水电解质二次电池的性能，已知有将作为粒子的特性不同的两种锂复合氧化物混合的技术(例如参照专利文献1和2)。专利文献1和2中使用单粒子状的锂复合氧化物和凝聚粒子(换言之为二次粒子)状的锂复合氧化物。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2021/065162号
[0007]专利文献2：日本特许申请公开第2019－160571号公报

技术实现思路

[0008]对于单粒子状的锂复合氧化物和二次粒子状的锂复合氧化物的并用，本专利技术人等进行了深入研究，其结果发现现有技术中非水电解质二次电池的正极的体积容量密度不充分。另外，对非水电解质二次电池要求高循环特性。
[0009]因此，本专利技术的目的在于提供一种能够提高非水电解质二次电池的正极的体积容量密度且能够对非水电解质二次电池赋予高循环特性的正极活性物质。
[0010]在此公开的正极活性物质含有单粒子状的第一锂复合氧化物粒子和二次粒子状的第二锂复合氧化物粒子。上述第二锂复合氧化物粒子的平均粒径比上述第一锂复合氧化物粒子的平均粒径大。上述第二锂复合氧化物粒子的空隙率为0.9％～4.0％。
[0011]根据这样的构成，提供一种能够提高非水电解质二次电池的正极的体积容量密度且能够对非水电解质二次电池赋予高循环特性的正极活性物质。
[0012]在此公开的正极活性物质的优选的一个方式中，上述第二锂复合氧化物粒子的平均粒径(D50)为12μm～20μm。根据这样的构成，含有第一锂复合氧化物粒子和第二锂复合氧化物粒子的正极活性物质层的填充性进一步提高。
[0013]在此公开的正极活性物质的优选一个方式中，上述第一锂复合氧化物粒子的平均粒径(D50)为2μm～6μm。根据这样的构成，含有第一锂复合氧化物粒子和第二锂复合氧化物粒子的正极活性物质层的填充性更高，并且可以对非水电解质二次电池赋予高输出特性。
[0014]在此公开的正极活性物质的优选的一个方式中，上述第一锂复合氧化物粒子和上
述第二锂复合氧化物粒子分别是含有Ni且具有层状结构的锂复合氧化物的粒子。
[0015]在此公开的正极活性物质的优选的一个方式中，上述第一锂复合氧化物粒子和上述第二锂复合氧化物粒子分别为锂镍钴锰系复合氧化物的粒子。根据这样的构成，可以对非水电解质二次电池赋予初始阻力小等更优异的电池特性。
[0016]在此公开的正极活性物质的更优选的一个方式中，上述锂镍钴锰系复合氧化物的镍相对于锂以外的金属元素的合计的镍的含有量为50摩尔％以上。根据这样的构成，可以对非水电解质二次电池赋予高体积能量密度。
[0017]从另一侧面来看，在此公开的非水电解质二次电池具备正极、负极和非水电解质。上述正极包含上述的正极活性物质。根据这样的构成，可以提供一种正极的体积容量密度高且具有高循环特性的非水电解质二次电池。
附图说明
[0018]图1是单粒子的示意图。
[0019]图2是二次粒子的示意图。
[0020]图3是示意性地表示本专利技术的一个实施方式的锂离子二次电池的内部结构的剖视图。
[0021]图4是表示本专利技术的一个实施方式的锂离子二次电池的卷绕电极体的构成的分解示意图。
具体实施方式
[0022]以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。应予说明，在本说明书中没有提及的事项且为本专利技术的实施所需的事项可作为基于本领域的现有技术的本领域技术人员的设计事项进行把握。本专利技术可以根据本说明书公开的内容和本领域中的技术常识来实施。另外，在以下的附图中，对起到相同作用的部件
·
部位标记相同的符号进行说明。另外，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)不反应实际的尺寸关系。应予说明，在本说明书中，作为“A～B”表示的数值范围包含A和B。
[0023]应予说明，在本说明书中“二次电池”是指能够反复充放电的蓄电设备，是包含所谓的蓄电池和双电层电容器等蓄电元件的术语。另外，在本说明书中“锂离子二次电池”是指使用锂离子作为电荷载体，通过伴随着正负极间的锂离子的电荷的移动来实现充放电的二次电池。
[0024]本实施方式的正极活性物质含有单粒子状的第一锂复合氧化物粒子和二次粒子状的第二锂复合氧化物粒子。
[0025]构成第一锂复合氧化物粒子和第二锂复合氧化物粒子的锂复合氧化物的晶体结构没有特别限定，可以为层状结构、尖晶石结构等。
[0026]另外，作为锂复合氧化物，作为过渡金属元素，优选包含Ni、Co、Mn中的至少1种的锂过渡金属复合氧化物，作为其具体例，可举出锂镍系复合氧化物、锂钴系复合氧化物、锂锰系复合氧化物、锂镍锰系复合氧化物、锂镍钴锰系复合氧化物、锂镍钴铝系复合氧化物、锂铁镍锰系复合氧化物等。
[0027]应予说明，在本说明书中，“锂镍钴锰系复合氧化物”是除了以Li、Ni、Co、Mn、O为构
成元素的氧化物还包含这些以外的1种或者2种以上的添加元素的氧化物。作为该添加元素的例子，可举出Mg、Ca、Al、Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Na、Fe、Zn、Sn等过渡金属元素、典型金属元素等。另外，添加的元素可以是B、C、Si、P等半金属元素、或S、F、Cl、Br、I等非金属元素。这些对于上述的锂镍系复合氧化物、锂镍钴铝系复合氧化物、锂铁镍锰系复合氧化物等也同样。
[0028]作为锂复合氧化物，更优选为含有镍(Ni)且具有层状的晶体结构的锂复合氧化物(即层状结构的含有Ni的锂复合氧化物)。应予说明，锂复合氧化物具有层状的晶体结构可以通过公知方法(例X射线衍射法等)确认。
[0029]在层状结构的含有Ni的锂复合氧化物中，由于初始阻力小等各特性优异，因此优选锂镍钴锰系复合氧化物。从非水电解质二次电池的高体积能量密度的观点考虑，锂镍钴锰系复合氧化物中的镍相对于锂以外的金属元素的合计的镍的含有量优选为50摩尔％以上，更优选为55摩尔％以上。
[0030]作为锂镍钴锰系复合氧化物，具体而言，优选具有由下式(I)表示的组成。
[0031]Li
1+x
Ni
y
Co
z
Mn
(1－y－z)
M
α
O
2－β
Q
β
(I)
[0032]式(I)中，x、y、z、α以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性物质，是含有单粒子状的第一锂复合氧化物粒子和二次粒子状的第二锂复合氧化物粒子的正极活性物质，所述第二锂复合氧化物粒子的平均粒径D50比所述第一锂复合氧化物粒子的平均粒径D50大，所述第二锂复合氧化物粒子的空隙率为0.9％～4.0％。2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中，所述第二锂复合氧化物粒子的平均粒径D50为12μm～20μm。3.根据权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，所述第一锂复合氧化物粒子的平均粒径D50为2μm～6μm。4.根据权利要求1～3中任一项所述的正极活性物质，...

【专利技术属性】
技术研发人员：樋口贵俊，田伏章浩，斋藤正也，
申请(专利权)人：泰星能源解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：