锂离子二次电池及其正极制造技术

本发明专利技术所涉及的正极是在正极基材的表面上压接含有正极活性物质的涂膜而成的锂离子二次电池的正极，所述正极活性物质是由锂复合氧化物的单颗粒构成的第一活性物质、和由锂复合氧化物的单颗粒所凝聚而成的二次颗粒构成的第二活性物质的混合物。的第二活性物质的混合物。的第二活性物质的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池及其正极


[0001]本专利技术涉及一种锂离子二次电池及其正极。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池的能量密度高，被广泛用作手机、笔记本电脑等便携式电子设备的电源。锂离子二次电池由于工作电压高，因此近年来作为混合动力汽车、电动汽车的电源的开发、使用也得到了推广，期望锂离子二次电池的高容量化。
[0003]锂离子二次电池通常是将在正极集电体的表面上形成有具有正极活性物质的正极活性物质层的正极、和在负极集电体的表面上形成有具有负极活性物质的负极活性物质层的负极经由非水电解质连接而构成的。而且，锂离子二次电池的性能在很大程度上依赖于正极中的正极活性物质的组成、结构。在专利文献1(日本公开专利公报特开2006－228733号公报)中，记载了：通过将颗粒粒径相对大的正极活性物质和颗粒粒径相对小的正极活性物质混合而使颗粒稠密，由此提高正极活性物质的密度而实现电池性能的提高。
[0004]专利文献1：日本公开专利公报特开2006－228733号公报
[0005]专利文献2：日本公开专利公报特开2013－065468号公报

技术实现思路

[0006]－专利技术要解决的技术问题－
[0007]但是，就以往的锂离子二次电池的正极活性物质而言，无论颗粒的大小，均由单颗粒凝聚而成的二次颗粒构成。在二次颗粒中，形成有如图2的II所示的空间(空隙)。因此，即使提高二次颗粒的密度，实际上也不能充分提高正极活性物质的密度，存在难以发挥充分的电池性能的问题。
[0008]在正极集电体的表面上形成正极活性物质层时，对在作为正极集电体的正极基材的表面上形成的含有正极活性物质的涂膜进行压接，但在由二次颗粒构成的正极活性物质中，存在颗粒容易在压力的作用下产生变形、裂纹从而电池性能降低的问题。关于这一点，在专利文献2(日本公开专利公报特开2013－065468号公报)中记载了为了保护颗粒不受压力的影响，调节大小颗粒的粒径，使小粒径颗粒容易进入大粒径颗粒彼此之间的间隙中的内容。但是，在该情况下，由于小粒径颗粒局部地集中且难以分散，因此存在难以发挥充分的电池性能的问题。
[0009]－用以解决技术问题的技术方案－
[0010]本专利技术是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：提供一种锂离子二次电池及其正极，实现了正极活性物质的高密度化，能够发挥优异的电池性能，并且耐压性提高，即使对于规定的压力，电池性能也不会降低。
[0011]本专利技术通过以下记载的解决方案作为一实施方式来解决上述技术问题。
[0012]本专利技术所涉及的正极是在正极基材的表面上压接含有正极活性物质的涂膜而成的锂离子二次电池的正极，其特征在于：所述正极活性物质是由锂复合氧化物的单颗粒构
成的第一活性物质、和由锂复合氧化物的单颗粒所凝聚而成的二次颗粒构成的第二活性物质的混合物。
[0013]由此，在所述涂膜中，能够构成为：所述第一活性物质填充在所述第二活性物质之间的空间中。因此，通过在二次颗粒之间的空间中填充不具有空隙的单颗粒，能够实现正极活性物质的高密度化。由于比二次颗粒硬的单颗粒存在于二次颗粒的周围，能够约束二次颗粒，因此能够抑制二次颗粒因受到压力而产生变形、裂纹等破损。因此，能够提高涂膜的耐压性。
[0014]在所述涂膜中，能够构成为：所述第一活性物质分散地散布在整个所述涂膜中，所述第一活性物质以经由该第一活性物质将所述第二活性物质彼此结合的方式存在于所述第二活性物质彼此之间。因此，借助单颗粒来增加颗粒之间的接触面积，从而能够增加锂离子及自由电子的传导路径的数量。
[0015]所述第一活性物质被分散的结果是能够构成为：所述涂膜中的粘合剂、导电助剂以经由该粘合剂和/或该导电助剂将所述正极活性物质颗粒彼此结合的方式存在于所述正极活性物质颗粒彼此之间。因此，锂离子及自由电子的传导路径能够在各个颗粒之间分支成多条，并且使用该正极能够发挥优异的电池性能。
[0016]在此，所述单颗粒优选为单晶体。在该情况下，由于具有稳定的结构及充分的硬度，能够更可靠地实现正极活性物质的高密度化及涂膜的耐压性的提高。
[0017]所述单颗粒优选由通过助熔剂法合成的晶体构成。通过助熔剂法合成的晶体是由各个颗粒充分地结晶生长的单晶颗粒构成的。因此，能够使构成第一活性物质的单颗粒为单晶体。通过助熔剂法，由于能够比较容易地控制所生成的晶体颗粒的粒径，因此能够构成如下所述的正极活性物质，该正极活性物质中混合有与二次颗粒(第二活性物质)的粒径相应的最佳粒径的单颗粒(第一活性物质)。
[0018]优选为：所述第一活性物质的平均粒径比所述第二活性物质的平均粒径小。由此，第一活性物质容易填充到第二活性物质之间的空间中，能够将不具有空隙的单颗粒填充到二次颗粒之间的空间中来实现正极活性物质的高密度化。
[0019]单颗粒(第一活性物质)的粒径的标准偏差比二次颗粒(第二活性物质)的粒径的标准偏差小。由此，单颗粒更容易进入二次颗粒的间隙里，其结果是，能够得到二次颗粒和单颗粒被更稠密地混合后的正极活性物质，因此能够更可靠地实现正极活性物质的高密度化及涂膜的耐压性的提高。
[0020]本专利技术所涉及的其他正极是在正极基材的表面上压接含有正极活性物质的涂膜而成的锂离子二次电池的正极，其特征在于：所述正极活性物质是粒径相对小的由锂复合氧化物的单晶体构成的第一活性物质、和粒径相对大的由锂复合氧化物的单晶体构成的第二活性物质的混合物，在所述涂膜中，所述第一活性物质填充在所述第二活性物质之间的空间中。
[0021]由此，仅由致密地形成的单晶体构成正极活性物质，并且混合尺寸大小不同的晶体而增加这些晶体在空间中所占的比例，能够显著地实现正极活性物质的高密度化。仅由稳定且硬质的单晶体构成正极活性物质，能够显著地提高涂膜的耐压性。
[0022]本专利技术所涉及的锂离子二次电池是具有所述正极的电池。
[0023]－专利技术的效果－
[0024]根据本专利技术，能够实现正极活性物质的高密度化，能够发挥优异的电池性能。还能够提高正极的耐压性，能够实现即使对于规定的压力，电池性能也不会降低的电池。其结果是，能够实现小型且轻量并且能够发挥优异的电池性能的锂离子二次电池。
附图说明
[0025]图1是NCM单颗粒(通过助熔剂法合成的NCM晶体)的SEM照片；
[0026]图2是NCM二次颗粒的SEM照片；
[0027]图3是现有例所涉及的由NCM二次颗粒构成的正极活性物质的涂膜的SEM照片；
[0028]图4是本专利技术的第一实施方式所涉及的NCM二次颗粒和NCM单颗粒(通过助熔剂法合成的NCM晶体)的混合物即正极活性物质的涂膜的SEM照片；
[0029]图5是本专利技术的第一实施方式所涉及的NCM二次颗粒和LCO单颗粒(通过助熔剂法合成的LCO晶体)的混合物即正极活性物质的涂膜的SEM照片；
[0030]图6是本专利技术的第二实施方式所涉及的分别通过助熔剂法合成的小粒径的NCM晶体和大粒径的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种锂离子二次电池的正极，所述正极是在正极基材的表面上压接含有正极活性物质的涂膜而成的，其特征在于：所述正极活性物质是由锂复合氧化物的单颗粒构成的第一活性物质和由锂复合氧化物的单颗粒所凝聚而成的二次颗粒构成的第二活性物质的混合物。2.根据权利要求1所述的正极，其特征在于：在所述涂膜中，所述第一活性物质填充在所述第二活性物质之间的空间中。3.根据权利要求2所述的正极，其特征在于：在所述涂膜中，所述第一活性物质以经由该第一活性物质将所述第二活性物质彼此结合的方式存在于所述第二活性物质彼此之间。4.根据权利要求1到3中任一项权利要求所述的正极，其特征在于：所述单颗粒为单晶体。5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的正极，其特征在于：所述单颗粒是通过助熔剂法合成的晶体。6.根据权利要求2所述的正极，其特征在于：所述第一活性物质的平均粒径比所述第二活性物质的平均粒径小。7.根据权利要求6所述的正极，其特征在于：所述第一活性物质的粒径的标准偏差比所述第二活性物质的粒径的标准偏差小。8.根据权利要求2、6、7中任一项权利要求所述的正极，其特征在于：第一活性物质的平均粒径加上所述第一活性物质的粒径的标准偏差后的值比在第二活性物...

【专利技术属性】
技术研发人员：手嶋胜弥，是津信行，山田哲也，狮野和幸，
申请(专利权)人：东丽工程株式会社，
类型：发明
国别省市：