正极活性物质、正极活性物质的制造方法及二次电池技术

本发明专利技术涉及正极活性物质的制造方法，包括如下步骤：将铝醇盐溶解于醇；对将所述铝醇盐溶解于所述醇而成的铝醇盐醇溶液混合包含锂、过渡金属、氧、镁及氟的粒子；对混合所述铝醇盐醇溶液与所述粒子而成的混合液进行搅拌；从所述混合液收集沉淀物；以及以500℃以上且1200℃以下，以50小时以下的保持时间对收集的所述沉淀物进行加热。沉淀物进行加热。沉淀物进行加热。

【技术实现步骤摘要】
正极活性物质、正极活性物质的制造方法及二次电池
本申请是申请日为2017年11月17日、申请号为201711141051.6、专利技术名称为“正极活性物质、正极活性物质的制造方法及二次电池”的专利申请的分案申请。


[0001]本专利技术的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。或者，本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置或电子设备的制造方法。本专利技术的一个方式尤其涉及一种电子设备及其操作系统。
[0002]注意，在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件及装置。例如，锂离子二次电池等蓄电池(也称为二次电池)、锂离子电容器及双电层电容器等都包括在蓄电装置的范畴内。
[0003]注意，在本说明书中，电子设备是指具有蓄电装置的所有装置，具有蓄电装置的电光装置、具有蓄电装置的信息终端装置等都是电子设备。

技术介绍

[0004]近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置的研究开发日益火热。尤其是，伴随手机、智能手机、笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机、医疗设备、混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出、大容量的锂离子二次电池的需求量剧增，作为能够充电的能量供应源，成为现代信息化社会中不可缺少的物品。
[0005]作为目前锂离子二次电池被要求的特性，举出：更大容量化、循环特性的提高、各种工作环境下的安全性及长期可靠性的提高等。
[0006]因此，检讨以锂离子二次电池的循环特性提高及大容量化为目的的正极活性物质的改进(专利文献1、专利文献2及专利文献3)。
[0007][专利文献1]日本专利申请公开第平8
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236114号公报[专利文献2]日本专利申请公开第2002
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124262号公报[专利文献3]日本专利申请公开第2002
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358953号公报

技术实现思路

[0008]但是，锂离子二次电池及用于其的正极活性物质在循环特性、容量、充放电特性、可靠性、安全性或成本等各种方面还有改善的余地。
[0009]本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种通过被用于锂离子二次电池而抑制充放电循环中的容量减少的正极活性物质。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种大容量二次电池。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种充放电特性良好的二次电池。另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种安全性或可靠性高的二次电池。
[0010]另外，本专利技术的一个方式的目的之一是提供一种新颖的物质、活性物质、蓄电装置
或它们的制造方法。
[0011]注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。此外，本专利技术的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的目的。
[0012]为了实现上述目的，在本专利技术的一个方式中，在正极活性物质的表层部中设置包含铝的覆盖层及包含镁的覆盖层。
[0013]本专利技术的一个方式是一种正极活性物质，该正极活性物质包括第一区域、第二区域及第三区域，第一区域存在于正极活性物质的内部，第二区域覆盖第一区域的至少一部分，第三区域覆盖第二区域的至少一部分，第一区域包含锂、过渡金属及氧，第二区域包含锂、铝、过渡金属及氧，第三区域包含镁及氧。
[0014]在上述结构中，第三区域可以包含氟。
[0015]在上述结构中，第三区域可以包含过渡金属。
[0016]在上述结构中，第一区域及第二区域可以具有层状岩盐型结晶结构，第三区域可以具有岩盐型结晶结构。
[0017]在上述结构中，过渡金属可以为钴。
[0018]另外，本专利技术的一个方式是一种正极活性物质，该正极活性物质包含锂、铝、过渡金属、镁、氧及氟，当通过X射线光电子能谱测量出的存在于正极活性物质的表层部中的锂、铝、过渡金属、镁、氧及氟的总量为100原子％时，铝浓度为0.1原子％以上且10原子％以下，镁浓度为5原子％以上且20原子％以下，氟浓度为3.5原子％以上且14原子％以下。
[0019]另外，本专利技术的一个方式是一种包括包含上述正极活性物质的正极、负极、电解液、外包装体的二次电池。
[0020]另外，本专利技术的一个方式是一种正极活性物质的制造方法，包括如下步骤：将铝醇盐溶解于醇；对将铝醇盐溶解于醇而成的铝醇盐醇溶液混合包含锂、过渡金属、镁、氧及氟的粒子；在包含水蒸气的气氛下对混合铝醇盐醇溶液与包含锂、过渡金属、镁、氧及氟的粒子而成的混合液进行搅拌；从混合液收集沉淀物；在含氧气氛下以500℃以上且1200℃以下对收集的沉淀物进行加热，保持时间为50小时以下。
[0021]根据本专利技术的一个方式，可以提供一种通过被用于锂离子二次电池而抑制充放电循环中的容量减少的正极活性物质。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种大容量二次电池。另外，根据本专利技术的一个方式，可以提供一种充放电特性良好的二次电池。另外，根据本专利技术的一个方式，可以一种安全性或可靠性高的二次电池。根据本专利技术的一个方式，可以提供一种新颖的物质、活性物质、蓄电装置或它们的制造方法。
附图说明
[0022]图1A至图1C是说明正极活性物质的例子的图；图2是说明正极活性物质的制造方法的一个例子的图；图3A和图3B是作为导电助剂使用石墨烯化合物时的活性物质层的截面图；图4A和图4B是说明硬币型二次电池的图；图5A和图5B是说明圆筒型二次电池的图；图6A和图6B是说明二次电池的例子的图；
图7A1、图7A2、图7B1及图7B2是说明二次电池的例子的图；图8A和图8B是说明二次电池的例子的图；图9A和图9B是说明二次电池的例子的图；图10是说明二次电池的例子的图；图11A至图11C是说明层压型二次电池的图；图12A和图12B是说明层压型二次电池的图；图13是示出二次电池的外观的图；图14是示出二次电池的外观的图；图15A至图15C是说明二次电池的制造方法的图；图16A、图16B1、图16B2、图16C及图16D是说明可弯曲的二次电池的图；图17A和图17B是说明可弯曲的二次电池的图；图18A至图18H是说明电子设备的例子的图；图19A至图19C是说明电子设备的例子的图；图20是说明电子设备的例子的图；图21A至图21C是说明电子设备的例子的图；图22A和图22B是使用实施例1的正极活性物质的二次电池的循环特性的图表；图23A至图23C是实施例2的正极活性物质的STEM图像；图24A1、图24A2、图24A3、图24B1、图24B2及图24B3是实施例2的正极活性物质的STEM
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FFT图像；图25A1、图25A2、图25B1、图25B2、图25C是实施例2的正极活性物质的STEM图像及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子二次电池的制造方法，其为包含正极、负极和电解液的锂离子二次电池的制造方法，其中，所述正极包含正极活性物质，所述正极活性物质包含具有层状岩盐型结晶结构的内部和具有岩盐型结晶结构的表层部，所述内部具有第一区域，所述表层部具有第二区域及第三区域，所述第三区域与所述第二区域相比存在于更接近所述正极活性物质的表面的区域，所述第二区域包含铝、钴和氧，所述第三区域包含钴、镁、氟和氧，所述第三区域包含氧化钴及氧化镁，所述第三区域具有与所述电解液或所述电解液的分解生成物接触的区域，所述电解液包含的电解质包含六氟磷酸锂，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸亚乙烯酯，所述正极活性物质经过在包含锂、钴、氟、镁的粒子上覆盖铝，在500℃以上且1200℃以下进行加热的工序所形成，通过所述加热，镁与所述铝相比在所述正极活性物质的表面侧偏析。2.一种锂离子二次电池的制造方法，其为包含正极、负极和电解液的锂离子二次电池的制造方法，其中，所述正极包含正极活性物质，所述正极活性物质包含具有层状岩盐型结晶结构的内部和具有岩盐型结晶结构的表层部，所述内部具有第一区域，所述表层部具有第二区域及第三区域，所述第三区域与所述第二区域相比存在于更接近所述正极活性物质的表面的区域，所述第二区域包含铝、钴和氧，所述第三区域包含钴、镁、氟和氧，所述第三区域包含氧化钴及氧化镁，所述第三区域具有与所述电解液或所述电解液的分解生成物接触的区域，所述电解液包含的电解质包含六氟磷酸锂，所述电解液包含碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸亚乙烯酯，所述正极活性物质经过在使用锂源、钴源、镁源及氟源而合成的粒子上覆盖铝，在500℃以上且1200℃以下进行加热的工序所形成，通过所述加热，镁与所述铝相比在所述正极活性物质的表面侧偏析。3.一种锂离子二次电池的制造方法，其为包含正极、负极和电解液的锂离子二次电池的制造方法，其中，所述正极包含正极活性物质，所述正极活性物质包含具有层状岩盐型结晶结构的内部和具有岩盐型结晶结构的表层部，所述内部具有第一区域，所述表层部具有第二区域及第三区域，所述第三区域与所述第二区域相比存在于更接近所述正极活性物质的表面的区域，
所述第二区域包含铝、钴和氧，所述第三区域包含钴、镁、氟和氧，所述第三区域包含氧化镁，所述第三区域具有与所述电解液或所述电解液的分解生成物接触的区域，所述电解液包含碳酸亚乙烯酯，所述正极活性物质经过在包含锂、钴、氟、镁的粒子上覆盖铝，在500℃以上且1200℃以下进行加热的工序所形成，通过所述加热，镁与所述铝相比在所述正极活性物质的表面侧偏析。4.一种锂离子二次电池的制造方法，其为包含正极、负极和电解液的锂离子二次电池的制造方法，其中，所述正极包含正极活性物质，所述正极活性物质包含具有层状岩盐型结晶结构的内部和具有岩盐型结晶结构的表层部，所述内部具有第一区域，所述表层部具有第二区域及第三区域，所述第三区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：门马洋平，川上贵洋，落合辉明，高桥正弘，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：