锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种大容量且循环特性优良的锂离子二次电池

【技术实现步骤摘要】
distribution and X
‑
ray absorption near
‑
edge structure in O3
‑
and O2
‑
lithiumcobalt oxides from first
‑
principle calculation”,Journal of Materials Chemistry,2012,22,pp.17340
‑
17348[
非专利文献
3]T.Motohashi et al,“Electronic phase diagram of the layered cobalt oxide system LixCoO2(0.0≤x≤1.0)”,Physical Review B,80(16)
；
165114[
非专利文献
4]Zhaohui Chen et al,“Staging Phase Transitions in LixCoO2,Journal of The Electrochemical Society,2002,149(12)A1604
‑
A1609

技术实现思路

[0009]本专利技术的一个实施方式的目的之一是提供一种大容量且充放电循环特性优良的用于锂离子二次电池的正极活性物质
。
另外，本专利技术的一个实施方式的目的之一是提供一种在被用于锂离子二次电池时也抑制充放电循环所引起的容量减少的正极活性物质
。
另外，本专利技术的一个实施方式的目的之一是提供一种大容量二次电池
。
另外，本专利技术的一个实施方式的目的之一是提供一种充放电特性优良的二次电池
。
另外，本专利技术的一个实施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，本专利技术的一个实施方式的目的之一是提供一种新颖的物质
、
新颖的活性物质粒子
、
新颖的蓄电装置或它们的制造方法
。
[0011]注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在
。
本专利技术的一个实施方式并不需要实现所有上述目的
。
另外，可以从说明书
、
附图
、
权利要求书的记载中衍生出上述目的以外的目的
。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术的一个实施方式的正极活性物质的充电状态与放电状态之间的结晶结构的变化小
。
[0013]本专利技术的一个实施方式是一种二次电池，包括正极
、
负极，其中在通过里特沃尔德方法分析正极的
XRD
图案时，正极具有拟尖晶石型结晶结构且该拟尖晶石型结晶结构的比率为
60wt
％以上
。
[0014]本专利技术的其他一个实施方式是一种正极活性物质，包含锂
、
钴
、
镁
、
氧
、
氟
。
在对将正极活性物质用于正极且将锂金属用于负极的锂离子二次电池在
25℃
下直到电池电压成为
4.6V
且电流值充分低为止进行充电后，通过利用
CuK
α1线的粉末
X
射线衍射分析正极时，正极活性物质在2θ
为
19.30
±
0.20
°
处以及2θ
为
45.55
±
0.10
°
处具有衍射峰
。
[0015]本专利技术的其他一个实施方式是一种正极活性物质，包括锂
、
钴
、
镁
、
氧
、
氟，其中充电深度为
0.8
以上的正极活性物质中的比例为
60wt
％以上的结晶结构与充电深度为
0.06
以下的正极活性物质中的比例为
60wt
％以上的结晶结构之间的每个晶胞的体积之差为
2.5
％以下
。
[0016]在上述任意实施方式中，正极活性物质优选包含
Ti
和
Al
中的至少一个
。
[0017]根据本专利技术的一个实施方式可以提供一种大容量且充放电循环特性优良的用于锂离子二次电池的正极活性物质
。
另外，根据本专利技术的一个实施方式可以提供一种在被用于锂离子二次电池时也抑制充放电循环所引起的容量减少的正极活性物质
。
另外，根据本专利技术的一个实施方式，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实施方式，
可以提供一种充放电特性优良的二次电池
。
另外，根据本专利技术的一个实施方式，可以提供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实施方式，可以提供一种新颖的物质
、
新颖的活性物质粒子
、
新颖的蓄电装置或它们的制造方法
。
[0018]注意，上述效果的记载不妨碍其他效果的存在
。
此外，本专利技术的一个实施方式不需要具有所有上述效果
。
另外，说明书
、
附图以及权利要求书等的记载中显然存在上述效果以外的效果，可以从说明书
、
附图以及权利要求书等的记载中衍生出上述效果以外的效果
。
附图说明
[0019]在附图中：图1示出本专利技术的一个实施方式的正极活性物质的充电深度及结晶结构；图2示出现有的正极活性物质的充电深度及结晶结构；图3示出从结晶结构算出的
XRD
图案；图
4A
及图
4B
示出本专利技术的一个实施方式的正极活性物质的结晶结构及磁性；图
5A
及图
5B
示出现有的正极活性物质的结晶结构及磁性；图
6A
及图
6B
是作为导电助剂包含石墨烯化合物的活性物质层的截面图；图
7A
至图
7C
示出二次电池的充电方法；图
8A
至图
8D
示出二次电池的充电方法；图9示出二次电池的放电方法；图
10A
至图
10C
示出硬币型二次电池；图
11A
至图
11D
示出圆筒型二次电池；图
12A
及图
12B
示出二次电池的例子；图
13A
‑
1、
图
13A
‑
2、
图
13B
‑1及图
13B
‑2示出二次电池的例子；图
14A
及图
14B
示出二次电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质具有拟尖晶石型结晶结构，在通过利用
CuK
α1线的粉末
X
射线衍射分析使用了所述正极活性物质的正极时，所述拟尖晶石型结晶结构在2θ
＝
19.30
±
0.20
°
处具有第一峰，在2θ
＝
45.55
±
0.10
°
处具有第二峰
。2.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质具有拟尖晶石型结晶结构，在通过粉末
X
射线衍射分析使用了所述正极活性物质的正极时，所述拟尖晶石型结晶结构具有钴的坐标示为
(0,0,0.5)、
氧的坐标示为
(0,0,x)(
其中
x
为
0.20≤x≤0.25)
的空间群
R
‑
3m
的结晶结构
。3.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，所述正极活性物质具有拟尖晶石型结晶结构及
H1
‑3型结晶结构，在通过利用
CuK
α1线的粉末
X
射线衍射分析使用了所述正极活性物质的正极时，所述拟尖晶石型结晶结构在2θ
＝
19.30
±
0.20
°
处具有第一峰，在2θ
＝
45.55
±
0.10
°
处具有第二峰
。4.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，所述正极活性物质具有拟尖晶石型结晶结构及
H1
‑3型结晶结构，在通过粉末
X
射线衍射分析使用了所述正极活性物质的正极时，所述拟尖晶石型结晶结构具有钴的坐标示为
(0,0,0.5)、
氧的坐标示为
(0,0,x)(
其中
x
为
0.20≤x≤0.25)
的空间群
R
‑
3m
的结晶结构
。5.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，所述正极活性物质在充电深度
0.8
以上时具有拟尖晶石型结晶结构及
H1
‑3型结晶结构，在通过利用
CuK
α1线的粉末
X
射线衍射分析使用了所述正极活性物质的正极时，所述拟尖晶石型结晶结构的
XRD
图案在2θ
＝
19.30
±
0.20
°
处具有第一峰，在2θ
＝
45.55
±
0.10
°
处具有第二峰
。6.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，所述正极活性物质在充电深度
0.8
以上时具有拟尖晶石型结晶结构及
H1
‑3型结晶结构，
在通过粉末
X
射线衍射分析使用了所述正极活性物质的正极时，所述拟尖晶石型结晶结构具有钴的坐标示为
(0,0,0.5)、
氧的坐标示为
(0,0,x)(
其中
x
为
0.20≤x≤0.25)
的空间群
R
‑
3m
的结晶结构
。7.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，所述正极活性物质在充电状态下具有拟尖晶石型结晶结构，在放电状态下具有
O3
型结晶结构，在对使用了所述正极活性物质的正极反复进行多次充电和放电后，所述正极活性物质在充电状态下具有所述拟尖晶石型结晶结构，在通过利用
CuK
α1线的粉末
X
射线衍射分析所述正极时，所述拟尖晶石型结晶结构的
XRD
图案在2θ
＝
19.30
±
0.20
°
处具有第一峰，在2θ
＝
45.55
±
0.10
°
处具有第二峰
。8.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，所述正极活性物质在充电状态下具有拟尖晶石型结晶结构，在放电状态下具有
O3
型结晶结构，在对使用了所述正极活性物质的正极反复进行多次充电和放电后，所述正极活性物质具有所述拟尖晶石型结晶结构，在通过粉末
X
射线衍射分析所述正极时，所述拟尖晶石型结晶结构具有钴的坐标示为
(0,0,0.5)、
氧的坐标示为
(0,0,x)(
其中
x
为
0.20≤x≤0.25)
的空间群
R
‑
3m
的结晶结构
。9.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，所述锂离子二次电池包含的所述正极活性物质具有如下的结晶结构：在对使用了所述正极活性物质的正极反复进行多次充电深度
0.8
以上的充电和放电后，在充电深度
0.8
以上通过利用
CuK
α1线的粉末
X
射线衍射分析所述正极时，所述正极的
XRD
图案在2θ
＝
19.30
±
0.20
°
处出现第一衍射峰，在2θ
＝
45.55
±
0.10
°
处出现第二衍射峰
。10.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，在对使用了所述正极活性物质的正极反复进行多次充电深度
0.8
以上的充电和放电后，在充电深度
0.8
以上通过粉末
X
射线衍射分析所述正极时，所述锂离子二次电池包含的所述正极活性物质具有钴的坐标示为
(0,0,0.5)、
氧的坐标示为
(0,0,x)(
其中
x
为
0.20≤x≤0.25)
的空间群
R
‑
3m
的结晶结构
。11.
一种锂离子二次电池，具有正极活性物质，所述正极活性物质包括锂
、
钴
、
镁和氧，所述正极活性物质的表层部的镁浓度高于所述正极活性物质的内部的镁浓度，在对使用了所述正极活性物质的正极反复进行多次充电深度
0.8
以上的充电和放电
后，所述正极活性物质在充电深度
0.8
以上时具有拟尖晶石型结晶结构及
H1
‑3型结晶结构，通过利用

【专利技术属性】
技术研发人员：三上真弓，内田彩，米田祐美子，门马洋平，高桥正弘，落合辉明，
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：