锂二次电池的正极活性物质的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种正极活性物质的制造方法，所述方法可稳定地制造能够比以往提高锂二次电池中的容量、耐久性等特性的正极活性物质。本发明专利技术涉及锂二次电池的正极活性物质的制造方法，其特征在于包含如下工序：(1)形成含有作为第一成分的锂化合物、作为第二成分的除了锂以外的过渡金属的化合物、作为第三成分的氧化硼以及氧化钒之中的至少任一方作为原料物质的片材状的成型体的成型工序，以及(2)在700~1300℃的范围内的温度将前述成型体烧成的烧成工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有层状岩盐结构的。
技术介绍
作为锂二次电池(有时也称为锂离子二次电池)的正极材料，广泛使用钴系的正极活性物质。该钴系的正极活性物质(典型地为LiCoO2)具有所谓的a-NaFeO2型的层状岩盐结构。该钴系的正极活性物质中，利用除了(003)面以外的晶面(锂离子出入面例如(101)面、(104)面)而产生锂离子(Li+)的出入。通过该锂离子的出入而进行充放电动作。此处，“层状岩盐结构”是指锂层与除了锂以外的过渡金属层夹着氧的层进行交替层叠而得到的晶体结构，即，过渡金属离子层与锂单独层介由氧化物离子交替地层叠而得到的晶体结构(典型地为a-NaFe02型结构在立方晶岩盐型结构的[111]轴方向上过渡 金属与锂规则排列的结构)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平9-22693号公报专利文献2 日本特开2003-132887号公报专利文献3 日本特开2003-346809号公报
技术实现思路
这种电池的正极活性物质中，上述的锂离子出入面更多地露出于电解质，使得电池的容量提高。另外，不仅要求提高容量，而且还要求提高耐久性等特性。本专利技术为了解决相关的课题而开发。即，本专利技术的目的在于提供一种正极活性物质的制造方法，其可稳定地制造能够比以往提高锂二次电池的容量、耐久性等特性的正极活性物质。本专利技术的特征在于，包含以下的工序。成型工序形成片材状的成型体(生片(green sheet))，所述片材状的成型体含有作为第一成分的锂化合物、作为第二成分的除了锂以外的过渡金属的化合物、以及作为第三成分的氧化硼(B2O3)以及氧化钒(V2O5)之中的至少任一方作为原料物质。烧成工序在70(Tl30(TC的范围内的温度下烧成前述成型体。前述成型体中的前述第三成分的含量优选为O. Γ25重量％的范围内。另外，进一步优选前述第三成分包含氧化硼以及氧化钒这两者。在此情况下，氧化硼相对于氧化钒的摩尔比(“氧化硼的摩尔数/氧化钒的摩尔数”的值)优选为fio的范围内。前述制造方法进一步还可包含以下的工序。破碎工序将通过前述烧成工序获得的烧成体片材(正极活性物质膜)破碎为大量的板状颗粒(正极活性物质颗粒)。根据本专利技术的制造方法，可稳定地制造锂二次电池的正极活性物质板状颗粒，gp，可稳定地制造层状岩盐结构中的(003)面按照与该颗粒的板面(板面的定义见后述)交叉的方式取向而得到的锂二次电池的正极活性物质板状颗粒。该颗粒按照除了(003)以外的面(锂离子出入面例如(104)面)与前述板面平行地进行取向的方式形成。此颗粒可形成为100 μ m以下(例如20 μ m 以下)的厚度。此处，“ (104)面按照与前述板面平行的方式而取向”也可换言为，按照作为(104)面的法线方向的[104]轴与前述板面的法线方向平行的方式使(104)面取向。S卩，根据本专利技术的制造方法而获得的锂二次电池的正极活性物质板状颗粒中，层状岩盐结构中的轴成处于与该颗粒中的前述板面的法线交叉的方向。而且，该颗粒按照与轴交叉的晶轴(例如[104]轴)处于与前述板面正交的方向的方式而形成。另外，“板状颗粒”是指外形形状为板状的颗粒。“板状”这一概念在本说明书中即使没有进行特别的说明，其在社会通常观念上也是明确的，但是硬要说的话，则例如可如以下那样赋予定义。即，“板状”是指，在将颗粒在水平面(与作为重力起作用的方向即铅直方向正交的平面)上稳定地(按照即使受到源自外部的冲击(使该颗粒从前述水平面飞出的强力的冲击除外)也不至于跌倒的那样的方式)载置的状态下，对该颗粒的基于与前述水平面正交的第一平面以及第二平面(前述第一平面与前述第二平面交叉、典型地正交。)的剖面进行观察的情况下，在任一个剖面，沿着前述水平面(与前述水平面平行、或者与前述水平面形成的角度成为α度(0< α < 45))的方向即宽度方向上的尺寸(该尺寸称为颗粒的“宽度”。)大于与该宽度方向正交的方向即厚度方向上的尺寸(该尺寸称为颗粒的“厚度”。)的状态。予以说明，上述的“厚度”不包含前述水平面与该颗粒之间的空隙部分。根据本专利技术的制造方法获得的前述板状颗粒通常形成为平板状。此处，“平板状”是指，将颗粒在水平面上稳定地载置的状态下前述水平面与该颗粒之间形成的空隙的高度小于颗粒的厚度的状态。在此以上弯曲的物质在这种板状颗粒中通常不会产生，因此对于根据本专利技术的制造方法而获得的前述板状颗粒而言，上述的定义是恰当的定义。将颗粒在水平面上稳定地载置的状态下，前述厚度方向未必为与前述铅直方向平行的方向。例如，对于将颗粒在水平面上稳定地载置的状态下的该颗粒基于前述第一平面或前述第二平面的剖面形状，设想分类为最近似于(a)长方形、(b)菱形、(C)椭圆形中的任一个形状的情况。此颗粒剖面形状近似于(a)长方形时，前述宽度方向成为与上述的状态下的前述水平面平行的方向，前述厚度方向成为与上述的状态下的前述铅直方向平行的方向。另一方面，为(b)菱形、(C)椭圆形之时，前述宽度方向与上述的状态下的前述水平面形成少许的角度(45度以下典型地为几度 20度左右)。此时，前述宽度方向成为，将基于该剖面的外形线上的2点并且是相互的距离为最长的2点彼此间进行连结而得到的方向(该定义在上述的(a)长方形的情况下成为对角线因而不恰当)。另外，颗粒的“板面”是指，将颗粒在水平面上稳定地载置的状态下的与该水平面相对的面、或者与从该水平面来看位于该颗粒的上方并且与该水平面平行的假想平面相对的面。颗粒的“板面”是板状的颗粒中的最宽广的面，因此有时也称为“主表面(principalsurface)”。予以说明，与此板面(主表面)交叉的(典型地正交的)面、即、与作为与前述厚度方向垂直的方向的板面方向(或者面内方向)交叉的面，产生于将颗粒在水平面上稳定地载置的状态下的该颗粒的俯视(将该颗粒在水平面上稳定地载置的状态下从前述铅直方向上的上方观察的情况下)中的端缘，因此称为“端面”。不过，通过本专利技术的制造方法而制造的前述板状颗粒的颗粒剖面形状大多近似于上述的(a)长方形。由此，前述板状颗粒中，前述厚度方向也可称为与将颗粒在水平面上稳定地载置的状态下的前述铅直方向平行的方向。同样地，在前述板状颗粒中，颗粒的“板面”也可称为颗粒的与前述厚度方向正交的表面。另外，根据本专利技术的制造方法，可稳定地制造锂二次电池的正极活性物质膜，SP，可稳定地制造层状岩盐结构中的(003)面按照与该膜的板面交叉的方式取向而得到的锂二次电池的正极活性物质膜(膜的“板面”的定义见后述)。在此情况下，锂二次电池的正极可通过使该正极活性物质膜与规定的正极集电体叠合而构成。予以说明，此膜可形成为100 μ m以下(例如20 μ m以下)的厚度。S卩，根据本专利技术的制造方法而获得的锂二次电池的正极活性物质膜中，层状岩盐结构中的轴处于与该膜中的前述板面的法线交叉的方向。而且，关于该膜，按照与轴交叉的轴(例如[104]轴)处于与前述板面正交的方向的方式形成。·此处，膜的“厚度方向”是指，将该膜在水平面上稳定地载置的状态下的、与前述铅直方向平行的方向(该方向上的膜的尺寸称为“厚度”。)。膜的“板面”是指膜的与厚度方向正交的表面。膜的“板面”是该膜中的最宽广的面，因此有时也称为“主表面(princi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】2010.06.18 JP 2010-1388111.一种锂二次电池的正极活性物质的制造方法，其特征在于，其为具有层状岩盐结构的锂二次电池的正极活性物质的制造方法，所述制造方法包含如下工序 成型工序，该工序形成片材状的成型体，所述片材状的成型体含有作为第一成分的锂化合物、作为第二成分的除了锂以外的过渡金属的化合物、以及作为第三成分的氧化硼以及氧化钒之中的至少任一方作为原料物质； 烧成工序，该工序在70(Ti30(rc的范围内的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉浦隆太，七泷努，吉川润，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：
国别省市：