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活性物质、活性物质的制造方法、电极、锂离子二次电池以及锂离子二次电池的制造方法技术

技术编号:9529686 阅读:75 留言:0更新日期:2014-01-02 19:10
本发明专利技术提供一种能够提高锂离子二次电池的放电容量的活性物质的制造方法。本发明专利技术所涉及的活性物质的制造方法具备:在加压下将包含锂源、磷酸源、钒源和水的混合液加热至150~190℃,在混合液中生成前体,并且将包含前体的混合液的pH调节为6~8的第一工序;在第一工序之后,将前体加热至425~650℃使活性物质生成的第二工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种能够提高锂离子二次电池的放电容量的活性物质的制造方法。本专利技术所涉及的活性物质的制造方法具备:在加压下将包含锂源、磷酸源、钒源和水的混合液加热至150~190℃,在混合液中生成前体,并且将包含前体的混合液的pH调节为6~8的第一工序;在第一工序之后,将前体加热至425~650℃使活性物质生成的第二工序。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
一直以来,LiCoO2或LiNiv3Mn1Z3Co1Z3O2等的层状化合物、或者LiMn2O4等的尖晶石化合物被用作锂离子二次电池的正极材料(正极活性物质)。近年来,以LiFePO4为代表的橄榄石型结构的化合物受到注目。已知具有橄榄石结构的正极材料在高温下的热稳定性高,安全性高。然而,使用了 LiFePO4的锂离子二次电池具有其充放电电压低至3.5V左右,能量密度变低的缺点。因此,作为能够实现高充放电电压的磷酸类正极材料,提出有LiCoPO4或LiNiPO4等。然而,使用了这些正极材料的锂离子二次电池,其现状也是不能得到充分的容量。作为磷酸类正极材料中也能够实现4V级的充放电电压的化合物,已知有LiV0P04。然而,使用了 LiVOPO4的锂离子二次电池也不能得到充分的可逆容量和倍率性能。上述的正极材料记载于例如下述专利文献1、2和下述非专利文献I?5中。另外,在以下根据情况将锂离子二次电池记为“电池”。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2003-68304号公报专利文献2:日本特开2004-303527号公报非专利文献非专利文献I J.Solid State Chem.,95,352 (1991)非专利文献2:Ν.Dupre et al., Solid State 1nics, 140,pp.209-221 (2001)非专利文献3:N.Dupre et al., J.Power Sources, 97-98,pp.532-534 (2001)非专利文献4:J.Baker et al., J.Electrochem.Soc., 151, A796 (2004)非专利文献5:电化学和工业物理化学,71,1108 (2003)
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术是鉴于上述现有技术所具有的技术问题而完成的,本专利技术的目的在于提供能够提高锂离子二次电池的放电容量的。解决技术问题的技术手段为了达成上述目的,本专利技术所涉及的活性物质包含LiV0P04的β型结晶,β型结晶内的〈100〉方向的扭曲为1.2%以下。本专利技术所涉及的电极具备集电体和层叠于集电体上的活性物质层,活性物质层包含上述本专利技术所涉及的活性物质。本专利技术所涉及的锂离子二次电池具备上述本专利技术所涉及的电极。上述本专利技术所涉及的锂离子二次电池与现有的电池,即在活性物质层中包含现有的扭曲大的LiVOPO4的现有的电池相比,提高了放电容量。在上述本专利技术中,活性物质层优选进一步包含振实密度为0.03?0.09g/ml的碳和振实密度为0.1?0.3g/ml的碳。由此,电池的放电容量变得更容易提高。本专利技术所涉及的活性物质的制造方法具备:在加压下将包含锂源、磷酸源、钒源和水的混合液加热至150?190°C,在混合液中生成前体,并且将包含前体的混合液的pH调节为6?8的第一工序;在第一工序之后,将前体加热至425?650°C使活性物质生成的第二工序。根据上述本专利技术所涉及的活性物质的制造方法,能够制造包含LiVOPO4的β型结晶,并且β型结晶内的〈100〉方向的扭曲为1.2%以下的活性物质。本专利技术所涉及的锂离子二次电池的制造方法具备:将包含通过上述本专利技术的制造方法所得到的活性物质、粘结剂、溶剂和导电助剂的涂料涂布于集电体上,制作具有集电体和层叠于集电体上的活性物质层的电极的工序。由此,可以得到具有优异的放电容量的上述本专利技术所涉及的锂离子二次电池。专利技术的效果根据本专利技术,可以提供能够提高锂离子二次电池的放电容量的。【专利附图】【附图说明】图1 (a)是分别对应于LiVOPO4结晶的没有扭曲的区域和发生扭曲的区域的电子衍射谱的模式图,图1 (b)是LiVOPO4结晶没有扭曲的结晶结构(结晶晶格)的模式图,图1(c)是LiVOPO4结晶扭曲的结晶结构(结晶晶格)的模式图。图2是本专利技术的一个实施方式所涉及的锂离子二次电池的模式截面图。图3是用透过型电子显微镜(TEM)拍摄的本专利技术的实施例1的LiVOPO4的结晶颗粒的照片。图4是分别对应于图3的LiVOPO4的结晶颗粒的中心区域和左侧区域的电子衍射-1'TfeP曰。图5的谱线轮廓(Line Profiled是表示图4的中心区域和左侧区域中来自各电子衍射谱的(011)面和(0-1-1)面的电子衍射斑点以及000斑点的各辉度的图,图5的谱线轮廓(Line Profile) 2是表示图4的中心区域和左侧区域中来自各电子衍射谱的(-200)面和(200)面的电子衍射斑点以及000斑点的各辉度的图。图6是表示对应于图3的中心区域的电子衍射谱中来自(011)面的电子衍射斑点的辉度、和对应于图3的左侧区域的电子衍射谱中来自(011)面的电子衍射斑点的辉度的图。图7是表示对应于图3的中心区域的电子衍射谱中透过的电子束的斑点的辉度、和对应于图3的左侧区域的电子衍射谱中透过的电子束的斑点的辉度的图。图8是表示对应于图3的中心区域的电子衍射谱中来自(0-1-1)面的电子衍射斑点的辉度、和对应于图3的左侧区域的电子衍射谱中来自(0-1-1)面的电子衍射斑点的辉度的图。图9是表示对应于图3的中心区域的电子衍射谱中来自(-200)面的电子衍射斑点的辉度、和对应于图3的左侧区域的电子衍射谱中来自(-200)面的电子衍射斑点的辉度作为纵轴,将面间隔的倒数作为横轴的图。图10是表示对应于图3的中心区域的电子衍射谱中透过的电子束的斑点的辉度、和对应于图3的左侧区域的电子衍射谱中透过的电子束的斑点的辉度的图。图11是表示对应于图3的中心区域的电子衍射谱中来自(200)面的电子衍射斑点的辉度、和对应于图3的左侧区域的电子衍射谱中来自(200)面的电子衍射斑点的辉度的图。【具体实施方式】以下,一边参照附图一边对本专利技术的优选的实施方式进行详细地说明。另外,在附图中对同一或者相当部分赋予同一符号,省略重复的说明。此外,上下左右等的位置关系只要没有特别指出,都基于附图所示的位置关系。(活性物质的制造方法)以下,对本专利技术的一个实施方式所涉及的活性物质的制造方法进行说明。本实施方式所涉及的活性物质的制造方法具备第一工序、第二工序以及第三工序。在第一工序中,在加压下将包含锂源、磷酸源、钒源和水的混合液加热至150?190°C,在混合液中使前体生成。即,在第一工序中,通过水热合成反应来形成前体。另外,在第一工序中,将包含前体的混合液的PH调节为6?8。在第二工序中,在第一工序之后将前体加热至425?650°C,使活性物质生成。根据本实施方式所涉及的活性物质的制造方法,可以得到结晶结构的扭曲小并且为微小的,能够提高电池的放电容量的LiV0P04。〈第一工序〉在第一工序中,首先,在具备对内部进行加热、加压的功能的反应容器(例如,高压釜等)内投入上述的锂源、磷酸源、钒源和水,调制分散有这些的混合液(水溶液)本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:佐野笃史大槻佳太郎加藤友彦野岛昭信樋口章二
申请(专利权)人:TDK株式会社
类型:
国别省市:

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