本发明专利技术提供即使在以高电压进行充电的情况下循环特性和速率特性也优异的锂离子二次电池用正极活性物质。该锂离子二次电池用正极活性物质由在含锂复合氧化物的表面具有被覆层的粒子(III)构成，该被覆层含有包含选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的金属氧化物(I)、以及包含Li及选自S和B的至少一种非金属元素的化合物(II)，其中，所述粒子(III)的表面层的5nm以内的部位所含的原子比例(所述非金属元素/所述金属元素)在特定的范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子二次电池用正极活性物质
本专利技术涉及一种锂离子二次电池用正极活性物质及其制造方法。此外，本专利技术涉及使用锂离子二次电池用正极活性物质的锂离子二次电池用正极及锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，锂离子二次电池广泛用于便携式电话和笔记本电脑等便携式电子设备。作为锂离子二次电池用的正极活性物质，使用LiCo02、LiNi02、LiNia8Coa202、LiMn204等锂和过渡金属等的复合氧化物(下面也称为含锂复合氧化物)。 此外，对于便携式电子设备和车载用锂离子二次电池，要求小型化和轻量化，希望单位质量的放电容量的进一步提高、反复进行充放电循环后放电容量不会降低的特性(下面也称为循环特性)的进一步提高。特别是在车载用的用途中，还希望以高放电速率放电时放电容量不会降低的特性(下面也称为速率特性)的进一步提高。作为提高上述循环特性和速率特性的方法，以往已知有效的是在含锂复合氧化物粒子的表面设置被覆层。专利文献I中记载了在锂离子二次电池用活性物质的表面形成包含以化学式MXOk表示的化合物的表面处理层的方法。式中，M是选自Na、K、Mg、Ca、Sr、N1、Co、S1、T1、B、Al、Sn,Mn, Cr、Fe、V、Zr和它们的组合的至少一种元素，X是选自P、S、W和它们的组合的元素，k为2到4的范围内的数。此外，专利文献2中记载了一种锂离子二次电池用正极活性物质，其中，在含锂复合氧化物的表面添加附着有Li2S04、Li3P04等锂化合物。上述锂化合物存在于正极活性物质的表面，从而起到物理屏障的作用，可抑制含锂复合氧化物中的锰离子向电解液中的溶解，通过包含含有2价的金属原子的化合物(ZnO等)，能使含锂复合氧化物的表面附近的锰原子的价数升高，因此锰离子的溶出进一步受到抑制。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第4582990号公报专利文献2:日本专利特开2006-73482号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，专利文献I中记载的方法不仅要为了形成表面处理层而进行大量的水的干燥，需要大量的干燥能量，而且有在干燥时正极活性物质容易凝集形成粗大粒子的问题。此外，专利文献I的方法中仅记载了用于形成表面处理层的阳离子和阴离子的量相等、由AlPO4构成的表面处理层。因此，难以得到循环特性和速率特性优异的锂离子二次电池用活性物质。还有，专利文献2记载的方法中，因为除了含锂复合氧化物以外还添加锂化合物，所以碱金属过量。该碱金属起到电解液中作为溶剂的碳酸酯的分解催化剂的作用，因此也有其导致气体产生的问题。此外，即使使含有2价金属原子的化合物添加附着于正极活性物质，也得不到足够的循环特性。本专利技术是为了解决上述问题而完成的专利技术，其目的是提供即使在以高电压进行充电的情况下循环特性和速率特性也优异的锂离子二次电池用正极活性物质、用于得到该正极活性物质的锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法、以及使用锂离子二次电池用正极活性物质的锂离子二次电池用正极及锂离子二次电池。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术提供具有下述[I]?[13]的构成的锂离子二次电池用正极活性物质、锂离子二次电池用正极、锂离子二次电池及锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法。[I]锂离子二次电池用正极活性物质，其由在包含锂和过渡金属元素的含锂复合氧化物的表面具有被覆层的粒子(III)构成，该被覆层含有包含选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的金属氧化物⑴、以及包含Li及选自S和B的至少一种非金属元素的化合物(II)，其中，所述粒子(III)的表面层的5nm以内的部位所含的所述非金属元素和所述金属元素的原子比例(所述非金属元素/所述金属元素)为0.10?0.25。[2] [I]所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其中，所述粒子(III)的比表面积为0.1m2Zg以上且小于3m2/g。[3]锂离子二次电池用正极活性物质，其由在包含锂和过渡金属元素的含锂复合氧化物的表面具有被覆层的粒子(III)构成，该被覆层含有包含选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的金属氧化物⑴、以及包含Li及选自S和B的至少一种非金属元素的化合物(II)，其中，所述粒子(III)的表面层的5nm以内的部位所含的所述非金属元素和所述金属元素的原子比例(所述非金属元素/所述金属元素)为0.01?0.1，且粒子(III)的比表面积为3m2/g以上10m2/g以下。[4] [I]?[3]中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其中，所述金属元素是选自Al、Y、Ga、La、Gd和Er的至少一种。[5] [I]?[4]中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其中，所述化合物(II)包含选自Li2SO4和Li2SO4.H2O的至少一种。[6] [I]?[5]中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其中，所述金属元素相对于所述含锂复合氧化物的摩尔比的值为0.001?0.03。[7]锂离子二次电池用正极，其包含[I]?[6]中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质和粘合剂。[8]锂离子二次电池，其包括[7]所述的正极、负极和非水电解质。[9]锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法，其包括:第一接触工序，该工序中，使包含锂和过渡金属元素的含锂复合氧化物的粉末与第一水溶液接触，该第一水溶液包含具有选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的阳离子(P)，不包含具有选自S和B的至少一种非金属元素的阴离子(η)；第二接触工序，该工序中，使所述含锂复合氧化物的粉末与包含所述阴离子(η)的第二水溶液接触，该第二水溶液可以包含也可以不包含所述阳离子(P);加热工序，该工序中，在所述接触工序后，将所得的所述含锂复合氧化物的处理粉末加热至250?700°C ;其中，将所述第一水溶液和所述第二水溶液合并而成的水溶液整体中，I (所述第二水溶液中所含的所述阴离子的摩尔数X所述阴离子的价数)I/((所述第一水溶液中所含的所述阳离子的摩尔数X所述阳离子的价数)+ (所述第二水溶液中所含的所述阳离子的摩尔数X所述阳离子的价数))的值小于I。[10] [9]所述的锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法，其中，所述第一接触工序和所述第二接触工序是同一工序。[11] [9]或[10]所述的锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法，其中，所述阳离子(P)包括选自Al3+、Y3+、Ga3+、La3+、Gd3+和Er3+的至少一种，所述阴离子(η)包括S042_或BO33'[12] [9]?[11]中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法，其中，所述水溶液的溶剂仅为水。[13] [9]?[12]中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质的制造方法，其中，所述接触工序通过对含锂复合氧化物粉末喷涂所述水溶液来进行。专利技术的效果通过本专利技术，可获得即使在以高电压进行充电的情况下循环特性和速率特性也优异的锂离子二次电池用正极活性物质。此外，通过本专利技术的制造方法，能以良好的生产性制造即使在以高电压进行充电的情况下循环特性和速率特性也优异的锂离子二次电池用正极活性物质。还有，通过本专利技术的本文档来自技高网...
【技术保护点】
锂离子二次电池用正极活性物质，其由在包含锂和过渡金属元素的含锂复合氧化物的表面具有被覆层的粒子(III)构成，该被覆层含有包含选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的金属氧化物(I)、以及包含Li及选自S和B的至少一种非金属元素的化合物(II)，其中，所述粒子(III)的表面层的5nm以内的部位所含的所述非金属元素和所述金属元素的原子比例，即，所述非金属元素/所述金属元素为0.10～0.25。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.05 JP 2011-1721261.锂离子二次电池用正极活性物质，其由在包含锂和过渡金属元素的含锂复合氧化物的表面具有被覆层的粒子(III)构成，该被覆层含有包含选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的金属氧化物(I)、以及包含Li及选自S和B的至少一种非金属元素的化合物(II)，其中， 所述粒子(III)的表面层的5nm以内的部位所含的所述非金属元素和所述金属元素的原子比例，即，所述非金属元素/所述金属元素为0.10~0.25。2.如权利要求1所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其特征在于，所述粒子(III)的比表面积为0.lm2/g以上且小于3m2/g。3.锂离子二次电池用正极活性物质，其由在包含锂和过渡金属元素的含锂复合氧化物的表面具有被覆层的粒子(III)构成，该被覆层含有包含选自Al、Y、Ga、In、La、Pr、Nd、Gd、Dy、Er和Yb的至少一种金属元素的金属氧化物(I)、以及包含Li及选自S和B的至少一种非金属元素的化合物(II)，其中， 所述粒子(III)的表面层的5nm以内的部位所含的所述非金属元素和所述金属元素的原子比例，即，所述非金属元素/所述金属元素为0.01~0.1，且粒子(III)的比表面积为3m2/g以上10m2/g以下。4.如权利要求1~3中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其特征在于，所述金属兀素是选自Al、Y、Ga、La、Gd和Er的至少一种。5.如权利要求1~4中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其特征在于，所述化合物(II)包含选自Li2SO4和Li2SO4.H2O的至少一种。6.如权利要求1~5中任一项所述的锂离子二次电池用正极活性物质，其特征在于，所述金属元素相对于所述含锂复合氧化物的摩尔比的值为0.001~0.03。7.锂离子二次电池...
【专利技术属性】
技术研发人员：河里健，角崎健太郎，曾海生，滝本康幸，铃木俊夫，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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