锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极、锂二次电池制造技术

本发明专利技术的锂二次电池用正极活性物质是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和铝的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，上述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，上述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和铝作为除了锂以外的金属，并且满足全部条件(1)～(2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极、锂二次电池
本专利技术涉及锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极、锂二次电池。本申请基于2018年8月1日在日本申请的特愿2018-145007号主张优先权，在此援引其内容。
技术介绍
锂金属复合氧化物被用作锂二次电池用正极活性物质(以下有时记为“正极活性物质”)。锂二次电池不仅已经在手机用途、笔记本电脑用途等的小型电源中进行实用化，而且在汽车用途、电力储存用途等的中型、大型电源中也正在推进实用化。作为锂金属复合氧化物，可以列举出锂钴复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂镍锰复合氧化物等。专利文献1记载了一种非水系电解质二次电池用正极活性物质，其在这些锂金属复合氧化物的表面具备由包含铝的化合物形成的包覆层。就专利文献1来说，通过设置这样的包覆层，能够抑制空气中的水分、二氧化碳等与锂金属复合氧化物的中心部接触，使正极活性物质的耐候性提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017-188211号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在锂金属复合氧化物的表面设置包覆层的情况下，还认为会部分形成包覆层、包覆层的厚度存在偏差等不均匀地形成包覆层。这种情况下所形成的未包覆的部位、包覆层为薄膜的部位成为与电解液的反应部位。在该反应部位，发生电解液的分解反应，有时会产生气体。所产生的气体会引起电池膨胀。本申请的专利技术者们发现了下述这样的新课题：选择具备包覆层的正极活性物质，其在锂金属复合氧化物表面均匀地形成有包覆层。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其课题在于：提供产生气体少、电池膨胀得到了抑制的锂二次电池用正极活性物质、使用了该正极活性物质的正极以及使用了该正极的非水电解质二次电池。用于解决问题的手段即，本专利技术包括下述[1]～[10]的方案。[1]一种锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和铝的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，上述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，上述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和铝作为除了锂以外的金属，并且满足全部下述条件(1)～(2)。(1)将上述锂二次电池用正极活性物质的颗粒表面的由扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析(SEM-EDX)测定的铝的检测强度与镍的检测强度之比(铝的检测强度/镍的检测强度)设定为AR。将以加速电压为3kV实施了SEM-EDX测定时的上述AR设定为AR3。将以加速电压为10kV实施了SEM-EDX测定时的AR设定为AR10。算出由上述测定方法得到的AR3与AR10之比[AR3/AR10]的平均值[Ave(AR3/AR10)]和标准偏差[σ(AR3/AR10)]。由上述比和标准偏差算出变异系数<[σ(AR3/AR10)]/[Ave(AR3/AR10)]>。所得到的变异系数的倒数<[Ave(AR3/AR10)]/[σ(AR3/AR10)]>为6.1以上。(2)上述AR3的平均值为0.025以上。[2]一种锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和锆的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，上述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，上述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和锆作为除了锂以外的金属，并且满足全部下述条件(1)～(2)。(1)将上述锂二次电池用正极活性物质的颗粒表面的由扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析(SEM-EDX)测定的锆的检测强度与镍的检测强度之比(锆的检测强度/镍的检测强度)设定为ZR。将以加速电压为5kV实施了SEM-EDX测定时的上述ZR设定为ZR5。将以加速电压为10kV实施了SEM-EDX测定时的ZR设定为ZR10。算出由上述测定方法得到的ZR5与ZR10之比[ZR5/ZR10]的平均值[Ave(ZR5/ZR10)]和标准偏差[σ(ZR5/ZR10)]。由上述比和标准偏差算出变异系数<[σ(ZR5/ZR10)]/[Ave(ZR5/ZR10)]>。所得到的变异系数的倒数<[Ave(ZR5/ZR10)]/[σ(ZR5/ZR10)]>为1.0以上。(2)上述ZR5的平均值为0.002以上。[3]一种锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和钨的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，上述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，上述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和钨作为除了锂以外的金属，并且满足全部下述条件(1)～(2)。(1)将上述锂二次电池用正极活性物质的颗粒表面的由扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析(SEM-EDX)测定的钨的检测强度与镍的检测强度之比(钨的检测强度/镍的检测强度)设定为WR。将以加速电压为3kV实施了SEM-EDX测定时的上述WR设定为WR3。将以加速电压为10kV实施了SEM-EDX测定时的WR设定为WR10。算出由上述测定方法得到的WR3与WR10之比[WR3/WR10]的平均值[Ave(WR3/WR10)]和标准偏差[σ(WR3/WR10)]。由上述比和标准偏差算出变异系数<[σ(WR3/WR10)]/[Ave(WR3/WR10)]>。所得到的变异系数的倒数<[Ave(WR3/WR10)]/[σ(WR3/WR10)]>为2.5以上。(2)上述WR3的平均值为0.005以上。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，BET比表面积为0.1m2/g～2.0m2/g。[5]根据[1]～[4]中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，碳酸锂的含量为0.3质量％以下，氢氧化锂的含量为0.3质量％以下。[6]根据[1]～[5]中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，水分含量为600ppm以下。[7]根据[1]～[6]中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，上述锂复合金属化合物具有由下述组成式(A)表示的α-NaFeO2型的晶体结构。Li[Lix(NiaCobMncM1d)1-x]O2(A)(在此，-0.1≤x≤0.2，0.5≤a＜1，0≤b≤0.3，0≤c≤0.3，0≤d≤0.1，a+b+c+d＝1，M1为选自Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、B、Al、Ga、Ti、Zr、Ge、Fe、Cu、Cr、V、W、Mo、Sc、Y、Nb、La、Ta、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In和Sn中的一种以上的元素。)[8]根据[7]所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，上述组成式(A)中的x满足0＜x≤0.1。[9]一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和铝的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，所述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，所述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和铝作为除了锂以外的金属，并且满足全部下述条件(1)～(2)，/n(1)将所述锂二次电池用正极活性物质的颗粒表面的由扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析(SEM-EDX)测定的铝的检测强度与镍的检测强度之比(铝的检测强度/镍的检测强度)设定为AR，/n将以加速电压为3kV实施了SEM-EDX测定时的所述AR设定为AR

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180801 JP 2018-1450071.一种锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和铝的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，所述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，所述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和铝作为除了锂以外的金属，并且满足全部下述条件(1)～(2)，
(1)将所述锂二次电池用正极活性物质的颗粒表面的由扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析(SEM-EDX)测定的铝的检测强度与镍的检测强度之比(铝的检测强度/镍的检测强度)设定为AR，
将以加速电压为3kV实施了SEM-EDX测定时的所述AR设定为AR3，
将以加速电压为10kV实施了SEM-EDX测定时的AR设定为AR10，
算出由所述测定方法得到的AR3与AR10之比[AR3/AR10]的平均值[Ave(AR3/AR10)]和标准偏差[σ(AR3/AR10)]，
由所述比和标准偏差算出变异系数<[σ(AR3/AR10)]/[Ave(AR3/AR10)]>，
所得到的变异系数的倒数<[Ave(AR3/AR10)]/[σ(AR3/AR10)]>为6.1以上，
(2)所述AR3的平均值为0.025以上。


2.一种锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和锆的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，所述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，所述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和锆作为除了锂以外的金属，并且满足全部下述条件(1)～(2)，
(1)将所述锂二次电池用正极活性物质的颗粒表面的由扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析(SEM-EDX)测定的锆的检测强度与镍的检测强度之比(锆的检测强度/镍的检测强度)设定为ZR，
将以加速电压为5kV实施了SEM-EDX测定时的所述ZR设定为ZR5，
将以加速电压为10kV实施了SEM-EDX测定时的ZR设定为ZR10，
算出由所述测定方法得到的ZR5与ZR10之比[ZR5/ZR10]的平均值[Ave(ZR5/ZR10)]和标准偏差[σ(ZR5/ZR10)]，
由所述比和标准偏差算出变异系数<[σ(ZR5/ZR10)]/[Ave(ZR5/ZR10)]>，
所得到的变异系数的倒数<[Ave(ZR5/ZR10)]/[σ(ZR5/ZR10)]>为1.0以上，
(2)所述ZR5的平均值为0.002以上。


3.一种锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是在锂复合金属化合物的表面具备包含锂和钨的金属复合氧化物的包覆层的锂二次电池用正极活性物质，所述锂复合金属化合物由能够掺杂和脱掺杂锂离子的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形成，所述锂二次电池用正极活性物质至少含有镍和钨作为除了锂以外的金属，并且满足全部下述条件(1)～(2)，
(1)将所述锂二次电池用正极活性物质的颗粒表面的由扫描型电子显微镜-能量色散型X射线分析(SEM-EDX)测定的钨的检测强度与镍的检测强度之比(钨的检测强度/镍的检测强度)设定为WR，
将以加速电压为3kV实施了SEM-EDX测定时的所述WR设定为WR3，
将以加速电压为10kV实施了SEM-EDX测定时的WR设定为WR10，
算出由所述测定方法得到的WR3与WR10之比[WR3/WR10]的平均值[Ave(WR3/WR10)]和标准偏差[σ(WR3/WR10)]，
由所述比和标准偏差算出变异系数<[σ(WR3/WR10)]/[Ave(WR3/WR10)]>，
所得到的变异系数的倒数<[Ave(WR3/WR10)]/[σ(WR3/WR10)]>为2.5以上，
(2)所述WR3的平均值为0.005以上。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，BET比表面积为0.1m2/g～2.0m2/g。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，碳酸锂的含量为0.3质量％以下，氢氧化锂的含量为0.3质量％以下。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，水分含量为600ppm以下。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的锂二次电池用正极活性物质，其中，所述锂复合金属化合物具有由下述组成式(A)表示的α-NaFeO2型的晶体结构，
Li[Lix(NiaCobMncM1d)1-x]O2(A)
在此，-0.1≤x≤0.2，0.5≤a＜1，0≤b≤0.3，0≤c≤0.3，0...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上桂太，本多祥晃，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，株式会社田中化学研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP