非水电解质二次电池用正极及非水电解质二次电池制造技术

本发明专利技术涉及非水电解质二次电池用正极及非水电解质二次电池。作为本发明专利技术的一例的非水电解质二次电池用正极包含正极活性物质和碳纳米管，所述正极活性物质包含：锂过渡金属复合氧化物(I)，其是由平均粒径为1μm以上的一次颗粒聚集而成的二次颗粒、或者实质上由单一颗粒构成，体积基准的中值粒径(D50)为0.6μm～6μm；以及锂过渡金属复合氧化物(II)，其是由平均粒径小于1μm的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，体积基准的中值粒径(D50)为3μm～25μm，所述锂过渡金属复合氧化物(I)和(II)相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数含有80摩尔％以上的Ni，该氧化物(I)和(II)的颗粒表面分别存在选自周期表的4族、5族、6族、13族中的1种以上元素。种以上元素。种以上元素。

【技术实现步骤摘要】
非水电解质二次电池用正极及非水电解质二次电池


[0001]本专利技术涉及非水电解质二次电池用正极及非水电解质二次电池。

技术介绍

[0002]近年来，Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物作为高能量密度的正极活性物质而备受关注。例如，专利文献1中公开了一种非水电解质二次电池，其包含复合氧化物作为正极活性物质，所述复合氧化物以Ni和Li作为主要成分，并以通式Li
x
Ni1‑
p
‑
q
‑
r
Co
p
Al
q
A
r
O2‑
y
(A为选自由Ti、V、In、Cr、Fe、Sn、Cu、Zn、Mn、Mg、Ga、Ni、Co、Zr、Bi、Ge、Nb、Ta、Be、Ca、Sr、Ba、Sc组成的组中的至少1种元素)表示，且由平均粒径为2μm～8μm的单晶的一次颗粒构成。
[0003]另外，专利文献2公开了一种锂金属复合氧化物粉末，其由一次颗粒聚集而形成的二次颗粒、以及与前述二次颗粒独立地存在的单颗粒构成，将单颗粒的数量设为a、二次颗粒的数量设为b时，[a/(a+b)]满足0.5<[a/(a+b)]<1.0。专利文献2中叙述了：通过使用这种锂过渡金属复合氧化物粉末，抑制了正极成形时的加压操作导致的颗粒破裂，改善了充放电循环特性。
[0004]另外，专利文献3中公开了一种正极活性物质，其颗粒表面用偏硼酸锂和氧化镍覆盖，偏硼酸锂的覆盖率为85％以上且小于95％。专利文献3中叙述了：通过使用这种正极活性物质，抑制了活性物质与电解液的副反应，倍率特性得到改善。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2006
‑
54159号公报
[0008]专利文献2：日本特开2019
‑
160571号公报
[0009]专利文献3：日本特开2013
‑
137947号公报

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的问题
[0011]然而，对于Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物，要求抑制充放电循环所伴随的容量降低，即便使用专利文献2、3的技术，也无法充分抑制充放电循环所伴随的容量降低。
[0012]本专利技术的目的在于，使用包含Ni含量多的锂过渡金属复合氧化物的非水电解质二次电池用正极，从而抑制非水电解质二次电池的充放电循环所伴随的容量降低。
[0013]用于解决问题的方案
[0014]作为本专利技术的一方式的非水电解质二次电池用正极的特征在于，其具备：正极芯体、和配置在前述正极芯体上的正极复合材料层，前述正极复合材料层包含正极活性物质和碳纳米管，所述正极活性物质包含：锂过渡金属复合氧化物(I)，其是由平均粒径为1μm以上的一次颗粒聚集而成的二次颗粒、或者实质上由单一颗粒构成，体积基准的中值粒径(D50)为0.6μm～6μm；以及锂过渡金属复合氧化物(II)，其是由平均粒径小于1μm的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，体积基准的中值粒径(D50)为3μm～25μm，前述锂过渡金属复合氧
化物(I)和(II)相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数含有80摩尔％以上的Ni，该氧化物(I)和(II)的颗粒表面分别存在选自周期表的4族、5族、6族、13族中的1种以上元素。
[0015]作为本专利技术的一方式的非水电解质二次电池的特征在于，其包含正极、负极和非水电解质，前述正极为上述非水电解质二次电池用正极。
[0016]专利技术的效果
[0017]通过使用本专利技术的非水电解质二次电池正极，可以抑制非水电解质二次电池的充放电循环所伴随的容量降低。
附图说明
[0018]图1为作为实施方式的一例的非水电解质二次电池的截面图。
[0019]图2为示出作为实施方式的非水电解质二次电池中使用的正极的一例的示意截面图。
具体实施方式
[0020]以下，对本专利技术的非水电解质二次电池的实施方式的一例进行详细说明。以下，示例了卷绕型电极体被收纳于有底圆筒形状的外壳罐而得到的圆筒形电池，但外壳体不限定于圆筒形的外壳罐，例如可以为方形的外壳罐，也可以为由包含金属层和树脂层的层压片构成的外壳体。另外，电极体还可以为多个正极与多个负极夹着分隔件交替地层叠而成的层叠型的电极体。
[0021]图1为作为实施方式的一例的非水电解质二次电池10的截面图。如图1所例示，非水电解质二次电池10具备：卷绕型的电极体14、非水电解质、收纳电极体14及电解质的外壳罐16。电极体14具有正极11、负极12和分隔件13，具有将正极11与负极12夹着分隔件13卷绕成漩涡状的卷绕结构。外壳罐16为轴向一侧开口的有底圆筒形状的金属制容器，外壳罐16的开口被封口体17封堵。以下，为了便于说明，以电池的封口体17侧为上方、外壳罐16的底部侧为下方。
[0022]非水电解质包含非水溶剂、和溶解于非水溶剂的电解质盐。非水溶剂例如可以使用酯类、醚类、腈类、酰胺类、和这些2种以上的混合溶剂等。非水溶剂也可以含有这些溶剂的至少一部分氢被氟等卤素原子取代的卤素取代物。电解质盐例如可以使用LiPF6等锂盐。需要说明的是，电解质不限定于液体电解质，也可以是使用了凝胶状聚合物等的固体电解质。
[0023]构成电极体14的正极11、负极12和分隔件13均为带状的长条体，且卷绕成漩涡状从而沿电极体14的径向交替地层叠。为了防止锂的析出，负极12优选以比正极11大一圈的尺寸而形成。即，负极12优选在纵向和宽度方向(横向)比正极11形成得长。分隔件13例如以至少比正极11大一圈的尺寸而形成，2张分隔件13时以夹持正极11的方式配置。电极体14具有通过焊接等连接于正极11的正极引线20、和通过焊接等连接于负极12的负极引线21。
[0024]在电极体14的上下分别配置有绝缘板18、19。在图1所示的例子中，正极引线20通过绝缘板18的贯通孔向封口体17侧延伸，负极引线21通过绝缘板19的外侧向外壳罐16的底部侧延伸。正极引线20通过焊接等连接于封口体17的内部端子板23的下表面，与内部端子板23电连接的封口体17的顶板即盖27成为正极端子。负极引线21通过焊接等连接于外壳罐16的底部内表面，外壳罐16成为负极端子。
[0025]在外壳罐16与封口体17之间设有垫片28，确保电池内部的密闭性。外壳罐16形成有侧面部的一部分向内侧伸出的、用于支撑封口体17的凹槽部22。凹槽部22优选沿外壳罐16的圆周方向形成为环状，并以其上表面来支撑封口体17。封口体17由凹槽部22、和紧固封口体17的外壳罐16的开口端部而固定于外壳罐16的上部。
[0026]封口体17具有如下结构：从电极体14侧起依次层叠有内部端子板23、下阀体24、绝缘构件25、上阀体26和盖27。构成封口体17的各构件例如具有圆板形状或环形状，除绝缘构件25之外的各构件彼此电连接。下阀体24与上阀体26本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解质二次电池用正极，其具备：正极芯体、和配置在所述正极芯体上的正极复合材料层，所述正极复合材料层包含正极活性物质和碳纳米管，所述正极活性物质包含：锂过渡金属复合氧化物(I)，其是由平均粒径为1μm以上的一次颗粒聚集而成的二次颗粒、或者实质上由单一颗粒构成，体积基准的中值粒径(D50)为0.6μm～6μm；以及锂过渡金属复合氧化物(II)，其是由平均粒径小于1μm的一次颗粒聚集而成的二次颗粒，体积基准的中值粒径(D50)为3μm～25μm，所述锂过渡金属复合氧化物(I)和(II)相对于除Li之外的金属元素的总摩尔数含有80摩尔％以上的Ni，该氧化物(I)和(II)的颗粒表面分别存在选自周期表的4族、5族、6族、13族中的1种以上元素。2.根据权利要求1所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述碳纳米管包含单层碳纳米管和多层碳纳米管这两者。3.根据权利要求1或2所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述锂过渡金属复合氧化物(I)相对于所述正极活性物质的质量的含有率为20质量％～55质量％。4.根据权利要求2所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述单层碳纳米管的质量相对于所述正极复合材料层的质量的比例小于所述多层碳纳米管的质量相对于所述正极复合材料层的质量的比例。5.根据权利要求1～3中任一项所述的非水电解质二次电池用正极，其中，所述锂过渡金属复合氧化物(I)和(II)分别为通式Li
a
Ni
b
Co
c
M1
d
M2
e
O
f
所示的复合氧化物，式中，0.8≤a≤1.2、b≥0.80、c≤0.15...

【专利技术属性】
技术研发人员：近都康平，神贵志，后藤夏美，高桥庆一，新名史治，鹤田翔，花崎亮，辻子曜，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：