正极活性物质、其制造方法、以及非水电解质二次电池技术

技术编号：42893660 阅读：13 留言：0更新日期：2024-09-30 15:12

正极活性物质以能够归为空间群P6<subgt;3</subgt;mc的O2型层状结构为主相，具有由Li<subgt;a</subgt;Na<subgt;b</subgt;Mn<subgt;c</subgt;M<subgt;d</subgt;O<subgt;(2±α)</subgt;的组成式(其中，所述组成式中的M表示选自Ni、Al、Ti、Sn、Zr、Nb、W以及Mo并至少包含Ni的1种以上的添加元素，a～d以及α满足0.7≤a≤1.33、0＜b＜0.1、0.7＜c＜0.9、0.9＜c+d＜1.1、4≤c/d≤12、0≤α≤0.3)所表示的组成。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及正极活性物质、其制造方法、以及非水电解质二次电池。

技术介绍

1、锂离子二次电池等非水电解质二次电池小型、轻量并且具有如下优异的特性：具有高电动势，能量密度高等。有效利用这些优异的特性，在手机以及笔记本电脑等小型电子设备、电动汽车、以及混合动力汽车等大型电驱动装置等广泛的用途中使用锂离子二次电池。

2、从提高放电容量、放电速率特性等各种电池特性的观点出发，大多在锂离子二次电池的正极中使用包含co(钴)的正极活性物质。例如专利文献1中记载了一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其具备特定的晶体结构，该特定的晶体结构包含o2结构和o3结构，该非水电解质二次电池用正极活性物质包含由通式lixnay[liz1mnz2m*(1－z1－z2)]o(2±γ){0.67＜x＜1.1、0＜y＜0.1、0＜z1＜0.33、0.5＜z2＜0.95、0≤γ＜0.1、m*为至少包含ni、co的2种以上的金属元素}所表示的li2mno3－limo2固溶体。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本专利第6531936号

技术实现思路

1、专利技术所要解决的课题

2、为了提高二次电池的放电容量，优选提高充电时的电压。但是，专利文献1的正极活性物质中所包含的o3结构当提高充电时的电压时有可能转换为尖晶石结构。因此，在以高电压进行充电的情况下，充放电特性有可能劣化。另外，在专利文献1的正极活性物质中使用的co尽管是产业上需求高的元

3、本专利技术是鉴于该背景而完成的，其目的在于提供一种正极活性物质、其制造方法、以及使用该正极活性物质的非水电解质二次电池，该正极活性物质能够在高电压下充电，不包含co，具有高放电容量，并且放电速率特性优异。

4、用于解决课题的技术方案

5、本专利技术的一个方案是一种正极活性物质，在非水电解质二次电池中使用，其中，

6、所述正极活性物质以能够归为空间群p63mc的o2型层状结构为主相，

7、所述正极活性物质具有由lianabmncmdo(2±α)的组成式(其中，所述组成式中的m表示选自ni、al、ti、sn、zr、nb、w以及mo并至少包含ni的1种以上的添加元素，a～d以及α满足0.7≤a≤1.33、0＜b＜0.1、0.7＜c＜0.9、0.9＜c+d＜1.1、4≤c/d≤12、0≤α≤0.3)所表示的组成。

8、本专利技术的另一方案是一种非水电解质二次电池，具有正极、负极、以及非水电解质，其中，

9、所述正极包含前述方式的正极活性物质。

10、本专利技术的又一方案是一种正极活性物质的制造方法，该正极活性物质是前述方案的正极活性物质，其中，

11、制作掺na前体，该掺na前体具有结晶相且包含na、mn以及添加元素m，该结晶相具有能够归为空间群p63/mmc的p2型层状结构，

12、然后，通过离子交换将所述掺na前体中的na原子置换为li原子。

13、专利技术效果

14、所述正极活性物质具有由所述特定的组成式所表示的组成。另外，正极活性物质的主相是能够归为空间群p63mc的o2型层状结构。o2型层状结构即使在以高电压充电的情况下晶体结构也稳定，因此能够以高电压进行充电。另外，具有所述特定的组成以及晶体结构的正极活性物质不包含co，具有高放电容量。进而，所述正极活性物质具有优异的放电速率特性，能够进一步减小以高电流密度放电时的放电容量与以低电流密度放电时的放电容量之差。

15、另外，在所述非水电解质二次电池(以下称为“二次电池”)的正极中使用了所述正极活性物质。因此，所述二次电池能够以高电压进行充电，具有高放电容量，并且具有优异的放电速率特性。

16、在所述正极活性物质的制造方法中，首先，制作具有所述特定的晶体结构的掺na前体。然后，通过离子交换将掺na前体中的na(钠)原子置换为li(锂)原子，由此能够容易地制作所述正极活性物质。

17、如上所述，根据前述方案，能够提供能够在高电压下充电、不包含co、具有高放电容量、且放电速率特性优异的正极活性物质、其制造方法、以及使用该正极活性物质的非水电解质二次电池。

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【技术保护点】

1.一种正极活性物质，在非水电解质二次电池中使用，其中，

2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中，所述组成式中的b的值满足0.001≤b≤0.07，并且c的值相对于d的值的比c/d为5以上且10以下。

3.一种非水电解质二次电池，具有正极、负极以及非水电解质，其中，

4.一种正极活性物质的制造方法，制造权利要求1或2所述的正极活性物质，其中，

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种正极活性物质，在非水电解质二次电池中使用，其中，

2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中，所述组成式中的b的值满足0.001≤b≤0.07，并且c的值相对于d的值的比c...

【专利技术属性】
技术研发人员：深川记壮，宇佐美健，
申请(专利权)人：爱知制钢株式会社，
类型：发明
国别省市：

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