电极活性材料和锂二次电池制造技术

与电解质分解电位为Ｖｅ的电解质溶液一起使用的电极活性材料，其由通式Ｌｉ↓［ｘ］ＦｅＭ↓［ｙ］Ｏ↓［２］表示并且是非晶的。在该通式中，ｘ和ｙ的值分别独立地满足１＜ｘ≤２．５和０＜ｙ≤３，而ｚ＝（ｘ＋（Ｆｅ的化合价）＋（Ｍ的化合价）×ｙ）／２以满足化学计量，并且Ｍ代表一种或两种或更多种玻璃形成体元素。Ｍ的平均电负性小于（Ｖｅ＋６．７４）／５．４１。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有优良充放电特性的非晶电极活性材料，和使用该非晶电极活性材料的锂二次电池。
技术介绍
随着个人电脑、摄<^、移动电话和其它此类设备小型化，锂二次电池由于其高能量密度在通讯设备和信息相关设备领域中已被广泛用作电源。此外，在机动车领域，由于环境和资源问题，也迫切要求快速开发电动汽车，并且正考虑将锂二次电池用作驱动这些电动汽车的电源。目前将非晶电极活性材料用作锂二次电池的电极活性材料是已知的。例如，日本专利申请公报No. 2005-135866 (JP-A-2005-135866)描述了主要为由通式]\12_232,03表示的非晶金属络合物的电极活性材料。日本专利申请公报No. 8-78002 (JP-A-8-78002)也描述了一种正电极活性材料，其由7A族过渡金属的氧化物或8A族过渡金属的氧化物或者这二者制成，其中一部分过渡金属氧化物具有非晶结构。另外，日本专利申请公报No. 10-74515 (JP-A-10-74515)描述了一种正电极活性材料，其中，将7A族过渡金属或8A族过渡金属或者这二者设为Me，具有LiMe02结构的材料的一部分或全部是由非晶金属氧化物构成的。非晶电极活性材料的优点是，与结晶电极活性材料相比，可以自由地设定组成。另外，尽管非晶电极活性材料表现出作为高容量电极活性材料的前景，但是其实际容量目前仍然是低的，因此存在对高容量非晶电极活性材料的需求。附带提一下，日本专利申请公报No. 10-134813(JP-A-10-134813)和日本专利申请公报No. 9-22695 (JP-A-9-22695)都描述了并不是非晶的、但主要由铁络合物FeB03等组成的电极活性材料等。
技术实现思路
本专利技术提供具有优良充放电特性的非晶电极活性材料。本专利技术AiC现，由通式LixFeMyOz (其中M为一种或两种或更多种玻璃形成体元素)表示的非晶电极活性材料中Fe的氧化电位和M的平均电负性之间存在相关关系。更具体而言，本专利技术AiL现，当M的平均电负性降低时Fe的氧化电位下降，并且不仅Fe的二价-三价氧化还原，而且Fe的三价-四价氧化还原也可以得到实际利用。通常，从三价铁到四价铁的氧化电位高于电解质溶液的分解电位(下文中也称作"电解质分解电位")，因此如果电势增加，电解质溶液首先开始分解，由此阻止了三价-四价氧化还原得到实际利用。然而，本专利技术AiC现，通过控制M的平均电负性，可以降低从三价铁到四价铁的氧化电位，结果，可以有效地利用Fe的三价-四价氧化还原。本专利技术的第 一方面涉及电极活性材料，该电极活性材料具有电解质分解电位为Ve的电解质溶液。该电极活性材料是非晶的并且由通式LixFeMyOz表示，式中x和y的值分别独立地满足l<x《2.5和0〈y《3，并且z = (x + (Fe的化^h) + (M的化^4f) x y) / 2以满;U匕学计量，M代表一种或两种或更多种玻璃形成体元素，并且M的平均电负性小于(Ve +6.74)/5.41。根据该第一方面，通过考虑电解质分解电位Ve设定M的平均电负性，可以降^A三价铁到四价铁的氧化电位，使其低于电解质分解电位。结果，可以利用三价-四价氧化还原，由此能够获得高容量电极活性材料。另外，M的平均电负性可以等于或小于2.07。这样，能够获得更实用的电极活性材料。此外，M可以为B(硼)。这样，可以将电负性保持在适当的范围内，从而可以获得高容量电极活性材料。本专利技术的第二方面涉及电极活性材料的制造方法，所述电极活性材料具有电解质分解电位为Ve的电解质溶液。该制造方法包括熔融混合包含构成通式LixFeMyOz的原料的原料组合物，和将该熔融混合的原料组合物从熔融状态快速凝固。在该通式中，x和y的值分别独立地满足Kx《2.5和0 < " 3 ，并且z = (x + (Fe的化错)+ (M的化合价)x y) / 2以满足化学计量，M代表一种或两种或更多种形成玻璃的元素，并且M的平均电负性小于(Ve +6.74)/5.41。根据第二方面，通过考虑电解质分解电位Ve设定M的平均电负性，可以降低从三价铁到四价铁的氧化电位，使其低于电解质分解电位。结果，4可以利用三价-四价氧化还原，由此能够获得高容量电极活性材料。本专利技术的第三方面涉及锂二次电池，其包括含有上述电极活性材料作为正电极活性材料的正电;^，含有负电极活性材料的负电M，设置在正电极层和负电M之间的隔离器(隔膜)，以及至少浸渍入隔离器中的电解质分解电位为Ve的电解质溶液。根据该第三方面，通过将前述电极活性材料与前述电解质溶液结合，可以获得高容量锂二次电池。根据本专利技术，可以获得具有优良充放电特性的非晶电极活性材料，从而可以提高锂二次电池的容量等。附图说明从以下参照附图的示例性实施方案的描述中，本专利技术的前述和另外的特征和优点将变得明显，附图中，同样的附图标记用来代表同样的要素，其中图1A和1B为示出由通式1^FeMyOz表示的非晶电极活性材料中Fe的氧化电位和M的平均电负性之间的关系的图2为示出一个实施例的试验电池的充放电特性的图；和图3为示出上述实施例中非晶电极活性材料的Fe的氧化电位和M的平均电负性之间的关系的图。具体实施例方式下文中，将详细描述本专利技术的电极活性材料和锂二次电池。首先，描述本专利技术第一示例性实施方案的电极活性材料。本专利技术该示例性实施方案的电极活性材料为与电解质分解电位为Ve的电解质溶液一起使用的电极活性材料。该电极活性材料为非晶的并且可以由通式LixFeMyOz表示，式中x和y的值分别独立地满足l<x《2.5和0〈y《3，并且z = (x + (Fe的化*) + (M的化^f介)x y) / 2以满足化学计量。此外，M代表一种或两种或更多种玻璃形成体元素，并且M的平均电负性小于(Ve +6.74)/5.41。根据本专利技术的该示例性实施方案，通过考虑电解质分解电位Ve设定M的平均电负性，可以降低从三价到四价铁的氧化电位，使其低于电解质分解电位。结果，可以利用三价-四价氧化还原，从而能够获得高容量电极 活性材料。此外，本专利技术该示例性实施方案的电极活性材料为非晶的，因此它具有如下优点能够自由地设定电极活性材料的组成。附带提一下， 本专利技术该示例性实施方案的电极活性材料通常用作正电极活性材料。此 外，在下文中，本专利技术该示例性实施方案的电极活性材料可称作由通式 LixFeMyOz表示的非晶电极活性材料。图1A和1B为示出由通式LixFeMyOz表示的非晶电极活性材料中Fe 的氧化电位和M的平均电负性之间的关系的图。如图1A所示，对于由通 式LixFeMyOz表示的非晶电极活性材料，当x轴代表M的平均电负性而y 轴代表电位(V，相对于金属锂)时，三价铁到四价铁的氧化电位满足关 系Y = 5.41X國6.74，而二价铁到三价铁的氧化电位满足关系Y = 5.41X誦 8.54。在相关技术中，从三价到四价铁的氧化电位高于所用电解质溶液的分 解电位，因此在电势增加时电解质溶液首先分解。结果，以前不能利用三 价-四价氧化还原。然而，在本专利技术的该示例性实施方案中，如图1B所示， 当电解质分解电位为Ve (V，相对于金属锂)时，将M的平均电负性设定 为与该Ve相对应。更具体而言，使M的平均电负性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极活性材料，具有电解质分解电位为Ｖｅ的电解质溶液，其特征在于：所述电极活性材料为非晶的；并且所述电极活性材料由通式Ｌｉ↓［ｘ］ＦｅＭ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］表示，式中，ｘ和ｙ的值分别独立地满足１＜ｘ≤２．５和０＜ｙ≤３，并且ｚ＝（ｘ＋（Ｆｅ的化合价）＋（Ｍ的化合价）×ｙ）／２以满足化学计量，Ｍ代表一种或两种或更多种玻璃形成体元素，并且Ｍ的平均电负性小于（Ｖｅ＋６．７４）／５．４１。

【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：冈田重人，山木准一，早稻田哲也，矶野基史，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，国立大学法人九州大学，
类型：发明
国别省市：JP[]