本发明专利技术提供一种具有良好特性的、具有层状岩盐结构的多成分系（钴－镍－锰三元系）的锂二次电池的正极活性物质。锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子或膜由通式：Ｌｉｐ（Ｃｏｘ，Ｎｉｙ，Ｍｎｚ）Ｏ２表示，上述通式中，０．９７≤ｐ≤１．０７，０．１＜ｘ≤０．４，０．３＜ｙ≤０．５，０．１＜ｚ≤０．５，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，且具有层状岩盐结构，（００３）晶面取向为与板面交叉。
【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层状岩盐结构的锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子(板状粒子的定义在后面叙述))、以及锂二次电池的正极活性物质膜(膜与粒子的区別在后面叙述))。此外，本专利技术还涉及具备了含有上述板状粒子或膜的正极的锂二次电池。
技术介绍
作为锂二次电池(有时也被称为锂离子二次电池)的正极材料，广泛使用的是具有所谓α-NaFeO2型的层状岩盐结构的物质，特别是钴系的正极活性物质(作为锂以外的过渡金属仅含有钴的物质典型的是LiCoO2)(例如日本专利特开2003-132887号公报)。具有此种层状岩盐结构的锂二次电池的正极活性物质中，(003)晶面以外的结晶面(例如(101)晶面或(104)晶面)上出现锂离子(Li+)的出入。通过该锂离子的出入进行充放电动作。
技术实现思路
此种电池的正极活性物质中，通过在锂离子出入良好的结晶面((003)晶面以外的面例如(101)晶面、(104)晶面)更多地露出于电解质，来提高电池特性。此处，关于以往广泛使用的钴系正极活性物质以外的材料(特别是钴-镍-锰三元系等的多成分系)如何提高特性一直不清楚。本专利技术正是为解决上述课题而做出的。即，本专利技术的目的是提供一种具有更好特性的、层状岩盐结构的多成分系(钴-镍-锰三元系)的锂二次电池用正极活性物质。本专利技术的一个特征是，由下述通式表示、具有层状岩盐结构的锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子，该结构中的(003)晶面取向为与粒子的板面(板面的定义在后面叙述)交叉。通式Lip(Cox, Niy, Mnz) O2(上述通式中，0. 97 彡 ρ 彡 1. 07，0. 1 <; χ 彡 0. 4，0. 3 < y 彡 0. 5，0. 1 < ζ 彡 0. 5， x+y+z = 1)S卩，该粒子形成为(003)晶面以外的晶面(例如(104)晶面)取向为与上述板面平行。此外，该粒子的厚度在100 μ m以下(例如20 μ m以下)。具体来说，例如在上述通式中，采用的是x、y、ζ三者大致相等的组成。ρ不足0. 97的话，由于放电容量下降，因此不理想。此夕卜，ρ超过1. 07的话，由于放电容量下降、充电时电池内部产生许多气体，因此不理想。χ在0. 1以下的话，由于初期充放电效率、大电流放电特性下降，因此不理想。此外，X超过0. 4的话，由于安全性下降，因此不理想。X优选0. 2 0. 35。y在0. 3以下的话，由于结晶结构变得不稳定，因此不理想。此外，y超过0. 5的话，由于安全性下降，因此不理想。y优选0. 32 0. 42。4ζ在0. 1以下的话，由于安全性下降，因此不理想。ζ超过0. 5的话，由于放电容量下降，因此不理想。ζ优选0. 2 0. 4。此外，在满足上述通式的范围，也可含有Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、 Ge、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ag、Sn、Sb、Te、Ba、Bi 等元素中的 1 种以上。这里的“层状岩盐结构”指的是锂层与锂以外的过渡金属层之间夹着氧层交替层压的结晶结构，即，隔着氧化物离子，过渡金属离子层与锂单独层交替层压的结晶结构(典型的是α-NaFeO2型结构在立方晶岩盐型结构的轴向方向规则排列过渡金属与锂的结构)。此外，“(104)晶面定向为与上述板面平行”，换言之，是对(104)晶面定向使得 (104)晶面的法线方向即轴与上述板面的法线方向平行。上述特征换言之是，本专利技术的锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子中，层状岩盐结构中的轴与粒子的上述板面的法线方向是交叉的。即，该粒子形成为，与 轴交叉的结晶轴(例如轴)与上述板面正交。此外，“板状粒子”指的是外形形状为板状的粒子。“板状”的概念即使本说明书中未特别说明，在社会一般概念上也是明确的，但确要说明的话，例如可以定义如下。即，“板状”指的是，将粒子稳定地(即使受到外部冲击(令该粒子从上述水平面飞出的强力冲击除外)也不会倒下的状态)载置于水平面(与重力作用方向一铅垂方向正交的平面)的状态下，从与上述水平面正交的第一平面及第二平面(上述第一平面与上述第二平面交叉，典型的是正交。)观察该粒子的截面时，任意截面上，沿上述水平面(与上述水平面平行，或与上述水平面构成的角度为α度(0< α <45))的方向、即宽度方向的尺寸 (该尺寸称为粒子的“宽度”。)大于与该宽度方向正交的方向、即厚度方向的尺寸(该尺寸称为粒子的“厚度”。)。此外，上述的“厚度”不包括上述水平面与该粒子之间的空隙部分。本专利技术的板状粒子通常形成为平板状。这里的“平板状”指的是，在将粒子稳定地载置于水平面的状态下，上述水平面与该粒子之间形成的空隙高度小于粒子厚度的状态。 此种板状粒子通常不会更为弯曲，因此对于本专利技术的板状粒子，上述定义是适合的。在将粒子稳定地载置于水平面的状态下，上述厚度方向并不一定是与上述铅垂方向平行的方向。例如，假设将粒子稳定地载置于水平面上的状态下，上述第一平面或上述第二平面的该粒子的截面形状分类为最近似于(1)长方形、( 菱形、C3)椭圆形中的任意一种。该粒子截面形状近似于(1)长方形时，上述宽度方向为与上述状态下的上述水平面平行的方向，上述厚度方向为与上述状态下的上述铅垂方向平行的方向。另一方面，为( 菱形或C3)椭圆形时，上述宽度方向与上述状态的上述水平面成若干角度(45度以下典型的为几度 20度左右)。此时，上述宽度方向是该截面外形线上相互距离最长的2点连接的方向(该定义在为上述(1)长方形时，由于是对角线，因此不适合)。此外，粒子的“板面”指的是，在将粒子稳定地载置于水平面上的状态下，与该水平面相对的面，或是从该水平面观察时位于该粒子上方、与平行于该水平面的假想平面相对的面。粒子的“板面”，由于是板状粒子中最宽的面，因此有时也被称为“主面(principal surface) 此外，与该板面(主面)交叉(典型为正交)的面，即，与垂直于于上述厚度方向的方向即板面方向(或面内方向)交叉的面，由于会产生于将粒子稳定地载置于水平面上的状态下俯视观察(将该粒子稳定地载置于水平面上的状态下从上述铅垂方向上方观察时)该粒子时的边缘，因此称为“端面”。不过，本专利技术中的锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子，其粒子截面形状很多近似于上述的(1)长方形。因此，本专利技术的锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子中， 上述厚度方向也可以说是将粒子稳定地载置于水平面上的状态下与上述铅垂方向平行的方向。同样，本专利技术的锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子中，粒子的“板面”也可以说是与粒子的上述厚度方向正交的表面。本专利技术的锂二次电池具备有含有本专利技术的正极活性物质用的板状粒子作为正极活性物质的正极、含有碳质材料或锂吸储物质作为负极活性物质的负极、被设置为介于上述正极与上述负极之间的电解质。此外，构成锂二次电池的正极时，例如，通过将该正极活性物质用板状粒子分散在规定的粘合剂中而形成正极活性物质层。此外，该正极活性物质层与规定的正极集电体的层压体构成上述正极。即，此时的上述正极由含有上述板状粒子的上述正极活性物质层和上述正极集电体叠合构成。本专利技术的另一侧面的特征是，由上述通式表示的、具有层状岩盐结构的锂二次电池的正极活性物质膜，该结构的(003)晶面取向为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锂二次电池的正极活性物质用的板状粒子，其特征在于，所述正极活性物质用的板状粒子由通式：Ｌｉｐ（Ｃｏｘ，Ｎｉｙ，Ｍｎｚ）Ｏ２表示，上述通式中，０．９７≤ｐ≤１．０７，０．１＜ｘ≤０．４，０．３＜ｙ≤０．５，０．１＜ｚ≤０．５，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，所述正极活性物质用的板状粒子具有层状岩盐结构，（００３）晶面取向为与粒子的板面交叉。
【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：杉浦隆太，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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