正极活性物质的评价方法技术

一种正极活性物质的评价方法，评价含有锂过渡金属氧化物的正极活性物质的性能，该锂过渡金属氧化物包含含有锰的过渡金属氧化物。该评价方法在由锰(Mn)的K吸收端的EXAFS得到的径向分布函数中，基于第1接近的Mn-O峰强度A和第2接近的Mn-M峰强度B的强度比P，评价锂向锂过渡金属氧化物的过渡金属格点侵入的比例。另外，也可以基于相比于锂过渡金属氧化物的化学计量比过剩地加入的锂的过剩加入量Q和所述强度比P，评价在正极活性物质中锂剩余地存在的比例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
锂离子二次电池(Lithium-ion secondary battery)具备使隔板夹在正极和负极之间的电极体。该锂离子二次电池通过在正负极间的锂离子的移动进行充放电。在这种锂离子二次电池的正极中使用了能够可逆地吸藏和释放锂离子的正极活性物质。该正极活性物质以含有锂和过渡金属的氧化物(锂过渡金属氧化物)为主成分。作为该正极活性物质的过渡金属，曾研讨了采用多个种类的过渡金属元素相互固溶了的固溶体(例如，专利文献1、专利文献2)。现有技术文献专利文献1 日本国专利申请公开2007-273448号公报专利文献2 日本国专利申请公开2008-10234号公报
技术实现思路
成为正极活性物质的主成分的锂过渡金属化合物，可通过例如以适当的配合比将含有构成该化合物的金属元素的多种的原料化合物的粉末混合，并将该混合粉末烧成来合成。该锂过渡金属氧化物在过渡金属氧化物的晶体结构中具有应该配置锂的规定的格点。另外，在该锂过渡金属氧化物中，有时产生在锂应进入的格点混入其他金属(例如镍)的阳离子混排(cation mixing)的现象。如果阳离子混排产生，则锂的格点减少，因此速率特性和循环特性降低。与此相对，本专利技术者研讨了在制造正极活性物质时通过使原料化合物中过剩地含有锂，来将由阳离子混排造成的影响抑制为较低。即，在制造正极活性物质时可通过使原料化合物中过剩地含有锂，来使锂在正极中剩余地存在。如果锂在正极中剩余地存在，则在充电时和放电时，可以期待在正极和负极间锂离子顺利地往来。但是，在制造正极活性物质时即使使原料化合物过剩地含有锂的情况下， 有时锂离子二次电池的速率特性和循环特性也没有如本专利技术者期待的那样提高。对于正极活性物质的性能，不仅原料化合物的配合比，烧成所配合了的原料化合物的条件等也对其产生影响。因此，本专利技术者考虑进一步地评价用于锂离子二次电池的正极活性物质的性能，来选择性地使用性能良好的正极活性物质。正极活性物质的性能，可以例如组装规定的规格的试验电池，基于该试验电池的性能进行评价。但是，由分析正极活性物质得到的指标评价正极活性物质的性能的方法尚未确立。如果能够由分析正极活性物质得到的指标评价正极活性物质的性能，则正极活性物质的评价变得更简单，也有助于效率良好地生产性能良好的正极活性物质的技术的确立。本专利技术为对于该正极活性物质评价正极活性物质的性能而提供一种适当的指标。本专利技术涉及的，评价含有锂过渡金属氧化物的正极活性物质的性能，该锂过渡金属氧化物包含含有锰的过渡金属氧化物。该评价方法在由锰(Mn) 的K吸收端的EXAFS得到的径向分布函数中，基于第1接近的Mn-O峰强度A和第2接近的 Mn-M峰强度B的强度比P，评价锂向锂过渡金属氧化物的过渡金属格点侵入的比例。S卩，含有锰的锂过渡金属氧化物，在锰原子的周围存在规定数的氧原子。而且， 在氧原子的外侧存在规定数的过渡金属格点。在从锂过渡金属氧化物的锰的K吸收端的 EXAFS得到的径向分布函数中，第1接近的Mn-O峰强度A大致没有变化。与此相对，第2 接近的Mn-M峰强度B在锂向过渡金属格点侵入了的场合降低。因此，基于上述第1接近的 Mn-O峰强度A和第2接近的Mn-M峰强度B的强度比P，可以评价锂向锂过渡金属氧化物的过渡金属格点侵入的比例。在此，「过渡金属格点」意指在组成物的结构上基本上应该存在过渡金属元素的格点。另外，在正极活性物质相比于锂过渡金属氧化物的化学计量比过剩地含有锂的情况下，也可以基于上述的强度比P和相比于锂过渡金属氧化物的化学计量比过剩地加入的锂的过剩加入量Q，评价在正极活性物质中锂剩余地存在的比例。另外，在锂离子二次电池中，有时具有在正极集电体上保持有正极活性物质的正极，该正极活性物质以含有锰的锂过渡金属氧化物为主成分。该情况下，优选正极活性物质相比于锂过渡金属氧化物的化学计量比过剩地含有锂，并满足以下的条件(A)和(B)。条件(A)在由Mn的K吸收端的EXAFS得到的径向分布函数中，第1接近的Mn-O 峰强度A和第2接近的Mn-M峰强度B的强度比P = B/A为P彡1. 2。条件(B)相比于上述锂过渡金属氧化物的化学计量比过剩地加入的锂的过剩加入量Q为Q彡0. 05。另外，在其他方式中，在锂离子二次电池中也可以使用相比于锂过渡金属氧化物的化学计量比过剩地含有锂，并满足以下的条件(C)的正极活性物质。条件(C)在由Mn的K吸收端的EXAFS得到的径向分布函数中，第1接近的Mn-O 峰强度A和第2接近的Mn-M峰强度B的强度比P = B/A、以及相比于上述锂过渡金属氧化物的化学计量比过剩地加入的锂的过剩加入量Q满足P彡-1. 33Q+1. 43。附图说明图1是模式地表示对于含有锰的锂过渡金属氧化物的EXAFS的图。图2是表示由EXAFS得到的径向分布函数的图。图3是表示强度比P和锂的过剩加入量Q的关系的图。具体实施例方式以下，说明本专利技术的一实施方式涉及的。含有锰的锂过渡金属氧化物由Lix+a Oz表示。其中，M表示除了 Li和Mn 以外的至少一种的过渡金属元素(例如，附、0)、六1、11、!^、01、211、&1等)。x、yl、y2和ζ 是通过在锂、各过渡金属和氧之间达成的化学计量比表示的自然数(再者，对于y2可以包含0)。α表示相比于化学计量比过剩地含有的锂的量。锂离子二次电池的正极活性物质中所使用的锂过渡金属氧化物，优选实质地有助于锂离子二次电池的充放电的锂的量较多。但是，含有使用了含有锰的过渡金属氧化物的锂过渡金属氧化物的正极活性物质，有时即使过剩地含有锂，锂离子二次电池的电池特性也没有充分地改善。对于即使过剩地含有锂，锂离子二次电池的电池特性也没有充分地改善这一点，本专利技术者专心研讨，如下地考虑。含有锰的锂过渡金属氧化物，主要具有尖晶石型的晶体结构。在该晶体结构中，在锰原子的周围存在规定数的氧原子。而且，在氧原子的外侧存在规定数的过渡金属格点。对于以该含有锰的锂过渡金属氧化物为主成分的正极活性物质，有时根据烧成条件锂进入过渡金属格点。即使在配合原料化合物时过剩地含有锂的情况下，如果进入过渡金属格点的锂的量较多，则在正极活性物质中剩余地存在的锂的量也没有那么增加。因此，不能充分得到过剩地含有锂的效果。本专利技术者以上述推断为基础，提出了评价以含有锰的锂过渡金属氧化物为主成分的正极活性物质的新的方法。《强度比P》根据上述推断，在以含有锰的锂过渡金属氧化物为主成分的正极活性物质中，优选锂向锂过渡金属氧化物的过渡金属格点侵入的比例较少。本专利技术者提出的第1指标，是在由锰的K吸收端的EXAFS得到的径向分布函数中，第1接近的Mn-O峰强度A和第2接近的Mn-M峰强度B的强度比P。根据该强度比P，可以评价锂向含有锰的锂过渡金属氧化物的过渡金属格点侵入的比例。以下，说明该强度比P。在此，「EXAFS」意指Extended X-ray Absorption Fine Structure、「扩展 X 射线吸收精细结构」。根据EXAFS，可以调查在锂过渡金属氧化物的晶体结构中的径向分布和配位数。图1模式地表示了对于含有锰的锂过渡金属氧化物的EXAFS。图2表示了由EXAFS 得到的径向分布函数。在采用EXAFS (扩展X射线吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：后藤哲，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：