锂离子电池用正极活性物质、锂离子电池用正极以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种具有良好电池特性的锂离子电池用正极活性物质。锂离子电池用正极活性物质如以下组成式所示：LixNi1-yMyO2+α（前述式中，M为选自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Ge、Al、Bi、Sn、Mg、Ca、B和Zr中的1种以上，0.9≤x≤1.1，0＜y≤0.7，0.05≤α≤0.2），并且，所述锂离子电池用正极活性物质含有一次粒子，振实密度为1.3～2.6g/cm3；前述一次粒子的平均粒径为0.3～3.0μm，比表面积为0.3～2.3m2/g。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种锂离子电池用正极活性物质、锂离子电池用正极、锂离子电池以及锂离子电池用正极活性物质的制造方法。
技术介绍
锂离子电池的正极活性物质通常使用含锂 的过渡金属氧化物。具体而言，为钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)等，为了改善特性(高容量化、循环特性、保存特性、降低内部电阻、倍率特性)及提高安全性，正在对所述物质进行复合。对于车载用或负载均衡(load leveling)用等大型用途中的锂离子电池，要求与至今为止的移动电话用或个人计算机用的锂离子电池不同的特性。为改善电池特性，目前使用了各种方法，如专利文献I公开了一种非水电解质二次电池用正极活性物质，其中，含有由多个一次粒子所构成的二次粒子和/或一次粒子，式(I)所示平均个数A为I个以上、10个以下，比表面积为O. 20m2/g以上、小于O. 50m2/g，碱度为25ml以下,且A = (m+p) / (m+s)(I)(式中，m表示一次粒子单独的个数,P表示构成二次粒子的一次粒子的个数，s表示二次粒子的个数。)上述非水电解质二次电池用正极活性物质具有下式所示的组成LixCOl_yMy02+z(式中，M表示选自 Na、Mg、Ca、Y、稀土类元素、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ni、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ga、C、Si、Sn、N、P、S、F、Cl 中的一种以上的元素。x 为 O. 9 彡 x 彡 I. 1，y为O < y < O. 1，z为-O. K z < O. I)。并且，记载有据此可制作负载特性高、质量稳定性优异、进而具有高容量特性的电池。此外，在专利文献2中公开了一种具备正极、负极和非水电解质的非水二次电池，其特征在于前述正极具有含锂复合氧化物、导电助剂和粘合剂的正极合剂，上述含锂复合氧化物由通式 Li1+x+aNi(h_y+s)/2Mn(h_y_s)/2My02 所示，且为含有含锂复合氧化物A与含锂复合氧化物B的混合体，其中，含锂复合氧化物A为一次粒子凝聚形成二次粒子的复合氧化物，且前述一次粒子的平均粒径为O. 8 3 μ m，前述二次粒子的平均粒径为5 20 μ m,BET比表面积为O. 6 2m2/g，而含锂复合氧化物B的平均粒径小于前述复合氧化物A的二次粒子的平均粒径，前述复合氧化物B的平均粒径为前述复合氧化物A的二次粒子的平均粒径的3/5以下，前述复合氧化物B的比例为正极活性物质整体的10 40重量％。并且，记载有据此可提供一种高容量且循环耐久性和高温下的储存性优异的非水二次电池。进而，在专利文献3中公开了一种非水系电解质二次电池用正极活性物质的制造方法，该方法是在制造由LiN“_xMx02 (其中，M为选自于由Co、Al、Mg、Mn、Ti、Fe、Cu、Zn、Ga所组成的组中的至少I种以上的金属元素，且O. 25 > X ^ O)所示的锂金属复合氧化物时，通过固溶或添加有M的镍复合氢氧化物进行热处理而获得的镍复合氧化物与锂化合物加以混合并进行热处理，获得锂金属复合氧化物，其特征在于，预先以650°C以上、低于900°C的温度对固溶或添加有M的镍复合氢氧化物进行热处理，对所获得的镍复合氧化物与锂化合物的混合物进行650°C以上、850°C以下温度的热处理，且使镍复合氧化物与锂化合物的混合物的热处理温度低于获得镍复合氧化物的热处理温度。并且，记载有据此可提供一种能够提高电池的容量、提高库仑效率以及降低不可逆容量的二次电池。专利文献专利文献I :日本专利第4287901号公报专利文献2 :日本专利第4070585号公报专利文献3 :日本专利第3835266号公报
技术实现思路
虽然专利文献I 3中记载的锂复合氧化物从一次粒子的粒径或比表面积等方面规定了上述氧化物，欲借此提高各种电池特性，但即便如此，对于作为高品质的锂离子电池用正极活性物质而言，尚存在改善的空间。因此，本专利技术的课题在于，提供一种具有良好电池特性的锂离子电池用正极活性物质。本专利技术人经过努力研究，结果发现，正极活性物质的氧量、一次粒子的平均粒径和比表面积与电池特性之间存在紧密的相关关系。即，发现当正极活性物质的氧量为一定数值以上、且一次粒子的平均粒径和比表面积分别在特定范围内时，可获得特别良好的电池特性。以上述发现为基础而完成的本专利技术的一个方面是一种锂离子电池用正极活性物质，如下述组成式所示LixNihyMyCVa(前述式中，M 为选自 Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Ge、Al、Bi、Sn、Mg、Ca、B和Zr中的I种以上，0.9彡X彡I. 1,0 < y ^ O. 7,0. 05 ^ a ^ O. 2);并且，所述锂离子电池用正极活性物质含有一次粒子，振实密度为I. 3 2. 6g/cm3 ;前述一次粒子的平均粒径为O. 3 3. O μ m,比表面积为O. 3 2. 3m2/g。在本专利技术所述的锂离子电池用正极活性物质的一种实施方式中，振实密度为L 4 2. 6g/cm3。在本专利技术所述的锂离子电池用正极活性物质的其它实施方式中，振实密度为I. 8 2. 5g/cm3。进一步地，在本专利技术所述的锂离子电池用正极活性物质的其它实施方式中，在粒度分布图(X轴粒径，Y轴相对粒子量)中，具有粒径Ιμπι以上的最大点，最大点的粒径与中值粒径(D50)的差为I. 5μπι以下。进一步地，在本专利技术所述的锂离子电池用正极活性物质的其它实施方式中，最大点的粒径为2 15 μ m。进一步地，在本专利技术所述的锂离子电池用正极活性物质的其它实施方式中，M为选自Mn和Co中的I种以上。进一步地，在本专利技术所述的锂离子电池用正极活性物质的其它实施方式中，二次粒子的平均粒径为O. 6 3. O μ m，比表面积为O. 4 I. 5m2/g。进一步地，在本专利技术的锂离子电池用正极活性物质的其它实施方式中，一次粒子的平均粒径为I. 6 2. O μ m,比表面积为O. 5 I. 0m2/g。本专利技术的另一方面为一种锂离子电池用正极，其中，使用了本专利技术所述的锂离子电池用正极活性物质。进一步地，本专利技术的再一方面为一种锂离子电池，其中，使用了本专利技术所述的锂离子电池用正极。 根据本专利技术，可提供一种具有良好电池特性的锂离子电池用正极活性物质。附图说明图I是实施例和比较例所述的煅烧温度与一次粒子的粒径图。图2是实施例和比较例所述的SEM照片。图3是实施例和比较例所述的一次粒子的粒径与振实密度图。图4是实施例和比较例所述的正极活性物质的粒度分布图。具体实施例方式(锂离子电池用正极活性物质的构成)作为本专利技术的锂离子电池用正极活性物质的材料，可广泛使用适用于一般锂离子电池正极用的正极活性物质的化合物，特别地，优选使用钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)等含锂的过渡金属氧化物。使用上述材料制作的本专利技术的锂离子电池用正极活性物质如下述组成式所示LixNihMyO2H(前述式中，M 为选自 Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Ge、Al、Bi、Sn、Mg、Ca、B 和 Zr 中的 I 种以上，O. 9 ^ X ^ I. 1,0 <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：川桥保大，冈本健太郎，
申请(专利权)人：JX日矿日石金属株式会社，
类型：发明
国别省市：