[發(fā)明專利]非水電解質(zhì)二次電池及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680050673.1
• 申請日: 2006-11-15
• 公開（公告）號: CN101371382A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊藤元治;古賀英行;武田勝利;藤本正久
• 申請（專利權(quán)）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/02;H01M4/38;H01M10/40
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李貴亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具備了包含由鈉氧化物構(gòu)成的正極活性物質(zhì)的正極、負(fù)極、非水電解質(zhì)的非水電解質(zhì)二次電池及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，攜帶電話、筆記本電腦、PDA等移動信息終端的小型化等迅速地發(fā)展，對于作為其驅(qū)動電源的電池要求進一步的高容量化，特別是期望體積容量密度的增大。以鋰離子二次電池為代表的非水電解質(zhì)二次電池由于具有高能量密度，容量高，因此被作為如上所述的移動信息終端的驅(qū)動電源廣泛地利用。

上述非水電解質(zhì)二次電池通常使用：具備了由含鋰過渡金屬復(fù)合氧化物構(gòu)成的正極活性物質(zhì)的正極、具備了由可以進行鋰的吸藏·脫嵌的石墨等碳材料構(gòu)成的負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極、在碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯等有機溶劑中溶解了由LiBF₄或LiPF₆等鋰鹽構(gòu)成的電解質(zhì)的非水電解質(zhì)。此種電池中，通過鋰離子隨著充放電在正、負(fù)極之間移動來進行充放電。

近年來，伴隨著由上述移動信息終端的多功能化所造成的耗電的增加，期望有更高能量密度的非水電解質(zhì)二次電池。

為了實現(xiàn)上述非水電解質(zhì)二次電池的高能量密度化，不僅是負(fù)極活性物質(zhì)，對于正極活性物質(zhì)也需要使用高能量密度的材料。考慮到此種情況，提出過LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等含鋰層狀化合物。另外，由于以鋰氧化物形式合成很困難的大部分層狀化合物如果是鈉氧化物，則合成就很容易，因此對于鈉氧化物也倍加關(guān)注。其中，Na_0.7CoO₂或NaCo_1/2Mn_1/2O₂由于可以通過將鈉進行離子交換而變?yōu)殇嚕瑏碜鳛榉撬娊赓|(zhì)電池的正極活性物質(zhì)利用，因此正在進行利用合成法、化學(xué)的方法的離子交換法的研究(參照下述專利文獻1、2及下述非專利文獻1、2)。

專利文獻1：日本特開2002-220231號公報

專利文獻2：日本特開2001-328818號公報

非專利文獻1：Akihisa?kajiyama等，Solid?state?Ionics?149(2002)39-45

非專利文獻2：F.Tournadre等，J.Solid?State?Chem.177(2004)2790-2802

這里，例如在將上述LiCoO₂作為正極活性物質(zhì)使用的情況下，當(dāng)將鋰抽出一半以上時(Li_1-xCoO₂中，x≥0.5時)，則晶體結(jié)構(gòu)就受到破壞，可逆性降低。由此，能夠以LiCoO₂形式利用的放電容量密度變?yōu)?60mAh/g左右，難以進行高能量密度化。另外，對于LiNiO₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等也有相同的問題。

另一方面，將已知鈉層狀化合物的鈉與鋰化學(xué)地離子交換了的鋰層狀氧化物由于放電容量密度為130mAh/g左右，因此作為高能量密度材料的希望很小。

具體來說，上述專利文獻1、上述專利文獻2及上述非專利文獻1是相同發(fā)明人，而根據(jù)非專利文獻1，作者等指出，進行了離子交換的試樣歸屬于空間群R3-m(當(dāng)將P3結(jié)構(gòu)的鈉氧化物用鋰進行離子交換時，則變化為O3結(jié)構(gòu)，是此時的空間群)，其放電容量約為130mAh/g。另外，該作者等還指出，因在鈉氧化物中存在P2、P3這樣的不同的結(jié)構(gòu)，因而將P2結(jié)構(gòu)的試樣的鈉進行離子交換而變?yōu)殇嚥⒉蝗菀住＿@里，由于LiCo_0.5Mn_0.5O₂的理論容量約為280mAh/g，因此在上述的發(fā)明中只能發(fā)揮理論容量的50％左右。根據(jù)以上的情況，以往的發(fā)明中具有無法實現(xiàn)放電容量的增大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是考慮到此種情況而完成的，其目的在于，提供一種非水電解質(zhì)二次電池，其放電容量大，即使將鋰抽出至高電位，結(jié)構(gòu)也很穩(wěn)定，循環(huán)使用特性良好。