[發明專利]電極材料的制造方法、電極材料及非水類鋰離子二次電池

無效

• 申請號: 200810099736.3
• 申請日: 2008-06-02
• 公開（公告）號: CN101315977A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 鹽崎龍二;安東信雄;金子聰子;谷口雅彥
• 申請（專利權）人: 富士重工業株式會社
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/48;C01G31/00;H01M10/40
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 何立波;張天舒

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池等的電池技術，特別涉及可有效用于使用嵌入有鋰離子的釩氧化物作為活性物質的電池的技術。

背景技術

以下說明的技術是在完成本發明時發明人研究發現的內容，其概要如下所述。

為了電動車輛(EV)真正的普及，必須實現續航距離的延長。因為鋰離子電池(Lithium?Ion?Battery，LIB)具有高能量密度，所以作為電動車輛用蓄電動力源的最有力的候選之一而被提出。針對上述鋰離子電池，要求其與目前相比進一步提高能量密度。另外，當向電動車輛上搭載時，鋰離子電池的安全性也必須很優異。

對于上述鋰離子電池，正在進行將氧化釩類化合物用作電極活性物質的開發。氧化釩類化合物因為向層狀晶體的層間隙中吸入鋰離子的特性較好，所以可以獲得高能量而受到關注。

此外，在氧化釩類化合物中，五氧化二釩(V₂O₅)特別受到關注。通過將上述五氧化二釩用作電極的活性物質，可以實現鋰離子電池的大型化、大容量化，有望作為具有高能量密度的安全電池，而成為電動車輛用的蓄電動力源。

例如，在專利文獻1中，提出使用上述五氧化二釩作為活性物質的方案。上述活性物質的五氧化二釩，準確地說化學式為M_xV₂O₅A_y·nH₂O。M為陽離子，A為陰離子，特別地，因為在制造時使用了強無機酸，所以記載為A是硝酸離子、硫酸離子或氯離子。

專利文獻1：特公表2004-511407號公告

發明內容

本發明的發明人對鋰離子容易嵌入·脫嵌的氧化釩類材料進行了研究，在其過程中發現，通過縮短氧化釩類材料的晶體構造的層長度，可以提高鋰離子嵌入、脫嵌的容易性，并在先前的申請中提出了該方案。

上述提案的技術思想在于通過將層長度規定為小于或等于一定程度的層長度，而保證鋰離子順利地在層狀晶體構造中出入，是一項優秀的發明。但是，如果具有一種即使不改變層長度，也可以確保上述鋰離子向層狀晶體構造的出入的順利性的方法，將更加理想。

本發明的目的在于，為了實現高容量而使作為電極材料的活性物質使用的氧化釩類材料處于微晶狀態，同時抑制伴隨充放電產生的晶體構造的破壞，確保鋰離子出入的順利性。

本發明的前述及其它目的和新的特征，根據本說明書的記載及附圖可以變得明確。

對于本申請公開的技術方案，如果簡單地說明代表性技術方案的概要，則如下所述。也就是說，在作為電極材料使用的活性物質的氧化釩類材料中，首先嵌入除鋰離子以外的離子半徑更大的陽離子，然后嵌入鋰離子。

發明的效果

在本申請所公開的技術方案中，如果簡單說明由代表性技術方案得到的效果，則如下所述。

也就是說，在作為電極材料使用的活性物質的氧化釩類材料中，通過首先嵌入除鋰離子以外的比鋰離子半徑更大的陽離子，然后嵌入鋰離子，可以抑制與鋰離子脫嵌相關的釩氧化物的晶體破壞等，由此相應地確保鋰離子出入的順利性。

附圖說明

圖1是示意地表示向釩氧化物中進行鋰離子嵌入、脫嵌的狀況的說明圖。

圖2是示意地表示由于晶體構造的破壞，而無法向釩氧化物中進行鋰離子的嵌入、脫嵌的狀況的說明圖。

圖3是示意地表示在釩氧化物的晶體構造的層間隙中插入層間隙確保部件，可以順利地進行鋰離子的嵌入、脫嵌的狀況的說明圖。

圖4是表示使用本發明涉及的活性物質而構成的非水類鋰離子二次電池的制作工序的流程圖，其中，該活性物質在層狀晶體構造的層間隙中插入有層間隙確保部件。

圖5是示意地表示層長度較短的層狀晶體構造的說明圖。

圖6是示意地表示層長度較長的層狀晶體構造的說明圖。

圖7是表示使用本發明而實現的非水類鋰離子二次電池的概略結構的圖。

圖8是表示在本發明中使用的活性物質的X射線衍射結果的說明圖。

圖9是以表格形式示出本發明的效果的說明圖。

具體實施方式

下面，根據附圖詳細地說明本發明的實施方式。圖1是示意地表示在五氧化二釩的層狀晶體構造的層間隙中嵌入、脫嵌鋰離子的狀態的圖。圖2是示意地表示因為鋰離子從層間隙中脫離而使層構造破壞的狀態的圖。在該圖1、2中，為了使該圖易于理解，將V₂O₅的層狀晶體構造簡要表示為上下相對的平行層。