[發明專利]活性物質和電極的制造方法、活性物質和電極

有效

• 申請號: 201010234823.2
• 申請日: 2007-08-17
• 公開（公告）號: CN101916858A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 鈴木長;栗原雅人;田中美知;千原宏;藤川佳則
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/1391;H01M10/0525
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

本案是申請日為2007年8月17日、申請號為200710146511.4、發明名稱為活性物質和電極的制造方法、活性物質和電極的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于鋰離子二次電池、雙電層電容器等可充電的電化學元件的活性物質以及電極的制造方法、用該制造方法制造的活性物質和電極。

背景技術

鋰離子二次電池、雙電層電容器(EDLC)等可充電的電化學元件，廣泛用于手機、筆記本電腦、PDA等中。作為鋰離子二次電池的主要的正極活性物質，有LiCoO₂、LiNi_xCo_1-xO₂、LiMn₂O₄、LiCo_xNi_yMn_1-x-yO₂等。作為負極活性物質，主要是人造石墨、天然石墨、中間相碳微球(mesocarbon?microbeads，MCMB)、焦炭、碳纖維等的碳材料被使用或研究。將這些正極活性物質、負極活性物質組合的電池的充電上限電壓為4.1～4.2V，能量密度較大的為400～500Wh/L。

最近，設備的能耗增加，迫切期盼電池的更高的能量密度化。然而，通過電池設計的最佳化(減薄容納電池構成要件的容器的厚度，減薄正極·負極的集電體以及隔層的厚度等)來得到在此以上的能量密度，逐漸成為困難的狀況。

作為一個實現高能量密度化的方法有，在正極活性物質中，利用高于目前在充電·放電時被利用的區域的電位的高電位部分的容量。換言之，就是通過提高電池的充電電壓以實現能量密度的提升。LiCo_xNi_yMn_1-x-yO₂，通過進一步提高(～4.6V?vs?Li/Li⁺)目前的充電電壓(4.2V～4.3V?vs?Li/Li⁺)可以增大放電容量，可以實現高能量密度化。作為可在高電壓下進行充電的活性物質，有如下的公開。

例如，在非專利文獻1中，公開了作為正極活性物質的LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂。并且，在專利文獻1中，公開了一種以通式Li_pNi_xCo_yMn_zO_r(其中，0.9≤p≤1.3、0.2≤x＜0.5、0.20＜y＜0.40、0.2≤z≤0.5、0.8≤x+y+z≤1、1≤r≤2)表示的鋰二次電池用正極活性物質的制造方法，其特征在于，將具有通式Ni_xCo_yMn_zO_r(p、x、y、z以及r與上述相同)且比表面積為10～150m²/g的復合氧合物與鋰化合物的混合物在含有氧的氣氛中以600～1000℃進行燒結(權利要求19)。其中記載了，使用由這種制造方法制造的正極活性物質的電池具有優良的初始容量、初始充放電效率、充放電循環的耐久性、以及安全性等。

在專利文獻2中，作為將被稱為液相析出法的方法應用于電池的例子，記載了羥基氧化鐵(iron?oxyhydroxide，FeOOH)的制造方法以及具備含有其的電極的非水電解質電化學電池。在非水電解質電化學電池用的羥基氧化鐵的制造方法中，使氟化鐵絡合物和硼酸在水溶液里發生反應。在非水電解質電化學電池用的活性物質的制造方法中，使含有氟化鐵絡合物和硼酸的水溶液與碳粉相接觸，在碳粉中形成羥基氧化鐵。并且，使含有氟化鐵絡合物和硼酸的水溶液與集電體基板相接觸，在集電體基板上形成羥基氧化鐵。而且，在非水電解質電化學電池中，使用含有通過這些方法制造的羥基氧化鐵的電極。

非專利文獻1：Novellithium?insertion?material?of?LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂for?advanced?lithium-ion?batteries，N.Yabuuchi?and?T.Ohzuku，Journal?ofPowerSources，vol.119-121，p171-174(2003)。