[發明專利]活性物質的制造方法以及鋰離子二次電池的制造方法

有效

• 申請號: 201010502292.0
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102034979A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 時田浩司;大槻佳太郎;佐野篤史
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45;H01M10/058;H01M4/1397
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及活性物質的制造方法以及鋰離子二次電池的制造方法。

背景技術

作為鋰離子二次電池用的正極活性物質，廣泛使用LiCoO₂。但是，LiCoO₂被認為是其原料成本高以及其熱穩定性低而導致在安全性方面存在著問題。作為能夠克服這些問題的正極活性物質，LiFePO₄以及LiVOPO₄等的磷酸類正極活性物質正在不斷受到關注。作為即使在磷酸類正極材料當中也能夠實現4V級的充放電電壓的化合物，眾所周知LiVOPO₄(參照日本特表2003-520405號公報、Journal?of?The?Electrochemical?Society，151(6)A796-A800(2004)、Electrochemistry，71No.12(2003)，1108-1110)。

LiVOPO₄眾所周知顯示有三斜晶(α型結晶)、斜方晶(β型結晶)等的多個結晶構造且具有對應于該結晶構造而不同的電化學特性。而且，LiVOPO₄的β型結晶與α型結晶相比較，因為具有直線性的較短的離子傳導路徑(鋰離子通道)，所以在可逆性地插入脫離鋰離子的特性(以下，根據具體情況稱為“可逆性”)方面表現卓越。因此，包含于LiVOPO₄的β型結晶的比例越大，越會有增加使用LiVOPO₄的電池的充放電容量的趨勢。因此，期望可以獲得LiVOPO₄的β型結晶的單相的活性物質的制造方法。

然而，本發明人在上述文獻所記載的LiVOPO₄的制造方法中，發現了用于獲得β型結晶的條件相當苛刻且難以獲得β型結晶的單相之類的問題。

發明內容

[第一本發明]

第一本發明是有鑒于上述現有技術中所存在的問題而悉心研究的結果，以提供一種可提高鋰離子二次電池的放電容量的活性物質的制造方法以及使用該活性物質的鋰離子二次電池的制造方法為目的。

為了達到上述目的，第一本發明所涉及的活性物質的制造方法具備：加熱磷酸源、釩源以及水從而形成含有磷和釩并且其比表面積為0.1m²/g以上且不到25m²/g的中間體的工序；以及加熱中間體、水溶性的鋰鹽以及水的工序。

根據上述第一本發明，能夠形成含有LiVOPO₄的β型結晶的活性物質。具備由上述第一本發明獲得的活性物質作為正極活性物質的鋰離子二次電池與使用由現有的制造方法形成的LiVOPO₄的鋰離子二次電池相比較，可以提高放電容量。還有，中間體的比表面積優選為0.4～10m²/g。由此，容易提高鋰離子二次電池的放電容量。

在上述第一本發明中，水溶性的鋰鹽優選為選自LiNO₃、LiCl以及LiOH·H₂O中的至少一種。由此，與使用其它的水溶性的鋰鹽的情況相比較，有提高鋰離子二次電池的放電容量的趨勢。

第一本發明所涉及的鋰離子二次電池的制造方法具備形成電極的工序，該電極具有集電體、位于集電體上并包含由上述第一本發明所涉及的活性物質的制造方法制得的活性物質的活性物質層。由此，與使用由現有的制造方法形成的LiVOPO₄的鋰離子二次電池相比較，可以制造放電容量大的鋰離子二次電池。

根據第一本發明，能夠提供一種可提高鋰離子二次電池的放電容量的活性物質的制造方法以及使用該活性物質的鋰離子二次電池的制造方法。

[第二本發明]

第二本發明是有鑒于上述現有技術中所存在的問題而悉心研究的結果，以提供一種可提高鋰離子二次電池的比率特性的活性物質的制造方法以及使用該活性物質的鋰離子二次電池的制造方法為目的。

為了達到上述目的，第二本發明所涉及的活性物質的制造方法具備：對磷酸源、釩源、水溶性的有機化合物以及水進行加熱1～12小時，從而形成中間體的工序；以及加熱中間體、鋰鹽以及水的工序。

根據上述第二本發明，能夠形成含有LiVOPO₄的β型結晶的活性物質。具備由上述第二本發明獲得的活性物質作為正極活性物質的鋰離子二次電池與使用由現有的制造方法形成的LiVOPO₄的鋰離子二次電池相比較，可以提高比率特性。