[發明專利]正極活性物質以及使用其的鋰二次電池

無效

• 申請號: 201080028807.6
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN102459087A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 由良幸信;小林伸行;七瀧努;海川和之
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;H01M4/505
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 徐申民;李曉

技術領域

本發明涉及一種鋰二次電池用正極活性物質，以及使用該正極活性物質的鋰二次電池。

背景技術

近年，手機、筆記本電腦等便攜式電子設備正在加速進行小型輕量化。作為它們的電源用電池，現在已經開始使用一種二次電池，其中正極活性物質使用鋰過渡金屬復合氧化物、負極活性物質使用碳質材料、電解液使用在有機溶劑中溶解了Li離子電解質的有機電解液。

這種二次電池一般被稱為鋰二次電池或鋰離子電池，其特征在于能密度大、單電池電壓高達約4V左右。因此，不僅是便攜式電子設備，在最近環境問題的大背景下，電動汽車(EV)和混合動力電動汽車(HEV)作為低公害車，正在被試圖積極普及，用作它們的馬達驅動電源也受到矚目。

這種鋰二次電池的電池特性很大程度上依賴于所使用的正極活性物質的材料特性。作為正極活性物質使用的鋰過渡金屬復合氧化物的具體例，可列舉：鈷酸鋰(LiCoO₂)、鎳酸鋰(LiNiO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)等。這種鋰過渡金屬復合氧化物當中，一直主要使用便宜且安全性優異的、具有尖晶石構造的錳酸鋰，但是伴隨著高溫循環經歷的輸出降低(即循環特性)成為課題。

錳酸鋰的循環特性不夠好的主要原因是，高溫時，因從電解質中生成的游離酸使Mn熔析、導致錳酸鋰的晶體性下降，所熔析的Mn在石墨等負極材料的表面沉積，從而給負極自身造成惡劣影響等。

為了解決上述課題的、作為鋰二次電池時的循環特性優異、晶體性高的、大小約6μm的八面體形狀的初始粒子(例如參照專利文獻1)和內電阻小、大致呈八面體的初始粒子(例如參照專利文獻2)被公開。再者，該八面體形狀，是在高溫、例如從晶體中放出氧開始以780℃以溫度燒結高晶體性的尖晶石構造的錳酸鋰晶體時出現的晶體慣態。

現有技術

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2000-340231號公報

專利文獻2：日本專利特開平2000-113889號公報

發明內容

然而，通過上述解決方法得到的鋰二次電池，為了更加提高循環特性、減小了比表面積的晶體粒子，例如由含有面積百分比在70％以上的粒徑為3～20μm的初始粒子的晶體粒子構成的正極活性物質粉末，因其Li嵌脫的可能面積小、Li的固體內擴散距離大，在高倍率充放電時，不能維持充分的容量，即，存在倍率特性下降的問題。

本發明鑒于現有技術所存在的這些問題，立此課題是為了提供一種含有大粒徑的晶體粒子、可構成循環特性和倍率特性優異的鋰二次電池的正極活性物質。

另外，本發明立此課題是為了提供一種循環特性和倍率特性優異的鋰二次電池。

本發明人為完成上述課題，經潛心研究，結果發現，使正極活性物質中含有從頂點切去四棱錐、露出矩形面的八面體形狀的大粒徑初始粒子，即可達成上述課題，從而完成了本發明。

即，根據本發明，可提供一種如下所示的正極活性物質以及鋰二次電池。

[1]一種正極活性物質，其中，含有由尖晶石構造的錳酸鋰構成的多元晶體粒子，所述多元晶體粒子中，相對于全部所述晶體粒子含有面積百分比在70％以上的粒徑為3～20μm的初始粒子，所述初始粒子含具有矩形面的成分，全部所述矩形面的面積在所述初始粒子的合計表面積中所占比例為0.5～5％。

[2]如上述[1]記載的正極活性物質，其中，所述晶體粒子的比表面積為0.1～0.5m²/g。

[3]如上述[1]或[2]記載的正極活性物質，其中，所述多數晶體粒子含有的單獨粒子的面積百分比在40％以上。

[4]如上述[1]～[3]任意一項記載的正極活性物質，所述多元晶體粒子進一步含有由多個上述初始粒子互相結合而成的次級粒子。

[5]一種鋰二次電池，具備電極體，該電極體具有：包含上述[1]～[4]任意一項記載的正極活性物質的正極、和包含負極活性物質的負極。

本發明的正極活性物質起到能夠構成一種含有大粒徑晶體粒子的、循環特性和倍率特性優異的鋰二次電池。

本發明的鋰二次電池起到循環特性和倍率特性優異的效果。

附圖說明

圖1為表示具有矩形面的初始粒子一例的模型圖。

圖2A為表示具有矩形面的初始粒子一例的掃描型電子顯微鏡二次電子像照片。

圖2B為表示具有矩形面的初始粒子其它例的掃描型電子顯微鏡二次電子像照片。