[發明專利]鋰離子二次電池

無效

• 申請號: 201110169980.4
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102315434A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 小西宏明;湯淺豐隆;吉川正則
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王永紅

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池。

背景技術

為了采用鋰離子二次電池作為插電式混合動力汽車用電池，既要求保持高的安全性，又要求低成本，體積小，質量輕，高輸出功率，因此，對正極材料要求其容量大并且安全性高。

作為正極材料，例如，JP-A-2007-018985公開了：二次粒子的一部分具有裂紋，與裂紋的斷面相比，在表面部具有選自Mn、Al、Mg、Ca、Zr、B、W、Nb、Ta、In、Mo及Sn構成的組的至少1種元素的活性物質粒子。然而，在JP-A-2007-018985的正極材料的場合，雖然提高了短路時、過度充電時的安全性，但由于有助于安全性的添加元素含量低，故不能滿足插電式混合動力汽車等大型設備用電池要求的安全性。

另外，JP-A-2008-140747及JP-A-2007-273441提出，通過在層狀結構的正極活性物質表面上被覆含Mo的化合物來改善循環特性。然而，JP-A-2008-140747及JP-A-2007-273441的正極活性物質中，作為稀有金屬的Co含量在活性物質中占有比例高，當必需使用插電式混合動力汽車等大容量的鋰離子二次電池時，由于成本上升，難以在大型設備中廣泛使用。

為了提供一種高容量、熱穩定性高的電化學元件用電極，JP-A-2010-73686公開了含有Li、Ni、Mn及Co、以及選自Ti、Cr、Fe、Cu、Zn、Al、Ge、Sn、Mg、Ag、Ta、Nb、B、P、Zr、W及Ga構成的組的至少一種元素的電化學元件用電極。

發明內容

本發明的目的是提供具有大容量，并且抑制高溫保存時老化，確保充電時的熱穩定性的安全性高的正極活性物質。

本發明的正極活性物質，其特征在于，可用組成式Li_xNi_aMn_bCo_cM¹_dM²_eO₂表示(式中，M¹為選自Al、Ti及Mg構成的組的至少一種以上元素，M²為選自Mo、W及Nb構成的組的至少一種以上元素，0.2≤x≤1.2、0.6≤a≤0.8、0.05≤b≤0.3、0.05≤c≤0.3、0.02≤d≤0.04、0.02≤e≤0.06、a+b+c+d+e＝1.0)。

按照本發明，可以得到具有用于插電式混合動力汽車用電池的大容量，并且抑制高溫保存時老化，確保充電時的熱穩定性的安全性高的正極活性物質；含該正極活性物質的鋰離子二次電池用正極材料以及采用該鋰離子二次電池用正極材料的鋰離子二次電池。

附圖說明

圖1為表示充電狀態的正極材料與電解液混合后升溫時的DSC測定結果的曲線。

圖2為表示鋰離子二次電池整體結構的部分斷面圖。

具體實施方式

本發明涉及容量大，輸出功率高并且安全性高的正極活性物質；含該正極活性物質的鋰離子二次電池用正極材料以及采用該鋰離子二次電池用正極材料的鋰離子二次電池。

在用組成式LiMO₂(M為過渡金屬)表示的層狀系正極材料中，為了得到大容量，必需增加過渡金屬層中的Ni含量。

然而，Ni含量高的正極材料，與Mn等其他過渡金屬相比，充電時的結構穩定性低，在因內部短路等造成電池溫度上升時，即使在較低溫度下，從正極材料中放出的氧與電解液發生反應，產生大的發熱反應，故具有電池起火及導至破裂的危險性。在這里，Ni含量高是指在過渡金屬及添加元素M¹及M²的總量中Ni的含量高。

下面對本實施方案的特征加以說明。

本實施方案的鋰離子正極活性物質，可用組成式Li_xNi_aMn_bCo_cM¹_dM²_eO²表示。式中，M¹為選自Al、Ti及Mg構成的組的至少一種以上元素，M²為選自Mo、W及Nb構成的組的至少一種以上元素。另外，0.2≤x≤1.2、0.6≤a≤0.8、0.05≤b≤0.3、0.05≤c≤0.3、0.02≤d≤0.04、0.02≤e≤0.06、a+b+c+d+e＝1.0。