[發明專利]鋰二次電池用活性物質的制法及質監方法、鋰二次電池用電極的制法和鋰二次電池的制法

無效

• 申請號: 201210031839.2
• 申請日: 2008-02-28
• 公開（公告）號: CN102593448A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: D.Y.M.于;堂上和范;吉田智一;門畑哲郎;村田徹行;松田茂樹
• 申請（專利權）人: 三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45;H01M4/04;H01M4/1397;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2008年2月28日、申請號為200810092077.0、發明名稱為“活性物質的制造方法及質監方法、使用其的鋰二次電池的制造方法及鋰二次電池用電極”的分案申請

技術領域

本發明涉及用于鋰二次電池的活性物質的制造方法、鋰二次電池用的電極的制造方法、鋰二次電池的制造方法以及鋰二次電池用活性物質的質量監測方法，尤其，其特征在于，通過用pH緩沖液對含有鋰過渡金屬含氧陰離子化合物的活性物質進行清洗，降低該活性物質中的雜質的量，實現高質量化和高能量密度化。

背景技術

作為非水電解質二次電池，現在通常將LiCoO₂用作正極，并且將鋰金屬或鋰合金或能夠吸儲、釋放鋰的碳材料用作負極，此外，作為非水電解液，使用在碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯等有機溶劑中溶解由LiBF₄、LiPF₆等鋰鹽構成的電解質而形成的物質。但是，在將LiCoO₂用作正極的情況下，Co由于埋藏量有限，是稀有資源，因此生產成本很高。此外，在使用LiCoO₂的電池的情況中，存在充電狀態的電池比通常的使用狀態溫度高因此熱穩定性很低的問題。由此，作為替代LiCoO₂的正極材料，對LiMn₂O₄、LiNiO₂等的利用進行研究，但是對LiMn₂O₄不能期待充分的放電容量，而且有電池溫度高和錳溶解等問題點。另一方面，LiNiO₂有放電電壓低等問題點。

因此，近年來，LiFePO₄等橄欖石型磷酸鋰作為替代LiCoO₂的正極材料受到關注。橄欖石型磷酸鋰是通式用LiMPO₄(M是選自Co、Ni、Mn、Fe中的至少一種以上的元素)表示的鋰復合化合物，工作電壓隨作為核心的金屬元素M的種類不同而不同。此外，通過M的選擇可以任意選定電池電壓，理論容量也在140mAh/g-170mAh/g左右這一比較高的范圍，因此具有能使每單位質量的電池容量增大的優點。而且，可以選擇鐵作為通式中的M。由于鐵產量多、價格便宜，具有通過使用鐵能大幅度降低生產成本的優點，此外鐵適合于用作大型電池或高輸出電池的正極材料。

作為LiFePO₄的合成方法，有固相法、水熱法、共沉淀法等各種合成方法的提案。在專利第3484003號公報中，利用反應Li₂CO₃+2FeC₂O₄·2H₂O+2(NH₄)₂HPO₄→2LiFePO₄+4NH₃+5CO₂+5H₂O+2H₂，此外在日本特開2002-110162號公報中，利用反應Li₃PO₄+Fe₃(PO₄)₂·nH₂O→3LiFePO₄+nH₂O，通過固相法合成LiFePO₄。

但是，在這些合成方法中，有時混合不充分、有時反應不均勻，并且作為原料的Li₂CO₃或Li₃PO₄以未反應狀態殘留，作為雜質殘存在活性物質中。

這樣的雜質除了由于對充放電反應不利而導致電池容量減少外，還是造成內部短路的原因。此外，存在的問題是，如果每生產批次中LiFePO₄中所含的雜質的量參差不齊，用該LiFePO₄制造的電池容量也會參差不齊。而且，在雜質為堿性的情況下，其在電極制作時與一般多作為粘結劑使用的聚偏二氟乙稀(PVdF)發生反應，因此正極極板制作時的漿料性能惡化，發生電極制作困難或電極強度不足等問題。