[發(fā)明專利]正極活性物質，正極活性物質的制造方法和電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310502883.1
• 申請日: 2006-05-11
• 公開（公告）號: CN103531765B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 李國華;森田望;大山有代;鈴木清彥;佐鳥浩太郎;東秀人;細谷洋介;森田耕詩;渡辺春夫
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/052
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 賈靜環(huán)

本申請是申請?zhí)枮?00680026228.1的中國專利申請(國際申請日：2006年05月11日，國際申請?zhí)枺篜CT/JP2006/309493)，發(fā)明名稱：正極活性物質，正極活性物質的制造方法和電池)的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及包括鋰復合氧化物的正極活性物質、該正極活性物質的制造方法和電池。

背景技術

近年來，隨著便攜式設備如筆記本電腦和手機愈加精細和多功能化，所述設備的能耗日益增加，并要求作為所述設備電源的電池的容量進一步提高。其中，就成本效益以及減小尺寸和減輕重量而言，對具有較高容量的二次電池的需求巨大。作為滿足這種要求的電池，列舉例如鋰二次電池。

目前常用的鋰二次電池采用鋰鈷氧化物作為正極、碳材料作為負極，其工作電壓在4.2V～2.5V范圍內。當鋰二次電池在最大值4.2V下工作時，鋰二次電池僅使用了正極所用正極活性物質如鋰鈷氧化物理論容量的約60%。因而，當進一步提高充電電壓時，原則上可使用剩余容量，事實上，已知當充電電壓為4.25V或以上時，實現(xiàn)了較高的能量密度(參考專利文獻1)。

然而，當充電電壓增大時，正極電勢提高，因而增強了正極附近的氧化氣氛，從而電解質易于通過氧化分解而劣化。因此，出現(xiàn)例如充放電效率下降和循環(huán)特性下降等問題。另外，這種反應在高溫下更加劇烈，因而存在高溫下操作或存放二次電池時電解質明顯劣化的問題。另外，在一些情況下，二次電池在低溫環(huán)境例如寒冷氣候下使用，因而需要二次電池在高溫和低溫下均具有優(yōu)異的特性。

為改進特性，在鋰復合氧化物如鋰鈷氧化物中形成例如鋁(Al)、鎂(Mg)或鈦(Ti))等元素的固溶體的方法是已公知的。另外，作為改善正極活性物質穩(wěn)定性或低溫特性的技術，列舉在活性物質表面上由穩(wěn)定材料形成包覆膜的方法。例如，專利文獻2描述了利用氧化鋁(A1₂O₃)包覆(coating)鋰鈷氧化物的表面，專利文獻3描述了在鎳鈷復合氧化物的表面上形成含鋁層。此外，專利文獻4描述了利用鈦酸鋰(LiTiO₂)包覆鋰鈷氧化物的表面，專利文獻5和6描述了化合物MXO_K(M表示金屬，X表示能夠與氧形成雙鍵的元素，k=2～4)制成的表面層的形成方法。另外，專利文獻7描述了鋰氧化物表面上的錳(Mn)濃度高于鋰氧化物內部的錳濃度，專利文獻8描述了用硫酸鹽包覆鋰鈷氧化物粒子表面。

專利文獻1：國際公開No.WOO3/0197131

專利文獻2：特開第2001-143703號公報

專利文獻3：特開第2001-143708號公報

專利文獻4：特開第2004-103566號公報

專利文獻5：特開第2003-7299號公報

專利文獻6：特開第2003-331846號公報

專利文獻7：特開第2004-348981號公報

專利文獻8：特開第2003-20229號公報

發(fā)明內容

然而，在鋰復合氧化物中形成例如鋁等元素固溶體的技術中，當固溶體的量過小時，不能夠充分改善高溫或高充電電壓時的循環(huán)特性，當固溶體的量過大時，充放電容量下降，因而提高電池電壓是沒有意義的。另外，僅通過在表面形成氧化物制成的包覆膜不能夠充分改善特性，因而需要進一步的改善。

出于上述考慮，本發(fā)明的目的是提供能夠獲得高容量并能夠改善穩(wěn)定性或低溫特性的正極活性物質，所述正極活性物質的制造方法以及電池。

本發(fā)明的正極活性物質包含：鋰復合氧化物，其包括鋰(Li)和選自鈷(Co)、鎳(Ni)和錳(Mn)中的至少一種；磷(P)和選自鎳、鈷、錳、鐵(Fe)、鋁(Al)、鎂(Mg)和鋅(Zn)中的至少一種，作為所述鋰復合氧化物表面上的包覆元素。

本發(fā)明的正極活性物質制造方法包括以下步驟：利用包括磷和選自鎳、鈷、錳、鐵、鋁、鎂和鋅中至少一種的化合物對鋰復合氧化物微粒表面進行包覆，所述鋰復合氧化物包含鋰和選自鈷、鎳和錳中的至少一種；并對它們進行燒結。

本發(fā)明的電池包括：正極；負極；和電解質，其中正極包括包含鋰復合氧化物的正極活性物質，所述鋰復合氧化物包括鋰和選自鈷、鎳和錳中的至少一種，正極活性物質包含磷和選自鎳、鈷、錳、鐵、鋁、鎂和鋅中的至少一種作為其表面上的包覆元素。