[發明專利]具有層結構的鋰金屬復合氧化物

有效

• 申請號: 201380003320.6
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103930374A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 光本徹也;井手仁彥;蔭井慎也;畑祥巳
• 申請（專利權）人: 三井金屬礦業株式會社
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;褚瑤楊

技術領域

本發明涉及一種具有層結構的鋰金屬復合氧化物，其可以用作鋰電池的正極活性物質，尤其能夠作為搭載于電動車輛(EV：Electric?Vehicle)或混合動力電動車輛(HEV：Hybrid?Electric?Vehicle)中的電池的正極活性物質而發揮優異性能。

背景技術

鋰電池、其中尤其是鋰二次電池具有能量密度大、壽命長等特征，因此可以用作數碼相機等家電產品、筆記本型個人電腦和移動電話機等便攜式電子設備等的電源。近來，該鋰二次電池也被應用于搭載在電動車輛(EV)或混合動力車輛(HEV)等中的大型電池。

鋰二次電池是如下結構的二次電池：在充電時鋰以離子的形式從正極溶出并移動至負極被吸收，在放電時鋰離子相反地從負極回到正極。已知其高能量密度起因于正極材料的電勢。

作為鋰二次電池的正極活性物質，除了具有尖晶石結構的鋰錳氧化物(LiMn₂O₄)以外，還已知有具有層結構的LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂等鋰金屬復合氧化物。例如LiCoO₂具有鋰原子層與鈷原子層隔著氧原子層交替堆疊的層結構，其充放電容量大，鋰離子吸收釋放的擴散性優異，因此現在市售的鋰二次電池大多為LiCoO₂等具有層結構的鋰金屬復合氧化物。

LiCoO₂、LiNiO₂等具有層結構的鋰金屬復合氧化物以通式LiMeO₂(Me：過渡金屬)表示。這些具有層結構的鋰金屬復合氧化物的晶體結構歸屬于空間群R-3m(“-”通常附在“3”的上部，表示倒反。下同。)，其中Li離子、Me離子和氧離子分別占據3a位點、3b位點和6c位點。而且，已知其呈現由Li離子構成的層(Li層)與由Me離子構成的層(Me層)隔著由氧離子構成的O層交替堆疊的層結構。

以往，關于具有層結構的鋰金屬復合氧化物(LiM_xO₂)，例如專利文獻1中公開了一種以式：LiNi_xMn_1-xO₂(式中，0.7≦x≦0.95)表示的活性物質，該活性物質是通過在錳和鎳的混合水溶液中加入堿溶液，使錳和鎳進行共沉淀，加入氫氧化鋰，隨后進行燒制得到的。

專利文獻2中公開了一種以Li[Li_x(A_PB_QC_R)_1-x]O₂(式中，A、B和C為各不相同的3種過渡金屬元素，－0.1≦x≦0.3，0.2≦P≦0.4，0.2≦Q≦0.4，0.2≦R≦0.4)表示的正極活性物質，其由含有3種過渡金屬的氧化物的晶粒構成，所述晶粒的晶體結構為層結構，并且構成上述氧化物的氧原子的排列為立方最密堆積。

在專利文獻3中公開了一種層狀鋰鎳錳復合氧化物粉體的制造方法，為了提供具有高的堆積密度的層狀鋰鎳錳復合氧化物粉體，通過噴霧干燥對經過粉碎及混合的以鎳原子(Ni)與錳原子(Mn)的摩爾比(Ni/Mn)計為0.7～9.0的范圍的至少含有鋰源化合物、鎳源化合物和錳源化合物的漿料進行干燥，并進行燒制，由此制成層狀鋰鎳錳復合氧化物粉體，然后將該復合氧化物粉體粉碎。

專利文獻4中公開了一種物質，通過混合釩(V)和/或硼(B)，其在含有微晶粒徑增大了的鋰過渡金屬復合氧化物的同時還含有釩(V)和/或硼(B)，其一次粒徑為1μm以上，微晶粒徑為以上，且晶格應變為0.05%以下，所述鋰過渡金屬復合氧化物為以通式Li_XM_YO_Z－δ(式中，M表示作為過渡金屬元素的Co或Ni，滿足(X/Y)＝0.98～1.02、(δ/Z)≦0.03的關系)表示的鋰過渡金屬復合氧化物，相對于構成鋰過渡金屬復合氧化物的過渡金屬元素(M)，((V＋B)/M)＝0.001～0.05(摩爾比)。