[發(fā)明專利]活性物質(zhì)、使用該活性物質(zhì)的電極以及鋰離子二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380017418.7
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104205437B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 加藤友彥;佐野篤史;蘇武正樹;野島昭信
• 申請（專利權(quán)）人: TDK株式會社
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/58;H01M10/052;H01M10/0566
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及活性物質(zhì)、使用該活性物質(zhì)的電極以及鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

近年來，面對環(huán)境·能源問題的解決而期待著各種電動汽車的普及。作為把握這些電動汽車的實用化的關(guān)鍵的馬達驅(qū)動用電源等車載電源，專門進行了鋰離子二次電池的開發(fā)。然而，作為車載電源，為了廣泛普及電池而有必要提高電池的性能并使之更便宜。另外，需要使電動汽車的一次充電行走距離接近汽油發(fā)動機車，并且期望更高能量的電池。

為了提高電池的能量密度并構(gòu)成高放電容量需要增大正極與負極的每單位質(zhì)量所蓄積的電量。作為有可能符合該要求的正極材料(正極用活性物質(zhì))而探討了Ni-Co-Mn三元復(fù)合氧化物或具有屬于空間群R-3m的結(jié)晶結(jié)構(gòu)且在過渡金屬晶位上含有鋰的所謂固溶體系材料。

但是，上述Ni-Co-Mn三元復(fù)合氧化物或固溶體系材料因初次充電時的不可逆容量高，所以會有正極活性物質(zhì)的初期充放電效率低，在電池設(shè)計中必須過量使用所相對的負極以及電池容量的降低等的問題。

因此，在專利文獻1中提出有通過以包含含有鎳和錳的含鋰金屬氧化物以及LiFePO₄的方式來提高初次充放電效率。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-235151號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明想要解決的技術(shù)問題

然而，上述專利文獻1所記載的包含含有鎳和錳的含鋰金屬氧化物以及LiFePO₄的正極中，雖然能夠提高初次充放電效率，但是仍有平均放電電壓降低的問題。

本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題而完成的發(fā)明，目的在于提供一種高容量且初次充放電效率高而且平均放電電壓高的正極活性物質(zhì)以及使用該正極活性物質(zhì)做成的電極以及鋰離子二次電池。

解決技術(shù)問題的手段

為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的活性物質(zhì)的特征在于：

包含：第一活性物質(zhì)材料，選自以組成式(1)或者組成式(2)表示的活性物質(zhì)材料中的至少一種；和第二活性物質(zhì)材料，以與所述第一活性物質(zhì)不同的組成式(3)表示，

Li_wNi_x(M1)_y(M2)_zO₂???(1)

[M1是選自Co、Mn中的至少一種；M2是選自Al、Fe、Cr以及Mg中的至少一種；1.0＜w＜1.1；2.0＜(x+y+z+w)≤2.1；0.3＜x＜0.95；0.01＜y＜0.4；0.001＜z＜0.2]，

Li_tNi_pCo_qMn_r(M3)_sO₂???(2)

[M3是選自Al、Si、Zr、Ti、Fe、Mg、Nb、Ba以及V中的至少一種；2.0≤(p+q+r+s+t)≤2.2；1.0＜t≤1.3；0＜p≤0.3；0≤q≤0.3；0.3≤r≤0.7；0≤s≤0.1]，

Li_1-αVOPO₄???(3)

[其中，α為0＜α≤1]，

并且，相對于第一活性物質(zhì)材料(A)與第二活性物質(zhì)材料(B)的總摩爾數(shù)，第二活性物質(zhì)材料(B)的比例(δ)為0.4mol％≤δ≤18mol％。

即δ(單位：mol％)為δ＝(B/(A+B))×100。

通過本發(fā)明所涉及的的活性物質(zhì)能夠提供一種高容量且初次充放電效率高并且平均放電電壓高的正極活性物質(zhì)以及使用該正極活性物質(zhì)做成的鋰離子二次電池。對于這樣的理由不一定清楚，不過本發(fā)明人認為如下所述。本發(fā)明人認為在第一活性物質(zhì)與第二活性物質(zhì)進行混合或者熱處理時，通過第一活性物質(zhì)的Li向第二活性物質(zhì)移動，從而第一活性物質(zhì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)部分性地穩(wěn)定化。進一步，本發(fā)明人認為由于第二活性物質(zhì)材料有助于充放電，因而高容量并且初次充放電效率提高而且平均放電電壓提高。

本發(fā)明所涉及的電極具備集電體、包含上述活性物質(zhì)并被設(shè)置于集電體上的活性物質(zhì)層。從而，就能夠獲得高容量且初次充放電效率高而且平均放電電壓高的電極。

本發(fā)明所涉及的鋰離子二次電池具備上述電極、相對于該電極設(shè)置的負極、被設(shè)置于它們之間的隔離物、電解液。由此，能夠獲得高容量且初次充放電效率高而且平均放電電壓高的鋰離子二次電池。