[發(fā)明專利]非水電解質(zhì)二次電池用正極活性物質(zhì)以及使用該正極活性物質(zhì)的非水電解質(zhì)二次電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380046602.4
• 申請(qǐng)日: 2013-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104603997A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菅谷純一;滝尻學(xué);竹內(nèi)正信;柳田勝功;小笠原毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三洋電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01M4/525
• 分類號(hào): H01M4/525;C01G53/00;H01M4/36;H01M4/505
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及非水電解質(zhì)二次電池用正極活性物質(zhì)以及使用該正極活性物質(zhì)的非水電解質(zhì)二次電池。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著便攜式電話、筆記本電腦、智能手機(jī)等移動(dòng)信息終端小型化、輕量化的急速發(fā)展，作為其驅(qū)動(dòng)電源的電池要求一步高容量化。隨著充放電而通過(guò)鋰離子在正、負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)進(jìn)行充放電的非水電解質(zhì)二次電池，由于其具有高能量密度和高容量，被廣泛用作上述移動(dòng)信息終端的驅(qū)動(dòng)電源。

進(jìn)而，最近非水電解質(zhì)二次電池作為電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車等的動(dòng)力用電源也受到注目，估計(jì)用途進(jìn)一步擴(kuò)大。此類動(dòng)力用電源要求能夠長(zhǎng)時(shí)間使用的高容量化、在較短時(shí)間內(nèi)反復(fù)進(jìn)行大電流放電時(shí)的循環(huán)特性的提高。特別是在電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車等用途中，需要維持大電流放電時(shí)的循環(huán)特性且達(dá)成高容量化。

在此，作為達(dá)成電池高容量化的方法，已知通過(guò)提高充電電壓來(lái)擴(kuò)大能夠使用的電壓范圍的方法。但是，提高充電電壓時(shí)，正極活性物質(zhì)的氧化力增強(qiáng)，另外正極活性物質(zhì)由于含有具有催化性的過(guò)渡金屬(例如Co、Mn、Ni、Fe等)，因此產(chǎn)生電解液的分解反應(yīng)等。結(jié)果導(dǎo)致在正極活性物質(zhì)的表面形成含有阻礙充放電反應(yīng)的Co²⁺、Ni²⁺的過(guò)渡金屬氧化物的覆膜的問(wèn)題。因此，提出了以下所示的提案。

(1)在能夠吸藏、釋放鋰離子的母材顆粒表面存在Gd等的氧化物，抑制高溫充電時(shí)的浮充電流增加的提案(參照專利文獻(xiàn)1)。

(2)在正極活性物質(zhì)的二次顆粒表面附近存在較多的Zr等元素，提高循環(huán)特性、貯存特性的提案(參照專利文獻(xiàn)2)。

現(xiàn)行技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：WO2005/008812號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2006-202647號(hào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題

但是，上述(1)、(2)的提案中，大電流放電時(shí)正極活性物質(zhì)裂開(kāi)，露出一次顆粒的新表面，不能充分抑制在該新表面的正極活性物質(zhì)和電解液的副反應(yīng)。因此反復(fù)進(jìn)行大電流放電時(shí)，具有電池容量變小而循環(huán)特性降低、或者輸出功率特性降低的問(wèn)題。

用于解決問(wèn)題的方案

本發(fā)明的一方式的非水電解質(zhì)二次電池用正極活性物質(zhì)具備含鋰過(guò)渡金屬氧化物和稀土類的化合物，所述含鋰過(guò)渡金屬氧化物含有鎳和鋯，且由一次顆粒聚集而成的二次顆粒形成，所述稀土類的化合物附著于上述一次顆粒彼此接觸的界面和/或該界面附近。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的一方式，在伴隨大電流放電的條件下進(jìn)行反復(fù)充放電的情況下，循環(huán)特性提高，并且可以抑制輸出功率特性的降低。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的一方式的圓筒型的非水電解質(zhì)二次電池的概略結(jié)構(gòu)的示意性縱截面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一方式具備含鋰過(guò)渡金屬氧化物和稀土類的化合物，所述含鋰過(guò)渡金屬氧化物含有鎳和鋯，且由一次顆粒聚集而成的二次顆粒形成，所述稀土類的化合物附著于上述一次顆粒彼此接觸的界面和/或該界面附近。

含鋰過(guò)渡金屬氧化物以二次顆粒的狀態(tài)存在時(shí)，如果稀土類的化合物附著于一次顆粒彼此接觸的界面和/或該界面附近，則在該界面和/或其附近存在含鋰過(guò)渡金屬氧化物中所含的鋯和稀土類的化合物。因此，根據(jù)下述理由，由于能夠在上述界面和/或其附近形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因此即使進(jìn)行大電流放電的情況下，也可以抑制在上述二次顆粒產(chǎn)生顆粒裂紋。其結(jié)果，伴隨大電流放電的條件下進(jìn)行反復(fù)充放電時(shí)，循環(huán)特性提高，而且可以抑制輸出功率特性的降低。因此，本發(fā)明的一方式的電池對(duì)于需要在10A、20A等大電流下放電的工具用途等而言極其有用。

此時(shí)，作為鋯的存在位置，例如可以均勻存在于含鋰過(guò)渡金屬氧化物的一次顆粒內(nèi)部，大量存在于一次顆粒的表面和/或表層(一次顆粒內(nèi)部中的表面附近)，或者大量存在于二次顆粒的表面和/或表層。

上述含鋰過(guò)渡金屬氧化物優(yōu)選以組成式Li_xNi_yZr_zM_(1-y-z)O₂(0.9<x<1.2，0.3<y≤0.9，0.001≤z≤0.01)表示。