[發明專利]鋰離子二次電池用正極以及包括該正極的鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201480021812.2
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN105122508B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 淺子功;西村直人;吉江智壽;松山貴洋;江崎正悟;西中俊平;上村雄一
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 魯雯雯,金龍河

技術領域

本發明涉及一種鋰離子二次電池用正極以及包括該正極的鋰離子二次電池。更為具體地說，本發明涉及一種具有良好循環特性的鋰離子二次電池用正極以及包括該正極的鋰離子二次電池。

背景技術

鋰離子二次電池不僅作為便攜式電子設備用的小型電池而且還作為車載用以及電力儲存用等大容量器件備受矚目。因此，對安全性、成本以及壽命等的要求變得更高。

鋰離子二次電池的主要組件包括正極、負極、電解液、隔板以及外部包裝材料。另外，上述正極由正極活性物質、導電材料、集電體以及粘合劑(粘結劑)構成。

通常，作為正極活性物質采用以LiCoO₂為代表的層狀過渡金屬氧化物。然而，層狀過渡金屬氧化物，在滿充電狀態下，在150℃左右的較低溫度下很容易引起氧脫附，并且由于該氧脫附可能會產生電池的熱失控反應。因此，在便攜式電子設備中使用這種具有正極活性物質的電池時，可能會發生電池的發熱、燃燒等事故。

為此，人們期待具有在異常時不排放氧氣且價格比LiCoO₂低廉的穩定的橄欖石型結構的磷酸鐵鋰(LiFePO₄)及其衍生物。作為磷酸鐵鋰的衍生物，在日本專利文獻特開2008-166207號公報(專利文獻1)中公開了一種分別用Zr和Si取代Fe位和P位的LiFe_1-xZr_xP_1-ySi_yO₄。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利文獻特開2008-166207號公報

發明內容

發明所要解決的課題

然而，由于上述公報所述的磷酸鐵鋰的衍生物由Zr和Si取代，因此人們期待循環特性得到提高。但是，其提高還有改善的余地。

用于解決課題的技術方案

本發明的發明人等經研究發現：

(i)作為正極活性物質的含鋰金屬氧化物的單位晶格的晶格常數a、b以及c在特定的范圍內；

(ii)正極活性物質層的孔隙率在特定范圍內；

(iii)含鋰金屬氧化物的容積與導電材料的容積的合計值在特定范圍內，

因此能夠提供一種提高了循環特性的鋰二次電池用正極，并完成了本發明。

這樣，根據本發明，提供一種鋰離子二次電池用正極，其包括：集電體；以及正極活性物質層，其形成于所述集電體的至少一個面；其中，所述正極活性物質層包括：含鋰金屬氧化物，其包括用以下通式(1)

LiFe_1-xZr_xP_1-ySi_yO₄ (1)

(其中，0＜x＜1，0＜y＜1)表示的單位晶格；以及導電材料，

其中，正極活性物質層在集電體的每一單位面積具有0.82×10^-3～7.87×10^-3cm³/cm²的容積的孔隙，所述單位晶格具有10.326≤a≤10.335、6.006≤b≤6.012、4.685≤c≤4.714的晶格常數，所述含鋰金屬氧化物的容積與導電材料的容積的合計值在集電體的每一單位面積中為1.61×10^-3～6.46×10^-3cm³/cm²。

此外，根據本發明，提供一種鋰離子二次電池，其包括：上述正極、負極以及位于所述正極和所述負極之間的隔板。

發明效果

在本發明中，可以提供一種能夠提高鋰離子二次電池的循環特性的正極以及循環特性得到提高的鋰離子二次電池。

在本發明中，還可以提供一種在具備以下條件的任一時能夠更加提高鋰離子二次電池的循環特性的正極以及循環特性更加提高的鋰離子二次電池。所述條件為：

(1)正極活性物質層具有30～52％的容積比例的孔隙；

(2)含鋰金屬氧化物的容積與導電材料的容積的比為1:0.06～0.23；

(3)含鋰金屬氧化物的容積與導電材料的容積的合計值在正極活性物質層的容積中所占的比例為40～65％；

(4)x和y在0.015≤x≤0.095以及0.025≤y≤0.19的范圍；

(5)x和y的比例為1:1～2。

附圖說明