[發明專利]鋰鈷系復合氧化物及其制造方法、電化學器件及鋰離子二次電池

在審

• 申請號: 201580070924.1
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN107112530A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 粟野英和;加茂博道;廣瀬貴一;吉川博樹
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;C01G51/00;C01G53/00;H01G11/06;H01G11/24;H01G11/46;H01M4/48;H01M4/505;H01M10/052
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 李英艷,張永康

技術領域

本發明涉及一種鋰鈷系復合氧化物及其制造方法、以及使用此鋰鈷系復合氧化物而成的電化學器件(electrochemical device)及鋰離子二次電池。

背景技術

近年，以移動終端(mobile terminal)等為代表的小型電子機器廣泛普及，而強烈尋求進一步小型化、輕量化及長壽命化。對于這樣的市場要求，推進了特別是小型且輕量又能夠得到高能量密度的二次電池的開發。此種二次電池不限于對小型電子器械的適用，對汽車等為代表的大型電子器械、房屋等為代表的電力儲存系統的適用也正在探討中。

其中，鋰離子二次電池容易進行小型化及高容量化而受到廣大期待。這是由于其可得到比鉛電池、鎳鎘電池更高的能量密度。

該鋰離子二次電池具備正極、負極、及隔膜還有電解液。該正極、負極包含與充放電反應相關的正極活性物質、負極活性物質。

以往，提出一種非水電解質二次電池，其使用鋰鈷復合氧化物來作為正極活性物質，所述鋰鈷復合氧化物具有屬于空間群(space group)R-3m的六方晶系的層狀巖鹽構造，且包含鈷、鎳之類的稀有金屬也就是過渡金屬。近年，對于這樣的非水電解質二次電池進一步尋求高容量，另外，還尋求對于高電位的循環壽命。然而，對循環壽命進行改善的要求還是很高，因而為了改善壽命持續開展著各種嘗試(例如，參照專利文獻1～6)。在這些嘗試之中，雖然有將不同種金屬、半金屬元素固溶化于活性物質的鈷和/或鎳與鋰的復合氧化物中來穩定化結晶構造的嘗試、及調節鈉和鉀等雜質元素的量的嘗試等，但仍未達成能滿足要求的循環壽命。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-075177號公報；

專利文獻2：日本特開2009-026640號公報；

專利文獻3：日本特開2007-048525號公報；

專利文獻4：日本特開2012-079603號公報；

專利文獻5：日本特開2005-019244號公報；

專利文獻6：日本特開2013-157260號公報。

發明內容

發明所要解決的問題

本發明是鑒于上述問題點而完成，其目的在于提供一種鋰鈷系復合氧化物及其制造方法，所述鋰鈷系復合氧化物，當作為電化學器件的正極活性物質來使用時，可得到高的充放電容量還有高的循環特性。

解決問題的技術方案

為了達成上述目的，本發明提供一種鋰鈷系復合氧化物，其用于電化學器件的正極的活性物質，所述鋰鈷系復合氧化物的特征在于：以相對于前述鋰鈷系復合氧化物的質量比計，使前述鋰鈷系復合氧化物分散于超純水中而成的溶出液中所溶出的氟離子，是500ppm以上且15000ppm以下；所述鋰鈷系復合氧化物的組成，是由下述通式(1)所表示：Li_1-xCo_1-zM_zO_2-aF_a，其中，-0.1≤x＜1，0≤z＜1，0≤a＜2…(1)；

式(1)中，M表示由Mn、Ni、Fe、V、Cr、Al、Nb、Ti、Cu、Zn所組成的群組中選出的1種以上的金屬元素。

若是這樣的鋰鈷系復合氧化物，則由于會使鋰離子的脫離、插入變得順利，由此可穩定并適當地供給鋰離子，因此當作為電化學器件的正極活性物質來使用時，可得到高的充放電容量還有高的循環特性。

此時，優選為以相對于前述鋰鈷系復合氧化物的質量比計，使前述鋰鈷系復合氧化物分散于超純水中而成的溶出液中所溶出的鋰離子，是500ppm以上且20000ppm以下。

若在使鋰鈷系復合氧化物分散于超純水中時，以相對于鋰鈷系復合氧化物的質量比計，溶出液所溶出的鋰離子是在上述范圍內，則在作為電化學器件的正極活性物質來使用時，可更有效地提高充放電容量和循環特性。

此時，優選使前述鋰鈷系復合氧化物分散于超純水中而成的溶出液中所溶出的鋰離子與前述氟離子的質量比，也就是氟離子的質量/鋰離子的質量，是0.1以上且5以下。

若溶出的鋰離子與氟離子的質量比，也就是氟離子的質量/鋰離子的質量是在上述范圍內，則當作為電化學器件的正極活性物質來使用時，能更可靠地提高充放電容量和循環特性。

此時，優選為平均粒徑是0.5μm以上且30.0μm以下。

若鋰鈷系復合氧化物的平均粒徑是在上述范圍內，則當作為電化學器件的正極活性物質來使用時，可更有效地提高充放電容量和循環特性。