[發明專利]正極活性物質和使用了該正極活性物質的鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201710310037.8
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107359348B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 長谷川元;大森敬介;穗積正人;兒玉昌士;田中拓海;吉田秀樹;園尾將人;前田悠貴
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;日亞化學工業株式會社
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 陳冠欽

本發明涉及正極活性物質和使用了該正極活性物質的鋰離子二次電池。提供耐久性高的正極活性物質和鋰離子二次電池。正極活性物質，其是由通式Li_(1+a)Ni_xCo_yMn_zW_tO₂(?0.05≤a≤0.2，x＝1?y?z?t，0≤y＜1，0≤z＜1，0＜t≤0.03)表示的正極活性物質，其特征在于，在將W元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度平均設為t1、將W元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度標準偏差設為σ1時，滿足以下的式(1)：σ1/t1≤0.92…(1)。

技術領域

本發明涉及正極活性物質和使用了該正極活性物質的鋰離子二次電池。

背景技術

為了鋰離子二次電池的性能改進，嘗試了著眼于正極活性物質的研究。

例如，在專利文獻1中，公開了以低SOC區域中的輸出提高、抑制由充放電循環導致的劣化為目的，使用了具有如下正極活性物質的正極的鋰二次電池，該正極活性物質呈現具有層狀結構的鋰過渡金屬氧化物的一次粒子聚集的二次粒子的形態，包含Ni、Co和Mn的至少一種，進而包含W、Ca和Mg，并且W元素偏集于一次粒子的表面。

在專利文獻2中，公開了通過使用將鎳鈷錳復合氫氧化物粒子與鋰化合物混合、將得到的混合物燒成而得到的正極活性物質，可減小電極電阻，該鎳鈷錳復合氫氧化物粒子由多個板狀一次粒子在任意方向聚集而形成并包含Ti、V、Cr、Al、Mg、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W的至少一種元素。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-252807號公報

專利文獻2：日本特開2011-116580號公報

發明內容

發明所要解決的課題

在專利文獻1的鋰二次電池中，與使用了不含W元素的正極活性物質的鋰二次電池相比，也看到了充放電循環后的容量維持率的提高效果，但要求耐久性的進一步提高。

本發明是鑒于上述實際情況而完成的，本發明的目的在于，提供一種耐久性高的正極活性物質以及鋰離子二次電池。

用于解決課題的手段

本發明人進行了專心研究，結果得到如下發現：通過在含W元素的正極活性物質中使W元素分布均勻化，耐久性提高。本發明是基于該認識完成的。

本發明的正極活性物質是由通式Li_(1+a)Ni_xCo_yMn_zW_tO₂(-0.05≤a≤0.2，x＝1-y-z-t，0≤y＜1，0≤z＜1，0＜t≤0.03)表示的正極活性物質，其特征在于，

在將W元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度平均設為t1、將W元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度標準偏差設為σ1時，滿足以下的式(1)：

σ1/t1≤0.92…(1)。

另外，在本發明的正極活性物質中，優選在將Ni元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度平均設為t2、將Co元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度平均設為t3、將Mn元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度平均設為t4、將Ni元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度標準偏差設為σ2、將Co元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度標準偏差設為σ3、將Mn元素的一次粒子內部及一次粒子粒界處的元素濃度標準偏差設為σ4時，滿足以下的式(2)～(4)的至少一者：

σ2/t2≤0.10…(2)，