[發明專利]鋰離子二次電池用正極材料、鋰離子二次電池用正極、鋰離子二次電池

有效

• 申請號: 201810290334.5
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN109004184B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 山屋竜太;村田進
• 申請（專利權）人: 住友大阪水泥股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M10/0525
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明提供一種抑制包覆正極活性物質的一次粒子的表面的碳質覆膜的剝離，并在確保電子導電性的同時能夠提高正極密度的鋰離子二次電池用正極材料、含有該鋰離子二次電池用正極材料的鋰離子二次電池用正極及具備該鋰離子二次電池用正極的鋰離子二次電池。本發明的鋰離子二次電池用正極材料是將活性物質粒子、導電助劑及粘結劑的混合比以質量比計為94:1:5的混合物溶解于溶劑中而成的，總固體成分量為45質量％的糊劑的剪切速率為4.0[1/s]時的粘度為5000mPa·s以下，其中，所述活性物質粒子包含由通式Li_xA_yD_zPO₄所表示的中心粒子及將中心粒子的表面包覆的碳質覆膜的活性物質粒子。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子二次電池用正極材料、鋰離子二次電池用正極及鋰離子二次電池。

背景技術

近年來，作為期待小型化、輕量化、高容量化的電池，已提出有鋰離子二次電池等非水電解液系的二次電池，并投入實際使用。鋰離子二次電池由具有能夠可逆地脫嵌鋰離子的性質的正極及負極與非水系的電解質所構成。

作為鋰離子二次電池的負極材料的負極活性物質，通常使用碳系材料或具有能夠可逆地脫嵌鋰離子的性質的含有Li的金屬氧化物。作為這種含有Li的金屬氧化物，例如可舉出鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)。

另一方面，作為鋰離子二次電池的正極，使用包含正極材料及粘合劑等的正極材料合劑。作為正極活性物質，例如使用磷酸鐵鋰(LiFePO₄)等具有能夠可逆地脫嵌鋰離子的性質的含有Li的金屬氧化物。而且，將該正極材料合劑涂布于被稱為電極集流體的金屬箔的表面，由此形成鋰離子二次電池的正極。

鋰離子二次電池的電解液中使用非水系溶劑。作為非水系溶劑能夠應用在高電位進行氧化還原的正極活性物質、在低電位進行氧化還原的負極活性物質。由此，能夠實現具有高電壓的鋰離子二次電池。

與鉛電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等以往的二次電池相比，這種鋰離子二次電池為輕量且小型，并且具有高能量。因此，鋰離子二次電池不僅用作移動電話及筆記本式個人計算機等便攜式電子設備中所使用的小型電源，還用作固定式緊急用大型電源。

近年來，要求提高鋰離子二次電池的性能，而進行了各種研究。例如，在高電流密度區域中使用鋰離子二次電池時，為了提高性能，要求進一步提高電子導電性。對這種物理性質要求，已知有利用碳質材料(以下，有時稱為“碳質覆膜”。)包覆正極活性物質的表面的技術(例如，參考專利文獻1～3)。作為利用碳質覆膜包覆正極活性物質的表面的方法，已知有將正極活性物質和碳源混合，將該混合物在惰性氣氛下或還原性氣氛下進行煅燒的方法。

專利文獻1：日本特開2009-004371號公報

專利文獻2：日本特開2011-049161號公報

專利文獻3：日本特開2012-104290號公報

發明內容

發明要解決的問題

關于被碳質覆膜包覆的正極活性物質的一次粒子的凝聚體(顆粒)，若內部存在空隙，則在制作電極糊劑時空隙吸收溶劑或粘合劑，從而引起糊劑粘度的增大或粘結性的下降。并且，顆粒內的空隙直接成為電極的空隙，每單位體積的能量密度下降。

另外，能夠通過粉碎顆粒(消除空隙)來抑制糊劑粘度的增大或粘結性的下降，但是若粉碎強度過大，則碳質覆膜從正極活性物質的一次粒子的表面剝離，s不僅電子導電性下降，而且因比表面積的增加而引起糊劑粘度的增大。電子導電性的下降引起輸入輸出特性或充放電循環后的容量下降。并且，由于糊劑粘度的增大，將糊劑涂布于電極集流體時，因涂布表面產生凹凸或涂布厚度不均而使電極結構變得不均勻。另一方面，若粉碎強度過小，則電極內殘留有空隙，電極的每單位體積的能量密度下降。