[發明專利]鋰離子電池用正極活性材料及其制造方法、鋰離子電池以及鋰離子電池系統

有效

• 申請號: 201811442681.1
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109950531B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 二井谷啟太;牧村嘉也
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;H01M10/44
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 楊海榮;穆德駿

本發明涉及鋰離子電池用正極活性材料及其制造方法、鋰離子電池以及鋰離子電池系統。在應用尖晶石型鈷酸鋰作為鋰離子電池用正極活性材料之時，尖晶石型晶相不穩定且容易轉變為層狀巖鹽結構，容易損害電池特性。通過將尖晶石型鈷酸鋰的鈷的一部分置換為錳，從而謀求尖晶石型晶相的穩定化。具體而言，一種正極活性材料，其為在鋰離子電池中使用的正極活性材料，包含鋰與過渡金屬的復合氧化物，前述過渡金屬包含鈷以及錳并且以鈷為主體，前述復合氧化物具有由鋰、鈷、錳以及氧構成的尖晶石型晶相。

技術領域

本申請公開了在鋰離子電池中使用的正極活性材料等。

背景技術

如專利文獻1～3中公開的那樣，具有層狀巖鹽型晶相的鈷酸鋰作為鋰離子電池中使用的正極活性材料正在被廣泛利用。另一方面，近年來，開發了非專利文獻1中公開的那樣的具有尖晶石型晶相的鈷酸鋰，期待成為鋰離子電池用的新的正極活性材料。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-001256號公報

專利文獻2：日本特開2015-032335號公報

專利文獻3：日本特開2013-110064號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Eungje Lee等，ACS應用材料與界面(Appl.Mater.Interfaces)2016,8,27720-27729

發明內容

發明所要解決的問題

根據本發明人的新發現，非專利文獻1中公開的具有尖晶石型晶相的鈷酸鋰存在尖晶石型晶相不穩定且容易變化為層狀巖鹽型晶相這樣的問題。因此，例如，在將具有尖晶石型晶相的鈷酸鋰作為正極活性材料而構成鋰離子電池的情況下，有時無法確保電池的容量、庫倫效率或容量保持率等電池特性。

用于解決問題的手段

作為用于解決上述問題的手段之一，本申請公開一種正極活性材料，為在鋰離子電池中使用的正極活性材料，包含鋰與過渡金屬的復合氧化物，構成前述復合氧化物的前述過渡金屬包含鈷以及錳并且以鈷為主體，前述復合氧化物具有由鋰、鈷、錳以及氧構成的尖晶石型晶相。

“包含鋰與過渡金屬的復合氧化物，前述過渡金屬包含鈷以及錳并且以鈷為主體”是指，換言之，在鋰、鈷以及錳的復合氧化物(以下，有時稱為“鈷錳酸鋰”)中，相比于錳而言鈷的摩爾數更多。

“具有尖晶石型晶相”是指，在X射線衍射中至少確認源自尖晶石型晶相的衍射峰。

需要說明的是，在尖晶石型的鈷酸鋰與尖晶石型的鈷錳酸鋰中，尖晶石型晶相中的晶格常數不同。即，在利用X射線衍射、元素分析而確認復合氧化物的組成的基礎上，利用X射線衍射而確認尖晶石型晶相的晶格常數，從而能夠確認在復合氧化物中“由鋰、鈷、錳以及氧構成的尖晶石型晶相”的有無。

關于本公開內容的正極活性材料，前述復合氧化物優選具有由LiMn_xCo_yO_2±δ(0.1≤x≤0.3，0.7≤y≤0.9，0.8≤x+y≤1.2)表示的組成。

本公開內容的正極活性材料例如可根據以下方法而制造。即，本申請公開一種制造方法，為制造本公開內容的正極活性材料的方法，具備以下工序：將鋰源、鈷源以及錳源進行混合而獲得混合物的第1工序，以及將前述混合物進行加熱而獲得具有尖晶石型晶相的復合氧化物的第2工序。

在本公開內容的制造方法中，優選將前述第2工序中的加熱溫度設為200℃以上且450℃以下。

在本公開內容的制造方法中，優選將前述第2工序中的加熱時間設為1周以上。