[發明專利]正極活性物質和具備該正極活性物質的非水電解液二次電池

有效

• 申請號: 202010051184.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111509190B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 堀川大介
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/139;H01M4/66;H01M10/05
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;王瀟悅

在此公開的非水電解液二次電池所用的正極活性物質，具備：由能夠吸藏和放出電荷載體的化合物構成的基體部、在上述基體部的至少一部分表面配置的電介質、以及在上述基體部的至少一部分表面配置的碳酸化合物。

技術領域

本發明涉及非水電解液二次電池。詳細而言，涉及非水電解液二次電池的正極活性物質。

背景技術

非水電解液二次電池的重量輕且可得到高能量密度，所以被廣泛地用作個人計算機、便攜終端等的便攜電源、或者車輛驅動用電源。這些用途之中，用作車輛驅動用電源的非水電解液二次電池要求高的輸出特性。

為了提高該輸出特性，作為降低電池內阻的方法，在例如日本特開2011-210694中公開了一種正極活性物質，其特征在于，鐵電體在其表面被燒結。日本特開2011-210694中，通過實施這樣的燒結，由于正極與負極的電位差而在與非水電解液接觸的面發生正介電，在與正極活性物質的界面發生負介電。因此，記載了在與鐵電體接觸的非水電解液中受到斥力，在正極活性物質中受到引力，由此鋰離子的界面反應順暢地進行。

發明內容

但是，在日本特開2011-210694那樣利用電子傳導性低的鐵電體燒結正極活性物質表面時，電子的傳導通路被切斷，因此引起電池內阻的增加。因此，本發明的目的是提供一種降低電池內阻、實現高輸出特性的非水電解液二次電池以及該非水電解液二次電池用的正極活性物質。

由本發明提供的正極活性物質是用于非水電解液二次電池的正極活性物質，所述正極活性物質具備：由能夠吸藏和放出電荷載體的化合物構成的基體部；在所述基體部的至少一部分表面配置的電介質；以及在所述基體部的至少一部分表面配置的碳酸化合物。

在此，電介質是介電性比導電性更占優勢的物質，是表現為對直流電壓不通電的絕緣體的物質。典型地講，是作為物質固有值的20℃時的體積電阻率為1×10⁵Ω·m以上的物質。另外，碳酸化合物是指包含碳酸根離子的化合物。

本發明人通過專心研究，發現了通過在正極活性物質的至少部分表面配置電介質和碳酸化合物，來使存在于電介質與碳酸化合物之間的電解液的凝固點特別地向低溫偏移。具體而言，發現降低正極活性物質表面的電解液粘度，鋰離子等的電荷載體的移動速度高速化。因此，通過將在此公開的正極活性物質用于非水電解液二次電池的正極，能夠高效地降低電池內阻。

在此公開的非水電解液二次電池用正極活性物質的一優選方式中，在所述基體部的至少一部分表面具備所述電介質與所述碳酸化合物彼此接近而存在的混合存在部。通過將這樣結構的正極活性物質用于非水電解液二次電池的正極，能夠更高效地降低電池內阻。

在此，“彼此接近而存在”是指在電子顯微鏡等檢測單元中以確認到電介質與碳酸化合物接觸了的狀態而存在。

在此公開的非水電解液二次電池用正極活性物質的一優選方式中，所述電介質是25℃時的體積電阻率為1×10¹⁰Ω·m以上的氧化物。通過使用這樣結構的電介質，能夠高效地降低電池內阻。

另外，在此公開的非水電解液二次電池用正極活性物質的一優選方式中，所述碳酸化合物是包含金屬離子的碳酸鹽。通過使用這樣結構的碳酸化合物，能夠高效地降低電池內阻。

另外，在此公開的非水電解液二次電池用正極活性物質的一優選方式中，其特征在于，所述基體部由能夠吸藏和放出鋰離子的化合物構成，所述正極活性物質是在鋰離子二次電池的正極中使用的。在此公開的正極活性物質能夠實現電池內阻的進一步降低，因此是在要求高速率充放電和高輸出功率的車輛驅動用鋰離子二次電池用途中特別合適的正極活性物質。

另外，通過提供在此公開的正極活性物質，能夠進一步提供在正極具備該正極活性物質的非水電解液二次電池。在此公開的非水電解液二次電池通過如上所述的正極活性物質的效果，能夠更加降低電池內阻。