[發明專利]鋰離子二次電池和活性物質材料的制造方法

有效

• 申請號: 202010082759.4
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111554918B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 山本雄治
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525;C01G53/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉航;王瀟悅

提供更高度地降低了二次電池的內部電阻的鋰離子二次電池。通過本發明提供一種具備包含活性物質(102)的電極(30、40)的鋰離子二次電池(1)。活性物質(102)在表面具備包含金屬氧化物的金屬氧化物層(106)和包含鋰離子傳導體的離子傳導層(104)這兩個被覆層，金屬氧化物層(106)與離子傳導層(104)相鄰。

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池和活性物質材料的制造方法。

本申請要求基于在2019年2月8日申請的日本國專利申請第2019-021516號的優先權，該申請的全部內容作為參照而被編入到本說明書中。

背景技術

鋰離子二次電池隨著實用化的推進，與用途相應的各種特性的改善的要求進一步提高。例如，對于在二次電池中吸收釋放電荷載體的活性物質，在降低電池的內部電阻的方面，優選使大量的鋰離子瞬時地更順利地嵌入和脫離。因此，例如曾提出了在正極、負極所含的活性物質粒子的表面被覆具有鋰離子傳導性的材料(作為一例，參照專利文獻1)。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本國專利申請公開第2014-022204號公報

發明內容

一般地，正極活性物質、負極活性物質具有層狀結構，作為電荷載體的鋰離子被吸藏于活性物質的該層間。因此，在正極活性物質、負極活性物質的內部的鋰離子的移動被限定于作為層間的面方向，向活性物質的嵌入和脫離時的鋰離子的移動也為該方向在順利地進行嵌入和脫離的方面是優選的。在此，如果是鋰離子傳導性材料，則鋰離子能夠不限制方向而以低阻力在其內部移動。因此，通過用鋰離子傳導性材料被覆活性物質粒子的表面，能夠使來自所有方向的鋰離子順利地在活性物質的層間嵌入和脫離，能夠降低內部電阻。然而，根據本發明人的研究，與活性物質的構成相關的電池的內部電阻的降低存在改善的余地。

本發明是鑒于上述方面而完成的，其目的在于提供更高度地降低了二次電池的內部電阻的鋰離子二次電池。另外，本發明的另一目的在于提供用于鋰離子二次電池的活性物質材料的制造方法。

在此公開的技術提供一種具備含有活性物質的電極的鋰離子二次電池。在該二次電池中，所述活性物質在表面具備包含金屬氧化物的金屬氧化物層和包含鋰離子傳導體的離子傳導層這兩個被覆層。而且，所述金屬氧化物層與所述離子傳導層相鄰。作為典型，在正極活性物質的表面，構成金屬氧化物層的金屬氧化物與構成離子傳導層的鋰離子傳導體接觸。根據這樣的構成，在與金屬氧化物層相鄰的離子傳導層中形成鋰離子的密度局部地且相對地變高了的鋰離子過剩部和鋰離子的密度局部地且相對地變低了的鋰離子缺乏部。經由這樣的鋰離子的過剩部和缺乏部，鋰離子能夠通過正極活性物質低阻力地嵌入和脫離。通過由這樣的活性物質材料構成電極，能夠進一步降低電池的內部電阻。

在此公開的技術的優選的一方式中，所述金屬氧化物包含選自氧化鈦、氧化鋁、二氧化硅和氧化鎢中的至少一種。由此，在本技術中在能夠形成適宜的金屬氧化物層的方面是優選的。

在此公開的技術的優選的一方式中，所述鋰離子傳導體包含選自磷酸鋰、硫酸鋰、鎢酸鋰、硅酸鋰、鈷酸鋰、鋁酸鋰和鈦酸鋰中的至少一種。由此，在本技術中在能夠形成適宜的離子傳導層的方面是優選的。

在此公開的技術的優選的一方式中，在將所述金屬氧化物的中心元素的電負性(電負度)記為χ_M，將所述鋰離子傳導體的中心元素的電負性記為χ_M’時，它們滿足χ_M＜χ_M’。由此，在能夠形成更低電阻的電池方面是優選的。

在此公開的技術的優選的一方式中，在將所述活性物質設為100質量份時，所述離子傳導層的比例為0.05質量份以上且5質量份以下。由此，在能夠兼顧電阻的降低和容量維持率的提高的方面是優選的。