[发明专利]阴极活性材料及非水电解质二次电池

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包括2006年2月13日在日本专利局提交的日本专利申请 JP2006-035531涉及的主题，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及阴极活性材料和非水电解质二次电池，且更具体涉及具有不同 组成的两种锂钴复合氧化物的阴极活性材料及利用该阴极活性材料的非水电解 质二次电池。

背景技术

近年来，由于电子设备的发展和由于半导体集成技术的进展电子设备小型 化的实现，对作为便携式电子设备电源的电池的需求增加。要求其特征为该电 池是小型且重量轻、能长时间使用以及能够充电和放电的二次电池。

作为具有这些特征的小型二次电池，可以是镍氢电池、镍镉电池、锂离子 二次电池等。其中，具有4V级高电压和高能量密度的锂离子二次电池具有大的 电功率消耗。对很少使用一次电池的便携式电子设备等的需求也增加。

锂离子二次电池的特点是具有大的容量，也就是，通过结合与其它电池相 比氧化-还原电势更高的阴极和氧化-还原电势更低的阳极可以形成大的能量密 度。目前，锂钴复合氧化物是锂离子二次电池的阴极活性材料的主流。

尽管使用锂钴复合氧化物的锂离子二次电池具有平均放电电势高的优点， 但是循环特性不好并且低温下大-输出放电时的电压降大。因此，存在这样的问 题，例如，当在寒冷地区打开个人电脑(下文，缩写为PC)的电源时，由于输 出不足从而不能启动PC。

例如，在JP-A-2001-319652中，公开了一种下述通式所示的锂钴复合氧化 物。

LiCo_xA_yB_zO₂

(式中，A表示选自Al、Cr、V、Mn和Fe中的至少一种；B表示选自Mg 和Ca中的至少一种；设定x为0.9≤x＜1范围内的值；设定y为0.001≤y≤0.05 范围内的值；以及设定z为0.001≤z≤0.05范围内的值)

根据使用这种阴极活性材料的锂离子二次电池，尽管可以改良高温特性， 但是难以获得关于负载特性和低温特性的满意特性。

此外，例如，为了改善锂离子二次电池的低温输出特性，提出了在锂钴复 合氧化物的合成中添加锆Zr的技术。而且，为了改善电极的填充性能，通过将 添加有锆Zr的锂钴复合氧化物混合成粗粉末或微粉末并使用它，能够实现锂离 子二次电池的高容量。

发明内容

然而，如果将添加有锆Zr的锂钴复合氧化物混合成为粗粉末或微粉末并进 行使用，尽管能够实现电池的高容量，但是存在安全性显著恶化的问题。还需 要进一步改善循环特性和低温重负载特性。

因此，期望提供一种阴极活性材料，该阴极活性材料具有高容量并能够改善 循环特性、低温重负载特性和安全性并且期望提供使用这种阴极活性材料的非 水电解质二次电池。

根据本发明的实施方案，提供其中混合有第一复合氧化物和第二复合氧化物 的阴极活性材料，其中

第一复合氧化物是在式1所示的锂钴复合氧化物中含锆Zr作为亚组分元素 的含锆的锂钴复合氧化物，

第二复合氧化物是式2所示的锂钴复合氧化物，

以相对于式1所示的锂钴复合氧化物中的钴Co的Zr/Co摩尔比，锆Zr的 含量在0.0005或更大至0.01或更小的范围内，并且

式2所示的锂钴复合氧化物的含量在10重量％或更大至40重量％或更小的 范围内。

(式1)

Li_tCoM_sO₂

其中M代表选自铁Fe、钒V、铬Cr、钛Ti、镁Mg、铝Al、硼B和钙Ca中 的至少一种元素；设定s为0≤s≤0.03范围内的值；并且设定t为0.05≤t≤ 1.15范围内的值。

(式2)

Li_xCo_1-yA_yO₂

其中A代表选自镁Mg和铝Al中的至少一种元素；设定x为0.05≤x≤1.15 范围内的值；并且设定y为0≤y≤0.03范围内的值。

根据本发明的另一实施方案，提供了包含阴极、阳极、非水电介质和隔膜的 非水电解质二次电池，

其中阴极具有阴极活性材料，