[发明专利]非水电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于锂离子二次电池等非水电解质二次电池的正极活性物质、其制造方法及含有上述正极活性物质的锂二次电池。

背景技术

近年，随着个人电脑、移动电话等信息关联设备或通信设备的快速发展，对小型、轻量且具有高能量密度的锂二次电池等非水电解质二次电池的要求越来越高。所述非水电解质二次电池用的正极活性物质已知的有LiCoO₂、LiNiO₂、LiNi_0.8Co_0.2O₂、LiMn₂O₄等锂和过渡金属的复合氧化物。

其中，由于使用锂钴复合氧化物(LiCoO₂)作为正极活性物质、使用锂合金、石墨、碳纤维等碳材作为负极的锂二次电池可以得到4V级的高电压，因此作为具有高能量密度的电池被特别广泛地使用。但是，成为锂钴复合氧化物的钴源的原料化合物稀少，且存在高价的问题。

另一方面，使用了较低价的镍的锂镍复合氧化物(LiNiO₂)是高容量的，但存在热稳定性低、用于电池时的安全性比锂钴复合氧化物(LiCoO₂)低的问题。此外，具有使用了价廉的锰的尖晶石结构的锂锰复合氧化物(LiMn₂O₄)的热稳定性高，用于电池时的安全性也高，但存在容量低的问题。

因此，弥补单独使用钴、镍或锰元素时的缺点、且合并具有各种优点的锂镍锰(Li-Ni-Mn)复合氧化物、锂镍钴(Li-Ni-Co)复合氧化物、锂镍锰钴(Li-Ni-Mn-Co)复合氧化物这样的正极活性物质倍受瞩目。但是，这些含有2种以上的过渡金属元素的正极活性物质无法全部满足放电容量、关系到反复充放电而造成的放电容量的减少的充放电循环特性、短时间内可放电的与电容量有关的速度特性及充电后的加热时的热稳定性(本说明书中简称为安全性)等各种特性的要求。

为了解决这些问题，已知有下述技术。例如，提出了通过在锂化合物、镍化合物、钴化合物及锰化合物中再混入铝化合物并煅烧而获得的Li-Ni-Mn-Co-Al复合氧化物(参照专利文献1、专利文献2)。

此外，提出了在将通过固相法合成的LiMn_0.4Ni_0.4Co_0.2O₂或Li_1.1Mn_0.31Ni_0.38Co_0.31O₂分散于Al(OC₃H₇)₃的异丙醇溶液并搅拌后于600℃进行热处理而获得的粒子表面涂敷了铝的正极活性物质。另外，提出了在将Li_1.05Mn_0.3Ni_0.7O₂分散于Al(CH₃COCHCOCH₃)₃的水溶液并搅拌后于500℃进行热处理而获得的粒子表面涂敷了铝的正极活性物质(参照专利文献3)。

此外，提出了下述含锂复合氧化物。即，首先通过混合含有镍及钴或镍、钴及锰的共沉复合氢氧化物和氢氧化锂·1水合物并煅烧，合成具有Li_1.08Ni_0.7Co_0.3O₂或Li_1.08Ni_0.34Co_0.33Mn_0.33O₂的组成的含锂复合氧化物。然后，将该含锂复合氧化物和粉末状金属铝加入水中形成浆料，搅拌使金属铝熔解后于80℃进行干燥，藉此获得以上所得复合氧化物的表面被含有氢氧化铝、氧化铝及碳酸锂的层覆盖的含锂复合氧化物(参照专利文献4)。