[发明专利]非水电解质二次电池用正极及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及非水电解质二次用正极及其制造方法，特别涉及使用物性不同的多种正极活性物质材料，在充电状态下的保存特性方面优良，而且可以实现高容量化及高能量密度化的非水电解质二次电池用正极及其制造方法。

背景技术

随着携带型的电子机器的迅速的普及，对于其中所使用的电池的要求规格逐年地变得严格，特别要求有小型/薄型化、高容量且循环使用特性优良、性能稳定的电池。这样，在二次电池领域中，与其他的电池相比能量密度更高的锂系非水电解质二次电池就受到关注，该锂系非水电解质二次电池所占的比例在二次电池市场中显示出很大的扩展。

但是，在使用该种非水电解质二次电池的机器中，由于收容电池的空间多为方形(扁平的箱形)，因此多使用将发电元件收容于方形外包装罐中而制成的方形的非水电解质二次电池。使用附图对此种方形的非水电解质二次电池的构成进行说明。

图1是将以往所制造的方形的非水电解质二次电池沿纵向剖开表示的立体图。该非水电解质二次电池10在方形的电池外包装罐15的内部收容有将正极11和负极12夹隔着隔膜13卷绕的扁平状的卷绕电极体14，利用封口板16将电池外包装罐15密闭。卷绕电极体14被卷绕成例如使正极11处于最外周而露出，露出的最外周的正极11与兼作正极端子的电池外包装罐15的内面直接接触而电连接。另外，负极12形成于封口板16的中央，借助集电体19与夹隔着绝缘体17安装的负极端子18电连接。

此外，由于电池外包装罐15被与正极11电连接，因此为了防止负极12与电池外包装罐15的短路，通过在卷绕电极体14的上端与封口板16之间插入绝缘间隔件20，而将负极12与电池外包装罐15变为电气性绝缘状态。而且，有时也将正极11与负极12的配置颠倒过来。该方形的非水电解质二次电池是在将卷绕电极体14插入电池外包装罐15内后，将封口板16激光焊接在电池外包装罐15的开口部上，其后从电解液注液孔21注入非水电解液，通过将该电解液注液孔21密闭而制作的。此种方形的非水电解质二次电池起到如下的优良的效果，即，使用时的空间的浪费很少，而且电池性能和电池的可靠性高。

作为此种非水电解质二次电池用所用的负极活性物质，广泛地使用石墨、非晶体碳等碳材料，因为它们具有与锂金属或锂合金匹敌的放电电位的同时，没有生长出枝状体的情况，因而安全性高，另外初期效率优良，电位平坦性良好，此外还具有密度高的优良性质。

另外，作为非水电解液的非水溶剂，可以将碳酸酯类、内酯类、醚类、酯类等单独或混合两种以上使用，它们当中，特别常用介电常数大、非水电解液的离子传导率大的碳酸酯类。

另一方面，已知有通过将钴酸锂(LiCoO₂)、镍酸锂(LiNiO₂)、锰酸锂(LiMnO₂)、尖晶石型锰酸锂(LiMn₂O₄)、铁酸锂(LiFeO₂)等锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质与由碳材料构成的负极组合来获得高能量密度的4V级的非水电解质二次电池的情况。其中，由于各种电池特性与其他的物质相比特别优良，因此更多地使用钴酸锂或添加了异种金属元素的钴酸锂，然而由于钴价格高，且作为资源的存在量少，因此若要将这些钴酸锂作为非水电解质二次电池的正极活性物质继续使用，希望非水电解质二次电池的进一步的高性能化及高寿命化。

在此种将钴酸锂作为正极活性物质使用的非水电解质二次电池的进一步的高性能化及高寿命化方面，必须面对的课题是高容量化或高能量密度化及安全性的提高。其中，作为电池的高容量化的方法，一般来说已知有电极材料的高密度化、集电体或隔膜等的薄膜化及电池电压的高充电电压化。其中，电池电压的高充电电压化作为可以不改变电池的结构地实现高容量化的方法来说是有用的技术，对于高容量化及高能量密度化是必需的技术。

例如，在将如上所述的钴酸锂等含锂过渡金属氧化物作为正极活性物质使用，将碳材料作为负极活性物质使用的非水电解质二次电池中，在与石墨等碳材料的负极活性物质组合后，一般来说充电电压会达到4.1～4.2V(正极活性物质的电位以锂基准计为4.2～4.3V)。此种充电条件下，正极仅被利用了理论容量的50～60％。所以，如果可以进一步提高充电电压，则能够以理论容量的70％以上来利用正极的容量，从而能够实现电池的高容量化及高能量密度化。