[发明专利]用于非水电解质二次电池的正极活性材料及非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池，尤其涉及包括锂镍复合氧化物的正极活性材料，该材料用作非水电解质二次电池的正极材料。

背景技术

由于锂二次电池这种非水电解质二次电池体积小、容量大，因而被用作小型携带设备如手机、笔记本电脑、摄像机和个人数字助理(PDA)的电源。目前研究和开发的目标是将这种二次电池装在以混合动力汽车为代表的汽车中。在这样的背景下，需要锂二次电池具有高输出性、高容量以及高安全性。

锂镍复合氧化物(LNO)是用于锂二次电池的正极材料之一，其优点是容量高于目前的主流材料锂钴复合氧化物(LCO)，且作为原材料的镍比钴更廉价，且可以稳定地供应。因此，锂镍复合氧化物被期待成为下一代正极材料，其研发工作也正在积极进行中。

在锂二次电池中，充电时，锂从构成正极的正极活性材料中溶解进入电解质，穿过隔板，到达接收锂的负极层(如石墨层)之间。在放电时，逆反应发生，锂从负极出来，穿过隔板，返回正极活性材料中锂层的锂位点。因此，在充电和放电期间，锂二次电池中的锂以锂离子形式在正极和负极之间往返。

尤其是当锂二次电池装在汽车中时，除高容量之外，其还应具有高输出这个重要特性。然而，对于使用LNO的锂二次电池，通常可以达到高容量，但却不能达到高输出。

例如，日本专利申请(公开号2000-30693)描述了一种LNO(通式为Li(Ni_1-x-yCo_xAl_y)O₂(0＜x≤0.20，0＜y≤0.15))，可通过下法获得高起始容量，即将晶体中锂位点的锂位点占据率设定为Rietveld分析所测得的97％或更高，并将一次颗粒的平均粒径设定为某一具体数值。

此外，日本专利申请(公开号：2004-171961)描述了一种LNO(通式为Li_x(Ni_1-yCo_y)_1-zM_z0₂(0.98≤x≤1.10，0.50＜y≤0.4，0.01≤z≤0.2，M＝选自Al，Zn，Ti和Mg中的至少一种元素)，可以通过类似法改进起始容量，即将锂位点占据率设定为Rietveld分析所测得的98％或更高，并将平均粒径设定为某一具体数值。

然而，在这些方法中，其目的都是改进起始容量而不是获得高输出。

日本专利申请(公开号：2006-107845)描述了一种LNO(通式为Li(Ni_1-x-y-zCo_xMn_yLi_z)O₂)，这种正极活性材料可通过下法获得优异的热稳定性、和高充放电容量，即满足下列条件：0≤x≤0.25-3z，0.15+2z≤y≤0.35+2z，z≤0.05，并将锂位点中金属离子的掺杂率设定为0.05。换句话说，通过将锂位点中锂位点的占据率设定为95％或更高，且金属位点的金属位点占据率设定为95％或更高而改进电池特性。然而，即使在这种正极活性材料中，也不能获得高输出。而且，由于该体系中添加了大量的Mn，因而在非水电解质二次电池中很难获得高电池容量。

如上所述，为获得高容量的研究已在进行中，但为获得高输出的研究还没有进行。因此，迫切需要开发可获得高容量和高输出的用于非水电解质二次电池的正极活性材料以及使用该材料的非水电解质二次电池。

[专利文献1]日本专利申请(公开号：2000-30693)

[专利文献2]日本专利申请(公开号：2004-171961)

[专利文献3]日本专利申请(公开号：2006-107845)

发明内容

本发明解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种用于非水电解质二次电池的正极活性材料，该材料同时具有高容量和高输出；还提供使用该材料的非水电解质二次电池。

解决技术问题的手段

为了获得非水电解质二次电池的高容量和高输出，本发明人进行了深入研究。研究结果发现可通过下法同时获得高容量和高输出，即将具有一定组成的锂镍复合氧化物(LNO)的锂位点占据率和金属位点占据率设定为特定数值，由此完成本发明。