[发明专利]非水电解质二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及以具有层状结构的锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质使用的非水电解质电池，其中，锂过渡金属复合氧化物以镍作为主体，尤其涉及放电负荷特性优良的非水电解质二次电池。

近年来，便携式电话、个人电脑、PDA等移动信息终端的小型·轻量化急速发展，作为其驱动电源的电池需要更高容量化。锂离子伴随充放电在正、负极间移动而进行充放电的非水电解质二次电池具有高能量密度，是高容量的，因此作为该移动信息终端的驱动电源被广泛应用。

在此，上述移动信息终端伴随着动画再生功能、游戏功能的功能充实，具有消耗电力进一步增大的趋势，以长时间再生、输出改善等为目的，作为其驱动电源的非水电解质二次电池需要进一步的高容量化、高性能化。而且，非水电解质二次电池不仅在上述用途，而且还期待向电动工具、助力车、进而HEV等用途的开展，为了应对该新用途，希望进一步的高容量化、轻量化增强。

为了实现上述非水电解质二次电池的高能量密度化，必需使用高能量密度的物质作为正极活性物质。因此，有人提出，将在作为主要活性物质的锂中固熔有以钴、镍为代表的过渡金属的复合氧化物作为正极活性物质。此时，根据使用的过渡金属的种类不同，电容量、可逆性、动作电压、安全性等电极特性存在不同。

例如，作为上述固熔有过渡金属的复合氧化物研究了LiCoO₂，使用该LiCoO₂作为正极活性物质时，如将Li抽出半数以上(Li_1-xCoO₂中，x≥0.5)，则结晶结构破坏，可逆性下降，因此，以LiCoO₂可以利用的放电容量密度为160mAh/g左右，难以达到更高的能量密度化。

考虑这些情况，提出了以镍为主材的R-3m棱面体岩盐层状复合氧化物，例如LiNi_0.8Co_0.2O₂。该复合氧化物的比容量为180～200mAh/g，比上述LiCoO₂大，因此可以实现高能量密度化。

例如，以组成式LiNi_1-xM_xO₂(上述M为1种以上的元素形成，x表示0＜x≤0.5)所示的锂复合金属氧化物为正极活性物质时，在下述专利文献1中提出了，使用了丙烯酸系橡胶质共聚物与偏氟乙烯系氟树脂作为结着剂的锂二次电池。

但是，对以锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质的电池的特性进行了研究，其中，该锂过渡金属复合氧化物以作为过渡金属的镍为主材，且具有层状结构，结果确认了比上述LiCoO₂的充电时的阻抗大，放电负荷特性差。

另外，在下述专利文献2中记载了以下方案：在正极活性物质中使用Li_aCo_1-xMe_xO_2-b(式中，Me表示选自V、Cu、Zr、Zn、Mg、Al、Fe中的至少1种或2种以上的金属元素，0.9≤a≤1.1、0≤x≤0.3、-0.1≤b≤0.1)所示的锂—钴复合氧化物、以及通式Li_aNi_1-x-y-zCo_xMn_yMe_zO_2-b(式中，Me表示选自V、Cu、Zr、Zn、Mg、Al、Fe中的至少1种或2种以上的金属，0.9≤a≤1.1、0≤x≤0.3、0＜y＜0.4、0＜z＜0.3、-0.1≤b≤0.1)所示的锂—镍—钴—锰复合氧化物的任一种，胶粘剂(binder)含有聚丙烯腈系树脂。

但是，使用钴酸锂作为正极活性物质时，不仅没有发挥上述效果，反而在充电时的阻抗增大，或放电负荷特性下降。这是由于，钴酸锂与上述的正极活性物质不同，充放电所引起的体积变化小。因此使用钴酸锂作为正极活性物质时，如胶粘剂含有腈系聚合物，则腈系聚合物自身的电阻高，从而造成正极内的电阻增大。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2971451号公报

专利文献2：日本专利特开2007-194202号公报

在专利文献1提出的方案中，与偏氟乙烯系氟树脂共同使用的结着剂为丙烯酸系橡胶质共聚物，使用该橡胶制的结着剂时，正极活性物质粒子被橡胶质的结着剂覆盖。因此，充电时的阻抗增大，放电负荷特性降低。而且，在使用橡胶质的结着剂时，制作正极时使用的正极活性物质浆料的粘度增大，因此存在将正极活性物质浆料涂覆到集电体时的涂敷性下降的问题。