[发明专利]锂二次电池用正极活性物质及其前体、锂二次电池用电极、锂二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池用正极活性物质、该正极活性物质的前体、含有该正极活性物质的锂二次电池用电极、具备该电极的锂二次电池。

背景技术

目前，以锂离子二次电池为代表的非水电解质二次电池、尤其是锂二次电池被广泛搭载于便携式终端等上。这些非水电解质二次电池主要使用LiCoO₂作为正极活性物质。但是，LiCoO₂的放电容量为120～130mAh/g左右。

另外，作为锂二次电池用正极活性物质材料，已知LiCoO₂和其它化合物的固溶体。在2001年公开了具有α-NaFeO₂型晶体结构、为LiCoO₂、LiNiO₂及LiMnO₂这三种成分的固溶体的Li[Co_1-2xNi_xMn_x]O₂(0＜x≤1/2)。作为前述固溶体的一例的LiNi_1/2Mn_1/2O₂、LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂具有150～180mAh/g的放电容量，充放电循环性能也优异。

相对于上述所谓的“LiMeO₂型”活性物质，已知相对于过渡金属(Me)的比率的锂(Li)的组成比率Li/Me大于1、例如Li/Me为1.25～1.6的所谓的“锂过量型”活性物质(例如，参照专利文献1～4)。这样的材料可以表示为Li_1+αMe_1-αO₂(α＞0)。这里，如果将相对于过渡金属(Me)的比率的锂(Li)的组成比率Li/Me设为β，则β＝(1+α)/(1-α)，因此，例如，Li/Me为1.5时，α＝0.2。

专利文献1及2中记载了一种通式xLiMO₂·(1-x)Li₂M′O₃(0＜x＜1)的锂二次电池用活性物质，还记载了将M设为选自Mn、Co及Ni中的一种以上、将M′设为Mn，并且表明了：该富Li的活性物质的晶体结构稳定，通过使用该活性物质，能够得到放电容量大的锂二次电池。

专利文献3中记载了“一种锂电池，其特征在于，其具有由复合氧化物形成的正极活性物质，所述复合氧化物具有如下的组成：在将选自元素周期表7A族及8A族的至少一种过渡金属设为Me，将与该Me不同的过渡金属设为Mt，将选自由Mt、Na、K、Rb、Cs、Al、Ga、In、Tl、B、Mg、Ca、Sr、Ba及Pb构成的组中的至少一种元素设为A时，用Li_XMe_YA_(1-Y)O_(1+X)(其中，1.3≤X≤2.5、0.5≤Y≤0.999)表示的组成，所述复合氧化物具有六方晶的晶体结构。”(权利要求1)，并且表明了：该富Li的正极活性物质的晶体结构稳定，通过使用该正极活性物质，能够得到能量密度大的锂电池，另外，作为实施例，示出了x为1.3、Me为Mn、A为Co的正极活性物质。