[发明专利]正极活性物质以及二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及正极活性物质以及二次电池。

背景技术

电池是通过电化学的氧化还原反应将放入内部的化学物质的化学能转换为电能。近年来，电池已在世界范围内广泛地采用在以电子、通信、电脑等的便携式电子设备为中心的领域。并且，电池在今后被作为一种大型装置、也就是电动汽车等的移动工具以及电力负载平衡系统等的固定式电池，期待其能够得到实用化，电池已成为一种越来越重要的关键装置。

电池家族中，锂离子二次电池现已相当普及。一般的锂离子二次电池具有正极、负极、非水电解液和隔膜，其中正极是以含有锂的过渡金属复合氧化物作为活性物质；负极是以能够吸储和释放锂离子的材料(例如，锂金属、锂合金、金属氧化物或碳)作为活性物质(例如，参照专利文献1)。

〔专利文献〕

专利文献1:日本特开平05－242911号公报

发明内容

然而，专利文献1记载的锂离子二次电池在单位重量的功率和容量上是有限的，因而期待能有一种新的二次电池。

本发明是鉴于上述课题而完成，其目的在于，提供一种能够实现高功率和高容量的新颖的二次电池及正极活性物质。

本发明涉及的正极活性物质，其具有：核心，其包含复合氧化物，该复合氧化物含有碱金属或碱土类金属；和共晶层，其包含共晶体且覆被上述核心，该共晶体是由含有上述碱金属或上述碱土类金属的至少2个复合氧化物所形成。

在一个实施方式中，上述共晶层的厚度为4nm以上、800nm以下。

另一个实施方式中，形成上述共晶体的上述复合氧化物包含上述核心的上述复合氧化物。

另一个实施方式中，上述核心的上述复合氧化物含有：Li_xNi_yM_zO_α、Li₂MnO₃和Li_βMnPO₄中的任一个，其中0＜x＜3、y＋z＝1、1＜α＜4和β＞1．0，M是从锑、铅、磷、硼、铝和镓所组成的群中选出的至少一种。

另一个实施方式中，形成上述共晶体的上述复合氧化物含有：Li_xNi_yM_zO_α和Li₂MnO₃，其中0＜x＜3、y＋z＝1和1＜α＜4，M是从锑、铅、磷、硼、铝和镓所组成的群中选出的至少一种。

本发明涉及的二次电池，其具有：正极，具有上述记载的正极活性物质；负极；和离子传递部件，其与上述正极以及上述负极接触。

另一个实施方式中，还具有与上述正极以及上述负极接触的空穴传递部件。

〔发明效果〕

根据本发明，可提供一种能够实现高功率或高容量的二次电池。

附图说明

图1是本发明的实施方式的二次电池的示意图；

图2是示出针对混合型电池与锂离子电池的各个的比能的曲线图；

图3(a)是示出使用核心粒子的表面形成有纳米粒子的正极的锂电池的充电特性的曲线图；图3(b)是示出使用核心粒子的表面形成有纳米粒子的正极的锂电池的放电特性的曲线图；

图4(a)、(b)和(c)是示出本实施方式的正极的结构的SEM照片；

图5(a)和(b)是示出本实施方式的正极的结构的SEM照片；

图6是示出通过EEELS和TEM所观察到的实施例1的正极的剖面结构的示意图；

图7是示出实施例1和比较例1的1C放电容量的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是本实施方式的电池100的示意图。

本实施方式的电池100是二次电池。电池100是能够将从外部电源取得的电能变化为化学能的形式并储存，且根据需要再次取出储存的能量作为电动势。

如图1所示，电池100具有电极10、20、离子传递部件30、空穴传递部件40和集流体110、120。

本实施方式中，电极10是正极，电极20是负极。离子传递部件30是在电极10与电极20之间进行离子传递的部件。空穴传递部件40是在电极10与电极20之间进行空穴(电洞)传递的部件。