[发明专利]锂电池用正极活性物质以及含有该锂电池用正极活性物质的锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及在锂电池中使用时、与以往的锂电池相比能够提高放电容量的正极活性物质，以及含有该正极活性物质的锂电池。

背景技术

二次电池是除了能够将化学能转换为电能而进行放电以外，能够通过使电流向与放电时相反的方向流动，将电能转换为化学能而进行积蓄(充电)的电池。在二次电池中，以锂二次电池为代表的二次电池由于能量密度高，因此作为笔记本型个人电脑、移动电话等便携设备的电源被广泛应用。

在锂二次电池中，在使用石墨(表示为C)作为负极活性物质的情况下，在放电时，在负极进行下述式(I)的反应。

Li_xC₆→6C+xLi⁺+xe^-   (I)

(上述式(I)中，0＜x＜1。)

通过上述式(I)的反应产生的电子经由外部电路，在通过外部的负荷做功后到达正极。而且，通过上述式(I)的反应产生的锂离子(Li⁺)从负极侧向正极侧通过电渗在被负极和正极夹持的电解质内移动。

另外，在使用钴酸锂(Li_1-xCoO₂)作为正极活性物质的情况下，在放电时，在正极进行下述式(II)的反应。

Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-→LiCoO₂   (II)

(上述式(II)中，0＜x＜1。)

在充电时，在负极和正极中，分别进行上述式(I)和式(II)的逆反应，由于通过石墨层间夹杂而进入了锂的石墨(Li_xC₆)在负极再生、钴酸锂(Li_1-xCoO₂)在正极再生，因此再放电成为可能。

锂电池所使用的电极活性物质是决定电池的充放电特性的重要材料，迄今为止进行了各种的研究。例如，在专利文献1中，公开了一种具备化合物粒子的活性物质，该化合物粒子包含具有由Li_aMXO₄表示的组成的化合物，具有规定的平均一次粒径，并被碳粒子载持。

现有技术文献

专利技术

专利技术1：特开2010-086772号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，记载了包含Fe、Mn、Co、Ni和VO中的任一种作为组成中的M的要点，以及包含Ti等作为组成中的X的要点(专利文献1的权利要求1)。但是，本发明人的研究结果发现，使用了如专利文献1所公开的那样的只包含Mn等金属元素中的任一种的正极的锂电池，有可能充放电容量降低。

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供在锂电池中使用时、与以往的锂电池相比能够提高放电容量的正极活性物质，以及含有该正极活性物质的锂电池。

用于解决课题的手段

本发明的锂电池用正极活性物质的特征在于，由下述组成式(1)表示，并且晶体结构为岩盐型。

Li₂Ni_1-x-yCo_xMn_yTiO₄   组成式(1)

(上述组成式(1)中，x和y是满足x＞0、y＞0且x+y＜1的实数。)

在本发明中，在所述组成式(1)中，x和y优选是满足0.1＜x＜0.8、0.1＜y＜0.8且x+y＜1的实数。

在本发明中，所述岩盐型优选为不规则岩盐型。

本发明的锂电池是具备正极、负极以及介于该正极和该负极之间电解质层的锂电池，其特征在于，所述正极至少含有上述锂电池用正极活性物质。

发明效果

根据本发明，通过包含镍、钴和锰三者，与不包含这些金属元素中的任意一种的以往的锂电池用正极活性物质相比，锂的扩散性提高，因此在锂电池中使用时，与以往的锂电池相比，能够提高充放电容量。

附图说明

图1是表示本发明的锂电池的层结构的一个例子的图，并且是示意性地表示在层叠方向切断的截面的图。

图2是并列地表示实施例1和比较例1的锂电池用正极活性物质的XRD图谱的图。

图3是实施例2的锂电池的充放电曲线。

图4是将实施例2和比较例2的锂电池的第一次放电容量(实际容量)进行比较的柱状图。