[发明专利]非水电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法。

背景技术

近年来，从环境及油耗的观点考虑，制造·出售混合动力汽车(HEV)及 电动车(EV)、以及燃料电池汽车，并持续进行新的开发。在这些所谓的电动 汽车中，可充电·放电的电源装置的使用是不可欠缺的。作为该电源装置，可 利用锂离子电池及镍氢电池等二次电池、双电层电容器等。特别地，锂离子 二次电池等非水电解质二次电池，从其高能量密度及相对于重复充放电的高 耐久性考虑，认为其适合于电动汽车，并因此积极进行了各种开发。

以应用到电动汽车中为方向的非水电解质二次电池要求高输出及高容 量。作为这样的非水电解质二次电池的正极中所使用的正极活性物质，已知 有含有锂及锰等过渡金属的固溶体正极活性物质。特别地，锰作为资源较丰 富地存在，因此，原料便宜，且容易获得，对环境的负荷也较少，因而可优 选用于正极活性物质。

对这样的固溶体正极活性物质而言，已知在对电池进行重复充放电的过 程中正极活性物质中的过渡金属(Ni、Mn)溶出到电解液中。若过渡金属溶出， 则可产生正极活性物质的结晶结构变化，无法充分地包藏(吸收)锂离子，因此， 电池的容量降低这样的问题。

为了防止过渡金属的溶出，在专利文献1中，提出具有组成式： xLiMO₂·(1-x)Li₂M’O₃(在此，0<x<1，M为V、Mn、Fe、Co或Ni，M’为Mn、 Ti、Zr、Ru、Re或Pt)的正极活性物质。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2004/0081888号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

然而，即使利用上述专利文献1中记载的技术，也无法充分地防止过渡 金属从正极活性物质中溶出，无法实现期望的循环特性。

因此，本发明的目的在于，提供一种在非水电解质二次电池中可充分地 发挥循环特性的正极活性物质。

用于解决课题的方案

本发明人为了解决上述课题进行了潜心研究。其结果发现，通过将作为 正极活性物质前体的钠化合物利用还原离子交换转化为作为正极活性物质的 锂化合物可解决上述课题，因此完成了本发明。

即，本发明的非水电解质二次电池用正极活性物质由组成式(2)： Li_x[Ni_(1/3-a)[M]_aMn_2/3]O₂(式中，M表示选自Cu、Zn、Mg、Fe、Al、Co、Sc、 Ti、V、Cr、Ga、Ge、Bi、Sn、Ca、B及Zr中的至少一种，0≤a≤1/6，x表 示满足原子价的Li数)表示。而且，该非水电解质二次电池用正极活性物质的 特征在于其是对由组成式(1)：Na_2/3[Ni_(1/3-a)[M]_aMn_2/3]O₂(式中，M及a与组成 式(2)相同)所示的正极活性物质前体进行还原离子交换而得到的。

发明效果

根据本发明，利用还原离子交换将作为正极活性物质前体的钠化合物转 化为作为正极活性物质的锂化合物，因此，可抑制正极活性物质中的过渡金 属的溶出，结果，非水电解质二次电池可充分地发挥循环特性。

附图说明

图1是表示本发明的一个方式的具有O2型结构的正极活性物质的X射 线衍射图谱的图；

图2是表示本发明的一个方式的具有O3型结构的正极活性物质的X射 线衍射图谱的图；

图3是示意地表示本发明的一个实施方式的并列层叠而成的锂离子二次 电池的整体结构的概略剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在附图 的说明中，对同一要素赋予同一符号，省略重复的说明。另外，附图的尺寸 比率为了方便说明被夸大，有时与实际的比率不同。

需要说明的是，在本说明书中，也将“非水电解质二次电池用正极活性物 质”简称为“正极活性物质”，也将“正极活性物质前体”简称为“前体”，也将“非 水电解质二次电池”简称为“二次电池”或“电池”。