[发明专利]使用含锂的过渡金属氧化物的固溶体作为正极的非水电解质二次电池

说明书

本发明提供一种含锂的过渡金属氧化物的固溶体及将该含锂的过渡金属氧化物的固溶体用于正极的非水电解质二次电池。在使用现有技术的含锂的过渡金属氧化物的固溶体的非水电解质二次电池中，具有不能实现高的初期放电容量及容量维持率之类的问题。本发明对用特定的组成式表示的含锂的过渡金属氧化物的固溶体，通过采用如下构成，可实现高的初期放电容量及容量维持率：具有层状结构部位和通过进行指定电位范围的充电或充放电而变化为尖晶石结构的部位，将该含锂的过渡金属氧化物的固溶体的层状结构中全部的Li₂MnO₃变化为尖晶石结构的LiMn₂O₄时的尖晶石结构变化比例设为1时，该含锂的过渡金属氧化物的固溶体的尖晶石结构变化比例k为0.25≤k＜1.0的范围。

技术领域

本发明涉及含锂的过渡金属氧化物的固溶体及将该含锂的过渡金属氧化物的固溶体用于正极的非水电解质二次电池。更详细而言，本发明的非水电解质二次电池用于例如电动汽车、燃料电池汽车、混合动力电动汽车等车辆的电动机等驱动用电源或辅助电源。另外，本发明的含锂的过渡金属氧化物的固溶体通常用作锂离子二次电池的正极活性物质。

背景技术

近年来，为了应对大气污染及地球温暖化，迫切希望降低二氧化碳排放量。在汽车业界，对电动汽车(EV)或混合动力电动汽车(HEV)等的导入而实现的二氧化碳排放量降低充满期待，正在盛行成为这些实用化关键的电动机驱动用二次电池等电气设备的开发。

具有理论能量高的锂离子二次电池作为电动机驱动用二次电池备受关注，目前正在快速地进行开发。锂离子二次电池通常具有如下结构：将正极、负极以及位于它们之间的电解质收纳于电池壳内，所述正极通过将含有正极活性物质的正极用浆料涂布于集电体的表面而形成，所述负极通过将含有负极活性物质的负极用浆料涂布于负极集电体的表面而形成。

为了提高锂离子二次电池的容量特性、输出特性等，各活性物质的选择是极其重要的。

目前，提出了一种具有式(a)Li_y[M¹_(1-b)Mn_b]O₂或(b)Li_x[M¹_(1-b)Mn_b]O_1.5+c(式中，0≤y＜1、0＜b＜1、及0＜c＜0.5，而且，M¹表示一种以上的金属元素。但是，在(a)的情况下，M¹表示除铬以外的金属元素)的锂离子电池用阴极组合物，其组装于锂离子电池并具有O3晶体结构的单一相的形态，所述O3晶体结构为在使用30mA/g的放电电流以30℃及130mAh/g的最终容量进行100 次完全充放电循环的循环操作时不产生向尖晶石晶体结构的相转移(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2004-538610号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在本发明者的研究中，即使是使用上述专利文献1记载的锂离子电池用阴极组合物的锂离子电池，也存在不能实现高的放电容量及容量维持率这样的问题点。

本发明是鉴于这种现有技术具有的技术问题而完成的。而且，其目的在于，提供一种可实现高的初期放电容量及容量维持率的含锂的过渡金属氧化物的固溶体、及将该含锂的过渡金属氧化物的固溶体用于正极的非水电解质二次电池。

用于解决技术问题的技术方案