[发明专利]锂离子二次电池用正极材料及其制造方法、锂离子二次电池用正极和锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池用正极材料、锂离子二次电池用正极、锂离子二次电池及锂离子二次电池用正极材料的制造方法。

背景技术

近年来，作为小型、轻量、高容量的电池，提出了锂离子二次电池等非水电解液系二次电池，并被实际应用。

与现有的铅电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池相比，锂离子二次电池轻量且小型，并且具有高能量。因此，适合作为手机、笔记本电脑等便携式电子设备的电源使用。另外，还研究了将锂离子二次电池作为电动车、混合动力车、电动工具等的高输出电源。对于这些用作高输出电源的锂离子二次电池而言，要求电极活性物质具有高速充放电特性。

在锂离子二次电池的开发中，从高功能化、高容量化及低成本化等观点考虑，研究了不含稀有金属的电极活性物质，并研究了各种材料。其中，对于以磷酸铁锂(LiFePO₄)为代表的橄榄石系的磷酸盐系电极活性物质而言，作为安全性自不必说，而且资源丰富、成本低的电极活性物质而受到关注。

磷酸盐系电极活性物质中，已知包含碱金属Li且包含过渡金属Mn的磷酸锰锂(LiMnPO₄)、包含碱金属Li且包含过渡金属Co的磷酸钴锂(LiCoPO₄)具有与LiFePO₄同等的约170mAh/g的理论容量。但是，磷酸锰锂、磷酸钴锂被指出存在如下问题：与LiFePO₄相比，在低速率放电条件下的利用率非常差(例如，参考非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：A.K.Padhi,K.S.Nanjundaswamy and J.B.Goodenough,J.Electrochem.Soc.,Vol.144,No.4,1 30 188-1193(1997).

发明内容

发明所要解决的问题

上述磷酸盐系电极活性物质的电子传导性不充分。因此，在使用磷酸盐系电极活性物质作为正极活性物质的锂离子二次电池中，为了进行大电流的充放电，需要在电极活性物质粒子的微细化、电极活性物质与导电性物质的复合化等方面想各种办法。

由于磷酸盐系电极活性物质的电子传导性低，因此作为电池材料，为了确保电子传导性而利用碳进行包覆。若磷酸盐系电极活性物质被碳包覆，则电子传导性提高，作为电池材料的特性也得到改善。但已知，使用磷酸盐系电极活性物质的锂离子二次电池中，若磷酸盐系电极活性物质中的碳包覆不充分，则电池特性劣化。

这种电极活性物质的劣化有时是在组装锂离子二次电池并考察该锂离子二次电池的电池特性后才被查明。这样会产生需要将整个电池废弃而使废弃损失增加的问题。

希望通过预先考察磷酸盐系电极活性物质中的碳包覆的状态而能够在不组装锂离子二次电池组装的情况下推测锂离子二次电池的电池特性。然而，目前还难以在不组装锂离子二次电池的情况下测定磷酸盐系电极活性物质中的碳包覆的状态。

因此，磷酸盐系电极活性物质中，将所包覆的碳量进行比较的基础上判断为性质相同的物质中也包含可实现良好的电池特性的合格品及因碳包覆的状态不适当而使电池特性比合格品差的不合格品，这成为使废弃损失增加的一个原因。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供能够减少废弃损失的锂离子二次电池用正极材料及其制造方法。另外，其目的还在于提供含有这种锂离子二次电池用正极材料的锂离子二次电池用正极及锂离子二次电池。

用于解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，结果发现，对于将由通式LiFe_xMn_1-x-yM_yPO₄(0.05≤x≤1.0、0≤y≤0.14，其中，M为选自Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及稀土元素中的至少一种)表示的无机粒子的表面用碳质覆膜包覆而成的锂离子二次电池用正极材料，通过使比表面积为6m²/g以上且20m²/g以下，使明度L*为0以上且40以下，并且使彩度C*为0以上且3.5以下，可以提供能够减少废弃损失的锂离子二次电池用正极材料，从而完成了本发明。