[发明专利]正极活性物质和使用它的锂离子二次电池

说明书

本发明提供一种能够实现输入输出特性、耐久性优异的锂离子二次电池的正极活性物质。在此公开的锂离子二次电池用的正极活性物质(1)，具备包含层状晶体结构的锂过渡金属复合氧化物的基体部(2)、和包含层状晶体结构的导电性氧化物的被覆部(4)。对于正极活性物质(1)，在10个以上的观察点取得电子束衍射图像时，如果将上述锂过渡金属复合氧化物的层叠面方向表示为第1虚拟线，将上述导电性氧化物的层叠面方向表示为第2虚拟线，则上述第1虚拟线与上述第2虚拟线形成的较小的角度θ满足以下条件：对上述角度θ进行算术平均而得到的平均角度θave.为0°≤θave.≤60°；上述角度θ超过60°的点的比例为39％以下。

技术领域

本发明涉及正极活性物质和使用它的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子二次电池中，作为性能提高的一环，对进一步的高能量密度化、高耐久化进行着研究。作为与此相关的技术可举出专利文献1、2和非专利文献1。例如专利文献1中记载了通过将正极活性物质粒子(基体活性物质)的表面用层状的导电性氧化物被覆，可提高充电状态下的电池的热稳定性。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2001-266879号公报

专利文献2：日本特开2000-235858号公报

非专利文献1：Journal of Power Sources,2014年,Vol.259,pp.188-194

发明内容

但是，在将上述技术应用于需求高输入输出特性和高耐久性并存的电池(例如车载用电池)时，尚存在进一步改善的空间。即，如专利文献1记载的导电性氧化物，通常电子传导性的各向异性大。因此，通过本发明人的研究，在使用电子传导性的各向异性大的材料(例如层状化合物)作为基体活性物质等情况下，如果该基体活性物质的电子传导方向与导电性氧化物的电子传导方向没有被调整(整合)，则有时电池电阻会明显增大。另外，在电池的充放电时，基体活性物质发生膨胀收缩，由此会发生导电性氧化物从基体活性物质的表面剥落、耐久性降低等不良情况。

本发明是为了解决该课题而创造的，其目的是提供一种能够很好地发挥将基体活性物质的表面由导电性氧化物被覆的效果的正极活性物质。相关的另一目的是提供一种具备该正极活性物质的输入输出特性、耐久性优异的锂离子二次电池。

本发明提供一种锂离子二次电池用的正极活性物质，其具备基体部和被覆部，所述基体部包含具有层状晶体结构的锂过渡金属复合氧化物，所述被覆部形成在上述基体部的表面，包含具有层状晶体结构的导电性氧化物。对于该正极活性物质，在以上述基体部和上述被覆部存在于同一视场内的方式进行10次以上电子显微镜观察，在观察的各点分别取得上述锂过渡金属复合氧化物和上述导电性氧化物的电子束衍射图像时，如果将上述锂过渡金属复合氧化物中的上述层状晶体结构的层叠面方向表示为第1虚拟线，将上述导电性氧化物中的上述层状晶体结构的层叠面方向表示为第2虚拟线，则上述第1虚拟线与上述第2虚拟线形成的较小的角度θ满足以下条件：对上述角度θ进行算术平均而得到的平均角度θave.为0°≤θave.≤60°；上述角度θ超过60°的点的比例为39％以下。

上述正极活性物质，可很好地发挥将基体部的表面由被覆部被覆的效果。也就是说，层状结构的化合物通常具有电子传导性的各向异性大、层叠面方向(与层叠方向正交的方向)的电子传导性高的倾向。因此，通过使基体部的层叠面方向与被覆部的层叠面方向配合，能够以高水平发挥电子传导性提高的效果。另外，被覆部在层叠方向上容易缓和晶体内的应力。由此，上述结构的正极活性物质，随着电池的充放电，基体部在层叠方向上膨胀收缩时的应力难以积累，被覆部变得难以从基体部剥离。因此，通过上述正极活性物质，能够实现输入输出特性、耐久性优异的锂离子二次电池。