[发明专利]锂离子二次电池用正极组合物、锂离子二次电池用正极和锂离子二次电池

说明书

本发明提供一种能够简便地获得内部电阻小、且输出特性、循环特性及低温特性均优异的锂离子二次电池的锂离子二次电池用正极组合物。一种锂离子二次电池用正极组合物，其特征在于：包含能够吸附及释放锂离子的活性物质和导电剂，其中，上述活性物质为锂镍钴锰复合氧化物，上述导电剂为炭黑和碳纳米管，上述炭黑的BET比表面积为100～250m²/g，DBP吸收量为210～300ml/100g，上述碳纳米管的平均直径为7～15nm。

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池用正极组合物、锂离子二次电池用正极和锂离子二次电池。

背景技术

由于环境和能源问题的加重，人们在积极进行朝着实现低碳社会的技术开发，以减小对化石燃料的依赖度。作为这样的技术开发的例子，有混合动力型电动汽车及电动汽车等低公害车辆的开发、太阳能发电及风力发电等自然能源发电和蓄电系统的开发、高效供电且减小送电损耗的下一代送电网的开发等，涉及多个方面。

这些技术普遍需要的关键设备之一是电池，对于这种电池谋求高能量密度，以实现系统的小型化。另外，还谋求高输出特性，以使其不受使用环境温度所左右，能够进行稳定的电力供应。而且，还谋求良好的循环特性等，使其能够耐受长期使用。因此，人们在快速推进由现有的铅蓄电池、镍－镉电池、镍－氢电池向具有更高的能量密度、输出特性及循环特性的锂离子二次电池的转换。

这种锂离子二次电池的基本构成包括正极、负极、隔板、电解质，正极通常由包含锂复合氧化物等正极活性物质、导电剂和粘结剂的正极组合物及铝等金属箔集流体构成。导电剂通常使用炭黑等颗粒状碳材料。

然而，炭黑具有近似球形的一次颗粒连接成行的构造作为其共通构造，将这样的构造称作结构。结构的长度通常是采用根据JIS K6217－4测定的DBP吸收量来间接地进行评价，DBP吸收量越大，结构就越长、导电性就越优异。

近年来，要求进一步提高该锂离子二次电池的能量密度及电池性能。因此，要求在电极中进一步减少作为无助于充放电容量的成分的导电剂的含量。因此，有人提出了如下技术：并用具有比炭黑等颗粒状碳材料更高的长径比、且以更少的量即可提高导电性的纤维状碳材料作为导电剂。

专利文献1中提出：由于碳纳米纤维起到活性物质与炭黑的电桥的作用，所以在电极中制作了极其良好的导电路径，得到了循环特性优异的电池。然而，有如下问题：在使用以更少的量即可提高导电性、且粒径小而结构长的炭黑时，无法充分制作良好的导电路径、在实际使用上无法获得充分的性能。

专利文献2中提出：通过并用炭黑和碳纳米管，防止导电剂在电极中不均匀分布，得到了输出特性优异的电池。然而，有如下问题：由于是假设使用粒径小且结构短的炭黑，所以在使用导电性更优异、且粒径小而结构长的炭黑时，因结构彼此缠绕而发生聚集，导致导电剂在电极中分布不均匀，在实际使用上无法获得充分的性能。

专利文献3中提出：通过将导电剂整体设为100重量％时的纤维状碳材料的比例设为1～20重量％、粒状碳材料的比例设为99～80重量％，电极内的导电性提高，可获得循环特性和输出特性优异的电池。然而，有如下问题：由于粒状碳材料的比例多，所以在使用导电性优异、粒径小而结构长的炭黑时，因结构的缠绕引起聚集，导致无法充分制作良好的导电路径，在实际使用上无法获得充分的性能。

专利文献4中提出：通过并用炭黑和石墨化碳纤维，使正极中的导电路径变得稳定，可以获得输出特性、循环特性优异的电池。另外，专利文献5中提出：通过并用炭黑和纤维状碳，可获得电阻低、且放电容量和循环特性优异的电池。然而，有如下问题：在上述电池中纤维状碳材料的纤维径粗，为了制造良好的导电路径，需要大量的纤维状碳材料，因此电解液的保液性优异的炭黑的比例变少，低温环境使用时的输出特性在实际使用上不充分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2013/179909