[发明专利]用于非水电解质二次电池的正极活性物质及其制造方法、以及使用其的非水电解质二次电池

说明书

本发明提供一种正极活性物质。该正极活性物质包含由通式Li_a(Ni_bCo_cAl_dMe_e)O₂表示的锂过渡金属层状氧化物，其中，Me＝Mn、Mg、Ti、Ru、Zr、Nb、Mo、W，1.00≤a≤1.15、0.25b1、0c≤0.30、0≤d≤0.05、0≤e≤0.40，该正极活性物质由一次粒子凝聚而成的二次粒子构成，该二次粒子内未反应的Li或由分解反应所生成的Li组成比：Li/M(M＝Ni+Co+Al+Me)的变异系数(标准偏差值/平均值)为30％以下。本发明能够得到对于反复充放电劣化少、可进行稳定充放电的正极活性物质，实现非水电解质二次电池的高输出化和长寿命化。

技术领域

本发明涉及用于非水电解质二次电池的正极活性物质及其制造方法、以及使用其的非水电解质二次电池，尤其涉及对于反复充放电，可进行劣化少而稳定的充放电的正极活性物质及其制造方法、以及使用其的非水电解质二次电池。

背景技术

近年来，AV设备、个人计算机等电子设备的便携化、无线化急速发展，作为这些设备的驱动电源，对小型、轻量且具有高能量密度的二次电池的要求提高。另外，从近年来对地球环境的保护出发，进行了电动汽车、混合动力汽车的开发和实用化，为了在大型电源中使用，对耐久性优异的锂离子二次电池的要求提高。在此情况下，反复充放电寿命和输出性能优异的锂离子二次电池备受关注。

为了满足此要求，通常采用的措施是，对随着充放电中Li离子的插入脱离而发生的电极活性物质与电解液的界面反应进行控制。其中一例是活性物质的各种表面处理，其效果已被证实。

另外，为了提高活性物质的输出和耐久性，使活性物质的微晶微细化、并将它们的凝聚体作为行为单位(behavior unit)的二次粒子状的颗粒设计成为主流，其产生的效果也已被证实。然而，作为以此类二次粒子作为行为单位的活性物质所特有的问题，可列举出充放电中凝聚形态的崩溃，即以晶界为起点的行为颗粒的破裂。这样的破裂会导致导电通路的减少、电极密度的下降，进而导致电池性能的急剧下降。因此，为了进一步提高性能，需要解决由于这种结晶界面的剥离等而逐渐损害其性能的问题。

为了解决上述问题，报道了在以二次粒子为行为单位的颗粒中，着眼于在行为单位的内部形成的晶粒间界的组成控制，使被膜生成至凝聚颗粒内部的结晶界面从而防止结晶界面的剥离的现有技术。

作为其例，可列举出在具有Ni的层状氧化物正极活性物质中，使晶界上存在Ti(例如参照专利文献1等)、存在Nb(例如参照专利文献2等)、存在包含Ti、Zr、Hf、Si、Ge、Sn中的至少一种元素的化合物(例如参照专利文献3等)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-28163号公报

专利文献2：日本特开2002-151071号公报

专利文献3：日本特开2007-317576号公报

发明内容

-发明要解决的问题-

但是，仅凭上述专利文献1～3中记载的措施，无法充分提高正极活性物质的性能，难以得到对于反复充放电劣化少、可充分进行稳定充放电的正极。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到对于反复充放电劣化少、可进行稳定充放电的正极活性物质，能够使电池高输出化和长寿命化。

-用于解决问题的方案-

本发明人进行了深入研究，结果发现作为正极活性物质原料的Li成分的晶界析出成为电池寿命的阻碍因素。进而还发现，这样的Li成分的晶界析出是由于在合成活性物质时Li过量添加或原料的混合不良所引起的颗粒内的Li浓度不均而产生的。