[发明专利]全固态型锂二次电池用正极活性物质

说明书

一种全固态型锂二次电池用正极活性物质，其特征在于，其是由具有层状结构的锂金属复合氧化物形成的本芯颗粒的表面被包含Li、A(A为选自由Ti、Zr、Ta、Nb、Zn、W和Al组成的组中的一种或两种以上的元素的组合。)和O的非晶化合物覆盖的正极活性物质，所述锂金属复合氧化物包含Li、M元素(M至少包含选自由Ni、Co、Mn和Al组成的组中的一种或两种以上的元素的组合。)和O，D50为0.5μm～11μm，((|众数粒径‑D50|/众数粒径)×100)的值为0～25％，((|众数粒径‑D10|/众数粒径)×100)的值为20～58％，并且，平均一次粒径/D50为0.01～0.99。

技术领域

本发明涉及能够适宜地用于使用了固体电解质的锂二次电池(称为“全固态型锂二次电池”)的正极活性物质。尤其涉及使用了具有层状晶体结构的锂金属复合氧化物的正极活性物质。

背景技术

锂二次电池具有能量密度大、寿命长等特征。因此，锂二次电池作为摄像机等家电制品、笔记本型个人电脑、手机等便携式电子设备、电力工具等电动工具等的电源而被广泛使用，最近还被应用于电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等上搭载的大型电池。

锂二次电池为如下结构的二次电池：在充电时，锂从正极以离子的形式溶出，向负极移动而被嵌入，在放电时与之相反，锂离子从负极返回到正极，已知其高的能量密度起因于正极材料的电位。

这种锂二次电池通常由正极、负极以及被这两个电极夹持的离子传导层构成，该离子传导层中通常使用在由聚乙烯、聚丙烯等的多孔质薄膜形成的分隔件中注满非水系的电解液而得到的物质。

但是，由于如上所述使用了可燃性的有机电解液，因此不仅在用于防止挥发、漏出的结构/材料方面需要改善，而且在抑制短路时的温度上升的安全装置的安装、用于防止短路的结构/材料方面也需要改善。

与此相对，全固态型锂二次电池还具有如下特征：不需要可燃性的有机电解液，因此能够实现安全装置的简化，而且不仅可以实现制造成本、生产率优异，而且在电池内串联地层叠而可实现高电压化。

另外，这种固体电解质中，除离子以外不会移动，因此不产生由阴离子的移动导致的副反应等，可以期待安全性、耐久性的提高。

对于全固态型锂二次电池中使用的固体电解质，要求尽可能离子电导率高、并且化学上/电化学上稳定，例如卤化锂、氮化锂、锂酸盐或它们的衍生物等作为其候补材料而已知。

然而，全固态型锂二次电池中使用的固体电解质和正极活性物质存在如下问题：两者发生反应从而形成高电阻层，界面电阻变大。因此公开了对界面进行改良的提案。

例如，关于全固态型锂二次电池中可以使用的正极活性物质，专利文献1中公开了在正极活性物质的表面形成LiNbO₃覆盖层，并且公开了通过使用这样的正极活性物质，能够在正极活性物质与固体电解质的界面夹设锂离子传导性氧化物层，从而改善全固态电池的输出特性。

另外，专利文献2中公开了一种在活性物质颗粒的表面具有包含LiNbO₃的覆盖层的活性物质粉体，所述活性物质颗粒在以Li基准电位计为4.5V以上的电位嵌入/放出锂离子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2007/4590号公报

专利文献2：日本特开2016-170973号公报

发明内容

发明要解决的问题

如前述专利文献2所公开的那样，确认到若在层状结构的正极活性物质的表面形成LiNbO₃等锂离子传导性氧化物层、在层状结构的正极活性物质与固体电解质的界面夹设锂离子传导性氧化物层，则能够降低电池的反应电阻。