[发明专利]非水系电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法、以及使用该正极活性物质的非水系电解质二次电池

说明书

本发明提供在用于正极材料的情况下兼具高容量和高输出的非水系电解质二次电池用正极活性物质以及采用该正极活性物质的高容量、高输出且安全性高的非水系电解质二次电池，提供在工业化规模上能够容易地制造的正极活性物质的制造方法。一种非水系电解质二次电池用正极活性物质，其至少包含用通式Li_zNi_1‑x‑yCo_xM_yO₂(0.95≤z≤1.03，0＜x≤0.20，0＜y≤0.10，x+y≤0.20，M是从Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Nb、Zr以及Mo中选出的至少一种元素)表示的锂镍复合氧化物的一次粒子以及所述一次粒子凝集而构成的二次粒子，在所述一次粒子的表面具有LiAl化合物和LiW化合物。

技术领域

本发明涉及一种非水系电解质二次电池用正极活性物质及其制造方法、以及使用该正极活性物质的非水系电解质二次电池。

背景技术

近年来，随着手机、笔记本电脑等小型电子设备的迅速扩大，作为可充放电的电源，非水系电解质二次电池的需求急剧增加。

作为该非水系电解质二次电池的正极活性物质，广泛使用以钴酸锂(LiCoO₂)为代表的锂钴复合氧化物以及以镍酸锂(LiNiO₂)为代表的锂镍复合氧化物、以锰酸锂(LiMnO₂)为代表的锂锰复合氧化物等。

然而，钴酸锂因储藏量少而昂贵，而且，存在含有供给不稳定且价格的变动也大的钴作为为主要成分的问题。因此，从成本的观点出发，含有比较廉价的镍或锰作为主要成分的锂镍复合氧化物或锂锰复合氧化物受到关注。

然而，对于锰酸锂而言，虽然热稳定性比钴酸锂更优异，但是，与其他材料相比，其充放电容量非常小，而且，表示寿命的充放电循环特性也非常短，因此，作为电池的实用上的问题多。另一方面，镍酸锂表现出比钴酸锂更大的充放电容量，因此，有望作为廉价且能够制造高能量密度的电池的正极活性物质。

通常，该镍酸锂是将锂化合物和氢氧化镍或氧化氢氧化镍等镍化合物混合、烧成来制造的，其形状为一次粒子单分散的粉末或作为一次粒子的聚集体的具有空隙的二次粒子的粉末，均具有充电状态下的热稳定性比钴酸锂差的缺点。

即，纯的镍酸锂在热稳定性、充放电循环特性等方面存在问题，不能作为实用电池使用。这是因为，充电状态下的结晶结构的稳定性比钴酸锂低。

因此，为了在充电过程中实现除去锂的状态下的结晶结构的稳定化以及获得作为正极活性物质的热稳定性和充放电循环特性良好的锂镍复合氧化物，通常将锂镍复合氧化物中的一部分镍置换为其他物质。

例如，在专利文献1中提出了使用Li_aM_bNi_cCo_dO_e(M是从由Al、Mn、Sn、In、Fe、V、Cu、Mg、Ti、Zn、Mo组成的组中选出的至少一种金属，而且，成为0＜a＜1.3、0.02≤b≤0.5、0.02≤d/c+d≤0.9、1.8＜e＜2.2的范围，进一步为b+c+d＝1)作为正极活性物质的非水系电池。

另外，作为改善锂镍复合氧化物的热稳定性的方法，开发了对烧成后的镍酸锂进行水洗的技术。

例如，在专利文献2中提出了一种非水系电解质二次电池用正极活性物质的制造方法，其中，将镍氢氧化物或镍氧氢氧化物在大气环境下以600～1100℃的温度进行焙烧并制备镍氧化物，与锂化合物混合后，在氧环境下在最高温度为650～850℃的范围内烧成，并将得到的烧成粉末在水中在满足A≤B/40(式中，A表示以分钟单位的形式表示的水洗时间，B表示以g/L的单位表示的烧成粉末的浆料浓度)的时间以内水洗后，进行过滤、干燥。