[发明专利]正极活性物质、正极活性物质的制造方法、正极以及二次电池

说明书

本发明是一种正极活性物质，其为镁二次电池或锂离子二次电池用的正极活性物质，该正极活性物质为含有核和以所述核为起点而生长的长轴方向的最大长度为5μm以下的钒氧化物的晶体的粒子。核可以由选自钛化合物、铁化合物、石墨中的至少一种形成。

技术领域

本发明涉及一种正极活性物质、正极活性物质的制造方法、正极以及二次电池。

本申请基于2017年9月15日在日本申请的日本特愿2017－177820号主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

作为二次电池用的正极活性物质，存在含有钒氧化物的正极活性物质。含有钒氧化物的二次电池用的正极活性物质是可以期待实现高容量的二次电池的正极材料之一。特别是，钒氧化物是少数能嵌入脱离镁离子的正极材料。因此，研究了将钒氧化物用作镁二次电池用的正极材料。

例如，在非专利文献1中，报告了向五氧化二钒的层状结构的层间嵌入水，层间扩展的五氧化二钒干凝胶能稳定地嵌入脱离镁离子。

在专利文献1中，记载了一种正极的制造方法，其包括：混合工序，制备混合有钒和碳材料而得的混合材料；以及热处理工序，在氧化气氛中在275℃以上的温度下对通过所述混合工序得到的混合材料进行热处理。在专利文献1中，记载了通过利用热处理去除存在于钒氧化物的层间等的水分，抑制因与水的反应产生的负极的劣化。

在专利文献2中，记载了一种电化学蓄电设备用电极的制造方法，其包括：将钌化合物、钒化合物以及钨化合物混合于电极基材中而得到混合物的工序；以及对所述混合物进行热处理的工序，记载了钒化合物包含钒氧化物。

在非专利文献2和非专利文献3中，记载了：在使溶解有钒氧化物的碱溶液变为酸性来使钒氧化物的晶体析出时，若添加过量的阳离子(铵离子、铜离子、铁离子等)，则钒氧化物的棒状晶体会生长。在非专利文献2和非专利文献3中，报告了：在高温下对钒氧化物的棒状晶体进行烧成而得的材料作为锂离子电池用的正极活性物质发挥高性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－054389号公报

专利文献2：日本特开2003－282371号公报

专利文献3：日本特开2013－58348号公报

非专利文献

非专利文献1：M.Hibino，Y.Ikeda，Y.Noguchi，T.Kudo；生产研究52，516(2000)

非专利文献2：J.C.Trombe，etc，J.Solid State Chem.180 2102-2109(2007)

非专利文献3：N.Wang，J.Soild State Chem.181，652-657(2008)

发明内容

发明所要解决的问题

但是，无论是哪个文献所记载的使用了钒氧化物的镁二次电池和锂离子二次电池，都需要改善电池性能。

本发明人推测为钒氧化物的晶体生长的结果是阻碍了离子的移动。

钒氧化物的晶体能在酸性溶液中、50℃以上的温度下析出，优选在60℃以上的温度下析出。若析出钒氧化物的温度为60℃以上，则能抑制钒氧化物成为凝胶状。

然而，如下所示，若使析出温度升高，则钒氧化物的棒状晶体生长。将钒氧化物的棒状晶体用作正极活性物质的镁二次电池的正极的电池容量、循环保持率不充分。此外，将钒氧化物的棒状晶体用作正极活性物质的锂离子二次电池无法得到充分的速率特性(ratecharacteristics)。