二次电池用电极材料、二次电池用电极材料的制造方法及二次电池与流程

技术特征：

1.一种二次电池用电极材料，其特征在于，其具备：

随着电化学氧化或还原而放出或吸藏一价或二价金属的阳离子，在所述氧化或还原的过程中，在晶格内部所述阳离子仅能在一维的容许移动方向移动的电极活性物质的结晶一次颗粒；和

在所述一次颗粒的表面共存的离子传导性物质和通过热分解碳前体而产生的导电性碳，

所述离子传导性物质具有容许所述阳离子的二维或三维移动的性质，所述离子传导性物质的层的厚度为1-30nm，

所述阳离子能够介由所述共存的离子传导性物质和导电性碳的共存层移动。

2.一种二次电池用电极材料，其特征在于，其具备：

随着电化学氧化或还原而放出或吸藏一价或二价金属的阳离子，在所述氧化或还原的过程中，在晶格内部所述阳离子仅能在一维的容许移动方向移动的电极活性物质的结晶一次颗粒；

存在于所述一次颗粒的至少一部分表面的离子传导性物质层，所述离子传导性物质的层的厚度为1-30nm；和

通过热分解碳前体而形成、存在于至少所述离子传导性物质层的至少一部分表面的导电性碳层，

所述离子传导性物质层具有容许所述阳离子的二维或三维移动的性质，

所述阳离子能够介由所述离子传导性物质层和导电性碳层移动。

3.一种二次电池用电极材料，其特征在于，其具备：

随着电化学氧化或还原而放出或吸藏一价或二价金属的阳离子，在所述氧化或还原的过程中，在晶格内部所述阳离子仅能在一维的容许移动方向移动的电极活性物质的结晶一次颗粒；

存在于所述一次颗粒的至少一部分表面的离子传导性物质层，所述离子传导性物质的层的厚度为1-30nm；和

通过热分解碳前体而形成、存在于至少所述离子传导性物质层的至少一部分表面的导电性碳层，

所述离子传导性物质层具有容许所述阳离子的二维或三维移动的性质，

所述导电性碳层在该导电性碳层的厚度方向具有能使所述阳离子通过的通过孔，

与所述阳离子的容许移动方向正交的所述一次颗粒的端面和所述导电性碳层的通过孔介由所述离子传导性物质层连接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电极材料，其特征在于，所述电极活性物质为通式AMDO₄表示的物质，

其中，在所述通式AMDO₄中，

A为阳离子、并且为Li、Na和Mg中的任一种或多种的组合，

M为Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合，或者

包括Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合与Mg、Ca、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Al、Ga、In和Sn中的任一种或多种的组合这两者，

D为P、或者

P与Al、Si、S、V和Mo中的任一种或多种的组合，

作为所述AMDO₄整体保持电中性。

5.根据权利要求4所述的二次电池用电极材料，其特征在于，所述离子传导性物质层具备含有所述AMDO₄中的A和D的含氧酸盐的层，至少具有所述阳离子的离子传导性功能。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电极材料，其特征在于，形成所述离子传导性物质层的离子传导性物质为：

(A)选自含有一价或二价金属的阳离子的氧化物、硫化物、磷酸盐、硅酸盐、和它们的氮化物的组中的一种，或者

(B)选自所述(A)组中的多种物质的复合体。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电极材料，其特征在于，所述离子传导性物质层在至少一部分具有非晶质结构。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电极材料，其特征在于，所述离子传导性物质中的所述阳离子的摩尔分配率与所述电极活性物质中的所述阳离子的摩尔分配率之比的值以下式(1)的范围表示，

[数学式1]

9.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电极材料，其特征在于，所述离子传导性物质层的至少一部分贯入所述导电性碳层的所述通过孔的内侧。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电极材料，其特征在于，多个所述一次颗粒之间介由所述离子传导性物质和/或所述导电性碳层的至少一部分粘结，构成二次颗粒。

11.一种二次电池，其特征在于，其包含权利要求1～10中任一项所述的二次电池用电极材料作为正极或负极的构成构件。

12.一种二次电池用电极材料的制造方法，其特征在于，其为将作为A源的原料、作为M源的原料、作为D源的原料混合而成的焙烧前体进行一次焙烧而得到通式AMDO₄表示的电极活性物质，然后加入通过热分解产生导电性碳的碳前体并进行二次焙烧，制造具有导电性碳层的二次电池用电极材料的方法，

其中，在所述通式AMDO₄中，

A为阳离子、并且为Li、Na和Mg中的任一种或多种的组合，

M为Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合，或者

包括Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合与Mg、Ca、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Al、Ga、In和Sn中的任一种或多种的组合这两者，

D为P、或者

P与Al、Si、S、V和Mo中的任一种或多种的组合，

作为所述AMDO₄整体保持电中性，

该制造方法包括下述工序中的至少一种工序：作为所述一次焙烧前的前处理进行的对共存水分量与混合原料的达到粒径中的至少一者进行规定的第一工序；和

在所述一次焙烧工序及其前后的各阶段中的至少一阶段中将所述焙烧前体和/或通过一次焙烧得到的中间产物氧化的第二工序。

13.一种二次电池用电极材料的制造方法，其特征在于，其为将作为A源的原料、作为M源的原料、作为D源的原料混合而成的焙烧前体进行一次焙烧而得到通式AMDO₄表示的电极活性物质，然后加入通过热分解产生导电性碳的碳前体并进行二次焙烧，制造具有导电性碳层的二次电池用电极材料的方法，

其中，在所述通式AMDO₄中，

A为阳离子、并且为Li、Na和Mg中的任一种或多种的组合，

M为Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合，或者

包括Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合与Mg、Ca、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Al、Ga、In和Sn中的任一种或多种的组合这两者，

D为P、或者

P与Al、Si、S、V和Mo中的任一种或多种的组合，

作为所述AMDO₄整体保持电中性，

所述原料的投料组成为相对于所述通式AMDO₄的理论组成、A和D与M相比化学计量过量的组成，

所述一次焙烧中，进行将所述过量组成的混合原料焙烧从而生成在至少一部分表面具有离子传导性物质层的电极活性物质的处理，

然后加入所述碳前体进行二次焙烧。

14.一种二次电池用电极材料的制造方法，其特征在于，其将通式AMDO₄表示的电极活性物质与离子传导性物质层的原料混合物的混合物一次焙烧，

将该一次焙烧物与通过热分解产生导电性碳的碳前体的混合物进行二次焙烧，

所述通式AMDO₄中，A为阳离子、并且为Li、Na和Mg中的任一种或多种的组合，

M为Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合，或者

包括Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合与Mg、Ca、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Al、Ga、In和Sn中的任一种或多种的组合这两者，

D为P、或者

P与Al、Si、S、V和Mo中的任一种或多种的组合，

作为所述AMDO₄整体保持电中性。

15.一种二次电池用电极材料的制造方法，其特征在于，其将通式AMDO₄表示的电极活性物质、离子传导性物质层的原料混合物、与通过热分解产生导电性碳的碳前体混合而成的焙烧前体进行焙烧，

所述通式AMDO₄中，A为阳离子、并且为Li、Na和Mg中的任一种或多种的组合，

M为Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合，或者

包括Fe、Mn、Co和Ni中的任一种或多种的组合与Mg、Ca、Sc、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Al、Ga、In和Sn中的任一种或多种的组合这两者，

D为P、或者

P与Al、Si、S、V和Mo中的任一种或多种的组合，

作为所述AMDO₄整体保持电中性。

16.根据权利要求12～14中任一项所述的二次电池用电极材料的制造方法，其特征在于，在所述二次焙烧时使用产生气体的碳前体，通过所述气体形成所述通过孔。