正极活性物质粒子及正极活性物质粒子的制造方法与流程

本发明的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。或者，本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(composition of matter)。本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置、电子设备或它们的制造方法。或者，本发明的一个方式涉及一种电子设备及其操作系统。注意，在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件及装置。例如，锂离子二次电池等蓄电池(也称为二次电池)、锂离子电容器及双电层电容器等都包括在蓄电装置的范畴内。注意，在本说明书中，电子设备是指具有蓄电装置的所有装置，具有蓄电装置的电光装置、具有蓄电装置的信息终端装置等都是电子设备。

背景技术：

1、近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置的研究开发日益火热。尤其是，伴随手机、智能手机、笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机、医疗设备、混合动力汽车(hev)、电动汽车(ev)或插电式混合动力汽车(phev)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出、大容量的锂离子二次电池的需求量剧增，作为能够充电的能量供应源，成为现代信息化社会中不可缺少的物品。

2、作为锂离子二次电池被要求的特性，举出：更大容量化、循环特性的提高、各种工作环境下的安全性及长期可靠性的提高等。

3、因此，检讨以锂离子二次电池的循环特性提高及大容量化为目的的正极活性物质的改进(专利文献1及专利文献2)。

4、[专利文献1]日本专利申请公开第2012-018914号公报

5、[专利文献2]日本专利申请公开第2016-076454号公报

技术实现思路

1、如此，锂离子二次电池及用于其的正极活性物质在容量、循环特性、充放电特性、可靠性、安全性或成本等各种方面还有改善的余地。

2、本发明的一个方式的目的之一是提供一种通过被用于锂离子二次电池而抑制充放电循环中的容量减少的正极活性物质粒子。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种大容量二次电池。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种充放电特性良好的二次电池。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种安全性或可靠性高的二次电池。

3、另外，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的物质、活性物质粒子、蓄电装置或它们的制造方法。

4、注意，上述目的的记载不妨碍其他目的的存在。此外，本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外，可以从说明书、附图、权利要求书等的记载得知并抽出上述以外的目的。

5、本发明的一个方式是一种包括第一区域及第二区域的正极活性物质粒子，其中，第二区域包括与第一区域的外侧接触的区域，第一区域包含锂、元素m及氧，元素m为选自钴、锰和镍中的一个以上的元素，第二区域包含元素m、氧、镁及氟，通过x射线光电子能谱而测量的锂相对于元素m的原子数比(li/m)为0.5以上且0.85以下，并且，通过x射线光电子能谱而测量的镁相对于元素m的原子数比(mg/m)为0.2以上且0.5以下。在x射线光电子能谱中，例如从正极活性物质粒子的表面进行分析。

6、在上述结构中，第二区域的厚度优选为0.5nm以上且50nm以下。

7、在上述结构中，优选的是，第一区域具有层状岩盐型结晶结构，第二区域具有岩盐型结晶结构。

8、在上述结构中，优选的是，第一区域的结晶结构由空间群r-3m表示，第二区域的结晶结构由空间群fm-3m表示。

9、在上述结构中，通过x射线光电子能谱而测量的氟相对于元素m的原子数比(f/m)优选为0.02以上且0.15以下。

10、在上述结构中，元素m优选为钴。

11、本发明的一个方式是一种包括第一区域及第二区域的正极活性物质粒子，其中，第二区域包括与第一区域的外侧接触的区域，第一区域包含锂、元素m及氧，元素m为选自钴、锰和镍中的一个以上的元素，第二区域包含元素m、氧、镁及氟，该粒子使用多种材料形成，并且，多种材料所包含的锂的总原子数相对于多种材料所包含的元素m的总原子数的比率(li/m)大于1.02且小于1.05。

12、在上述结构中，多种材料所包含的镁的原子数相对于多种材料所包含的元素m的总原子数的比率优选为0.005以上且0.05以下。

13、在上述结构中，多种材料所包含的氟的原子数相对于多种材料所包含的元素m的总原子数的比率优选为0.01以上且0.1以下。

14、在上述结构中，优选的是，多种材料中的一个是包含元素m的化合物，多种材料中的另一个是包含锂的化合物，多种材料中的另一个是包含镁的化合物。

15、在上述结构中，第二区域的厚度优选为0.5nm以上且50nm以下。

16、根据本发明的一个方式，可以提供一种通过被用于锂离子二次电池而抑制充放电循环中的容量减少的正极活性物质。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种大容量二次电池。另外，根据本发明的一个方式，可以提供一种充放电特性良好的二次电池。另外，根据本发明的一个方式，可以一种安全性或可靠性高的二次电池。根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的物质、活性物质粒子、蓄电装置或它们的制造方法。

17、

技术特征：

1.一种锂离子二次电池的正极活性物质，使用了钴酸锂，

2.一种锂离子二次电池的正极活性物质，使用了钴酸锂，

3.一种锂离子二次电池的正极活性物质，使用了钴酸锂，

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的锂离子二次电池的正极活性物质，其特征在于，

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的锂离子二次电池的正极活性物质，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的锂离子二次电池的正极活性物质，其特征在于，

7.一种锂离子二次电池，包括正极以及负极，

8.一种锂离子二次电池，包括正极以及负极，

9.一种锂离子二次电池，包括正极以及负极，

10.一种锂离子二次电池，包括正极以及负极，

11.一种锂离子二次电池，包括正极以及负极，

12.一种锂离子二次电池，包括正极以及负极，

13.根据权利要求7至12中任意一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，

14.根据权利要求7至12中任意一项所述的锂离子二次电池，其特征在于，

15.根据权利要求7或10所述的锂离子二次电池，其特征在于，

技术总结
本发明提供一种锂离子二次电池的正极活性物质，其使用了钴酸锂。所述正极活性物质包括：第一区域，具有层状岩盐型结晶结构，包含钴和铝；以及第二区域，具有岩盐型结晶结构，覆盖所述第一区域的至少一部分，包含镁，所述钴和铝中的至少一种横跨所述第一区域以及所述第二区域具有浓度梯度，所述第二区域的厚度为0.5nm以上50nm以下。

技术研发人员：落合辉明,川上贵洋,三上真弓,门马洋平,鹤田彩惠,高桥正弘
受保护的技术使用者：株式会社半导体能源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13