正极活性物质、正极、锂离子电池和正极活性物质的制造方法与流程

本公开涉及正极活性物质、正极、锂离子电池和正极活性物质的制造方法。

背景技术：

1、日本特开2017-191738公开了具有核部和壳部的正极活性物质粒子。

技术实现思路

1、在锂离子电池(以下可简写为“电池”)中，需要减小初始电阻。例如，提出了核壳结构的正极活性物质(二次粒子)。核壳结构包含核部和壳部。壳部将核部的表面被覆。例如，通过壳部相对较多地包含导电成分(例如钴等)，期待在二次粒子的表面，局部的电阻减小。但是，在二次粒子整体的电阻上有改善的余地。

2、本公开以减小初始电阻为目的。

3、以下，对本公开的技术构成和作用效果进行说明。不过，本说明书的作用机理包含推定。作用机理并不限定本公开的技术的范围。

4、1.正极活性物质包含二次粒子。

5、二次粒子包含一次粒子。

6、一次粒子包含含有锂的层状过渡金属氧化物。

7、在采用透射电子显微镜法的明视场像中，一次粒子的亮度的直方图具有峰。

8、峰具有39以上的半峰全宽。

9、以下可将“含有锂的层状过渡金属氧化物”简写为“lmo”。

10、图1为示出二次粒子的第1例的概念图。

11、二次粒子12包含多个一次粒子11。一次粒子11各自包含lmo。lmo具有层状的晶体结构。层状的晶体结构通过将过渡金属层与li层交替地层叠而形成。层状的晶体结构具有方向性。即，层状的晶体结构具有第1方向d1和第2方向d2。第1方向d1为层叠方向。第2方向d2为与层叠方向正交的方向。认为li+沿着第2方向d2出入晶体结构。通常，在一次粒子11内，晶体结构具有在一方向上取向的倾向。通过一次粒子11内的晶体结构取向，可限制li+在二次粒子12中的出入。

12、图2为示出二次粒子的第2例的概念图。

13、在上述“1”所述的正极活性物质中，在一次粒子21内，对晶体结构的方向性赋予杂乱性。通过在一次粒子21内在晶体结构的方向性上具有杂乱性，在二次粒子22整体(表面和内部)中，可增加li+可出入的部位。由此期待电阻的减小。

14、图3为亮度的直方图的说明图。

15、晶体结构的方向性可采用透射电子显微镜(transmis s ion electronmicroscope(tem))法确定。采用tem，拍摄一次粒子的截面的明视场(br ight field(bf))像。通过bf像的解析，作成亮度的直方图。直方图为单峰性。确定峰的半峰全宽。以下，也将该半峰全宽记为“亮度的半峰全宽”。认为亮度的半峰全宽越大，则晶体结构越具有杂乱的方向性。根据本公开的新认识，在亮度的半峰全宽为39以上时，期待电阻的减小。

16、2.上述“1”所述的正极活性物质中，半峰全宽例如可为39-65。

17、在亮度的半峰全宽为39-65时，除了初始电阻的减小以外，也期待循环特性的提高。

18、3.上述“1”或“2”所述的正极活性物质中，含有锂的层状过渡金属氧化物可具有例如由下述式(1)表示的组成。

19、li1-anixm1-xo2…(1)

20、上述式(1)中，x、a满足0＜x≤1、-0.5≤a≤0.5的关系。

21、m为选自co、mn和al中的至少1种。

22、4.正极包含上述“1”-“3”中任一项所述的正极活性物质。

23、5.锂离子电池包含上述“4”所述的正极。

24、6.正极活性物质的制造方法包括下述(a)-(c)。

25、(a)通过对过渡金属氢氧化物和锂化合物的混合物实施加热处理，从而形成第1材料。

26、(b)通过将第1材料冷却，从而形成第2材料。

27、(c)通过将第2材料破碎，从而形成二次粒子。

28、二次粒子包含一次粒子。一次粒子包含含有锂的层状过渡金属氧化物。在采用透射电子显微镜法的明视场像中，一次粒子的亮度的直方图具有峰。峰具有39以上的半峰全宽。

29、在上述“6”的制造方法中，可以以亮度的半峰全宽成为39以上的方式调整各种条件。

30、7.上述“6”所述的正极活性物质的制造方法中，所述(b)可包括调整冷却速度以使亮度的半峰全宽成为39以上。

31、根据本公开的新认识，烧成后的冷却速度可以是对亮度的半峰全宽具有大的影响的因素。存在烧成物越急冷、半峰全宽越变大的倾向。

32、以下，对本公开的实施方式(以下可简写为“本实施方式”)和本公开的实施例(以下可简写为“本实施例”)进行说明。不过，本实施方式和本实施例并不限定本公开的技术的范围。本实施方式和本实施例在所有的方面都为例示。本实施方式和本实施例为非限制性的。本公开的技术的范围包含与专利权利要求的范围的记载等同的含义和范围内的所有的变形。例如，从本实施方式和本实施例中抽出任意的构成、将它们任意地组合也是从最初就可预想到的。

技术特征：

1.正极活性物质，其包含二次粒子，其中，所述二次粒子包含一次粒子，所述一次粒子包含含有锂的层状过渡金属氧化物，在采用透射电子显微镜法的明视场像中，所述一次粒子的亮度的直方图具有峰，所述峰具有39以上的半峰全宽。

2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其中，所述半峰全宽为39-65。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的正极活性物质，其中，所述含有锂的层状过渡金属氧化物具有由式(1)表示的组成：

4.正极，其包含根据权利要求1所述的正极活性物质。

5.锂离子电池，其包含根据权利要求4所述的正极。

6.正极活性物质的制造方法，其包括：

7.根据权利要求6所述的正极活性物质的制造方法，其中，所述(b)包含调整冷却速度以使所述半峰全宽成为39以上。

技术总结
本发明涉及正极活性物质、正极、锂离子电池和正极活性物质的制造方法。正极活性物质包含二次粒子。二次粒子包含一次粒子。一次粒子包含含有锂的层状过渡金属氧化物。在采用透射电子显微镜法的明视场像中，一次粒子的亮度的直方图具有峰。峰具有39以上的半峰全宽。

技术研发人员：大泽良辅
受保护的技术使用者：丰田自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25