正极活性物质及其制造方法_4

文档序号:8436026阅读:来源:国知局
、了二締橡胶等具有不饱和键的聚合物及共聚 物,丙締酸共聚物、甲基丙締酸共聚物等丙締酸类聚合物及共聚物等。粘合剂可单独使用1 种,也可2种W上并用。
[0164] 本发明的正极活性物质可单独使用1种,也可2种W上并用。
[01化]作为增粘剂,可例举例如駿甲基纤维素、甲基纤维素、哲甲基纤维素、己基纤维素、 聚己締醇、氧化淀粉、磯酸化淀粉、酪蛋白、聚己締化咯烧酬等。增粘剂可单独使用1种,也 可2种W上并用。
[0166] [裡离子二次电池用正极的制造方法]
[0167] 本发明的裡离子二次电池用正极的制造方法除了使用本发明的正极活性物质W 外可采用公知的制造方法。例如,作为本发明的裡离子二次电池用正极的制造方法,可例举 W下的方法。
[0168] 使本发明的正极活性物质、导电材料和粘合剂溶解或分散于介质中获得浆料,或 者将本发明的正极活性物质、导电材料和粘合剂与介质混炼而获得混炼物。接着,使所得的 浆料或混炼物在正极集电体上通过涂布等形成正极活性物质层。
[0169] <裡离子二次电池>
[0170] 本发明的裡离子二次电池具有上述的本发明的裡离子二次电池用正极、负极、和 非水电解质。
[0171] [负极]
[0172] 负极在负极集电体上形成包含负极活性物质的负极活性物质层而成。
[0173] 作为负极集电体,可例举例如镶巧、铜巧等金属巧。
[0174] 作为负极活性物质,只要是能够W较低的电位吸收、释放裡离子的材料即可,可例 举例如裡金属、裡合金、碳材料、W周期表14、15族的金属为主体的氧化物、碳化娃化合物、 氧化娃化合物、硫化铁、碳化棚化合物等。此外,作为负极活性物质,可使用氧化铁、氧化钉、 氧化钢、氧化鹤、氧化铁、氧化锡等氧化物或其它氮化物等。
[0175] 作为负极活性物质的碳材料,可使用例如耐石墨化性碳、人造石墨、天然石墨、热 解碳类,渐青焦炭、针状焦炭、石油焦炭等焦炭类,石墨类,玻璃状碳类,将酪醒树脂或快喃 树脂等有机高分子化合物W适当的温度进行锻烧而炭化得到的有机高分子化合物烧成体, 碳纤维,活性碳,炭黑类等。
[0176] 作为周期表14族的金属,可例举例如Si、Sn等。其中,作为周期表14族的金属, 较好是Si。
[0177] 负极例如通过将负极活性物质与有机溶剂混合而制成浆料,将制成的浆料涂布于 负极集电体并干燥、压制而获得。
[0178] 作为非水电解质,可例举例如使电解质盐溶解于有机溶剂而得的非水电解液、含 有电解质盐的固体电解质、高分子电解质、使电解质盐混合或溶解于高分子化合物等而得 的固体状或凝胶状电解质等。
[0179] 作为有机溶剂,可采用作为非水电解液用有机溶剂公知的溶剂,可例举例如碳酸 异丙締醋、碳酸亚己醋、碳酸二己醋、碳酸二甲醋、1,2-二甲氧基己烧、1,2-二己氧基己烧、 丫-了内醋、二己離、环了讽、甲基环了讽、己膳、己酸醋、了酸醋、丙酸醋等。其中,从电压稳 定性的角度来看,作为有机溶剂,较好是使用碳酸异丙締醋等环状碳酸醋类,碳酸二甲醋、 碳酸二己醋等链状碳酸醋类。有机溶剂可单独使用1种,也可并用2种W上。
[0180] 作为固体电解质,只要是具有裡离子传导性的材料即可,可使用无机固体电解质 和高分子固体电解质中的任一种。
[0181] 作为无机固体电解质,可例举例如氮化裡、舰化裡等。
[0182] 作为高分子固体电解质,可例举包含电解质盐和溶解该电解质盐的高分子化合物 的电解质。作为溶解电解质盐的高分子化合物,可例举聚环氧己烧、聚环氧己烧的交联体等 離类高分子化合物,聚甲基丙締酸醋、聚丙締树脂等醋类高分子化合物等。
[0183] 作为凝胶状电解质的基质,只要是吸收所述非水电解液而凝胶化的材料即可,可 使用各种高分子化合物。作为所述高分子化合物,可例举例如聚(偏氣己締)、聚(偏氣己 締-六氣丙締)等氣类高分子化合物,聚丙締膳、聚丙締膳的共聚物,聚环氧己烧、聚环氧己 烧的共聚物及该共聚物的交联体等離类高分子化合物等。与作为所述共聚物的聚环氧己烧 共聚的单体,可例举例如甲基丙締酸甲醋、甲基丙締酸了醋、丙締酸甲醋、丙締酸了醋等。
[0184] 作为凝胶状电解质的基质,从对于氧化还原反应的稳定性的观点来看,所述高分 子化合物中特别好是氣类高分子化合物。
[01化]电解质盐可使用裡离子二次电池所用的公知的盐,可例举例如LiCl〇4、LiPFe、LiBF4、CF3S〇3Li等。
[0186] 本发明的裡离子二次电池的形状无特别限定,可根据用途适当选择硬币型、片状 (膜状)、折叠状、卷绕型、有底圆筒型、纽扣型等形状。 实施例
[0187] W下,通过实施例对本发明进行详细说明,但本发明并不仅限于W下的记载。例 1~9为实施例,例10~16为比较例。
[018 引[粒径值 10、50、90)]
[0189] 通过超声波处理使正极活性物质充分分散于水中,通过激光衍射/散射式粒径分 布测定装置(日机装株式会社(日機装社)制,MT-3300E幻进行测定,获得频度分布和累 计体积分布曲线,从而获得体积基准的粒度分布。将所得的累计体积分布曲线中达到50% 的点的粒径作为粒径值50)。此外,还算出所得的累计体积分布曲线中达到10%的点的粒 径值10)和达到90%的点的粒径值90)。
[0190] [比表面积]
[0191] 共沉淀化合物和正极活性物质的比表面积使用邸T炬runauer-Emmett-Teller) 法通过比表面积测定装置(芒泰克株式会社(7Cシテッ夕社)制,歷1208型)测定。
[0192] [组成分析(Ni、Co、Mn、P、Li)]
[0193] 正极活性物质的组成分析通过等离子体发光分析装置(SII纳米技术株式会社 (SII十7テ夕y口。一社)审IJ,型号:SPS3100H)进行。
[0194] [变异系数测定]
[0195] 使正极活性物质包埋于环氧树脂,通过机械研磨使正极活性物质露出平滑的剖 面,对露出的剖面进行厚30nm的碳涂覆,形成正极活性物质的剖面。使用日本电子株式会 社(巧化社)制的阳-EPMA(JXA-8500F),W加速电压15kV、照射电流30nA、点径2ym的条 件,对于正极活性物质剖面沿直径方向W2ym的间隔进行扫描,测定各测定点的过渡金属 元素佩的换算峰强度(lx)和P的换算峰强度(Ip)。Ni的Ka1特性X射线和Mn的Ka1 特性X射线的分光使用日本电子株式会社制LIFH作为分光结晶。Co的Ka1特性X射线的 分光使用日本电子株式会社制LIF。此外,P的Ka1特性X射线的分光使用日本电子株式 会社制TAP。对于结果,在图1中示出使用下述例12测定的情况的一例。
[0196] 根据图1,Ni的Ka1特性X射线将115. 600mm的计数值用作峰强度,Co的K曰1 特性X射线将124. 300mm的计数值用作峰强度,Mn的Ka1特性X射线将146. 450mm的计 数值用作峰强度,P的Ka1特性X射线将66. 650mm的计数值用作峰强度。
[0197] 求出1个正极活性物质的各测定点的P和过渡金属元素狂)的换算峰强度比(吐/ IX),求得它们的平均值和标准差。然后,将换算峰强度比(Ip/Ix)的平均值的标准差除W 换算峰强度比(Ip/Ix)的平均值并乘W100,从而算出换算峰强度比(Ip/Ix)的变异系数 (CV值)(% )。
[0198] 同样地对共计3个正极活性物质算出换算峰强度比(Ip/Ix)的变异系数(CV值), 求出其平均值。
[0199] 此外,求出对各正极活性物质求得的换算峰强度比(Ip/Ix)的平均值。
[0200] [例U 悦W] 工序(I);
[0202] 使硫酸镶(II) ?六水合物、硫酸钻(II) ? ^;:水合物和硫酸铺(II) ?五水合物按 照Ni、Co和Mn的摩尔比如表1所示且硫酸盐的合计量达到1. 5mol/kg的条件溶解于蒸馈 水,制成化g硫酸盐水溶液。此外,使99.Ig硫酸锭溶解于900. 9g蒸馈水,制成0. 75mol/kg 的氨水溶液。此外,使381. 2g碳酸钢溶解于2018. 8g蒸馈水,制成碳酸盐水溶液(抑调整 液)。
[0203] 接着,向化的带隔板的玻璃制反应槽中加入蒸馈水,用覆套式加热器加热至 50°C,用奖式揽拌叶片进行揽拌的同时,分别用6小时W5.Og/分钟的速度添加所述硫酸盐 水溶液、W0. 5g/分钟的速度添加所述氨水溶液,使含Ni、Co和Mn的共沉淀化合物析出。所 述硫酸盐水溶液的添加中,按照将反应槽内的抑保持在8.0的条件添加碳酸盐水溶液(pH 调整液)。此外,析出反应中,使用滤布连续地进行溶液的抽出,使反应槽内的液量不超过 21。
[0204] 为了从所得的共沉淀化合物除去杂质离子,反复进行加压过滤和向蒸馈水的分 散,进行共沉淀化合物的清洗。滤液的电导率达到20mS/m时结束清洗,在120°C干燥15小 时而获得共沉淀化合物。所得的共沉淀化合物的比表面积W及Ni、Co和Mn的组成分析结 果不于表1。
[020引 工序(II)和工序(III);
[0206] 对于18g所得的共沉淀化合物,按照磯酸盐所含的P的合计量相对于该共沉淀化 合物所含的过渡金属元素狂)的合计量(lOOmol% )的比例达到Imol%的条件,喷涂使 0. 17g磯酸二氨锭溶解于3. 6g蒸馈水而得的水溶液。然后,在90°C干燥3小时而获得前体 化合物。
[0207]工序(IV);
[020引按照碳酸裡所含的Li的合计量相对于所述前体化合物所含的过渡金属元素狂) 的合计量的摩尔比(Li/幻达到1. 275的条件,将所述前体化合物与碳酸裡7. 15g混合。然 后,使用电炉(F0510,大和科学株式会社(节7h科学社)制),在W每1L内容积133mL/ 分钟通入大气的同时,在600°C进行5小时的预锻烧,再在850°C进行16小时的正式锻烧而 获得正极活性物质。
[0209] 所得的正极活性物质的粒径值50)和比表
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