正极活性物质、锂电池以及正极活性物质的制造方法_3

文档序号:8501249阅读:来源:国知局
的氧化物固体电解质材料,例如可举出 Li1+xAlxGe2_x(PO4)3(O 彡 x 彡 2)、Li1+xAlxTi2_x(PO4)3(O 彡 x 彡 2)、LiLaT1 (例如 Li0 34La0 51T13)、LiPON (例如 Li2 9PO3 3N0 46)、LiLaZrO (例如 Li7La3Zr2O12)等。另一方面,作为具有Li离子传导性的硫化物固体电解质材料,例如可举出Li2S-P2S5化合物、Li2S-SiS^合物、Li 2S-GeS2化合物等。
[0075]电解质层的厚度根据电解质的种类以及锂电池的构成而差异较大,但例如在0.1 μ m?1000 μ m的范围内,其中优选在0.1 μ m?300 μ m的范围内。
[0076]4.其它构成
[0077]本发明的锂电池至少具有上述的正极层、负极层和电解质层。通常还具有进行正极层的集电的正极集电体,以及进行负极层的集电的负极集电体。作为集电体的材料,例如可举出SUS、铝、铜、镍、铁、钛和碳等。本发明的锂电池可以在正极层和负极层之间具有分隔体。这是因为能够得到安全性更高的电池。
[0078]5.锂电池
[0079]本发明的锂电池可以为一次电池,也可以为二次电池,但其中优选为二次电池。这是因为能够重复充放电,例如作为车载用电池是有用的。另外,作为本发明的锂电池的形状,例如可举出硬币型、层压型、圆筒型和方型等。另外,锂电池的制造方法不特别限定,与常规锂电池的制造方法相同。
[0080]C.正极活性物质的制造方法
[0081 ] 接下来,对本发明的正极活性物质的制造方法进行说明。本发明的正极活性物质的制造方法大致可分为两种实施方式。对于本发明的正极活性物质的制造方法,分为第一实施方式和第二实施方式进行说明。
[0082]1.第一实施方式
[0083]第一实施方式的正极活性物质的制造方法的特征在于,具有:制备工序:制备Li源、M源(M为Co或者Ni)、Fe源和V源溶解或分散在溶剂中的原料溶液;和热处理工序:除去上述原料溶液所包含的上述溶剂,再进行热处理,从而得到具有由LiMhFexVO4U满足O < X < I)表示的反尖晶石型结构的结晶相的正极活性物质。
[0084]图2是表示第一实施方式的正极活性物质的制造方法的一个例子的流程图。在图2中,准备作为Li源的氢氧化锂一水合物、作为V源的钒酸铵、作为螯合剂的尿素。将水加入这些原料和搅拌子中,在规定的条件下进行搅拌。其后,作为Co源(或Ni源)以及Fe源,分别添加硝酸钴六水合物(硝酸镍六水合物)以及硝酸铁九水合物,得到原料溶液。接下来,除去原料溶液所含有的水,对得到的组合物进行热处理。由此得到正极活性物质。
[0085]根据第一实施方式,通过用Fe置换构成反尖晶石型结构的Co或者Ni的一部分,能够得到发挥良好的放电容量的正极活性物质。另外,根据第一实施方式,不是所谓的单纯的固相法,而是通过一次性制造原料溶液,其后除去溶剂,得到高分散性的组合物。通过对该组合物进行热处理,具有易于形成反尖晶石型结构的优点。
[0086]以下,对第一实施方式的正极活性物质的制造方法,按照各工序进行说明。
[0087](I)制备工序
[0088]第一实施方式中的制备工序是制备Li源、M源(M为Co或者Ni)、Fe源和V源溶解或分散在溶剂中的原料溶液的工序。
[0089]原料溶液是Li源、M源(M为Co或者Ni)、Fe源和V源溶解或分散在溶剂中的溶液。Li源、M源、Fe源和V源的种类各自不特别限定,例如可举出无机盐、络合物、氧化物、氢氧化物等。作为上述无机盐,例如可举出碳酸盐、硝酸盐、盐酸盐、草酸盐、铵盐等。作为Li源,具体可举出L1H、Li2C03、Li2O, CH3COOLi.H2O等。作为Co源,具体可举出Co (NO3) 2、CoCO3> Co (CH3COO)2.4H20、CoSO4.7H20、CoC2O4.4H20 等。作为 Ni 源,具体可举出Ni (NO3)2.6H20、NiCO3、Ni (CH3COO)2.4H20、NiSO4.6H20、NiC2O4.2H20 等。作为 Fe 源,具体可举出 Fe (NO3) 3.9H20、FeCO3'Fe (CH3COO)2.4H20、FeSO4.7H20、FeC2O4等。作为 V 源,具体可举出NH4V03、V203、V205等。予以说明,O源不特别限定,可以是各原料中所包含的氧,也可以是在热处理时的气氛中存在的氧。
[0090]另外,原料溶液含有溶剂。作为溶剂,例如可举出水;甲醇、乙醇、丙醇等醇等。进而,为了将得到的正极活性物质的粒径控制为较小,原料溶液也可以含有螯合剂。作为这样的螯合剂,例如可举出尿素和柠檬酸等。
[0091]原料溶液中各原料的比例不特别限定,优选以得到所希望的正极活性物质的方式进行调整。另外,作为原料溶液的制备方法,例如可举出将各原料添加至溶剂、进行搅拌的方法。此时,考虑对溶剂的溶解度,对于对溶剂的溶解度低的原料,优选进行长时间的搅拌处理。
[0092](2)热处理工序
[0093]第一实施方式的热处理工序是通过除去上述原料溶液所包含的上述溶剂,再进行热处理,从而得到具有由LiMhFexVO4U满足O < x < I)表示的反尖晶石型结构的结晶相的正极活性物质的工序。
[0094]除去原料溶液所包含的溶剂的方法不特别限定,例如可举出进行加热的方法。除去溶剂时的加热温度例如优选在60 °C?200 °C的范围内,更优选在70 °C?130 °C的范围内。这是因为如果加热温度过低,则有可能不能有效地除去溶剂,如果加热温度过高,则有可能发生不必要的副反应。另外,在第一实施方式中,可以在减压下除去原料溶液的溶剂。减压时的压力只要低于大气压就不特别限定,优选以能够有效地除去溶剂并且能够抑制暴沸的发生的程度进行适当地调整。特别地,在第一实施方式中,优选在减压下加热原料溶液。这是因为能够更有效地除去溶剂。予以说明,除去原料溶液的溶剂的处理与后述的热处理可以是不同的工序,也可以是相同的工序。
[0095]在第一实施方式中,对除去了溶剂的组合物进行热处理。作为热处理温度,只要能够合成目标的正极活性物质就不特别限定,但例如优选在200°C?1000°C的范围内,更优选在250°C?800°C的范围内。这是因为如果热处理温度过低,则有可能无法形成反尖晶石型结构的结晶相,如果热处理温度过高,则有可能产生不需要的结晶相。
[0096]进行热处理时的气氛不特别限定,但优选为含有氧的气氛。具体而言,优选在大气气氛下进行热处理。热处理时间例如优选在I小时?25小时的范围内,更优选在2小时?10小时的范围内。作为加热方法,例如可举出使用烧成炉的方法等。
[0097]2.第二实施方式
[0098]第二实施方式的正极活性物质的制造方法的特征在于,具有:制备工序:制备Li源、Co源、Ni源、Mn源和V源溶解或分散在溶剂中的原料溶液;和热处理工序:除去上述原料溶液所包含的上述溶剂,再进行热处理,从而得到具有由LiCOl_x_yNixMnyV04 (x和y满足O
<x、0 < y和x+y < I)表示的反尖晶石型结构的结晶相的正极活性物质。
[0099]图3是表示第二实施方式的正极活性物质的制造方法的一个例子的流程图。在图3中,准备作为Li源的氢氧化锂一水合物、作为V源的钒酸铵、作为螯合剂的尿素。将乙醇加入这些原料和搅拌子中,在规定的条件下进行搅拌。其后,作为Co源、Ni源以及Mn源,分别添加硝酸钴六水合物、硝酸镍六水合物以及硝酸锰六水合物,得到原料溶液。接下来,除去原料溶液所包含的乙醇,对得到的组合物进行热处理。由此,得到正极活性物质。
[0100]根据第二实施方式,通过用Ni和Mn置换构成反尖晶石型结构的Co的一部分,能够得到发挥非常良好的放电容量的正极活性物质。如果用其它表述,则为:通过使构成反尖晶石型结构的过渡金属为三元即Co、N1、Mn,能够得到发挥非常良好的放电容量的正极活性物质。另外,根据第二实施方式,不是所谓的单纯的固相法,而是通过一次性制造原料溶液,其后除去溶剂,得到高分散性的组合物。通过对该组合物进行热处理,具有易于形成反尖晶石型结构的优点。
[0101]以下,对第二实施方式的正极活性物质的制造方法,按照各工序进行说明。
[0102](I)制备工序
[0103]第二实施方式中的制备工序是制备Li源、Co源、Ni源、Mn源和V源溶解或分散在溶剂中的原料溶液的工序。
[0104]原料溶液是Li源、Co源、Ni源、Mn源和V源溶解或分散在溶剂中的溶液。对于Li源、Co源、Ni源和V源,与上述的第一实施方式记载的内容相同。另外,作为Mn源,例如可举出无机盐、络合物、氧化物、氢氧化物等。作为上述无机盐,例如可举出碳酸盐、硝酸盐、盐酸盐、草酸盐、铵盐等。作为Mn源,具体可举出Mn (NO3)2、MnCO3、Mn (CH3COO)2.4H20、MnSO4.H2CKMnC2O4.2H20等。另外,关于其它事项,基本上与上述的第一实施方式记载的内容相同。
[0105](2)热处理工序
[0106]第二实施方式的热处理工序是通过除去上述原料溶液所包含的上述溶剂,再进行热处理,从而得到具有由LiCOh_yNixMnyV04 (x和y满足O < x、0 < y和x+y < I)表示的反尖晶石型结构的结晶相的正极活性物质的工序。关于热处理工序,基本上与上述的第一实施方式记载的内容相同。
[0107]予以说明,本发明不限于上述实施方式。上述实施方式为例示,对于具有与本发明的权利要求所记载的技术思想实质上相同的构成、取得同样的作用效果的实施方式,不管是怎样的实施方式均包含在本发明的技术范围内。
[0108]实施例
[0109]以下,示出实施例,进一步具体说
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1