正极活性物质、正极材料、正极层、固体电池及其制法的制作方法

专利2026-01-27  5


本公开涉及正极活性物质、正极材料、正极层、固体电池以及固体电池的制造方法。


背景技术:

1、包含具有o2型结构的锂复合氧化物的正极活性物质直到高电位都是稳定的,因此在高电位区域的放充电中具有大的放充电容量。

2、在专利文献1中提出了一种非水电解质二次电池用正极活性物质,其是被用于非水电解质二次电池的正极活性物质,具有层状结构,且包含含锂过渡金属氧化物,所述含锂过渡金属氧化物中的过渡金属、氧和锂的主排列用o2结构表示,所述含锂过渡金属氧化物,在层状结构中的含锂过渡金属层中具有li、mn和元素m,且用组成通式lix[liα(mnamb)1-α]o2表示,在式中,0.5<x<1.1,0.1<α<0.33,0.67<a<0.97,0.03<b<0.33,m包含选自ni、mg、ti、fe、sn、zr、nb、mo、w和bi之中的至少一种元素。

3、另外,在专利文献2中提出了一种非水电解质二次电池用正极活性物质,其特征在于,在属于空间群p63mc的含锂层状氧化物lianabmco2±α(0.5≤a≤1.3,0≤b≤0.01,0.90≤c≤1.10,0≤α≤0.3,m=选自锰、钴、镍、铁、铝、钼、锆、镁之中的至少一种元素)的电位p(v)为4.8≤p≤5.0(vs.li/li+)的范围内,在将锂和m的摩尔比例分别记为a、c且将c换算为1.0的情况下的a的摩尔比例处于0.08≤a≤0.12的范围。

4、在先技术文献

5、专利文献

6、专利文献1:日本特开2014-186937号公报

7、专利文献2:日本特开2010-92824号公报


技术实现思路

1、具有o2型结构的锂复合氧化物的定比组成是li2/3meo2(me为li以外的金属元素),因此有时电池内的li量不足,在放充电容量的大小方面存在限制。

2、在此,为了进一步增大放充电容量,有直接地使li预掺杂到正极活性物质中的方法,但根据该方法,li也容易向锂复合氧化物的过渡金属层内侵入,在反复进行了放充电的情况下电池的容量维持率容易降低。

3、因此,本公开的一实施方式要解决的课题是提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的电池的正极活性物质。

4、本公开的另一实施方式要解决的课题是提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的电池的正极材料。

5、本公开的另一实施方式要解决的课题是提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的电池的正极层。

6、本公开的另一实施方式要解决的课题是提供初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的固体电池。

7、本公开的另一实施方式要解决的课题是提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的固体电池的固体电池的制造方法。

8、在用于解决上述课题的手段中包括以下的手段。

9、<1>一种正极活性物质,

10、包含锂复合氧化物,所述锂复合氧化物具有选自o2型结构、t#2型结构和o6型结构之中的至少一种结构,

11、在将除li和na以外的金属的含量的总和设为1时,li的含量为0.90以上且1.04以下,

12、在一维辉度谱中将连续的3个峰的极大值处的辉度的最小值imin相对于最大值imax之比计算了合计75个的情况下,所述最小值imin相对于最大值imax之比成为0.3以下的比例是在75个中为2个以下。

13、<2>根据<1>所述的正极活性物质,其是用下述式1表示的化合物。

14、式1:lianabmnx-pniy-qcoz-rmp+q+ro2

15、(在上述式1中,a、b、x、y、z、p、q和r是满足0.9≤a≤1.04、0≤b≤0.05、x+y+z=1和0≤p+q+r≤0.20的数,m表示选自b、mg、al、k、ca、ti、cr、ga、zr、nb、mo和w之中的至少一种。)

16、<3>根据<1>或<2>所述的正极活性物质,

17、在x射线衍射测定中,存在于2θ为17°以上且小于18°的范围的峰的强度ilo相对于存在于2θ为18°以上且小于19°的范围的峰的强度ihi之比小于5。

18、<4>一种正极材料,包含<1>~<3>的任一项所述的正极活性物质。

19、<5>一种正极层,包含<4>所述的正极材料。

20、<6>一种固体电池,包含<1>~<3>的任一项所述的正极活性物质。

21、<7>一种固体电池的制造方法,包含:

22、将电池放电的工序,所述电池具有包含锂复合氧化物的正极层、隔板和包含金属锂的负极层,所述锂复合氧化物具有选自o2型结构、t#2型结构和o6型结构之中的至少一种结构;和

23、从所述电池取出所述正极层,将取出的所述正极层、和电解质层或隔板、以及负极层按此顺序层叠的工序。

24、根据本公开的一实施方式,能够提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的电池的正极活性物质。

25、根据本公开的另一实施方式,能够提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的电池的正极材料。

26、根据本公开的另一实施方式,能够提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的电池的正极层。

27、根据本公开的另一实施方式,能够提供初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的固体电池。

28、根据本公开的另一实施方式,能够提供能得到初次放电容量高且反复进行了放充电后的容量维持率高的固体电池的固体电池的制造方法。



技术特征:

1.一种正极活性物质,

2.根据权利要求1所述的正极活性物质,其是用下述式1表示的化合物,

3.根据权利要求2所述的正极活性物质,

4.一种正极材料,包含权利要求1~3的任一项所述的正极活性物质。

5.一种正极层,包含权利要求4所述的正极材料。

6.一种固体电池,包含权利要求1~3的任一项所述的正极活性物质。

7.一种固体电池的制造方法,包含:


技术总结
正极活性物质、正极材料、正极层、固体电池及其制法。一种正极活性物质,包含具有选自O2型结构、T#2型结构和O6型结构之中的至少一种结构的锂复合氧化物,在将除Li和Na以外的金属的含量的总和设为1时,Li的含量为0.90以上且1.04以下,在一维辉度谱中将连续的3个峰的极大值处的辉度的最小值I<subgt;min</subgt;相对于最大值I<subgt;max</subgt;之比计算了合计75个的情况下,所述最小值I<subgt;min</subgt;相对于最大值I<subgt;max</subgt;之比成为0.3以下的比例是在75个中为2个以下。

技术研发人员:杉山一生
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:2024/6/26
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