Композиции положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом

Композиции положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композиции положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом, такой как ионно-литиевая вторичная батарея. В частности, настоящее изобретение относится к композиции положительного электрода, которая может улучшать характеристики выходной мощности батареи, а также может улучшать циклические характеристики батареи и стабильность вязкости суспензии положительного электрода.

Уровень техники

С развитием и распространением таких портативных мобильных электронных устройств, как видеомагнитофоны, мобильные телефоны и ноутбуки, вторичные батареи с неводным электролитом, такие как ионно-литиевые вторичные батареи, стали использовать в качестве источника питания для указанных устройств. Кроме того, для преодоления актуальных проблем окружающей среды, вторичная батарея с неводным электролитом также представляет интерес в качестве источника питания для электромобилей или т.п.

Обычно в качестве активного материала положительного электрода для ионно-литиевой вторичной батареи широко используется LiCoO₂ (оксид лития-кобальта), который может использоваться в составе вторичной батареи класса 4В. Когда в качестве активного материала положительного электрода используется LiCoO₂, то на практике он используется при разрядной мощности батареи около 160 мА/г.

Кобальт, являющийся сырьем при получении LiCoO₂, является редким ресурсом, что приводит к высокой стоимости батареи, причем кобальт распределен неравномерно, что может привести к проблемам со снабжением этим материалом.

В связи с указанными обстоятельствами были разработаны комплексные оксиды лития и переходных металлов, имеющие слоистую структуру, такие как оксид лития, никеля, кобальта, марганца, получаемые путем замещения кобальта в LiCoO₂ одним или несколькими элементами, такими как Ni и Mn. Что касается комплексного оксида лития и переходного металла, имеющего слоистую структуру, обычно его кристаллическая структура при высоком относительном содержании никеля становится нестабильной, и, таким образом, такой оксид склонен к выпадению соединения лития в осадок в суспензии положительного электрода при изготовлении положительного электрода. Кроме того, при снижении относительного содержания кобальта в комплексном оксиде лития и переходного металла, характеристики выходной мощности имеют тенденцию к снижению.

Между тем, существуют методики выбора металла (металлов), такого как вольфрам, в качестве элемента-заменителя в зависимости от поставленных целей.

В патентном документе 1 описана методика уменьшения собственного сопротивления активного материала положительного электрода путем добавления одного или нескольких элементов, таких как молибден и вольфрам, в оксид лития-кобальта и оксид лития-никеля.

В патентном документе 2 раскрыт комплексный оксид лития и переходного металла, в котором вплоть до около 20% никеля в оксиде лития-никеля замещено марганцем, кобальтом и т.п., и вплоть до около 10% никеля дополнительно замещено танталом, ниобием, вольфрамом, молибденом и т.п.В патентном документе 2 описано, что оксид лития-никеля определенного состава, замещенный по меньшей мере двумя элементами, как указано выше, обладает повышенной термической стабильностью в ходе заряда, и улучшенной безопасностью при внутреннем коротком замыкании, благодаря пониженной электропроводности в форме порошка.

В патентном документе 3 раскрыта методика увеличения плотности пластинчатого электрода, а также улучшения характеристик термической стабильности и нагрузки за счет использования комплексного оксида лития и переходного металла, содержащего на поверхности молибден, вольфрам, бор и т.п. В качестве типичной композиции комплексного оксида лития и переходного металла описан оксид лития-никеля-кобальта-марганца, содержащий молибден.

В патентном документе 4 раскрыта методика улучшения кристалличности комплексного оксида лития и переходного металла, позволяющая предотвратить спекание на стадии прокаливания путем введения в состав бора и т.п. (легирующий элемент 1) и молибдена, вольфрама, ниобия, тантала и т.п. (легирующий элемент 2), что приводит к удовлетворяющим всех стоимости, сопротивлении при высоком напряжении, высокой безопасности, характеристиками скорости и выходной мощности, и к предотвращению снижения объемной плотности и увеличения удельной площади поверхности порошков. Более конкретно, описан оксид лития-никеля-кобальта-марганца, содержащий два указанных выше легирующих элемента.

С другой стороны, существуют методики смешивания соединения бора, такого как борная кислота, с комплексным оксидом лития и переходного металла, или методики получения комплексного оксида лития и переходного металла с соединением бора на поверхности.

В патентном документе 5 раскрыта методика подавления взаимодействия оксида лития-марганца, имеющего шпинельную структуру, с гидрогалоидной кислотой и улучшения циклических характеристик благодаря использованию положительного электрода с оксидом лития-марганца, содержащим растворимое в электролите соединение бора, такое как оксид бора, ортоборная кислота, метаборная кислота и тетраборная кислота.

В патентном документе 6 раскрыта методика повышения потенциала разряда и улучшения характеристики срока службы за счет получения на поверхности комплексного оксида лития и переходного металла активированного слоя, обладающего отличной ионной проводимостью, где активированный поверхностный слой содержит гидроксид, оксигидроксид и т.п.такого элемента покрытия, как бор. В качестве конкретного способа покрытия, описано, что элемент покрытия, растворенный в растворителе, осаждается на поверхности комплексного оксида лития и переходного металла, с последующим удалением растворителя.

В патентном документе 7 раскрыта методика предотвращения гелеобразования электродной пасты, основанная на введении борной кислоты и т.п.в качестве неорганической кислоты в электрод, в котором используется комплексный оксид лития и переходного металла и т.п.В качестве конкретного примера комплексного оксида лития и переходного металла описан оксид лития-никеля.

В патентном документе 8 раскрыт способ повышения емкости вторичной батареи и повышения эффективности заряда-разряда вторичной батареи путем присоединения боратного соединения и т.п., такого как борат аммония и борат лития, к поверхности частиц комплексного оксида лития и переходного металла, который обязательно содержит никель или кобальт, и путем проведения термической обработки в окислительной атмосфере. В качестве конкретного примера комплексного оксида лития и переходного металла раскрыт оксид лития-никеля, в котором часть никеля замещена кобальтом и алюминием.

Ни в одном из указанных выше Патентных документов 5-8 не описан положительный электрод и комплексный оксид лития и переходного металла, содержащие вольфрам.

Документы уровня техники

Патентный документ 1: JP 2000-113884 A

Патентный документ 2: JP 2000-315502 A

Патентный документ 3: JP 2005-251716 A

Патентный документ 4: JP 2011-108554 A

Патентный документ 5: JP 2001-257003 A

Патентный документ 6: JP 2002-124262 A

Патентный документ 7: JP 10-079244 A

Патентный документ 8: JP 2009-146739 A

Раскрытие изобретения

Техническая проблема

Как описано в патентном документе 4, характеристики выходной мощности батареи могут быть улучшены путем добавления вольфрама в комплексный оксид лития и переходного металла. Однако авторы изобретения обнаружили, что циклические характеристики имеют тенденцию к ухудшению, когда в качестве активного материала положительного электрода используется комплексный оксид лития и переходного металла, обладающий слоистой структурой и содержащий вольфрам в своем составе.

Настоящее изобретение выполнено с учетом указанных факторов. Целью настоящего изобретения является улучшение характеристики выходной мощности и циклической характеристики, когда в композиции положительного электрода используется комплексный оксид лития и переходного металла, имеющий малое содержание кобальта или вовсе не содержащий кобальта, и содержащий никель и вольфрам. Кроме того, целью настоящего изобретения является разработка способа получения композиции положительного электрода, которая позволяет решить поставленную задачу.

Решение проблемы

С целью достижения поставленной цели авторы изобретения провели тщательные исследования, результатом которых и является настоящее изобретение. Авторы изобретения обнаружили, что в случае использования композиции положительного электрода, содержащей комплексный оксид лития и переходного металла с малым или нулевым количеством кобальта характеристики выходной мощности и циклические характеристики можно улучшить путем применения композиции положительного электрода, содержащей комплексный оксид лития и переходного металла, обязательно включающий никель и вольфрам, а также особое соединение бора. Кроме того, авторы изобретения обнаружили, что за счет применения указанной композиции положительного электрода можно предотвратить увеличение вязкости суспензии положительного электрода.

Композиция положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом по настоящему изобретению включает:

комплексный оксид лития и переходного металла, представленный общей формулой (1,0≤а≤1,5, 0≤x≤0,5, 0≤y≤0,5, 0,002≤z≤0,03, 0≤w≤0,02, 0≤x+y≤0,7, М¹ означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Mn и Al, М² означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Zr, Ti, Mg, Та, Nb и Mo); и

соединение бора, содержащее по меньшей мере бор и кислород.

Способ получения композиции положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом по настоящему изобретению представляет собой способ получения композиции положительного электрода для вторичной батареи с неводным электролитом, содержащей комплексный оксид лития и переходного металла, представленный общей формулой (1,0≤а≤1,5, 0≤x≤0,5, 0≤y≤0,5, 0,002≤z≤0,03, 0≤w≤0,02, 0≤x+y≤0,7, М¹ означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Mn и Al, М² означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Zr, Ti, Mg, Та, Nb и Mo), и соединение бора, которое содержит по меньшей мере бор и кислород, причем этот способ включает в себя по меньшей мере следующее:

синтез комплексного оксида лития и переходного металла; и

смешивание комплексного оксида лития и переходного металла, полученного на стадии синтеза, и исходного соединения бора с образованием смеси.

Преимущества настоящего изобретения

В случае, если композиция положительного электрода по настоящему изобретению характеризуется вышеуказанными признаками, улучшаются характеристики выходной мощности и циклические характеристики вторичной батареи. Более того, за счет использования композиции положительного электрода по настоящему изобретению можно подавить увеличение вязкости суспензии положительного электрода.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана зависимость между содержанием соединения бора в композиции положительного электрода и DC-IR (внутреннее сопротивление при постоянном токе) при -25°C.

На фиг.2 показана временная зависимость изменения вязкости суспензии положительного электрода, полученная с использованием композиций положительного электрода, содержащих различные количества соединения бора.

На фиг.3 показана временная зависимость изменения вязкости суспензии положительного электрода, полученная с использованием композиций положительного электрода, содержащих различные количества соединения бора.

На фиг.4 показана зависимость между составом композиции комплексного оксида лития и переходного металла и DC-IR при -25°C.

На фиг.5 показана корреляция между содержанием соединения бора в композиции положительного электрода и циклической характеристикой.

Осуществление изобретения

Далее композиция положительного электрода по настоящему изобретению будет подробно описана со ссылками на конкретные варианты осуществления изобретения и примеры. Однако настоящее изобретение не ограничивается указанными вариантами осуществления и примерами.

Композиция положительного электрода по настоящему изобретению включает в себя описанный ниже комплексный оксид лития и переходного металла и соединение бора, содержащее по меньшей мере бор и кислород.

Комплексный оксид лития и переходного металла

Комплексный оксид лития и переходного металла в композиции положительного электрода по настоящему изобретению представлен общей формулой (1,0≤а≤1,5, 0≤x≤0,5, 0≤y≤0,5, 0,002≤z≤0,03, 0≤w≤0,02, 0≤x+y≤0,7, М¹ означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Мп и Al, М² означает по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из Zr, Ti, Mg, Та, Nb и Mo).

Комплексный оксид лития и переходного металла обязательно должен содержать никель и, кроме того, содержит вольфрам. Комплексный оксид лития и переходного металла в композиции положительного электрода по настоящему изобретению может иметь слоистую структуру. Кроме того, часть никеля в комплексном оксиде лития и переходного металла может быть замещена кобальтом, марганцем и/или алюминием. В альтернативном варианте комплексный оксид лития и переходного металла может дополнительно содержать один или несколько элементов, отличающихся от вольфрама.

За счет замены части никеля кобальтом можно улучшить характеристики выходной мощности. Величина x составляет от 0 до 0,5. Когда величина х находится в указанном выше диапазоне, доля кобальта в комплексном оксиде лития и переходного металла может быть снижена до нуля, и таким образом, может быть снижена стоимость производства. Принимая во внимание баланс с другими характеристиками, величина x предпочтительно находится в диапазоне от 0,05 до 0,35. В формуле композиции комплексного оксида лития и переходного металла величины a, w, x, y и z означают доли соответствующих элементов, когда количество никеля принято за 1.

За счет замены части никеля по меньшей мере одним элементом (М¹), выбранным из группы, состоящей из марганца и алюминия, может быть улучшена стабильность кристаллической структуры получаемого комплексного оксида лития и переходного металла. Величина y составляет от 0 до 0,5. Когда величина y находится в указанном выше диапазоне, могут быть получены отличные характеристики выходной мощности и характеристики заряда-разряда. Кроме того, величина суммы x+y (суммарное количество замещенного никеля, то есть сумма количества замещающего кобальта и элемента М1) составляет от 0 до 0,7. Когда величина х+у находится в указанном выше диапазоне, можно получить отличные характеристики заряда-разряда. Принимая во внимание баланс с другими характеристиками, величина x+y предпочтительно составляет от 0,2 до 0,6.

Комплексный оксид лития и переходного металла в композиции положительного электрода по настоящему изобретению содержит вольфрам. Из-за того, что комплексный оксид лития и переходного металла содержит вольфрам, улучшается характеристика выходной мощности вторичной батарея с неводным электролитом. Значение z составляет от 0,002 до 0,03. Когда значение z равно 0,002 или больше, то могут быть получены отличные характеристики выходной мощности. Когда значение z равно 0,03 или меньше, то могут быть получены отличные циклические характеристики и, кроме того, содержание вольфрама не препятствует возможности улучшения характеристик, связанного с присутствием в комплексном оксиде лития и переходного металла другого элемента (элементов). Предпочтительный диапазон значений z составляет от 0,003 до 0,007.

Комплексный оксид лития и переходного металла может дополнительно содержать по меньшей мере один элемент (М²), выбранный из группы, состоящей из циркония, титана, магния, тантала, ниобия и молибдена. Значение w составляет от 0 до 0,02. Когда величина w находится в указанном выше диапазоне, могут быть достигнуты различные эффекты без вмешательства в эффекты улучшения характеристик, достигаемые благодаря присутствию других элементов (элемента), содержащихся в комплексном оксиде лития и переходного металла. Например, цирконий подходит для улучшения характеристик хранения, а титан и магний подходят для дополнительного улучшения циклических характеристик.

В комплексном оксиде лития и переходного металла по настоящему изобретению, значение а (означает относительную долю лития, когда количество никеля принято за 1) составляет от 1,0 до 1,5. Когда значение а равно 1,0 или больше, то могут быть получены отличные характеристики выходной мощности. Когда значение а равно 1,05 или больше, то эффект улучшения характеристики выходной мощности является более значительным. Когда значение а равно 1,5 или меньше, комплексный оксид лития и переходного металла можно легко синтезировать. Кроме того, с полученной композицией положительного электрода можно легко работать, так как можно подавить явление спекания в ходе синтеза. Принимая во внимание баланс с другими характеристиками, легкость синтеза и т.п., величина а предпочтительно составляет от 1,05 до 1,25. Соединение бора

Соединение бора в композиции положительного электрода по настоящему изобретению включает в себя по меньшей мере бор и кислород. Обычно, когда в качестве композиции положительного электрода используется комплексный оксид лития и переходного металла, содержащий вольфрам, вольфрам при процессах заряда-разряда имеет тенденцию вымываться в электролит, причем часть вымытого вольфрама имеет тенденцию осаждаться на отрицательном электроде, что, как полагают, приводит к ухудшению циклических характеристик. Напротив, в композиции положительного электрода по настоящему изобретению вышеупомянутое соединение бора предпочтительно взаимодействует с вольфрамом, который может вымываться из комплексного оксида лития и переходного металла. Таким образом осаждение вольфрама на отрицательном электроде подавляется, и в результате можно предотвратить ухудшение циклических характеристик, вызванное вымыванием вольфрама. Композиция положительного электрода по настоящему изобретению может улучшать характеристики выходной мощности, поскольку она включает в себя комплексный оксид лития и переходного металла, содержащий вольфрам, и может подавлять ухудшение циклических характеристик, вызванное вымыванием вольфрама, поскольку композиция включает в себя соединение бора, содержащее по меньшей мере бор и кислород.

С другой стороны, считается, что увеличение вязкости суспензии положительного электрода вызвано вымыванием лития из комплексного оксида лития и переходного металла в суспензию положительного электрода. За счет взаимодействия лития, вымытого из комплексного оксида лития и переходного металла, со связующим, содержащимся в суспензии положительного электрода, происходит гелеобразование суспензии положительного электрода, и в результате возрастает вязкость суспензии положительного электрода. Напротив, в композиции положительного электрода по настоящему изобретению вышеупомянутое соединение бора предпочтительно взаимодействует с литием, который может вымываться из комплексного оксида лития и переходного металла. Таким образом, взаимодействие лития со связующим в суспензии положительного электрода подавляется, и в результате можно предотвратить увеличение вязкости суспензии положительного электрода. Авторы изобретения установили, что вышеупомянутые эффекты могут быть достигнуты при использовании соединения бора, содержащего по меньшей мере бор и кислород.

Вышеупомянутое соединение бора может быть получено путем по меньшей мере смешивания комплексного оксида лития и переходного металла и исходного соединения бора. Указанное исходное соединение бора описано ниже. За счет получения, таким образом, соединения бора облегчается взаимодействие вольфрама и/или лития, которые могут вымываться из комплексного оксида лития и переходного металла, с соединением бора, и в результате характеристики выходной мощности могут быть дополнительно улучшены, а увеличение вязкости суспензии положительного электрода может дополнительно подавляться.

Предпочтительно по меньшей мере часть соединения бора находится на поверхности (или вблизи поверхности) частиц комплексного оксида лития и переходного металла. В этом случае полагают, что взаимодействие вольфрама и/или лития, которые могут вымываться из комплексного оксида лития и переходного металла, с соединением бора дополнительно облегчается, и в результате, как предполагается, характеристики выходной мощности могут дополнительно улучшаться, а увеличение вязкости суспензии положительного электрода может дополнительно подавляться. Более того, когда по меньшей мере часть соединения бора физически связана с комплексным оксидом лития и переходного металла, например за счет сил Ван-дер-Ваальса, электростатических сил и т.п., предполагается, что вероятность вымывания вольфрама и/или самого лития снижается. Предпочтительно по меньшей мере часть соединения бора закрепляется на поверхности частиц комплексного оксида лития и переходного металла. В альтернативном варианте по меньшей мере часть соединения бора предпочтительно покрывает по меньшей мере часть поверхности частиц комплексного оксида лития и переходного металла.

Кроме того, предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть соединения бора была химически связана с одним или несколькими элементами, входящими в состав комплексного оксида лития и переходного металла. Указанное химическое связывание реализуется путем взаимодействия по меньшей мере части соединения исходного материала бора с одним или несколькими элементами (например, литием), входящими в состав комплексного оксида лития и переходного металла. Хотя механизм указанного химического связывания неизвестен, предполагается, например, что по меньшей мере часть исходного соединения бора взаимодействует с частью элементов, таких как литий, в комплексном оксиде лития и переходного металла с образованием комплексного оксида. Когда по меньшей мере часть соединения бора химически связывается с элементами, входящими в состав комплексного оксида лития и переходного металла, предполагается, что вероятность вымывания вольфрама и/или самого лития снижается.

Кроме того, когда имеет место вышеупомянутое физическое и/или химическое связывание между соединением бора и комплексным оксидом лития и переходного металла, предполагается, что ионно-литиевая проводимость всей композиции положительного электрода повышается, и в результате характеристики выходной мощности могут дополнительно улучшаться.

Кроме того, соединение бора в композиции положительного электрода по настоящему изобретению предпочтительно получается путем смешивания комплексного оксида лития и переходного металла и исходного соединения бора с последующим прокаливанием. За счет прокаливания можно способствовать образованию физической и/или химической связи между соединением бора и комплексным оксидом лития и переходного металла. Кроме того, при прокаливании можно удалить влагу и/или гидратную воду, которая может присутствовать в соединении бора, и в результате можно предотвратить ухудшение характеристик, вызванное влагой и/или гидратной водой. Температура прокаливания предпочтительно составляет 450°С или меньше. Условия прокаливания, такие как температура прокаливания, будут рассмотрены ниже.

В композиции положительного электрода по настоящему изобретению доля (молярный процент) элементарного бора относительно комплексного оксида лития и переходного металла предпочтительно составляет 2,0 мол.% или меньше. Когда доля элементарного бора составляет 2,0 мол.% или меньше, можно получить отличные характеристики заряда-разряда. Более предпочтительно относительная доля элементарного бора составляет от 0,5 мол.% до 1,5 мол.%. Когда доля элементарного бора составляет 0,5 мол.% или больше, усиливается подавление вымывания вольфрама и лития. Кроме того, когда относительная доля элементарного бора составляет 1,5 мол.% или меньше, могут дополнительно улучшаться характеристики заряда-разряда. В настоящем изобретении доля элементарного бора относительно комплексного оксида лития и переходного металла в композиции положительного электрода называется также "содержание бора".

Исходный материал вышеупомянутого соединения бора включает в себя по меньшей мере бор и кислород. Исходное соединение бора предпочтительно представляет собой по меньшей мере соединение, выбранное из группы, состоящей из оксида бора, кислородсодержащих кислот бора и солей кислородсодержащих кислот бора, поскольку окончательно полученное соединение бора находится в форме, подходящей для целей настоящего изобретения. Кислородсодержащие кислоты бора и соли кислородсодержащих кислот бора включают ортоборную кислоту, метаборную кислоту, полиборные кислоты, такие как диборная кислота и триборная кислота, а также соли указанных кислородсодержащих кислот. Когда в качестве исходного материала для соединения бора используются соли кислородсодержащих кислот бора, предпочтительно используются литиевая соль и/или аммонийная соль кислородсодержащих кислот бора. За счет использования литиевой соли и/или аммонийной соли кислородсодержащих кислот бора цели настоящего изобретения могут быть достигнуты без ухудшения других характеристик батареи. Конкретные примеры исходного соединения бора включают в себя тетраборат лития (Li₂B₄O₇), пентаборат аммония (NH₄B₅O₈) и т.п. Указанные исходные соединения бора могут содержать гидратную воду. Предпочтительным исходным соединением бора с учетом легкости обращения и формы получаемого в итоге соединения бора являются кислородсодержащие кислоты бора. Особенно предпочтительной является ортоборная кислота (в дальнейшем она может именоваться просто "борная кислота").

Предполагается, что состав композиции положительного электрода по настоящему изобретению не изменяется до и после описанных выше операций смешивания и прокаливания. Предполагается также, что в композиции положительного электрода по настоящему изобретению по меньшей мере часть соединения бора имеет такой же состав, что и исходное соединение бора. Кроме того по меньшей мере часть соединения бора может быть соединением, полученным путем химической реакции исходного соединения бора с одним или несколькими элементами, входящими в состав комплексного оксида лития и переходного металла. Полагают, что соединение бора, полученное путем указанной химической реакции, химически связывается с одним или несколькими элементами, входящими в состав комплексного оксида лития и переходного металла. Образование такого химического связывания можно определить, например, методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).

Получение композиции положительного электрода

Далее описан способ получения композиции положительного электрода по настоящему изобретению. Способ получения композиции положительного электрода включает в себя по меньшей мере синтез комплексного оксида лития и переходного металла и смешивание комплексного оксида лития и переходного металла, полученного на стадии синтеза, и с исходным соединением бора для того, чтобы получить смесь. В предпочтительном варианте способ получения композиции положительного электрода включает дополнительное прокаливание смеси, полученной путем смешивания. Синтез комплексного оксида лития и переходного металла

Комплексный оксид лития и переходного металла может быть синтезирован с использованием соответствующих известных способов. Комплексный оксид лития и переходного металла может быть получен, например, путем смешивания соответствующих соединений исходных материалов, которые разлагаются до оксидов при повышенной температуре с получением композиции целевого комплексного оксида лития и переходного металла с заданными стехиометрическим соотношениями, и прокаливания полученных исходных материалов приблизительно при температуре от 700°C до 1100°C. В альтернативном варианте комплексный оксид лития и переходного металла может быть получен путем растворения в растворителе соответствующих растворимых в этом растворителе соединений исходный материалов с образованием композиции целевого комплексного оксида лития и переходного металла, имеющей заданные стехиометрические соотношения, путем регулирования температуры и/или величины рН и/или путем введения комплексообразующего агента, чтобы вызвать осаждение смешанных исходных материалов, и последующего прокаливания полученных смешанных исходных материалов приблизительно при 700°C-1100°C.

Смешивание

Затем комплексный оксид лития и переходного металла, полученный синтетическим путем, смешивают с исходным соединением бора. Для осуществления смешивания достаточно использовать известный смеситель и т.п., так чтобы оба компонента равномерно перемешались. Предпочтительно смешивание осуществляется в такой степени, чтобы произошла механохимическая реакция. Соединение бора в более предпочтительной форме может быть получено с использованием механохимической реакции комплексного оксида лития и переходного металла и исходного соединения бора. Например, по меньшей мере часть соединения бора может находиться на поверхности частиц комплексного оксида лития и переходного металла. Кроме того по меньшей мере часть соединения бора может физически связываться с комплексным оксидом лития и переходного металла. Более конкретно, соединение бора может присоединяться к или покрывать по меньшей мере часть поверхности частиц комплексного оксида лития и переходного металла. Кроме того, за счет механохимической реакции комплексного оксида лития и переходного металла и соединения исходного соединения бора может образоваться химическая связь по меньшей мере части соединения бора, например такая связь, как в комплексном оксиде, с одним или несколькими элементами (подобными литию), входящими в состав комплексного оксида лития и переходного металла. Предполагается, что средний состав комплексного оксида лития и переходного металла не изменяется до и после указанной реакции, даже если по меньшей мере часть соединения исходного соединения бора прореагирует с одним или несколькими элементами, входящими в состав комплексного оксида лития и переходного металла. В качестве соединения исходного соединения бора предпочтительно используется по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из оксида бора, кислородсодержащих кислот бора и солей кислородсодержащих кислот бора, которые описаны выше. В случае использования солей кислородсодержащих кислот бора предпочтительными являются соли лития или соли аммония. Как описано выше, кислородсодержащие кислоты бора являются более предпочтительными в качестве соединения исходного соединения бора, и особенно предпочтительной является ортоборная кислота.

Комплексный оксид лития и переходного металла и исходное соединение бора предпочтительно смешиваются таким образом, чтобы доля элементарного бора относительно комплексного оксида лития и переходного металла составляла 2,0 мол.% или меньше. Путем смешивания в указанном соотношении относительная доля элементарного бора из соединения бора относительно комплексного оксида лития и переходного металла в полученной композиции положительного электрода может составлять 2,0 мол.% или меньше.

Смесь, полученная посредством описанного выше смешивания, может быть использована в качестве композиции положительного электрода по настоящему изобретению. Композиция положительного электрода, полученная способом по настоящему изобретению, обладает отличными характеристиками выходной мощности и циклическими характеристиками. Кроме того, использование композиции положительного электрода, полученной по способу по настоящему изобретению, может позволить предотвратить увеличение вязкости суспензии положительного электрода.

Прокаливание

Образование физической и/или химической связи между соединением бора и комплексным оксидом лития и переходного металла может быть облегчено с помощью дополнительного прокаливания смеси, полученной при вышеупомянутом смешивании. В результате этого снижается вероятность вымывания вольфрама и/или лития из комплексного оксида лития и переходного металла. Кроме того, повышается ионно-литиевая электропроводность всей композиции положительного электрода и дополнительно улучшаются характеристики выходной мощности. Более того, при прокаливании может быть удалена влага и/или гидратная вода, которые могут присутствовать в соединении бора, и в результате можно предотвратить ухудшение характеристик, вызываемое влагой и/или гидратной водой.

Температура прокаливания предпочтительно составляет 450°C или меньше, и более предпочтительно составляет 400°C или меньше и 200°C или больше. Когда температура прокаливания составляет 450°C или меньше, или более предпочтительно 400°C или меньше, комплексный оксид лития и переходного металла может взаимодействовать с исходным соединением бора в такой степени, чтобы достаточно эффективно могли проявиться характеристики, свойственные комплексному оксиду лития и переходного металла. Когда температура прокаливания составляет 200°C или больше, дополнительно могут усиливаться такие эффекты, как подавление вымывания вольфрама и лития.

Вторичная батарея с неводным электролитом

Во вторичной батарее с неводным электролитом по настоящему изобретению вышеупомянутая композиция положительного электрода используется в качестве положительного электрода батареи. Компоненты вторичной батареи с неводным электролитом по настоящему изобретению никак особо не ограничиваются, и можно подходящим образом использовать любые компоненты, известные в качестве компонентов неводных электролитов вторичной батареи. Вторичная батарея с неводным электролитом по настоящему изобретению может быть подходящим образом получена с использованием известных способов. Пример конфигурации вторичной батареи с неводным электролитом по настоящему изобретению описывается ниже; однако настоящее изобретение не ограничивается этим примером конфигурации.

В примере вторичная батарея с неводным электролитом содержит положительный электрод, отрицательный электрод и неводный электролит.

Положительный электрод никак особо не ограничивается при том лишь условии, что он может быть использован во вторичной батарее с неводным электролитом. В примере положительный электрод может быть получен путем приготовления суспензии положительного электрода, содержащей по меньшей мере композицию положительного электрода по настоящему изобретению, нанесения полученной суспензии положительного электрода на по меньшей мере одну сторону коллектора положительного электрода, и сушки нанесенной суспензии положительного электрода. Вышеупомянутая суспензия положительного электрода дополнительно может содержать загуститель, связующее вещество, диспергирующую среду и т.п. Загуститель, связующее вещество, диспергирующую среду и т.п. можно подобрать сообразно обстоятельствам в зависимости от области назначения. Полученный положительный электрод может быть сформован путем компрессии, и ему может быть придан предопределенный размер.

Отрицательный электрод никак особо не ограничивается при том лишь условии, что он может быть использован во вторичной батарее с неводным электролитом. В примере отрицательный электрод может быть получен путем приготовления суспензии отрицательного электрода, содержащей по меньшей мере активный материал отрицательного электрода, нанесения полученной суспензии отрицательного электрода на по меньшей мере одну сторону коллектора от