JP2005063674A5 - - Google Patents
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【特許請求の範囲】
【請求項１】 正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池において、前記正極活物質が、遷移金属としてＮｉ及びＭｎを少なくとも含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物であり、ジルコニウムをさらに遷移金属の合計量に対して０．１モル％以上、５モル％以下含有していることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】 電池を満充電状態したときの正極の電位が、４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）以上となることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】 正極活物質を含む正極と、負極活物質として炭素材料を含む負極と、非水電解質とを備え、４．４Ｖ以上の充電終止電圧で充電されるように設計された非水電解質二次電池において、前記正極活物質が、遷移金属としてＮｉ及びＭｎを少なくとも含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物であり、ジルコニウムをさらに遷移金属の合計量に対して０．１モル％以上、５モル％以下含有していることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項４】 前記正極及び前記負極の対向する部分の容量比（負極／正極）が１．０〜１．３の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】 前記リチウム遷移金属複合酸化物が、化学式：Ｌｉ a Ｍｎ x Ｎｉ y Ｃｏ z Ｏ 2 （ａ、ｘ、ｙ及びｚは、０≦ａ≦１．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．５、及びｚ≧０を満足する。）で表わされるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】 前記リチウム遷移金属複合酸化物のニッケル量とマンガン量が、実質的に等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項７】 前記正極活物質の比表面積が０．１〜２．０ｍ 2 ／ｇであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項１】 正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池において、前記正極活物質が、遷移金属としてＮｉ及びＭｎを少なくとも含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物であり、ジルコニウムをさらに遷移金属の合計量に対して０．１モル％以上、５モル％以下含有していることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】 電池を満充電状態したときの正極の電位が、４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）以上となることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】 正極活物質を含む正極と、負極活物質として炭素材料を含む負極と、非水電解質とを備え、４．４Ｖ以上の充電終止電圧で充電されるように設計された非水電解質二次電池において、前記正極活物質が、遷移金属としてＮｉ及びＭｎを少なくとも含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物であり、ジルコニウムをさらに遷移金属の合計量に対して０．１モル％以上、５モル％以下含有していることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項４】 前記正極及び前記負極の対向する部分の容量比（負極／正極）が１．０〜１．３の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】 前記リチウム遷移金属複合酸化物が、化学式：Ｌｉ a Ｍｎ x Ｎｉ y Ｃｏ z Ｏ 2 （ａ、ｘ、ｙ及びｚは、０≦ａ≦１．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ≦０．５、０＜ｙ≦０．５、及びｚ≧０を満足する。）で表わされるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】 前記リチウム遷移金属複合酸化物のニッケル量とマンガン量が、実質的に等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項７】 前記正極活物質の比表面積が０．１〜２．０ｍ 2 ／ｇであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属リチウム、リチウムイオンを吸蔵・放出し得る合金、もしくは炭素材料などを負極活物質とし、化学式：ＬｉＭＯ 2（Ｍは遷移金属）で表わされるリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質とする非水電解質二次電池が、高エネルギー密度を有する電池として注目されている。
【従来の技術】
近年、金属リチウム、リチウムイオンを吸蔵・放出し得る合金、もしくは炭素材料などを負極活物質とし、化学式：ＬｉＭＯ 2（Ｍは遷移金属）で表わされるリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質とする非水電解質二次電池が、高エネルギー密度を有する電池として注目されている。
このようなＭｎとＮｉとＣｏを含み、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物（例えば、化学式：ＬｉaＭｎbＮｉbＣｏ(1-2b)Ｏ2（０≦ａ≦１．２，０＜ｂ≦０．５）を主材（５０重量％以上）とする正極を用いた電池は、充電時の高い熱的安定性を有することから電池の信頼性が飛躍的に向上することが期待できる。さらに、このようなＭｎとＮｉとＣｏを含み、層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物は、その高い構造安定性から、現状の充電電圧より高く設定しても（正極の電位で４．５Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）以上）、現在使用されているＬｉＣｏＯ2などより良好なサイクル特性を示すことが報告されている（非特許文献３）。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の非水電解質二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解質とを備え、正極活物質が、遷移金属としてＮｉ及びＭｎを少なくとも含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物であり、ジルコニウムをさらに遷移金属の合計量に対して０．１モル％以上、５モル％以下含有していることを特徴としている。
【課題を解決するための手段】
本発明の非水電解質二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、非水電解質とを備え、正極活物質が、遷移金属としてＮｉ及びＭｎを少なくとも含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物であり、ジルコニウムをさらに遷移金属の合計量に対して０．１モル％以上、５モル％以下含有していることを特徴としている。
すなわち、本発明に従う限定された局面に従う非水電解質二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質として炭素材料を含む負極と、非水電解質とを備え、４．４Ｖ以上の充電終止電圧で充電されるように設計された非水電解質二次電池であり、正極活物質が、遷移金属としてＮｉ及びＭｎを少なくとも含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物であり、ジルコニウムをさらに遷移金属の合計量に対して０．１モル％以上、５モル％以下含有していることを特徴としている。
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