正極活性物質、正極以及鋰離子二次電池的製作方法

2023-06-24 02:13:51

本發明涉及正極活性物質、使用其的正極以及鋰離子二次電池。

背景技術：

一直以來，作為鋰離子二次電池用的正極活性物質，鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等能夠得到超過4V的電動勢，因此進行了廣泛的研究。

關於鋰離子二次電池用的正極活性物質，傾向於以提高放電容量為目的提高充電電壓。然而，如果提高充電電壓而提高放電容量，則隨之電池的發熱量增大，並且電池的循環特性由於發熱而降低。

特別地，以鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰等作為正極活性物質的電池體系由於提高充電電壓時的發熱而不能得到充分的循環特性，在高溫環境下特別明顯。

作為有關鈷酸鋰的循環特性的現有文獻，例如報告有如專利文獻1所述將鈷酸鋰的鈷和/或鋰的一部分用其它金屬元素置換以提高循環特性，但是充電時的熱不穩定性的改善不充分，尋求進一步的循環特性的提高。另外，在以下，根據情況不同，將鋰離子二次電池記作「電池」。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2006-164758號公報

技術實現要素：

本發明是鑑於上述現有技術中存在的技術問題而完成的發明，目的在於提供一種具有高的循環特性的正極活性物質、正極以及鋰離子二次電池。

為了達到上述目的，本發明所涉及的正極活性物質是一種包含下述化學式(1)所表示的鋰複合氧化物、高熱傳導化合物、石墨烯或者多層石墨烯的正極活性物質，

LixM1yM21-yO2……(1)

上述化學式(1)中，M1是選自Ni、Co、Mn中的至少一種金屬，M2是選自Al、Fe、Ti、Cr、Mg、Cu、Ga、Zn、Sn、B、V、Ca和Sr中的至少一種金屬，並且滿足0.05≤x≤1.2和0.3≤y≤1。

根據上述結構，通過含有高熱傳導化合物、石墨烯或者多層石墨烯，從而能夠高效地放出充電時產生的熱，抑制正極蓄熱因此防止正極活性物質的劣化，提高循環特性。特別地，如果使充電電壓上升至4.2V附近，則引起正極活性物質的結晶的轉移或者正極活性物質的分解，並且伴隨之引起大的發熱。通過這樣的構成，能夠抑制該正極活性物質的熱穩定性的降低。

本發明所述的正極活性物質優選為選自AlN、BN、Si3N4、TiN、ZrN、VN、Cr2N、SiC、WC、TiC、TaC、ZrC、NbC、Mo2C、Cr3C2、TiB2、ZrB2、VB2、NbB2中的至少一種。

通過這樣的結構，特別是通過含有高熱傳導化合物，從而能夠高效地放出充電時產生的熱，並且抑制正極的蓄熱，因此防止正極活性物質的劣化，提高循環特性。

本發明所涉及的正極活性物質中使用的高熱傳導化合物優選相對於鋰複合氧化物含有0.05～10重量％。

在高熱傳導化合物的重量大於0.05重量％的情況下，能夠高效地放出充電時產生的熱，因此循環特性提高。另外，如果為10重量％以下，就能夠防止能量密度的降低。

優選本發明所述的正極活性物質中使用的鋰複合氧化物由包覆層包覆，並且包覆層包含高熱傳導化合物和石墨烯以及多層石墨烯中的任一種以上。

通過高熱傳導化合物包覆鋰複合氧化物中的至少一部分，從而能夠高效地傳導而放出由發熱源產生的熱，並且抑制發熱因此防止劣化，提高循環特性。

優選包覆層包含高熱傳導化合物，進一步優選在包覆層上將其一部分用石墨烯或者多層石墨烯包覆。

包覆層由鋰複合氧化物牢固地緊貼，進一步能夠緩和石墨烯或者多層石墨烯所具備的熱傳導率的各向異性的影響，因此能夠更迅速地傳導而放出由鋰複合氧化物所產生的發熱，並且抑制發熱因此防止劣化，提高循環特性。

優選高熱傳導化合物的平均膜厚為30～300nm，石墨烯或者多層石墨烯的膜厚為50～500nm。

如果高熱傳導化合物的平均膜厚為30nm以上，則容易形成熱傳導的網絡通道，能夠高效地放出熱，因此提高循環特性。另外，如果為300nm以下，則能夠防止離子傳導率的降低，因此能夠防止倍率特性的降低。

如果石墨烯或者多層石墨烯的膜厚為50nm以上，則容易形成熱傳導的網絡通道，能夠高效地放出熱，因此，循環特性提高。另外，如果為500nm以下，則能夠防止離子傳導率的降低，因此能夠防止倍率特性的降低。

本發明所涉及的正極活性物質中所使用的高熱傳導化合物優選平均一次粒徑為10～500nm。

如果高熱傳導化合物的平均一次粒徑為10nm以上，則容易形成熱傳導的網絡通道，並且能夠高效地放出熱。另外，如果為500nm以下，則能夠增多顆粒間的接觸點，因此能夠高效地放出熱，並且循環特性提高。

通過本發明可以提供一種具有高循環特性的正極活性物質、正極以及使用了該正極的鋰離子二次電池。

附圖說明

圖1是本實施方式的鋰離子二次電池的示意截面圖。

圖2是本第二實施方式的正極活性物質的示意截面圖。

圖3是本第三實施方式的正極活性物質的示意截面圖。

符號說明：10……隔膜；20……正極；22……正極集電體；24……正極活性物質層；30……負極；32……負極集電體；34……負極活性物質層；40……發電要件；50……外包裝；52……金屬箔；54……高分子膜；60、62……導線；100……鋰離子二次電池；110……鋰複合氧化物；120……含高熱傳導化合物的包覆層；130……含石墨烯或者多層石墨烯的包覆層；140……包覆層

具體實施方式

參照附圖並詳細說明本發明所涉及的鋰離子二次電池的優選的實施的一例。但是，本發明的鋰離子二次電池不限定於以下的實施方式。另外，附圖的尺寸比率不限定於圖示的比率。

(鋰離子二次電池)

參照圖1簡單地說明本實施方式所涉及的電極以及鋰離子二次電池。鋰離子二次電池100主要具備層疊體40、以密封狀態收納層疊體40的殼體50、以及連接於層疊體40的一對導線60、62。另外，雖然未圖示，但是將電解液與層疊體40一起收納於殼體50中。

疊層體40中，正極20、負極30夾著含有非水電解液的隔膜10相對配置。正極20是在板狀(膜狀)的正極集電體22上設置有正極活性物質層24的電極。負極30是在板狀(膜狀)的負極集電體32上設置有負極活性物質層34的電極。正極活性物質層24以及負極活性物質層34分別與隔膜10的兩側相接觸。正極集電體22和負極集電體32的端部上分別連接有導線62、60，並且導線60、62的端部延伸至殼體50的外部。

以下，將正極20和負極30總稱為電極20、30，將正極集電體22以及負極集電體32總稱為集電體22、32，並將正極活性物質24以及負極活性物質層34總稱為活性物質層24、34。

本實施方式所涉及的正極活性物質層由正極活性物質和正極粘結劑以及導電材料構成。

(正極活性物質)

本實施方式所涉及的正極活性物質特徵在於包含下述化學式(1)所表示的鋰複合氧化物、高熱傳導化合物、石墨烯或者多層石墨烯。

LixM1yM21-yO2……(1)

上述化學式(1)中，M1是選自Ni、Co、Mn中的至少一種金屬，M2是選自Al、Fe、Ti、Cr、Mg、Cu、Ga、Zn、Sn、B、V、Ca和Sr中的至少一種金屬，並且滿足0.05≤x≤1.2和0.3≤y≤1。

根據上述結構，通過含有高熱傳導化合物、石墨烯或者多層石墨烯，從而能夠高效地放出充電時產生的熱，抑制正極蓄熱因此防止正極活性物質的劣化，提高循環特性。

高熱傳導化合物的熱傳導率優選至少比正極活性物質中含有的鋰複合氧化物的熱傳導率高，進一步優選為10W/m·K以上。如果熱傳導率為10W/m·K以上，則能夠高效地放出充電時產生的熱，因此抑制正極的蓄熱因此防止正極活性物質的劣化，循環特性提高。

本實施方式所涉及的鋰複合氧化物優選滿足0.5≤y≤1，進一步優選滿足0.8≤y≤1。這樣，能夠具有高的循環特性，並且能夠得到高的放電容量。

作為本實施方式所涉及的鋰複合氧化物，具體而言可以列舉Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0、Li1.0Ni0.8Co0.15Al0.05O2.0等的鎳-鈷-鋁的三元系材料(NCA)、Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0、Li1.0Ni0.5Co0.2Mn0.3O2.0、Li1.0Ni0.6Co0.2Mn0.2O2.0、Li1.0Ni0.333Co0.333Mn0.333O2.0等的鎳-鈷-錳的三元系材料(NCM)、LiCoO2等的鈷酸鋰(LCO)等，其中，NCA因為具有高的能量密度而優選。

另外，本實施方式所涉及的鋰複合氧化物可以由上述2種以上的混合物構成。

高熱傳導化合物優選為選自AlN、BN、Si3N4、TiN、ZrN、VN、Cr2N、SiC、WC、TiC、TaC、ZrC、NbC、Mo2C、Cr3C2、TiB2、ZrB2、VB2、NbB2中的至少一種。特別地，通過含有具有高熱傳導性的化合物，從而能夠高效地放出充電時產生的熱，並且抑制正極的蓄熱因此防止正極活性物質的劣化，並且循環特性提高。

高熱傳導化合物進一步優選為選自AlN、BN、Si3N4、TiN、ZrN、VN、NbN、Cr2N中的至少一種。氮化物非常穩定，鋰複合氧化物和氮化物的反應難以發生，因此，循環特性提高。

高熱傳導化合物的重量優選相對於鋰複合氧化物為0.05～10重量％。在高熱傳導化合物的重量大於0.05重量％的情況下，充電時產生的熱能夠更加高效地放出，因此循環特性提高。另外，如果為10重量％以下，則能夠防止能量密度的降低。

進一步，高熱傳導化合物的重量更優選為0.1～5重量％。在高熱傳導化合物的重量為0.1～5重量％的情況下，能夠進一步提高上述的效果。

如上所述，本實施方式所涉及的正極活性物質由特定的鋰複合氧化物、高熱傳導化合物、石墨烯或者多層石墨烯中的任意一種以上構成。其形態沒有特別地限定，上述鋰複合氧化物和上述高熱傳導化合物可以在正極活性物質層24內混合。另外，此時的混合狀態可以在正極活性物質層24內均勻地分散，也可以上述鋰複合氧化物與上述高熱傳導化合物互相凝聚形成二次顆粒。

參照圖2說明本實施方式所涉及的正極活性物質。以提高循環特性為目的，優選鋰複合氧化物110由包覆層120包覆，包覆層120優選含有高熱傳導化合物、或者石墨烯或者多層石墨烯中的任一種以上。顯然，鋰複合氧化物110可以由包覆層120完全覆蓋，鋰複合氧化物通過由包含高熱傳導化合物或者石墨烯或多層石墨烯的包覆層包覆其至少一部分，從而能夠高效地傳導從而放出由發熱源產生的熱。具體而言，優選上述高熱傳導化合物或者石墨烯、多層石墨烯的包覆率為50％以上。另外，包覆率可以從如圖2所示的正極活性物質的截面上以百分比率來計算上述鋰複合氧化物的表面被上述高熱傳導化合物以多大程度包覆，例如可以取50個正極活性物質的平均值。特別地，優選含有高熱傳導化合物的包覆層120包覆鋰複合氧化物的至少一部分，能夠更高效地傳導而放出由發熱源產生的熱，抑制發熱因此防止劣化，循環特性提高。

參照圖3說明本實施方式的正極活性物質。進一步優選包覆層140中的包覆層120包含高熱傳導化合物，並且在包覆層上包含石墨烯或者多層石墨烯的包覆層130進一步包覆其一部分。包覆層120通過鋰複合氧化物而牢固地緊貼，進一步能夠緩和包含於包覆層130中的石墨烯或者多層石墨烯所具有的熱傳導率的各向異性的影響，因此能夠更加迅速地傳導而放出來自鋰複合氧化物的發熱，抑制發熱因此防止劣化，並且循環特性提高。

在取這樣的形態時，優選高熱傳導化合物的平均膜厚為30～300nm，並且石墨烯或者多層石墨烯的膜厚為50～500nm。如果高熱傳導化合物的平均膜厚為30nm以上，則容易形成熱傳導的網絡通道，並且能夠高效地放出熱，因此循環特性提高。另外，如果是300nm以下，則能夠防止離子傳導率的降低，因此能夠防止倍率特性的降低。如果石墨烯或者多層石墨烯的膜厚為50nm以上，則容易形成熱傳導的網絡通道，並且能夠高效地放出熱，因此循環特性提高。另外，如果是500nm以下。則能夠防止離子傳導率的降低，因此能夠防止倍率特性的降低。

另外，如果將高熱傳導化合物的平均膜厚設為A，將石墨烯或者多層石墨烯的膜厚設為B，則作為膜厚之比的A/B的比率優選為0.1≤A/B≤1.2。

如上所述，說明了第一～第三的實施方式，但是優選含有的高熱傳導化合物的平均一次粒徑為10～500nm。如果高熱傳導化合物的平均粒徑為10nm以上，則能夠容易形成熱傳導的網絡通道，並高效地放出熱。另外如果為500nm以下，則能夠增多顆粒間的接觸點，因此，高效地放出熱，並且循環特性提高。另外，此時的平均一次粒徑可以從正極活性物質層的截面中用掃描電子顯微鏡(SEM)計算例如取樣了50個樣品的顆粒的平均值。

本實施方式所涉及的正極活性物質中所含的鋰複合氧化物的種類以及高熱傳導化合物的種類可以通過X射線分析、X射線光電子能譜、能量分散型X射線光譜法的分析等來確定。另外，其混合比率可以通過電感耦合等離子體發射光譜法等來確定。其中優選X射線衍射。

為了觀察本實施方式所涉及的鋰複合氧化物顆粒表面的高熱傳導化合物的包覆狀態等，可以切斷正極，將用截面拋光儀(cross sectionpolisher)或者離子刻蝕裝置等將截面研磨後得到的面，用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等來進行觀察或測定。

(正極集電體)

正極集電體22可以是導電性的板材，例如可以使用鋁、銅、鎳箔的金屬薄板。

(正極粘結劑)

粘結劑粘合活性物質彼此並且粘合活性物質和集電體22。粘結劑只要是能夠進行上述粘合的物質即可，例如可以列舉聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚聚合物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)等的氟樹脂。

另外，除了上述以外，作為粘結劑，例如可以使用偏氟乙烯-六氟丙烯系氟橡膠(VDF-HFP系氟橡膠)、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯系氟橡膠(VDF-HFP-TFE系氟橡膠)、偏氟乙烯-五氟丙烯系氟橡膠(VDF-PFP系氟橡膠)、偏氟乙烯-五氟丙烯-四氟乙烯系氟橡膠(VDF-PFP-TFE系氟橡膠)、偏氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚-四氟乙烯系氟橡膠(VDF-PFMVE-TFE系氟橡膠)、偏氟乙烯-氯三氟乙烯系氟橡膠(VDF-CTFE系氟橡膠)等的偏氟乙烯系氟橡膠。

另外，作為粘結劑，可以使用電子傳導性的導電性高分子或者離子傳導性的導電性高分子。作為電子傳導性的導電性高分子，例如，可以列舉聚乙炔等。在該情況下，由於粘結劑也發揮導電材料的功能，因此也可以不添加導電材料。作為離子傳導性的導電性高分子，例如可以列舉在聚環氧乙烷、聚環氧丙烷等的高分子化合物上複合有鋰鹽或者以鋰為主體的鹼金屬鹽而得到的導電性高分子等。

(導電材料)

作為導電材料，例如可以列舉碳黑類等的碳粉末、碳納米管、碳材料、銅、鎳、不鏽鋼、鐵等的金屬微粉、碳材料以及金屬微粉的混合物、ITO等的導電性氧化物。

(負極活性物質層)

本實施方式所涉及的負極活性物質層由負極活性物質、負極粘結劑和導電材料構成。

(負極活性物質)

負極活性物質只要是能夠吸附和釋放鋰離子的化合物即可，可以使用公知的鋰離子電池用的負極活性物質。作為負極活性物質，例如可以列舉：能夠吸附和釋放鋰離子的石墨(天然石墨、人造石墨)、碳納米管、難石墨化碳、易石墨化碳、低溫燒成碳等碳材料，鋁、矽、錫等能夠與鋰化合的金屬，以二氧化矽、二氧化錫等的氧化物為主體的非晶質的化合物，包含鈦酸鋰(Li4Ti5O12)等的顆粒。優選使用每單位重量的容量高、比較穩定的石墨。

(負極集電體)

負極集電體32可以是導電性的板材，例如可以使用鋁、銅、鎳箔的金屬薄板。

(負極導電材料)

作為導電材料，例如可以列舉：碳黑類等的碳粉末、碳納米管、碳材料，銅、鎳、不鏽鋼、鐵等的金屬微粉，碳材料以及金屬微粉的混合物，ITO等的導電性氧化物。

(負極粘結劑)

負極中使用的粘結劑可以使用和正極同樣的粘結劑。

(負極導電材料)

同樣，在負極中使用的導電材料也可以使用和正極同樣的導電材料。

(隔膜)

隔膜10可以由電絕緣性的多孔結構形成，例如，可以列舉：由聚乙烯、聚丙烯、或者聚烯烴構成的薄膜的單層體、疊層體，或上述樹脂的混合物的延伸膜，或者由選自纖維素、聚酯以及聚丙烯中的至少1種的構成材料構成的纖維無紡布。

(非水電解液)

非水電解液是電解質溶解於非水溶劑中，作為非水溶劑可以含有環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯。

作為環狀碳酸酯，只要是能夠溶化電解質的都沒有特別限定，可以使用公知的環狀碳酸酯。例如可以使用碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯以及碳酸亞丁酯等。

作為鏈狀碳酸酯，只要是能夠降低環狀碳酸酯的粘性的都不特別限定，可以使用公知的鏈狀碳酸酯。例如，可以列舉碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯。另外，可以混合使用乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁內酯、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷等。

非水溶劑中的環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的比例優選以體積計為1:9～1:1。

作為電解質，例如可以使用LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、LiCF3、CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2、LiBOB等的鋰鹽。另外，這些鋰鹽可以單獨使用1種，也可以並用2種以上。特別地，從導電性的觀點出發，優選含有LiPF6。

在將LiPF6溶解於非水溶劑中時，優選將非水電解液中的電解質的濃度調節到0.5～2.0mol/L。如果電解質的濃度為0.5mol/L以上，則能夠充分確保非水電解液的導電性，並且在充放電時能夠容易得到充分的容量。另外，通過將電解質的濃度抑制到2.0mol/L以內，能夠抑制非水電解液的粘度上升，並且能夠充分確保鋰離子的移動度，充放電時變得容易得到充分的容量。

在將LiPF6與其它電解質混合的情況下，也是優選非水電解液中的鋰離子濃度調節至0.5～2.0mol/L，進一步優選來自LiPF6的鋰離子濃度含有其中的50mol％以上。

(正極活性物質的製造方法)

本實施方式所涉及的正極活性物質能夠通過以下的混合工序、包覆工序來製造。

(混合工序)

在混合工序中，可以通過將鋰複合氧化物、高熱傳導化合物、石墨烯或者多層石墨烯混合而得到正極活性物質。作為混合的方法，不特別限定，可以使用混合機或亨舍爾混合機等現有的裝置來進行。

(包覆工序)

包覆工序中，可以在鋰複合氧化物的表面包覆高熱傳導化合物以及石墨烯或者多層石墨烯，並形成包覆層。作為形成包覆層的方法，不特別限定，可以使用摩擦或壓縮等利用了機械能量的機械化學法、向顆粒吹包覆液的噴霧乾燥法等的在顆粒表面形成包覆層的現有方法。其中，機械化學法能夠形成均勻且緊貼性良好的包覆層因而優選。

(電極20、30的製造方法)

接下來，說明本實施方式所涉及的電極20、30的製造方法。

將上述活性物質、粘結劑以及溶劑混合。也可以根據需要進一步添加導電材料。作為溶劑，可以使用例如水、N-甲基-2-吡咯烷酮等。構成塗料的成分的混合方法不特別限制，混合順序也不特別限制。將上述塗料塗布於集電體22、32。作為塗布方法，不特別限制，可以使用通常在製作電極的情況下採用的方法。例如，可以列舉狹縫塗布(slitdie coating)法、刮刀(doctor blade)法。

接下來，將塗布於集電體22、32上的塗料中的溶劑除去。除去方法不特別限定，可以將塗布有塗料的集電體22、32在例如80℃～150℃的氣氛下乾燥。

然後，將這樣形成了正極活性物質層24、負極活性物質層34的電極根據需要用輥壓裝置等進行壓制處理。輥壓的線壓力可以為例如100～2500kgf/cm。

經過以上的工序，可以得到在集電體22、32上形成了電極活性物質層24、34的電極。

(鋰離子二次電池的製造方法)

接下來，對本實施方式所涉及的鋰離子二次電池的製造方法進行說明。本實施方式所涉及的鋰離子二次電池的製造方法具備將含有上述活性物質的正極20、負極30、介於正極和負極之間的隔膜10和含有鋰鹽的非水電解液封入外包裝50內的工序。

例如，將含有上述活性物質的正極20、上述負極30和上述隔膜10疊層，並將正極20以及負極30從相對於疊層方向為垂直的方向用壓制工具進行加熱加壓，並且使正極20、隔膜10以及負極30緊貼。然後，例如，在預先製作好的袋狀的外包裝50中，裝入上述疊層體40，並且注入含有上述鋰鹽的非水電解液，從而能夠製作鋰離子二次電池。另外，也可以不向外包裝中注入含有上述鋰鹽的非水電解液，而是將疊層體40預先含浸於含有上述鋰鹽的非水電解液中。

另外，本發明不限定於上述實施方式。上述實施方式是作為示例，具有與本發明的權利要求範圍中記載的技術思想實質上相同的構成並且具有相同作用效果的所有實施方式都包含於本發明的技術範圍內。

實施例

(實施例1)

以100:0.1的質量比率稱量作為鋰複合氧化物的Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0(以下，記為NCA)、平均粒徑為50nm的AlN(IoLiTec公司製造)，並通過機械化學法在NCA表面上包覆AlN。以100.1:2的質量比率稱量包覆有AlN的NCA和平均厚度為8nm的石墨烯，並通過機械化學法包覆石墨烯，得到了正極活性物質。將所得到的活性物質與作為粘結劑聚偏氟乙烯(PVDF)和乙炔黑混合後的混合物，分散於作為溶劑的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中而調製漿料。另外，在漿料中以使正極活性物質、乙炔黑和PVDF的重量比成為93:3:4的方式調製了漿料。將該漿料塗布於作為集電體的厚度為20μm的鋁箔上，並且使之乾燥，之後以線壓1000kgf/cm進行壓延，得到了實施例1的正極。

(正極內部的高熱傳導化合物的測定)

對鋰複合氧化物顆粒表面的AlN以及用石墨烯包覆的狀態的觀察使用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能量分散型X射線光譜儀(EDX)、截面拋光儀、離子刻蝕裝置來進行觀察。測定用的試樣通過切斷正極，將切割面用截面拋光儀以及離子刻蝕裝置等進行研磨而製作。

通過SEM、EDX以及TEM進行的正極表面以及正極截面的觀察，確認了在鋰複合氧化物顆粒表面上包覆有均勻的AlN，並且在AlN的包覆層地表面上包覆有均勻的石墨烯。

(負極的製作)

將90重量％的作為負極活性物質的天然石墨粉末、10重量％的PVDF分散於NMP中而調製了漿料。將得到的漿料塗布於厚度為15μm的銅箔上，並且在溫度140℃下減壓乾燥了30分鐘之後，使用輥壓裝置進行壓制處理，從而得到了負極。

(非水電解液)

準備非水電解液，其是在碳酸亞乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶劑中以成為1.0mol/L的方式溶解了LiPF6得到的非水電解液。混合溶劑中的EC和DEC的體積比為EC:DEC＝30:70。

(隔膜)

準備了膜厚為16μm的聚乙烯微多孔膜(空孔率：40％，閉孔溫度：134℃)。

(電池的製作)

將上述正極、負極、以及隔膜疊層構成發電要件，並且使用其和上述非水電解液，從而製作了實施例1的單電池。

(C-倍率)

將在25℃的環境下對單電池的容量進行1小時恆電流放電的電流密度稱為1C，以下，使用C-倍率的常數倍來表示充電或者放電時的電流密度(例如，1C的十分之一的電流密度表示為0.1C。)。

(放電容量的測定)

使用製作的實施例1的電池，以0.1C的電流密度進行恆電流充電至電壓到達4.2V(vs.Li/Li+)，進一步在4.2V(vs.Li/Li+)下進行恆電壓充電至電流密度降低至0.05C，測定了充電容量。將其結果作為0.1C放電容量示於表1。

接下來，停止5分鐘之後，以0.1C的電流密度進行恆電流放電至電壓成為2.5V(vs.Li/Li+)，並測定了放電容量。另外，電流密度通過將相對於正極活性物質量的1C作為186mAh/g來計算，放電容量越大越優選。

(循環特性的測定)

使用倍率測定後的單電池，按照上述充放電的順序重複500次循環的0.5C充電/1C放電。另外，充放電在45℃的恆溫槽中進行的。將初次放電容量作為100％，並將500次循環之後的放電容量的值作為容量維持率。另外，容量維持率越大越好。將結果作為500次循環後的容量維持率來示於表1中。

(實施例2)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和AlN的質量比率設為100:0.03以外，其他和實施例1同樣製作了實施例2的電池，並進行了評價。

(實施例3)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和AlN的質量比率設為100:0.05以外，其他和實施例1同樣製作了實施例3的電池，並進行了評價。

(實施例4)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和AlN的質量比率設為100:1以外，其他和實施例1同樣製作了實施例4的電池，並進行了評價。

(實施例5)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和AlN的質量比率設為100:5以外，其他和實施例1同樣製作了實施例5的電池，並進行了評價。

(實施例6)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和AlN的質量比率設為100:10以外，其他和實施例1同樣製作了實施例6的電池，並進行了評價。

(實施例7)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和AlN的質量比率設為100:11以外，其他和實施例1同樣製作了實施例7的電池，並進行了評價。

(實施例8)

除了在正極的製作中，使用了BN替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例8的電池，並進行了評價。

(實施例9)

除了在正極的製作中，使用了BN替代AlN，並且將鋰複合氧化物和BN的質量比率設為100:5之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例9的電池，並進行了評價。

(實施例10)

除了在正極的製作中，使用了Si3N4替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例10的電池，並進行了評價。

(實施例11)

除了在正極的製作中，使用了Si3N4替代AlN，並且將鋰複合氧化物和Si3N4的質量比率設為100:5之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例11的電池，並進行了評價。

(實施例12)

除了在正極的製作中，使用了TiN替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例12的電池，並進行了評價。

(實施例13)

除了在正極的製作中，使用了ZrN替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例13的電池，並進行了評價。

(實施例14)

除了在正極的製作中，使用了VN替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例14的電池，並進行了評價。

(實施例15)

除了在正極的製作中，使用了Cr2N替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例15的電池，並進行了評價。

(實施例16)

除了在正極的製作中，使用了SiC替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例16的電池，並進行了評價。

(實施例17)

除了在正極的製作中，使用了WC替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例17的電池，並進行了評價。

(實施例18)

除了在正極的製作中，使用了TiC替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例18的電池，並進行了評價。

(實施例19)

除了在正極的製作中，使用了TaC替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例19的電池，並進行了評價。

(實施例20)

除了在正極的製作中，使用了ZrC替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例20的電池，並進行了評價。

(實施例21)

除了在正極的製作中，使用了NbC替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例21的電池，並進行了評價。

(實施例22)

除了在正極的製作中，使用了Cr3C2替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例22的電池，並進行了評價。

(實施例23)

除了在正極的製作中，使用了Mo2C替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例23的電池，並進行了評價。

(實施例24)

除了在正極的製作中，使用了TiB2替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例24的電池，並進行了評價。

(實施例25)

除了在正極的製作中，使用了ZrB2替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例25的電池，並進行了評價。

(實施例26)

除了在正極的製作中，使用了VB2替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例26的電池，並進行了評價。

(實施例27)

除了在正極的製作中，使用了NbB2替代AlN之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例27的電池，並進行了評價。

(實施例28)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和石墨烯的質量比率設為100:0.27之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例28的電池，並進行了評價。

(實施例29)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和石墨烯的質量比率設為100:0.33之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例29的電池，並進行了評價。

(實施例30)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和石墨烯的質量比率設為100:3.33之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例30的電池，並進行了評價。

(實施例31)

除了在正極的製作中，將鋰複合氧化物和石墨烯的質量比率設為100:3.67之外，其它都和實施例1同樣製作了實施例31的電池，並進行了評價。

(實施例32)

除了在正極的製作中，不進行用AlN對鋰複合氧化物的包覆工序，而進行石墨烯的包覆工序，之後使用混合機混合鋰複合氧化物和AlN以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例32的電池，並進行了評價。

(實施例33)

除了在正極的製作中，不進行用石墨烯對鋰複合氧化物的包覆工序，而使用混合機混合鋰複合氧化物和石墨烯以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例33的電池，並進行了評價。

(實施例34)

除了在正極的製作中，不進行用AlN和石墨烯對鋰複合氧化物的包覆工序，而使用混合機混合鋰複合氧化物、AlN和石墨烯以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例34的電池，並進行了評價。

(實施例35)

除了在正極的製作中，使用了BN替代AlN，不進行對鋰複合氧化物的包覆工序，而使用混合機混合鋰複合氧化物、BN和石墨烯以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例35的電池，並進行了評價。

(實施例36)

除了在正極的製作中，使用了Si3N4替代AlN，不進行對鋰複合氧化物的包覆工序，而使用混合機混合鋰複合氧化物、Si3N4和石墨烯以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例36的電池，並進行了評價。

(實施例37)

除了在正極的製作中，使用了平均一次粒徑為10nm的AlN替代平均一次粒徑為50nm的AlN以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例37的電池，並進行了評價。

(實施例38)

除了在正極的製作中，使用了平均一次粒徑為100nm的AlN替代平均一次粒徑為50nm的AlN以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例38的電池，並進行了評價。

(實施例39)

除了在正極的製作中，使用了平均一次粒徑為500nm的AlN替代平均一次粒徑為50nm的AlN以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例39的電池，並進行了評價。

(實施例40)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Al0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例40的電池，並進行了評價。

(實施例41)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例41的電池，並進行了評價。

(實施例42)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.5Co0.2Mn0.3O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例42的電池，並進行了評價。

(實施例43)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.34Co0.33Mn0.33O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例43的電池，並進行了評價。

(實施例44)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.6Co0.2Mn0.2O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例44的電池，並進行了評價。

(實施例45)

除了在正極的製作中，使用了LiCoO2的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其它都和實施例1同樣製作了實施例45的電池，並進行了評價。

(實施例46)

除了在正極的製作中，使用了BN替代AlN，並且將鋰複合氧化物與BN的重量比率設為100:0.03以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例46的電池，並進行了評價。

(實施例47)

除了在正極的製作中，使用了BN替代AlN，並且將鋰複合氧化物與BN的重量比率設為100:0.05以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例47的電池，並進行了評價。

(實施例48)

除了在正極的製作中，使用了BN替代AlN，並且將鋰複合氧化物與BN的重量比率設為100:10以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例48的電池，並進行了評價。

(實施例49)

除了在正極的製作中，使用了BN替代AlN，並且將鋰複合氧化物與BN的重量比率設為100:11以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例49的電池，並進行了評價。

(實施例50)

除了在正極的製作中，使用了Si3N4替代AlN，並且將鋰複合氧化物與Si3N4的重量比率設為100:0.03以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例50的電池，並進行了評價。

(實施例51)

除了在正極的製作中，使用了Si3N4替代AlN，並且將鋰複合氧化物與Si3N4的重量比率設為100:0.05以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例51的電池，並進行了評價。

(實施例52)

除了在正極的製作中，使用了Si3N4替代AlN，並且將鋰複合氧化物與Si3N4的重量比率設為100:10以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例52的電池，並進行了評價。

(實施例53)

除了在正極的製作中，使用了Si3N4替代AlN，並且將鋰複合氧化物與Si3N4的重量比率設為100:11以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例53的電池，並進行了評價。

(實施例54)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且將鋰複合氧化物與AlN的重量比率設為100:0.03以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例54的電池，並進行了評價。

(實施例55)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且將鋰複合氧化物與AlN的重量比率設為100:0.05以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例55的電池，並進行了評價。

(實施例56)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且將鋰複合氧化物與AlN的重量比率設為100:1以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例56的電池，並進行了評價。

(實施例57)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且將鋰複合氧化物與AlN的重量比率設為100:5以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例57的電池，並進行了評價。

(實施例58)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且將鋰複合氧化物與AlN的重量比率設為100:10以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例58的電池，並進行了評價。

(實施例59)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且將鋰複合氧化物與AlN的重量比率設為100:11以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例59的電池，並進行了評價。

(實施例60)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，使用了BN替代AlN，並且將鋰複合氧化物與BN的重量比率設為100:0.1以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例60的電池，並進行了評價。

(實施例61)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，使用了BN替代AlN，並且將鋰複合氧化物與BN的重量比率設為100:5以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例61的電池，並進行了評價。

(實施例62)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，使用了Si3N4替代AlN，並且將鋰複合氧化物與Si3N4的重量比率設為100:0.1以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例62的電池，並進行了評價。

(實施例63)

除了在正極的製作中，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，使用了Si3N4替代AlN，並且將鋰複合氧化物與Si3N4的重量比率設為100:5以外，其他都和實施例1同樣製作了實施例63的電池，並進行了評價。

(比較例1)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN和石墨烯以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例1的電池，並進行了評價。

(比較例2)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN和石墨烯，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Al0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例2的電池，並進行了評價。

(比較例3)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN和石墨烯，使用了Li1.0Ni0.8Co0.1Mn0.1O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例3的電池，並進行了評價。

(比較例4)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN和石墨烯，使用了Li1.0Ni0.5Co0.2Mn0.3O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例4的電池，並進行了評價。

(比較例5)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN和石墨烯，使用了Li1.0Ni0.34Co0.33Mn0.33O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例5的電池，並進行了評價。

(比較例6)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN和石墨烯，使用了Li1.0Ni0.6Co0.2Mn0.2O2.0的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例6的電池，並進行了評價。

(比較例7)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN和石墨烯，使用了LiCoO2的鋰複合氧化物替代Li1.0Ni0.83Co0.14Al0.03O2.0的鋰複合氧化物，並且在放電容量的測定時將電流密度的1C相對於正極活性物質量作為160mAh/g計算以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例7的電池，並進行了評價。

(比較例8)

除了在正極的製作中，使用SiO2替代AlN，沒有使用石墨烯以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例8的電池，並進行了評價。

(比較例9)

除了在正極的製作中，沒有使用AlN以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例9的電池，並進行了評價。

(比較例10)

除了在正極的製作中，沒有使用石墨烯以外，其他都和實施例1同樣製作了比較例10的電池，並進行了評價。

[表1]

由表1的結果可知，通過含有鋰複合氧化物和高熱傳導化合物，從而500次循環之後的容量維持率變高，並且循環特性提高。