JP2001126731A - Positive electrode material for lithium secondary cell, positive electrode for lithium secondary cell, and the lithium secondary cell - Google Patents

Positive electrode material for lithium secondary cell, positive electrode for lithium secondary cell, and the lithium secondary cell

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JP2001126731A
JP2001126731A JP2000246665A JP2000246665A JP2001126731A JP 2001126731 A JP2001126731 A JP 2001126731A JP 2000246665 A JP2000246665 A JP 2000246665A JP 2000246665 A JP2000246665 A JP 2000246665A JP 2001126731 A JP2001126731 A JP 2001126731A
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JP
Japan
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composite oxide
lithium
manganese composite
positive electrode
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Japanese (ja)
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Takeshi Sueyoshi
剛 末吉
Shoichiro Mori
彰一郎 森
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for a lithium secondary cell and lithium secondary cell having superior cell performance at high temperature. SOLUTION: A positive electrode material for a lithium secondary cell comprises (1) a lithium-manganese complex oxide, having a spinel crystal structure and substituting a position of Mn sites by another element, and (2) a compound substituting a portion Mn sites of a tetragonal system lithium-manganese complex oxide represented by Li2Mn2O4 by another element other than Li element and/or a lithium-manganese oxide having a laminated structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池用
正極材料及びリチウム二次電池用正極、並びにリチウム
二次電池に関する。
The present invention relates to a positive electrode material for a lithium secondary battery, a positive electrode for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯用電子機器の小型化、軽量化
に伴い、その電源として高出力、高エネルギー密度であ
る二次電池が求められている。特にリチウム二次電池は
上記の要件を満たすため、さかんに開発が行われてい
る。リチウム二次電池の正極活物質としては、LiCo
2 、LiNiO2 、LiMn24 等のリチウム複合
酸化物が提案され、研究が盛んに行われている。その中
でもリチウムとマンガンとを主成分とする複合酸化物
(以下、「リチウムマンガン複合酸化物」と表記するこ
とがある)は、MnがCoやNiと比較して埋蔵量が多
く安価であることから注目を集めている。
2. Description of the Related Art In recent years, as portable electronic devices have become smaller and lighter, a secondary battery having a high output and a high energy density has been demanded as a power source thereof. In particular, lithium secondary batteries are being actively developed to satisfy the above requirements. As a positive electrode active material of a lithium secondary battery, LiCo
Lithium composite oxides such as O 2 , LiNiO 2 , and LiMn 2 O 4 have been proposed and are being actively studied. Among them, complex oxides containing lithium and manganese as main components (hereinafter sometimes referred to as “lithium-manganese complex oxide”) have a large reserve of Mn compared to Co or Ni and are inexpensive. Attracts attention from.

【0003】リチウムマンガン複合酸化物を用いた活物
質の改良として各種の検討が行われている。特開平8−
7883号公報には、初充電時に負極活物質に不可逆的
に取り込まれるLiを補うことにより容量の低下を抑制
するため、スピネル結晶構造を持つリチウムマンガン複
合酸化物(LiMn24 )と、LiMn24 より単位
重量当たりの容量が大きい層状構造を持つリチウムマン
ガン複合酸化物(LiMnO2 )の混合物を正極活物質
として使用することが記載されている。
Various studies have been made to improve active materials using lithium manganese composite oxides. JP-A-8-
Patent No. 7883 discloses a lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel crystal structure and a LiMn, in order to suppress a decrease in capacity by supplementing Li irreversibly incorporated into the negative electrode active material at the time of initial charge. It describes that a mixture of a lithium manganese composite oxide (LiMnO 2 ) having a layered structure having a larger capacity per unit weight than 2 O 4 is used as a positive electrode active material.

【0004】特開平9−306475号公報には、初充
電時に不可逆的に取り込まれるLiを補うことにより容
量の低下を抑制するため、スピネル結晶構造を持つリチ
ウムマンガン複合酸化物(LiMn24 )とLi2Mn
24 で表される正方晶系リチウムマンガン複合酸化物
(以下、正方晶型リチウムマンガン複合酸化物と表記)
からなる正極活物質が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-306475 discloses a lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel crystal structure in order to suppress a decrease in capacity by compensating for Li which is irreversibly taken in during initial charging. And Li 2 Mn
Tetragonal lithium manganese composite oxide represented by 2 O 4 (hereinafter referred to as tetragonal lithium manganese composite oxide)
Are described.

【0005】特開平10−149828号公報には、初
充電時の負極におけるリチウムイオンのトラップの問題
を解消し、サイクル劣化を低減するため、スピネル結晶
構造を持つリチウムマンガン複合酸化物(Li1+xMn
2-x4 、0<x<0.2)と、Li2Mn24 で表さ
れる正方晶型リチウムマンガン複合酸化物からなる正極
活物質が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-149828 discloses a lithium manganese composite oxide (Li 1+ ) having a spinel crystal structure in order to solve the problem of trapping lithium ions in a negative electrode at the time of initial charging and to reduce cycle deterioration. x Mn
A positive electrode active material comprising a tetragonal lithium manganese composite oxide represented by 2- xO 4 , 0 <x <0.2) and Li 2 Mn 2 O 4 is described.

【0006】しかしながら、上記のいずれの方法も未だ
に満足のいくものではなく、高温条件下での容量低下が
著しいという問題点がある。スピネル構造のリチウムマ
ンガン複合酸化物を正極活物質として用いた場合には、
高温条件下での充放電サイクル及び保存に伴う容量低下
が大きいという問題があるため、特に高温環境下におい
て使用される用途で問題がある。層状構造のリチウムマ
ンガン複合酸化物を正極活物質として用いた場合にも、
この活物質が充放電を繰り返すことによりスピネル構造
への転移が進行するため、同様の問題が生じる。
However, none of the above methods is still satisfactory, and there is a problem that the capacity is significantly reduced under high temperature conditions. When a lithium manganese composite oxide having a spinel structure is used as a positive electrode active material,
Since there is a problem that the capacity is greatly reduced due to charge / discharge cycles and storage under high temperature conditions, there is a problem particularly in applications used in a high temperature environment. Even when a lithium manganese composite oxide having a layered structure is used as a positive electrode active material,
When the active material is repeatedly charged and discharged, the transition to the spinel structure proceeds, so that the same problem occurs.

【0007】高温での性能低下の原因として、充放電に
伴う結晶構造の不安定化、リチウムマンガン複合酸化物
からのMnの溶出などが考えられている。また、Li2
Mn24 で表される正方晶型リチウムマンガン複合酸
化物は、従来、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物
を、LiIを含有するアセトニトリル溶液中で還流して
製造する方法や、スピネル型リチウムマンガン複合酸化
物を正極、Li金属を負極として電池を作成し、電気化
学的に放電させる方法、スピネル型リチウムマンガン複
合酸化物を、n−ブチルリチウムを含有するヘキサン溶
液中で還流しLi2Mn24を得る方法等しか知られて
おらず、これらの方法は工業的に不利な製造方法であっ
た。
[0007] The causes of performance degradation at high temperatures are considered to be instability of the crystal structure due to charge and discharge, elution of Mn from the lithium manganese composite oxide, and the like. In addition, Li 2
Conventionally, a tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Mn 2 O 4 is produced by a method of producing a spinel lithium manganese composite oxide by refluxing in a LiI-containing acetonitrile solution, or a spinel lithium manganese composite oxide. A method in which a battery is prepared by using an oxide as a positive electrode and a Li metal as a negative electrode and electrochemically discharged, a spinel-type lithium manganese composite oxide is refluxed in a hexane solution containing n-butyllithium to obtain Li 2 Mn 2 O Only methods for obtaining 4 , etc. are known, and these methods are industrially disadvantageous production methods.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の高温での性能低下(高温条件下での充放電サイクル及
び保存に伴う容量低下)を抑制し、高温下での電池特性
の優れたリチウム二次電池用の材料及びリチウム二次電
池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to suppress the above-mentioned deterioration in performance at high temperatures (capacity reduction due to charge / discharge cycles and storage under high-temperature conditions), and to improve battery characteristics at high temperatures. It is another object of the present invention to provide a material for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、(1)スピネル結晶構造
を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換されたリチウ
ムマンガン複合酸化物と、(2)Li2Mn24で表さ
れる正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のMnサイト
の一部がLi以外の他元素で置換された化合物および/
または層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物を
組み合わすことにより、高温下での電池性能を格段に向
上させることができることを見出し、本発明を完成する
に至った。また、Li2Mn24で表される正方晶系リ
チウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部がLi以
外の他元素で置換された化合物を工業的に有利な方法で
製造できることを見出し、(1)スピネル結晶構造を有
し、Mnサイトの一部が他元素で置換されたリチウムマ
ンガン複合酸化物と、(2)Li2Mn24で表される
正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一
部がLi以外の他元素で置換された化合物との組み合わ
せは工業的に有利であることも見出し、本発明を完成す
るに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the present inventors have found that (1) a lithium manganese composite having a spinel crystal structure and a part of the Mn site substituted by another element. An oxide and (2) a compound in which a part of the Mn site of a tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is substituted with another element other than Li and / or
Alternatively, it has been found that by combining a lithium manganese composite oxide having a layered structure, battery performance at high temperatures can be significantly improved, and the present invention has been completed. Further, they have found that a compound in which a part of the Mn site of a tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is substituted with another element other than Li can be produced by an industrially advantageous method, (1) a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn sites substituted by another element; and (2) a tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 It has also been found that a combination with a compound in which a part of the Mn site is substituted by an element other than Li is industrially advantageous, and the present invention has been completed.

【0010】即ち本発明の第1の要旨は、(1)スピネ
ル結晶構造を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換さ
れたリチウムマンガン複合酸化物と、(2)Li2Mn2
4 で表される正方晶系リチウムマンガン複合酸化物の
Mnサイトの一部がLi以外の他元素で置換された化合
物および/または層状構造を有するリチウムマンガン複
合酸化物とを含むことを特徴とするリチウム二次電池用
正極材料に存する。
That is, the first gist of the present invention is (1) spine
Crystal structure, and part of the Mn site is replaced with another element.
Lithium manganese composite oxide and (2) LiTwoMnTwo
OFour Of tetragonal lithium manganese composite oxide represented by
Compound in which part of the Mn site has been replaced with another element other than Li
And / or lithium manganese composite having a layered structure
For lithium secondary batteries characterized by containing a composite oxide
Exists in the positive electrode material.

【0011】本発明の第2の要旨は、(1)スピネル結
晶構造を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換された
リチウムマンガン複合酸化物と、(2)層状構造を有す
るリチウムマンガン複合酸化物とを含むことを特徴とす
るリチウム二次電池用正極材料に存する。本発明の第3
の要旨は、(1)スピネル結晶構造を有し、Mnサイト
の一部が他元素で置換されたリチウムマンガン複合酸化
物と、(2)Li2Mn24で表される正方晶系リチウ
ムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部がLi以外の
他元素で置換された化合物とを含むことを特徴とするリ
チウム二次電池用正極材料に存する。
A second gist of the present invention is as follows: (1) a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn sites substituted by another element; and (2) lithium manganese having a layered structure. A positive electrode material for a lithium secondary battery, comprising a composite oxide. Third of the present invention
The gist of (1) is a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn site is substituted by another element, and (2) tetragonal lithium represented by Li 2 Mn 2 O 4 The positive electrode material for a lithium secondary battery is characterized in that the manganese composite oxide contains a compound in which a part of the Mn site is substituted by an element other than Li.

【0012】本発明の第4の要旨は、スピネル結晶構造
を有するリチウムマンガン複合酸化物のMnサイトを置
換する他元素が、Al、Ti、V、Cr、Fe、Li、
Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zrからなる群
から選ばれる1以上の他元素であることを特徴とする上
記第1〜3のいずれかの要旨に記載のリチウム二次電池
用正極材料に存する。
A fourth gist of the present invention is that the other element that substitutes for the Mn site of a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure is Al, Ti, V, Cr, Fe, Li,
The positive electrode for a lithium secondary battery according to any one of the first to third aspects, wherein the positive electrode is one or more other elements selected from the group consisting of Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, and Zr. It depends on the material.

【0013】本発明の第5の要旨は、スピネル結晶構造
を有するリチウムマンガン複合酸化物のMnサイトを置
換する他元素が、Al、Cr、Fe、Li、Co、N
i、Mg、Gaからなる群から選ばれる1以上の他元素
であることを特徴とする上記第1〜3のいずれかの要旨
に記載のリチウム二次電池用正極材料。本発明の第6の
要旨は、スピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複
合酸化物のMnサイトを置換する他元素が、Al、L
i、Mgからなる群から選ばれる1以上の他元素である
ことを特徴とする上記第1〜3のいずれかの要旨に記載
のリチウム二次電池用正極材料。
A fifth gist of the present invention is that the other element that substitutes for the Mn site of the lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure is Al, Cr, Fe, Li, Co, N
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the first to third aspects, wherein the positive electrode material is one or more other elements selected from the group consisting of i, Mg, and Ga. The sixth gist of the present invention is that the other element that substitutes the Mn site of the lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure is Al, L
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the first to third aspects, wherein the positive electrode material is one or more other elements selected from the group consisting of i and Mg.

【0014】本発明の第7の要旨は、スピネル結晶構造
を有するリチウムマンガン複合酸化物のMnサイトを置
換する他元素の加重平均価数が、3.5未満であること
を特徴とする上記第1〜6のいずれかの要旨に記載のリ
チウム二次電池用正極材料に存する。本発明の第8の要
旨は、スピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合
酸化物のMnサイトの他元素による置換割合が、Mnの
1〜30モル%以下であることを特徴とする上記第1〜
7のいずれかの要旨に記載のリチウム二次電池用正極材
料。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure, wherein a weighted average valence of another element substituting the Mn site is less than 3.5. 1 to 6. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of 1 to 6. According to an eighth aspect of the present invention, in the lithium-manganese composite oxide having a spinel crystal structure, the substitution ratio of the Mn site by another element is 1 to 30 mol% or less of Mn.
7. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the items 7 to 7.

【0015】本発明の第9の要旨は、層状構造を有する
リチウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部が他元
素で置換されていることを特徴とする上記第1、2、4
〜8のいずれかの要旨に記載のリチウム二次電池用正極
材料に存する。本発明の第10の要旨は、層状構造を有
するリチウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部
が、Al、Ti、V、Cr、Fe、Li、Co、Ni、
Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Mo、Pbから
なる群から選ばれる1以上の他元素で置換されているこ
とを特徴とする上記第1、2、4〜8のいずれかの要旨
に記載のリチウム二次電池用正極材料に存する。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a lithium manganese composite oxide having a layered structure, wherein a part of the Mn site is substituted with another element.
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the above aspects. The tenth gist of the present invention is that a part of the Mn site of the lithium manganese composite oxide having a layered structure has Al, Ti, V, Cr, Fe, Li, Co, Ni,
The gist of any of the first, second, and fourth to eight above, wherein the gallium is substituted with one or more other elements selected from the group consisting of Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Mo, and Pb. Wherein the positive electrode material for a lithium secondary battery is described.

【0016】本発明の第11の要旨は、層状構造を有す
るリチウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部が、
加重平均価数が、3.5未満である他元素により置換さ
れていることを特徴とする上記第1、2、4〜10の要
旨のいずれかに記載のリチウム二次電池用正極材料に存
する。本発明の第12の要旨は、Li2Mn24で表さ
れる正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のMnサイト
の一部を置換する他元素が、Al、Ti、V、Cr、F
e、Li、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Z
r、Nb、Mo、Pbからなる群から選ばれる1以上の
他元素であることを特徴とする上記1、3〜11の要旨
のいずれかに記載のリチウム二次電池用正極材料に存す
る。
An eleventh aspect of the present invention is that a part of the Mn site of a lithium manganese composite oxide having a layered structure is:
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the first, second, fourth, and tenth aspects, wherein the positive electrode material is substituted by another element having a weighted average valence of less than 3.5. . A twelfth aspect of the present invention is that the other element that substitutes a part of the Mn site of the tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is composed of Al, Ti, V, Cr, F
e, Li, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Z
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the above items 1, 3 to 11, wherein the positive electrode material is one or more other elements selected from the group consisting of r, Nb, Mo, and Pb.

【0017】本発明の第13の要旨は、Li2Mn24
で表される正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のMn
サイトを置換する他元素の加重平均価数が、3.5未満
であることを特徴とする上記第1、3〜12の要旨いず
れかに記載のリチウム二次電池用正極材料に存する。本
発明の第14の要旨は、(1)スピネル結晶構造を有
し、Mnサイトの一部が他元素で置換されたリチウムマ
ンガン複合酸化物と、(2)Li2Mn24で表される
正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一
部がLi以外の他元素で置換された化合物および/また
は層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物との量
比が、重量比で10:90〜98:2であることを特徴
とする上記第1〜13の要旨のいずれかに記載のリチウ
ム二次電池用正極材料に存する。
A thirteenth aspect of the present invention resides in Li 2 Mn 2 O 4
Of the tetragonal lithium manganese composite oxide represented by
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the first to third aspects, wherein the weighted average valence of another element that substitutes a site is less than 3.5. A fourteenth aspect of the present invention is represented by (1) a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of an Mn site substituted with another element, and (2) Li 2 Mn 2 O 4. The weight ratio of the tetragonal lithium manganese composite oxide to the compound in which a part of the Mn site is substituted by an element other than Li and / or the lithium manganese composite oxide having a layered structure is 10:90 by weight. To 98: 2, wherein the positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the first to thirteenth aspects is provided.

【0018】本発明の第15の要旨は、(1)スピネル
結晶構造を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換され
たリチウムマンガン複合酸化物と、(2)Li2Mn2
4で表される正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のM
nサイトの一部がLi以外の他元素で置換された化合物
および/または層状構造を有するリチウムマンガン複合
酸化物との量比が、重量比で50:50〜95:5であ
ることを特徴とする上記第1〜14の要旨のいずれかに
記載のリチウム二次電池用正極材料に存する。
A fifteenth aspect of the present invention is as follows: (1) a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure in which a part of an Mn site is substituted by another element; and (2) Li 2 Mn 2 O
M of tetragonal lithium manganese composite oxide represented by 4
The weight ratio of the compound in which a part of the n-site is substituted by an element other than Li and / or the lithium manganese composite oxide having a layered structure is 50:50 to 95: 5 by weight. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the first to fourteenth aspects described above.

【0019】本発明の第16の要旨は、上記第1〜15
のいずれかの要旨に記載のリチウム二次電池用正極材料
を活物質として含有するリチウム二次電池用正極に存す
る。本発明の第17の要旨は、上記第1〜15のいずれ
かの要旨に記載のリチウム二次電池用正極材料を活物質
として含有するリチウム二次電池用正極、炭素材料を活
物質として含有する負極、及び電解質層からなることを
特徴とするリチウム二次電池に存する。
A sixteenth aspect of the present invention is the above-mentioned first to fifteenth aspects.
The positive electrode for a lithium secondary battery contains, as an active material, the positive electrode material for a lithium secondary battery described in any one of the above aspects. A seventeenth aspect of the present invention is directed to a lithium secondary battery positive electrode including the lithium secondary battery positive electrode material according to any one of the first to fifteenth aspects as an active material, and including a carbon material as an active material. A lithium secondary battery comprising a negative electrode and an electrolyte layer.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。本発明におけるリチウムマンガン複合酸化物とは、
リチウムとマンガンとを主成分とする複合酸化物であ
る。スピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸
化物はLiMn24で表され、層状構造を有するリチウ
ムマンガン複合酸化物はLiMnO2で表され、正方晶
系リチウムマンガン複合酸化物はLi2Mn24 で表さ
れるが、少量の酸素欠損、不定比性を持っていてもよ
い。なお本発明において、リチウムマンガン複合酸化物
(スピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化
物、層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、L
2Mn24で表される正方晶系リチウムマンガン複合
酸化物のMnサイトの一部がLi以外の他元素で置換さ
れた化合物)は活物質として用いられている。なお、本
発明において活物質とは該電池の起電反応のもとになる
主要物質であり、Liイオンを吸蔵・放出できる物質を
意味する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
You. The lithium manganese composite oxide in the present invention,
A composite oxide mainly composed of lithium and manganese
You. Lithium manganese composite acid with spinel crystal structure
Is LiMnTwoOFourRepresented by the formula and having a layered structure
Mumanganese composite oxide is LiMnOTwoRepresented by the tetragonal system
Lithium manganese composite oxide is LiTwoMnTwoOFour Represented by
But may have a small amount of oxygen deficiency and non-stoichiometric
No. In the present invention, the lithium manganese composite oxide
(Lithium-manganese composite oxidation with spinel crystal structure
, Lithium manganese composite oxide having layered structure, L
iTwoMnTwoOFourThe tetragonal lithium manganese composite represented by
Part of the Mn site of the oxide is replaced by elements other than Li
Is used as an active material. The book
In the invention, an active material is a source of an electromotive reaction of the battery.
The main substances that can store and release Li ions
means.

【0021】本発明において、スピネル結晶構造を有す
るリチウムマンガン複合酸化物(以下「スピネル型リチ
ウムマンガン複合酸化物」ということがある)はMnサ
イトの一部が他元素で置換されていることを必須とす
る。Mnサイトを置換する他元素(以下、置換元素と表
記する)としては特に制限はないが、Al、Ti、V、
Cr、Fe、Li、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、G
a、Zr等の金属元素が挙げられ、好ましくはAl、C
r、Fe、Co、Li、Ni、Mg、Gaであり、特に
好ましくはAl、Li、Mgである。なお、Mnサイト
は2種以上の他元素で置換されていてもよく、Liで置
換されている場合は、更にLi以外の他元素で置換され
ているものが好ましい。また、置換元素は、組成を加味
した加重平均で算出した平均価数(以下、加重平均価数
と表記する)が、スピネル型リチウムマンガン複合酸化
物について3.5未満であるものが好ましい。平均価数
が大きすぎると、充放電に伴う結晶構造の劣化が大き
く、高温でのMn溶出が進行しやすいという問題が生じ
る。なお、平均価数は下記式にて求められる。
In the present invention, a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure (hereinafter sometimes referred to as “spinel type lithium manganese composite oxide”) requires that a part of the Mn site is replaced by another element. And The other element that substitutes for the Mn site (hereinafter, referred to as a substitution element) is not particularly limited, but Al, Ti, V,
Cr, Fe, Li, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, G
a, Zr and the like, preferably Al, C
r, Fe, Co, Li, Ni, Mg and Ga, and particularly preferably Al, Li and Mg. The Mn site may be substituted with two or more kinds of other elements, and when substituted with Li, it is preferable that the Mn site is further substituted with another element other than Li. The substituted element preferably has an average valence calculated by a weighted average considering the composition (hereinafter, referred to as a weighted average valence) of less than 3.5 for the spinel-type lithium manganese composite oxide. If the average valence is too large, the crystal structure is greatly deteriorated due to charge and discharge, and there is a problem that Mn elution at a high temperature tends to proceed. The average valence is determined by the following equation.

【0022】[0022]

【数1】(Σi(Xi × ni))/Σii i:置換元素iの価数、ni:置換元素iのモル分率 また、本発明におけるLi2Mn24で表される正方晶
系リチウムマンガン複合酸化物はMnサイトの一部がL
i以外の他元素で置換されていることを必須とし、層状
構造を有するリチウムマンガン複合酸化物はMnサイト
の一部が他元素で置換されていてもよい。Li2Mn2
4で表される正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のM
nサイトの一部がLi以外の他元素で置換されている化
合物は後述する工業的に有利な方法により製造すること
ができ、無置換の正方晶系リチウムマンガン複合酸化物
よりも有利である。置換元素の加重平均価数は、3.5
未満であることが好ましい。加重平均価数が大きすぎる
と、充放電に伴いスピネル型への転移、ひいてはMn溶
出が進行しやすい。置換元素として特に制限はないが、
Al、Ti、V、Cr、Fe、Li、Co、Ni、C
u、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Mo、Pb等の金
属元素が挙げられ、好ましくはAl、Cr、Fe、L
i、Co、Ni、Mg、Gaであり、特に好ましくはA
l、Cr、Fe、Li、Co、Niである。なお、Mn
サイトは2種以上の他元素で置換されていてもよく、層
状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物は、Liで
置換されている場合は、更にLi以外の他元素で置換さ
れているものが好ましく、正方晶系リチウムマンガン複
合酸化物の場合は、LiとLi以外の他元素で置換され
ているものが好ましい。
(1) (Σi(Xi× ni)) / Σini  Xi: Valence of substitution element i, ni: Molar fraction of substitution element i Li in the present inventionTwoMnTwoOFourThe tetragonal crystal represented by
-Based lithium manganese composite oxide has a part of Mn site L
Indispensable to be replaced by other elements other than i
Lithium manganese composite oxide with a structure has Mn sites
May be partially replaced by another element. LiTwoMnTwoO
FourOf the tetragonal lithium manganese composite oxide represented by
Conversion of part of the n site to another element other than Li
The compound must be manufactured by an industrially advantageous method described below.
, Unsubstituted tetragonal lithium manganese composite oxide
More advantageous than The weighted average valence of the substitution element is 3.5
It is preferably less than. Weighted average valence is too large
Transition to spinel type due to charge and discharge, and
Outing is easy to progress. There is no particular limitation on the substitution element,
Al, Ti, V, Cr, Fe, Li, Co, Ni, C
gold such as u, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Mo, Pb
And Al, Cr, Fe, L
i, Co, Ni, Mg, Ga, and particularly preferably A
1, Cr, Fe, Li, Co, and Ni. Note that Mn
The site may be substituted by two or more other elements,
Lithium manganese composite oxide having a helical structure is Li
If substituted, it is further substituted with an element other than Li.
Are preferred, and the tetragonal lithium manganese complex
In the case of a composite oxide, Li is replaced with an element other than Li.
Are preferred.

【0023】また、スピネル結晶構造を有するリチウム
マンガン複合酸化物のMnサイトの一部を置換している
他元素と、層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化
物またはLi2Mn24で表される正方晶系リチウムマ
ンガン複合酸化物のMnサイトの一部を置換している他
元素とは、同一であっても異なっていてもよい。スピネ
ル結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化物の置換
元素による置換割合は、通常Mnの30モル%以下であ
り、好ましくは20モル%以下であり、通常1モル%以
上、好ましくは3モル%以上である。置換割合が少なす
ぎるとその高温サイクルの改善効果が充分ではない場合
があり、多すぎると電池にした場合の容量が低下してし
まう場合がある。
[0023] Further, the lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure is represented by another element that partially replaces the Mn site of the lithium manganese composite oxide, and the lithium manganese composite oxide having a layered structure or Li 2 Mn 2 O 4. It may be the same or different from the other element that partially replaces the Mn site of the tetragonal lithium manganese composite oxide. The substitution ratio of the lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure by the substitution element is usually 30 mol% or less of Mn, preferably 20 mol% or less, and usually 1 mol% or more, preferably 3 mol% or more. is there. If the substitution ratio is too small, the effect of improving the high-temperature cycle may not be sufficient, and if it is too large, the capacity of the battery may decrease.

【0024】置換元素による置換割合は、層状構造を有
するリチウムマンガン複合酸化物の場合、通常Mnの7
0モル%以下であり、好ましくは60モル%以下、より
好ましくは30モル%以下である。置換割合が多すぎる
と電池にした場合の容量が低下してしまう場合がある。
置換元素による置換割合は、Li2Mn24で表される
正方晶系リチウムマンガン複合酸化物の場合、通常Mn
の30モル%以下であり、好ましくは20モル%以下で
あり、通常1モル%以上、好ましくは3モル%以上であ
る。置換割合が少なすぎるとその高温サイクルの改善効
果が充分ではない場合があり、多すぎると電池にした場
合の容量が低下してしまう場合がある。
In the case of a lithium manganese composite oxide having a layered structure, the substitution ratio of the substitution element is usually 7% of Mn.
0 mol% or less, preferably 60 mol% or less, more preferably 30 mol% or less. If the replacement ratio is too large, the capacity of the battery may decrease.
In the case of a tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 ,
Is at most 30 mol%, preferably at most 20 mol%, usually at least 1 mol%, preferably at least 3 mol%. If the substitution ratio is too small, the effect of improving the high-temperature cycle may not be sufficient, and if it is too large, the capacity of the battery may decrease.

【0025】また、スピネル結晶構造を有するリチウム
マンガン複合酸化物、層状構造を有するリチウムマンガ
ン複合酸化物、Li2Mn24で表される正方晶系リチ
ウムマンガン複合酸化物とも酸素サイトの一部が硫黄や
ハロゲン元素で置換されていてもよい。更に、酸素量に
多少の不定比性があってもよい。 (1)スピネル結晶構造を有し、Mnサイトの一部が他
元素で置換されたリチウムマンガン複合酸化物と、
(2)Li2Mn24で表される正方晶系リチウムマン
ガン複合酸化物のMnサイトの一部がLi以外の他元素
で置換された化合物および/または層状構造を有するリ
チウムマンガン複合酸化物との複合の形態には特に制限
はなく、物理的な混合とすることもでき、一方の粒子表
面に他方の粒子の被膜を形成させても良い。
Further, lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure, lithium manganese composite oxide having a layered structure, and tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 are part of oxygen sites. May be substituted with sulfur or a halogen element. Furthermore, there may be some non-stoichiometric oxygen content. (1) a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn sites substituted with another element;
(2) A compound in which a part of the Mn site of a tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is substituted with an element other than Li and / or a lithium manganese composite oxide having a layered structure There is no particular limitation on the form of the composite with the particles, and they may be physically mixed, and a film of one particle may be formed on the surface of one particle.

【0026】本発明のリチウム二次電池用正極材料は正
極の活物質として用いられるが、(1)スピネル結晶構
造を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換されたリチ
ウムマンガン複合酸化物と、(2)Li2Mn24で表
される正方晶系リチウムマンガン複合酸化物のMnサイ
トの一部がLi以外の他元素で置換された化合物および
/または層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物
との配合比は、重量比で10:90〜98:2、好まし
くは20:80〜97:3、さらに好ましくは30:7
0〜95:5、最も好ましくは50:50〜95:5で
ある。なお、本発明においては(1)と(2)の総量を
主成分とするが、さらに他の成分を含有してもよい。
The positive electrode material for a lithium secondary battery of the present invention is used as an active material of a positive electrode. (1) A lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn site substituted by another element And (2) a compound in which a part of the Mn site of the tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is substituted with an element other than Li and / or a lithium manganese composite having a layered structure The mixing ratio with the oxide is 10:90 to 98: 2, preferably 20:80 to 97: 3, more preferably 30: 7 by weight.
0 to 95: 5, most preferably 50:50 to 95: 5. In the present invention, the total amount of (1) and (2) is the main component, but other components may be contained.

【0027】Mnサイトの一部が他元素で置換されたス
ピネル型リチウムマンガン複合酸化物は、従来公知の各
種の方法にて製造することができ、例えば、リチウム、
マンガン、置換元素を含有する出発原料を混合後、酸素
存在下で焼成・冷却することによって製造することがで
きる。上記製造方法において置換元素を含有する出発原
料用いずMnサイトが置換されていないリチウムマンガ
ン複合酸化物を製造し、該リチウムマンガン複合酸化物
を、置換金属元素を含有する出発原料の水溶液、溶融塩
あるいは蒸気中で反応させた後、必要に応じて置換元素
をリチウムマンガン複合酸化物粒子内に拡散させるた
め、再度加熱処理を行うことによりMnサイトを置換元
素で置換してもよい。
The spinel-type lithium manganese composite oxide in which a part of the Mn site is substituted by another element can be produced by various conventionally known methods.
It can be produced by mixing starting materials containing manganese and a substitution element, followed by firing and cooling in the presence of oxygen. In the above production method, a lithium manganese composite oxide in which Mn sites are not substituted without using a starting material containing a substitution element is produced, and the lithium manganese composite oxide is converted into an aqueous solution of a starting material containing a substitution metal element, a molten salt. Alternatively, after reacting in steam, the Mn site may be replaced by the replacement element by performing heat treatment again in order to diffuse the replacement element into the lithium-manganese composite oxide particles as necessary.

【0028】出発原料として用いられるリチウム化合物
としては、Li2CO3、LiNO3 、LiOH、LiO
H・H2O、LiCl、LiI、CH3COOLi、Li
2O、ジカルボン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウ
ム等が挙げられる。出発原料として用いられるマンガン
化合物としては、Mn23、MnO2等のマンガン酸化
物、MnCO3、Mn(NO32、ジカルボン酸マンガ
ン、脂肪酸マンガン等のマンガン塩、オキシ水酸化物等
が挙げられる。Mn23として、MnCO3やMnO2
どの化合物を熱処理して作製したものを用いてもよい。
Lithium compound used as starting material
As LiTwoCOThree, LiNOThree , LiOH, LiO
H ・ HTwoO, LiCl, LiI, CHThreeCOOLi, Li
TwoO, Li dicarboxylic acid, Li fatty acid, Alkyl lithium
And the like. Manganese used as a starting material
As the compound, MnTwoOThree, MnOTwoManganese oxidation
Material, MnCOThree, Mn (NOThree)Two, Dicarboxylic acid manga
Manganese salts such as manganese, fatty acid manganese, oxyhydroxide, etc.
Is mentioned. MnTwoOThreeAs MnCOThreeAnd MnOTwoWhat
Any of the compounds prepared by heat treatment may be used.

【0029】置換元素の化合物としては、酸化物、水酸
化物、硝酸塩、炭酸塩、ジカルボン酸塩、脂肪酸塩、ア
ンモニウム塩等が挙げられる。これらの出発原料は、通
常湿式混合、乾式混合、ボールミル粉砕、共沈等の方法
によって混合される。混合の前後、および混合中におい
て粉砕の工程を加えてもよい。
Examples of the compound of the substitution element include oxides, hydroxides, nitrates, carbonates, dicarboxylates, fatty acid salts and ammonium salts. These starting materials are usually mixed by a method such as wet mixing, dry mixing, ball mill pulverization, and coprecipitation. A pulverizing step may be added before, during and after mixing.

【0030】スピネル型リチウムマンガン複合酸化物の
焼成・冷却の方法としては、例えば、仮焼後600〜9
00℃程度の温度で酸素雰囲気下で本焼を行い、次いで
500℃以下程度まで10℃/min以下の速度で徐冷
する方法や、仮焼後600〜900℃程度の温度で空気
又は酸素雰囲気下で本焼し、次いで400℃程度の温度
で酸素雰囲気下アニールする方法を挙げることができ
る。焼成・冷却の条件については、USP586627
9のカラム3L54〜カラム4のL21に記載の条件
(但しカラム3L62の「600〜850℃」の部分
は、本発明においては「600〜900℃」とする)に
従えばよい。
The method of firing and cooling the spinel-type lithium manganese composite oxide is, for example, 600 to 9 after calcination.
A method of performing baking in an oxygen atmosphere at a temperature of about 00 ° C. and then gradually cooling it to a temperature of about 500 ° C. or less at a rate of 10 ° C./min or less, or a temperature of about 600 to 900 ° C. after air or oxygen atmosphere And then annealing at a temperature of about 400 ° C. in an oxygen atmosphere. The firing and cooling conditions are described in US Pat.
The conditions described in column 3L54 of No. 9 to L21 of column 4 (however, the portion of “600 to 850 ° C.” in column 3L62 is “600 to 900 ° C.” in the present invention) may be used.

【0031】本発明で用いるスピネル型リチウムマンガ
ン複合酸化物の比表面積は、通常0.01m2/g以
上、好ましくは0.3m2/g以上、より好ましくは
0.5m2 /g以上であり、また通常10m2/g以下、
好ましくは1.5m2/g以下、より好ましくは1.0
2/g以下である。比表面積が小さすぎるとレート特
性の低下、容量の低下を招き、大きすぎると電解液等と
好ましくない反応を引き起こし、サイクル特性を低下さ
せることがある。比表面積の測定はBET法に従う。
The spinel-type lithium manganese used in the present invention
The specific surface area of the composite oxide is usually 0.01 mTwo/ G or less
Above, preferably 0.3mTwo/ G or more, more preferably
0.5mTwo / G or more and usually 10 mTwo/ G or less,
Preferably 1.5mTwo/ G or less, more preferably 1.0
mTwo/ G or less. If the specific surface area is too small,
If it is too large, it may cause a decrease in capacity and capacity.
It causes undesired reactions and degrades cycle characteristics.
Sometimes The measurement of the specific surface area follows the BET method.

【0032】本発明で用いるリチウム遷移金属酸化物の
平均粒径は、通常0.1μm以上、好ましくは0.2μ
m以上、さらに好ましくは0.3μm以上、最も好まし
くは0.5μm以上であり、通常300μm以下、好ま
しくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以
下、最も好ましくは20μm以下である。平均粒径が小
さすぎると電池のサイクル劣化が大きくなったり、安全
性に問題が生じたりする場合があり、大きすぎると電池
の内部抵抗が大きくなり、出力が出にくくなる場合があ
る。
The average particle diameter of the lithium transition metal oxide used in the present invention is usually 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more.
m or more, more preferably 0.3 μm or more, most preferably 0.5 μm or more, usually 300 μm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and most preferably 20 μm or less. If the average particle size is too small, the cycle deterioration of the battery may increase, or a problem may occur in safety. If the average particle size is too large, the internal resistance of the battery may increase, making it difficult to output.

【0033】六方晶系、斜方晶系、単斜晶系に属し層状
構造を有するリチウムマンガン複合酸化物は、従来公知
の各種の方法にて製造することもできる。六方晶系のリ
チウムマンガン複合酸化物は、例えば、γ−MnOOH
とLiOHの水溶液とを水熱法で反応させることにより
得られる。反応条件としては,300気圧下150℃5日間と
いう報告例がある。(特開平10-3921号公報)斜方晶系
のリチウムマンガン複合酸化物は、例えば、γ−MnO
OHとLiOHとH2Oを解砕混合した後、1000bar
で1inchのペレットにプレスし、Nifoilでラップして
Ar流通下300−450℃で焼成することにより得る
ことができる。(J. Electrochem. Soc. 149, 3396 (19
93))単斜晶系のリチウムマンガン複合酸化物は、例え
ば、NaMnO2の合成及びそのイオン交換により合成
することができることが知られている(Nature 381,499
(1996))。NaMnO2はNa2CO3とMn23の固相
反応により得ることができ(700-730℃ 18-72 hr under
Ar flow)、イオン交換はLiBrのn−ヘキサノール
溶液中で還流することにより行うことができる。
The lithium manganese composite oxide having a layered structure belonging to a hexagonal system, an orthorhombic system, or a monoclinic system can be produced by various conventionally known methods. Hexagonal lithium manganese composite oxide is, for example, γ-MnOOH
And an aqueous solution of LiOH by a hydrothermal method. As a reaction condition, there is a report that the reaction is performed at 300 ° C. and 150 ° C. for 5 days. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-3921) An orthorhombic lithium manganese composite oxide is, for example, γ-MnO
After crushing and mixing OH, LiOH and H 2 O, 1000 bar
By pressing into 1-inch pellets, wrapping with Nifoil, and baking at 300-450 ° C. under Ar flow. (J. Electrochem. Soc. 149, 3396 (19
93)) It is known that a monoclinic lithium manganese composite oxide can be synthesized, for example, by synthesis of NaMnO 2 and ion exchange thereof (Nature 381,499).
(1996)). NaMnO 2 can be obtained by a solid phase reaction of Na 2 CO 3 and Mn 2 O 3 (700-730 ° C. 18-72 hr under
Ar flow) and ion exchange can be performed by refluxing in a solution of LiBr in n-hexanol.

【0034】六方晶系、斜方晶系、単斜晶系に属し層状
構造を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換されたリ
チウムマンガン複合酸化物は、従来公知の各種の方法に
て製造することができ、例えばリチウム、マンガン、他
元素(置換元素)を含有する出発原料を混合後、不活性
ガス雰囲気下で焼成・冷却することによって製造するこ
とができ、水熱条件下で製造することもできる。還元ガ
ス流通下および還元剤存在下での焼成・冷却によって製
造することもできる。スピネル型リチウムマンガン複合
酸化物とアルキルリチウムを含有する有機溶媒を加熱し
て製造することもできる。
Lithium manganese composite oxides belonging to hexagonal system, orthorhombic system, and monoclinic system, having a layered structure, and having a part of Mn sites substituted by other elements, can be prepared by various known methods. For example, after mixing starting materials containing lithium, manganese, and other elements (substituting elements), they can be manufactured by calcining and cooling in an inert gas atmosphere. It can also be manufactured. It can also be produced by firing and cooling in the flow of a reducing gas and in the presence of a reducing agent. It can also be produced by heating an organic solvent containing a spinel-type lithium manganese composite oxide and an alkyl lithium.

【0035】また、六方晶系、斜方晶系、単斜晶系に属
し層状構造を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換さ
れたリチウムマンガン複合酸化物は、Mnサイトの一部
が他元素で置換されたマンガン酸化物とリチウム化合物
とを焼成することにより製造する方法こともできる。原
料としてのMnサイトの一部を他元素で置換したマンガ
ン酸化物は、Mnの価数が3価である化合物が好まし
く、マンガン酸化物としては、例えば、Mn2 3やTh
e American Meneralogist V
ol.50(1965)1296頁に記載のγ−Mn2
3を挙げることができる。なお、これらの化合物に若
干の水分が付随しても良いが、付随量が多いと焼成後の
収量が減少するため少ない方が望ましい。
Further, it belongs to hexagonal system, orthorhombic system and monoclinic system.
It has a layered structure, and part of the Mn site is replaced with another element.
Lithium manganese composite oxide is part of the Mn site
Oxides and lithium compounds substituted by other elements
And a method of manufacturing by firing. original
Manga in which part of the Mn site was replaced with another element
The oxide is preferably a compound in which the valence of Mn is trivalent.
Manganese oxide, for example, MnTwo OThreeAnd Th
e American Menalogist V
ol. 50 (1965) pp. 1296Two
OThreeCan be mentioned. Note that these compounds
Dry water may be added, but if the amount is too large,
A smaller amount is desirable because the yield is reduced.

【0036】他元素(置換元素)としてはAl、Ti、
V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、G
a、Zr、Nb、Mo及びPdの中から選択される少な
くとも一種の金属元素が挙げられ、好ましくは、Al、
V、Cr、Fe、Co、Ni、Mg、Cu、Znが挙げ
られる。これらの他元素化合物としては特に制限され
ず、各種の酸化物、水酸化物、無機酸塩、炭酸塩、有機
酸塩、アンモニウム塩を適宜用いることができる。
As other elements (substituting elements), Al, Ti,
V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, G
a, at least one metal element selected from Zr, Nb, Mo and Pd, preferably Al,
V, Cr, Fe, Co, Ni, Mg, Cu, Zn. These other element compounds are not particularly limited, and various oxides, hydroxides, inorganic acid salts, carbonates, organic acid salts, and ammonium salts can be appropriately used.

【0037】Mnサイトの一部が上記他元素で置換され
たマンガン酸化物の製造法として特に制限はないが、該
酸化物において他元素が均一に分布していることが望ま
しい。この様な他元素が均一に分布したマンガン酸化物
は、例えば、以下の〜の各工程を行うことにより製
造することができる。これらの工程は、互いに分離して
行ってもよいが、一部を重複して行ってもよい。 (イ)Mnを含有する少なくとも一種の化合物と、少な
くとも一種の他元素化合物とを水、有機溶媒またはそれ
らの混合物中に溶解或いは懸濁させる工程 (ロ)工程(イ)で生成した溶液又は懸濁液のOH-濃度
を増加させることにより共沈化合物を生成させる工程、 (ハ)上記共沈化合物を分離、乾燥し、酸素存在下で焼
成する工程 (イ)の工程におけるMnを含有する少なくとも一種の
化合物と、少なくとも一種の他元素化合物とは特に限定
されないが、硝酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、酢酸塩や
シュウ酸塩などの有機酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、
酸化物などが挙げられる。これらの化合物をそのまま用
いてもよく、ゾル状にして用いてもよい。他元素のモル
数が、Mnと他元素(置換元素)のモル数との総和に占
める割合は、0.005以上0.5以下、好ましくは
0.01以上0.4以下である。溶液或いは懸濁液中に
おけるMnおよび他元素(置換元素)の総和の濃度は、
0.01〜10mol/l、好ましくは0.02〜5m
ol/lである。この工程では、溶液もしくは懸濁液を
攪拌することが望ましい。液温に特に制限はなく、途中
で温度を変更してもよい。
There is no particular limitation on the method for producing a manganese oxide in which a part of the Mn site is substituted by the other element, but it is desirable that the other element is uniformly distributed in the oxide. Such a manganese oxide in which other elements are uniformly distributed can be produced, for example, by performing the following steps (1) to (4). These steps may be performed separately from each other, or may be partially performed in an overlapping manner. (A) a step of dissolving or suspending at least one compound containing Mn and at least one other element compound in water, an organic solvent or a mixture thereof (b) the solution or suspension formed in step (a) (C) separating the coprecipitated compound, drying and calcining in the presence of oxygen; and (c) separating the coprecipitated compound by increasing the OH 2 - concentration of the suspension. One kind of compound and at least one other elemental compound are not particularly limited, but inorganic salts such as nitrates and sulfates, organic acid salts such as acetates and oxalates, carbonates, ammonium salts,
Oxides and the like. These compounds may be used as they are, or may be used in the form of a sol. The ratio of the number of moles of the other element to the sum of the number of moles of Mn and the number of moles of the other element (substituting element) is 0.005 or more and 0.5 or less, preferably 0.01 or more and 0.4 or less. The concentration of the sum of Mn and other elements (substitution elements) in the solution or suspension is
0.01 to 10 mol / l, preferably 0.02 to 5 m
ol / l. In this step, it is desirable to stir the solution or suspension. There is no particular limitation on the liquid temperature, and the temperature may be changed on the way.

【0038】(ロ)の工程において、工程(イ)で生成
した溶液又は懸濁液のOH-濃度を増加させる方法として
特に制限はないが、アルカリ金属の水酸化物およびその
水溶液、アンモニア水を加える方法が挙げられる。アル
カリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸
化リチウムなどが挙げられる。OH-濃度を増加させる
際、もしくはその前後に、過酸化水素、酸素といった酸
化剤を加えてもよい。液温は特に制限されないが、酸化
剤を加える際に適切な温度を選ぶことができ、沈殿によ
り生成した共沈化合物の粒子性状を制御するため、加熱
してもよい。加熱温度としては、通常100℃以下、好
ましくは90℃以下で、また、通常30℃以上の範囲で
適宜選択される。この工程では、溶液もしくは懸濁液を
攪拌することが望ましい。
In the step (b), there is no particular limitation on the method for increasing the OH - concentration of the solution or suspension produced in the step (a). There is a method of adding. Examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide and lithium hydroxide. An oxidizing agent such as hydrogen peroxide or oxygen may be added before, during, or after increasing the OH - concentration. Although the liquid temperature is not particularly limited, an appropriate temperature can be selected when adding the oxidizing agent, and heating may be performed in order to control the particle properties of the coprecipitated compound generated by precipitation. The heating temperature is appropriately selected usually in the range of 100 ° C. or lower, preferably 90 ° C. or lower, and usually in the range of 30 ° C. or higher. In this step, it is desirable to stir the solution or suspension.

【0039】(ハ)の工程で、工程(ロ)で生成した共
沈化合物の分離には従来公知の各種の方法を用いること
ができ、例えば遠心濾過、減圧濾過、遠心分離、デカン
テーションなどが挙げられる。何れの方法の場合にも分
離した後、引き続いて得られたケーキを洗浄することが
望ましく、洗浄液のpHはケーキが溶出しないよう制御
することが望ましい。ケーキの乾燥と焼成は独立に行っ
てもよいが、乾燥を焼成操作の一部として連続して行っ
てもよく、他方焼成のみを行ってもよい。共沈化合物の
乾燥方法としては、例えば空気下で30〜200℃にお
いて2〜24時間加熱する方法が挙げられる。焼成温度
は200〜1200℃、好ましくは350〜1100
℃、更に好ましくは450〜1000℃で行われる。上
記の範囲外ではMn価数を3価に調整することが難し
い。
In the step (c), various conventionally known methods can be used for separating the coprecipitated compound formed in the step (b). For example, centrifugal filtration, vacuum filtration, centrifugal separation, decantation and the like can be used. No. In any case, it is desirable to wash the cake after separation after separation, and it is desirable to control the pH of the washing solution so that the cake is not eluted. The drying and baking of the cake may be performed independently, but the drying may be performed continuously as a part of the baking operation, or only the baking may be performed. Examples of the method for drying the coprecipitated compound include a method in which the coprecipitated compound is heated at 30 to 200 ° C. for 2 to 24 hours under air. The firing temperature is 200 to 1200 ° C, preferably 350 to 1100.
C., more preferably 450-1000.degree. Outside the above range, it is difficult to adjust the Mn valence to trivalent.

【0040】焼成時間は1時間以上50時間以下が好ま
しい。上記の範囲以下では焼成の効果が十分発揮され
ず、上記の範囲以上では焼成の効果に差異を認めること
が難しい。焼成雰囲気は酸素含有気体下、例えば空気下
が望ましい。酸素を含有する気体を流通させてもよい。
乾燥および焼成は連続式で行ってもよいし、バッチ式で
行ってもよい。
The firing time is preferably from 1 hour to 50 hours. Below the above range, the effect of firing is not sufficiently exhibited, and above the above range, it is difficult to recognize a difference in the effect of firing. The firing atmosphere is desirably under an oxygen-containing gas, for example, under air. A gas containing oxygen may be passed.
Drying and baking may be performed in a continuous manner or in a batch manner.

【0041】Mnサイトの一部が他元素で置換されたマ
ンガン酸化物の他の製造法としては、Mn化合物および
他元素化合物を乾式で混合、解砕した後、酸素存在下焼
成を行っても良い。焼成は、上記(ハ)の工程と同様な
条件下で行うことができる。本発明のリチウムマンガン
複合酸化物の製造方法においては、上記の製造法で得ら
れたMnサイトの一部が他元素で置換されたマンガン酸
化物またはその水和物を、リチウム化合物と混合し不活
性ガス下、焼成することにより層状構造のリチウムマン
ガン複合酸化物の生成を可能とする。
As another method for producing a manganese oxide in which a part of the Mn site is replaced by another element, a method of dry-mixing and pulverizing a Mn compound and a compound of the other element, followed by firing in the presence of oxygen is also used. good. The firing can be performed under the same conditions as in the above step (c). In the method for producing a lithium-manganese composite oxide according to the present invention, the manganese oxide or a hydrate thereof in which a part of the Mn site obtained by the above-mentioned production method is substituted with another element is mixed with a lithium compound to obtain an unreacted manganese oxide. By firing under an active gas, a lithium manganese composite oxide having a layered structure can be produced.

【0042】リチウム化合物としては、Li2CO3、L
iNO3、等の無機酸塩、LiOH、LiOH・H2O等
の水酸化物、LiCl、LiI等のハロゲン化物、Li
2O等の酸化物、CH3COOLi、ジカルボン酸Li、
脂肪酸Li等の有機酸塩、ブチルリチウム等のアルキル
リチウム等が挙げられる。上記マンガン酸化物とリチウ
ム化合物の混合の方法としては、慣用的な混合方法が用
いられ、例えば湿式混合および噴霧乾燥、乾式混合、ボ
ールミル粉砕などが挙げられる。
As the lithium compound, Li 2 CO 3 , L
Inorganic acid salts such as iNO 3 , hydroxides such as LiOH, LiOH · H 2 O, halides such as LiCl and LiI, Li
Oxides such as 2 O, CH 3 COOLi, dicarboxylic acid Li,
Organic acid salts such as fatty acid Li, and alkyl lithium such as butyl lithium are exemplified. As a method for mixing the manganese oxide and the lithium compound, a conventional mixing method is used, and examples thereof include wet mixing and spray drying, dry mixing, and ball mill pulverization.

【0043】上記マンガン酸化物とリチウム化合物との
混合物は不活性ガス下で焼成されるが、その際の不活性
ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムなどが挙げら
れる。焼成温度は350℃以上1200℃以下、好まし
くは500℃以上1000℃以下である。上記範囲以下
ではLiが充分拡散せず、上記範囲以上ではLiの揮散
が起きる恐れがあり、いずれも好ましくない。焼成時間
は1時間以上72時間以内、好ましくは2時間以上50
時間以内である。上記範囲以下では焼成の効果が充分得
られず、この範囲を越えて長時間焼成しても効果上の差
異を認めることが難しい。
The mixture of the manganese oxide and the lithium compound is calcined under an inert gas. Examples of the inert gas at this time include nitrogen, argon, and helium. The firing temperature is from 350 ° C to 1200 ° C, preferably from 500 ° C to 1000 ° C. Below the above-mentioned range, Li does not diffuse sufficiently, and above the above-mentioned range, there is a possibility that Li volatilizes, and neither is preferable. The firing time is from 1 hour to 72 hours, preferably from 2 hours to 50 hours.
Within hours. Below the above range, the effect of firing cannot be sufficiently obtained, and it is difficult to recognize a difference in effect even if firing is performed for a long time beyond this range.

【0044】リチウム化合物とマンガン化合物の焼成に
よる固相反応においては、スピネル型など様々な結晶構
造のリチウムマンガン複合酸化物が生成しうるが、ここ
で対象とするのは、層状構造のリチウムマンガン複合酸
化物である。マンガン化合物としてMnサイトの一部を
他元素で置換したマンガン酸化物を用いることにより、
リチウムとマンガンの各成分化合物を混合、焼成すると
いう容易な操作方法により、しかもその焼成条件を適宜
選択することによって、層状の結晶構造を有するリチウ
ムマンガン複合酸化物を適宜選択的に製造することがで
きる。例えば、焼成下での酸素濃度を10000ppm
以下、好ましくは1000ppm以下としたり、空気下
での焼成を還元雰囲気下に変えて行うことによって、層
状リチウムマンガン複合酸化物を製造することができ
る。
In a solid-phase reaction by firing a lithium compound and a manganese compound, lithium manganese composite oxides having various crystal structures such as a spinel type can be formed. It is an oxide. By using a manganese oxide in which part of the Mn site is replaced with another element as a manganese compound,
By a simple operation method of mixing and firing each component compound of lithium and manganese, and by appropriately selecting the firing conditions, a lithium-manganese composite oxide having a layered crystal structure can be appropriately selectively manufactured. it can. For example, the oxygen concentration under firing is 10,000 ppm
Hereinafter, the layered lithium manganese composite oxide can be manufactured by preferably reducing the content to 1000 ppm or less, or performing the calcination in air under a reducing atmosphere.

【0045】上記方法で得られる層状構造のリチウムマ
ンガン複合酸化物の一次粒子の粒径は、0.01μm以
上50μm以下、好ましくは0.02μm以上30μm以
下である。粒径が上記範囲より小さいとリチウム二次電
池の正極活物質として使用した場合電解液との副反応を
誘引することがあり、また上記範囲を越えると活物質と
電解液間のLiの拡散が阻害され、高電流密度での使用
において問題が生じることがあるので好ましくない。一
次粒子の形状に特に制限はない。二次粒子の粒径は、
0.1μm以上100μm以下、好ましくは0.2μm以
上60μm以下である。粒径が上記範囲より小さいと取
り扱いが難しく、上記範囲を越えて大きすぎると塗布電
極作成が困難となり好ましくない。二次粒子の形状に特
に制限はない。比表面積は0.05m2/g以上100
2/g以下、好ましくは0.1m2/g以上50m2
g以下である。上記範囲未満では活物質と電解液間のL
iの拡散が阻害され、上記範囲より大では電解液との副
反応を誘引することがある。
The particle size of the primary particles of the lithium manganese composite oxide having a layered structure obtained by the above method is 0.01 μm or more and 50 μm or less, preferably 0.02 μm or more and 30 μm or less. When the particle size is smaller than the above range, when used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, a side reaction with an electrolytic solution may be induced, and when the particle size exceeds the above range, diffusion of Li between the active material and the electrolytic solution may occur. This is not preferred because it can be hindered and cause problems in use at high current densities. There is no particular limitation on the shape of the primary particles. The particle size of the secondary particles is
The thickness is from 0.1 μm to 100 μm, preferably from 0.2 μm to 60 μm. When the particle size is smaller than the above range, it is difficult to handle, and when the particle size is larger than the above range, it becomes difficult to prepare a coated electrode, which is not preferable. There is no particular limitation on the shape of the secondary particles. Specific surface area is 0.05 m 2 / g or more and 100
m 2 / g or less, preferably 0.1 m 2 / g or more 50 m 2 /
g or less. Below the above range, L between the active material and the electrolytic solution
The diffusion of i is inhibited, and if it is larger than the above range, a side reaction with the electrolyte may be induced.

【0046】Mnサイトの一部がLi以外の他元素で置
換された正方晶型リチウムマンガン複合酸化物は、Mn
化合物、リチウム化合物、及び他の金属元素化合物を混
合、焼結させる方法により製造することができる。他の
製造方法としては、Mnサイトの一部が他元素で置換さ
れたマンガン酸化物、又はMnサイト及び/又はHサイ
トの一部が他元素で置換されたオキシ水酸化マンガン
と、リチウム化合物とを混合、焼結させることよりなる
方法も採用することができる。
The tetragonal lithium manganese composite oxide in which a part of the Mn site is substituted by an element other than Li is Mn.
It can be produced by a method of mixing and sintering a compound, a lithium compound, and another metal element compound. As another production method, a manganese oxide in which a part of the Mn site is substituted with another element, or manganese oxyhydroxide in which a part of the Mn site and / or the H site is substituted with another element, and a lithium compound Can be also adopted.

【0047】上記の他元素の化合物としては特に制限さ
れず、各種の酸化物、水酸化物、無機酸塩、炭酸塩、有
機酸塩、アンモニウム塩を適宜用いることができる。こ
の他元素化合物をMn化合物及びリチウム化合物と混
合、焼結する場合には、炭酸塩、酸化物、水酸化物等が
好ましく、Mnサイトの一部が他元素で置換されたマン
ガン酸化物、又はMnサイト及び/又はHサイトの一部
が他元素で置換されたオキシ水酸化マンガンとして使用
する場合には、これら酸化物及びオキシ水酸化マンガン
を調製するのに適した、硝酸塩、硫酸塩等の無機酸塩や
シュウ酸塩等の有機酸塩などの溶媒に可溶性の塩類が好
ましい。
The compounds of the other elements are not particularly limited, and various oxides, hydroxides, inorganic acid salts, carbonates, organic acid salts, and ammonium salts can be used as appropriate. When this other element compound is mixed and sintered with a Mn compound and a lithium compound, a carbonate, an oxide, a hydroxide, or the like is preferable, and a manganese oxide in which a part of the Mn site is substituted with another element, or When used as manganese oxyhydroxide in which a part of the Mn site and / or H site is substituted with another element, nitrates, sulfates, and the like suitable for preparing these oxides and manganese oxyhydroxide can be used. Salts soluble in solvents such as inorganic acid salts and organic acid salts such as oxalates are preferred.

【0048】リチウム化合物としては、Li2CO3、L
iNO3、等の無機酸塩、LiOH、LiOH・H2O等
の水酸化物、LiCl、LiI等のハロゲン化物、Li
2O等の酸化物、CH3COOLi、ジカルボン酸Li、
脂肪酸Li等の有機酸塩、ブチルリチウム等のアルキル
リチウム等が挙げられる。Mn化合物としては、マンガ
ン酸化物、オキシ水酸化マンガンを用いることもでき
る。マンガン酸化物としては、Mnの価数が3価である
化合物が好ましく、例えばMn23やThe Amer
ican Meneralogist Vol.50
(1965)1296頁に記載のγ−Mn23を挙げる
ことができる。なお、これらの化合物に若干の水分が付
随しても良いが、付随量が多いと焼成後の収量が減少す
るため少ない方が望ましい。マンガン酸化物としてMn
サイトの一部が上記他元素で置換されたマンガン酸化物
を用いることもできる。オキシ水酸化マンガンとして
は、Mnサイト及び/又はHサイトが上記他元素で置換
されたものを用いることもできる。これらの他元素で置
換されたマンガン酸化物またはオキシ水酸化マンガンと
しては、複数の他元素で置換されたものを用いることが
出来る。複数の他元素で置換されたマンガン酸化物等は
それらを製造する際、複数の他元素を同時に共沈等で置
換し得ないこともあるので、場合によりMnサイトの一
部が上記の他元素で置換されたマンガン酸化物、リチウ
ム化合物と共に他種の他元素を含む化合物を存在させ焼
結してもよい。
As the lithium compound, Li 2 CO 3 , L
Inorganic acid salts such as iNO 3 , hydroxides such as LiOH, LiOH · H 2 O, halides such as LiCl and LiI, Li
Oxides such as 2 O, CH 3 COOLi, dicarboxylic acid Li,
Organic acid salts such as fatty acid Li, and alkyl lithium such as butyl lithium are exemplified. Manganese oxide and manganese oxyhydroxide can also be used as the Mn compound. As the manganese oxide, a compound in which the valence of Mn is trivalent is preferable. For example, Mn 2 O 3 or The Amer
ican Menalogist Vol. 50
(1965) can be mentioned γ-Mn 2 O 3 described on pages 1296. Although a small amount of water may be added to these compounds, it is preferable that the amount of the added compound is small because a large amount of the compound decreases the yield after firing. Mn as manganese oxide
A manganese oxide in which a part of a site is substituted with the above-described other element can also be used. As the manganese oxyhydroxide, those in which the Mn site and / or the H site are substituted with the above-mentioned other elements can also be used. As the manganese oxide or manganese oxyhydroxide substituted with these other elements, those substituted with a plurality of other elements can be used. Manganese oxides and the like substituted by a plurality of other elements may not be able to simultaneously substitute a plurality of other elements by coprecipitation or the like when manufacturing them. And a manganese oxide substituted with a lithium compound together with a compound containing another kind of other element.

【0049】Mnサイトの一部が他元素で置換されたマ
ンガン酸化物の製造法として特に制限はないが、該酸化
物において他元素が均一に分布していることが望まし
い。この様な他元素が均一に分布したマンガン酸化物
は、例えば、以下の(1)〜(3)の各工程を行うこと
により製造することができる。これらの工程は、互いに
分離して行ってもよいが、一部を重複して行ってもよ
い。 (1) Mnを含有する少なくとも一種の化合物と、少
なくとも一種の他元素化合物とを水、有機溶媒またはそ
れらの混合物中に溶解或いは懸濁させる工程 (2) 工程(1)で生成した溶液又は懸濁液のOH-濃度
を増加させることにより共沈化合物を生成させる工程、 (3) 上記共沈化合物を分離、乾燥し、酸素存在下で
焼成する工程 上記(1)の工程におけるMnを含有する少なくとも一
種の化合物と、少なくとも一種の他元素化合物は特に限
定されないが、それぞれ硝酸塩、硫酸塩などの無機酸
塩、酢酸塩やシュウ酸塩などの有機酸塩、炭酸塩、アン
モニウム塩、酸化物などが挙げられる。これらの化合物
をそのまま用いてもよく、ゾル状にして用いてもよい。
他元素のモル数が、Mnと他元素のモル数との総和に占
める割合は、0.005以上0.5以下、好ましくは
0.01以上0.4以下である。溶液或いは懸濁液中に
おけるMnおよび他元素の総和の濃度は、0.01〜1
0mol/l、好ましくは0.02〜5mol/lであ
る。この工程では、溶液もしくは懸濁液を攪拌すること
が望ましい。液温に特に制限はなく、途中で温度を変更
してもよい。
There is no particular limitation on the method for producing a manganese oxide in which a part of the Mn site is substituted by another element, but it is desirable that the other element is uniformly distributed in the oxide. Such a manganese oxide in which other elements are uniformly distributed can be produced, for example, by performing the following steps (1) to (3). These steps may be performed separately from each other, or may be partially performed in an overlapping manner. (1) A step of dissolving or suspending at least one compound containing Mn and at least one other element compound in water, an organic solvent or a mixture thereof. (2) A solution or suspension formed in the step (1). OH of Nigoeki - step of generating a coprecipitated compound by increasing the concentration, containing Mn in (3) separating the coprecipitated compound, dried, process steps (1) to calcination in the presence of oxygen The at least one compound and the at least one other element compound are not particularly limited, but each includes an inorganic acid salt such as a nitrate and a sulfate, an organic acid salt such as an acetate and an oxalate, a carbonate, an ammonium salt, and an oxide. Is mentioned. These compounds may be used as they are, or may be used in the form of a sol.
The ratio of the number of moles of the other element to the sum of the number of moles of Mn and the number of moles of the other element is 0.005 to 0.5, preferably 0.01 to 0.4. The concentration of the sum of Mn and other elements in the solution or suspension is 0.01 to 1
0 mol / l, preferably 0.02 to 5 mol / l. In this step, it is desirable to stir the solution or suspension. There is no particular limitation on the liquid temperature, and the temperature may be changed on the way.

【0050】上記(2)の工程において、工程(1)で
生成した溶液又は懸濁液のOH-濃度を増加させる方法と
して特に制限はないが、アルカリ金属の水酸化物および
その水溶液、アンモニア水を加える方法が挙げられる。
アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化ナトリウム、
水酸化リチウムなどが挙げられる。OH-濃度を増加させ
る際、もしくはその前後に、過酸化水素、酸素といった
酸化剤を加えてもよい。液温は特に制限はないが、酸化
剤を加える際に適切な温度を選ぶことができ、沈澱によ
り生成した共沈化合物の粒子性状を制御するため、加熱
してもよい。加熱温度としては、通常100℃以下、好
ましくは90℃以下で、また、通常30℃以上の範囲で
適宜選択される。この工程では、溶液もしくは懸濁液を
攪拌することが望ましい。
In the step (2), there is no particular limitation on the method for increasing the OH - concentration of the solution or suspension produced in the step (1). Is added.
As hydroxides of alkali metals, sodium hydroxide,
Lithium hydroxide and the like. An oxidizing agent such as hydrogen peroxide or oxygen may be added before, during, or after increasing the OH - concentration. The temperature of the solution is not particularly limited, but an appropriate temperature can be selected when the oxidizing agent is added, and the solution may be heated to control the particle properties of the coprecipitated compound formed by precipitation. The heating temperature is appropriately selected usually in the range of 100 ° C. or lower, preferably 90 ° C. or lower, and usually in the range of 30 ° C. or higher. In this step, it is desirable to stir the solution or suspension.

【0051】上記(3)の工程で、工程(2)で生成し
た共沈化合物の分離には従来公知の各種の方法を用いる
ことができ、例えば遠心濾過、減圧濾過、遠心分離、デ
カンテーションなどが挙げられる。分離した後、引き続
いて得られたケーキを洗浄することが望ましく、洗浄液
のpHはケーキが溶出しないよう制御することが望まし
い。ケーキの乾燥と焼成はそれぞれ独立に行ってもよい
が、連続して行ってもよく、その場合乾燥は焼成操作の
一部として行ってもよい。共沈化合物の乾燥方法として
は、例えば空気下で30〜200℃において2〜24時
間加熱する方法が挙げられる。
In the above step (3), any of various conventionally known methods can be used for separating the coprecipitated compound formed in the step (2), for example, centrifugal filtration, vacuum filtration, centrifugal separation, decantation, etc. Is mentioned. After the separation, the obtained cake is desirably washed, and the pH of the washing solution is desirably controlled so that the cake is not eluted. The drying and baking of the cake may be performed independently, but may be performed continuously, in which case the drying may be performed as part of the baking operation. Examples of the method for drying the coprecipitated compound include a method in which the coprecipitated compound is heated at 30 to 200 ° C. for 2 to 24 hours under air.

【0052】焼成温度は200〜1200℃、好ましく
は350〜1100℃、更に好ましくは450〜100
0℃である。上記の範囲外ではMn価数を3価に調整す
ることが難しい。焼成時間は1時間以上50時間以下が
好ましい。この範囲以下では焼成の効果が十分発揮され
ず、他方この範囲以上に焼成してもその効果に有意的な
差異を認めることが難しい。焼成雰囲気は酸素含有気体
下、例えば空気下が望ましい。酸素を含有する気体を流
通させてもよい。乾燥および焼成は連続式で行ってもよ
いし、バッチ式で行ってもよい。
The sintering temperature is 200 to 1200 ° C., preferably 350 to 1100 ° C., and more preferably 450 to 100 ° C.
0 ° C. Outside the above range, it is difficult to adjust the Mn valence to trivalent. The firing time is preferably from 1 hour to 50 hours. Below this range, the sintering effect is not sufficiently exhibited. On the other hand, even if sintering is performed over this range, it is difficult to recognize a significant difference in the effect. The firing atmosphere is desirably under an oxygen-containing gas, for example, under air. A gas containing oxygen may be passed. Drying and baking may be performed in a continuous manner or in a batch manner.

【0053】Mnサイトの一部が他元素で置換されたマ
ンガン酸化物の他の製造法としては、Mn化合物および
他元素化合物を乾式で混合、解砕した後、酸素存在下焼
成を行っても良い。焼成は、上記(3)の工程と同様な
条件下で行うことができる。Mnサイトが他元素で置換
された正方晶系リチウムマンガン複合酸化物の製造の
際、Mn化合物、リチウム化合物、及び他元素化合物の
混合の方法としては、慣用的な混合方法が用いられ、例
えば、湿式混合および噴霧乾燥、乾式混合、ボールミル
粉砕などが挙げられる。
As another method for producing a manganese oxide in which a part of the Mn site is substituted by another element, a manganese compound and a compound of another element are dry-mixed and crushed, and then calcined in the presence of oxygen. good. The firing can be performed under the same conditions as in the step (3). When producing a tetragonal lithium manganese composite oxide in which the Mn site is replaced by another element, a conventional mixing method is used as a method of mixing the Mn compound, the lithium compound, and the other element compound, for example, Examples include wet mixing and spray drying, dry mixing, and ball mill pulverization.

【0054】焼結の方法としては不活性ガス雰囲気下で
の焼成が挙げられる。不活性ガスとして、窒素、アルゴ
ン、ヘリウムなどが挙げられる。焼成温度は350℃以
上1200℃以下、好ましくは500℃以上1000℃
以下である。上記範囲以下ではLiが充分拡散せず、上
記範囲以上ではLiの揮散が起きる恐れがあり、いずれ
も好ましくない。焼成時間は1時間以上72時間以内、
好ましくは2時間以上50時間以内である。上記範囲以
下では焼成の効果が充分得られず、この範囲を越えて長
時間焼成しても効果上の差異を認めることが難しい。
As a sintering method, firing in an inert gas atmosphere may be mentioned. Examples of the inert gas include nitrogen, argon, and helium. The firing temperature is 350 ° C to 1200 ° C, preferably 500 ° C to 1000 ° C
It is as follows. Below the above-mentioned range, Li does not diffuse sufficiently, and above the above-mentioned range, there is a possibility that Li volatilizes, and neither is preferable. Firing time is from 1 hour to 72 hours,
Preferably, it is 2 hours or more and 50 hours or less. Below the above range, the effect of firing cannot be sufficiently obtained, and it is difficult to recognize a difference in effect even if firing is performed for a long time beyond this range.

【0055】リチウム化合物とマンガン化合物の焼成に
よる固相反応においては、スピネル型など様々な結晶構
造のリチウムマンガン複合酸化物が生成しうるが、正方
晶系リチウムマンガン複合酸化物の生成は困難とされて
いた。ところが、Mnサイトの一部を他元素で置換する
ことにより、上記各成分化合物を混合、焼成するという
容易な操作方法により、正方晶系のリチウムマンガン複
合酸化物を得ることができるのである。
In a solid-phase reaction by firing a lithium compound and a manganese compound, lithium manganese composite oxides having various crystal structures such as a spinel type can be formed, but it is considered difficult to form a tetragonal lithium manganese composite oxide. I was However, by replacing a part of the Mn site with another element, a tetragonal lithium manganese composite oxide can be obtained by an easy operation method of mixing and firing the above component compounds.

【0056】このMnサイトの一部が他元素で置換され
た正方晶系リチウムマンガン複合酸化物は、焼成条件を
適宜選択することによって適宜選択的に製造することが
できる。例えば、焼成下での酸素濃度を10000pp
m以下、好ましくは1000ppm以下としたり、空気
下での焼成を還元雰囲気下に変えて行うことによって製
造することができる。
The tetragonal lithium manganese composite oxide in which a part of the Mn site is substituted by another element can be selectively and appropriately produced by appropriately selecting the calcination conditions. For example, if the oxygen concentration under firing is 10,000 pp
m or less, preferably 1000 ppm or less, or by sintering in air under a reducing atmosphere.

【0057】正方晶系リチウムマンガン複合酸化物の一
次粒子の粒径は、0.01μm以上50μm以下、好まし
くは0.02μm以上30μm以下である。粒径が小さす
ぎるとリチウム二次電池の正極活物質として使用した場
合電解液との副反応を誘引することがあり、また大きす
ぎると活物質と電解液間のLiの拡散が阻害され、高電
流密度での使用において問題が生じることがあるので好
ましくない。一次粒子の形状に特に制限はない。二次粒
子の粒径は、0.1μm以上100μm以下、好ましくは
0.2μm以上60μm以下である。粒径が小さすぎると
取り扱いが難しく、大きすぎると塗布電極作成が困難と
なり好ましくない。二次粒子の形状に特に制限はない。
比表面積は0.05m2/g以上100m2/g以下、好
ましくは0.1m2/g以上50m2/g以下である。上
記範囲未満では活物質と電解液間のLiの拡散が阻害さ
れ、上記範囲より大では電解液との副反応を誘引するこ
とがある。
The primary particles of the tetragonal lithium manganese composite oxide have a particle size of 0.01 μm or more and 50 μm or less, preferably 0.02 μm or more and 30 μm or less. If the particle size is too small, it may induce a side reaction with the electrolyte when used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, and if it is too large, diffusion of Li between the active material and the electrolyte is hindered, and It is not preferable because a problem may occur in use at a current density. There is no particular limitation on the shape of the primary particles. The particle size of the secondary particles is 0.1 μm or more and 100 μm or less, preferably 0.2 μm or more and 60 μm or less. If the particle size is too small, it is difficult to handle, and if it is too large, it becomes difficult to prepare a coated electrode, which is not preferable. There is no particular limitation on the shape of the secondary particles.
The specific surface area is 0.05 m 2 / g or more 100 m 2 / g or less, preferably 0.1 m 2 / g or more 50 m 2 / g. If it is less than the above range, diffusion of Li between the active material and the electrolytic solution is inhibited, and if it is larger than the above range, a side reaction with the electrolytic solution may be induced.

【0058】本発明のリチウム二次電池用正極材料は、
リチウム二次電池の正極の活物質として用いられるが、
このような正極は、通常上記活物質、結着剤及び導電剤
を含有する。結着剤( バインダー) としては、例えばポ
リフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、E
PDM( エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)
、SBR( スチレン−ブタジエンゴム) 、NBR( ア
クリロニトリル−ブタジエンゴム) 、フッ素ゴム等が挙
げられる。また、導電剤としては、黒鉛の微粒子、アセ
チレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコーク
ス等の無定形炭素の微粒子等が挙げられる。正極中にお
ける、活物質、結着剤及び導電剤の含有量は、それぞれ
通常20〜90重量%、10〜50重量%、及び1〜2
0重量%程度である。正極は、上記の材料を含むスラリ
ーを塗布、乾燥することによって得ることができる。
The positive electrode material for a lithium secondary battery of the present invention comprises:
Used as the active material of the positive electrode of lithium secondary batteries,
Such a positive electrode usually contains the active material, the binder, and the conductive agent. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, E
PDM (Ethylene-propylene-diene terpolymer)
, SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluorine rubber and the like. Examples of the conductive agent include fine particles of graphite, carbon black such as acetylene black, and fine particles of amorphous carbon such as needle coke. The contents of the active material, the binder, and the conductive agent in the positive electrode are usually 20 to 90% by weight, 10 to 50% by weight, and 1 to 2, respectively.
It is about 0% by weight. The positive electrode can be obtained by applying and drying a slurry containing the above materials.

【0059】正極は、負極及び電解質層と組み合わせて
リチウム二次電池とされる。負極に使用される活物質と
しては、通常、この種のリチウム二次電池に用いられる
材料がいずれも使用可能である。例えば、リチウムイオ
ン電池の負極剤として好まれて使用されている炭素系材
料を用いることができる。また、リチウム金属、Al、
Si、Sn、Pb、In、Bi、Sb、Agなどのリチ
ウム合金、Li金属に対し2V以下といった比較的低い
電位においてリチウムを可逆的にドープ、脱ドープ可能
なMoO2、WO2、TiS2、TiO2などの遷移金属酸
化物あるいは硫化物、さらにはアモルファススズ複合酸
化物やリチウム窒化物などを使用することができる。上
記炭素系材料として、天然黒鉛、人造黒鉛、さらには石
炭系および石油系コークス・ピッチ類、フェノール樹脂
などの樹脂組成物、各種セルロース類などを高温で炭化
処理したものなどを使用することもできる。さらに、こ
れらの炭素系材料を2種以上複合化したもの、あるいは
上記の非炭素系材料と炭素系材料を2種以上複合化した
ものを使用することもできる。上記の負極活性物質の使
用は特に限定されるものではないが、天然黒鉛系、人造
黒鉛系、さらにはピッチ・コークスを原料とした非晶質
炭素材料を単独あるいは複合化したものが、一般に用い
られている。
The positive electrode is used as a lithium secondary battery in combination with the negative electrode and the electrolyte layer. As the active material used for the negative electrode, any of the materials usually used for this type of lithium secondary battery can be used. For example, a carbon-based material favorably used as a negative electrode agent of a lithium ion battery can be used. Also, lithium metal, Al,
MoO 2 , WO 2 , TiS 2 , which can be reversibly doped and undoped with lithium at a relatively low potential of 2 V or less with respect to lithium alloys such as Si, Sn, Pb, In, Bi, Sb, and Ag, and Li metal, Transition metal oxides or sulfides such as TiO 2, as well as amorphous tin composite oxides and lithium nitrides can be used. As the carbon-based material, natural graphite, artificial graphite, and even coal-based and petroleum-based cokes / pitches, resin compositions such as phenolic resins, and carbonized various celluloses at high temperatures can be used. . Further, a composite of two or more of these carbon-based materials or a composite of two or more of the above-described non-carbon-based materials and carbon-based materials can also be used. The use of the above-mentioned negative electrode active material is not particularly limited, but natural graphite, artificial graphite, and even a single or composite amorphous carbon material using pitch coke as a raw material are generally used. Have been.

【0060】負極は、通常上記活物質と結着剤( バイン
ダー) と含有する。結着剤としては、正極と同様の材料
を使用することができる。また、その製造も正極と同様
の方法を採用することができる。電解質層は、通常電解
質からなるイオン伝導体とセパレータとから構成され
る。
The negative electrode usually contains the above active material and a binder. As the binder, the same material as that for the positive electrode can be used. Also, the same method as that for the positive electrode can be used for the production. The electrolyte layer is usually composed of an ion conductor made of an electrolyte and a separator.

【0061】セパレーターを使用する場合は、通常微多
孔性の高分子フィルムが用いられ、ナイロン、セルロー
スアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリ
アクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィン高
分子よりなるものが用いられる。セパレータの化学的及
び電気化学的安定性は重要な因子である。この点からポ
リオレフィン系高分子が好ましく、電池セパレータの目
的の一つである自己閉塞温度の点からポリエチレン製で
あることが望ましい。
In the case of using a separator, a microporous polymer film is usually used. Is used. The chemical and electrochemical stability of the separator is an important factor. In this respect, a polyolefin-based polymer is preferable, and it is preferable that the battery is made of polyethylene from the viewpoint of the self-closing temperature, which is one of the purposes of the battery separator.

【0062】ポリエチレンセパレーターの場合、高温形
状維持性の点から超高分子量ポリエチレンであることが
好ましく、その分子量の下限は、好ましくは50万、さ
らに好ましくは100万、最も好ましくは150万であ
る。他方分子量の上限は、好ましくは500万、更に好
ましくは400万、最も好ましくは300万である。分
子量が小さすぎると閉塞性が高くなりすぎて高温での使
用に問題が生じ、分子量が大きすぎると、流動性が低す
ぎて加熱された時セパレーターの孔が閉塞しない場合が
ある。
In the case of a polyethylene separator, ultrahigh molecular weight polyethylene is preferable from the viewpoint of maintaining high-temperature shape, and the lower limit of the molecular weight is preferably 500,000, more preferably 1,000,000, and most preferably 1.5 million. On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 5,000,000, more preferably 4,000,000, and most preferably 3,000,000. If the molecular weight is too small, the blocking property becomes too high and there is a problem in use at a high temperature. If the molecular weight is too large, the fluidity is too low and the pores of the separator may not be blocked when heated.

【0063】また、本発明のリチウム二次電池における
イオン伝導体には、例えば公知の有機電解液、高分子固
体電解質、ゲル状電解質、無機固体電解質等を用いるこ
とができるが、中でも有機電解液が好ましい。有機電解
液は、有機溶媒と溶質から構成される。有機溶媒として
は特に限定されるものではないが、例えばカーボネート
類、エーテル類、ケトン類、スルホラン系化合物、ラク
トン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、エーテル類、
アミン類、エステル類、アミド類、リン酸エステル化合
物等を使用することができる。これらの代表的なものを
列挙すると、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、ビニレンカーボネート、テトラヒドロフラン、
2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、
4−メチル−2−ペンタノン、1,2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、
1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソ
ラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラ
ン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリ
ル、ブチロニトリル、バレロニトリル、1,2−ジクロ
ロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等の単独もし
くは二種類以上の混合溶媒が使用できる。
As the ion conductor in the lithium secondary battery of the present invention, for example, known organic electrolytes, solid polymer electrolytes, gel electrolytes, inorganic solid electrolytes and the like can be used. Is preferred. The organic electrolyte is composed of an organic solvent and a solute. The organic solvent is not particularly limited, for example, carbonates, ethers, ketones, sulfolane compounds, lactones, nitriles, chlorinated hydrocarbons, ethers,
Amines, esters, amides, phosphate compounds and the like can be used. When these representatives are listed, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, tetrahydrofuran,
2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane,
4-methyl-2-pentanone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone,
1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, A single solvent such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate or a mixture of two or more solvents can be used.

【0064】またこの溶媒に溶解させる溶質としては特
に限定されるものではないが、従来公知のいずれもが使
用でき、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、Li
BF4 、LiB(C654、LiCl、LiBr、CH
3SO3Li、CF3SO3Li等のリチウム塩が挙げら
れ、これらのうち少なくとも1種以上のものを用いるこ
とができる。
As a solute to be dissolved in this solvent,
Although not limited to, any conventionally known
LiClOFour, LiAsF6, LiPF6, Li
BFFour , LiB (C6HFive)Four, LiCl, LiBr, CH
ThreeSOThreeLi, CFThreeSOThreeLithium salts such as Li
Use at least one of these
Can be.

【0065】高分子固体電解質を使用する場合にも、こ
の高分子に公知のものを用いることができ、特にリチウ
ムイオンに対するイオン導電性の高い高分子を使用する
ことが好ましく、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポ
リプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミン等が好ま
しく使用され、またこの高分子に対して上記の溶質と共
に、上記の溶媒を加えてゲル状電解質として使用するこ
とも可能である。
When a polymer solid electrolyte is used, any known polymer may be used. In particular, it is preferable to use a polymer having high ionic conductivity with respect to lithium ions. Polypropylene oxide, polyethyleneimine and the like are preferably used, and the polymer can be used as a gel electrolyte by adding the above solvent together with the above solute.

【0066】無機固体電解質を使用する場合にも、この
無機物に公知の結晶質、非晶質固体電解質を用いること
ができる。結晶質の固体電解質としては例えば、Li
I、Li3 N、Li1+xx Ti2-x (PO43 (た
だしM=Al、Sc、Y及びLaからなる群から選ばれ
る少なくとも一種)、Li0.5-3xRE0.5+x TiO3
(ただしRE=La、Pr、Nd及びSmからなる群か
ら選ばれる少なくとも一種)等が挙げられ、非晶質の固
体電解質としては例えば、4.9LiI−34.1Li2O−6
1B25、33.3Li2O−66.7SiO2等の酸化物ガラス
や0.45LiI−0.37Li2S−0.26B23、0.30LiI
−0.42Li2S−0.28SiS2等の硫化物ガラス等が挙げ
られる。これらのうち少なくとも1種以上のものを用い
ることができる。
When an inorganic solid electrolyte is used, a known crystalline or amorphous solid electrolyte can be used for the inorganic substance. Examples of the crystalline solid electrolyte include Li
I, Li 3 N, Li 1 + x M x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (where M = at least one selected from the group consisting of Al, Sc, Y and La), Li 0.5-3x RE 0.5 + x TiO 3
(However, RE = at least one selected from the group consisting of La, Pr, Nd and Sm). Examples of the amorphous solid electrolyte include 4.9LiI-34.1Li 2 O-6.
1B 2 O 5, 33.3Li 2 O -66.7SiO oxide glass or 0.45LiI-0.37Li 2 such as 2 S-0.26B 2 S 3, 0.30LiI
-0.42Li 2 S-0.28SiS 2 sulfide glass etc. and the like. At least one or more of these can be used.

【0067】[0067]

【実施例】以下実施例によって本発明の方法をさらに具
体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限され
るものではない。 [高温サイクル特性試験]高温サイクル特性は、充放電電
流密度1mA/cm2、電圧範囲が4.2Vから3.0
Vの間で定電流充放電する充放電サイクル試験によって
評価した。 また、容量維持率は、次式で算出した。
EXAMPLES The method of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. [High-temperature cycle characteristics test] High-temperature cycle characteristics were as follows: charge / discharge current density 1 mA / cm 2 , voltage range from 4.2 V to 3.0
It was evaluated by a charge / discharge cycle test in which constant current charge / discharge was performed between V. The capacity retention rate was calculated by the following equation.

【0068】容量維持率(%)=[(100サイクルでの容量)
/(1−100サイクルにおける容量の最大値)]&times;100 実施例1 (1)MnサイトがAlで置換されたスピネル結晶構造
を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn1.85
0.12Li0.034)の製造 水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O)、三酸化
二マンガン(Mn23 )、ベーマイト(AlOOH)
を、Li、Mn、Alの各々モル比(Li:Mn:A
l)が1.03:1.85:0.12となるような量で
秤量し、良く混合し、880℃で24時間焼成した。そ
の粉末XRDの結果をJCPDSカード35-0782と比較した
結果、スピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合
酸化物であることが確認された。
Capacity maintenance rate (%) = [(capacity at 100 cycles)
/ (Maximum capacity in 1-100 cycles)] &times; 100 Example 1 (1) Spinel crystal structure in which Mn site is substituted by Al
Lithium manganese composite oxide (LiMn)1.85A
l0.12Li0.03OFour) Production of lithium hydroxide monohydrate (LiOH-HTwoO), trioxide
Dimanganese (MnTwoOThree ), Boehmite (AlOOH)
With the respective molar ratios of Li, Mn, and Al (Li: Mn: A
l) is 1.03: 1.85: 0.12.
Weighed, mixed well and fired at 880 ° C. for 24 hours. So
Powder XRD results were compared with JCPDS card 35-0782
As a result, lithium manganese composite with spinel crystal structure
It was confirmed to be an oxide.

【0069】(2)MnサイトがCrで置換された層状
構造を有するリチウムマンガン複合酸化物Li1.05Mn
0.9Cr0.12の製造 硝酸マンガン(II)6水和物34.4g、硝酸クロム
(III)9水和物5.3gを水350gに溶解させ、室
温で空気を吹き込み攪拌を行いながら、この溶液に水酸
化リチウム11.8gと過酸化水素2.45gを含有す
る水溶液を滴下させた後、80℃で3時間保持し、その
後冷却した。生成した沈殿物を含む液体を遠心濾過、洗
浄し、得られたケーキを空気下60℃で3時間乾燥した
後、空気下800℃で24時間焼成を行った。この様に
して得られた粉末1.18gと水酸化リチウム一水和物
0.66gを秤量(Li:Mn:Cr=1.05:0.
9:0.1)し、よく混合し、窒素気流下900℃で1
0時間焼成した。焼成後の得られた粉末についてXRD
測定した結果をJ.Electrochem.Soc.
Vol.145(1998)L45に記載の結果と対
比したところ、単斜晶系に属する層状リチウムマンガン
複合酸化物であることが確認された。
(2) Li 1.05 Mn lithium-manganese composite oxide having a layered structure in which Mn sites are substituted by Cr
Production of 0.9 Cr 0.1 O 2 34.4 g of manganese (II) nitrate hexahydrate and 5.3 g of chromium (III) nitrate nonahydrate were dissolved in 350 g of water, and air was blown into the mixture at room temperature while stirring. After an aqueous solution containing 11.8 g of lithium hydroxide and 2.45 g of hydrogen peroxide was dropped into the solution, the solution was kept at 80 ° C. for 3 hours, and then cooled. The liquid containing the generated precipitate was centrifugally filtered and washed, and the obtained cake was dried at 60 ° C. in air for 3 hours, and calcined at 800 ° C. in air for 24 hours. 1.18 g of the powder thus obtained and 0.66 g of lithium hydroxide monohydrate were weighed (Li: Mn: Cr = 1.05: 0.
9: 0.1), mix well, and add 1
It was baked for 0 hours. XRD for the powder obtained after firing
The result of the measurement is described in J. Electrochem. Soc.
Vol. 145 (1998) L45, it was confirmed that it was a layered lithium manganese composite oxide belonging to a monoclinic system.

【0070】(3)正極材料および正極の作成 正極活物質として、上記(1)で製造したスピネル結晶
構造を有するリチウムマンガン複合酸化物と上記(2)
で製造した層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化
物とを重量比3:1で混合したものを用い、導電剤とし
てアセチレンブラックを、結着剤としてポリ4フッ化エ
チレン樹脂を用い、重量比で正極活物質:導電剤:結着
剤=75:20:5の割合で混合して正極材料を作成し
た。次いで、正極合剤をシート状に成型して正極とし
た。
(3) Preparation of Positive Electrode Material and Positive Electrode As the positive electrode active material, the lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure produced in the above (1) and the above (2)
A lithium manganese composite oxide having a layered structure manufactured by the above method was mixed at a weight ratio of 3: 1, acetylene black was used as a conductive agent, and polytetrafluoroethylene resin was used as a binder. The active material: the conductive agent: the binder was mixed at a ratio of 75: 20: 5 to prepare a positive electrode material. Next, the positive electrode mixture was formed into a sheet to obtain a positive electrode.

【0071】(4)負極の製造 黒鉛と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVd
F)を重量比で90:10の割合で使用し、N−メチル
ピロリドンを溶媒としてペースト化し、これを厚さ20
μmの銅箔の片面に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発させ、
圧力0.5t/cm2でプレス処理をすることにより負
極を作成し、得られた塗布負極を直径12mmφに打ち
抜いた。
(4) Manufacture of negative electrode Graphite and polyvinylidene fluoride (PVd) as a binder
F) was used at a ratio of 90:10 by weight, and was pasted with N-methylpyrrolidone as a solvent.
μm copper foil on one side, dry and evaporate the solvent,
A negative electrode was prepared by performing a press treatment at a pressure of 0.5 t / cm 2 , and the obtained coated negative electrode was punched into a diameter of 12 mmφ.

【0072】(5)電池の作成 上記の正極及び負極を用い、電池を作成した。即ち正極
の上にセパレーターとして多孔性ポリプロピレンフィル
ムを置き、その上に負極(直径12mm、厚さ0.5mmの
リチウム箔)を、ポリプロピレン製ガスケットを付けた
封口缶に圧着した。非水電解液として1モル/lのLi
PF6を溶解させたエチレンカーボネートとジエチルカ
ーボネートとの混合溶液(50vol%:50vol
%)を用い、これをセパレーター及び負極上に加えた。
その後、電池を封口してリチウム二次電池(ボタン形)
とした。
(5) Preparation of Battery A battery was prepared using the above positive electrode and negative electrode. That is, a porous polypropylene film was placed as a separator on the positive electrode, and the negative electrode (a lithium foil having a diameter of 12 mm and a thickness of 0.5 mm) was pressed onto a sealing can fitted with a polypropylene gasket. 1 mol / l Li as non-aqueous electrolyte
A mixed solution of ethylene carbonate and diethyl carbonate in which PF 6 is dissolved (50 vol%: 50 vol)
%) Was added on the separator and the negative electrode.
Then, seal the battery and recharge the lithium secondary battery (button type)
And

【0073】実施例2 (1)Mnサイトが他元素で置換されていない層状構造
を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMnO2
の製造 水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O)、オキシ
水酸化マンガン(MnOOH)を、Li、Mnのモル比
(Li:Mn)が1.05:2.00となるような量で
秤量し、良く混合し、窒素流通下900℃で10時間焼
成した。その粉体XRDをJCPDSカード35−0749
と比較した結果、斜方晶に属する層状リチウムマンガン
複合酸化物であることがわかった。
Example 2 (1) Lithium manganese composite oxide (LiMnO 2 ) having a layered structure in which the Mn site is not substituted by another element
Production of lithium hydroxide monohydrate (LiOH · H 2 O) and manganese oxyhydroxide (MnOOH) in such amounts that the molar ratio of Li and Mn (Li: Mn) becomes 1.05: 2.00. And baked at 900 ° C. for 10 hours under nitrogen flow. The powder XRD is transferred to a JCPDS card 35-0749.
As a result, it was found that the oxide was a layered lithium manganese composite oxide belonging to orthorhombic.

【0074】(2)電池の作成 実施例1の(2)で得られたMnサイトがCrで置換さ
れた層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(L
1.05Mn0.9Cr0.12)の代わりに、上記で得られ
たMnサイトが他元素で置換されていない層状構造を有
するリチウムマンガン複合酸化物を用いた以外は実施例
1と同様にして電池を作成した。
(2) Preparation of Battery A lithium manganese composite oxide (L) having a layered structure in which the Mn site obtained in (2) of Example 1 was replaced with Cr was obtained.
i 1.05 Mn 0.9 Cr 0.1 O 2 ) in the same manner as in Example 1 except that the obtained lithium manganese composite oxide having a layered structure in which the Mn sites obtained above were not substituted with other elements was used instead of the battery. It was created.

【0075】比較例1 (1)Mnサイトが他元素で置換されていないスピネル
結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化物の製造 水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O)、三酸化
二マンガン(Mn23 )を、Li、Mnの各々モル比
(Li:Mn)が1.04:1.96となるような量で
秤量し、良く混合し、800℃で24時間焼成した。得
られた粉末のXRDの結果とJCPDSカード35−078
2との比較から、スピネル型リチウムマンガン複合酸化
物が得られたことがわかった。
Comparative Example 1 (1) Spinel in which Mn site is not substituted by another element
Production of lithium manganese composite oxide having crystal structure Lithium hydroxide monohydrate (LiOH.HTwoO), trioxide
Dimanganese (MnTwoOThree ) Is the molar ratio of each of Li and Mn.
(Li: Mn) in such an amount as to be 1.04: 1.96.
It was weighed, mixed well, and fired at 800 ° C. for 24 hours. Profit
Of XRD of powder obtained and JCPDS card 35-078
2 and the spinel-type lithium manganese composite oxidation
It turned out that the thing was obtained.

【0076】(2)電池の製造 実施例1の(1)で得られたMnサイトがAlで置換さ
れたスピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸
化物(LiMn1.85Al0.12Li0.034)の代わり
に、上記で得られたMnサイトが他元素で置換されてい
ないスピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸
化物を用い、実施例1の(2)で得られたMnサイトが
Crで置換された層状構造を有するリチウムマンガン複
合酸化物(Li1.05Mn0.9Cr0.12)の代わりに、
上記で得られたMnサイトが他元素で置換されていない
層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiM
nO2)を用いた以外は実施例1と同様にして電池を作
成した。
(2) Production of Battery Instead of lithium manganese composite oxide (LiMn 1.85 Al 0.12 Li 0.03 O 4 ) having a spinel crystal structure in which the Mn site obtained in (1) of Example 1 was substituted by Al, instead of Al The lithium-manganese composite oxide having a spinel crystal structure in which the Mn site obtained above is not substituted with another element is used, and the Mn site obtained in (2) of Example 1 is replaced with Cr. Instead of the lithium manganese composite oxide having a structure (Li 1.05 Mn 0.9 Cr 0.1 O 2 ),
The lithium manganese composite oxide (LiM) having a layered structure in which the Mn site obtained above is not substituted with another element
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that nO 2 ) was used.

【0077】比較例2 実施例1の(1)で得られたMnサイトがAlで置換さ
れたスピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸
化物(LiMn1.85Al0.12Li0.034)のみを正極
活物質として用いた(実施例1の(2)で得られたMn
サイトがCrで置換された層状構造を有するリチウムマ
ンガン複合酸化物(Li1.05Mn0.9Cr0.12)を混
合しなかった)以外は実施例1と同様にして電池を作成
した。
Comparative Example 2 Only a lithium manganese composite oxide (LiMn 1.85 Al 0.12 Li 0.03 O 4 ) having a spinel crystal structure in which the Mn site obtained in Example 1 (1) was substituted by Al was used as a positive electrode active material. (Mn obtained in (2) of Example 1)
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a lithium manganese composite oxide having a layered structure in which sites were replaced with Cr (Li 1.05 Mn 0.9 Cr 0.1 O 2 ) was not mixed.

【0078】比較例3 比較例1の(1)で得られたMnサイトが他元素で置換
されていないスピネル結晶構造を有するリチウムマンガ
ン複合酸化物のみを正極活物質として用いた以外は実施
例1と同様にして電池を作成した。
Comparative Example 3 Example 1 was repeated except that only the lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure in which the Mn site obtained in (1) of Comparative Example 1 was not substituted with another element was used as the positive electrode active material. A battery was prepared in the same manner as described above.

【0079】[0079]

【表1】 [Table 1]

【0080】表―1中、「スピネル置換有り」は「スピ
ネル結晶構造を有し、Mnサイトの一部が他元素で置換
されたリチウムマンガン複合酸化物」を表し、「スピネ
ル置換なし」は「Mnサイトが他元素で置換されていな
いスピネル結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化
物」を表し、「層状置換有り」は「Mnサイトが他元素
で置換された層状構造を有するリチウムマンガン複合酸
化物」を表し、「層状置換なし」は「Mnサイトが他元
素で置換されていない層状構造を有するリチウムマンガ
ン複合酸化物」を表し、「−」は該化合物を配合してい
ないことを表す。
In Table 1, “with spinel substitution” means “lithium-manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn site substituted with another element”, and “without spinel substitution” means “without spinel substitution”. Mn site represents a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure not substituted with another element ", and" with layered substitution "means" lithium manganese composite oxide having a layered structure in which Mn site is substituted with another element ". "No layered substitution" means "lithium manganese composite oxide having a layered structure in which Mn sites are not substituted with other elements", and "-" means that the compound is not blended.

【0081】比較例1は特開平8−7883号等で公知
の組み合わせであるが、比較例1に比べ、実施例1およ
び2は格段の効果を有している。これはMnサイトの一
部が他元素で置換されたスピネル結晶構造を有するリチ
ウムマンガン複合酸化物と層状構造を有するリチウムマ
ンガン複合酸化物の組み合わせによる相乗効果によるの
ものである。実際、スピネル結晶構造を有するリチウム
マンガン複合酸化物のMnサイトの他元素による置換の
有無だけの効果の差は比較例2と3のサイクル維持率の
差に出ている通りであるが、これに比べ実施例2と比較
例1ではサイクル維持率に格段の差がある。
Comparative Example 1 is a combination known in JP-A-8-7883 and the like, but Examples 1 and 2 have a remarkable effect as compared with Comparative Example 1. This is due to a synergistic effect of a combination of a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure in which a part of the Mn site is substituted with another element and a lithium manganese composite oxide having a layered structure. Actually, the difference in the effect of only the presence or absence of the substitution of the Mn site by another element in the lithium manganese composite oxide having the spinel crystal structure is the same as the difference in the cycle retention ratio between Comparative Examples 2 and 3. Comparative Example 2 and Comparative Example 1 have a marked difference in the cycle maintenance ratio.

【0082】実施例3 (1)MnサイトがNiで置換された正方晶系リチウム
マンガン複合酸化物(Li205Mn1.76Ni0.204
の製造オキシ水酸化マンガン7.92g、水酸化ニッケ
ル(II)0.93g、水酸化リチウム一水和物4.41
gを秤量[Li:Mn:Ni=1.05:0.9:0.
1]し、混合、解砕した後、窒素気流下900℃で10
時間焼成を行った。焼成後の得られた粉末につき、その
XRD測定の結果をJCPDSカード38−0299記
載の結果と対比したところ、置換正方晶系リチウムマン
ガン複合酸化物であることが確認された。
Example 3 (1) Tetragonal lithium manganese composite oxide (Li 2 .05 Mn 1.76 Ni 0.20 O 4 ) in which Mn sites are substituted by Ni
7.92 g of manganese oxyhydroxide, 0.93 g of nickel (II) hydroxide, 4.41 of lithium hydroxide monohydrate
g [Li: Mn: Ni = 1.05: 0.9: 0.
1], mixed and crushed, and then heated at 900 ° C under nitrogen stream for 10 minutes.
The firing was performed for a time. When the result of the XRD measurement of the obtained powder after calcination was compared with the result described in JCPDS card 38-0299, it was confirmed that the powder was a substituted tetragonal lithium manganese composite oxide.

【0083】(2)電池の製造 実施例1の(2)で得られたMnサイトがCrで置換さ
れた層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(L
1.05Mn0.9Cr0.12)の代わりに、上記で得られ
たMnサイトがNiで置換された正方晶系リチウムマン
ガン複合酸化物(Li205Mn1.76Ni0.204)を用
いた以外は実施例1と同様にして電池を作成した。
(2) Production of Battery The lithium manganese composite oxide (L) having a layered structure in which the Mn site obtained in (2) of Example 1 was substituted with Cr was obtained.
i 1.05 Mn 0.9 Cr 0.1 O 2 ) Instead of using the obtained tetragonal lithium manganese composite oxide (Li 2 .05 Mn 1.76 Ni 0.20 O 4 ) in which the Mn sites obtained above were substituted with Ni, A battery was prepared in the same manner as in Example 1.

【0084】実施例4 (1)MnサイトがCoで置換された正方晶系リチウム
マンガン複合酸化物(Li205Mn1.76Co0.204
の製造 硝酸マンガン(II)6水和物34.4g、硝酸コバルト
(II)6水和物3.9gを水350gに溶解させ、室温
で空気を吹き込み攪拌を行いながら、この溶液に水酸化
リチウム11.1gを含有する水溶液を滴下させた。生
成した混合物を遠心濾過、洗浄し、得られたケーキを空
気下60℃で3時間乾燥した後、空気下800℃で24
時間焼成を行った。この様にして得られた粉末1.19
gと水酸化リチウム一水和物0.66gを秤量(Li:
Mn:Co=1.05:0.9:0.1)し、よく混合
し、窒素気流下900℃で10時間焼成した。焼成後の
得られた粉末についてXRD測定した結果を、JCPD
Sカード38−0299記載の結果と対比したところ、
置換正方晶系リチウムマンガン複合酸化物であることが
確認された。
Example 4 (1) Tetragonal lithium manganese composite oxide (Li 2 .05 Mn 1.76 Co 0.20 O 4 ) in which Mn site is substituted by Co
Production of 34.4 g of manganese (II) nitrate hexahydrate and 3.9 g of cobalt (II) nitrate hexahydrate were dissolved in 350 g of water, and air was blown into the solution at room temperature while stirring. An aqueous solution containing 11.1 g was added dropwise. The resulting mixture was subjected to centrifugal filtration and washing, and the obtained cake was dried at 60 ° C for 3 hours under air, and then dried at 800 ° C under air for 24 hours.
The firing was performed for a time. 1.19 Powder obtained in this way
g and 0.66 g of lithium hydroxide monohydrate were weighed (Li:
Mn: Co = 1.05: 0.9: 0.1), mixed well, and fired at 900 ° C. for 10 hours under a nitrogen stream. The result of XRD measurement of the powder obtained after firing was determined by JCPD.
When compared with the result described in S card 38-0299,
It was confirmed that it was a substituted tetragonal lithium manganese composite oxide.

【0085】(2)電池の製造 実施例1の(2)で得られたMnサイトがCrで置換さ
れた層状構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(L
1.05Mn0.9Cr0.12)の代わりに、上記で得られ
たMnサイトがCoで置換された正方晶系リチウムマン
ガン複合酸化物(Li205Mn1.76Co0.204)を用
いた以外は実施例1と同様にして電池を作成した。
(2) Production of Battery A lithium manganese composite oxide (L) having a layered structure in which the Mn site obtained in (2) of Example 1 was replaced with Cr was obtained.
i 1.05 Mn 0.9 Cr 0.1 O 2 ) Instead of using the obtained tetragonal lithium manganese composite oxide (Li 2 .05 Mn 1.76 Co 0.20 O 4 ) in which the Mn sites obtained above were substituted with Co, instead of using i.sub.1.05 Mn 0.9 Cr 0.1 O 2 ). A battery was prepared in the same manner as in Example 1.

【0086】[0086]

【表2】 [Table 2]

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば、高温での性能低下(高
温条件下での充放電サイクル及び保存に伴う容量低下)
を抑制し、高温下での電池特性の優れたリチウム二次電
池用の材料及びリチウム二次電池を提供できる。
According to the present invention, performance degradation at high temperatures (capacity reduction due to charge / discharge cycles and storage under high temperature conditions)
And a material for a lithium secondary battery having excellent battery characteristics at high temperatures and a lithium secondary battery can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ02 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ16 DJ17 HJ01 HJ02 HJ13 5H050 AA05 BA17 CA09 CB07 CB12 EA10 EA24 EA28 FA17 FA18 FA19 HA01 HA02 HA13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 5H029 AJ02 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ16 DJ17 HJ01 HJ02 HJ13 5H050 AA05 BA17 CA09 CB07 CB12 EA10 EA24 EA28 FA17 FA18 FA19 HA01 HA02 HA13

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (1)スピネル結晶構造を有し、Mnサ
イトの一部が他元素で置換されたリチウムマンガン複合
酸化物と、(2)Li2Mn24で表される正方晶系リ
チウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部がLi以
外の他元素で置換された化合物および/または層状構造
を有するリチウムマンガン複合酸化物とを含むことを特
徴とするリチウム二次電池用正極材料。
1. A tetragonal system represented by (1) a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn sites substituted with another element, and (2) Li 2 Mn 2 O 4 A positive electrode material for a lithium secondary battery, comprising: a compound in which a part of the Mn site of the lithium manganese composite oxide is substituted with an element other than Li and / or a lithium manganese composite oxide having a layered structure.
【請求項2】 (1)スピネル結晶構造を有し、Mnサ
イトの一部が他元素で置換されたリチウムマンガン複合
酸化物と、(2)層状構造を有するリチウムマンガン複
合酸化物とを含むことを特徴とするリチウム二次電池用
正極材料。
2. A lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn sites substituted with another element, and (2) a lithium manganese composite oxide having a layered structure. A positive electrode material for a lithium secondary battery, comprising:
【請求項3】 (1)スピネル結晶構造を有し、Mnサ
イトの一部が他元素で置換されたリチウムマンガン複合
酸化物と、(2)Li2Mn24で表される正方晶系リ
チウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部がLi以
外の他元素で置換された化合物とを含むことを特徴とす
るリチウム二次電池用正極材料。
3. A tetragonal system represented by (1) a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure and a part of Mn sites substituted with another element, and (2) Li 2 Mn 2 O 4. A positive electrode material for a lithium secondary battery, comprising a compound in which part of the Mn site of a lithium manganese composite oxide is substituted with another element other than Li.
【請求項4】 スピネル結晶構造を有するリチウムマン
ガン複合酸化物のMnサイトを置換する他元素が、A
l、Ti、V、Cr、Fe、Li、Co、Ni、Cu、
Zn、Mg、Ga、Zrからなる群から選ばれる1以上
の他元素であることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載のリチウム二次電池用正極材料。
4. Another element that substitutes for a Mn site in a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure is A
1, Ti, V, Cr, Fe, Li, Co, Ni, Cu,
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode material is one or more other elements selected from the group consisting of Zn, Mg, Ga, and Zr.
【請求項5】 スピネル結晶構造を有するリチウムマン
ガン複合酸化物のMnサイトを置換する他元素が、A
l、Cr、Fe、Li、Co、Ni、Mg、Gaからな
る群から選ばれる1以上の他元素であることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれかに記載のリチウム二次電池用
正極材料。
5. Another element that substitutes for an Mn site in a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure is A
The positive electrode for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode is one or more other elements selected from the group consisting of 1, Cr, Fe, Li, Co, Ni, Mg, and Ga. material.
【請求項6】 スピネル結晶構造を有するリチウムマン
ガン複合酸化物のMnサイトを置換する他元素が、A
l、Li、Mgからなる群から選ばれる1以上の他元素
であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
のリチウム二次電池用正極材料。
6. Another element that substitutes for a Mn site in a lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure is A
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode material is one or more other elements selected from the group consisting of l, Li, and Mg.
【請求項7】 スピネル結晶構造を有するリチウムマン
ガン複合酸化物のMnサイトを置換する他元素の加重平
均価数が、3.5未満であることを特徴とする請求項1
〜6のいずれかに記載のリチウム二次電池用正極材料。
7. The lithium-manganese composite oxide having a spinel crystal structure, wherein a weighted average valence of another element that substitutes for an Mn site is less than 3.5.
7. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 6 to 6.
【請求項8】 スピネル結晶構造を有するリチウムマン
ガン複合酸化物のMnサイトの他元素による置換割合
が、Mnの1〜30モル%以下であることを特徴とする
請求項1〜7のいずれかに記載のリチウム二次電池用正
極材料。
8. The lithium manganese composite oxide having a spinel crystal structure, wherein the substitution ratio of the Mn site by another element is 1 to 30 mol% or less of Mn. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to the above.
【請求項9】 層状構造を有するリチウムマンガン複合
酸化物のMnサイトの一部が他元素で置換されているこ
とを特徴とする請求項1、2、4〜8のいずれかに記載
のリチウム二次電池用正極材料。
9. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein a part of the Mn site of the lithium manganese composite oxide having a layered structure is partially substituted with another element. Positive electrode material for secondary batteries.
【請求項10】 層状構造を有するリチウムマンガン複
合酸化物のMnサイトの一部が、Al、Ti、V、C
r、Fe、Li、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、G
a、Zr、Nb、Mo、Pbからなる群から選ばれる1
以上の他元素で置換されていることを特徴とする請求項
1、2、4〜8のいずれかに記載のリチウム二次電池用
正極材料。
10. The lithium manganese composite oxide having a layered structure, wherein part of the Mn site is Al, Ti, V, C
r, Fe, Li, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, G
1 selected from the group consisting of a, Zr, Nb, Mo, and Pb
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode material is substituted with the other element.
【請求項11】 層状構造を有するリチウムマンガン複
合酸化物のMnサイトの一部が、加重平均価数が、3.
5未満である他元素により置換されていることを特徴と
する請求項1、2、4〜10のいずれかに記載のリチウ
ム二次電池用正極材料。
11. A part of a Mn site of a lithium manganese composite oxide having a layered structure has a weighted average valence of 3.
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1, 2, 4 to 10, wherein the positive electrode material is substituted by another element that is less than 5.
【請求項12】 Li2Mn24で表される正方晶系リ
チウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部を置換す
る他元素が、Al、Ti、V、Cr、Fe、Li、C
o、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、M
o、Pbからなる群から選ばれる1以上の他元素である
ことを特徴とする請求項1、3〜11のいずれかに記載
のリチウム二次電池用正極材料。
12. The other element substituting a part of the Mn site of the tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is Al, Ti, V, Cr, Fe, Li, C
o, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, M
12. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode material is one or more other elements selected from the group consisting of o and Pb.
【請求項13】 Li2Mn24で表される正方晶系リ
チウムマンガン複合酸化物のMnサイトを置換する他元
素の加重平均価数が、3.5未満であることを特徴とす
る請求項1、3〜12のいずれかに記載のリチウム二次
電池用正極材料。
13. The tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 , wherein the weight-average valence of another element substituting the Mn site is less than 3.5. Item 13. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of Items 1, 3 to 12.
【請求項14】 (1)スピネル結晶構造を有し、Mn
サイトの一部が他元素で置換されたリチウムマンガン複
合酸化物と、(2)Li2Mn24で表される正方晶系
リチウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部がLi
以外の他元素で置換された化合物および/または層状構
造を有するリチウムマンガン複合酸化物との量比が、重
量比で10:90〜98:2であることを特徴とする請
求項1〜13のいずれかに記載のリチウム二次電池用正
極材料。
14. (1) Mn having a spinel crystal structure,
A lithium manganese composite oxide in which a part of the site is substituted by another element, and (2) a part of the Mn site of the tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is Li
14. The compound according to claim 1, wherein the weight ratio of the compound substituted with another element and / or the lithium manganese composite oxide having a layered structure is 10:90 to 98: 2. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the above.
【請求項15】 (1)スピネル結晶構造を有し、Mn
サイトの一部が他元素で置換されたリチウムマンガン複
合酸化物と、(2)Li2Mn24で表される正方晶系
リチウムマンガン複合酸化物のMnサイトの一部がLi
以外の他元素で置換された化合物および/または層状構
造を有するリチウムマンガン複合酸化物との量比が、重
量比で50:50〜95:5であることを特徴とする請
求項1〜14のいずれかに記載のリチウム二次電池用正
極材料。
15. (1) Mn having a spinel crystal structure;
A lithium manganese composite oxide in which a part of the site is substituted by another element, and (2) a part of the Mn site of the tetragonal lithium manganese composite oxide represented by Li 2 Mn 2 O 4 is Li
15. The compound according to claim 1, wherein the weight ratio of the compound and / or the lithium manganese composite oxide having a layered structure substituted with other elements is 50:50 to 95: 5. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of the above.
【請求項16】 請求項1〜15のいずれかに記載のリ
チウム二次電池用正極材料を活物質として含有するリチ
ウム二次電池用正極。
16. A positive electrode for a lithium secondary battery, comprising the positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1 as an active material.
【請求項17】 請求項1〜15のいずれかに記載のリ
チウム二次電池用正極材料を活物質として含有するリチ
ウム二次電池用正極、炭素材料を活物質として含有する
負極、及び電解質層からなることを特徴とするリチウム
二次電池。
17. A positive electrode for a lithium secondary battery containing the positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1 as an active material, a negative electrode containing a carbon material as an active material, and an electrolyte layer. A rechargeable lithium battery.
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