JP2000260479A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery

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JP2000260479A
JP2000260479A JP11065484A JP6548499A JP2000260479A JP 2000260479 A JP2000260479 A JP 2000260479A JP 11065484 A JP11065484 A JP 11065484A JP 6548499 A JP6548499 A JP 6548499A JP 2000260479 A JP2000260479 A JP 2000260479A
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Japan
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secondary battery
active material
negative electrode
electrode active
lithium ion
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JP11065484A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiko Honma
隆彦 本間
Naruaki Okuda
匠昭 奥田
Hideyuki Nakano
秀之 中野
Yoji Takeuchi
要二 竹内
Yoshio Ukiyou
良雄 右京
Itsuki Sasaki
厳 佐々木
Tetsuo Kobayashi
哲郎 小林
Tatsuo Noritake
達夫 則竹
Kazuhiko Mukai
和彦 向
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive lithium ion secondary battery excellent in a cycle characteristic and a power characteristic without reducing the battery capacity by selecting suitable materials for a positive electrode active material and a negative electrode active material. SOLUTION: This lithium ion secondary battery is so composed as to include a positive electrode using a lithium-nickel composite oxide having a regularly arrayed layer halite structure expressed by the formula: LiNixM1yM2zO2 M1 is at least one kind selected from Co and Mn; M2 is at least one kind selected from Al, B, Fe, Cr and M2; x+y+z=1; 0.5<x<0.95; 0.01<y<0.4; 0.001<z<0.2) for a positive electrode active material, and a negative electrode using a graphitic material in a powder form having a crystal thickness in the c-axis direction of 1000 Å or more and the median diameter of the powder particles of 10-50 μm for a negative electrode active material.

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、リチウムイオンの
吸蔵・放出現象を利用したリチウムイオン二次電池に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion secondary battery utilizing the phenomenon of insertion and extraction of lithium ions.

【0002】[0002]

【従来の技術】パソコン、ビデオカメラ、携帯電話等の
小型化に伴い、情報関連機器、通信機器の分野では、こ
れらの機器に用いる電源として、高エネルギー密度であ
るという理由から、リチウム二次電池が実用化され広く
普及するに至っている。また一方で、自動車の分野にお
いても、環境問題、資源問題から電気自動車の開発が急
がれており、この電気自動車用の電源としても、リチウ
ム二次電池が検討されている。リチウム二次電池では、
正極にリチウム複合酸化物を用い、負極に炭素材料を用
い、充放電に伴って両極へのリチウムイオンの吸蔵・放
出を繰り返すロッキングチェア型の二次電池、いわゆる
リチウムイオン二次電池が最も多く用いられている。
2. Description of the Related Art With the miniaturization of personal computers, video cameras, mobile phones, and the like, in the fields of information-related equipment and communication equipment, lithium secondary batteries are used as power sources for these equipments because of their high energy density. Has been put to practical use and has spread widely. On the other hand, in the field of automobiles, the development of electric vehicles is urgent due to environmental problems and resource problems, and lithium secondary batteries are being studied as power sources for electric vehicles. With lithium secondary batteries,
Most commonly used are rocking chair type secondary batteries, which use lithium composite oxide for the positive electrode and carbon material for the negative electrode, and repeat the insertion and extraction of lithium ions to and from both electrodes as they are charged and discharged. Have been.

【0003】リチウムイオン二次電池の正極活物質とな
るリチウム複合酸化物は、4V級の作動電圧が得られる
ものとして、層状岩塩構造LiCoO2、層状岩塩構造
LiNiO2、スピネル構造LiMn24がよく知られ
ている。これらの中でも、合成の容易である、最も高い
作動電圧が得られる等の理由から、現在では、LiCo
2を正極活物質に用いる二次電池が主流を占めてい
る。
As a lithium composite oxide serving as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, a layered rock salt structure LiCoO 2 , a layered rock salt structure LiNiO 2 , and a spinel structure LiMn 2 O 4 can be obtained so as to obtain an operating voltage of 4 V class. well known. Among these, LiCo is currently used for reasons such as easy synthesis and the highest operating voltage.
Secondary batteries using O 2 as a positive electrode active material dominate.

【0004】ところが、LiCoO2を構成する元素で
あるコバルトは、資源量として少なく極めて高価な元素
であることから、リチウムイオン二次電池のコストを押
し上げる大きな要因となっている。したがって、例えば
リチウムイオン二次電池を電気自動車用の電源として用
いるような場合、大きな容量を必要とすることから、大
量の正極活物質を用いなければならず、高価なLiCo
2を正極活物質に用いたリチウムイオン二次電池は実
用化が非常に困難であると考えられる。
[0004] However, cobalt, which is an element constituting LiCoO 2 , is an extremely expensive element with a small amount of resources, and is a major factor that increases the cost of lithium ion secondary batteries. Therefore, for example, when a lithium ion secondary battery is used as a power source for an electric vehicle, a large capacity is required.
It is considered that practical use of a lithium ion secondary battery using O 2 as a positive electrode active material is extremely difficult.

【0005】このLiCoO2に代わって期待されるの
が、層状岩塩構造LiNiO2である。コバルトと比較
して安価なニッケルを構成元素とすることから、コスト
面で優れ、また、理論放電容量においてはLiCoO2
と大差ないが実効容量(電池を構成した場合に実際取り
出すことのできる容量)において優れるという利点か
ら、大きな容量の電池を構成できるものとして期待され
ている。
A promising alternative to this LiCoO 2 is a layered rock salt structure LiNiO 2 . Since nickel, which is cheaper than cobalt, is used as a constituent element, the cost is excellent, and the theoretical discharge capacity is LiCoO 2
Although it is not much different from the above, it is expected that a battery with a large capacity can be constructed from the advantage that the effective capacity (capacity that can be actually taken out when the battery is constructed) is excellent.

【0006】ところが、このLiNiO2は、実効容量
が大きいことにより充放電に伴い多くのリチウムを吸蔵
・放出するため、自身が大きな膨張・収縮を繰り返すこ
とで結晶構造が崩壊しやすいという欠点がある。したが
って、電池を構成した場合に、繰り返される充放電によ
って電池の放電容量が減少するという、いわゆるサイク
ル劣化が問題となる。特に、電池反応が活性化する高温
下では一層劣化が進むことから、例えば屋外放置される
可能性のある電気自動車用電源等の用途の場合、高温下
でのサイクル劣化の少ないことも二次電池に求められる
重要な特性の一つとなる。
However, since LiNiO 2 absorbs and releases a lot of lithium during charging and discharging due to its large effective capacity, there is a disadvantage that the crystal structure is easily collapsed by repeating large expansion and contraction of LiNiO 2 itself. . Therefore, when a battery is configured, there is a problem of so-called cycle deterioration in which the discharge capacity of the battery is reduced by repeated charging and discharging. In particular, in the case of an application such as a power source for an electric vehicle that may be left outdoors, the secondary battery also has a small cycle deterioration at a high temperature because the deterioration proceeds further at a high temperature at which the battery reaction is activated. It is one of the important characteristics required for

【0007】従来、LiNiO2を活物質とした正極に
起因するサイクル劣化の問題を解決する手段として、
P、B系化合物をLiNiO2の表面に被覆、あるいは
正極内へ添加するもの(特開平4−231975号公報
等)、構成元素の一部を他元素で置換するもの(特開平
4−141954号公報等)等があった。しかし、これ
らの手段は電池容量の低下を招く要因となり、またこれ
らの手段をもってしても実用的に満足のいくサイクル特
性を有する二次電池を得ることは困難であった。
Conventionally, as means for solving the problem of cycle deterioration caused by a positive electrode using LiNiO 2 as an active material,
P- and B-based compounds coated on the surface of LiNiO 2 or added into the positive electrode (JP-A-4-231975, etc.) and those in which some of the constituent elements are replaced with other elements (JP-A-4-141954) Gazettes). However, these means cause a reduction in battery capacity, and it has been difficult to obtain a secondary battery having practically satisfactory cycle characteristics even with these means.

【0008】一方リチウムイオン二次電池の負極活物質
には、コークス、難黒鉛化性非晶質炭素等の、比較的低
温で熱処理された結晶性の低い(黒鉛化度の低い)もの
や、天然黒鉛、3000℃近い高温で熱処理された人造
黒鉛等が用いられている。一般的に、黒鉛化が進んだ天
然黒鉛、人造黒鉛は、コークス、難黒鉛化性非晶質炭素
等と比較して、導電性に優れ、これらを負極活物質に用
いたリチウムイオン二次電池は、レート特性、パワー特
性が良好であって、例えば電気自動車用電源等のように
急速充放電を必要とする用途の電池として好適なものに
なる。また、正極活物質として用いようとするLiNi
2は、放電曲線の傾斜が大きく、平均電圧もLiCo
2と比較して約0.1V低い。このことからも、より
フラットな充放電特性もちかつ卑な電位をもつ高結晶性
の黒鉛質材料が有利となる。ところが、繰り返される充
放電による電池容量の低下は、黒鉛質材料にも起因して
生じ、この黒鉛質材料を負極活物質とする場合にも、サ
イクル特性の向上が切望されていた。
On the other hand, the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery includes materials having low crystallinity (low graphitization degree) which are heat-treated at a relatively low temperature, such as coke and non-graphitizable amorphous carbon. Natural graphite and artificial graphite heat-treated at a high temperature near 3000 ° C. are used. Generally, graphitized natural graphite and artificial graphite are superior in conductivity to coke, non-graphitizable amorphous carbon, etc., and lithium ion secondary batteries using these as negative electrode active materials Has good rate characteristics and power characteristics, and is suitable as a battery for applications requiring rapid charging and discharging, such as a power supply for an electric vehicle. Also, LiNi to be used as a positive electrode active material
O 2 has a large slope of the discharge curve and an average voltage of LiCo.
About 0.1 V lower than O 2 . For this reason, a highly crystalline graphite material having flatter charge / discharge characteristics and a low potential is advantageous. However, the decrease in battery capacity due to repeated charging and discharging also occurs due to the graphite material, and even when this graphite material is used as a negative electrode active material, improvement in cycle characteristics has been desired.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リチウムイ
オン二次電池の抱える上記問題を解決するためになされ
たものであり、正極活物質および負極活物質に適切な材
料を選定することにより、電池容量を減じることなく、
サイクル特性、パワー特性に優れかつ安価なリチウムイ
オン二次電池を提供することを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of a lithium ion secondary battery, and by selecting appropriate materials for a positive electrode active material and a negative electrode active material, Without reducing battery capacity,
It is an object of the present invention to provide an inexpensive lithium ion secondary battery having excellent cycle characteristics and power characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のリチウムイオン
二次電池は、組成式LiNixM1yM2z2(M1はC
o、Mnから選ばれた少なくとも1種;M2はAl、
B、Fe、Cr、Mgから選ばれた少なくとも1種;x
+y+z=1;0.5<x<0.95;0.01<y<
0.4;0.001<z<0.2)で表される規則配列
層状岩塩構造のリチウムニッケル複合酸化物を正極活物
質に用いた正極と、c軸方向の結晶子厚みLcが100
0Å以上であり、粉末粒子のメジアン径が10μm以上
50μm以下である粉末状の黒鉛質材料を負極活物質に
用いた負極とを含んでなることを特徴とする。
The lithium ion secondary battery of the present invention has a composition formula of LiNi x M1 y M2 z O 2 (M1 is C
at least one selected from o and Mn; M2 is Al;
At least one selected from B, Fe, Cr, and Mg; x
+ Y + z = 1; 0.5 <x <0.95; 0.01 <y <
0.4; 0.001 <z <0.2), a positive electrode using a lithium nickel composite oxide having a regularly arranged layered rock salt structure as a positive electrode active material, and a crystallite thickness Lc in the c-axis direction of 100.
0 ° or more, and a negative electrode using a powdery graphite material having a median diameter of powder particles of 10 μm or more and 50 μm or less as a negative electrode active material.

【0011】本発明のリチウムイオン二次電池の正極活
物質は、層状岩塩構造LiCoO2より安価である層状
岩塩構造LiNiO2をベースとして、このLiNiO2
の結晶構造の安定化を図るべく、Niサイトの一部を2
種以上の所定元素の原子で置換させたものである。した
がって、このリチウムニッケル複合酸化物は、電池容量
を減じることなく、安価でかつサイクル特性の良好な二
次電池を構成できるものとなる。
[0011] Positive electrode active material of a lithium ion secondary battery of the present invention, the layered rock salt structure LiNiO 2 is less expensive than a layered rock-salt structure LiCoO 2 as the base, the LiNiO 2
In order to stabilize the crystal structure of
It has been replaced with atoms of at least one kind of a predetermined element. Therefore, this lithium nickel composite oxide can constitute a secondary battery which is inexpensive and has excellent cycle characteristics without reducing the battery capacity.

【0012】本発明のリチウムイオン二次電池の負極活
物質には、c軸方向の結晶子厚みLcが1000Å以上
であり、粉末粒子のメジアン径が10μm以上50μm
以下である粉末状の黒鉛質材料を用いる。この黒鉛質材
料は、結晶性(黒鉛化度)を表すパラメータであるc軸
方向の結晶子厚みLcが1000Å以上あることで、か
なり結晶性が高く、黒鉛化が進行した材料である。黒鉛
化度高い炭素材料は、導電性に優れ、負極における電気
抵抗が小さいことから、大電流を充放電する(高負荷)
用途に用いられる二次電池に適した負極活物質となる。
The negative electrode active material of the lithium ion secondary battery according to the present invention has a crystallite thickness Lc in the c-axis direction of 1000 ° or more, and a median diameter of powder particles of 10 μm to 50 μm.
The following powdery graphite material is used. This graphitic material has a considerably high crystallinity because the crystallite thickness Lc in the c-axis direction, which is a parameter indicating the crystallinity (degree of graphitization), is 1000 ° or more, and the graphitization proceeds. A carbon material with a high degree of graphitization has excellent conductivity and low electric resistance at the negative electrode, so it charges and discharges a large current (high load)
It becomes a negative electrode active material suitable for a secondary battery used for a purpose.

【0013】また、本黒鉛質材料は、粒子径がメジアン
径で10μm以上50μm以下となるように粒度調整さ
れている。メジアン径において、10μm未満の粉状体
を用いることは、負極を構成するために必要な、結着剤
量を多くしなければならず、負極の電気抵抗を増大させ
る一因となる。さらに、活物質の比表面積が大きくな
り、電解液の分解反応が活性化し、分解して生成された
生成物が活物質粒子表面に付着することにより、二次電
池のサイクル特性が悪化する。逆に、メジアン径が50
μmを超えるのものを用いることは、負極表面の平滑性
が確保できず、負極作製上の問題があることに加え、突
出した部分にリチウムデンドライトが生成し、電池の内
部短絡を引き起こす可能性があり、安全上の問題もあ
る。メジアン径が10μm以上50μm以下という適切
な範囲のものを用いることで、サイクル特性が良好な二
次電池を構成できることとなる。
The particle size of the present graphite material is adjusted so that the particle diameter is 10 μm or more and 50 μm or less in terms of median diameter. Use of a powder having a median diameter of less than 10 μm requires an increase in the amount of a binder necessary for forming the negative electrode, which is one of the causes of an increase in electric resistance of the negative electrode. Furthermore, the specific surface area of the active material increases, the decomposition reaction of the electrolyte solution is activated, and the product generated by the decomposition adheres to the surface of the active material particles, thereby deteriorating the cycle characteristics of the secondary battery. Conversely, if the median diameter is 50
The use of a material having a thickness of more than μm may not be able to secure the smoothness of the negative electrode surface, and may cause problems in negative electrode preparation.In addition, lithium dendrite may be generated in protruding portions, which may cause an internal short circuit of the battery. There are also safety issues. By using a material having an appropriate median diameter of 10 μm or more and 50 μm or less, a secondary battery having good cycle characteristics can be configured.

【0014】したがって、上記正極活物質と負極活物質
とを組み合わせて構成する本発明のリチウムイオン二次
電池は、電池容量を減じることなく、サイクル特性、パ
ワー特性に優れかつ安価であるという特質を有し、例え
ば、電気自動車用電源のような大出力電池、大容量電池
としての用途の場合に、特に、実用的な二次電池とな
る。
Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention comprising the combination of the positive electrode active material and the negative electrode active material has the characteristics of being excellent in cycle characteristics and power characteristics and being inexpensive without reducing the battery capacity. For example, when the battery is used as a large-output battery or a large-capacity battery such as a power supply for an electric vehicle, the battery becomes a practical secondary battery.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明のリチウムイオン
二次電池の実施形態について、正極活物質、負極活物
質、電池の構成および製造の順に、詳しく説明する。 〈正極活物質〉本発明の非水電解液二次電池は、上述し
たように、正極活物質に、組成式LiNixM1yM2z2
(M1はCo、Mnから選ばれた少なくとも1種;M2は
Al、B、Fe、Cr、Mgから選ばれた少なくとも1
種;x+y+z=1;0.5<x<0.95;0.01
<y<0.4;0.001<z<0.2)で表される規
則配列層状岩塩構造のリチウムニッケル複合酸化物を用
いる。この、LiNixM1yM2z2は、役割の異なるM
1、M2の2種以上の元素でNiサイトの一部を置換した
ものとなっている。置換させずにNiを存置させる割合
つまり組成式におけるxの値で置換割合を規定すれば、
0.5<x<0.95となる。x≦0.5の場合は、層
状岩塩構造のものだけでなく、スピネル構造等の第2の
相が生成するからであり、また、x≧0.95の場合
は、置換効果が少なすぎて、目的とする良好なサイクル
特性の電池を構成できないからである。なお、0.7<
x<0.9の範囲とするのがさらに好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a lithium ion secondary battery of the present invention will be described in detail in the order of a positive electrode active material, a negative electrode active material, the configuration and manufacture of a battery. <Positive Electrode Active Material> As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses the composition formula LiNi x M1 y M2 z O 2
(M1 is at least one selected from Co and Mn; M2 is at least one selected from Al, B, Fe, Cr and Mg)
Species; x + y + z = 1; 0.5 <x <0.95; 0.01
<Y <0.4; 0.001 <z <0.2) A lithium nickel composite oxide having an ordered layered rock salt structure represented by: This LiNi x M1 y M2 z O 2 is composed of M having different roles.
1, a part of the Ni site is substituted by two or more elements of M2. If the substitution ratio is defined by the ratio of leaving Ni without substitution, that is, the value of x in the composition formula,
0.5 <x <0.95. If x ≦ 0.5, not only a layered rock salt structure but also a second phase such as a spinel structure is generated. If x ≧ 0.95, the substitution effect is too small. This is because a battery having the desired good cycle characteristics cannot be formed. Note that 0.7 <
More preferably, x is in the range of 0.9.

【0016】Co、Mnから選ばれる元素M1は、主
に、リチウムニッケル複合酸化物の結晶構造を安定化す
る役割を果たしている。M1での結晶構造安定化によ
り、非水電解液二次電池のサイクル特性は良好に保た
れ、特に高温下での充放電および高温下での貯蔵による
電池容量の劣化が抑制される。サイクル特性の改善効果
を充分に発揮させるために、M1の置換割合、つまり組
成式におけるyの値は0.01<y<0.4とする。y
≦0.01の場合は、構成される二次電池の結晶構造安
定化が充分でないためサイクル特性が良好ではなく、y
≧0.4の場合はリチウムニッケル複合酸化物の結晶性
が低下し好ましくない。なお、0.1<y<0.3とす
るのがより好ましい。さらに、置換する元素M1はCo
であることがより望ましい。Coには、元素置換による
容量低下を抑えるとともに、得られる複合酸化物Li
(Co,Ni)O2は全固溶型であり、結晶性の低下を
最小限にとどめるという利点があるからである。
The element M1 selected from Co and Mn mainly plays a role of stabilizing the crystal structure of the lithium nickel composite oxide. By stabilizing the crystal structure at M1, the cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are kept good, and deterioration of the battery capacity due to charge / discharge at high temperature and storage at high temperature is particularly suppressed. In order to sufficiently exert the effect of improving the cycle characteristics, the substitution ratio of M1, that is, the value of y in the composition formula, is set to 0.01 <y <0.4. y
When ≦ 0.01, the crystal structure of the formed secondary battery is not sufficiently stabilized, so that the cycle characteristics are not good.
If ≧ 0.4, the crystallinity of the lithium-nickel composite oxide is undesirably reduced. It is more preferable that 0.1 <y <0.3. Further, the replacing element M1 is Co
Is more desirable. In Co, while suppressing the capacity reduction due to the element substitution, the obtained composite oxide Li
This is because (Co, Ni) O 2 is an all-solid solution type and has an advantage of minimizing a decrease in crystallinity.

【0017】Al、B、Fe、Cr、Mgから選ばれる
元素M2は、主に、酸素放出に伴う活物質の分解反応を
抑え、熱安定性を向上させるという役割を果たしてい
る。この役割のため、M2の置換割合、つまり組成式に
おけるzの値は、0.001<z<0.2とする。z≦
0.001の場合は、安全性に対して十分な効果が得ら
れなくなり、z≧0.2の場合は、正極の容量が低下し
てしまうため好ましくない。なお、0.01<z<0.
1とするのがより好ましい。さらに、置換する元素M2
には、Alを用いることがより望ましい。Alには、熱
安定性を向上させつつ、容量低下を最小限に抑えるとい
う利点があるからである。
The element M2 selected from Al, B, Fe, Cr and Mg mainly serves to suppress the decomposition reaction of the active material due to the release of oxygen and to improve the thermal stability. Due to this role, the substitution ratio of M2, that is, the value of z in the composition formula, is set to 0.001 <z <0.2. z ≦
In the case of 0.001, a sufficient effect on safety cannot be obtained, and in the case of z ≧ 0.2, the capacity of the positive electrode decreases, which is not preferable. In addition, 0.01 <z <0.
It is more preferably set to 1. Further, the substituting element M2
It is more preferable to use Al. This is because Al has an advantage of minimizing a decrease in capacity while improving thermal stability.

【0018】例えば、組成式LiNixCoyAlz2
表される層状岩塩構造リチウムニッケル複合酸化物を製
造しようとする場合は、LiOH・H2O、Ni(O
H)2、Co34、Al(OH)3をそれぞれ所定量混合
し、酸素気流中で850℃程度の温度で、20時間程度
の時間焼成することによって、これを合成することがで
きる。
For example, to manufacture a layered rock-salt lithium nickel composite oxide represented by the composition formula LiNi x Co y Al z O 2 , use LiOH.H 2 O, Ni (O
This can be synthesized by mixing predetermined amounts of H) 2 , Co 3 O 4 , and Al (OH) 3 and baking them in an oxygen stream at a temperature of about 850 ° C. for about 20 hours.

【0019】〈負極活物質〉本発明のリチウムイオン二
次電池の負極活物質には、c軸方向の結晶子厚みLcが
1000Å以上であり、粉末粒子のメジアン径が10μ
m以上50μm以下である粉末状の黒鉛質材料を用い
る。この黒鉛質材料には、天然黒鉛、または、熱処理に
よって炭素構造が容易に変化する易黒鉛化性炭素を20
00℃以上の温度で熱処理することによって得られる人
造黒鉛を使用することができる。これらの黒鉛質材料の
なかでも、より黒鉛の結晶構造に近い(結晶性が高い)
という理由から、(002)面の面間隔d002が3.4
Å未満のものを使用するのが望ましい。より好ましくは
3.36Å以下のものがよい。
<Negative Electrode Active Material> The negative electrode active material of the lithium ion secondary battery of the present invention has a crystallite thickness Lc in the c-axis direction of 1000 ° or more and a powder particle having a median diameter of 10 μm.
A powdery graphite material having a size of m to 50 μm is used. The graphite material may include natural graphite or graphitizable carbon whose carbon structure is easily changed by heat treatment.
Artificial graphite obtained by heat treatment at a temperature of 00 ° C. or more can be used. Among these graphite materials, it is closer to the crystal structure of graphite (higher crystallinity)
For this reason, the spacing d 002 of the (002) plane is 3.4.
It is desirable to use less than Å. More preferably, it is less than 3.36 °.

【0020】人造黒鉛を用いる場合、原料となる易黒鉛
化性炭素には、石炭、石油から得られるタールピッチを
熱処理した炭素材料、コークス、メソフェーズ小球体
(メソカーボンマイクロビーズ:MCMB)、メソフェ
ーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維等を用
いることができる。これらの中でも、MCMBを用いる
のがより望ましい。MCMBは、ピッチ類を400℃前
後で加熱する過程で得られる光学的異方性の小球体で、
結晶子がラメラ状に配列している。球状形態をしている
ことで、比表面積が小さく電解液の分解を最小限に抑る
ことができる。したがって、サイクル特性がより良好な
リチウムイオン二次電池を構成できるものとなる。ま
た、結晶子端面が粒子表面に露出しているため、充放電
時のリチウムイオンの吸蔵・放出がスムーズで、より出
力特性に優れた電池を構成できる。
When artificial graphite is used, the graphitizable carbon as a raw material includes carbon materials obtained by heat-treating tar pitch obtained from coal and petroleum, coke, mesophase microspheres (mesocarbon microbeads: MCMB), mesophase pitch. A system carbon fiber, a pyrolytic vapor growth carbon fiber, or the like can be used. Among these, it is more preferable to use MCMB. MCMB is an optically anisotropic small sphere obtained in the process of heating pitches at around 400 ° C.
The crystallites are arranged in a lamellar shape. Due to the spherical shape, the specific surface area is small and decomposition of the electrolytic solution can be suppressed to a minimum. Therefore, a lithium ion secondary battery having better cycle characteristics can be configured. Further, since the crystallite end faces are exposed on the particle surfaces, lithium ions can be smoothly absorbed and released during charge and discharge, and a battery having more excellent output characteristics can be constructed.

【0021】本発明のリチウムイオン二次電池では、上
記天然黒鉛または人造黒鉛を粉砕し、粒度調整したもの
を負極活物質として用いる。粉砕の方法は特に限定する
ものではなく、例えば、乳鉢、ボールミル、振動ミル、
ジェットミル、ロッドミル等を用いて行えばよい。調整
する粒度は、上述した理由により、メジアン径で10μ
m以上50μm以下とする。より好ましくは、15μm
以上30μm以下であり、さらに、集電体への塗布性能
や電池のサイクル充放電の際の結着性から、15μm以
上30μm以下の範囲に全体の80%以上の粒子が存在
することが望ましい。
In the lithium ion secondary battery of the present invention, the above-mentioned natural graphite or artificial graphite obtained by pulverizing and adjusting the particle size is used as a negative electrode active material. The method of pulverization is not particularly limited, for example, mortar, ball mill, vibration mill,
What is necessary is just to perform using a jet mill, a rod mill, etc. The particle size to be adjusted is 10 μm in median diameter for the reason described above.
m and 50 μm or less. More preferably, 15 μm
From the viewpoint of the coating performance on the current collector and the binding property during cycle charge / discharge of the battery, it is desirable that 80% or more of the particles be present in the range of 15 μm to 30 μm.

【0022】〈リチウムイオン二次電池の構成と製造〉
本発明のリチウムイオン二次電池は、上記リチウムニッ
ケル複合酸化物を正極活物質とした正極と、上記黒鉛質
材料を負極活物質とした負極とを主要構成要素とし、こ
の正極および負極、正極および負極との間に挟装される
セパレータ、非水電解液等を電池ケース内に収納するこ
とによって構成することができる。
<Structure and manufacture of lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of the present invention has a positive electrode using the lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material, and a negative electrode using the above graphite material as a negative electrode active material as main constituent elements. It can be configured by storing a separator, a non-aqueous electrolytic solution, and the like sandwiched between the negative electrode and the negative electrode in a battery case.

【0023】正極は、正極活物質である上記リチウムニ
ッケル複合酸化物の粉状体に導電材および結着剤を混合
し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたも
のを、アルミニウム等の金属箔製の集電体表面に塗布乾
燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して、シ
ート状のものを形成することができる。導電材は、正極
の電気伝導性を確保するためのものであり、カーボンブ
ラック、アセチレンブラック、黒鉛等の炭素物質粉状体
の1種又は2種以上を混合したものを用いることができ
る。結着剤は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎ止め
る役割を果たすものでポリテトラフルオロエチレン、ポ
リフッ化ビニリデン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポ
リプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を用いる
ことができる。これら活物質、導電材、結着剤を分散さ
せる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン等の有
機溶剤を用いることができる。
The positive electrode was prepared by mixing a powder of the above-mentioned lithium nickel composite oxide, which is a positive electrode active material, with a conductive material and a binder, and adding an appropriate solvent to form a paste-like positive electrode mixture. And the like, and then applied and dried on the surface of a current collector made of metal foil, and if necessary, compressed to increase the electrode density to form a sheet. The conductive material is for ensuring the electrical conductivity of the positive electrode, and may be a mixture of one or more of carbon material powders such as carbon black, acetylene black, and graphite. The binding agent plays a role of binding the active material particles and the conductive material particles, and may be a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or fluororubber, or a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene. . An organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used as a solvent in which the active material, the conductive material, and the binder are dispersed.

【0024】負極は、負極活物質である上記黒鉛質材料
の粉状体に結着剤を混合し、溶剤を加えてペースト状に
した負極合材を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布乾燥
し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して、シー
ト状のものを形成することができる。正極同様、結着剤
には、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂を用いる
ことができ、また、活物質、結着剤を分散させる溶剤と
してN−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いる
ことができる。
The negative electrode is prepared by mixing a binder into a powdery material of the above-mentioned graphite material, which is a negative electrode active material, and adding a solvent to form a paste into a negative electrode mixture. , And then, if necessary, compression to increase the electrode density to form a sheet. Like the positive electrode, the binder may be a fluororesin such as polyvinylidene fluoride, and the active material may be an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent for dispersing the binder. Can be.

【0025】上記のように構成された正極および負極に
挟装させるセパレータは、正極と負極とを分離し電解液
を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン
等の薄い微多孔膜を用いることができる。非水電解液
は、電解質としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解させた
ものである。リチウム塩は有機溶媒に溶解することによ
って解離し、リチウムイオンとなって電解液中に存在す
る。使用できるリチウム塩としては、LiBF4、Li
PF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6
LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22等が
挙げられる。これらのリチウム塩は、それぞれ単独で用
いてもよく、また、これらのもののうち2種以上のもの
を併用することもできる。
The separator sandwiched between the positive electrode and the negative electrode configured as described above separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolyte, and a thin microporous film of polyethylene, polypropylene or the like can be used. . The non-aqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte in an organic solvent. The lithium salt is dissociated by dissolving in an organic solvent and forms lithium ions in the electrolyte. LiBF 4 , Li
PF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 ,
LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and the like. Each of these lithium salts may be used alone, or two or more of these lithium salts may be used in combination.

【0026】リチウム塩を溶解させる有機溶媒には、非
プロトン性の有機溶媒を用いる。例えば、環状カーボネ
ート、鎖状カーボネート、環状エステル、環状エーテル
あるいは鎖状エーテル等の1種または2種以上からなる
混合溶媒を用いることができる。環状カーボネートの例
示としてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等
が、鎖状カーボネートの例示としてはジメチルカーボネ
ート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト等が、環状エステルの例示としてはガンマブチルラク
トン、ガンマバレルラクトン等が、環状エーテルの例示
としてはテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロ
フラン等が、鎖状エーテルの例示としてはジメトキシエ
タン、エチレングリコールジメチルエーテル等がそれぞ
れ挙げられる。これらのもののうちいずれか1種を単独
で用いることも、また2種以上を混合させて用いること
もできる。
An aprotic organic solvent is used as the organic solvent for dissolving the lithium salt. For example, a solvent mixture of one or more of cyclic carbonate, chain carbonate, cyclic ester, cyclic ether or chain ether can be used. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate.Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate.Examples of the cyclic ester include gamma butyl lactone and gamma. Examples of barrel lactone include cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, and examples of chain ether include dimethoxyethane and ethylene glycol dimethyl ether. Any one of these can be used alone, or two or more can be used as a mixture.

【0027】以上のものを構成要素とする非水電解液二
次電池であるが、その形状は円筒型、積層型等、種々の
ものとすることができる。いずれの形状を採る場合であ
っても、正極と負極との間にセパレータを挟装させ、正
極、負極を交互に積層するあるいはロール状に捲回する
等して電極体とし、正極集電体および負極集電体から外
部に通ずる正極端子および負極端子までの間を集電用リ
ード等を用いて接続し、この電極体に非水電解液を含浸
させ、電池ケースに密閉して二次電池が完成させられ
る。
The non-aqueous electrolyte secondary battery having the above-mentioned components as constituent elements can be of various shapes such as a cylindrical type and a laminated type. In any case, a separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode are alternately laminated or wound into a roll to form an electrode body. The negative electrode current collector is connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal that communicate with the outside using a current collecting lead, etc., and the electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte solution, and sealed in a battery case to form a secondary battery. Is completed.

【0028】[0028]

【実施例】上記実施形態に基づいて、本発明のリチウム
イオン二次電池を、実施例として作製した。またLcが
1000Å未満であり粒子のメジアン径が10μm未満
のの黒鉛質材料を負極活物質に用いたリチウムイオン二
次電池を比較例として作製し、上記実施例の二次電池と
電池性能を比較した。以下にこれについて説明する。
EXAMPLES Based on the above embodiment, a lithium ion secondary battery of the present invention was manufactured as an example. A lithium ion secondary battery using a graphite material having a Lc of less than 1000 ° and a particle median diameter of less than 10 μm as a negative electrode active material was prepared as a comparative example, and the battery performance was compared with the secondary battery of the above example. did. This will be described below.

【0029】〈実施例1のリチウムイオン二次電池〉正
極活物質には、組成式LiNi0.85Co0.1Al0.052
で表される層状岩塩構造のリチウムニッケル複合酸化物
を用いた。このLiNi0.85Co0.1Al0.0 52は、L
iOH・H2O、Ni(OH)2、Co34、Al(O
H)3をモル比でそれぞれ1:0.85:0.1:0.
05の割合で混合したものを、800℃の温度で焼成す
ることにより合成したものである。負極活物質には、M
CMBを2800℃で熱処理した黒鉛質材料を用いた。
この黒鉛質材料は、(002)面の面間隔d002が3.
36Åであり、c軸方向の結晶子厚みLcは約1200
Åであった。粒度は、摩砕式粉砕機を用いて粉砕するこ
とにより、メジアン径で25μmとなるように調整し
た。
<Lithium ion secondary battery of Example 1> The positive electrode active material includes a composition formula of LiNi 0.85 Co 0.1 Al 0.05 O 2
A lithium nickel composite oxide having a layered rock salt structure represented by The LiNi 0.85 Co 0.1 Al 0.0 5 O 2 is, L
iOH.H 2 O, Ni (OH) 2 , Co 3 O 4 , Al (O
H) 3 in molar ratio of 1: 0.85: 0.1: 0.0 respectively.
The mixture obtained by baking at a temperature of 800 ° C. was mixed at a ratio of 05. For the negative electrode active material, M
A graphite material obtained by heat-treating CMB at 2800 ° C. was used.
This graphite material has a (002) plane spacing d 002 of 3.
36 °, and the crystallite thickness Lc in the c-axis direction is about 1200
Was Å. The particle size was adjusted to be 25 μm in median diameter by crushing using a crushing crusher.

【0030】本二次電池の正極は以下のように作製し
た。まず、85重量部の上記LiNi 0.85Co0.1Al
0.052の粉末に、導電材としてアセチレンブラック
(電気化学工業製:HS−100)を5重量部と、結着
剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を5重量部
とを混合し、さらに適量のN−メチル−2−ピロリドン
(NMP)を添加して、ペースト状の正極合材を得た。
次に、この正極合材を、厚さ20μmのアルミニウム箔
集電体の両面に塗布し、乾燥後、ロールプレスにて圧縮
成形して、シート状の正極とした。
The positive electrode of this secondary battery was prepared as follows.
Was. First, 85 parts by weight of the above LiNi 0.85Co0.1Al
0.05OTwoAcetylene black as conductive material
5 parts by weight (HS-100 manufactured by Denki Kagaku Kogyo) bound
5 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF)
And further mixing an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone
(NMP) was added to obtain a paste-like positive electrode mixture.
Next, this positive electrode mixture was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm.
Apply on both sides of current collector, dry and compress with roll press
It was formed into a sheet-shaped positive electrode.

【0031】負極は、以下のように作製した。まず、上
記黒鉛質材料の95重量部に、結着剤としてPVDFを
5重量部混合し、さらに適量のNMPを添加して、ペー
スト状の負極合材を得た。次に、正極同様、この負極合
材を、厚さ10μmの銅箔集電体の両面に塗布し、乾燥
後、ロールプレスにて圧縮成形して、シート状の負極と
した。
The negative electrode was manufactured as follows. First, 95 parts by weight of the graphite material was mixed with 5 parts by weight of PVDF as a binder, and an appropriate amount of NMP was added to obtain a paste-like negative electrode mixture. Next, similarly to the positive electrode, this negative electrode mixture was applied to both surfaces of a copper foil current collector having a thickness of 10 μm, dried, and compression-molded by a roll press to obtain a sheet-shaped negative electrode.

【0032】上記正極およびそれぞれ負極を、厚さ25
μmのポリエチレン製のセパレータを介して捲回し、ロ
ール状の電極体を構成させた。この電極体を18650
型電池缶に挿設し、非水電解液を注入して電極体に含浸
させた後、電池缶を封口して二次電池の組付けを完了さ
せた。なお、非水電解液には、エチレンカーボネートと
ジエチルカーボネートとを体積比1:1に混合した混合
溶媒に、LiPF6を1Mの濃度で溶解させたものを用
いた。
The above-mentioned positive electrode and each negative electrode have a thickness of 25
It was wound through a μm polyethylene separator to form a roll-shaped electrode body. This electrode body is 18650
The battery was inserted into the battery case, and a non-aqueous electrolyte was injected to impregnate the electrode body. Then, the battery can was sealed to complete the assembly of the secondary battery. As the non-aqueous electrolyte, a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 M in a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1 was used.

【0033】〈実施例2のリチウムイオン二次電池〉上
記実施例1の場合に用いたのと同じ黒鉛質材料である
が、粉砕により、粒度がメジアン径において13μmと
なるように調整した黒鉛質材料を負極活物質に用いた二
次電池である。この負極活物質を除いて、他の構成は実
施例1の場合と同様とした。
<Lithium ion secondary battery of Example 2> The same graphite material as that used in Example 1 above, but the graphite material was adjusted by pulverization so that the particle size became 13 μm in median diameter. This is a secondary battery using a material for a negative electrode active material. Except for this negative electrode active material, the other configuration was the same as that of Example 1.

【0034】〈比較例のリチウムイオン二次電池〉上記
実施例と異なり、c軸方向の結晶子厚みLcが約600
Åの黒鉛質材料であって、粉砕により、粒度がメジアン
径において6μmとなるように調整した黒鉛質材料を負
極活物質に用いた二次電池である。この負極活物質を除
いて、他の構成は実施例1の場合と同様とした。
<Lithium ion secondary battery of comparative example> Unlike the above embodiment, the crystallite thickness Lc in the c-axis direction is about 600.
A secondary battery using, as a negative electrode active material, a graphitic material having a median diameter of 6 μm by pulverization. Except for this negative electrode active material, the other configuration was the same as that of Example 1.

【0035】〈電池特性の評価〉上記実施例および比較
例の二次電池に対して充放電サイクル試験を行い、サイ
クル特性を評価した。充放電サイクル試験は、一般に電
池の使用温度の上限と想定される60℃の高温下にて行
った。充放電サイクル試験の条件は、比較的大電流の充
放電となる2.0mA/cm2の電流密度で4.1Vま
で充電し、次いで、同じ2.0mA/cm2の電流密度
で3.0Vまで行う放電を、1サイクルとし、これを3
00サイクル以上行うものとした。充放電サイクル試験
により求めた、各電池の各サイクルにおける正極活物質
単位重量あたりの放電容量を図1に示す。
<Evaluation of Battery Characteristics> The secondary batteries of the above Examples and Comparative Examples were subjected to a charge / discharge cycle test to evaluate the cycle characteristics. The charge / discharge cycle test was performed at a high temperature of 60 ° C., which is generally assumed to be the upper limit of the operating temperature of the battery. Charge-discharge cycle test conditions, charged to 4.1V at a current density of 2.0 mA / cm 2 as the charging and discharging of the relatively large current, then, 3.0 V at a current density of the same 2.0 mA / cm 2 Discharge is one cycle, and this is 3 cycles.
It should be performed over 00 cycles. FIG. 1 shows the discharge capacity per unit weight of the positive electrode active material in each cycle of each battery obtained by the charge / discharge cycle test.

【0036】図1から明らかなように、Lcが1000
Å以上で、かつ、メジアン径において10μ以上50μ
m以下となる黒鉛質材料を負極活物質に用いた実施例1
および実施例2の二次電池が、Lcが1000Å未満
で、かつ、メジアン径において10μm未満である黒鉛
質材料を用いた比較例の二次電池よりも、サイクル特性
において優ることが判る。また、メジアン径が13μm
である黒鉛質材料を用いた実施例2の二次電池が、メジ
アン径がより好適な範囲である25μmの黒鉛質材料を
用いた実施例1の二次電池より、若干サイクル特性が劣
る。この結果は、粒子径が小さいと比表面積が大きくな
り、電解液の分解反応が進行し易くなることをよく表し
ている。
As is apparent from FIG. 1, Lc is 1000
Å and at least 10μ and 50μ in median diameter
Example 1 in which a graphite material having a particle size of less than m was used as a negative electrode active material.
Also, it can be seen that the secondary battery of Example 2 is superior in cycle characteristics to the secondary battery of Comparative Example using a graphite material having Lc of less than 1000 ° and a median diameter of less than 10 μm. In addition, the median diameter is 13 μm
The secondary battery of Example 2 using the graphite material is slightly inferior in cycle characteristics to the secondary battery of Example 1 using the graphite material having a median diameter in a more preferable range of 25 μm. This result clearly indicates that the smaller the particle diameter, the larger the specific surface area, and the decomposition reaction of the electrolyte solution is likely to proceed.

【0037】なお、比較例の二次電池が、2つの実施例
の二次電池よりも初期放電容量が小さいのは、比較例で
用いた負極活物質が、2つの実施例で用いた活物質より
導電性が低く、また比表面積が大きいために、リテンシ
ョン反応によってより多くの容量が失われたためである
と考えられる。
The secondary battery of the comparative example has a smaller initial discharge capacity than the secondary batteries of the two examples because the negative electrode active material used in the comparative example is the active material used in the two examples. This is probably because more capacity was lost due to the retention reaction due to lower conductivity and higher specific surface area.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明は、リチウムイオン二次電池を、
Niサイトを他元素で置換して結晶構造の安定化を図っ
た層状岩塩構造リチウムニッケル複合酸化物を正極活物
質とし、かつ、結晶性が高い黒鉛質材料であって粒子径
を調整した黒鉛質材料を負極活物質とするように構成し
たものである。このような構成としたことにより、本発
明のリチウムイオン二次電池は、安価な二次電池であっ
て、電池容量を減じることなく、サイクル特性、パワー
特性に優れたものとなる。また、このことから本発明
は、リチウムイオン二次電池の大容量電池としての利用
を大きく前進させるものとなる。
According to the present invention, a lithium ion secondary battery is provided.
A graphite material having a layered rock-salt structure lithium-nickel composite oxide in which the Ni site is replaced with another element to stabilize the crystal structure as a positive electrode active material, and having a high crystallinity and a controlled particle diameter. The material is configured to be a negative electrode active material. With such a configuration, the lithium ion secondary battery of the present invention is an inexpensive secondary battery, and has excellent cycle characteristics and power characteristics without reducing the battery capacity. From this, the present invention greatly advances the use of the lithium ion secondary battery as a large capacity battery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 充放電サイクル試験における、実施例、比較
例の二次電池の各サイクルの放電容量を示す。
FIG. 1 shows the discharge capacity of each cycle of the secondary batteries of Examples and Comparative Examples in a charge / discharge cycle test.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 秀之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 竹内 要二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 右京 良雄 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 佐々木 厳 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小林 哲郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 則竹 達夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 向 和彦 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 5H003 AA07 BB01 BB05 BC01 BC06 BD00 BD01 BD02 5H014 AA02 BB01 EE08 EE10 HH08 5H029 AJ14 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ12 BJ14 CJ02 HJ02 HJ05 HJ13 HJ14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideyuki Nakano 41-cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Institute, Inc. (41) Inventor Yoshio Ukyo Yoshitou Ukyo 41, Nagachite-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture, Japan Toyota Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. 41 Toyota Chuo R & D Co., Ltd., No. 41, Chuchu-Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Japan (72) Inventor Tetsuro Kobayashi 1 Inventor Tatsuo Noritake 41 Toyota Chuo Research Institute, Inc. 1F, 41-Chome, Toyoda Central R & D Laboratories, Toyota Chuo R & D Co., Ltd. 5F003 AA07 BB01 BB05 BC01 BC06 BD00 BD01 BD02 5H014 AA02 BB01 EE08 EE10 HH08 5H029 AJ14 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 B07 BJ12 BJ14 CJ02 HJ02 HJ05 HJ13 HJ14

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成式LiNixM1yM2z2(M1はC
o、Mnから選ばれた少なくとも1種;M2はAl、
B、Fe、Cr、Mgから選ばれた少なくとも1種;x
+y+z=1;0.5<x<0.95;0.01<y<
0.4;0.001<z<0.2)で表される規則配列
層状岩塩構造のリチウムニッケル複合酸化物を正極活物
質に用いた正極と、 c軸方向の結晶子厚みLcが1000Å以上であり、粉
末粒子のメジアン径が10μm以上50μm以下である
粉末状の黒鉛質材料を負極活物質に用いた負極と、 を含んでなることを特徴とするリチウムイオン二次電
池。
A composition formula LiNi x M1 y M2 z O 2 (M1 is C
at least one selected from o and Mn; M2 is Al;
At least one selected from B, Fe, Cr, and Mg; x
+ Y + z = 1; 0.5 <x <0.95; 0.01 <y <
0.4; 0.001 <z <0.2), a positive electrode using a lithium nickel composite oxide having a regularly arranged layered rock salt structure as a positive electrode active material, and a crystallite thickness Lc in the c-axis direction of 1000 ° or more. And a negative electrode using a powdery graphite material as a negative electrode active material, wherein the median diameter of the powder particles is 10 μm or more and 50 μm or less, and a lithium ion secondary battery comprising:
【請求項2】 前記リチウムニッケル複合酸化物の前記
組成式中の前記M1はCoであり、前記M2はAlである
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein M1 in the composition formula of the lithium nickel composite oxide is Co, and M2 is Al.
【請求項3】 前記黒鉛質材料は、メソフェーズ小球体
を2000℃以上の温度で熱処理して得られたものであ
る請求項1または請求項2のいずれかに記載のリチウム
イオン二次電池。
3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the graphite material is obtained by heat treating mesophase small spheres at a temperature of 2000 ° C. or higher.
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