JP2001035481A - Battery having uniformly doped electrode and its manufacture - Google Patents

Battery having uniformly doped electrode and its manufacture

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JP2001035481A
JP2001035481A JP2000202190A JP2000202190A JP2001035481A JP 2001035481 A JP2001035481 A JP 2001035481A JP 2000202190 A JP2000202190 A JP 2000202190A JP 2000202190 A JP2000202190 A JP 2000202190A JP 2001035481 A JP2001035481 A JP 2001035481A
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active material
battery
electrode active
gallium
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JP2000202190A
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Denis G Fauteux
ジー フォトー デニス
Van Byuuren Martin
ヴァン ビューレン マーチン
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the battery capacity retainability, discharge time and battery clone efficiency by comprising a current collector substrate, an electrode active material having a crystal structure, and a dopant substantially uniformly contained in the crystal structure. SOLUTION: This battery 10 is formed of a first electrode 12, a second electrode 14 and an electrolyte 16. The second electrode 14 is formed of an active material layer 17 and a current collector 20, and it contains an active material component 18 retained by a binder and applied to the current collector 20. The active material component 18 is formed of a transition metal oxide or a lithium transition metal oxide such as LiMnO4, LiCoO2, or LiNiO2, and a particularly preferable one is a crystal consisting of a lithium nickel oxide having α-NaFeO2 type structure represented by LiNiO2. A dopant uniformly contained in the crystal lattice of the active material component 18. As the dopant, alkali metal, rare earth metal or gallium is used, and gallium is particularly preferred.

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、電池に関し、詳し
くは、ドーパントが電極活物質の結晶構造内に実質的に
均一に含有された電極を有する電池に関する。本発明
は、上記電池の製造方法にも関する。特に、本発明は、
リチウムイオン電池用の電極およびその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery, and more particularly, to a battery having an electrode in which a dopant is substantially uniformly contained in a crystal structure of an electrode active material. The present invention also relates to a method for producing the battery. In particular, the present invention
The present invention relates to an electrode for a lithium ion battery and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウム系電気化学的電池(リチウムイ
オン電池)は、既に公知である。更に、リチウム系電池
に使用する内添タイプ電極への活物質ドープに関連する
実験研究も進められている。”ドープト”電極を使用し
た電池は、幾つかの有望な電気化学的特性を示す反面、
特に、電池容量保持性、電池放電時間および電池クーロ
ン効率に関しては依然問題があった。この問題の原因の
一つは、電極活物質格子中へのドーパントの不均一な添
加であると考えられる。
2. Description of the Related Art Lithium-based electrochemical batteries (lithium ion batteries) are already known. Further, experimental research on the doping of an active material into an internally added electrode used in a lithium-based battery has been advanced. Batteries using "doped" electrodes exhibit some promising electrochemical properties,
In particular, there were still problems regarding battery capacity retention, battery discharge time, and battery coulomb efficiency. One of the causes of this problem is considered to be the non-uniform addition of the dopant into the electrode active material lattice.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ドー
パントが電極活物質格子中へ均一に添加されており、電
池容量保持性、電池放電時間および電池クーロン効率が
向上した電池を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery in which a dopant is uniformly added into an electrode active material lattice, thereby improving battery capacity retention, battery discharge time and battery coulomb efficiency. It is.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく鋭意検討した結果、特定の方法を使用するこ
とにより電極活物質格子中にドーパントを均一に添加す
ることができ、上記課題が解決できることを見い出し、
本発明を完成するに至った。
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, by using a specific method, a dopant can be uniformly added to the electrode active material lattice. Finding that the problem can be solved,
The present invention has been completed.

【0005】本発明は上記の知見に基づき完成されたも
のであり、その第1の要旨は、集電体基板、結晶構造を
有する電極活物質、当該電極活物質の結晶構造内に実質
的に均一に含有されたドーパントから成る電池用電極に
存する。
The present invention has been completed based on the above findings, and a first gist of the present invention is to provide a current collector substrate, an electrode active material having a crystal structure, and a crystal structure of the electrode active material. The present invention resides in a battery electrode comprising a uniformly contained dopant.

【0006】本発明の第2の要旨は、ドーパントが、ア
ルカリ金属、希土類金属、ガリウム及びこれらの混合物
から成る群より選択される第1の要旨に記載の電極に存
する。
A second aspect of the present invention resides in an electrode according to the first aspect, wherein the dopant is selected from the group consisting of alkali metals, rare earth metals, gallium, and mixtures thereof.

【0007】本発明の第3の要旨は、ドーパントがガリ
ウムである第2の要旨に記載の電極に存する。
[0007] A third aspect of the present invention resides in an electrode according to the second aspect, wherein the dopant is gallium.

【0008】本発明の第4の要旨は、電極活物質が、遷
移金属酸化物、リチウム遷移金属酸化物およびこれらの
混合物から成る群より選択される第1〜3の要旨の何れ
かに記載の電極に存する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided any one of the first to third aspects, wherein the electrode active material is selected from the group consisting of transition metal oxides, lithium transition metal oxides, and mixtures thereof. Exists on the electrodes.

【0009】本発明の第5の要旨は、リチウム遷移金属
酸化物が、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24
びこれらの混合物から成る群より選択される第4の要旨
に記載の電極に存する。
A fifth aspect of the present invention resides in an electrode according to the fourth aspect, wherein the lithium transition metal oxide is selected from the group consisting of LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and a mixture thereof. .

【0010】本発明の第6の要旨は、電極活物質の粒径
が50μm以下である第1〜5の要旨の何れかに記載の
電極に存する。
A sixth aspect of the present invention resides in the electrode according to any one of the first to fifth aspects, wherein the particle size of the electrode active material is 50 μm or less.

【0011】本発明の第7の要旨は、電極活物質の粒径
が1〜10μmの範囲である第1〜6の要旨の何れかに
記載の電極に存する。
A seventh aspect of the present invention resides in the electrode according to any one of the first to sixth aspects, wherein the particle diameter of the electrode active material is in a range of 1 to 10 μm.

【0012】本発明の第8の要旨は、電解質、第1電極
および第2電極から成る電池であって、前記第1電極お
よび第2電極の少なくとも一方が、第1〜7の要旨の何
れかに記載の電極である電池に存する。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a battery comprising an electrolyte, a first electrode and a second electrode, wherein at least one of the first and second electrodes comprises one of the first to seventh aspects. The present invention relates to a battery which is the electrode described in (1).

【0013】本発明の第9の要旨は、第1電極を形成す
る工程と;第2電極を形成する工程と;前記第1電極お
よび第2電極に少なくとも1種の電解質を関連させる工
程とから成る電池の製造方法であって、前記第1電極形
成工程が、集電体基板を形成する工程と;ドーパントを
均一に含有した結晶構造を有する電極活物質層を調製す
る工程と;集電体基板に前記ドープト電極活物質層を塗
布する工程とから成ることを特徴とする電池の製造方法
に存する。
A ninth aspect of the present invention includes a step of forming a first electrode; a step of forming a second electrode; and a step of associating at least one type of electrolyte with the first and second electrodes. Wherein the first electrode forming step includes a step of forming a current collector substrate; a step of preparing an electrode active material layer having a crystal structure containing a dopant uniformly; and a current collector. Applying the doped electrode active material layer to a substrate.

【0014】本発明の第10の要旨は、前記ドープト電
極活物質層調製工程が、実質的極性溶媒に、アルカリ金
属酢酸塩、希土類金属塩又はガリウム金属酢酸塩、及び
ポリマー成分を溶解して、ゼラチン状物質を生成する工
程と;当該ゼラチン状物質を混合する工程と;得られた
溶液から、前記実質的極性溶媒を除去して、実質的に乾
燥物質を得る工程と;当該乾燥物質を熱分解する工程
と、熱分解物質を均一に粉砕する工程とから成る第9の
要旨に記載の方法に存する。
A tenth aspect of the present invention is that the doped electrode active material layer preparing step comprises dissolving an alkali metal acetate, a rare earth metal salt or a gallium metal acetate, and a polymer component in a substantially polar solvent, Producing a gelatinous substance; mixing the gelatinous substance; removing the substantially polar solvent from the resulting solution to obtain a substantially dry substance; A method according to the ninth aspect, comprising a step of decomposing and a step of uniformly pulverizing the pyrolyzed substance.

【0015】本発明の第11の要旨は、(1)遷移金属
塩と、希土類金属塩及びガリウム塩から選ばれた少なく
とも1種の化合物とを、溶媒中に溶解する工程と;
(2)得られた溶液から、遷移金属元素と、希土類金属
及びガリウムから選ばれた少なくとも1種の元素とを含
む均一生成物を得る工程と;(3)得られた前記均一生
成物を加熱処理する工程とを経て得られた電池用電極活
物質に存する。
An eleventh aspect of the present invention provides (1) a step of dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt in a solvent;
(2) a step of obtaining, from the obtained solution, a uniform product containing a transition metal element and at least one element selected from rare earth metals and gallium; and (3) heating the obtained uniform product. And the electrode active material for a battery obtained through the step of treating.

【0016】本発明の第12の要旨は、(1)遷移金属
塩と、希土類金属塩及びガリウム塩から選ばれた少なく
とも1種の化合物とを、溶媒中にポリマー成分と共に溶
解してゼラチン状物質を生成する工程と;(2)得られ
たゼラチン状物質から前記溶媒を除去して乾燥物質を得
る工程と;(3)得られた乾燥物質を加熱処理する工程
とを経て得られた電池用電極活物質に存する。
A twelfth aspect of the present invention is that (1) a gelatinous substance obtained by dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt together with a polymer component in a solvent. (2) removing the solvent from the obtained gelatinous substance to obtain a dry substance; and (3) heat-treating the obtained dry substance for a battery. Exists in the electrode active material.

【0017】本発明の第13の要旨は、(1)遷移金属
塩と、希土類金属塩及びガリウム塩から選ばれた少なく
とも1種の化合物とを、溶媒中に溶解する工程と;
(2)得られた溶液から、遷移金属元素と、希土類金属
及びガリウムから選ばれた少なくとも1種の元素とを含
む均一生成物を得る工程と;(3)得られた前記均一生
成物を加熱処理する工程とを有する電池用電極活物質の
製造方法に存する。
A thirteenth aspect of the present invention is that (1) a step of dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt in a solvent;
(2) a step of obtaining, from the obtained solution, a uniform product containing a transition metal element and at least one element selected from rare earth metals and gallium; and (3) heating the obtained uniform product. And a step of treating the battery.

【0018】本発明の第14の要旨は、(1)遷移金属
塩と、希土類金属塩及びガリウム塩から選ばれた少なく
とも1種の化合物とを、溶媒中にポリマー成分と共に溶
解してゼラチン状物質を生成する工程と;(2)得られ
たゼラチン状物質から前記溶媒を除去して乾燥物質を得
る工程と;(3)得られた乾燥物質を加熱処理する工程
を有することを特徴とする電極活物質の製造方法に存す
る。
According to a fourteenth aspect of the present invention, (1) a gelatinous substance is prepared by dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt together with a polymer component in a solvent. An electrode comprising: (2) removing the solvent from the obtained gelatinous substance to obtain a dry substance; and (3) heat-treating the obtained dry substance. Active manufacturing method.

【0019】本発明の第15の要旨は、工程(1)にお
いて、さらに溶液中にアルカリ金属塩を含有する第13
又は14の要旨に記載の電極活物質の製造方法に存す
る。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the step (1), a thirteenth aspect further comprising an alkali metal salt in a solution.
Or the method for producing an electrode active material described in the summary of item 14.

【0020】本発明の第16の要旨は、(1)リチウム
塩とニッケル塩とガリウム塩とを溶媒中にポリマー成分
と共に溶解してゼラチン状物質を生成する工程と;
(2)得られたゼラチン状物質から前記溶媒を除去して
乾燥物質を得る工程と;(3)得られた乾燥物質を加熱
処理する工程を有することを特徴とする電極活物質の製
造方法。
A sixteenth aspect of the present invention is (1) a step of dissolving a lithium salt, a nickel salt and a gallium salt together with a polymer component in a solvent to produce a gelatinous substance;
(2) A method for producing an electrode active material, comprising: a step of obtaining a dry substance by removing the solvent from the obtained gelatinous substance; and (3) a step of heat-treating the obtained dry substance.

【0021】本発明の第17の要旨は、電極活物質が、
α−NaFeO2型構造を有する第16の要旨に記載の
電極活物質の製造方法に存する。
According to a seventeenth aspect of the present invention, an electrode active material comprises:
A sixteenth aspect of the present invention provides the method for producing an electrode active material having an α-NaFeO 2 type structure.

【0022】本発明の第18の要旨は、加熱処理後さら
に生成物を粉砕する工程を含む第13〜17の要旨の何
れか1つに記載の電池用電極の製造方法に存する。
An eighteenth aspect of the present invention resides in the method for producing a battery electrode according to any one of the thirteenth to seventeenth aspects, further comprising a step of pulverizing the product after the heat treatment.

【0023】[0023]

【発明の実施の態様】以下本発明を図面を使用して説明
する。本発明は様々な実施態様が可能であるため、本発
明は以下に図示された実施態様や説明に限定されない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments and descriptions illustrated below, as the invention is capable of various embodiments.

【0024】図1に本発明に従って製造された電池の一
実施例を示す模式図を示す。本発明の電池10は、第1
電極12、第2電極14及び電解質16とから成る。第
1電極12は、好ましくは、リチウム、カーボン、又は
リチウム及びカーボンの混合物から成る。第2電極14
は、通常、活物質層17と集電体20から成り、結着剤
(図示せず)により保持されかつ集電体20に塗布され
た活物質成分18を含む。活物質成分18は、遷移金属
酸化物や、LiMnO4、LiCoO2又はLiNiO2
等のリチウム遷移金属酸化物から成る。本発明の効果が
特に顕著である点で、本発明において好ましく用いられ
る活物質は、LiCoO2やLiNiO2に代表される、
α−NaFeO2型構造を有する結晶である。特に好ま
しくは、LiNiO2に代表される、α−NaFeO2
構造を有するリチウムニッケル酸化物からなる結晶であ
る。図示しないが、ドーパントは、活物質成分の結晶格
子中に均一に含有される。以下で詳述するように、ドー
パントを、活物質成分の結晶格子中に均一に含有させた
ことにより、電池の容量保持性、放電寿命ならびにクー
ロン効率が向上する。
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a battery manufactured according to the present invention. The battery 10 of the present invention
It comprises an electrode 12, a second electrode 14, and an electrolyte 16. The first electrode 12 is preferably made of lithium, carbon, or a mixture of lithium and carbon. Second electrode 14
Usually comprises an active material layer 17 and a current collector 20, and includes an active material component 18 held by a binder (not shown) and applied to the current collector 20. The active material component 18 includes a transition metal oxide, LiMnO 4 , LiCoO 2, or LiNiO 2
And the like. In that the effect of the present invention is particularly remarkable, an active material preferably used in the present invention is represented by LiCoO 2 or LiNiO 2 ,
It is a crystal having an α-NaFeO 2 type structure. Particularly preferred is a crystal composed of lithium nickel oxide having an α-NaFeO 2 type structure represented by LiNiO 2 . Although not shown, the dopant is uniformly contained in the crystal lattice of the active material component. As described in detail below, by uniformly including the dopant in the crystal lattice of the active material component, the capacity retention, discharge life, and Coulomb efficiency of the battery are improved.

【0025】ドーパントとしては、アルカリ金属、希土
類金属又はガリウムが好ましい。アルカリ金属として
は、リチウム、ナトリウム、カリウムが好ましく、特に
ナトリウム、カリウムが好ましい。本明細書中で使用す
る用語”希土類金属”とは、III族元素およびランタ
ニド元素を総体的に表す。希土類金属としては、セリウ
ム、エルビウム、ガドリニウムが好ましい。特に好まし
いドーパントは、希土類金属またはガリウムであり、中
でもガリウムが好ましい。ドープ量は、活物質全体量に
対して、通常0.001重量%以上、好ましくは0.0
1重量%以上であり、また通常10%以下、好ましくは
5%以下である。また、電極活物質としてリチウム遷移
金属酸化物を使用した場合、ドープ量は前記リチウム遷
移金属酸化物を構成する遷移金属に対して、通常0.0
01原子%以上、好ましくは0.01原子%以上であ
り、また通常10原子%以下、好ましくは5原子%以下
である。ドープ量が少なすぎると効果が不十分となるこ
とがあり、多すぎると逆に容量が低下する傾向にある。
例えば、活物質としてLiNiO2を使用し、ドーパン
トとしてガリウムを使用した場合、以下の実施例に記載
するように、LiNixGay2のような構造式でドー
プされる。ここで、xは0.8〜1.2、好ましくは
0.9〜1.1であり、yは0.001〜0.1、好ま
しくは0.001〜0.05である。
The dopant is preferably an alkali metal, a rare earth metal or gallium. As the alkali metal, lithium, sodium and potassium are preferable, and sodium and potassium are particularly preferable. As used herein, the term "rare earth metal" refers collectively to Group III elements and lanthanide elements. As the rare earth metal, cerium, erbium, and gadolinium are preferable. Particularly preferred dopants are rare earth metals or gallium, of which gallium is preferred. The amount of the dope is usually 0.001% by weight or more, and preferably 0.01% by weight or
It is at least 1% by weight, and usually at most 10%, preferably at most 5%. When a lithium transition metal oxide is used as the electrode active material, the doping amount is usually 0.0% with respect to the transition metal constituting the lithium transition metal oxide.
It is at least 01 at%, preferably at least 0.01 at%, and usually at most 10 at%, preferably at most 5 at%. If the doping amount is too small, the effect may be insufficient, while if it is too large, the capacity tends to decrease.
For example, using LiNiO 2 as the active material, when using gallium as a dopant, as described in the examples below, is doped by structure such as LiNi x Ga y O 2. Here, x is 0.8 to 1.2, preferably 0.9 to 1.1, and y is 0.001 to 0.1, preferably 0.001 to 0.05.

【0026】電解質16は、従来使用される溶剤および
塩または(液体、ポリマー、ゲル及びプラスチック系等
の)電気化学的系から成る。溶剤としては、プロピレン
カーボネート(PC)又はエチレンカーボネート(E
C)等が例示され、塩としては、LiPF6又はLAs
6等が例示される。
The electrolyte 16 may be comprised of conventionally used solvents and salts or electrochemical systems (such as liquid, polymer, gel and plastic systems). As the solvent, propylene carbonate (PC) or ethylene carbonate (E
C) and the like. Examples of the salt include LiPF 6 or LAs.
F 6, and the like.

【0027】次に、本発明の電池10の製造方法につい
て説明する。先ず、電極12及び14を製造する。例え
ば、電極12はアノードであり、電極14は集電体基板
に塗布された活物質層含有カソードから形成することが
できる。別の電池形態では、電池が充電または放電のい
ずれの状態にあるかに応じて、アノード及びカソードは
互いに交換可能である。電極12は従来技術によって形
成することができる。
Next, a method for manufacturing the battery 10 of the present invention will be described. First, the electrodes 12 and 14 are manufactured. For example, the electrode 12 may be an anode, and the electrode 14 may be formed from an active material layer-containing cathode applied to a current collector substrate. In other battery configurations, the anode and cathode are interchangeable, depending on whether the battery is in a charged or discharged state. Electrode 12 can be formed by conventional techniques.

【0028】電極活物質18は、好ましくはアルカリ金
属と遷移金属との複合酸化物である。本発明の電極活物
質の製造方法によって、アルカリ金属と遷移金属との上
記複合酸化物を得ることができる。
The electrode active material 18 is preferably a composite oxide of an alkali metal and a transition metal. The composite oxide of an alkali metal and a transition metal can be obtained by the method for producing an electrode active material of the present invention.

【0029】前記電極活物質は、(1)ニッケル塩、マ
ンガン塩及びコバルト塩から選ばれた少なくとも1種の
ような遷移金属塩と、希土類金属塩及びガリウム塩から
選ばれた少なくとも1種の化合物とを、溶媒中に溶解す
る工程と、(2)得られた溶液から、ニッケル、マンガ
ン及びコバルトから選ばれた少なくとも一種の元素のよ
うな遷移金属元素と、希土類金属及びガリウムから選ば
れた少なくとも1種の元素とを含む均一生成物を得る工
程と、(3)得られた前記均一生成物を加熱処理する工
程、を経て得ることができる。
The electrode active material comprises: (1) a transition metal salt such as at least one selected from nickel salts, manganese salts and cobalt salts, and at least one compound selected from rare earth metal salts and gallium salts. Dissolving in a solvent; and (2) from the obtained solution, a transition metal element such as at least one element selected from nickel, manganese and cobalt, and at least one selected from rare earth metals and gallium. It can be obtained through a step of obtaining a uniform product containing one kind of element and (3) a step of heat-treating the obtained uniform product.

【0030】工程(1)において使用するニッケル塩、
マンガン塩、コバルト塩等の遷移金属塩、希土類金属
塩、ガリウム塩等の塩は、例えば、酢酸塩、硝酸塩、ア
ルコキシド等を含む。硝酸塩は強酸化剤として作用し窒
素酸化物を生じることがあり、好ましくは酢酸塩及びア
ルコキシドであり、最も好ましくは酢酸塩である。溶媒
としては、メタノール、エタノール等のアルコールや水
等の各種極性溶媒を挙げることができる。
A nickel salt used in step (1),
Salts such as transition metal salts such as manganese salts and cobalt salts, rare earth metal salts and gallium salts include, for example, acetates, nitrates and alkoxides. Nitrate can act as a strong oxidizing agent to produce nitrogen oxides, preferably acetates and alkoxides, most preferably acetates. Examples of the solvent include alcohols such as methanol and ethanol, and various polar solvents such as water.

【0031】工程(1)の溶液中には、さらにアルカリ
金属塩、好ましくはリチウム塩を溶解させておくのが、
工程を簡略化でき、電池性能も高めることができるので
好ましい。また、後段の工程(2)において均一生成物
を得るために、溶液中にポリビニルアルコール等のポリ
マー成分を存在させることによって、溶液をゼラチン状
物質とすることもできる。
In the solution of step (1), an alkali metal salt, preferably a lithium salt, is further dissolved.
This is preferable because the process can be simplified and the battery performance can be improved. Further, in order to obtain a uniform product in the subsequent step (2), the solution can be made into a gelatinous substance by allowing a polymer component such as polyvinyl alcohol to be present in the solution.

【0032】工程(2)において、均一生成物を得るた
めには、例えば、工程(1)で上記ゼラチン状物質を生
成させ、該ゼラチン状物質から溶媒を除去する方法や、
工程(1)で得られた溶液にアルカリ剤を添加する等の
方法によりpHを上げて共沈させる方法を挙げることが
できる。前者の方法において溶媒を除去して乾燥物質を
得るには、ゼラチン状物質を加熱及び/又は減圧処理し
て溶媒を蒸発させればよい。また、後者の方法において
は、例えば、塩としてアルコキシドを使用し、溶液をア
ルカリ存在下で加熱することによって共沈物を得ること
ができる。
In order to obtain a homogeneous product in the step (2), for example, a method in which the gelatinous substance is formed in the step (1) and the solvent is removed from the gelatinous substance,
A method of increasing the pH by a method such as adding an alkali agent to the solution obtained in the step (1) and coprecipitating the solution can be mentioned. In order to obtain a dry substance by removing the solvent in the former method, the gelatinous substance may be heated and / or reduced in pressure to evaporate the solvent. In the latter method, for example, a coprecipitate can be obtained by using an alkoxide as a salt and heating the solution in the presence of an alkali.

【0033】工程(3)においては、得られた均一生成
物を加熱処理する。この際の温度は、通常80〜100
0℃、好ましくは150〜900℃程度である。また処
理時間は、通常0.5〜100時間、好ましくは1〜5
0時間程度である。工程(1)においてゼラチン状物質
を得てこれを工程(2)において乾燥することによって
得られた乾燥物質に加熱処理を施す場合、該加熱処理
は、ポリマー成分等を炭化する過程を含む。
In the step (3), the obtained homogeneous product is subjected to a heat treatment. The temperature at this time is usually 80 to 100
0 ° C., preferably about 150 to 900 ° C. The processing time is usually 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 5 hours.
It is about 0 hours. In the case where the gelatinous substance is obtained in the step (1) and the dried substance obtained by drying the gelatinous substance in the step (2) is subjected to a heat treatment, the heat treatment includes a step of carbonizing the polymer component and the like.

【0034】加熱処理によって得られた生成物は、必要
に応じてさらに反応、後処理によって目的とする電極活
物質となる。例えば、工程(1)において溶液中にリチ
ウム塩を溶解させていた場合、上記工程(3)によっ
て、前記リチウム遷移金属酸化物と同じ組成のものを得
ることができる。また、これをさらに粉砕処理して、粒
径を制御するのが好ましい。粉砕は、湿式粉砕、乾式粉
砕いずれの方法も採用することができる。また、上記工
程(1)〜(3)においてリチウム塩を存在させなかっ
た場合、工程(3)で得られた生成物をさらに炭酸リチ
ウムや水酸化リチウム等のリチウム化合物と混合し、こ
れを焼成することによってリチウム遷移金属酸化物とす
ることができる。この場合も、その後粉砕処理して、粒
径を制御することができる。
The product obtained by the heat treatment becomes a desired electrode active material by further reaction and post-treatment if necessary. For example, when the lithium salt is dissolved in the solution in the step (1), the same composition as the lithium transition metal oxide can be obtained in the step (3). Further, it is preferable that this is further pulverized to control the particle size. For the pulverization, any of wet pulverization and dry pulverization can be employed. In the case where no lithium salt was present in the above steps (1) to (3), the product obtained in the step (3) was further mixed with a lithium compound such as lithium carbonate or lithium hydroxide, and this was fired. By doing so, a lithium transition metal oxide can be obtained. Also in this case, the particle size can be controlled by a pulverizing process thereafter.

【0035】以上の工程の中で特に好ましい態様であ
る、(1)アルカリ金属塩、遷移金属塩と、希土類金属
塩及びガリウム塩から選ばれた少なくとも1種の化合物
とを、溶媒中にポリマー成分と共に溶解してゼラチン状
物質を生成する工程と、(2)得られたゼラチン状物質
から前記溶媒を除去して乾燥物質を得る工程と、(3)
得られた乾燥物質を加熱処理する工程を有する電極活物
質及び電極の製造方法における、さらなる好ましい態様
について、以下さらに説明する。
In a particularly preferred embodiment of the above steps, (1) an alkali metal salt, a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt are mixed with a polymer component in a solvent. (2) removing the solvent from the obtained gelatinous substance to obtain a dry substance; (3)
Further preferred embodiments of the method for producing an electrode active material and an electrode having a step of heat-treating the obtained dried substance are further described below.

【0036】先ず、実質的極性溶媒にアルカリ金属酢酸
塩、希土類金属酢酸塩又はガリウム金属酢酸塩を溶解す
る。アルカリ金属酢酸塩としては、酢酸リチウム、酢酸
ナトリウム、酢酸カリウムが好ましい。希土類金属酢酸
塩としては、酢酸セリウム、酢酸エルビウム、酢酸ガド
リニウムが好ましい。
First, an alkali metal acetate, a rare earth metal acetate or a gallium metal acetate is dissolved in a substantially polar solvent. As the alkali metal acetate, lithium acetate, sodium acetate and potassium acetate are preferred. As the rare earth metal acetate, cerium acetate, erbium acetate, and gadolinium acetate are preferable.

【0037】極性溶媒としては公知の溶媒が使用でき、
水、メタノール及びエタノールが好ましく使用される。
塩としては、本発明では酢酸塩が好ましく使用される。
この理由は、従来使用される硝酸塩が、強酸化剤であ
り、容易に分解して多量のNOxガスを発生する。それ
故、硝酸塩を使用した場合、爆発、腐食および環境問題
が生じる。これに対し、上述の酢酸塩を使用すると、分
解時にこのようなガスを発生しない。
As the polar solvent, known solvents can be used.
Water, methanol and ethanol are preferably used.
As the salt, an acetate is preferably used in the present invention.
The reason for this is that the conventionally used nitrate is a strong oxidizer and easily decomposes to generate a large amount of NOx gas. Therefore, explosion, corrosion and environmental problems occur when nitrates are used. On the other hand, when the above-mentioned acetate is used, such a gas is not generated at the time of decomposition.

【0038】次いで、溶剤にポリマー成分を溶解し、得
られた溶液を充分に混合する(約24時間程度)。ポリ
マー成分として、通常、溶媒に対する溶解性があれば、
特に制限はないが、好ましくは ポリビニルアルコール
(PVA)が使用される。この時点で、実質的に透明な
ゼラチン状/ゾル−ゲル状物質が形成される。このよう
にして、上記のドーパントである酢酸塩は、活物質成分
の結晶格子中に均一に含有させられる。
Next, the polymer component is dissolved in a solvent, and the resulting solution is thoroughly mixed (about 24 hours). As a polymer component, usually, if it has solubility in a solvent,
Although there is no particular limitation, polyvinyl alcohol (PVA) is preferably used. At this point, a substantially clear gelatinous / sol-gel material is formed. In this way, the acetate as the dopant is uniformly contained in the crystal lattice of the active material component.

【0039】次いで、周囲条件下もしくは減圧環境下で
溶剤を除去する。溶剤の除去後、得られた実質的に乾燥
状態の粉末/材料を石英管等の容器に取り、空気中で加
熱処理する。加熱処理は、好ましくは、ポリマー成分等
を炭化する前段の工程とアルカリ金属と遷移金属との複
合酸化物を生成させる後段の工程とを有する。前段の工
程は、通常温度80〜600℃、好ましくは100〜5
00℃程度で、通常0.1〜20時間、好ましくは1〜
10時間程度加熱処理する。後段の工程は、通常温度2
00〜1000℃、好ましくは450〜850℃程度
で、通常0.1〜30時間、好ましくは1〜20時間程
度加熱処理する。いずれの工程も空気等、酸素含有ガス
雰囲気下で行なうことができる。
Next, the solvent is removed under ambient conditions or under reduced pressure. After removal of the solvent, the resulting substantially dry powder / material is placed in a container such as a quartz tube and heat treated in air. The heat treatment preferably includes a first step of carbonizing the polymer component and the like and a second step of generating a composite oxide of an alkali metal and a transition metal. The first step is usually performed at a temperature of 80 to 600 ° C., preferably 100 to 5 ° C.
At about 00 ° C., usually 0.1 to 20 hours, preferably 1 to
Heat treatment for about 10 hours. The subsequent process is usually performed at a temperature of 2
The heat treatment is carried out at a temperature of 00 to 1000 ° C, preferably about 450 to 850 ° C, usually for about 0.1 to 30 hours, preferably for about 1 to 20 hours. All of the steps can be performed in an oxygen-containing gas atmosphere such as air.

【0040】具体的な例としては、まず空気中200℃
で2時間加熱する。続いて400℃にまで温度を上昇さ
せ、1時間保持する(空気中)。次に、純酸素を系内に
100ml/minの流量で30分導入し、その後流量
を300ml/minに増加させる。温度を750℃に
まで上昇させて、16時間保持する。
As a specific example, first, in air at 200 ° C.
And heat for 2 hours. Subsequently, the temperature is raised to 400 ° C. and maintained for 1 hour (in air). Next, pure oxygen is introduced into the system at a flow rate of 100 ml / min for 30 minutes, and thereafter the flow rate is increased to 300 ml / min. Raise the temperature to 750 ° C. and hold for 16 hours.

【0041】得られた生成物は、好ましくはセラミック
ビーズ(研磨媒)及びボールミルローラー等を使用し、
粒径が通常50ミクロン未満、好ましくは約1〜約10
ミクロンの範囲となるまで上記物質を均一に粉砕する。
粉砕後、必要に応じて得られた物質に炭素質添加剤を添
加した後、集電体基板上に塗布することによって、第2
電極14を完成させる。
The obtained product is preferably obtained by using ceramic beads (polishing medium) and a ball mill roller.
Particle size is usually less than 50 microns, preferably from about 1 to about 10
The material is ground uniformly until it is in the micron range.
After pulverization, if necessary, a carbonaceous additive is added to the obtained substance, and then applied onto a current collector substrate to form a second substance.
The electrode 14 is completed.

【0042】最後に、電解質16を、電極12及び14
のそれぞれと関連させる。電解質16は従来技術を使用
して製造でき、通常、PC又はEC等の少なくとも1種
の溶剤に溶解したLiPF6又はLiAsF6等の塩から
形成される。
Finally, the electrolyte 16 is applied to the electrodes 12 and 14
Associated with each of the Electrolyte 16 can be manufactured using conventional techniques and is typically formed from a salt such as LiPF 6 or LiAsF 6 dissolved in at least one solvent such as PC or EC.

【0043】以上の説明は単に例示であり、本発明の主
旨を損ねない範囲で種々の変更が可能である。
The above description is merely an example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0044】以下、上記変更の一例として、電池として
好ましくは用いられるリチウムイオン電池の構成につい
て説明する。
Hereinafter, as an example of the above change, a configuration of a lithium ion battery preferably used as a battery will be described.

【0045】リチウムイオン電池は、通常、正極及び負
極に対応する第1及び第2電極とそれらの間に介装され
た電解質層とからなる。第1電極及び第2電極は、通
常、集電体基板上に活物質を結着させてなる。
A lithium ion battery usually includes first and second electrodes corresponding to a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte layer interposed therebetween. The first electrode and the second electrode are generally formed by binding an active material on a current collector substrate.

【0046】集電体基板:集電体基板の材料としては、
銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス等各種の金属
やこれらの合金を例示することができる。好ましくは、
正極の集電体基板としてアルミニウムを使用し、負極の
集電体基板として銅を使用する。
Current collector substrate: As a material of the current collector substrate,
Examples include various metals such as copper, aluminum, nickel, and stainless steel, and alloys thereof. Preferably,
Aluminum is used as the current collector substrate of the positive electrode, and copper is used as the current collector substrate of the negative electrode.

【0047】集電体基板の厚みは適宜選択されるが好ま
しくは1〜30μm、さらに好ましくは1〜20μmで
ある。薄すぎると機械的強度が弱くなる傾向にあり、生
産上問題になる。厚すぎると電池全体としての容量が低
下する。
The thickness of the current collector substrate is appropriately selected, but is preferably 1 to 30 μm, more preferably 1 to 20 μm. If it is too thin, the mechanical strength tends to be weak, which is a problem in production. If it is too thick, the capacity of the battery as a whole decreases.

【0048】これら集電体基板表面には予め粗面化処理
を行うと電極材の接着強度が高くなるので好ましい。表
面の粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法ま
たは化学研磨法が挙げられる。機械的研磨法としては、
研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼
線などを備えたワイヤーブラシなどで集電体表面を研磨
する方法が挙げられる。また接着強度や導電性を高める
ために、集電体表面に中間層を形成してもよい。
The surface of the current collector substrate is preferably subjected to a roughening treatment in advance, since the adhesive strength of the electrode material is increased. Examples of the surface roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. As a mechanical polishing method,
A method in which the surface of the current collector is polished with a polishing cloth paper to which the abrasive particles are fixed, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire, or the like. Further, an intermediate layer may be formed on the surface of the current collector to increase the adhesive strength and the conductivity.

【0049】また、集電体基板の形状は、金属メッシュ
以外に、板状であってもよい。
Further, the shape of the current collector substrate may be a plate shape other than the metal mesh.

【0050】活物質:第1電極又は第2電極に使用する
活物質は、製造する電池の種類や特性に応じて適宜選択
すればよい。
Active material: The active material used for the first electrode or the second electrode may be appropriately selected according to the type and characteristics of the battery to be manufactured.

【0051】リチウムイオン電池の場合、正極活物質と
しては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であれば無機
化合物でも有機化合物でも使用できる。無機化合物とし
て、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化
物、遷移金属硫化物等のカルコゲン化合物等が挙げられ
る。ここで遷移金属としてはFe、Co、Ni、Mn等
が用いられる。具体的には、MnO、V25、V
613、TiO2等の遷移金属酸化物、ニッケル酸リチウ
ム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリ
チウムと遷移金属との複合酸化物、TiS2、FeS、
MoS2などの遷移金属硫化物等が挙げられる。これら
の化合物はその特性を向上させるために部分的に元素置
換したものであってもよい。有機化合物としては、例え
ばポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスルフ
ィド系化合物、ポリスルフィド系化合物等が挙げられ
る。正極活物質として、これらの無機化合物、有機化合
物を混合して用いてもよい。好ましくは、リチウム遷移
金属酸化物、特に、コバルト、ニッケル及びマンガンか
らなる群から選ばれる少なくとも1種の遷移金属とリチ
ウムとの複合酸化物である。前述のように、最も好まし
いのは、LiNiO2、LiCoO2、LiMn24であ
り、特にLiCoO2やLiNiO2に代表される、α−
NaFeO2型構造を有するものである。
In the case of a lithium ion battery, an inorganic compound or an organic compound can be used as the positive electrode active material as long as lithium ions can be inserted and extracted. Examples of the inorganic compound include a transition metal oxide, a composite oxide of lithium and a transition metal, and a chalcogen compound such as a transition metal sulfide. Here, Fe, Co, Ni, Mn, or the like is used as the transition metal. Specifically, MnO, V 2 O 5 , V
Transition metal oxides such as 6 O 13 and TiO 2 ; composite oxides of lithium and transition metals such as lithium nickelate, lithium cobaltate and lithium manganate; TiS 2 , FeS;
Transition metal sulfides such as MoS 2 are exemplified. These compounds may be partially substituted with elements in order to improve their properties. Examples of the organic compound include polyaniline, polypyrrole, polyacene, disulfide-based compounds, and polysulfide-based compounds. These inorganic compounds and organic compounds may be mixed and used as the positive electrode active material. Preferably, it is a lithium transition metal oxide, especially a composite oxide of lithium and at least one transition metal selected from the group consisting of cobalt, nickel and manganese. As described above, the most preferable are LiNiO 2 , LiCoO 2 , and LiMn 2 O 4 , and particularly α-LiN, represented by LiCoO 2 and LiNiO 2.
It has a NaFeO 2 type structure.

【0052】正極活物質の粒径は、それぞれ電池の他の
構成要素とのかねあいで適宜選択すればよいが、通常1
〜50、特に1〜30μm、さらには1〜10μmとす
るのが初期効率、サイクル特性等の電池特性が向上する
ので好ましい。
The particle size of the positive electrode active material may be appropriately selected depending on the balance with other components of the battery.
The thickness is preferably from 50 to 50, particularly from 1 to 30 μm, and more preferably from 1 to 10 μm, since battery characteristics such as initial efficiency and cycle characteristics are improved.

【0053】負極に用いることができるリチウムイオン
の吸蔵放出可能な負極活物質としては、通常、グラファ
イトやコークス等の炭素質粒子が挙げられる。斯かる炭
素系物質は、金属、金属塩、酸化物などとの混合体や被
覆体の形態で利用することもできる。また、負極活物質
としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル
等の酸化物や硫酸塩、金属リチウム、Li−Al、Li
−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金、リ
チウム遷移金属窒化物、シリコン等も使用できる。負極
活物質の平均粒径は、初期効率、レイト特性、サイクル
特性などの電池特性の向上の観点から、通常50μm以
下、好ましくは30μm以下、さらに好ましくは10μ
m以下とする。この粒径が大きすぎると電子伝導性が悪
化する。また、通常は0.5μm以上、好ましくは1μ
m以上である。
Examples of the negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions that can be used for the negative electrode include carbonaceous particles such as graphite and coke. Such a carbon-based material can also be used in the form of a mixture or coating with a metal, metal salt, oxide, or the like. Examples of the negative electrode active material include oxides and sulfates of silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel and the like, metallic lithium, Li-Al, Li
Lithium alloys such as -Bi-Cd and Li-Sn-Cd, lithium transition metal nitrides, silicon and the like can also be used. The average particle size of the negative electrode active material is usually 50 μm or less, preferably 30 μm or less, and more preferably 10 μm or less, from the viewpoint of improving battery characteristics such as initial efficiency, late characteristics and cycle characteristics.
m or less. If the particle size is too large, the electron conductivity deteriorates. Further, it is usually 0.5 μm or more, preferably 1 μm.
m or more.

【0054】電極のその他の構成:活物質を集電体基板
上に結着させるため、結着剤を使用することが好まし
い。結着剤としてはシリケート、ガラスのような無機化
合物や、主として高分子からなる各種の樹脂が使用でき
る。
Other Structures of Electrodes: In order to bind the active material on the current collector substrate, it is preferable to use a binder. As the binder, inorganic compounds such as silicate and glass, and various resins mainly composed of polymers can be used.

【0055】樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ−1,1−ジメチルエチレンなどの
アルカン系ポリマー;ポリブタジエン、ポリイソプレン
などの不飽和系ポリマー;ポリスチレン、ポリメチルス
チレン、ポリビニルピリジン、ポリ−N−ビニルピロリ
ドンなどの環を有するポリマー;ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチ
ル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポ
リアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド
などのアクリル系ポリマー;ポリフッ化ビニル、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ
素系樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシア
ニドなどのCN基含有ポリマー;ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルアルコールなどのポリビニルアルコール系ポリマ
ー;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲ
ン含有ポリマー;ポリアニリンなどの導電性ポリマーな
どが使用できる。また上記のポリマーなどの混合物、変
性体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラ
フト共重合体、ブロック共重合体などであっても使用で
きる。
Examples of the resin include alkane-based polymers such as polyethylene, polypropylene and poly-1,1-dimethylethylene; unsaturated polymers such as polybutadiene and polyisoprene; polystyrene, polymethylstyrene, polyvinylpyridine and poly-N -Polymers having a ring such as vinylpyrrolidone; acrylic polymers such as polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid and polyacrylamide Fluorinated resins such as polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; CN group-containing polymers such as polyacrylonitrile and polyvinylidene cyanide; polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, etc. Polyvinyl chloride, halogen-containing polymers such as polyvinylidene chloride; a conductive polymer such as polyaniline can be used polyvinyl alcohol-based polymer. Further, a mixture of the above-mentioned polymers and the like, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer and the like can also be used.

【0056】活物質100重量部に対する結着剤の配合
量は好ましくは0.1〜30重量部、さらに好ましくは
1〜15重量部である。樹脂の量が少なすぎると電極の
強度が低下することがある。樹脂の量が多すぎると容量
が低下したり、レイト特性が低下したりすることがあ
る。
The compounding amount of the binder with respect to 100 parts by weight of the active material is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight. If the amount of the resin is too small, the strength of the electrode may decrease. If the amount of the resin is too large, the capacity may decrease, or the late characteristics may decrease.

【0057】電極中には必要に応じて導電材料、補強材
など各種の機能を発現する添加剤、粉体、充填材などを
含有していてもよい。導電材料としては、上記活物質に
適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限
は無いが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラッ
ク、黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属のファイバー、
箔などが挙げられる。添加剤としてはトリフルオロプロ
ピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、1,6−
Dioxaspiro〔4,4〕nonane−2,7
−dione、12−クラウン−4−エーテルなどが電
池の安定性、寿命を高めるために使用することができ
る。補強材としては各種の無機、有機の球状、繊維状フ
ィラーなどが使用できる。
The electrode may contain additives, such as a conductive material and a reinforcing material, which exhibit various functions, a powder, a filler, and the like, if necessary. The conductive material is not particularly limited as long as it can impart conductivity by mixing an appropriate amount with the active material, but usually, acetylene black, carbon black, carbon powder such as graphite, and various metal fibers,
Foil and the like. As additives, trifluoropropylene carbonate, vinylene carbonate, 1,6-
Dioxaspiro [4,4] nonane-2,7
-Dione, 12-crown-4-ether and the like can be used to increase the stability and life of the battery. As the reinforcing material, various inorganic or organic spherical or fibrous fillers can be used.

【0058】電極を集電体基板上に形成する手法として
は、例えば、粉体状の活物質を結着剤とともに溶剤と混
合し、ボールミル、サンドミル、二軸混練機などにより
分散塗料化したものを、集電体基板上に塗布して乾燥す
る方法が好適に行なわれる。この場合、用いられる溶剤
の種類は、電極材に対して不活性であり且つ結着剤を溶
解しうる限り特に制限されず、例えばN−メチルピロリ
ドン等の一般的に使用される無機、有機溶剤のいずれも
使用できる。
As a method of forming the electrodes on the current collector substrate, for example, a method in which a powdery active material is mixed with a solvent together with a binder and dispersed and coated with a ball mill, a sand mill, a twin-screw kneader or the like is used. Is preferably applied to a current collector substrate and dried. In this case, the type of the solvent used is not particularly limited as long as it is inert to the electrode material and can dissolve the binder, and for example, a commonly used inorganic or organic solvent such as N-methylpyrrolidone. Can be used.

【0059】また、活物質を結着剤と混合し加熱するこ
とにより軟化させた状態で、集電体基板上に圧着、ある
いは吹き付ける手法によって活物質層を形成することも
できる。さらには活物質を単独で集電体基板上に焼成す
ることによって形成することもできる。
Alternatively, the active material layer may be formed by a method of pressing or spraying the active material on a current collector substrate in a state where the active material is mixed with a binder and softened by heating. Further, it can be formed by firing the active material alone on the current collector substrate.

【0060】活物質層の厚さは、通常1μm以上であ
り、好ましくは10μm以上である。また、通常200
μm以下、好ましくは150μm以下である。薄すぎる
と、活物質層の均一性が確保しにくくなり、また容量が
低下する傾向にある。また、厚すぎると、レート特性が
低下する傾向にある。
The thickness of the active material layer is usually at least 1 μm, preferably at least 10 μm. In addition, usually 200
μm or less, preferably 150 μm or less. If it is too thin, it becomes difficult to ensure uniformity of the active material layer, and the capacity tends to decrease. On the other hand, if the thickness is too large, the rate characteristics tend to decrease.

【0061】集電体基板と活物質層との間にプライマー
層を設けることができる。その結果、集電基板と活物質
層の接着性をさらに向上させることができる。プライマ
ー層は、導電性材料と結着剤と溶剤とを含む塗料を、集
電基板上に塗布後、乾燥することによって形成させるこ
とができる。
A primer layer can be provided between the current collector substrate and the active material layer. As a result, the adhesiveness between the current collecting substrate and the active material layer can be further improved. The primer layer can be formed by applying a paint containing a conductive material, a binder, and a solvent on a current collecting substrate and then drying the paint.

【0062】プライマー層に使用する導電性材料として
は、カーボンブラック、グラファイト等の炭素質粒子
や、金属粉体、導電性高分子等各種のものを使用でき
る。プライマー層に使用する結着剤や溶剤は、活物質層
に使用するものと同様のものを使用できる。プライマー
層の厚さは、通常0.05μm以上、好ましくは0.1
μm以上であり、また通常20μm以下、好ましくは1
0μm以下である。薄すぎると、プライマー層の均一性
が確保しにくくなる傾向にある。また、厚すぎると、電
池の容量レート特性が低下する傾向にある。
As the conductive material used for the primer layer, various materials such as carbonaceous particles such as carbon black and graphite, metal powders, and conductive polymers can be used. The same binder and solvent as those used for the active material layer can be used for the primer layer. The thickness of the primer layer is usually 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more.
μm or more, and usually 20 μm or less, preferably 1 μm or less.
0 μm or less. If it is too thin, it tends to be difficult to ensure uniformity of the primer layer. If the thickness is too large, the capacity rate characteristics of the battery tend to decrease.

【0063】電解質:電解質は、第1電極及び第2電極
と相互に関連して、電極間のイオン移動に関与する。電
解質は、通常電極相互の間に電解質層として存在すると
共に、活物質層内にも存在し、活物質の少なくとも一部
の表面と接触する。
Electrolyte: The electrolyte interacts with the first and second electrodes and participates in ion transfer between the electrodes. The electrolyte usually exists as an electrolyte layer between the electrodes and also exists in the active material layer, and comes into contact with at least a part of the surface of the active material.

【0064】電解質は、通常、流動性を有する電解液
や、ゲル状電解質や完全固体型電解質等の非流動性電解
質等の各種の電解質を含む。電池の特性上は電解液また
はゲル状電解質が好ましく、また、安全上は非流動性電
解質が好ましい。特に、非流動性電解質を使用した場
合、従来の電解液を使用した電池に対してより有効に液
漏れが防止できる。さらに、本発明においては、包装材
が極めて薄いので電解液の液漏れが起こりやすく、その
点、非流動性電解質を使用する効果が大きい。
The electrolyte generally includes various electrolytes such as an electrolyte having fluidity and a non-fluid electrolyte such as a gel electrolyte and a completely solid electrolyte. An electrolyte or a gel electrolyte is preferable in terms of battery characteristics, and a non-fluid electrolyte is preferable in terms of safety. In particular, when a non-fluid electrolyte is used, liquid leakage can be more effectively prevented for a battery using a conventional electrolyte. Further, in the present invention, since the packaging material is extremely thin, leakage of the electrolyte solution is likely to occur, and in that respect, the effect of using the non-fluid electrolyte is great.

【0065】電解質として使用される電解液は、通常支
持電解質を非水系溶媒に溶解してなる。
The electrolytic solution used as the electrolyte is usually obtained by dissolving a supporting electrolyte in a non-aqueous solvent.

【0066】支持電解質としては、電解質として正極お
よび負極に対して安定であり、かつリチウムイオンが正
極活物質あるいは負極活物質と電気化学反応をするため
の移動をおこない得る非水物質であればいずれのもので
も使用することができる。具体的にはLiPF6、Li
AsF6、LiSbF6、LiBF4、LiClO4、Li
I、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2
LiSCN、LiSO3CF2等のリチウム塩が挙げられ
る。これらのうちでは特にLiPF6、LiClO4が好
適である。
As the supporting electrolyte, any non-aqueous substance which is stable to the positive electrode and the negative electrode as an electrolyte and which can move for the lithium ion to undergo an electrochemical reaction with the positive electrode active material or the negative electrode active material can be used. Can also be used. Specifically, LiPF 6 , Li
AsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , Li
I, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 ,
Lithium salts such as LiSCN and LiSO 3 CF 2 are exemplified. Among them, LiPF 6 and LiClO 4 are particularly preferable.

【0067】これら支持電解質を非水系溶媒に溶解した
状態で用いる場合の濃度は、一般的に0.5〜2.5m
ol/Lである。これら支持電解質を溶解する非水系溶
媒は特に限定されないが、比較的高誘電率の溶媒が好適
に用いられる。具体的にはエチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカ
ーボネートなどの非環状カーボネート類、テトラヒドロ
フラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエ
タン等のグライム類、γ−ブチロラクトン等のラクトン
類、スルフォラン等の硫黄化合物、アセトニトリル等の
ニトリル類等が挙げられる。またこれらの1種または2
種以上の混合物を使用することができる。
When these supporting electrolytes are used in the state of being dissolved in a non-aqueous solvent, the concentration is generally 0.5 to 2.5 m
ol / L. The nonaqueous solvent in which these supporting electrolytes are dissolved is not particularly limited, but a solvent having a relatively high dielectric constant is preferably used. Specifically, ethylene carbonate, cyclic carbonates such as propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, acyclic carbonates such as ethyl methyl carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, glymes such as dimethoxyethane, γ-butyrolactone and the like Examples thereof include lactones, sulfur compounds such as sulfolane, and nitriles such as acetonitrile. One or two of these
Mixtures of more than one species can be used.

【0068】これらのうちでは、特にエチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート
類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エ
チルメチルカーボネートなどの非環状カーボネート類か
ら選ばれた1種または2種以上の溶媒が好適である。ま
たこれらの分子中の水素原子の一部をハロゲンなどに置
換したものも使用できる。またこれらの溶媒に、添加剤
などを加えてもよい。添加剤としては例えば、トリフル
オロプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
1,6−Dioxaspiro〔4,4〕nonane
−2,7−dione、12−クラウン−4−エーテル
などが電池の安定性、性能、寿命を高める目的で使用で
きる。
Among these, in particular, one or more solvents selected from cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and non-cyclic carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are preferred. is there. In addition, those in which a part of hydrogen atoms in these molecules are substituted with halogen or the like can also be used. Further, additives and the like may be added to these solvents. As additives, for example, trifluoropropylene carbonate, vinylene carbonate,
1,6-Dioxaspiro [4,4] nonane
-2,7-done, 12-crown-4-ether and the like can be used for the purpose of enhancing the stability, performance and life of the battery.

【0069】電解質として使用できるゲル状電解質は、
通常、上記電解液を高分子によって保持してなる。即
ち、ゲル状電解質は、通常電解液が高分子のネットワー
ク中に保持されて全体としての流動性が著しく低下した
ものである。このようなゲル状電解質は、イオン伝導性
などの特性は通常の電解液に近い特性を示すが、流動
性、揮発性などは著しく抑制され、安全性が高められて
いる。ゲル状電解質中の高分子の比率は好ましくは1〜
50重量%である。低すぎると電解液を保持することが
できなくなり、液漏れが発生することがある。高すぎる
とイオン伝導度が低下して電池特性が悪くなる傾向にあ
る。
The gel electrolyte that can be used as the electrolyte is
Usually, the above electrolyte is held by a polymer. In other words, the gel electrolyte is one in which the electrolyte is usually held in a polymer network and the fluidity as a whole is significantly reduced. Such a gel electrolyte exhibits properties such as ionic conductivity that are close to those of a normal electrolyte solution, but fluidity, volatility and the like are significantly suppressed, and safety is enhanced. The ratio of the polymer in the gel electrolyte is preferably 1 to
50% by weight. If the temperature is too low, the electrolyte cannot be held, and a liquid leak may occur. If it is too high, the ionic conductivity tends to decrease and battery characteristics tend to deteriorate.

【0070】ゲル状電解質に使用する高分子としては、
電解液と共にゲルを構成しうる高分子であれば特に制限
はなく、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリイミドなどの重縮合によって生成されるもの、
ポリウレタン、ポリウレアなどのように重付加によって
生成されるもの、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリ
ル誘導体系ポリマーやポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリフッ化ビニリデンなどのポリビニル系などの付
加重合で生成されるものなどがある。好ましい高分子と
しては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン
を挙げることができる。ここで、ポリフッ化ビニリデン
とは、フッ化ビニリデンの単独重合体のみならず、ヘキ
サフルオロプロピレン等他のモノマー成分との共重合体
をも包含する。また、アクリル酸、アクリル酸メチル、
アクリル酸エチル、エトキシエチルアクリレート、メト
キシエチルアクリレート、エトキシエトキシエチルアク
リレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、
エトキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタク
リレート、エトキシエトキシエチルメタクリレート、ポ
リエチレングリコールモノメタクリレート、N,N−ジ
エチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルア
ミノエチルアクリレート、グリシジルアクリレート、ア
リルアクリレート、アクリロニトリル、N−ビニルピロ
リドン、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエ
チレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリ
コールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアク
リレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ト
リエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレ
ングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコー
ルジメタクリレートなどのモノマーを重合して得られる
アクリル誘導体系ポリマーも好ましく用いることができ
る。
As the polymer used for the gel electrolyte,
There is no particular limitation as long as it is a polymer that can form a gel together with the electrolytic solution, and polyester, polyamide, polycarbonate, those produced by polycondensation such as polyimide,
Polyurethane, polyurea, etc. produced by polyaddition, acrylic derivative polymers such as polymethyl methacrylate, and polyadditions produced by polyvinyl polymerization such as polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, etc. and so on. Preferred polymers include polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride. Here, the polyvinylidene fluoride includes not only a homopolymer of vinylidene fluoride but also a copolymer with another monomer component such as hexafluoropropylene. Also, acrylic acid, methyl acrylate,
Ethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, ethoxyethoxyethyl acrylate, polyethylene glycol monoacrylate,
Ethoxyethyl methacrylate, methoxyethyl methacrylate, ethoxyethoxyethyl methacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, N, N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, glycidyl acrylate, allyl acrylate, acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone, diethylene glycol di Acrylic derivative obtained by polymerizing monomers such as acrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, and polyethylene glycol dimethacrylate. system Rimmer can also be preferably used.

【0071】上記高分子の重量平均分子量は、通常10
000〜5000000の範囲である。分子量が低いと
ゲルを形成しにくくなる。分子量が高いと粘度が高くな
りすぎて取り扱いが難しくなる。高分子の電解液に対す
る濃度は、分子量に応じて適宜選べばよいが、好ましく
は0.1重量%から30重量%である。濃度が低すぎる
とゲルを形成しにくくなり、電解液の保持性が低下して
流動、液漏れの問題が生じることがある。濃度が高すぎ
ると粘度が高くなりすぎて工程上困難を生じるととも
に、電解液の割合が低下してイオン伝導度が低下しレー
ト特性などの電池特性が低下することがある。
The weight average molecular weight of the above polymer is usually 10
000 to 5,000,000. If the molecular weight is low, it is difficult to form a gel. If the molecular weight is high, the viscosity becomes too high and handling becomes difficult. The concentration of the polymer in the electrolytic solution may be appropriately selected according to the molecular weight, but is preferably from 0.1% by weight to 30% by weight. If the concentration is too low, it is difficult to form a gel, the retention of the electrolytic solution is reduced, and problems of flow and liquid leakage may occur. If the concentration is too high, the viscosity becomes too high, which causes difficulties in the process, and the proportion of the electrolytic solution is reduced, the ionic conductivity is reduced, and the battery characteristics such as rate characteristics may be reduced.

【0072】電解質として完全固体状の電解質を用いる
こともできる。このような固体電解質としては、これま
で知られている種々の固体電解質を用いることができ
る。例えば、上述のゲル状電解質で用いられる高分子と
支持電解質塩を適度な比で混合して形成することができ
る。この場合、伝導度を高めるため、高分子は極性が高
いものを使用し、側鎖を多数有するような骨格にするこ
とが好ましい。
A completely solid electrolyte may be used as the electrolyte. As such a solid electrolyte, various solid electrolytes known so far can be used. For example, it can be formed by mixing the polymer used in the gel electrolyte and the supporting electrolyte salt at an appropriate ratio. In this case, in order to increase the conductivity, it is preferable to use a polymer having a high polarity and to have a skeleton having many side chains.

【0073】[0073]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.

【0074】実施例1:活物質の合成は以下の処方によ
り行った。
Example 1 Synthesis of an active material was performed according to the following formulation.

【0075】物質合成:先ず、蒸留水200mlを、4
00mlビーカーに取り、ビーカーを従来の電磁攪拌/
ホットプレート上に置いた。次いで、攪拌棒を、ビーカ
ーの底部に配置した。エルバノール(Elvanol)
50−42粉末(ポリビニルアルコール(PVA);イ
ー・アイ・デュポン社(E.I.DuPont de
Nemours,Inc)製、ウィルミングトン、デェ
ラウエアー州、19801)10.61gを、ビーカー
に徐々に仕込んで、室温で攪拌を開始した。攪拌は、P
VAが蒸留水に完全に溶解するまで継続した。
Material synthesis: First, 200 ml of distilled water was added to 4
Put in a 00ml beaker and mix the beaker with
Placed on a hot plate. The stir bar was then placed at the bottom of the beaker. Elvanol
50-42 powder (polyvinyl alcohol (PVA); EI DuPont de
Nemours, Inc., Wilmington, Del., 19801) (10.61 g) was slowly charged into a beaker and stirring was started at room temperature. Stirring is P
Continued until the VA was completely dissolved in distilled water.

【0076】第2の400mlビーカーに、蒸留水15
0ml、Ni(O2CCH32−4H2O(酢酸ニッケル
4水和物、ストレム・ケミカルズ(Strem Che
micals Inc.)社製、ニューバリーポート、
マサチューセッツ州01950)49.9923g、G
a(NO33(硝酸ガリウム、ストレム・ケミカルズ社
製)0.2556g、及びLiO2CCH3−2H2
(酢酸リチウム2水和物、アルドリッチ・ケミカル(A
ldrich Chemical Co.)、ミルウオ
ーキー、ウイスコンシン州53201)21.5304
gを仕込んだ。第2の400mlビーカーに攪拌棒を投
入した後、従来の電磁攪拌/ホットプレート上に置い
た。室温で攪拌を開始して、上記塩を蒸留水に溶解し
た。
In a second 400 ml beaker, add 15 ml of distilled water.
0 ml, Ni (O 2 CCH 3 ) 2 -4H 2 O (nickel acetate tetrahydrate, Strem Chem
medicals Inc. ), Newburyport,
Mass. 01950) 49.9923 g, G
a (NO 3 ) 3 (gallium nitrate, manufactured by Strem Chemicals) 0.2556 g, and LiO 2 CCH 3 -2H 2 O
(Lithium acetate dihydrate, Aldrich Chemical (A
ldrich Chemical Co. ), Milwaukee, Wisconsin 53201) 21.5304
g. After the stir bar was placed in a second 400 ml beaker, it was placed on a conventional electromagnetic stir / hot plate. Stirring was started at room temperature to dissolve the salt in distilled water.

【0077】次いで、第2の400mlビーカー内の塩
溶液を、PVA溶液を含有する第1の400mlビーカ
ーに、全量を移し取った。攪拌しながら、塩/PVA混
合溶液を、約4〜6時間で約70〜90℃に加熱した。
更に、攪拌しながら、48時間かけて溶液を室温に冷却
した。
Next, the entire amount of the salt solution in the second 400 ml beaker was transferred to the first 400 ml beaker containing the PVA solution. While stirring, the salt / PVA mixed solution was heated to about 70-90 ° C. in about 4-6 hours.
The solution was cooled to room temperature over 48 hours with further stirring.

【0078】次いで、塩/PVA混合溶液を、1リット
ルナス型フラスコに移し、ビュッキ型ロータリーエバポ
レーター(ピー・ジー・シーサイエンティフィクス(P
GCScientifics)社製、ガイサースバー
ク、メリーランド州20898)上にフラスコを置い
た。水浴を約40℃に保持し、減圧下でフラスコ内の水
を蒸留除去し、粘性を有する塩/PVA溶液を得た。次
いで、晶出皿に得られた粘性のある溶液を移し、真空オ
ーブン中に晶出皿を入れ、更に脱水を行った。
Next, the salt / PVA mixed solution was transferred to a 1-liter eggplant-shaped flask, and a Buchi-type rotary evaporator (PGC Scientific (P.
The flask was placed on a GC Scientific (Gaithersberg, MD 20898). The water in the flask was distilled off under reduced pressure while maintaining the water bath at about 40 ° C., to obtain a viscous salt / PVA solution. Next, the obtained viscous solution was transferred to a crystallization dish, the crystallization dish was put in a vacuum oven, and dehydration was further performed.

【0079】次いで、乾燥塩/PVAゲルを粉砕し、ア
ルミナトレー上に得られた粉砕ゲルを置いた。ゲルは、
先ず、下記表1に示す加熱スケジュールで大気ベント式
炉内で加熱(炭化)した。
Next, the dried salt / PVA gel was pulverized, and the obtained pulverized gel was placed on an alumina tray. The gel is
First, heating (carbonization) was performed in an air vent furnace according to the heating schedule shown in Table 1 below.

【0080】[0080]

【表1】 [Table 1]

【0081】次いで、酸素リッチ雰囲気中でサンプルを
加熱した。石英ライニングチューブ形炉内にサンプルト
レーを置き、下記表2に示す条件下でサンプルを熱分解
した。
Next, the sample was heated in an oxygen-rich atmosphere. The sample tray was placed in a quartz lined tube furnace, and the sample was pyrolyzed under the conditions shown in Table 2 below.

【0082】[0082]

【表2】 [Table 2]

【0083】熱分解の終了後、清浄なガラスジャーに生
成物を移し、乾燥空気雰囲気中で貯蔵した。上記実施例
では、2段階工程、即ち、ゲルの加熱段階と、炭化物を
他の加熱容器へ移し替えた後の加熱段階から成る工程に
ついて述べたが、明らかなように、これら加熱段階を組
み合わせて同時に行うこともできる。
After completion of the pyrolysis, the product was transferred to a clean glass jar and stored in a dry air atmosphere. In the above embodiment, the two-step process, that is, the step of heating the gel and the step of heating after transferring the carbide to another heating vessel, has been described. However, it is apparent that these heating steps are combined. It can be done at the same time.

【0084】物質特性決定:合成後、得られた物質の特
性を、X線回折(XRD)分析および元素分析により決
定した。結果を下記表3に示す。
Material characterization: After synthesis, the properties of the material obtained were determined by X-ray diffraction (XRD) analysis and elemental analysis. The results are shown in Table 3 below.

【0085】[0085]

【表3】 [Table 3]

【0086】更に、元素分析の結果、サンプル中にガリ
ウムが存在することが確認された。また、XRDデータ
から、リチウムニッケル酸塩結晶構造と同一の実質的に
単結晶相が、サンプル中に存在することが確認された。
それ故、ガリウムは、サンプルの八面体3(a)位(ニ
ッケルイオン面)に均一に分布したドープ元素として存
在し、単離リチウムガリウム酸塩としては存在しないこ
とが分かる。
Further, as a result of elemental analysis, it was confirmed that gallium was present in the sample. Also, the XRD data confirmed that a substantially single crystal phase identical to the lithium nickelate crystal structure was present in the sample.
Therefore, it can be seen that gallium exists as a doping element uniformly distributed in the octahedral 3 (a) position (nickel ion plane) of the sample, and does not exist as an isolated lithium gallate.

【0087】次いで、上記で作成した活物質を使用し
て、電極を作成した。まず、清浄な乾燥6液量オンスジ
ャーに、上記で作製したLiNi0.995Ga0.005
25.0g、アセチレンブラック(C−100、シェブ
ロンオイル社(Chevron Oil Co.)製、
リッチモンド、カルフォルニア州)0.588g及びポ
リビニリデンフルオライド粉末(534,00MW、ア
ルドリッチケミカル社製)0.294gを仕込んだ。ジ
ャーの約半分が充填されるまで、ジャーにセラミック研
磨ボールを添加した。次いで、ヘキサンを注入してセラ
ミック研磨ボールを浸した。ポリテトラフルオロエチレ
ン(PFTE)でライニングしたキャップによりジャー
を封止して、従来のボールミルローラー上に置き、約4
8時間粉砕した。粉砕後、研磨媒からヘキサン及び調合
物質を分離した。次いで、ヘキサンを蒸発させ、残留す
る乾燥微粒状黒色粉体を得た。
Next, an electrode was formed using the active material prepared above. First, a LiNi 0.995 Ga 0.005 O prepared above was placed in a clean dry 6-fluid ounce jar.
2 5.0 g, acetylene black (C-100, manufactured by Chevron Oil Co.),
0.588 g of Richmond, CA and 0.294 g of polyvinylidene fluoride powder (534,00 MW, manufactured by Aldrich Chemical Co.) were charged. Ceramic abrasive balls were added to the jar until about half of the jar was filled. Then, hexane was injected to soak the ceramic polishing ball. The jar is sealed with a cap lined with polytetrafluoroethylene (PFTE) and placed on a conventional ball mill roller for approximately 4
Milled for 8 hours. After grinding, hexane and the prepared material were separated from the polishing medium. Then, hexane was evaporated to obtain a residual dry fine black powder.

【0088】レーザー散乱粒度分布分析装置を使用し
て、得られた粉体を分析した。大部分の粒子の粒径は、
1〜100μmの範囲であり、その大部分は、約1〜5
0μmの範囲であることが判明した。
The obtained powder was analyzed using a laser scattering particle size distribution analyzer. The size of most particles is
1 to 100 μm, most of which are about 1 to 5 μm.
It was found to be in the range of 0 μm.

【0089】次いで、得られた粉末1.0gに、無水ジ
メチルホルムアミド1.0mlを添加してペースト状と
し、0.003インチギャップコーティングナイフを使
用して、得られたペーストを下塗りしたアルミニウムフ
ォイル上に被覆した。被覆物を、空気雰囲気中約50℃
で約12時間乾燥した。得られた被覆フォイルから、9
mmダイを使用して供試電極を打ち抜いた。その後、こ
の供試電極と、対向電極として金属リチウム(エフ・エ
ム・シー(FMC Corp.)社製)とを使用し、プ
ロピレンカーボネート(三菱化学社製)に溶解したLi
AsF6の1モル溶液を非水性電解質として使用するこ
とにより、コイン形電池(CR3032、ホーセン社
製、大阪、日本)に組立てた。
Next, to 1.0 g of the obtained powder, 1.0 ml of anhydrous dimethylformamide was added to form a paste, and the obtained paste was coated on an aluminum foil undercoated with a 0.003 inch gap coating knife. Coated. The coating is placed in an air atmosphere at about 50 ° C.
For about 12 hours. From the resulting coated foil, 9
The test electrode was punched out using a mm die. Then, using this test electrode and lithium metal (manufactured by FMC Corp.) as a counter electrode, Li dissolved in propylene carbonate (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used.
The use of a 1 molar solution of AsF 6 as a non-aqueous electrolyte, a coin-shaped battery (CR3032, Hosen Co., Osaka, Japan) was assembled.

【0090】上記の組立てた電池について、電気化学的
特性を評価した。標準バッテリーサイクル試験機(アー
ビン(Arbin)BT−2043、アービンインスト
ルメント(Arbin Instruments)社
製、カレッジステーション、テキサス州)上に、上記の
組立電池を設置して、電池供試電極の見込み理論電池容
量から計算により求めた種々の放電・充電率に従ってサ
イクルテストを行った。
The electrochemical characteristics of the assembled batteries were evaluated. The above assembled battery was installed on a standard battery cycle tester (Arbin BT-2043, manufactured by Arbin Instruments, College Station, TX), and a prospective theoretical battery for a battery test electrode was installed. Cycle tests were performed according to various discharge / charge rates calculated from the capacity.

【0091】比較例1:市販のLiNiO2(レクトロ
・プラス200カソード材料、エフ・エム・シー社製、
ガストニア、ノースカロライナ州28054)を使用し
て電池を作製し、実施例1と同様の電気化学的特性評価
を行った。
Comparative Example 1: Commercially available LiNiO 2 (Lectro Plus 200 cathode material, manufactured by FMC Corporation)
A battery was produced using Gastonia, NC, 28054), and the same electrochemical properties as in Example 1 were evaluated.

【0092】図2及び図3に、実施例1及び比較例1の
電池における、規格化された時間の関数としての電池電
圧を示す二次元プロット図をそれぞれ示す。図から明ら
かなように、本発明の電池は従来電池と比較してより長
い放電時間を示し、電池放電時間特性が向上しているこ
とがわかる。
FIGS. 2 and 3 show two-dimensional plots showing the normalized battery voltage as a function of time for the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. As is clear from the figure, the battery of the present invention shows a longer discharge time as compared with the conventional battery, indicating that the battery discharge time characteristics are improved.

【0093】図4及び図5に、実施例1及び比較例1の
電池における、時間の関数としての電池容量を示す二次
元プロット図をそれぞれ示す。図から明らかなように、
本発明の電池は従来電池と比較して、幾つかの異なる充
放電率において容量保持性が優れていることがわかる。
FIGS. 4 and 5 are two-dimensional plots showing the battery capacity as a function of time for the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. As is clear from the figure,
It can be seen that the battery of the present invention is superior to the conventional battery in capacity retention at several different charge / discharge rates.

【0094】図6及び図7に、実施例1及び比較例1の
電池における、サイクル数の関数としてのクーロン効率
を示す二次元プロット図をそれぞれ示す。図から明らか
なように、本発明の電池は従来電池と比較して、第1〜
4サイクルの期間の電池のクーロン効率が優れているこ
とがわかる。下記表4にサイクル数とクーロン効率との
測定結果をまとめて示す。
FIGS. 6 and 7 show two-dimensional plots showing the Coulomb efficiency as a function of the number of cycles for the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. As is clear from the figure, the battery of the present invention has first to
It can be seen that the coulombic efficiency of the battery during four cycles is excellent. Table 4 below summarizes the measurement results of the number of cycles and the Coulomb efficiency.

【0095】[0095]

【表4】 [Table 4]

【0096】上記の記載と図面は、単に発明の例示であ
り、本発明はその要旨を逸脱することなく、種々の修正
と変更を行なうことが可能である。
The above description and drawings are merely illustrative of the present invention, and various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the gist thereof.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明のドーパントが均一に含有されて
いる電極活物質中を使用した電池は、電池容量保持性、
電池放電時間および電池クーロン効率に優れており、本
発明の工業的価値は高い。
The battery using the electrode active material in which the dopant of the present invention is uniformly contained has a battery capacity retention,
The battery discharge time and battery coulomb efficiency are excellent, and the industrial value of the present invention is high.

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

【図1】本発明に従って製造された電池の一実施例を示
す模式図
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a battery manufactured according to the present invention.

【図2】本発明に従って製造された電池における、標準
化時間の関数としての電池電圧を示す二次元プロット図
FIG. 2 is a two-dimensional plot showing battery voltage as a function of standardized time for batteries manufactured according to the present invention.

【図3】従来電池における、標準化時間の関数としての
電池電圧を示す二次元プロット図
FIG. 3 is a two-dimensional plot showing battery voltage as a function of standardized time for a conventional battery.

【図4】本発明に従って製造された電池における、時間
の関数としての電池容量を示す二次元プロット図
FIG. 4 is a two-dimensional plot showing battery capacity as a function of time for batteries made in accordance with the present invention.

【図5】従来電池における、時間の関数としての電池容
量を示す二次元プロット図
FIG. 5 is a two-dimensional plot showing battery capacity as a function of time for a conventional battery.

【図6】本発明に従って製造された電池における、サイ
クル数の関数としてのクーロン効率を示す二次元プロッ
ト図
FIG. 6 is a two-dimensional plot showing Coulombic efficiency as a function of cycle number for a battery made in accordance with the present invention.

【図7】従来電池における、サイクル数の関数としての
クーロン効率を示す二次元プロット図
FIG. 7 is a two-dimensional plot showing Coulombic efficiency as a function of cycle number for a conventional battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:電池 12:第1電極 14:第2電極 16:電解質 17:活物質層 18:活物質成分 20:集電体 10: Battery 12: First electrode 14: Second electrode 16: Electrolyte 17: Active material layer 18: Active material component 20: Current collector

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 集電体基板、結晶構造を有する電極活物
質、当該電極活物質の結晶構造内に実質的に均一に含有
されたドーパントから成る電池用電極。
1. A battery electrode comprising a current collector substrate, an electrode active material having a crystal structure, and a dopant substantially uniformly contained in the crystal structure of the electrode active material.
【請求項2】 ドーパントが、アルカリ金属、希土類金
属、ガリウム及びこれらの混合物から成る群より選択さ
れる請求項1に記載の電極。
2. The electrode according to claim 1, wherein the dopant is selected from the group consisting of alkali metals, rare earth metals, gallium, and mixtures thereof.
【請求項3】 ドーパントがガリウムである請求項2に
記載の電極。
3. The electrode according to claim 2, wherein the dopant is gallium.
【請求項4】 電極活物質が、遷移金属酸化物、リチウ
ム遷移金属酸化物およびこれらの混合物から成る群より
選択される請求項1〜3の何れかに記載の電極。
4. The electrode according to claim 1, wherein the electrode active material is selected from the group consisting of a transition metal oxide, a lithium transition metal oxide, and a mixture thereof.
【請求項5】 リチウム遷移金属酸化物が、LiCoO
2、LiNiO2、LiMn24及びこれらの混合物から
成る群より選択される請求項4に記載の電極。
5. The method according to claim 1, wherein the lithium transition metal oxide is LiCoO.
2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4 and electrode according to claim 4 which is selected from the group consisting of mixtures.
【請求項6】 電極活物質の粒径が50μm以下である
請求項1〜5の何れかに記載の電極。
6. The electrode according to claim 1, wherein the particle size of the electrode active material is 50 μm or less.
【請求項7】 電極活物質の粒径が1〜10μmの範囲
である請求項1〜6の何れかに記載の電極。
7. The electrode according to claim 1, wherein the particle size of the electrode active material is in a range of 1 to 10 μm.
【請求項8】 電解質、第1電極および第2電極から成
る電池であって、前記第1電極および第2電極の少なく
とも一方が、請求項1〜7の何れかに記載の電極である
電池。
8. A battery comprising an electrolyte, a first electrode and a second electrode, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is the electrode according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 第1電極を形成する工程と;第2電極を
形成する工程と;前記第1電極および第2電極に少なく
とも1種の電解質を関連させる工程とから成る電池の製
造方法であって、前記第1電極形成工程が、集電体基板
を形成する工程と;ドーパントを均一に含有した結晶構
造を有する電極活物質層を調製する工程と;集電体基板
に前記ドープト電極活物質層を塗布する工程とから成る
ことを特徴とする電池の製造方法。
9. A method for manufacturing a battery, comprising: forming a first electrode; forming a second electrode; and associating at least one electrolyte with the first electrode and the second electrode. The first electrode forming step is a step of forming a current collector substrate; a step of preparing an electrode active material layer having a crystal structure containing a dopant uniformly; and forming the doped electrode active material on a current collector substrate. Applying a layer.
【請求項10】 前記ドープト電極活物質層調製工程
が、実質的極性溶媒に、アルカリ金属酢酸塩、希土類金
属塩又はガリウム金属酢酸塩、及びポリマー成分を溶解
して、ゼラチン状物質を生成する工程と;当該ゼラチン
状物質を混合する工程と;得られた溶液から、前記実質
的極性溶媒を除去して、実質的に乾燥物質を得る工程
と;当該乾燥物質を熱分解する工程と、熱分解物質を均
一に粉砕する工程とから成る請求項9に記載の方法。
10. The step of preparing a doped electrode active material layer comprises dissolving an alkali metal acetate, a rare earth metal salt or a gallium metal acetate, and a polymer component in a substantially polar solvent to produce a gelatinous substance. Mixing the gelatinous substance; removing the substantially polar solvent from the resulting solution to obtain a substantially dry substance; pyrolyzing the dry substance; Grinding the material uniformly.
【請求項11】 (1)遷移金属塩と、希土類金属塩及
びガリウム塩から選ばれた少なくとも1種の化合物と
を、溶媒中に溶解する工程と;(2)得られた溶液か
ら、遷移金属元素と、希土類金属及びガリウムから選ば
れた少なくとも1種の元素とを含む均一生成物を得る工
程と;(3)得られた前記均一生成物を加熱処理する工
程とを経て得られた電池用電極活物質。
11. A step of: (1) dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt in a solvent; and (2) converting a transition metal salt from the obtained solution. A step of obtaining a uniform product containing an element and at least one element selected from rare earth metals and gallium; and (3) a step of heat-treating the obtained uniform product. Electrode active material.
【請求項12】 (1)遷移金属塩と、希土類金属塩及
びガリウム塩から選ばれた少なくとも1種の化合物と
を、溶媒中にポリマー成分と共に溶解してゼラチン状物
質を生成する工程と;(2)得られたゼラチン状物質か
ら前記溶媒を除去して乾燥物質を得る工程と;(3)得
られた乾燥物質を加熱処理する工程とを経て得られた電
池用電極活物質。
(1) a step of dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt together with a polymer component in a solvent to produce a gelatinous substance; 2) A battery electrode active material obtained through a step of removing the solvent from the obtained gelatinous substance to obtain a dry substance; and (3) a step of heat-treating the obtained dry substance.
【請求項13】 (1)遷移金属塩と、希土類金属塩及
びガリウム塩から選ばれた少なくとも1種の化合物と
を、溶媒中に溶解する工程と;(2)得られた溶液か
ら、遷移金属元素と、希土類金属及びガリウムから選ば
れた少なくとも1種の元素とを含む均一生成物を得る工
程と;(3)得られた前記均一生成物を加熱処理する工
程とを有する電池用電極活物質の製造方法。
13. A step of dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt in a solvent; and (2) converting a transition metal salt from the obtained solution. A step of obtaining a uniform product containing an element and at least one element selected from rare earth metals and gallium; and (3) a step of heat-treating the obtained uniform product. Manufacturing method.
【請求項14】 (1)遷移金属塩と、希土類金属塩及
びガリウム塩から選ばれた少なくとも1種の化合物と
を、溶媒中にポリマー成分と共に溶解してゼラチン状物
質を生成する工程と;(2)得られたゼラチン状物質か
ら前記溶媒を除去して乾燥物質を得る工程と;(3)得
られた乾燥物質を加熱処理する工程を有することを特徴
とする電極活物質の製造方法。
14. (1) a step of dissolving a transition metal salt and at least one compound selected from a rare earth metal salt and a gallium salt together with a polymer component in a solvent to form a gelatinous substance; 2) A method for producing an electrode active material, comprising: a step of removing the solvent from the obtained gelatinous substance to obtain a dry substance; and (3) a step of heat-treating the obtained dry substance.
【請求項15】 工程(1)において、さらに溶液中に
アルカリ金属塩を含有する請求項13又は14に記載の
電極活物質の製造方法。
15. The method for producing an electrode active material according to claim 13, wherein in the step (1), the solution further contains an alkali metal salt.
【請求項16】 (1)リチウム塩とニッケル塩とガリ
ウム塩とを溶媒中にポリマー成分と共に溶解してゼラチ
ン状物質を生成する工程と;(2)得られたゼラチン状
物質から前記溶媒を除去して乾燥物質を得る工程と;
(3)得られた乾燥物質を加熱処理する工程を有するこ
とを特徴とする電極活物質の製造方法。
16. A step of dissolving a lithium salt, a nickel salt, and a gallium salt together with a polymer component in a solvent to produce a gelatinous substance; and (2) removing the solvent from the obtained gelatinous substance. Drying to obtain a dry substance;
(3) A method for producing an electrode active material, comprising a step of heat-treating the obtained dried substance.
【請求項17】 電極活物質が、α−NaFeO2型構
造を有する請求項16に記載の電極活物質の製造方法。
17. The method for producing an electrode active material according to claim 16, wherein the electrode active material has an α-NaFeO 2 type structure.
【請求項18】 加熱処理後さらに生成物を粉砕する工
程を含む請求項13〜17の何れか1つに記載の電池用
電極の製造方法。
18. The method for producing a battery electrode according to claim 13, further comprising a step of pulverizing the product after the heat treatment.
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