JP2001122626A - Lithium-manganese multi-component oxide, method for manufacturing the same, lithium secondary battery positive electrode active material and lithium secondary battery - Google Patents

Lithium-manganese multi-component oxide, method for manufacturing the same, lithium secondary battery positive electrode active material and lithium secondary battery

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JP2001122626A
JP2001122626A JP2000135519A JP2000135519A JP2001122626A JP 2001122626 A JP2001122626 A JP 2001122626A JP 2000135519 A JP2000135519 A JP 2000135519A JP 2000135519 A JP2000135519 A JP 2000135519A JP 2001122626 A JP2001122626 A JP 2001122626A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium-manganese multi-component oxide which is enhanced in the capacity maintenance rate of a discharge capacity when used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery a sharp grain size distribution and a high flow property. SOLUTION: This lithium-manganese multi-component oxide is expressed by the general formula, LixMn2-yMeyO4-z (where, Me is a metal element or transition metal element of an atomic number 11 or above exclusive of Mn; (x) assumes of a value of 0>x<2.0; (y) 0<=y<0.6 and (z) 0<=z<2.0) and the average grain size thereof is 0.1 to 50 μm, the (n) value by Rosin-Rammler is >=3.5 and the BET specific surface area is 0.1 to 1.5 m2/g.

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、リチウムマンガン
複合酸化物、特にリチウム二次電池用のエネルギー密度
の優れる正極活物質として有用なリチウム複合酸化物、
その製造方法およびそれを用いたリチウム二次電池に関
するものである。
The present invention relates to a lithium manganese composite oxide, particularly a lithium composite oxide useful as a positive electrode active material having excellent energy density for lithium secondary batteries.
The present invention relates to a method for manufacturing the same and a lithium secondary battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、民生用電子機器のポータブル化、
コードレス化が急速に進むに従い、小型電子機器の電源
としてリチウム二次電池が実用化されはじめている。こ
のリチウム二次電池については、1980年に水島等に
よりコバルト酸リチウムがリチウム二次電池の正極活物
質として有用であるとの報告(「マテリアル リサーチ
ブレティン」vol 115,783〜789頁(19
80年))がなされて以来、リチウム系複合酸化物に関
する研究開発が活発に進められており、これまでに正極
活物質としてコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム
及びマンガン酸リチウムなどが知られている。このうち
マンガン酸リチウムは、コバルト酸リチウムやニッケル
酸リチウムと比較すると、原料が安価で製造コストが低
くなるため従来より、種々の提案がされている。
2. Description of the Related Art In recent years, portable electronic devices have become more portable.
As cordless technology has rapidly progressed, lithium secondary batteries have begun to be used as power sources for small electronic devices. Regarding this lithium secondary battery, Mizushima et al. Reported in 1980 that lithium cobaltate was useful as a positive electrode active material for lithium secondary batteries ("Material Research Bulletin" vol. 115, 783-789 (19)
Since 1980), research and development on lithium-based composite oxides have been actively promoted, and lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate and the like have been known as positive electrode active materials. Among these, lithium manganate has been proposed variously since the raw material is cheaper and the production cost is lower than lithium cobaltate and lithium nickelate.

【0003】例えば、特開平9−86993号公報に
は、Mnの平均酸化度が3.4〜3.6価、BET比表
面積が1m2/g以上であり、実質的に全ての一次粒子が1
μm 未満であるリチウムマンガン酸化物、特開平10−
162826号公報には、リチウムマンガン酸化物の平
均粒径が5μm 以上30μm 以下で、且つ平均粒径に対
する粒径分布幅が±20%以下である正極活物質、ま
た、特開平10−172569号公報には、平均粒径
0.01〜3μm の一次粒子が凝集してなる平均粒子径
20〜100μm の二次粒子からなるリチウムマンガン
酸化物等が開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-86993 discloses that Mn has an average degree of oxidation of 3.4 to 3.6, a BET specific surface area of 1 m 2 / g or more, and substantially all of the primary particles. 1
Lithium manganese oxide having a particle size of less than μm
JP-A-162826 discloses a positive electrode active material in which the average particle size of lithium manganese oxide is 5 μm or more and 30 μm or less, and a particle size distribution width with respect to the average particle size is ± 20% or less, and JP-A-10-172569. Discloses a lithium manganese oxide comprising secondary particles having an average particle diameter of 20 to 100 μm formed by aggregating primary particles having an average particle diameter of 0.01 to 3 μm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
リチウムマンガン酸化物等は粒度分布がブロードで、し
かも流動性が低いため、上記のリチウムマンガン酸化物
等を正極活物質として用いると正極のシートにする時に
均一に塗布できないという問題が生じる。このため、該
リチウムマンガン酸化物等を正極活物質として用いた二
次電池は、正極にムラが生じて局所的に薄い部分に電流
が集中すること等が生じ、充放電の回数が多くなるにつ
れて放電容量が低下する、すなわち放電容量の容量維持
率が低いという問題があった。
However, since the above lithium manganese oxide and the like have a broad particle size distribution and low fluidity, when the above lithium manganese oxide or the like is used as a positive electrode active material, a sheet of a positive electrode is formed. This causes a problem that the coating cannot be performed uniformly. Therefore, in a secondary battery using the lithium manganese oxide or the like as a positive electrode active material, unevenness occurs in the positive electrode, current is locally concentrated on a thin portion, and the like, and as the number of times of charging and discharging increases, There is a problem that the discharge capacity is reduced, that is, the capacity retention rate of the discharge capacity is low.

【0005】従って、本発明の目的は、粒度分布がシャ
ープで且つ流動性が高くなり、このため、リチウム二次
電池の正極活物質として用いられたときに初期放電容量
が高く、且つ、放電容量の容量維持率が高いリチウムマ
ンガン複合酸化物及びその製造方法、該リチウムマンガ
ン複合酸化物を含むリチウム二次電池正極活物質、及び
該リチウム二次電池正極活物質を用いるリチウム二次電
池を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a sharp particle size distribution and high fluidity. Therefore, when used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, the initial discharge capacity is high and the discharge capacity is high. Provided is a lithium-manganese composite oxide having a high capacity retention ratio, a method for producing the same, a lithium secondary battery positive electrode active material containing the lithium manganese composite oxide, and a lithium secondary battery using the lithium secondary battery positive electrode active material. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、マンガン化合物及び
リチウム化合物並びに必要に応じてマンガンを除く原子
番号11以上の金属化合物又は遷移金属化合物を混合
し、焼成して下記一般式(1); Lix Mn2-y Mey 4-z (1) (式中、MeはMn以外の原子番号11以上の金属元素
又は遷移金属元素であり、xは0<x<2.0、yは0
≦y<0.6、zは0≦z<2.0の値をとる。)で示
されるリチウムマンガン複合酸化物を得るに際し、前記
マンガン化合物、あるいはマンガン化合物とマンガンを
除く原子番号11以上の金属化合物又は遷移金属化合物
を焼成前に900℃以上の温度に加熱処理すれば、ある
いは更に900℃未満の温度に加熱処理すれば、得られ
るリチウムマンガン複合酸化物は粒度分布がシャープで
且つ流動性に優れ、該リチウムマンガン複合酸化物を正
極活物質として用いたリチウム二次電池は初期放電容量
が高く、且つ、放電容量の容量維持率が高くなることを
見出し、本発明を完成するに至った。また、本発明者ら
は、該リチウムマンガン複合酸化物の平均粒子径及びB
ET比表面積が特定範囲内で、ロジン・ラムラーによる
n値が特定値以上であることも見出した。
Under these circumstances, the present inventors have conducted intensive studies and have found that a manganese compound, a lithium compound and, if necessary, a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese. Mixing and firing, the following general formula (1): Li x Mn 2-y Me y O 4-z (1) (In the formula, Me is a metal element or a transition metal element having an atomic number of 11 or more other than Mn. , X is 0 <x <2.0, y is 0
≦ y <0.6, z takes a value of 0 ≦ z <2.0. In obtaining a lithium manganese composite oxide represented by the above), if the manganese compound, or a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding the manganese compound and manganese, is heated to a temperature of 900 ° C. or more before firing, Alternatively, if the heat treatment is further performed at a temperature lower than 900 ° C., the obtained lithium manganese composite oxide has a sharp particle size distribution and excellent fluidity, and a lithium secondary battery using the lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material is The inventors have found that the initial discharge capacity is high and the capacity retention ratio of the discharge capacity is high, and have completed the present invention. Further, the present inventors have determined that the average particle size and B
It has also been found that the ET specific surface area is within a specific range, and the n-value by Rosin-Rammler is not less than a specific value.

【0007】すなわち、本発明は、下記一般式(1); Lix Mn2-y Mey 4-z (1) (式中、MeはMn以外の原子番号11以上の金属元素
又は遷移金属元素であり、xは0<x<2.0、yは0
≦y<0.6、zは0≦z<2.0の値をとる。)で示
されるリチウムマンガン複合酸化物において、平均粒子
径が0.1〜50μm 、ロジン・ラムラーによるn値が
3.5以上、且つ、BET比表面積が0.1〜1.5m2
/gであることを特徴とするリチウムマンガン複合酸化物
を提供するものである。
That is, the present invention provides a compound represented by the following general formula (1): Li x Mn 2-y Me y O 4-z (1) (where Me is a metal element other than Mn and having a atomic number of 11 or more or a transition metal) X is 0 <x <2.0, y is 0
≦ y <0.6, z takes a value of 0 ≦ z <2.0. ), The average particle size is 0.1 to 50 μm, the n value by Rosin-Rammler is 3.5 or more, and the BET specific surface area is 0.1 to 1.5 m 2.
/ g is provided.

【0008】また、本発明は、(A)マンガン化合物を
900℃以上の温度に加熱処理してマンガン酸化物を
得、次いで、リチウム化合物、又はリチウム化合物及び
マンガンを除く原子番号11以上の金属化合物又は遷移
金属化合物を混合し、焼成するか、あるいは(B)マン
ガン化合物とマンガンを除く原子番号11以上の金属化
合物又は遷移金属化合物を900℃以上の温度に加熱処
理し、次いで、リチウム化合物を混合し、焼成するかし
て下記一般式(1); Lix Mn2-y Mey 4-z (1) (式中、MeはMn以外の原子番号11以上の金属元素
又は遷移金属元素であり、xは0<x<2.0、yは0
≦y<0.6、zは0≦z<2.0の値をとる。)で示
されるリチウムマンガン複合酸化物を得ることを特徴と
するリチウムマンガン複合酸化物の製造方法を提供する
ものである。
The present invention also relates to a method of heating a manganese compound (A) to a temperature of 900 ° C. or more to obtain a manganese oxide, and then a lithium compound or a metal compound having an atomic number of 11 or more excluding the lithium compound and manganese. Alternatively, a transition metal compound is mixed and fired, or (B) a manganese compound and a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese are heated to a temperature of 900 ° C. or more, and then a lithium compound is mixed. Li x Mn 2-y Me y O 4-z (1) (wherein Me is a metal element or a transition metal element having an atomic number of 11 or more other than Mn) Yes, x is 0 <x <2.0, y is 0
≦ y <0.6, z takes a value of 0 ≦ z <2.0. The present invention provides a method for producing a lithium manganese composite oxide, characterized by obtaining a lithium manganese composite oxide represented by the formula (1).

【0009】また、本発明は、(C)マンガン化合物を
900℃以上の温度に加熱処理し、更に900℃未満の
温度で加熱処理した後、リチウム化合物、又はリチウム
化合物及びマンガンを除く原子番号11以上の金属化合
物又は遷移金属化合物を混合し、焼成するか、あるいは
(D)マンガン化合物とマンガンを除く原子番号11以
上の金属化合物又は遷移金属化合物を900℃以上の温
度に加熱処理し、更に900℃未満の温度で加熱処理し
た後、リチウム化合物を混合し、焼成するかして上記一
般式(1)で示されるリチウムマンガン複合酸化物を得
ることを特徴とするリチウムマンガン複合酸化物の製造
方法を提供するものである。
Further, according to the present invention, the manganese compound (C) is subjected to a heat treatment at a temperature of 900 ° C. or more, and further a heat treatment at a temperature of less than 900 ° C., and then a lithium compound or an atomic number 11 excluding the lithium compound and manganese is added. The above metal compound or transition metal compound is mixed and fired, or (D) a manganese compound and a metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese or a transition metal compound are heated to 900 ° C. or more, and further heated to 900 ° C. A method for producing a lithium manganese composite oxide, which comprises subjecting a lithium compound to mixing and calcining after heat treatment at a temperature of less than 100 ° C. to obtain a lithium manganese composite oxide represented by the general formula (1). Is provided.

【0010】また、本発明は、上記リチウムマンガン複
合酸化物を含むことを特徴とするリチウム二次電池正極
活物質を提供するものである。
[0010] The present invention also provides a positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising the above-mentioned lithium manganese composite oxide.

【0011】また、本発明は、上記リチウム二次電池正
極活物質を用いることを特徴とするリチウム二次電池を
提供するものである。
Further, the present invention provides a lithium secondary battery characterized by using the above-mentioned positive electrode active material for a lithium secondary battery.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係るリチウムマンガン複
合酸化物は、上記一般式(1)で示され、スピネル構造
を有する。上記一般式(1)において、MeはMn以外
の原子番号11以上の金属元素又は遷移金属元素であ
り、例えば、マグネシウム、アルミニウム、チタン、バ
ナジウム、クロム、コバルト、鉄、銅、亜鉛、イットリ
ウム、ニオブ、モリブデン等が挙げられる。これらは、
1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。上
記一般式(1)で示されるリチウムマンガン複合酸化物
において、MeはMnの占めるサイトに必要により置換
されるものである。上記リチウムマンガン複合酸化物の
うち、Meが含まれたリチウムマンガン複合酸化物、い
わゆるMe置換体は、リチウム二次電池におけるリチウ
ムイオンのインターカレーション・デインターカレーシ
ョン反応をより円滑、且つより高電位で行えるため好ま
しい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The lithium manganese composite oxide according to the present invention is represented by the above general formula (1) and has a spinel structure. In the above general formula (1), Me is a metal element or a transition metal element having an atomic number of 11 or more other than Mn, such as magnesium, aluminum, titanium, vanadium, chromium, cobalt, iron, copper, zinc, yttrium, and niobium. , Molybdenum and the like. They are,
One type or a combination of two or more types can be used. In the lithium-manganese composite oxide represented by the general formula (1), Me is substituted at a site occupied by Mn as necessary. Among the lithium manganese composite oxides, a lithium manganese composite oxide containing Me, a so-called Me-substituted product, makes the intercalation / deintercalation reaction of lithium ions in a lithium secondary battery smoother and higher. This is preferable because it can be performed at a potential.

【0013】上記リチウムマンガン複合酸化物は、平均
粒子径が0.1〜50μm 、好ましくは1〜20μm 、
さらに好ましくは4〜20μm である。また、ロジン・
ラムラーによるn値が3.5以上、好ましくは4.0〜
6.0である。ここで、ロジン・ラムラーによるn値と
は、レーザー法粒度分布測定装置を用いて、ロジン・ラ
ムラー分布の式R=a・exp(−bxn )を解析して
算出した値であり、n値が高いほど粒度分布がシャープ
であることを示す。本発明に係るリチウムマンガン複合
酸化物は、ロジン・ラムラーによるn値が上記値以上で
あるため、粒度分布がシャープで且つ流動性が高い。
The lithium manganese composite oxide has an average particle size of 0.1 to 50 μm, preferably 1 to 20 μm,
More preferably, it is 4 to 20 μm. Also, Rosin
N value by Ramler is 3.5 or more, preferably 4.0 to 4.0
6.0. Here, the n value by Rosin-Rammler is a value calculated by analyzing the formula R = a · exp (−bx n ) of the rosin-Rammler distribution using a laser particle size distribution analyzer. The higher the value, the sharper the particle size distribution. The lithium manganese composite oxide according to the present invention has a sharp particle size distribution and high fluidity, since the n value determined by Rosin-Rammler is not less than the above value.

【0014】また、本発明に係るリチウムマンガン複合
酸化物は、BET比表面積が0.1〜1.5m2/g、好ま
しくは0.1〜1m2/g、さらに好ましくは0.1〜0.
7m2/gである。BET比表面積が上記範囲内にあると、
合成後、電池作製時までに粒子表面に吸着する水が少な
いため好ましい。また、本発明に係るリチウムマンガン
複合酸化物は、平均粒子径が上記範囲内にあり、粒子の
表面が滑らかであり、且つ、流動性が高いため、安息角
が60°以下、好ましくは40〜60°、さらに好まし
くは51〜59°である。
The lithium manganese composite oxide according to the present invention has a BET specific surface area of 0.1 to 1.5 m 2 / g, preferably 0.1 to 1 m 2 / g, more preferably 0.1 to 0 m 2 / g. .
7 m 2 / g. When the BET specific surface area is within the above range,
It is preferable because the amount of water adsorbed on the particle surface after the synthesis and before the production of the battery is small. In addition, the lithium manganese composite oxide according to the present invention has an average particle diameter within the above range, the surface of the particles is smooth, and the fluidity is high, so the angle of repose is 60 ° or less, preferably 40 to It is 60 °, more preferably 51-59 °.

【0015】次に本発明に係るリチウムマンガン複合酸
化物の製造方法について説明する。本発明に係るリチウ
ムマンガン複合酸化物の第1の製造方法は、(A)マン
ガン化合物を900℃以上の温度に加熱処理してマンガ
ン酸化物を得、次いで、リチウム化合物、又はリチウム
化合物及びマンガンを除く原子番号11以上の金属化合
物又は遷移金属化合物を混合し、焼成するか、あるいは
(B)マンガン化合物とマンガンを除く原子番号11以
上の金属化合物又は遷移金属化合物を900℃以上の温
度に加熱処理し、次いで、リチウム化合物を混合し、焼
成するかして下記一般式(1)で示されるリチウムマン
ガン複合酸化物を得るものである。
Next, a method for producing a lithium manganese composite oxide according to the present invention will be described. In the first method for producing a lithium-manganese composite oxide according to the present invention, (A) a manganese compound is subjected to a heat treatment at a temperature of 900 ° C. or higher to obtain a manganese oxide, and then the lithium compound or the lithium compound and manganese are removed. Mixing and baking a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding the manganese compound and a heat treatment of a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese to 900 ° C. or more. Then, a lithium compound is mixed and calcined to obtain a lithium manganese composite oxide represented by the following general formula (1).

【0016】また、本発明に係るリチウムマンガン複合
酸化物の第2の製造方法は、(C)マンガン化合物を9
00℃以上の温度に加熱処理し、更に900℃未満の温
度で加熱処理した後、リチウム化合物、又はリチウム化
合物及びマンガンを除く原子番号11以上の金属化合物
又は遷移金属化合物を混合し、焼成するか、あるいは
(D)マンガン化合物とマンガンを除く原子番号11以
上の金属化合物又は遷移金属化合物を900℃以上の温
度に加熱処理し、更に900℃未満の温度で加熱処理し
た後、リチウム化合物を混合し、焼成するかして下記一
般式(1)で示されるリチウムマンガン複合酸化物を得
るものである。
The second method for producing a lithium-manganese composite oxide according to the present invention comprises the step of:
After heat treatment at a temperature of 00 ° C. or more, and further heat treatment at a temperature of less than 900 ° C., a lithium compound or a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding a lithium compound and manganese is mixed and fired. Or (D) heat-treating a manganese compound and a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese to a temperature of 900 ° C. or more, and further heat-treating at a temperature of less than 900 ° C .; Or calcination to obtain a lithium manganese composite oxide represented by the following general formula (1).

【0017】原料としては、マンガン化合物、リチウム
化合物、及び必要に応じてマンガンを除く原子番号11
以上の金属化合物又は遷移金属化合物が用いられる。マ
ンガンを除く原子番号11以上の金属元素又は遷移金属
元素としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、
チタン、バナジウム、クロム、コバルト、鉄、銅、亜
鉛、イットリウム、ニオブ、モリブデン等が挙げられ
る。
The raw materials include a manganese compound, a lithium compound and, if necessary, an atomic number 11 excluding manganese.
The above metal compounds or transition metal compounds are used. Examples of the metal element or the transition metal element having an atomic number of 11 or more excluding manganese include magnesium, aluminum,
Examples include titanium, vanadium, chromium, cobalt, iron, copper, zinc, yttrium, niobium, and molybdenum.

【0018】マンガン化合物、リチウム化合物、及びマ
ンガンを除く原子番号11以上の金属化合物又は遷移金
属化合物としては、工業的に入手できるものであればど
のようなものでもよいが、例えば、それぞれの金属の酸
化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩及び有機酸塩が挙げら
れる。具体的には、マンガン化合物としては、電解二酸
化マンガン及び化学合成二酸化マンガンが工業的に入手
し易く、安価であるため好ましい。また、リチウム化合
物としては、炭酸リチウムが工業的に入手し易く、安価
であるため好ましい。これらの原料は、いずれも製造履
歴は問わないが、高純度リチウムマンガン複合酸化物を
製造するために、可及的に不純物含有量が少ないもので
あることが好ましい。また、マンガン化合物及びリチウ
ム化合物は、それぞれの化合物を1種又は2種以上組み
合わせて用いることができる。また、マンガンを除く原
子番号11以上の金属化合物又は遷移金属化合物は、上
記例示金属の化合物を1種又は2種以上組み合わせて用
いることができる。
The manganese compound, lithium compound, and metal compound having an atomic number of 11 or more or a transition metal compound other than manganese may be any industrially available one. Oxides, hydroxides, carbonates, nitrates and organic acid salts. Specifically, as the manganese compound, electrolytic manganese dioxide and chemically synthesized manganese dioxide are preferable because they are industrially easily available and inexpensive. As the lithium compound, lithium carbonate is preferable because it is industrially easily available and inexpensive. Any of these raw materials may have any production history, but is preferably as low as possible in content of impurities in order to produce a high-purity lithium-manganese composite oxide. The manganese compound and the lithium compound can be used alone or in combination of two or more. Further, as the metal compound or transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese, one or a combination of two or more of the above-described compounds of the exemplified metals can be used.

【0019】本発明の第1の製造方法において、マンガ
ン化合物、又はマンガン化合物とマンガンを除く原子番
号11以上の金属化合物又は遷移金属化合物は、他の化
合物と混合し焼成する前に900℃以上、好ましくは9
40℃以上、さらに好ましくは1000〜1200℃に
所定時間加熱処理される(以後、「粒子成長加熱処理」
とも言う。)。加熱処理は、焼成前の少なくとも一度に
おいて加熱処理されればよく、焼成前の二度、またはそ
れ以上加熱処理されてもよい。
In the first production method of the present invention, the manganese compound or a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding the manganese compound and manganese is mixed with another compound at a temperature of 900 ° C. or more before firing. Preferably 9
Heat treatment at 40 ° C. or higher, more preferably 1000 to 1200 ° C. for a predetermined time (hereinafter “particle growth heat treatment”)
Also say. ). The heat treatment may be performed at least once before firing, and may be performed twice or more before firing.

【0020】マンガン化合物は、加熱処理しない通常の
状態においては、例えば、図1に示すように、粒径が
0.1〜20μm 程度で、且つ、粒度分布が1μm 未満
の微小粒子によるピークと1μm 以上の粒子によるピー
クとの複数のピークを有するブロードなものになってい
る。しかし、本発明の加熱処理により、例えば、図2又
は図3に示すように、微小粒子が成長して1μm 未満の
微小粒子が実質的に存在しなくなると共に粒子径が大き
くなるため、粒径が2〜100μm 程度で、且つ、粒度
分布が2μm 以上の粒子による1つのピークのみの極め
てシャープなものになる。上記加熱処理の温度は900
℃未満であるとほとんど粒子成長しないため好ましくな
い。また、該温度が1200℃を越えると、マンガン化
合物が焼結し粒径の制御が困難になるため好ましくな
い。粒子成長加熱処理の時間は、0.5〜24時間、好
ましくは1〜20時間、さらに好ましくは5〜12時間
である。なお、加熱処理の時間が1時間以上になるとマ
ンガン化合物の粒子の成長が略飽和するが、その後も上
記温度範囲内で保持し続けると粒子表面が滑らかになる
ため好ましい。
In a normal state without heat treatment, for example, as shown in FIG. 1, the manganese compound has a peak due to fine particles having a particle size of about 0.1 to 20 μm and a particle size distribution of less than 1 μm. It is a broad one having a plurality of peaks with the peaks due to the above particles. However, by the heat treatment of the present invention, for example, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, fine particles grow and substantially no fine particles of less than 1 μm substantially exist, and the particle diameter increases. Only one peak due to particles having a particle size distribution of about 2 to 100 μm and a particle size distribution of 2 μm or more becomes extremely sharp. The temperature of the above heat treatment is 900
If the temperature is lower than 0 ° C, the particles hardly grow, which is not preferable. On the other hand, if the temperature exceeds 1200 ° C., the manganese compound sinters and it becomes difficult to control the particle size, which is not preferable. The time for the particle growth heat treatment is 0.5 to 24 hours, preferably 1 to 20 hours, and more preferably 5 to 12 hours. When the heat treatment time is 1 hour or more, the growth of the manganese compound particles is substantially saturated, but it is preferable to keep the temperature within the above-mentioned temperature range since the particle surface becomes smooth.

【0021】本発明の第2の製造方法において、マンガ
ン化合物、又はマンガン化合物とマンガンを除く原子番
号11以上の金属化合物若しくは遷移金属化合物は、他
の化合物と混合し焼成する前に粒子成長加熱処理され、
更に、900℃未満、好ましくは200〜800℃、更
に好ましくは400〜700℃で所定時間加熱処理され
る(以後、「相転移加熱処理」とも言う。)。この相転
移加熱処理において、粒子成長加熱処理後、粒子成長し
た四酸化三マンガンから三酸化二マンガンに相転移され
る。相転移加熱処理温度が200℃未満では四酸化三マ
ンガンから三酸化二マンガンへの相転移に時間がかか
り、工業的に有利ではない。一方、900℃を越えると
三酸化二マンガンへの相転移が起こりにくくなる傾向が
ある点で好ましくない。相転移加熱処理の時間は、通常
3〜24時間、好ましくは5〜12時間である。四酸化
三マンガンから三酸化二マンガンへの相転移は、X線回
折法により確認することができ、必要であれば、四酸化
三マンガンのピークがなくなるまで、上記温度範囲で何
度でも加熱処理できる。また、適度に粒子成長した四酸
化三マンガンを相転移加熱処理する際、予め冷却後、粉
砕などの手段で粒子に十分な酸素を供給しておくことが
好ましい。
In the second production method of the present invention, the manganese compound or a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding the manganese compound and manganese is mixed with another compound and heated for particle growth before firing. And
Further, it is subjected to heat treatment at a temperature lower than 900 ° C., preferably 200 to 800 ° C., more preferably 400 to 700 ° C. for a predetermined time (hereinafter, also referred to as “phase change heat treatment”). In this phase transition heat treatment, after the particle growth heat treatment, the phase transition from trimanganese tetroxide having grown the particles to dimanganese trioxide is performed. If the phase transition heat treatment temperature is lower than 200 ° C., it takes a long time for the phase transition from trimanganese tetroxide to dimanganese trioxide, which is not industrially advantageous. On the other hand, if the temperature exceeds 900 ° C., phase transition to dimanganese trioxide tends to be difficult to occur, which is not preferable. The time of the phase transition heat treatment is usually 3 to 24 hours, preferably 5 to 12 hours. The phase transition from trimanganese tetroxide to dimanganese trioxide can be confirmed by X-ray diffraction, and if necessary, heat-treated at the above temperature range as many times as necessary until the peak of trimanganese tetroxide disappears. it can. In addition, when the phase change heat treatment is performed on trimanganese tetroxide having appropriately grown particles, it is preferable to supply sufficient oxygen to the particles by means of grinding or the like after cooling in advance.

【0022】上記相転移加熱処理により、三酸化二マン
ガンは、レーザー法粒度分布測定装置を用いて測定した
平均粒子径が5〜30μm 、好ましくは7〜15μm
で、且つ実質的に1μm 以下の粒子が存在しない、シャ
ープな粒度分布なものとなる。
By the above-mentioned phase transition heat treatment, dimanganese trioxide has an average particle diameter of 5 to 30 μm, preferably 7 to 15 μm, as measured by a laser particle size distribution analyzer.
And a sharp particle size distribution substantially free of particles of 1 μm or less.

【0023】本発明に係る製造方法においては、例え
ば、まず、上記のマンガン化合物、リチウム化合物、及
び必要であればマンガンを除く原子番号11以上の金属
化合物又は遷移金属化合物を混合する。混合は、乾式又
は湿式のいずれの方法でもよいが、製造が容易であるた
め乾式が好ましい。乾式混合の場合は、原料が均一に混
合するようなブレンダーを用いることが好ましい。ま
た、湿式混合の場合、例えば、リチウム塩水溶液にマン
ガン塩を添加混合して攪拌したり、又はリチウム塩水溶
液にマンガン塩とマンガンを除く原子番号11以上の金
属化合物又は遷移金属化合物とを添加混合して攪拌した
りすることが好ましい。なお、湿式混合の場合は、混合
後は水分を除去して乾燥した混合物とすることが好まし
い。
In the production method according to the present invention, for example, the above-mentioned manganese compound, lithium compound and, if necessary, a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese are mixed. Mixing may be performed by either a dry method or a wet method, but a dry method is preferred because of easy production. In the case of dry mixing, it is preferable to use a blender in which the raw materials are uniformly mixed. In the case of wet mixing, for example, a manganese salt is added to and mixed with a lithium salt aqueous solution, and the mixture is stirred, or a manganese salt and a metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese or a transition metal compound are added and mixed to a lithium salt aqueous solution. It is preferable to stir. In the case of wet mixing, it is preferable to remove the water after mixing to obtain a dried mixture.

【0024】次に、混合物を焼成する。焼成条件は、リ
チウムマンガン複合酸化物を製造可能な温度で行えばよ
く、焼成温度は500〜1100℃、好ましくは700
〜900℃である。また、焼成時間は、1〜24時間、
好ましくは10〜20時間である。焼成は、大気中又は
酸素雰囲気中のいずれで行ってもよく、特に制限されな
い。
Next, the mixture is fired. The sintering may be performed at a temperature at which a lithium manganese composite oxide can be produced, and the sintering temperature is 500 to 1100 ° C., preferably 700.
900900 ° C. The firing time is 1 to 24 hours,
Preferably, it is 10 to 20 hours. Firing may be performed in the air or in an oxygen atmosphere, and is not particularly limited.

【0025】さらに、焼成方法について具体例を挙げて
説明するが、焼成方法はこれらに限定されるものではな
い。以下において、マンガン化合物をA、A’、A”、
a’又はa”、リチウム化合物をB又はB’、マンガン
を除く原子番号11以上の金属化合物又は遷移金属化合
物をC、C’又はc’とも示す。なお、Aは加熱処理が
されてないマンガン化合物、A’は一回粒子成長加熱処
理されたマンガン化合物、A”は二回粒子成長加熱処理
されたマンガン化合物、a’はA’を900℃未満の温
度で相転移加熱処理したマンガン酸化物、a”はA”を
900℃未満の温度で相転移加熱処理したマンガン酸化
物、Bは加熱処理がされてないリチウム化合物、B’は
一回粒子成長加熱処理されたリチウム化合物、Cは加熱
処理がされてないマンガンを除く原子番号11以上の金
属化合物又は遷移金属化合物、C’は一回加熱処理され
たマンガンを除く原子番号11以上の金属化合物又は遷
移金属化合物、c’はC’を900℃未満の温度で相転
移加熱処理したマンガンを除く原子番号11以上の金属
化合物又は遷移金属化合物を示す。
Further, the firing method will be described with reference to specific examples, but the firing method is not limited thereto. In the following, manganese compounds are represented by A, A ′, A ″,
a ′ or a ″, a lithium compound is also represented by B or B ′, and a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese is represented by C, C ′ or c ′. The compound, A 'is a manganese compound heat-treated once by grain growth, A "is a manganese compound heat-treated twice by grain growth, and a' is manganese oxide obtained by heat-treating A 'at a temperature of less than 900 ° C. , A ″ is a manganese oxide obtained by subjecting A ″ to a phase transition heat treatment at a temperature of less than 900 ° C., B is a lithium compound that has not been subjected to heat treatment, B ′ is a lithium compound that has been subjected to single grain growth heat treatment, and C is a heating compound A metal compound or transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese that has not been treated, C ′ is a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese that has been once heat-treated, and c ′ is C ′. 90 Atomic number 11 or more metal compounds excluding phase transition heat treated manganese at temperatures below ℃ or an transition metal compound.

【0026】(1) Aを900℃以上で0.5〜24時間
粒子成長加熱処理してA’にした後、A’、B及びCを
混合し、500〜1100℃で1〜24時間焼成する方
法。また、この方法において、CをAと共に混合後加熱
処理してA’及びC’の混合物にした後、この混合物に
Bを添加して、A’、B及びC’の混合物とした後、同
様に焼成してもよい。 (2) Aを(1) と同様に粒子成長加熱処理(一回目)して
A’にした後、該A’と加熱未処理のAとを混合し一回
目と同様に粒子成長加熱処理(二回目)してA”及び
A’の混合物とし、この混合物にB及びCを混合して、
A”、A’、B及びCの混合物とした後、(1) と同様に
焼成する方法。また、この方法において、二回目の粒子
成長加熱処理の際にCをA’及びAと共に混合して
A’、A及びCとし、これを粒子成長加熱処理(二回
目)してA”、A’及びC’の混合物とした後、さらに
Bを添加してA”、A’、B及びC’の混合物とした
後、同様に焼成してもよい。
(1) A is heat-treated at 900 ° C. or higher for 0.5 to 24 hours to grow particles into A ′, and then A ′, B and C are mixed and fired at 500 to 1100 ° C. for 1 to 24 hours. how to. Further, in this method, C is mixed with A and then heat-treated to form a mixture of A ′ and C ′, and then B is added to the mixture to form a mixture of A ′, B and C ′, and then the same process is performed. May be fired. (2) After A was subjected to a particle growth heat treatment (first time) in the same manner as in (1) to form A ′, A ′ and unheated A were mixed, and a particle growth heat treatment (A) was performed in the same manner as the first time. Second) to form a mixture of A ″ and A ′, and B and C mixed into this mixture,
A method of preparing a mixture of A ″, A ′, B and C, followed by baking in the same manner as in (1). In this method, C is mixed with A ′ and A during the second particle growth heat treatment. A ′, A and C, which were subjected to a particle growth heat treatment (second time) to form a mixture of A ″, A ′, and C ′, and further B was added to A ′, A ′, B, and C After forming the mixture of ′, baking may be performed similarly.

【0027】(3) Aを900℃以上で0.5〜24時間
粒子成長加熱処理してA’にした後、A’を更に200
〜900℃未満の温度で3〜24時間相転移加熱処理し
てa’とした後、a’及びBを混合し、500〜110
0℃で1〜24時間焼成する方法。また、この方法にお
いて、CをAと共に混合後粒子成長加熱処理してA’及
びC’の混合物にした後、更に、200〜900℃未満
の温度で粒子成長加熱処理して、a’とc’の混合物と
した後、この混合物にBを添加して、a’、B及びc’
の混合物とし、同様に焼成してもよい。 (4) Aを(3) と同様に粒子成長加熱処理(一回目)して
A’にした後、該A’と加熱未処理のAとを混合し一回
目と同様に粒子成長加熱処理(二回目)してA’及び
A”の混合物とし、この混合物を200〜900℃未満
で3〜24時間相転移加熱処理して、a’とa”の混合
物とし、この混合物にB及びCを混合して、a’、
a”、B及びCの混合物とした後と同様に焼成する方
法。また、この方法において、二回目の加熱処理の前に
CをA及びA’と共に混合してA、A’及びCとし、こ
れを粒子成長加熱処理(二回目)してA’、A”及び
C’の混合品とした後、この混合品を、200〜900
℃未満で3〜24時間相転移加熱処理して、a’、a”
及びc’の混合物とし、さらにBを添加してa’、
a”、B及びc’の混合物とした後、同様に焼成しても
よい。
(3) After A is heated to 900 ° C. or higher for 0.5 to 24 hours to form A ′, A ′ is further added for 200 hours.
After a phase transition heat treatment at a temperature lower than 〜900 ° C. for 3 to 24 hours to obtain a ′, a ′ and B are mixed, and 500 to 110
A method of baking at 0 ° C. for 1 to 24 hours. In this method, after C is mixed with A and then subjected to a particle growth heat treatment to form a mixture of A ′ and C ′, and further subjected to a particle growth heat treatment at a temperature of less than 200 to 900 ° C. to obtain a ′ and c ', A mixture of B' was added to the mixture to obtain a ', B and c'.
And may be similarly baked. (4) After A is subjected to the particle growth heat treatment (first time) in the same manner as in (3) to A ′, the A ′ and the untreated A are mixed, and the particle growth heat treatment (A) is performed in the same manner as the first time (A). Second) to form a mixture of A ′ and A ″, and subject this mixture to a phase transition heat treatment at a temperature lower than 200 to 900 ° C. for 3 to 24 hours to form a mixture of a ′ and a ″, and adding B and C to this mixture. Mix, a ',
a ", a method of baking in the same manner as after forming a mixture of B and C. In this method, C is mixed with A and A 'to form A, A' and C before the second heat treatment, This was subjected to a particle growth heat treatment (second time) to obtain a mixture of A ′, A ″ and C ′.
A ′, a ″
And c ′, and further B is added to a ′,
After forming a mixture of a ″, B and c ′, baking may be performed in the same manner.

【0028】上記(2) 及び(4) の方法では、一回加熱処
理して粒子径が大きくなったA’に未処理で粒子径の小
さいAを添加して混合するが、この際、A’及びAの混
合物は粒子径がA’とAの中間値をとる。このため、
A’とAの配合比率を変えることにより焼成されるリチ
ウムマンガン複合酸化物の粒子径を調製することができ
るため好ましい。
In the above methods (2) and (4), untreated A having a small particle size is added to A ′ having a large particle size by heating once, and mixed. The mixture of 'and A has a particle size between A' and A. For this reason,
It is preferable that the particle diameter of the lithium manganese composite oxide to be fired can be adjusted by changing the mixing ratio of A ′ and A.

【0029】本発明において、上記(1) 〜(4) の方法に
よるリチウムマンガン複合酸化物の製造方法において、
焼成前にマンガン化合物とマンガンを除く原子番号11
以上の金属化合物又は遷移金属化合物との混合物を90
0℃以上の温度で加熱処理し、又は、900℃以上の加
熱処理後、900℃未満で更に加熱処理して、次いで、
リチウム化合物を添加して焼成を行うことが、前記一般
式(1)で表されるリチウムマンガン複合酸化物の式
中、MnとMeの均一置換が行われることから好まし
い。
In the present invention, in the method for producing a lithium manganese composite oxide according to the above-mentioned methods (1) to (4),
Atomic number 11 excluding manganese compound and manganese before firing
The mixture with the above metal compound or transition metal compound is mixed with 90
Heat treatment at a temperature of 0 ° C. or more, or heat treatment at a temperature of 900 ° C. or more, further heat treatment at a temperature of less than 900 ° C.,
It is preferable to perform calcination by adding a lithium compound, because in the formula of the lithium manganese composite oxide represented by the general formula (1), Mn and Me are uniformly substituted.

【0030】また、上記(1) 〜(4) の方法において、一
旦、リチウムマンガン複合酸化物を焼成した後、該リチ
ウムマンガン複合酸化物に、さらに、Bを添加混合して
リチウムの組成比が上記一般式(1)におけるリチウム
の組成比xよりも過剰となるようにした後、再度焼成し
てリチウムマンガン複合酸化物を得てもよい。得られた
リチウムマンガン複合酸化物を、リチウム二次電池の正
極活物質として用いるとリチウム二次電池の初期放電容
量及び放電容量の容量維持率が高くなる。特に、上記し
た相転移加熱処理方法を含む方法で得られるリチウムマ
ンガン複合酸化物をリチウム二次電池の正極活物質とし
て用いると50℃のような高温における放電容量の容量
維持率(サイクル特性)が高くなる。
In the above methods (1) to (4), once the lithium manganese composite oxide is fired, B is further added to and mixed with the lithium manganese composite oxide to reduce the lithium composition ratio. After the composition ratio of lithium in the general formula (1) is made to be more than the composition ratio x, the mixture may be fired again to obtain a lithium manganese composite oxide. When the obtained lithium manganese composite oxide is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, the initial discharge capacity and the capacity retention rate of the discharge capacity of the lithium secondary battery are increased. In particular, when a lithium manganese composite oxide obtained by a method including the above-described phase transition heat treatment method is used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, the capacity retention ratio (cycle characteristics) of the discharge capacity at a high temperature such as 50 ° C. is reduced. Get higher.

【0031】焼成後は、適宜冷却し、必要に応じ粉砕し
てリチウムマンガン複合酸化物を得る。なお、必要に応
じ行われる粉砕は、焼成して得られるリチウムマンガン
複合酸化物がもろく結合したブロック状のものである場
合等に適宜行うが、リチウムマンガン複合酸化物の粒子
自体は上記特定の平均粒子径、ロジン・ラムラーn値、
BET比表面積を有するものである。得られたリチウム
マンガン複合酸化物は、平均粒子径が0.1〜50μm
、、好ましくは1〜20μm 、さらに好ましくは4〜
20μm であり、ロジン・ラムラーによるn値が3.5
以上、好ましくは4.0〜6.0であり、BET比表面
積が0.1〜1.5m2/g、好ましくは0.1〜1m2/g、
さらに好ましくは0.3〜0.7m2/gである。また、安
息角が60°以下、好ましくは40〜60°、さらに好
ましくは51〜59°である。本発明のリチウムマンガ
ン複合酸化物は、リチウム二次電池正極活物質等に使用
することができる。
After firing, the mixture is appropriately cooled and pulverized as necessary to obtain a lithium manganese composite oxide. The pulverization performed as necessary is appropriately performed, for example, when the lithium-manganese composite oxide obtained by firing is in the form of a brittlely bonded block, but the lithium-manganese composite oxide particles themselves have the above specific average. Particle size, rosin-Rammler n value,
It has a BET specific surface area. The obtained lithium manganese composite oxide has an average particle diameter of 0.1 to 50 μm.
, Preferably 1 to 20 μm, more preferably 4 to
20 μm and an n value of 3.5 according to Rosin-Rammler.
Above, preferably 4.0 to 6.0, the BET specific surface area is 0.1 to 1.5 m 2 / g, preferably 0.1 to 1 m 2 / g,
More preferably, it is 0.3 to 0.7 m 2 / g. The angle of repose is 60 ° or less, preferably 40 to 60 °, and more preferably 51 to 59 °. The lithium manganese composite oxide of the present invention can be used as a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

【0032】本発明に係るリチウム二次電池正極活物質
は、上記リチウムマンガン複合酸化物が用いられる。正
極活物質は、後述するリチウム二次電池の正極合剤、す
なわち、正極活物質、導電剤、結着剤、及び必要に応じ
てフィラー等とからなる混合物の一原料である。本発明
に係るリチウム二次電池正極活物質は、上記リチウムマ
ンガン複合酸化物からなるため、他の原料と共に混合し
て正極合剤を調製する際に混練が容易であり、また、得
られた正極合剤を正極集電体に塗布する際の塗工性が容
易になる。
The lithium manganese composite oxide is used as the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention. The positive electrode active material is one raw material of a positive electrode mixture for a lithium secondary battery described later, that is, a mixture of a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and, if necessary, a filler. Since the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention is composed of the above-described lithium manganese composite oxide, kneading is easy when mixing with other raw materials to prepare a positive electrode mixture, and the obtained positive electrode The coatability when applying the mixture to the positive electrode current collector is facilitated.

【0033】本発明に係るリチウム二次電池は、上記リ
チウム二次電池正極活物質を用いるものであり、正極、
負極、セパレータ、及びリチウム塩を含有する非水電解
質からなる。正極は、例えば、正極集電体上に正極合剤
を塗布乾燥等して形成されるものであり、正極合剤は正
極活物質、導電剤、結着剤、及び必要により添加される
フィラー等からなる。本発明に係るリチウム二次電池
は、上記リチウム二次電池正極活物質の粒度分布がシャ
ープであるため、正極に正極活物質であるリチウムマン
ガン複合酸化物が均一に塗布されている。このため、正
極に局所的に電流が集中することがなく、放電容量の容
量維持率が高い。
The lithium secondary battery according to the present invention uses the above-mentioned positive electrode active material for a lithium secondary battery.
It consists of a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt. The positive electrode is formed, for example, by coating and drying a positive electrode mixture on a positive electrode current collector, and the positive electrode mixture includes a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and a filler added as necessary. Consists of In the lithium secondary battery according to the present invention, since the particle size distribution of the positive electrode active material of the lithium secondary battery is sharp, the lithium manganese composite oxide as the positive electrode active material is uniformly applied to the positive electrode. Therefore, the current does not locally concentrate on the positive electrode, and the capacity retention rate of the discharge capacity is high.

【0034】正極集電体としては、構成された電池にお
いて化学変化を起こさない電子伝導体であれは特に制限
されるものでないが、例えば、ステンレス鋼、ニッケ
ル、アルミニウム、チタン、焼成炭素、アルミニウムや
ステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀
を表面処理させたもの等が挙げられる。
The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it is an electron conductor which does not cause a chemical change in the constructed battery. Examples thereof include stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, aluminum, and the like. Examples thereof include those obtained by surface-treating carbon, nickel, titanium, and silver on the surface of stainless steel.

【0035】導電剤としては、例えば、天然黒鉛及び人
工黒鉛等の黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラッ
ク、炭素繊維や金属、ニッケル粉等の導電性材料が挙げ
られ、天然黒鉛としては、例えば、鱗状黒鉛、鱗片状黒
鉛及び土状黒鉛等が挙げられる。これらは、1種又は2
種以上組み合わせて用いることができる。導電剤の配合
比率は、正極合剤中、1〜50重量%、好ましくは2〜
30重量%である。
Examples of the conductive agent include conductive materials such as graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black, acetylene black, carbon fiber, metal and nickel powder. Examples of the natural graphite include scale-like graphite , Flaky graphite and earthy graphite. These are one or two
It can be used in combination of more than one kind. The mixing ratio of the conductive agent is 1 to 50% by weight, preferably 2 to 50% by weight in the positive electrode mixture.
30% by weight.

【0036】結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニ
リデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセル
ロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロー
ス、ジアセチルセルロース、ポリビニルピロリドン、エ
チレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPD
M)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム、
フッ素ゴム、ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可
塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマー等が挙げられ、こ
れらは1種または2種以上組み合わせて用いることがで
きる。結着剤の配合比率は、正極合剤中、2〜30重量
%、好ましくは5〜15重量%である。
As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, diacetylcellulose, polyvinylpyrrolidone, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPD)
M), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber,
Examples thereof include polysaccharides such as fluorine rubber and polyethylene oxide, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity. These can be used alone or in combination of two or more. The mixing ratio of the binder is 2 to 30% by weight, preferably 5 to 15% by weight in the positive electrode mixture.

【0037】フィラーは正極合剤において正極の体積膨
張等を抑制するものであり、必要により添加される。フ
ィラーとしては、構成された電池において化学変化を起
こさない繊維状材料であれば何でも用いることができる
が、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフ
ィン系ポリマー、ガラス、炭素等の繊維が用いられる。
フィラーの添加量は特に限定されないが、正極合剤中、
0〜30重量%が好ましい。
The filler suppresses the volume expansion of the positive electrode in the positive electrode mixture, and is added as necessary. As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the configured battery can be used. For example, olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, fibers such as glass and carbon are used.
The amount of the filler added is not particularly limited, but in the positive electrode mixture,
0-30% by weight is preferred.

【0038】負極は、負極集電体上に負極材料を塗布乾
燥等して形成される。負極集電体としては、構成された
電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれは
特に制限されるものでないが、例えば、ステンレス鋼、
ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、焼成炭素、銅や
ステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀
を表面処理させたもの、及びアルミニウム−カドミウム
合金等が挙げられる。
The negative electrode is formed by coating and drying the negative electrode material on the negative electrode current collector. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it is an electronic conductor that does not cause a chemical change in the configured battery, for example, stainless steel,
Examples thereof include nickel, copper, titanium, aluminum, calcined carbon, copper and stainless steel having a surface treated with carbon, nickel, titanium, and silver, and an aluminum-cadmium alloy.

【0039】負極材料としては、特に制限されるもので
はないが、例えば、炭素質材料や金属複合酸化物、リチ
ウム金属、リチウム合金等が挙げられる。炭素質材料と
しては、例えば、難黒鉛化炭素材料、黒鉛系炭素材料等
が挙げられる。金属複合酸化物としては、例えば、Sn
p 1 1-p2 q r (式中、M1 はMn、Fe、Pb及
びGeから選ばれる1種以上の元素を示し、M2 はA
l、B、P、Si、周期律表第1族、第2族、第3族及
びハロゲン元素から選ばれる1種以上の元素を示し、0
<p≦1、1≦q≦3、1≦r≦8を示す。)等の化合
物が挙げられる。
The negative electrode material is not particularly restricted but includes, for example, carbonaceous materials, metal composite oxides, lithium metals, lithium alloys and the like. Examples of the carbonaceous material include a non-graphitizable carbon material and a graphite-based carbon material. Examples of the metal composite oxide include Sn
p M 11 -p M 2 q Or (where M 1 represents one or more elements selected from Mn, Fe, Pb and Ge, and M 2 represents A
l, B, P, Si, at least one element selected from the first, second, and third groups of the periodic table and a halogen element;
<P ≦ 1, 1 ≦ q ≦ 3, and 1 ≦ r ≦ 8. And the like.

【0040】セパレータとしては、大きなイオン透過度
を持ち、所定の機械的強度を持った絶縁性の薄膜が用い
られる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレンなど
のオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維あるいはポ
リエチレンなどからつくられたシートや不織布が用いら
れる。セパレーターの孔径としては、一般的に電池用と
して有用な範囲であればよく、例えば、0.01〜10
μm である。セパレターの厚みとしては、一般的な電池
用の範囲であればよく、例えば5〜300μmてある。
なお、後述する電解質としてポリマーなどの固体電解質
が用いられる場合には、固体電解質がセパレーターを兼
ねるようであってもよい。また、放電や充放電特性を改
良する目的で、ピリジン、トリエチルフォスファイト、
トリエタノールアミン等の化合物を電解質に添加しても
よい。
As the separator, an insulating thin film having a high ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. Sheets and nonwoven fabrics made of olefin polymers such as polypropylene, glass fiber, polyethylene, or the like are used because of their organic solvent resistance and hydrophobicity. The pore diameter of the separator may be any range generally useful for batteries, for example, 0.01 to 10
μm. The thickness of the separator may be within the range for general batteries, and is, for example, 5 to 300 μm.
When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte to be described later, the solid electrolyte may also serve as a separator. In addition, pyridine, triethyl phosphite,
A compound such as triethanolamine may be added to the electrolyte.

【0041】リチウム塩を含有する非水電解質は、非水
電解質とリチウム塩とからなるものである。非水電解質
としては、非水電解液又は有機固体電解質が用いられ
る。非水電解液としては、例えば、N−メチル−2−ピ
ロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,
2−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、2−
メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、
1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルム
アミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタ
ン、蟻酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、ト
リメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、
3−メチル−2−オキサゾジノン、プロピレンカーボネ
ート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエー
テル、1,3−プロパンサルトン等の非プロトン性有機
溶媒の1種または2種以上を混合した溶媒が挙げられ
る。
The non-aqueous electrolyte containing a lithium salt is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte or an organic solid electrolyte is used. Examples of the non-aqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,
2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-
Methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide,
1,3-dioxolan, formamide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolan derivative, sulfolane,
Solvents in which one or more aprotic organic solvents such as 3-methyl-2-oxazodinone, a propylene carbonate derivative, a tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, and 1,3-propanesulfone are mixed.

【0042】有機固体電解質としては、例えば、ポリエ
チレン誘導体又はこれを含むポリマー、ポリプロピレン
オキサイド誘導体又はこれを含むポリマー、リン酸エス
テルポリマー等が挙げられる。リチウム塩としては、上
記非水電解質に溶解するものが用いられ、例えば、Li
ClO4 、LiBF4 、LiPF6 、LiCF3
3 、LiCF3 CO2 、LiAsF6 、LiSb
6 、LiB10Cl10、LiAlCl4 、クロロボラン
リチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、四フェニル
ホウ酸リチウム等の1種または2種以上を混合した塩が
挙げられる。
As the organic solid electrolyte, for example, polyether
Tylene derivative or polymer containing it, polypropylene
Oxide derivative or polymer containing the same, phosphate phosphate
Terpolymers and the like. As the lithium salt,
What is dissolved in the non-aqueous electrolyte is used, for example, Li
ClOFour, LiBFFour, LiPF6, LiCFThreeS
O Three, LiCFThreeCOTwo, LiAsF6, LiSb
F6, LiBTenClTen, LiAlClFour, Chloroborane
Lithium, lithium lower aliphatic carboxylate, tetraphenyl
One or a mixture of two or more salts such as lithium borate
No.

【0043】電池の形状はボタン、シート、シリンダ
ー、角等いずれにも適用できる。本発明に係るリチウム
二次電池の用途は、特に限定されないが、例えば、ノー
トパソコン、ラップトップパソコン、ポケットワープ
ロ、携帯電話、コードレス子機、ポータブルCDプレー
ヤー、ラジオ等の電子機器、自動車、電動車両、ゲーム
機器等の民生用電子機器が挙げられる。
The shape of the battery can be applied to any of buttons, sheets, cylinders, corners and the like. Although the use of the lithium secondary battery according to the present invention is not particularly limited, for example, electronic devices such as notebook computers, laptop computers, pocket word processors, mobile phones, cordless handsets, portable CD players, radios, automobiles, and electric vehicles And consumer electronic devices such as game devices.

【0044】[0044]

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的
に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限
するものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but this is merely an example and does not limit the present invention.

【0045】(リチウムマンガン複合酸化物の製造) 実施例1 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20gを
1000℃で12時間加熱処理し、冷却し、軽く粉砕し
た。加熱処理前の平均粒子径と粒度分布について表1及
び図1に示し、また、加熱処理後の平均粒子径と粒度分
布について表1及び図2に示す。次いで、該加熱処理し
た電解合成二酸化マンガンに平均粒径3.0μm の炭酸
リチウム4.48gを添加混合してアルミナるつぼに入
れ、900℃で12時間空気雰囲気下で焼成した。得ら
れた化合物は、X線回折でスピネル構造を有するLiM
2 4 であることが確認された。この化合物の平均粒
子径、ロジン・ラムラーn値、BET比表面積及び安息
角について表2に示す。
(Production of lithium manganese composite oxide) Example 1 20 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm was heated at 1000 ° C. for 12 hours, cooled, and lightly pulverized. The average particle size and the particle size distribution before the heat treatment are shown in Table 1 and FIG. 1, and the average particle size and the particle size distribution after the heat treatment are shown in Table 1 and FIG. Next, 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated electrolytically synthesized manganese dioxide, and the mixture was placed in an alumina crucible and fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. The obtained compound is a LiM having a spinel structure by X-ray diffraction.
It was confirmed to be n 2 O 4 . Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose of this compound.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】表1、図1及び図2の結果から、原料のマ
ンガン化合物を900℃以上の温度に加熱処理すること
により、酸化マンガンの粒子が成長し、1μm 以下の粒
子が存在しない極めてシャープな粒度分布を有するもの
が得られることが判る。
From the results shown in Table 1, FIGS. 1 and 2, by subjecting the raw material manganese compound to a heat treatment at a temperature of 900 ° C. or more, manganese oxide particles grow and extremely sharp particles having no particles of 1 μm or less exist. It turns out that what has a particle size distribution is obtained.

【0048】実施例2 加熱処理前の平均粒子径と粒度分布が表1及び図1に示
される平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガンを
用い、該電解合成二酸化マンガン20gを900℃で1
2時間加熱処理し、冷却し、軽く粉砕した。加熱処理後
の平均粒子径と粒度分布について表1及び図3に示す。
次いで、該900℃で加熱処理した電解合成二酸化マン
ガンを用いた以外は実施例1と同様にして、X線回折で
スピネル構造を有するLiMn2 4 を得た。この化合
物の平均粒子径、ロジン・ラムラーn値、BET比表面
積及び安息角について表2に示す。
Example 2 An electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size and a particle size distribution before heat treatment of 3.2 μm as shown in Table 1 and FIG. 1 was used.
Heated for 2 hours, cooled and crushed lightly. The average particle size and the particle size distribution after the heat treatment are shown in Table 1 and FIG.
Next, LiMn 2 O 4 having a spinel structure was obtained by X-ray diffraction in the same manner as in Example 1 except that the electrolytically synthesized manganese dioxide heat-treated at 900 ° C. was used. Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose of this compound.

【0049】実施例3 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン10gを
1000℃で12時間加熱処理し、冷却した。次いで、
該加熱処理した電解合成二酸化マンガンに加熱処理して
いない電解合成二酸化マンガン10gを添加混合し、ア
ルミナるつぼに入れ、1000℃で12時間空気雰囲気
下で再度加熱処理し、冷却して平均粒子径が11.8μ
m の処理物を得た。次いで、該加熱処理物に平均粒径
3.0μmの炭酸リチウム4.48gを添加混合してア
ルミナるつぼに入れ、900℃で12時間空気雰囲気下
で焼成した。得られた化合物は、X線回折でスピネル構
造を有するLiMn2 4 であることが確認された。こ
の化合物の平均粒子径、ロジン・ラムラーn値、BET
比表面積及び安息角について表2に示す。
Example 3 10 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm was heated at 1000 ° C. for 12 hours and cooled. Then
To the heat-treated electrolytically synthesized manganese dioxide, 10 g of unheated electrolytically synthesized manganese dioxide was added and mixed, put into an alumina crucible, heated again at 1000 ° C. for 12 hours in an air atmosphere, cooled, and the average particle diameter was reduced. 11.8μ
m was obtained. Next, 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated product, mixed, placed in an alumina crucible, and fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. The obtained compound was confirmed by X-ray diffraction to be LiMn 2 O 4 having a spinel structure. Average particle size of this compound, Rosin-Rammler n value, BET
Table 2 shows the specific surface area and the angle of repose.

【0050】実施例4 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20gに
平均粒径2.8μmの酸化コバルト0.9gを添加混合
し、1000℃で12時間加熱処理し、冷却した。次い
で、該加熱処理物に平均粒径3.0μmの炭酸リチウム
4.70gを添加混合してアルミナるつぼに入れ、90
0℃で12時間空気雰囲気下で焼成した。得られた化合
物は、X線回折でスピネル構造を有するLiMn2 4
のピークを有すると共に、酸化コバルトを含む他のコバ
ルト化合物(コバルト酸リチウム等)のピークを有さな
いことを確認した。これにより、該化合物はCoが固溶
したリチウムマンガン複合酸化物であることが確認され
た。この化合物の平均粒子径、ロジン・ラムラーn値、
BET比表面積及び安息角について表2に示す。
EXAMPLE 4 0.9 g of cobalt oxide having an average particle size of 2.8 μm was added to 20 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm, mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. Then, 4.70 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated product, mixed and placed in an alumina crucible.
Calcination was performed at 0 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. The obtained compound was LiMn 2 O 4 having a spinel structure by X-ray diffraction.
, And no peaks of other cobalt compounds including cobalt oxide (such as lithium cobalt oxide). This confirmed that the compound was a lithium manganese composite oxide in which Co was dissolved. Average particle size of this compound, rosin-Rammler n value,
Table 2 shows the BET specific surface area and the angle of repose.

【0051】実施例5 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20.0
gと平均粒径1.0μmの水酸化アルミニウム1.11
gを混合し、1000℃で12時間加熱処理し、冷却し
た。該加熱処理物に平均粒径3.0μmの炭酸リチウム
4.48gを添加混合してアルミナるつぼに入れ、90
0℃で12時間空気雰囲気下で焼成し、冷却した。得ら
れた化合物は、X線回折でスピネル構造を有するLiM
2 4であることが確認された。この化合物の平均粒
子径、ロジン・ラムラーn値、BET比表面積及び安息
角について表2に示す。
Example 5 Electrosynthetic manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm 20.0
g and aluminum hydroxide 1.11 having an average particle size of 1.0 μm
g were mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated product, mixed and placed in an alumina crucible.
It was baked at 0 ° C. for 12 hours in an air atmosphere and cooled. The obtained compound is a LiM having a spinel structure by X-ray diffraction.
It was confirmed to be n 2 O 4 . Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose of this compound.

【0052】実施例6 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン10.0
gと平均粒径1.0μmの水酸化アルミニウム0.55
gを混合し、1000℃で12時間加熱処理し、冷却し
た。次いで、該加熱処理物と平均粒径3.2μm の電解
合成二酸化マンガン10.0gと平均粒径1.0μmの
水酸化アルミニウム0.55gを混合し、1000℃で
12時間加熱処理し、冷却した。該加熱処理した電解合
成二酸化マンガンに平均粒径3.0μmの炭酸リチウム
4.48gを添加混合してアルミナるつぼに入れ、90
0℃で12時間空気雰囲気下で焼成し、冷却した。得ら
れた化合物は、X線回折でスピネル構造を有するLiM
2 4 であることが確認された。この化合物の平均粒
子径、ロジン・ラムラーn値、BET比表面積及び安息
角について表2に示す。
Example 6 Electrosynthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm 10.0
g and aluminum hydroxide 0.55 having an average particle size of 1.0 μm
g were mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. Next, the heat-treated product, 10.0 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm, and 0.55 g of aluminum hydroxide having an average particle size of 1.0 μm were mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. . 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated electrolytically synthesized manganese dioxide, and the mixture was placed in an alumina crucible.
It was baked at 0 ° C. for 12 hours in an air atmosphere and cooled. The obtained compound is a LiM having a spinel structure by X-ray diffraction.
It was confirmed to be n 2 O 4 . Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose of this compound.

【0053】実施例7 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20.0
gを1000℃で12時間加熱処理し、冷却した。次い
で、該加熱処理物を650℃で8時間加熱処理し、冷却
した(平均粒子径9.0μm)。次いで、該加熱処理物
に平均粒径3.0μmの炭酸リチウム4.48gを添加
混合してアルミナるつぼに入れ、900℃で12時間空
気雰囲気下で焼成し、冷却した。得られた化合物は、X
線回折でスピネル構造を有するLiMn2 4 であるこ
とが確認された。この化合物の平均粒子径、ロジン・ラ
ムラーn値、BET比表面積及び安息角について表2に
示す。
Example 7 Electrosynthetic manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm 20.0
g was heated at 1000 ° C. for 12 hours and cooled. Next, the heat-treated product was heat-treated at 650 ° C. for 8 hours and cooled (average particle size: 9.0 μm). Next, 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated product, mixed, placed in an alumina crucible, fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere, and cooled. The resulting compound is X
Line diffraction confirmed that the material was LiMn 2 O 4 having a spinel structure. Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose of this compound.

【0054】実施例8 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン10gを
1000℃で12時間加熱処理し、冷却した。次いで、
該加熱処理した電解合成二酸化マンガンに、加熱処理し
ていない電解合成二酸化マンガン10gを添加混合し、
アルミナるつぼに入れ、1000℃で12時間空気雰囲
気下で再度加熱処理し、冷却した。次いで、該加熱処理
した電解合成二酸化マンガンをアルミナるつぼに入れ、
650℃で8時間空気雰囲気下で再度加熱処理し、冷却
した(平均粒子径16.6μm)。次いで、該加熱処理
物に平均粒径3.0μmの炭酸リチウム4.48gを添
加混合してアルミナるつぼに入れ、900℃で12時間
空気雰囲気下で焼成した。得られた化合物は、X線回折
でスピネル構造を有するLiMn2 4 であることが確
認された。この化合物の平均粒子径、ロジン・ラムラー
n値、BET比表面積及び安息角について表2に示す。
Example 8 10 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm was heated at 1000 ° C. for 12 hours and cooled. Then
To the heat-treated electrolytically synthesized manganese dioxide, add and mix 10 g of unheated electrolytically synthesized manganese dioxide,
The mixture was placed in an alumina crucible, heated again at 1000 ° C. for 12 hours in an air atmosphere, and cooled. Next, the heat-treated electrolytically synthesized manganese dioxide was placed in an alumina crucible,
Heat treatment was performed again at 650 ° C. for 8 hours in an air atmosphere, followed by cooling (average particle size: 16.6 μm). Next, 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated product, mixed, placed in an alumina crucible, and fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. The obtained compound was confirmed by X-ray diffraction to be LiMn 2 O 4 having a spinel structure. Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area, and angle of repose of this compound.

【0055】実施例9 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20gに
平均粒径2.8μmの酸化コバルト0.9gを添加混合
し、1000℃で12時間加熱処理し、冷却した。次い
で、加熱処理した電解合成二酸化マンガン及び酸化コバ
ルトの混合物を650℃で8時間加熱処理し、冷却し
た。次いで、該加熱処理物に平均粒径3.0μmの炭酸
リチウム4.70gを添加混合してアルミナるつぼに入
れ、900℃で12時間空気雰囲気下で焼成した。得ら
れた化合物は、X線回折でスピネル構造を有するLiM
2 4 のピークを有すると共に、酸化コバルトを含む
他のコバルト化合物(コバルト酸リチウム等)のピーク
を有さないことを確認した。これにより、該化合物はC
oが固溶したリチウムマンガン複合酸化物であることが
確認された。この化合物の平均粒子径、ロジン・ラムラ
ーn値、BET比表面積及び安息角について表2に示
す。
Example 9 0.9 g of cobalt oxide having an average particle size of 2.8 μm was added to 20 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm, mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. Next, the heat-treated mixture of electrolytically synthesized manganese dioxide and cobalt oxide was heat-treated at 650 ° C. for 8 hours and cooled. Next, 4.70 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated product, mixed, placed in an alumina crucible, and fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. The obtained compound is a LiM having a spinel structure by X-ray diffraction.
It was confirmed that it had a peak of n 2 O 4 and no peak of another cobalt compound containing cobalt oxide (such as lithium cobalt oxide). Thus, the compound becomes C
It was confirmed that o was a solid solution lithium manganese composite oxide. Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose of this compound.

【0056】実施例10 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20.0
gと平均粒径1.0μmの水酸化アルミニウム1.11
gを混合し、1000℃で12時間加熱処理し、冷却し
た。次いで、該加熱処理物を650℃で8時間加熱処理
し、冷却した(平均粒子径9.0μm)。次いで、該加
熱処理物に平均粒径3.0μmの炭酸リチウム4.48
gを添加混合してアルミナるつぼに入れ、900℃で1
2時間空気雰囲気下で焼成し、冷却した。得られた化合
物は、X線回折でスピネル構造を有するLiMn2 4
であることが確認された。この化合物の平均粒子径、ロ
ジン・ラムラーn値、BET比表面積及び安息角につい
て表2に示す。
Example 10 20.0 of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm
g and aluminum hydroxide 1.11 having an average particle size of 1.0 μm
g were mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. Next, the heat-treated product was heat-treated at 650 ° C. for 8 hours and cooled (average particle size: 9.0 μm). Next, 4.48 lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm was added to the heat-treated product.
g, add and mix the mixture into an alumina crucible.
It was fired in an air atmosphere for 2 hours and cooled. The obtained compound was LiMn 2 O 4 having a spinel structure by X-ray diffraction.
Was confirmed. Table 2 shows the average particle size, rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose of this compound.

【0057】実施例11 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン10.0
gと平均粒径1.0μmの水酸化アルミニウム0.55
gを混合し、1000℃で12時間加熱処理し、冷却し
た。次いで、該加熱処理物と平均粒径3.2μm の電解
合成二酸化マンガン10.0gと平均粒径1.0μmの
水酸化アルミニウム0.55gを混合し、1000℃で
12時間加熱処理し、冷却した。次いで、該加熱処理物
を650℃で8時間加熱処理し、冷却した。次いで、該
加熱処理物に平均粒径3.0μmの炭酸リチウム4.4
8gを添加混合してアルミナるつぼに入れ、900℃で
12時間空気雰囲気下で焼成し、冷却した。得られた化
合物は、X線回折でスピネル構造を有するLiMn2
4 であることが確認された。この化合物の平均粒子径、
ロジン・ラムラーn値、BET比表面積及び安息角につ
いて表2に示す。
Example 11 Electrosynthetic manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm 10.0
g and aluminum hydroxide 0.55 having an average particle size of 1.0 μm
g were mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. Next, the heat-treated product, 10.0 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm, and 0.55 g of aluminum hydroxide having an average particle size of 1.0 μm were mixed, heated at 1000 ° C. for 12 hours, and cooled. . Next, the heat-treated product was heat-treated at 650 ° C. for 8 hours and cooled. Next, the heat-treated product was provided with lithium carbonate 4.4 having an average particle size of 3.0 μm.
8 g was added and mixed, put into an alumina crucible, fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere, and cooled. The obtained compound is LiMn 2 O having a spinel structure by X-ray diffraction.
It was confirmed to be 4 . Average particle size of this compound,
Table 2 shows the rosin-Rammler n value, BET specific surface area and angle of repose.

【0058】実施例12 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20.0
gを1000℃で12時間加熱処理し、冷却した。次い
で、該加熱処理物を650℃で8時間加熱処理し、冷却
した(平均粒子径9.0μm)。該加熱処理物に平均粒
径3.0μmの炭酸リチウム4.48gと平均粒径1.
0μmの水酸化アルミニウム1.11gを混合してアル
ミナるつぼに入れ、900℃で12時間空気雰囲気下で
焼成し、冷却した。得られた化合物は、X線回折でスピ
ネル構造を有するLiMn2 4であることが確認され
た。この化合物の平均粒子径、ロジン・ラムラーn値、
BET比表面積及び安息角について表2に示す。
Example 12 Electrosynthetic manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm 20.0
g was heated at 1000 ° C. for 12 hours and cooled. Next, the heat-treated product was heat-treated at 650 ° C. for 8 hours and cooled (average particle size: 9.0 μm). 4.48 g of lithium carbonate having an average particle diameter of 3.0 μm and an average particle diameter of 1.
1.11 g of 0 μm aluminum hydroxide was mixed, put into an alumina crucible, fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere, and cooled. The obtained compound was confirmed by X-ray diffraction to be LiMn 2 O 4 having a spinel structure. Average particle size of this compound, rosin-Rammler n value,
Table 2 shows the BET specific surface area and the angle of repose.

【0059】比較例1 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20gと
平均粒径3.0μmの炭酸リチウム4.48gを添加混
合してアルミナるつぼに入れ、900℃で12時間空気
雰囲気下で焼成した。得られた化合物は、X線回折でス
ピネル構造を有するLiMn2 4 であることが確認さ
れた。この化合物の平均粒子径、ロジン・ラムラーn
値、BET比表面積及び安息角について表2に示す。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 20 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm and 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm were added and mixed and placed in an alumina crucible at 900 ° C. for 12 hours under an air atmosphere. Fired. The obtained compound was confirmed by X-ray diffraction to be LiMn 2 O 4 having a spinel structure. Average particle size of this compound, Rosin-Rammler n
Table 2 shows the values, the BET specific surface area, and the angle of repose.

【0060】比較例2 平均粒径3.2μm の電解合成二酸化マンガン20gと
平均粒径1.0μmの水酸化アルミニウム1.11gと
平均粒径3.0μmの炭酸リチウム4.48gを添加混
合してアルミナるつぼに入れ、900℃で12時間空気
雰囲気下で焼成した。得られた化合物は、X線回折でス
ピネル構造を有するLiMn2 4 であることが確認さ
れた。この化合物の平均粒子径、ロジン・ラムラーn
値、BET比表面積及び安息角について表2に示す。
Comparative Example 2 20 g of electrolytically synthesized manganese dioxide having an average particle size of 3.2 μm, 1.11 g of aluminum hydroxide having an average particle size of 1.0 μm, and 4.48 g of lithium carbonate having an average particle size of 3.0 μm were added and mixed. It was placed in an alumina crucible and fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. The obtained compound was confirmed by X-ray diffraction to be LiMn 2 O 4 having a spinel structure. Average particle size of this compound, Rosin-Rammler n
Table 2 shows the values, the BET specific surface area, and the angle of repose.

【0061】[0061]

【表2】 [Table 2]

【0062】実施例13 (リチウム二次電池の作製)実施例1で得られたリチウ
ムマンガン複合酸化物70重量%、黒鉛粉末20重量
%、ポリフッ化ビニリデン10重量%混合して正極合剤
とし、これをN−メチル−2−ピロリジノンに分散させ
て混練ペーストを調製した。該混練ペーストをアルミ箔
に塗布した後、乾燥、プレスして直径15mmの円盤に打
ち抜いて正極板を得た。この正極板を用いて、セパレー
ター、負極、集電板、取り付け金具、外部端子、電解液
等の角部材を用いてリチウム二次電池を作製した。負極
としては金属リチウム箔、電解液としてはエチレンカー
ボネートとジエチルカーボネートの1:1混合液1リッ
トルにLiPF6 1モルを溶解したものを用いた。得ら
れたリチウム二次電池を25℃で作動させ、放電容量を
測定した。放電容量は以下のようにして測定し、1サイ
クル目の放電容量を初期放電容量、20サイクル繰り返
したときの放電容量の保持率を下記のようにして測定し
容量維持率とした。室温又は50℃における初期放電容
量及び容量維持率の結果を表3に示す。
Example 13 (Preparation of lithium secondary battery) 70% by weight of the lithium-manganese composite oxide obtained in Example 1, 20% by weight of graphite powder and 10% by weight of polyvinylidene fluoride were mixed to form a positive electrode mixture. This was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidinone to prepare a kneaded paste. The kneaded paste was applied to an aluminum foil, dried, pressed, and punched into a disk having a diameter of 15 mm to obtain a positive electrode plate. Using this positive electrode plate, a lithium secondary battery was produced using square members such as a separator, a negative electrode, a current collector, a mounting bracket, an external terminal, and an electrolyte. As the negative electrode, a metal lithium foil was used, and as the electrolyte, 1 mol of LiPF 6 was dissolved in 1 liter of a 1: 1 mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate. The obtained lithium secondary battery was operated at 25 ° C., and the discharge capacity was measured. The discharge capacity was measured as follows, and the discharge capacity at the first cycle was the initial discharge capacity, and the retention rate of the discharge capacity when the cycle was repeated 20 times was measured as the capacity retention rate. Table 3 shows the results of the initial discharge capacity and the capacity retention at room temperature or 50 ° C.

【0063】実施例14 (リチウム二次電池の作製)実施例1で得られたリチウ
ムマンガン複合酸化物70重量%の代わりに、実施例9
で得られたリチウムマンガン複合酸化物70重量%を用
いた以外は、実施例13と同様にしてリチウム二次電池
を作製した。得られたリチウム二次電池を実施例13と
同様にして室温又は50℃における初期放電容量及び容
量維持率を測定した。これらの結果を表3に示示す。
Example 14 (Preparation of lithium secondary battery) Instead of 70% by weight of the lithium-manganese composite oxide obtained in Example 1, Example 9 was used.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 13, except that 70% by weight of the lithium-manganese composite oxide obtained in the above was used. The initial discharge capacity and the capacity retention of the obtained lithium secondary battery at room temperature or 50 ° C. were measured in the same manner as in Example 13. Table 3 shows these results.

【0064】比較例3 実施例1で得られたリチウムマンガン複合酸化物70重
量%の代わりに、比較例1で得られたリチウムマンガン
複合酸化物70重量%を用いた以外は、実施例13と同
様にして、リチウム二次電池を作製した。得られたリチ
ウム二次電池を実施例13と同様にして初期放電容量及
び容量維持率を測定した。これらの結果を表3に示す。
Comparative Example 3 The procedure of Example 13 was repeated except that 70% by weight of the lithium-manganese composite oxide obtained in Comparative Example 1 was used instead of 70% by weight of the lithium-manganese composite oxide obtained in Example 1. Similarly, a lithium secondary battery was manufactured. The initial discharge capacity and the capacity retention of the obtained lithium secondary battery were measured in the same manner as in Example 13. Table 3 shows the results.

【0065】(リチウム二次電池の評価方法) ・放電容量の測定 室温条件下、正極に対して0.2mA/cm2で4.3V まで
充電した後、3.5Vまで放電させる充放電を1サイク
ル行い、放電容量を測定した。一方、50℃条件下で
は、正極に対して0.5mA/cm2で4.3V まで充電した
後、3.5Vまで放電させる充放電を1サイクル行い、
放電容量を測定した。 ・容量維持率の測定 上記放電容量の測定における充放電を20サイクル行
い、下記式により容量維持率を算出した。 容量維持率(%)=(20サイクル目の放電容量)×1
00/(1サイクル目の放電容量)
(Evaluation Method for Lithium Secondary Battery) Measurement of Discharge Capacity The positive electrode was charged to 4.3 V at 0.2 mA / cm 2 at room temperature, and then discharged to 3.5 V in one cycle. The cycle was performed, and the discharge capacity was measured. On the other hand, under the condition of 50 ° C., the positive electrode was charged to 4.3 V at 0.5 mA / cm 2 , and then charged and discharged to 3.5 V for one cycle.
The discharge capacity was measured. -Measurement of capacity retention rate The charge / discharge in the measurement of the discharge capacity was performed for 20 cycles, and the capacity retention rate was calculated by the following equation. Capacity maintenance rate (%) = (discharge capacity at 20th cycle) × 1
00 / (first cycle discharge capacity)

【0066】[0066]

【表3】 [Table 3]

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明のリチウムマンガン複合酸化物
は、粒度分布がシャープで且つ流動性に優れ、該リチウ
ムマンガン複合酸化物を正極活物質として用いたリチウ
ム二次電池は初期放電容量が高く、且つ、放電容量の容
量維持率が高い。また、本発明のリチウムマンガン複合
酸化物の製造方法によれば、上記のような優れた特性を
有するリチウムマンガン複合酸化物を得ることができ
る。
The lithium manganese composite oxide of the present invention has a sharp particle size distribution and excellent fluidity. A lithium secondary battery using the lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material has a high initial discharge capacity, In addition, the capacity retention ratio of the discharge capacity is high. Further, according to the method for producing a lithium manganese composite oxide of the present invention, a lithium manganese composite oxide having the above-described excellent characteristics can be obtained.

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

【図1】加熱処理前の電解合成二酸化マンガンの粒度分
布を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the particle size distribution of electrolytically synthesized manganese dioxide before heat treatment.

【図2】1000℃加熱処理後の電解合成二酸化マンガ
ンの粒度分布を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of electrolytically synthesized manganese dioxide after heat treatment at 1000 ° C.

【図3】900℃加熱処理後の電解合成二酸化マンガン
の粒度分布を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the particle size distribution of electrolytically synthesized manganese dioxide after heat treatment at 900 ° C.

フロントページの続き Fターム(参考) 4G048 AA04 AB05 AC06 AD04 AD06 AE05 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ17 HJ02 HJ05 HJ07 HJ13 HJ14 5H050 AA07 AA08 BA17 CA09 CB07 CB11 EA23 EA24 GA02 GA27 HA02 HA05 HA07 HA13 HA14Continued on the front page F term (reference) 4G048 AA04 AB05 AC06 AD04 AD06 AE05 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ17 HJ02 HJ05 HJ07 HJ13 HJ14 5H050 AA07 AA08 BA17 CA09 CB07 CB11 EA23 HA02 GA05

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1); Lix Mn2-y Mey 4-z (1) (式中、MeはMn以外の原子番号11以上の金属元素
又は遷移金属元素であり、xは0<x<2.0、yは0
≦y<0.6、zは0≦z<2.0の値をとる。)で示
されるリチウムマンガン複合酸化物において、平均粒子
径が0.1〜50μm 、ロジン・ラムラーによるn値が
3.5以上、且つ、BET比表面積が0.1〜1.5m2
/gであることを特徴とするリチウムマンガン複合酸化
物。
1. The following general formula (1): Li x Mn 2-y Me y O 4-z (1) (wherein Me is a metal element or a transition metal element having an atomic number of 11 or more other than Mn, x is 0 <x <2.0, y is 0
≦ y <0.6, z takes a value of 0 ≦ z <2.0. ), The average particle size is 0.1 to 50 μm, the n value by Rosin-Rammler is 3.5 or more, and the BET specific surface area is 0.1 to 1.5 m 2.
/ g lithium manganese composite oxide.
【請求項2】 安息角が60°以下であることを特徴と
する請求項1記載のリチウムマンガン複合酸化物。
2. The lithium manganese composite oxide according to claim 1, wherein the angle of repose is 60 ° or less.
【請求項3】 (A)マンガン化合物を900℃以上の
温度に加熱処理してマンガン酸化物を得、次いで、リチ
ウム化合物、又はリチウム化合物及びマンガンを除く原
子番号11以上の金属化合物又は遷移金属化合物を混合
し、焼成するか、あるいは(B)マンガン化合物とマン
ガンを除く原子番号11以上の金属化合物又は遷移金属
化合物を900℃以上の温度に加熱処理し、次いで、リ
チウム化合物を混合し、焼成するかして下記一般式
(1); Lix Mn2-y Mey 4-z (1) (式中、MeはMn以外の原子番号11以上の金属元素
又は遷移金属元素であり、xは0<x<2.0、yは0
≦y<0.6、zは0≦z<2.0の値をとる。)で示
されるリチウムマンガン複合酸化物を得ることを特徴と
するリチウムマンガン複合酸化物の製造方法。
3. A heat treatment of a manganese compound at a temperature of 900 ° C. or more to obtain a manganese oxide, and then a lithium compound or a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding the lithium compound and manganese. Or (B) a manganese compound and a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese are heated to a temperature of 900 ° C. or more, and then a lithium compound is mixed and fired. Li x Mn 2-y Me y O 4-z (1) (wherein Me is a metal element other than Mn and has a number of 11 or more or a transition metal element, and x is 0 <x <2.0, y is 0
≦ y <0.6, z takes a value of 0 ≦ z <2.0. A method for producing a lithium manganese composite oxide, comprising obtaining the lithium manganese composite oxide represented by the formula (1).
【請求項4】 (C)マンガン化合物を900℃以上の
温度に加熱処理し、更に900℃未満の温度で加熱処理
した後、リチウム化合物、又はリチウム化合物及びマン
ガンを除く原子番号11以上の金属化合物又は遷移金属
化合物を混合し、焼成するか、あるいは(D)マンガン
化合物とマンガンを除く原子番号11以上の金属化合物
又は遷移金属化合物を900℃以上の温度に加熱処理
し、更に900℃未満の温度で加熱処理した後、リチウ
ム化合物を混合し、焼成するかして下記一般式(1); Lix Mn2-y Mey 4-z (1) (式中、MeはMn以外の原子番号11以上の金属元素
又は遷移金属元素であり、xは0<x<2.0、yは0
≦y<0.6、zは0≦z<2.0の値をとる。)で示
されるリチウムマンガン複合酸化物を得ることを特徴と
するリチウムマンガン複合酸化物の製造方法。
4. A heat treatment of (C) a manganese compound at a temperature of 900 ° C. or more, and further a heat treatment at a temperature of less than 900 ° C., and then a lithium compound or a metal compound having an atomic number of 11 or more excluding the lithium compound and manganese. Alternatively, a transition metal compound is mixed and calcined, or (D) a manganese compound and a metal compound or a transition metal compound having an atomic number of 11 or more excluding manganese are heat-treated to a temperature of 900 ° C. or more, and then a temperature of less than 900 ° C. after in the heat treatment, mixing the lithium compound, the following formula was either baked (1); Li x Mn 2 -y Me y O 4-z (1) ( wherein, Me represents atomic number than Mn 11 or more metal elements or transition metal elements, x is 0 <x <2.0, y is 0
≦ y <0.6, z takes a value of 0 ≦ z <2.0. A method for producing a lithium manganese composite oxide, comprising obtaining the lithium manganese composite oxide represented by the formula (1).
【請求項5】 前記900℃以上の温度に加熱処理した
マンガン酸化物は、四酸化三マンガンであり、更に、9
00℃未満の温度に加熱処理したマンガン酸化物は、三
酸化二マンガンであることを特徴とする請求項4記載の
リチウムマンガン複合酸化物の製造方法。
5. The manganese oxide heat-treated to a temperature of 900 ° C. or more is trimanganese tetroxide,
The method for producing a lithium-manganese composite oxide according to claim 4, wherein the manganese oxide heat-treated to a temperature lower than 00 ° C is dimanganese trioxide.
【請求項6】 前記三酸化二マンガンは、平均粒子径が
5〜30μm の範囲である請求項5記載のリチウムマン
ガン複合酸化物の製造方法。
6. The method for producing a lithium manganese composite oxide according to claim 5, wherein said dimanganese trioxide has an average particle diameter in a range of 5 to 30 μm.
【請求項7】 請求項1又は2記載のリチウムマンガン
複合酸化物を含むことを特徴とするリチウム二次電池正
極活物質。
7. A positive electrode active material for a lithium secondary battery, comprising the lithium manganese composite oxide according to claim 1 or 2.
【請求項8】 請求項7記載のリチウム二次電池正極活
物質を用いることを徴とするリチウム二次電池。
8. A lithium secondary battery using the lithium secondary battery positive electrode active material according to claim 7.
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