JP2001167766A - Positive electrode material for lithium secondary battery - Google Patents

Positive electrode material for lithium secondary battery

Info

Publication number
JP2001167766A
JP2001167766A JP35252599A JP35252599A JP2001167766A JP 2001167766 A JP2001167766 A JP 2001167766A JP 35252599 A JP35252599 A JP 35252599A JP 35252599 A JP35252599 A JP 35252599A JP 2001167766 A JP2001167766 A JP 2001167766A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
positive electrode
secondary battery
manganese oxide
lithium secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP35252599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Shizuka
賢治 志塚
Yukinori Minagawa
幸紀 皆川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP35252599A priority Critical patent/JP2001167766A/en
Priority to PCT/JP2000/005709 priority patent/WO2001017046A1/en
Publication of JP2001167766A publication Critical patent/JP2001167766A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode material for a lithium secondary battery, which comprises spinel lithium-manganese oxides, has an excellent high temperature cycle characteristic, and does not cause reduction in initial capacity. SOLUTION: The positive electrode material for a lithium secondary battery comprises, as active substances, spinel lithium-manganese oxides and lithium- copper oxides. The BET specific surface area ratio of spinel lithium-manganese oxides to lithium-copper oxides is in the range of 0.5 to 5.0.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池用
正極材料に関し、更には該正極材料を含む正極、ならび
に該正極を有するリチウム二次電池に関する。
The present invention relates to a positive electrode material for a lithium secondary battery, and more particularly to a positive electrode containing the positive electrode material, and a lithium secondary battery having the positive electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】負極活物質として、金属リチウムに代わ
ってリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な炭素材料等を
用いることにより安全性が大幅に向上し、リチウム二次
電池が実用段階に入った。一方、リチウム二次電池の正
極活物質としては、マンガンとリチウムの複合酸化物で
ありスピネル構造を有するLiMn24 が提案され、
研究が盛んに行われている。高電圧・高エネルギー密度
であり、加えてコバルトやニッケルに比較して埋蔵量が
多く、安価というメリットも有している。しかしなが
ら、高温環境下における充放電サイクル寿命が短いとい
う問題を有している。前記問題を解決するために種々の
手段が講じられているが、従来法では他の特性を犠牲に
して改善を図っているのが実状である。とりわけ初期容
量を犠牲にして改善を図る場合が多い。高温サイクル特
性を向上させたとしても、初期容量低下を招いてしまう
と一回当たりの使用時間が短くなるため、頻繁に充電を
行わなければならなくなり、実用的とは言い難い。
2. Description of the Related Art The use of a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material in place of lithium metal has greatly improved safety, and lithium secondary batteries have entered the practical stage. On the other hand, as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, LiMn 2 O 4 which is a composite oxide of manganese and lithium and has a spinel structure has been proposed,
Research is being actively conducted. It has high voltage and high energy density, and also has the advantage of a large reserve and low cost compared to cobalt and nickel. However, there is a problem that the charge / discharge cycle life in a high temperature environment is short. Various measures have been taken to solve the above-mentioned problems, but in the conventional method, improvement has been achieved at the expense of other characteristics. In particular, improvement is often attempted at the expense of initial capacity. Even if the high-temperature cycle characteristics are improved, if the initial capacity is reduced, the usage time per operation becomes short, so that frequent charging must be performed, which is not practical.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
とするところは、スピネル型リチウムマンガン酸化物を
含むリチウム二次電池用正極材料において、高温サイク
ル特性に優れ、かつ初期容量を低下させることのないリ
チウム二次電池用正極材料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 positive electrode material for a lithium secondary battery containing a spinel-type lithium manganese oxide, which has excellent high-temperature cycle characteristics and lowers initial capacity. The object of the present invention is to provide a positive electrode material for a lithium secondary battery without any problem.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、前記した従来技術で高温
サイクル特性が実用レベルまで達成できていない理由と
して、高温下においては下記の劣化因子が作用している
ためではないかと考えた。 実用リチウム二次電池では、初充電において負極表面
における表面皮膜形成や負極活物質構造中へのリチウム
イオントラップが起こる。この皮膜形成やトラップによ
り消費されたリチウムイオンは正極へ戻ることができな
いことになる。その結果、正極活物質構造中のLiサイ
トは常に空いた部分が存在することになり、結晶構造の
不安定化を招いている可能性が考えられる。上記推察に
基づき、劣化作用を緩和・抑制し、高温サイクル特性を
向上させるためには、少なくとも A.負極による不可逆容量分を補う役割を果たす化合物
の正極中への含有が必須条件であると考えた。そこで、
負極による不可逆容量分を補う役割を果たす化合物とし
てリチウム銅酸化物を選択した。そして更に初期容量低
下をまねく理由として、
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result of the above-mentioned prior art, high-temperature cycle characteristics have not been achieved to a practical level. We thought that it might be due to a deterioration factor acting. In a practical lithium secondary battery, the formation of a surface film on the negative electrode surface and lithium ion trapping in the negative electrode active material structure occur during the initial charge. Lithium ions consumed by the film formation and the trap cannot return to the positive electrode. As a result, the Li site in the positive electrode active material structure always has a vacant portion, and it is possible that the crystal structure is destabilized. Based on the above presumption, in order to alleviate and suppress the deterioration effect and improve the high-temperature cycle characteristics, at least A. It was considered that the indispensable condition is that a compound that plays a role of complementing the irreversible capacity of the negative electrode is included in the positive electrode. Therefore,
Lithium copper oxide was selected as a compound that plays a role in supplementing the irreversible capacity component of the negative electrode. And as a reason for further lowering the initial capacity,

【0005】リチウムマンガン酸化物とリチウム銅酸
化物の比表面積バランスが適当でないことが原因となっ
ているのではないかと考えた。比表面積バランスが適当
でないと、両者の接触不良や不均一な混合となり、抵抗
増大などの逆効果を招くと推察される。上記推察に基づ
き、高温下におけるサイクル特性を改善し、かつ初期容
量を低下さないためには、リチウムマンガン酸化物とリ
チウム銅酸化物の比表面積バランスの適当な範囲を見出
すことが必要であると考えた。即ち本発明の要旨は、ス
ピネル型リチウムマンガン酸化物とリチウム銅酸化物と
を活物質として含み、スピネル型リチウムマンガン酸化
物とリチウム銅酸化物とのBET比表面積の比率が、
[0005] It was considered that the cause was that the specific surface area balance between lithium manganese oxide and lithium copper oxide was not appropriate. If the specific surface area balance is not appropriate, it is presumed that poor contact and uneven mixing of the two may be caused, resulting in adverse effects such as increased resistance. Based on the above speculation, it is necessary to find an appropriate range of the specific surface area balance between lithium manganese oxide and lithium copper oxide in order to improve the cycle characteristics at high temperatures and not to decrease the initial capacity. Thought. That is, the gist of the present invention includes a spinel-type lithium manganese oxide and a lithium copper oxide as active materials, and the ratio of the BET specific surface area of the spinel-type lithium manganese oxide and the lithium copper oxide is:

【0006】[0006]

【式2】0.5≦スピネル型リチウムマンガン酸化物/
リチウム銅酸化物≦5.0
[Formula 2] 0.5 ≦ Spinel type lithium manganese oxide /
Lithium copper oxide ≦ 5.0

【0007】の範囲にあることを特徴とするリチウム二
次電池用正極材料に存する。本発明の好ましい実施態様
としては、スピネル型リチウムマンガン酸化物のBET
比表面積が、0.3〜1.5m2/gである上記のリチ
ウム二次電池用正極材料;スピネル型リチウムマンガン
酸化物のMnサイトの一部が、他元素で置換されている
上記のリチウム二次電池用正極材料;スピネル型リチウ
ムマンガン酸化物のMnサイトを置換する他元素が、A
l、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、
Mg、Ga、Zrからなる群から選ばれる上記のリチウ
ム二次電池用正極材料;リチウム銅酸化物のBET比表
面積が、0.3〜2.5m2/gである上記のリチウム
二次電池用正極材料;リチウム銅酸化物が、Li2Cu
2である上記のリチウム二次電池用正極材料;リチウ
ムマンガン酸化物とリチウム銅酸化物の含有量が、重量
比で5:1〜20:1である上記のリチウム二次電池用
正極材料材料が挙げられる。
[0007] The positive electrode material for a lithium secondary battery is characterized in that In a preferred embodiment of the present invention, a spinel type lithium manganese oxide BET
The above-mentioned positive electrode material for a lithium secondary battery having a specific surface area of 0.3 to 1.5 m 2 / g; the above-mentioned lithium, wherein a part of the Mn site of the spinel-type lithium manganese oxide is substituted with another element. Positive electrode material for secondary battery; Other element replacing Mn site of spinel type lithium manganese oxide is A
1, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,
The above-mentioned positive electrode material for a lithium secondary battery selected from the group consisting of Mg, Ga, and Zr; for the above-mentioned lithium secondary battery, wherein the lithium copper oxide has a BET specific surface area of 0.3 to 2.5 m 2 / g. Positive electrode material: Li 2 Cu is Li 2 Cu
The positive electrode material for a lithium secondary battery, which is O 2 ; the positive electrode material for a lithium secondary battery, wherein the content of lithium manganese oxide and lithium copper oxide is 5: 1 to 20: 1 by weight ratio Is mentioned.

【0008】また、本発明の別の実施態様としては、上
記のリチウム二次電池用正極材料を含むリチウム二次電
池用正極が挙げられる。更には、本発明の別の実施態様
としては、上記のリチウム二次電池用正極と、負極及び
電解質を有することを特徴とするリチウム二次電池が挙
げられ、好ましい実施態様としては、負極の活物質が炭
素材料である上記リチウム二次電池が挙げられる。
Another embodiment of the present invention is a positive electrode for a lithium secondary battery including the above-described positive electrode material for a lithium secondary battery. Further, another embodiment of the present invention includes a positive electrode for a lithium secondary battery as described above, a lithium secondary battery having a negative electrode and an electrolyte. The above-described lithium secondary battery in which the substance is a carbon material is exemplified.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、好適な一実施の形態を用い
て本発明を説明する。本発明において用いられるスピネ
ル型リチウムマンガン酸化物とは、リチウムとマンガン
とを主成分とする複合酸化物である。スピネル型リチウ
ムマンガン酸化物は、一般式LiMn24で表される
が、少量の酸素欠損、不定比性を持っていてもよい。本
発明で用いるスピネル型リチウムマンガン酸化物は、低
酸素欠損品や低カチオン欠損品といった結晶欠陥の少な
いものやMnサイトの一部が他の元素で置換されている
もの、立方晶系をとるものが好ましい。結晶欠陥を減ら
したり、Mnサイトの一部が他の元素で置換したり、立
方晶系とすることにより、リチウム吸蔵・放出の可逆性
を向上させることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below using a preferred embodiment. The spinel-type lithium manganese oxide used in the present invention is a composite oxide containing lithium and manganese as main components. The spinel-type lithium manganese oxide is represented by the general formula LiMn 2 O 4 , but may have a small amount of oxygen deficiency or non-stoichiometric property. The spinel-type lithium manganese oxide used in the present invention has a low crystal defect such as a low oxygen deficiency product or a low cation deficiency product, a device in which a part of the Mn site is substituted by another element, or a cubic system. Is preferred. The reversibility of lithium insertion / release can be improved by reducing crystal defects, replacing a part of the Mn site with another element, or using a cubic system.

【0010】この際のMnの一部を置換する他元素(以
下、置換元素と表記する)としては通常、Al、Ti、
V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、G
a、Zr等が挙げられ、好ましくはAl、Cr、Fe、
Co、Ni、Mg、Ga、更に好ましくはAlである。
なお、Mnサイトは2種以上の他元素で置換されていて
もよい。また、仕込みとの関係上、Mnサイトの一部が
Liにより置換される場合もあり、上記他元素とともに
Mnサイトの一部がLiにより置換される場合もある。
本発明におけるスピネル型リチウムマン酸化物は、これ
らのものも含む。置換元素による置換割合は、通常Mn
の2.5モル%以上、好ましくはMnの5モル%以上で
あり、通常Mnの30モル%以下、好ましくはMnの2
0モル%以下である。置換割合が少なすぎるとその高温
サイクルの改善効果が充分ではない場合があり、多すぎ
ると電池にした場合の容量が低下してしまう場合があ
る。
In this case, the other element which substitutes a part of Mn (hereinafter, referred to as a substitution element) is usually Al, Ti,
V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, G
a, Zr and the like, preferably Al, Cr, Fe,
Co, Ni, Mg, Ga, and more preferably Al.
The Mn site may be substituted with two or more other elements. In addition, a part of the Mn site may be replaced by Li in some cases due to the charge, and a part of the Mn site may be replaced by Li together with the other elements.
The spinel-type lithium man oxide in the present invention also includes these. The substitution ratio by the substitution element is usually Mn
2.5 mol% or more of Mn, preferably 5 mol% or more of Mn, usually 30 mol% or less of Mn, preferably 2 mol% of Mn.
0 mol% or less. If the substitution ratio is too small, the effect of improving the high-temperature cycle may not be sufficient, and if it is too large, the capacity of the battery may decrease.

【0011】また、酸素サイトの一部が硫黄やハロゲン
元素で置換されていてもよい。更に、酸素量に多少の不
定比性があってもよい。なお、本発明で用いるスピネル
型リチウムマンガン酸化物は、BET比表面積が好まし
くは0.3m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g
以上、最も好ましくは0.6m2/g以上であり、好ま
しくは1.5m2/g以下、より好ましくは1.2m2
g以下、最も好ましくは1.0m2/g以下である。比
表面積が小さすぎるとレート特性の低下、容量の低下を
招き、大きすぎると電解液等と好ましくない反応を引き
起こし、サイクル特性を低下させる。本願発明で用いる
スピネル型リチウムマンガン酸化物の平均粒径は、通常
0.1〜30μm、好ましくは0.2〜10μm、より
好ましくは0.3〜5μmである。平均粒径が小さすぎ
ると電池のサイクル劣化が大きくなったり、安全性に問
題が生じたりする場合があり、大きすぎると電池の内部
抵抗が大きくなり、出力が出しにくくなる場合がある。
Further, a part of the oxygen site may be replaced by sulfur or a halogen element. Furthermore, there may be some non-stoichiometric oxygen content. The spinel-type lithium manganese oxide used in the present invention has a BET specific surface area of preferably 0.3 m 2 / g or more, more preferably 0.5 m 2 / g.
Or more, and most preferably at 0.6 m 2 / g or more, preferably 1.5 m 2 / g or less, more preferably 1.2 m 2 /
g, most preferably 1.0 m 2 / g or less. If the specific surface area is too small, the rate characteristics and capacity will be reduced. If the specific surface area is too large, undesired reactions with the electrolyte and the like will be caused, and the cycle characteristics will be reduced. The average particle diameter of the spinel-type lithium manganese oxide used in the present invention is usually 0.1 to 30 μm, preferably 0.2 to 10 μm, more preferably 0.3 to 5 μm. If the average particle size is too small, the cycle deterioration of the battery may increase, or a problem may occur in safety. If the average particle size is too large, the internal resistance of the battery may increase, making it difficult to output power.

【0012】スピネル型リチウムマンガン酸化物は、従
来公知の各種の方法にて製造することができ、例えば、
リチウム、マンガンを含有する出発原料を混合後、酸素
存在下で焼成・冷却することによって製造することがで
きる。また、Mnサイトの一部が他元素で置換されたス
ピネル型リチウムマンガン酸化物は、上記の製造方法に
おいて、リチウム、マンガンを含有する出発原料ととも
に他元素を含有する出発原料を混合することによって製
造することができる。なお、上記製造方法において置換
元素を含有する出発原料を用いずMnサイトが置換され
ていないリチウムマンガン酸化物を製造し、該リチウム
マンガン酸化物を、置換金属元素を含有する出発原料の
水溶液、溶融塩あるいは蒸気中で反応させた後、必要に
応じて置換元素をリチウムマンガン複合酸化物粒子内に
拡散させるため、再度加熱処理を行うことによりMnサ
イトを置換元素で置換してもよい。
The spinel-type lithium manganese oxide can be produced by various conventionally known methods.
It can be produced by mixing starting materials containing lithium and manganese, followed by firing and cooling in the presence of oxygen. Further, the spinel-type lithium manganese oxide in which a part of the Mn site is substituted with another element is produced by mixing the starting material containing another element with the starting material containing lithium and manganese in the above-mentioned production method. can do. Note that, in the above production method, a lithium manganese oxide in which Mn sites are not substituted was produced without using a starting material containing a substitution element, and the lithium manganese oxide was dissolved in an aqueous solution of a starting material containing a substitution metal element. After reacting in a salt or steam, the Mn site may be replaced with a replacement element by performing heat treatment again in order to diffuse the replacement element into the lithium-manganese composite oxide particles as necessary.

【0013】出発原料として用いられるリチウム化合物
としては、Li2CO3、LiNO3、LiOH、LiO
H・H2O、LiCl、LiI、CH3COOLi、Li
2O、酢酸Li、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂
肪酸Li、アルキルリチウム、ハロゲン化物等が挙げら
れ、好ましくはLi2CO3、LiOH・H2O、ジカル
ボン酸Liが挙げられる。出発原料として用いられるマ
ンガン化合物としては、Mn23、MnO2等のマンガ
ン酸化物、MnCO3、Mn(NO32 、MnSO4
酢酸マンガン、ジカルボン酸マンガン、クエン酸マンガ
ン、脂肪酸マンガン等のマンガン塩、オキシ水酸化物、
水酸化物、ハロゲン化物等が挙げられる。Mn23とし
て、MnCO3やMnO2などの化合物を熱処理して作製
したものを用いてもよい。好ましくはMn23、MnO
2、MnCO3、ジカルボン酸マンガン、オキシ水酸化物
が挙げられる。
Lithium compounds used as starting materials include Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiOH, LiO
H.H 2 O, LiCl, LiI, CH 3 COOLi, Li
Examples include 2 O, Li acetate, Li dicarboxylate, Li citrate, Li fatty acid, alkyl lithium, halides, and the like, and preferably Li 2 CO 3 , LiOH · H 2 O, and Li dicarboxylate. Manganese compounds used as starting materials include manganese oxides such as Mn 2 O 3 and MnO 2 , MnCO 3 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4 ,
Manganese salts such as manganese acetate, manganese dicarboxylate, manganese citrate, manganese fatty acids, oxyhydroxides,
Hydroxide, halide and the like. As Mn 2 O 3 , a material prepared by heat-treating a compound such as MnCO 3 or MnO 2 may be used. Preferably Mn 2 O 3 , MnO
2 , MnCO 3 , manganese dicarboxylate, and oxyhydroxide.

【0014】置換元素の化合物としては、酸化物、水酸
化物、オキシ水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ジカ
ルボン酸塩、脂肪酸塩、アンモニウム塩等が挙げられ、
好ましくは酸化物、水酸化物、炭酸塩、ジカルボン酸塩
が挙げられる。これらの出発原料は、通常湿式混合、乾
式混合、ボールミル粉砕、共沈等の方法によって混合さ
れる。混合の前後、および混合中において粉砕の工程を
加えてもよい。スピネル型リチウムマンガン酸化物の焼
成・冷却の方法としては、例えば、仮焼後600〜90
0℃程度の温度で酸素雰囲気下で本焼を行い、次いで5
00℃以下程度まで10℃/min以下の速度で徐冷す
る方法や、仮焼後600〜900℃程度の温度で空気又
は酸素雰囲気下で本焼し、次いで400℃程度の温度で
酸素雰囲気下アニールする方法を挙げることができる。
焼成・冷却の条件については、特開平9−306490
号公報、特開平9−306493号公報、特開平9−2
59880号公報等に詳しく記載されている。
Examples of the compound of the substitution element include oxides, hydroxides, oxyhydroxides, nitrates, sulfates, carbonates, dicarboxylates, fatty acid salts and ammonium salts.
Preferred are oxides, hydroxides, carbonates, and dicarboxylates. These starting materials are usually mixed by a method such as wet mixing, dry mixing, ball mill pulverization, and coprecipitation. A pulverizing step may be added before, during and after mixing. As a method of firing and cooling the spinel-type lithium manganese oxide, for example, 600 to 90 after calcination
Perform baking in an oxygen atmosphere at a temperature of about 0 ° C.
A method of gradually cooling to about 00 ° C. or less at a rate of 10 ° C./min or less, or after calcination, firing at a temperature of about 600 to 900 ° C. in an air or oxygen atmosphere, and then at a temperature of about 400 ° C. in an oxygen atmosphere. An annealing method may be used.
The firing and cooling conditions are described in JP-A-9-306490.
JP, JP-A-9-306493, JP-A-9-2
No. 59880 and the like.

【0015】本発明において用いられるリチウム銅酸化
物とは、リチウムと銅とを主成分とする複合酸化物であ
り、好ましくはLi2CuO2である。Li2CuO2は斜
方晶構造(空間群Immm)を有する化合物である。こ
のリチウム銅酸化物は、リチウム又は銅の一部が他元素
で置換されていたり、少量の酸素欠損、不定比性を持っ
ていてもよい。また、酸素サイトの一部が硫黄やハロゲ
ン元素で置換されていてもよい。また、本発明で使用す
るリチウム銅酸化物は、BET比表面積が好ましくは
0.3m2/g以上、より好ましくは0.5m2/g以
上、最も好ましくは0.6m 2/g以上であり、好まし
くは2.5m2/g以下、より好ましくは2.0m2/g
以下、最も好ましくは1.0m2/g以下である。比表
面積が小さすぎると、抵抗増大による特性低下の原因と
なり、比表面積が大きすぎると保存安定性が低下する場
合がある。
Lithium copper oxide used in the present invention
The substance is a composite oxide containing lithium and copper as main components.
And preferably LiTwoCuOTwoIt is. LiTwoCuOTwoIs oblique
It is a compound having a tetragonal structure (space group Immm). This
Lithium copper oxide, lithium or copper is part of other elements
Or has a small amount of oxygen deficiency or non-stoichiometric
May be. Also, some of the oxygen sites
And may be substituted with an element. In the present invention,
Lithium copper oxide having a BET specific surface area of preferably
0.3mTwo/ G or more, more preferably 0.5 mTwo/ G or less
Above, most preferably 0.6m Two/ G or more, preferred
2.5mTwo/ G or less, more preferably 2.0 mTwo/ G
Below, most preferably 1.0 mTwo/ G or less. Ratio table
If the area is too small, the cause of characteristic deterioration due to increased resistance
If the specific surface area is too large, storage stability may decrease.
There is a case.

【0016】本願発明で用いるリチウム銅酸化物の平均
粒径は通常0.1〜80μm、好ましくは0.5〜50
μm、より好ましくは1〜20μmである。平均粒径が
小さすぎると保存安定性が低下する場合があり、大きす
ぎると抵抗増大による出力特性低下や塗布電極作製時に
問題となる場合がある。リチウム銅酸化物は、従来公知
の各種の方法にて製造することができ、例えば、一般式
Li2CuO2で表される酸化物の場合、リチウム、銅を
含有する出発原料を混合後、大気下で焼成・冷却するこ
とによって製造することができる。出発原料として用い
られるリチウム化合物としては、前記したリチウムマン
ガン酸化物の製造方法と同様のものを用いることができ
る。出発原料として用いられる銅化合物としては、Cu
2O、CuO等の銅酸化物、CuCO3、Cu(NO32
、CuSO4、酢酸銅、ジカルボン酸銅、クエン酸銅、
脂肪酸銅等の銅塩、水酸化銅、ハロゲン化銅等が挙げら
れ、好ましくはCu2O、CuO、CuCO3、ジカルボ
ン酸銅、クエン酸銅、水酸化銅が挙げられる。一般式L
2CuO2で表されるリチウム銅酸化物の焼成方法とし
ては、例えば、大気中、500〜1000℃の温度範囲
で加熱焼成する方法を挙げることができる。なお、焼成
雰囲気としては炭酸ガスの除去処理の行われたものが好
ましい。リチウムマンガン酸化物とリチウム銅酸化物と
の複合の形態には特に制限はなく、物理的な混合とする
こともでき、一方の粒子表面に他方の粒子の被膜を形成
させても良い。
The average particle size of the lithium copper oxide used in the present invention is usually 0.1 to 80 μm, preferably 0.5 to 50 μm.
μm, more preferably 1 to 20 μm. If the average particle size is too small, the storage stability may decrease. If the average particle size is too large, the output characteristics may decrease due to an increase in resistance or a problem may occur at the time of producing a coated electrode. Lithium copper oxide can be produced by conventionally known various methods. For example, in the case of an oxide represented by the general formula Li 2 CuO 2 , after mixing lithium, a starting material containing copper, and then air It can be manufactured by firing and cooling below. As the lithium compound used as a starting material, the same lithium compound as in the method for producing a lithium manganese oxide described above can be used. As a copper compound used as a starting material, Cu
Copper oxides such as 2 O and CuO, CuCO 3 , Cu (NO 3 ) 2
, CuSO 4 , copper acetate, copper dicarboxylate, copper citrate,
Examples thereof include copper salts such as fatty acid copper, copper hydroxide, and copper halide, and preferably include Cu 2 O, CuO, CuCO 3 , copper dicarboxylate, copper citrate, and copper hydroxide. General formula L
As a method of firing lithium copper oxide represented by i 2 CuO 2 , for example, a method of firing by heating in the air at a temperature in the range of 500 to 1000 ° C. can be mentioned. Note that the firing atmosphere is preferably a atmosphere in which carbon dioxide gas has been removed. The form of the composite of lithium manganese oxide and lithium copper oxide is not particularly limited, and may be a physical mixture, and a film of one particle may be formed on the surface of one particle.

【0017】本発明で使用するスピネル型リチウムマン
ガン酸化物とリチウム銅酸化物は、BET比表面積の比
率が、0.5≦スピネル型リチウムマンガン酸化物/リ
チウム銅酸化物≦5.0の範囲にあることを特徴とす
る。この比率はより好ましくは0.7≦スピネル型リチ
ウムマンガン酸化物/リチウム銅酸化物≦3.0、最も
好ましくは0.9≦スピネル型リチウムマンガン酸化物
/リチウム銅酸化物≦1.5である。この比率が規定範
囲を逸脱すると、所望の性能を得ることが困難になる。
スピネル型リチウムマンガン酸化物とリチウム銅酸化物
の量比は、重量比で、リチウムマンガン酸化物:リチウ
ム銅酸化物=通常5:1〜20:1、好ましくは6:1
〜10:1である。リチウム銅酸化物の重量比が規定範
囲を逸脱して多くなると放電容量が低下し、逆に少なく
なるとサイクル特性向上効果を得難くなる恐れがある。
The spinel type lithium manganese oxide and lithium copper oxide used in the present invention have a BET specific surface area ratio of 0.5 ≦ spinel type lithium manganese oxide / lithium copper oxide ≦ 5.0. There is a feature. The ratio is more preferably 0.7 ≦ spinel lithium manganese oxide / lithium copper oxide ≦ 3.0, most preferably 0.9 ≦ spinel lithium manganese oxide / lithium copper oxide ≦ 1.5. . If this ratio deviates from the specified range, it becomes difficult to obtain desired performance.
The weight ratio of the spinel type lithium manganese oxide to lithium copper oxide is lithium manganese oxide: lithium copper oxide = normally 5: 1 to 20: 1, preferably 6: 1.
10 to 10. When the weight ratio of the lithium copper oxide exceeds the specified range and increases, the discharge capacity decreases, and when the weight ratio decreases, the effect of improving the cycle characteristics may be difficult to obtain.

【0018】正極は、正極集電体と正極活物質を含有す
る正極層からなる。正極層はスピネル型リチウムマンガ
ン酸化物、リチウム銅酸化物、後述の結着剤( バインダ
ー)、および導電剤からなり、これを後述の方法により
溶媒でスラリー化したものを正極集電体に塗布し、乾燥
することにより製造することができる。正極の導電剤と
しては、黒鉛の微粒子、アセチレンブラック等のカーボ
ンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素の微粒子
等が使用されるが、これらに限定されない。また、正極
集電体には、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメ
ッキ鋼等が使用される。
The positive electrode comprises a positive electrode current collector and a positive electrode layer containing a positive electrode active material. The positive electrode layer is composed of spinel-type lithium manganese oxide, lithium copper oxide, a binder (binder) described later, and a conductive agent. And by drying. Examples of the conductive agent for the positive electrode include, but are not limited to, graphite fine particles, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon fine particles such as needle coke. In addition, aluminum, stainless steel, nickel-plated steel, or the like is used for the positive electrode current collector.

【0019】本発明では、以上のようなスピネル型リチ
ウムマンガン酸化物およびリチウム銅酸化物を含む正極
を用いると、レート特性や高温下でのサイクル特性が優
れたリチウム二次電池を提供することができる。従っ
て、本発明では以上のようなスピネル型リチウムマンガ
ン酸化物及びリチウム銅酸化物を含む正極と種々の負
極、電解質の組み合わせでリチウム二次電池が製造され
る本発明の正極と組み合わせて用いられる負極の活物質
としては、炭素材料、SnO、SnO2、Sn1-xx
(M=Hg、P、B、Si、GeまたはSb、ただし0
≦x<1)、Sn32(OH)2 、Sn3-xx2(O
H)2(M=Mg、P、B、Si、Ge、Sb又はM
n、ただし0≦x<3)、LiSiO2、SiO2又はL
iSnO2等の中から選ばれる1種又は2種以上の組み
合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
In the present invention, it is possible to provide a lithium secondary battery having excellent rate characteristics and high-temperature cycle characteristics by using the positive electrode containing the spinel-type lithium manganese oxide and lithium copper oxide as described above. it can. Therefore, in the present invention, a positive electrode containing the above-described spinel-type lithium manganese oxide and lithium copper oxide and various negative electrodes, and a negative electrode used in combination with the positive electrode of the present invention in which a lithium secondary battery is manufactured by combining an electrolyte. Examples of the active material include carbon materials, SnO, SnO 2 , Sn 1-x M x O
(M = Hg, P, B, Si, Ge or Sb, where 0
≦ x <1), Sn 3 O 2 (OH) 2 , Sn 3-x M x O 2 (O
H) 2 (M = Mg, P, B, Si, Ge, Sb or M
n, where 0 ≦ x <3), LiSiO 2 , SiO 2 or L
One type or a combination of two or more types selected from iSnO 2 and the like are exemplified, but not limited to these.

【0020】前記炭素材料は特に限定されないが、黒
鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチの
炭化物、石油系ピッチの炭化物、あるいはこれらピッチ
を酸化処理したものの炭化物、ニードルコークス、ピッ
チコークス、フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化
物等及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブ
ラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等が挙
げられ、これらの2種以上の混合物も好適に使用でき
る。負極は、負極の活物質と結着剤( バインダー) とを
溶媒でスラリー化したものを塗布し乾燥したものを用い
ることができる。負極、正極の活物質の結着剤( バイン
ダー) としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテ
トラフルオロエチレン、EPDM( エチレン−プロピレ
ン−ジエン三元共重合体) 、SBR( スチレン−ブタジ
エンゴム) 、NBR( アクリロニトリル−ブタジエンゴ
ム) 、フッ素ゴム等が挙げられるが、これらに限定され
ない。
The carbon material is not particularly limited. Graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch carbide, petroleum-based pitch carbide, or carbide obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke, Examples thereof include carbides such as phenolic resins and crystalline cellulose, and carbon materials partially graphitized thereof, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and the like. Mixtures of two or more of these are also preferably used. As the negative electrode, a negative electrode active material and a binder (binder) slurried with a solvent, applied and dried, can be used. Examples of the binder (binder) for the active materials of the negative electrode and the positive electrode include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), SBR (styrene-butadiene rubber), and NBR ( Acrylonitrile-butadiene rubber), fluororubber and the like, but are not limited thereto.

【0021】スラリー化する溶媒としては、通常は結着
剤を溶解あるいは分散する有機溶剤が使用される。例え
ば、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキ
サノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリ
アミン,N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチ
レンオキシド、テトラヒドロフラン等を掲げる事ができ
るがこれらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤
等を加えてSBR等のラテックスで活物質をスラリー化
する場合もある。また負極の集電体には、銅、ニッケ
ル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。
セパレーターを使用する場合は、微多孔性の高分子フィ
ルムが用いられ、ナイロン、セルロースアセテート、ニ
トロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリブテン等のポリオレフィン高分子よりなるも
のが用いられる。セパレータの化学的及び電気化学的安
定性は重要な因子である。この点からポリオレフィン系
高分子が好ましく、電池セパレータの目的の一つである
自己閉塞温度の点からポリエチレン製であることが望ま
しい。
As a solvent for forming a slurry, an organic solvent that dissolves or disperses a binder is usually used. For example, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N-N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, and the like can be mentioned, but are not limited thereto. . In some cases, the active material is slurried with latex such as SBR by adding a dispersant, a thickener, and the like to water. For the current collector of the negative electrode, copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or the like is used.
When a separator is used, a microporous polymer film is used, and a material made of a polyolefin polymer such as nylon, cellulose acetate, nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, and polybutene is used. Can be The chemical and electrochemical stability of the separator is an important factor. In this respect, a polyolefin-based polymer is preferable, and it is preferable that the battery is made of polyethylene from the viewpoint of the self-closing temperature, which is one of the purposes of the battery separator.

【0022】ポリエチレンセパレーターの場合、高温形
状維持性の点から超高分子量ポリエチレンであることが
好ましく、その分子量の下限は好ましくは50万、さら
に好ましくは100万、最も好ましくは150万であ
る。他方分子量の上限は、好ましくは500万、更に好
ましくは400万、最も好ましくは300万である。分
子量が大きすぎると、流動性が低すぎて加熱された時セ
パレーターの孔が閉塞しない場合があるからである。ま
た、発明のリチウム二次電池における電解質には、例え
ば公知の有機電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解
質、無機固体電解質等を用いることができるが、中でも
有機電解液が好ましい。有機電解液は、有機溶媒と溶質
から構成される。
In the case of a polyethylene separator, ultrahigh molecular weight polyethylene is preferable from the viewpoint of maintaining high-temperature shape, and the lower limit of the molecular weight is preferably 500,000, more preferably 1,000,000, and most preferably 1.5 million. On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 5,000,000, more preferably 4,000,000, and most preferably 3,000,000. If the molecular weight is too large, the fluidity is too low and the pores of the separator may not be closed when heated. As the electrolyte in the lithium secondary battery of the invention, for example, known organic electrolytes, polymer solid electrolytes, gel electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like can be used, and among them, organic electrolytes are preferable. The organic electrolyte is composed of an organic solvent and a solute.

【0023】有機溶媒としては特に限定されるものでは
ないが、例えばカーボネート類、エーテル類、ケトン
類、スルホラン系化合物、ラクトン類、ニトリル類、塩
素化炭化水素類、エーテル類、アミン類、エステル類、
アミド類、リン酸エステル化合物等を使用することがで
きる。これらの代表的なものを列挙すると、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネー
ト、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、1,4−ジオキサン、4−メチル−2−ペンタノ
ン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエ
タン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、4
−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、
スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロ
ピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレ
ロニトリル、1,2−ジクロロエタン、ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホキシド、リン酸トリメチル、リ
ン酸トリエチル等の単独もしくは二種類以上の混合溶媒
が使用できる。また、これらの化合物を複数用いる場合
は、添加剤としてこれらの化合物を電解液へ少量添加す
ることにより電池性能を向上させることもできる。更
に、CO2 、 N2O、CO、SO2 等のガスやポリサル
ファイドSx 2-など負極表面にリチウムイオンの効率よ
い充放電を可能にする良好な皮膜を生成する添加剤を任
意の割合で有機溶媒に添加してもよい。
The organic solvent is not particularly restricted but includes, for example, carbonates, ethers, ketones, sulfolane compounds, lactones, nitriles, chlorinated hydrocarbons, ethers, amines and esters. ,
Amides, phosphate compounds and the like can be used. When these representatives are listed, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyl-2-pentanone, 1,2- Dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane,
-Methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether,
A single solvent or a mixture of two or more solvents such as sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, etc. it can. When a plurality of these compounds are used, the battery performance can be improved by adding a small amount of these compounds to the electrolyte as an additive. Further, an additive such as CO 2 , N 2 O, CO, SO 2, or a polysulfide S x 2− which can form an excellent film capable of efficiently charging and discharging lithium ions on the surface of the negative electrode is added at an arbitrary ratio. It may be added to an organic solvent.

【0024】またこの溶媒に溶解させる溶質として特に
限定されるものではないが、従来公知のいずれもが使用
でき、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiB
4、LiB(C654 、LiCl、LiBr、CH3
SO3Li、CF3SO3Li等が挙げられ、これらのう
ち少なくとも1種以上のものを用いることができる。高
分子固体電解質を使用する場合にも、この高分子に公知
のものを用いることができ、特にリチウムイオンに対す
るイオン導電性の高い高分子を使用することが好まし
く、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレン
オキサイド、ポリエチレンイミン等が好ましく使用さ
れ、またこの高分子に対して上記の溶質と共に、上記の
溶媒を加えてゲル状電解質として使用することも可能で
ある。無機固体電解質を使用する場合にも、この無機物
に公知の結晶質、非晶質固体電解質を用いることができ
る。結晶質の固体電解質としては例えば、LiI、Li
3N、Li1+xxTi2-x(PO43(M=Al,Sc,
Y,La)、Li0.5- 3xRE0.5+xTiO3(RE=L
a,Pr,Nd,Sm)等が挙げられ、非晶質の固体電
解質としては例えば、4.9 LiI−34.1Li2O−61
25,33.3Li2O−66.7SiO2 等の酸化物ガラス
や0.45LiI−0.37Li2S−0.26B23,0.30LiI
−0.42Li2S−0.28SiS2等の硫化物ガラス等が挙げ
られる。これらのうち少なくとも1種以上のものを用い
ることができる。以下実施例によって本発明の方法をさ
らに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制
限されるものではない。
Particularly, as a solute dissolved in this solvent,
Any known, but not limited, use
Yes, LiClOFour, LiAsF6, LiPF6, LiB
FFour, LiB (C6HFive)Four , LiCl, LiBr, CHThree
SOThreeLi, CFThreeSOThreeLi and the like.
At least one kind can be used. High
Even when using a solid polymer electrolyte,
Can be used, especially for lithium ions.
It is preferable to use a polymer with high ion conductivity.
For example, polyethylene oxide, polypropylene
Oxides, polyethyleneimines, etc. are preferably used.
In addition to the above-mentioned solute for this polymer,
It can be used as a gel electrolyte by adding a solvent.
is there. When using an inorganic solid electrolyte,
Known crystalline and amorphous solid electrolytes can be used
You. As the crystalline solid electrolyte, for example, LiI, Li
ThreeN, Li1 + xMxTi2-x(POFour)Three(M = Al, Sc,
Y, La), Li0.5- 3xRE0.5 + xTiOThree(RE = L
a, Pr, Nd, Sm) and the like;
For example, 4.9 LiI-34.1LiTwoO-61
BTwoOFive, 33.3LiTwoO-66.7SiOTwo Such as oxide glass
And 0.45LiI-0.37LiTwoS-0.26BTwoSThree, 0.30LiI
−0.42LiTwoS-0.28SiSTwoSulfide glass etc.
Can be Use at least one of these
Can be The following examples illustrate the method of the present invention.
As will be described more specifically, the present invention is not restricted by these.
It is not limited.

【0025】[0025]

【実施例】以下実施例により本発明をより詳細に説明す
る。 実施例1 スピネル型リチウムマンガン酸化物として、Li1.04
1.85Al0.114なるMnサイトの一部がLiとAl
で置換されたリチウムマンガン酸化物を使用し、これに
一般式がLi2CuO2なるリチウム銅酸化物を、重量比
でスピネル型リチウムマンガン酸化物:リチウム銅酸化
物=6:1となるように混合したものを正極活物質とし
て用いた。なお、ここで用いたスピネル型リチウムマン
ガン酸化物のBET比表面積は0.94m2/g、リチ
ウム銅酸化物のBET比表面積は0.67m2/gであ
った。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 As a spinel type lithium manganese oxide, Li 1.04 M
Part of the Mn site consisting of n 1.85 Al 0.11 O 4 is Li and Al
Is used, and a lithium copper oxide represented by the general formula Li 2 CuO 2 is added to the lithium manganese oxide so that the weight ratio of spinel lithium manganese oxide: lithium copper oxide is 6: 1. The mixture was used as a positive electrode active material. The spinel type lithium manganese oxide used here had a BET specific surface area of 0.94 m 2 / g, and the lithium copper oxide had a BET specific surface area of 0.67 m 2 / g.

【0026】実施例2 実施例1に記載したのと同一のスピネル型リチウムマン
ガン酸化物と、BET比表面積が0.32m2/gのリ
チウム銅酸化物(一般式Li2CuO2)を、重量比でス
ピネル型リチウムマンガン酸化物:リチウム銅酸化物=
6:1となるように混合したものを正極活物質として用
いた。
Example 2 The same spinel type lithium manganese oxide as described in Example 1 and lithium copper oxide having a BET specific surface area of 0.32 m 2 / g (general formula Li 2 CuO 2 ) were weighed. Ratio of spinel-type lithium manganese oxide: lithium copper oxide =
A mixture having a ratio of 6: 1 was used as a positive electrode active material.

【0027】実施例3 実施例1に記載したのと同一のスピネル型リチウムマン
ガン酸化物と、BET比表面積が1.00m2/gのリ
チウム銅酸化物(一般式Li2CuO2)を、重量比でス
ピネル型リチウムマンガン酸化物:リチウム銅酸化物=
6:1となるように混合したものを正極活物質として用
いた。
Example 3 The same spinel-type lithium manganese oxide as described in Example 1 and a lithium copper oxide having a BET specific surface area of 1.00 m 2 / g (general formula Li 2 CuO 2 ) were weighed. Ratio of spinel-type lithium manganese oxide: lithium copper oxide =
A mixture having a ratio of 6: 1 was used as a positive electrode active material.

【0028】実施例4 実施例1に記載したのと同一のスピネル型リチウムマン
ガン酸化物とリチウム銅酸化物を、重量比でスピネル型
リチウムマンガン酸化物:リチウム銅酸化物=9:1と
なるように混合したものを正極活物質として用いた。
Example 4 The same spinel-type lithium manganese oxide and lithium copper oxide as described in Example 1 were used in a weight ratio of spinel-type lithium manganese oxide: lithium copper oxide = 9: 1. Was used as a positive electrode active material.

【0029】実施例5 実施例1に記載したのと同一のスピネル型リチウムマン
ガン酸化物と、実施例3に記載したのと同一のリチウム
銅酸化物を、重量比でスピネル型リチウムマンガン酸化
物:リチウム銅酸化物=9:1となるように混合したも
のを正極活物質として用いた。
Example 5 The same spinel-type lithium manganese oxide as described in Example 1 and the same lithium copper oxide as described in Example 3 were mixed in a weight ratio of spinel-type lithium manganese oxide: What mixed so that lithium copper oxide = 9: 1 was used as a positive electrode active material.

【0030】比較例1 実施例1に記載したのと同一のスピネル型リチウムマン
ガン酸化物と、BET比表面積が0.12m2/gのリ
チウム銅酸化物(一般式Li2CuO2)を、重量比でス
ピネル型リチウムマンガン酸化物:リチウム銅酸化物=
6:1となるように混合したものを正極活物質として用
いた。
Comparative Example 1 The same spinel-type lithium manganese oxide as described in Example 1 and a lithium copper oxide having a BET specific surface area of 0.12 m 2 / g (general formula Li 2 CuO 2 ) were weighed. Ratio of spinel-type lithium manganese oxide: lithium copper oxide =
A mixture having a ratio of 6: 1 was used as a positive electrode active material.

【0031】比較例2 実施例1に記載したのと同一のスピネル型リチウムマン
ガン酸化物と、BET比表面積が2.6m2/gのリチ
ウム銅酸化物(一般式Li2CuO2)を、重量比でスピ
ネル型リチウムマンガン酸化物:リチウム銅酸化物=
6:1となるように混合したものを正極活物質として用
いた。
Comparative Example 2 The same spinel-type lithium manganese oxide as described in Example 1 and a lithium copper oxide having a BET specific surface area of 2.6 m 2 / g (general formula Li 2 CuO 2 ) were weighed. Ratio of spinel-type lithium manganese oxide: lithium copper oxide =
A mixture having a ratio of 6: 1 was used as a positive electrode active material.

【0032】比較例3 実施例1に記載したのと同一のスピネル型リチウムマン
ガン酸化物と、比較例2に記載したのと同一のリチウム
銅酸化物を、重量比でスピネル型リチウムマンガン酸化
物:リチウム銅酸化物=9:1となるように混合したも
のを正極活物質として用いた。
COMPARATIVE EXAMPLE 3 The same spinel-type lithium manganese oxide as described in Example 1 and the same lithium copper oxide as described in Comparative Example 2 were mixed in a weight ratio of spinel-type lithium manganese oxide: What mixed so that lithium copper oxide = 9: 1 was used as a positive electrode active material.

【0033】比較例4 実施例1と同一のリチウムマンガン酸化物を正極活物質
として用いた。(リチウム銅酸化物は混合しなかっ
た。) 試験例(電池評価) 以下の方法で本発明の実施例および比較例の電池評価を
行った。
Comparative Example 4 The same lithium manganese oxide as in Example 1 was used as a positive electrode active material. (Lithium copper oxide was not mixed.) Test Example (Evaluation of Battery) The batteries of Examples and Comparative Examples of the present invention were evaluated by the following methods.

【0034】1. 正極の作成と容量確認 正極活物質を75重量% 、アセチレンブラック20重量
%、ポリテトラフロロエチレンパウダー5重量%の割合
で秤量したものを乳鉢で十分混合し、薄くシート状に
し、9mmφ、12mmφのポンチで打ち抜く。この際全体
重量は各々約8mmg、約18mgになるように調整する。
これをAlのエキスパンドメタルに圧着して正極とし
た。ここで、Li金属を対極として電池セルを組む場合
には9mmφに打ち抜いた正極を使用し、炭素材料を活物
質とする負極を対極として電池セルを組む場合には12
mmφに打ち抜いた正極を使用した。9mmφに打ち抜いた
前記正極を試験極とし、Li金属を対極として電池セル
を組み、0.5mA/cm2の定電流充電すなわち、正極から
リチウムイオンを放出させる反応を上限4.35Vで行
い、ついで0.5mA/cm2の定電流放電すなわち正極にリ
チウムイオンを吸蔵させる試験を下限3.2Vで行った
際の正極活物質単位重量当たりの初期充電容量をQs(C)
mAh/g 、初期放電容量をQs(D)mAh/g とする。
1. Preparation of Positive Electrode and Confirmation of Capacity Positive electrode active material 75% by weight, acetylene black 20% by weight, and polytetrafluoroethylene powder 5% by weight were weighed and thoroughly mixed in a mortar to form a thin sheet. Punch with 9mmφ, 12mmφ punches. At this time, the total weight is adjusted so as to be about 8 mg and about 18 mg, respectively.
This was pressed against an Al expanded metal to form a positive electrode. Here, when assembling a battery cell with Li metal as a counter electrode, a positive electrode punched to 9 mmφ is used, and when assembling a battery cell with a negative electrode using a carbon material as an active material, 12
A positive electrode punched into mmφ was used. The positive electrode punched into 9 mmφ was used as a test electrode, a battery cell was assembled using Li metal as a counter electrode, and a constant current charge of 0.5 mA / cm 2 , that is, a reaction of releasing lithium ions from the positive electrode was performed at an upper limit of 4.35 V. Qs (C) is the initial charge capacity per unit weight of the positive electrode active material when a constant current discharge of 0.5 mA / cm 2 , that is, a test for inserting lithium ions into the positive electrode was performed at a lower limit of 3.2 V.
mAh / g, and the initial discharge capacity is Qs (D) mAh / g.

【0035】2. 負極の作成と容量確認 負極活物質として平均粒径約8〜10μm の黒鉛粉末(d
002=3.35Å) を、バインダーとしてポリフッ化ビニ
リデン( 以下PVdFと省略する) を重量比で92.
5:7.5の割合で秤量し、これをN−メチルピロリド
ン( 以下NMPと省略する) 溶液中で混合し、負極合剤
スラリーとした。このスラリーを20μm厚さの銅箔の
片面に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発させた後、12mmφ
に打ち抜き、0.5ton/cm2 でプレス処理をしたもの負
極とした。なお、この負極を試験極、Li金属を対極と
して電池セルを組み、0.2mA/cm2の定電流で負極にL
iイオンを吸蔵させる試験を下限0Vで行った際の負極
活物質単位重量当たりの初期吸蔵容量をQf mAh/g とす
る。
2. Preparation of Negative Electrode and Confirmation of Capacity As a negative electrode active material, graphite powder (d) having an average particle size of about 8 to 10 μm was used.
002 = 3.35 °) and polyvinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as PVdF) as a binder in a weight ratio of 92.0%.
The mixture was weighed at a ratio of 5: 7.5 and mixed in an N-methylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as NMP) solution to prepare a negative electrode mixture slurry. This slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 20 μm, dried, and the solvent was evaporated.
And pressed at 0.5 ton / cm 2 to obtain a negative electrode. A battery cell was assembled using the negative electrode as a test electrode and Li metal as a counter electrode, and L was applied to the negative electrode at a constant current of 0.2 mA / cm 2.
The initial storage capacity per unit weight of the negative electrode active material when the test for storing i ions was performed at the lower limit of 0 V was defined as Qf mAh / g.

【0036】3. 電池セルの組立 図3に示す構成のコイン型セルを使用して、電池性能を
評価した。即ち、正極缶1の上に正極2を置き、その上
にセパレータ3として25μm の多孔性ポリエチレンフ
ィルムを置き、ポリプロピレン製ガスケット4で押さえ
た後、負極5を置き、厚み調整用のスペーサー6を置い
た後、非水電解液溶液として、1モル/リットルの六フ
ッ化リン酸リチウム( LiPF6)を溶解させたエチレン
カーボネート(EC) とジエチルカーボネート( DEC)
の体積分立3:7の混合溶媒を用い、これを電池内に
加えて充分しみ込ませた後、負極缶を載せ電池を封口す
る。なおこの時、正極活物質の重量と負極活物質重量の
バランスは、ほぼ 正極活物質量〔g〕/負極活物質量〔g〕=(Qf/1.2
)/Qs(C) となるよう設定した。
3. Assembly of Battery Cell Using a coin-shaped cell having the configuration shown in FIG. 3, battery performance was evaluated. That is, the positive electrode 2 is placed on the positive electrode can 1, a 25 μm porous polyethylene film is placed thereon as the separator 3, pressed with a polypropylene gasket 4, the negative electrode 5 is placed, and the spacer 6 for thickness adjustment is placed. After that, as a non-aqueous electrolyte solution, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in which 1 mol / liter of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved.
Using a mixed solvent having a volumetric ratio of 3: 7, the mixture was added to the inside of the battery and sufficiently impregnated. Then, a negative electrode can was placed and the battery was sealed. At this time, the balance between the weight of the positive electrode active material and the weight of the negative electrode active material is almost equal to the amount of the positive electrode active material [g] / the amount of the negative electrode active material [g] = (Qf / 1.2
) / Qs (C).

【0037】4. 試験方法 この様に得られた電池の高温特性を比較するため、電池
の1時間率電流値、即ち1Cを 1C[mA]=Qs(D)×正極活物質量〔g〕 と設定し、以下の試験を行った。まず室温で定電流0.
2C充放電2サイクルおよび定電流1C充放電1サイク
ルを行い、次に50℃の高温で定電流0.2C充放電1サ
イクル、ついで定電流1C充放電100サイクルの試験
を行った。なお充電上限は4.2V、下限電圧は3.0Vとし
た。この時50℃での1C充放電100サイクル試験部分
の1サイクル目放電容量Qh(1)に対する、100サイク
ル目の放電容量Qh(100)の割合を高温サイクル容量維持
率P、即ち、 P〔%〕={Qh(100)/Qh(1)}×100 としこの値で電池の高温特性を比較した。本発明の実施
例および比較例におけるリチウムマンガン酸化物(A)と
リチウム銅酸化物(B)の比表面積の比率(A)/(B)、混合重
量比(A)/(B)およびこれらを正極活物質として用いた電
池から得られた50℃サイクル試験における初期放電容量
並びに100サイクル容量維持率を表1に、サイクル−放
電容量相関図を図1及び図2に示す。
4. Test Method In order to compare the high temperature characteristics of the battery obtained in this manner, the current value of one hour rate of the battery, that is, 1 C is calculated as follows: 1 C [mA] = Qs (D) × amount of positive electrode active material [g] And the following tests were performed. First, a constant current of 0.1 at room temperature.
Two cycles of 2C charge / discharge and one cycle of constant current 1C charge / discharge were performed, and then a test was performed at a high temperature of 50 ° C. at a constant current of 0.2C charge / discharge, followed by a constant current 1C charge / discharge of 100 cycles. The upper limit of charging was 4.2 V and the lower limit voltage was 3.0 V. At this time, the ratio of the 100th cycle discharge capacity Qh (100) to the 1st cycle discharge capacity Qh (1) of the 1C charge / discharge 100 cycle test portion at 50 ° C. is defined as a high-temperature cycle capacity retention ratio P, that is, P [% ] = {Qh (100) / Qh (1)} × 100, and this value was used to compare the high-temperature characteristics of the batteries. The ratio of the specific surface area of lithium manganese oxide (A) and lithium copper oxide (B) in the examples and comparative examples of the present invention (A) / (B), mixing weight ratio (A) / (B) and these Table 1 shows the initial discharge capacity and the 100-cycle capacity retention rate in a 50 ° C. cycle test obtained from the battery used as the positive electrode active material, and FIGS. 1 and 2 show the cycle-discharge capacity correlation diagrams.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】本発明にかなう実施例では、高温サイクル
特性に優れ、かつ初期容量低下が少ないことが分かる。
It can be seen that the examples according to the present invention have excellent high-temperature cycle characteristics and little decrease in the initial capacity.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明により、スピネル型リチウムマン
ガン酸化物を含むリチウム二次電池用正極材料におい
て、高温サイクル特性に優れ、かつ初期容量を低下させ
ることのないリチウム二次電池用正極材料を提供するこ
とができる。
According to the present invention, there is provided a cathode material for a lithium secondary battery containing a spinel-type lithium manganese oxide, which is excellent in high-temperature cycle characteristics and does not lower the initial capacity. can do.

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

【図1】サイクル−放電容量相関図FIG. 1 is a cycle-discharge capacity correlation diagram.

【図2】サイクル−放電容量相関図FIG. 2 is a cycle-discharge capacity correlation diagram.

【図3】本発明の実施例の非水電解液二次電池用活物質
の製造法の試験に用いたコイン型電池の縦断面図
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a coin-type battery used in a test of a method for producing an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極缶 2 正極 3 セパレーター 4 ガスケット 5 負極(対極) 6 スペーサー 7 負極缶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode can 2 Positive electrode 3 Separator 4 Gasket 5 Negative electrode (counter electrode) 6 Spacer 7 Negative electrode can

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スピネル型リチウムマンガン酸化物とリ
チウム銅酸化物とを活物質として含み、スピネル型リチ
ウムマンガン酸化物とリチウム銅酸化物とのBET比表
面積の比率が、 【式1】0.5≦スピネル型リチウムマンガン酸化物/
リチウム銅酸化物≦5.0の範囲にあることを特徴とす
るリチウム二次電池用正極材料。
1. A spinel type lithium manganese oxide and a lithium copper oxide as active materials, wherein the ratio of the BET specific surface area of the spinel type lithium manganese oxide to the lithium copper oxide is 0.5 ≤ spinel type lithium manganese oxide /
A positive electrode material for a lithium secondary battery, wherein lithium copper oxide is in the range of 5.0 or less.
【請求項2】 スピネル型リチウムマンガン酸化物のB
ET比表面積が、0.3〜1.5m2/gであることを
特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池用正極材
料。
2. B of spinel type lithium manganese oxide
ET specific surface area, the positive electrode material for lithium secondary battery according to claim 1, wherein it is 0.3 to 1.5 m 2 / g.
【請求項3】 スピネル型リチウムマンガン酸化物のM
nサイトの一部が、他元素で置換されていることを特徴
とする請求項1または2に記載のリチウム二次電池用正
極材料。
3. M of spinel type lithium manganese oxide
3. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein a part of the n-site is substituted with another element.
【請求項4】 スピネル型リチウムマンガン酸化物のM
nサイトを置換する他元素が、Al、Ti、V、Cr、
Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zrから
なる群から選ばれることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載のリチウム二次電池用正極材料。
4. M of spinel type lithium manganese oxide
Other elements replacing the n-site are Al, Ti, V, Cr,
The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode material is selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, and Zr.
【請求項5】 リチウム銅酸化物のBET比表面積が、
0.3〜2.5m2/gであることを特徴とする請求項
1〜4のいずれかに記載のリチウム二次電池用正極材
料。
5. The lithium copper oxide has a BET specific surface area of:
5. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode material is 0.3 to 2.5 m 2 / g.
【請求項6】 リチウム銅酸化物が、Li2CuO2であ
ることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のリ
チウム二次電池用正極材料。
6. The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium copper oxide is Li 2 CuO 2 .
【請求項7】 リチウムマンガン酸化物とリチウム銅酸
化物の含有量が、重量比で5:1〜20:1であること
を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のリチウム
二次電池用正極材料材料。
7. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the content of lithium manganese oxide and lithium copper oxide is 5: 1 to 20: 1 by weight. Cathode material for battery.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載のリチウ
ム二次電池用正極材料を含むことを特徴とするリチウム
二次電池用正極。
8. A positive electrode for a lithium secondary battery, comprising the positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1.
【請求項9】 請求項8に記載のリチウム二次電池用正
極と、負極及び電解質を有することを特徴とするリチウ
ム二次電池。
9. A lithium secondary battery comprising the positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 8, a negative electrode and an electrolyte.
【請求項10】 負極の活物質が炭素材料であることを
特徴とする請求項9記載のリチウム二次電池。
10. The lithium secondary battery according to claim 9, wherein the active material of the negative electrode is a carbon material.
JP35252599A 1999-08-27 1999-12-13 Positive electrode material for lithium secondary battery Withdrawn JP2001167766A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35252599A JP2001167766A (en) 1999-12-13 1999-12-13 Positive electrode material for lithium secondary battery
PCT/JP2000/005709 WO2001017046A1 (en) 1999-08-27 2000-08-24 Positive electrode material for lithium secondary cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35252599A JP2001167766A (en) 1999-12-13 1999-12-13 Positive electrode material for lithium secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001167766A true JP2001167766A (en) 2001-06-22

Family

ID=18424670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35252599A Withdrawn JP2001167766A (en) 1999-08-27 1999-12-13 Positive electrode material for lithium secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001167766A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008532224A (en) * 2005-04-01 2008-08-14 エルジー・ケム・リミテッド Electrode for lithium secondary battery containing electrode additive and lithium secondary battery containing the electrode
WO2010027038A1 (en) * 2008-09-02 2010-03-11 住友化学株式会社 Electrode active material, electrode, and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2015140992A1 (en) * 2014-03-20 2015-09-24 株式会社 東芝 Nonaqueous-electrolyte secondary-battery positive electrode, nonaqueous-electrolyte secondary battery, and battery pack

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008532224A (en) * 2005-04-01 2008-08-14 エルジー・ケム・リミテッド Electrode for lithium secondary battery containing electrode additive and lithium secondary battery containing the electrode
WO2010027038A1 (en) * 2008-09-02 2010-03-11 住友化学株式会社 Electrode active material, electrode, and nonaqueous electrolyte secondary battery
US8354192B2 (en) 2008-09-02 2013-01-15 Sumitomo Chemical Company, Limited Electrode active material, electrode, and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2015140992A1 (en) * 2014-03-20 2015-09-24 株式会社 東芝 Nonaqueous-electrolyte secondary-battery positive electrode, nonaqueous-electrolyte secondary battery, and battery pack

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102140969B1 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method of same, and nonaqueous electrolyte secondary battery using same
JP4985524B2 (en) Lithium secondary battery
KR100946006B1 (en) Nonaqueous Electrolytic Secondary Battery and Method of Manufacturing the Same
JP4834901B2 (en) Positive electrode material for lithium secondary battery
KR102289691B1 (en) Positive active material, method of manufacturing the same, and positive electrode and rechargeable lithium battery including the same
JP2003203633A (en) Positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery containing the same
JP2015118742A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4487355B2 (en) Positive electrode material for lithium secondary battery
JP7059381B2 (en) Positive electrode active material and lithium ion battery
JP4682388B2 (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, and positive electrode and lithium secondary battery using the same
JP2003157844A (en) Positive electrode active material for nonaqueous secondary battery, its manufacturing method, and nonaqueous secondary battery
JP2001243954A (en) Positive electrode material for lithium secondary battery
JP2002145619A (en) Lithium manganese multiple oxide, positive electrode material for lithium secondary cell, positive electrode for lithium secondary cell and manufacturing method of lithium secondary cell and lithium manganese multiple oxide
JP7142301B2 (en) POSITIVE ACTIVE MATERIAL AND BATTERY INCLUDING SAME
JP2001283845A (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP2010080231A (en) Precursor for positive electrode active material, method of manufacturing the same, positive electrode active material, method of manufacturing positive electrode active material, and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20140115201A (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, and rechargeable lithium battery including the same
KR100635741B1 (en) Positive active material for lithium secondary battery and thereof method
KR101553389B1 (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, coating material for positive active material, method of manufacturing the same and rechargeable lithium battery including same
JP3132504B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4158212B2 (en) Method for producing lithium secondary battery and method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery
JP2002203606A (en) Nonaqueous electrolyte solution battery
JP2001357847A (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
JP2001167766A (en) Positive electrode material for lithium secondary battery
JP4882135B2 (en) Positive electrode material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061120

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20090608

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20091019