JP2001266874A - Lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium ion secondary battery

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JP2001266874A
JP2001266874A JP2000074234A JP2000074234A JP2001266874A JP 2001266874 A JP2001266874 A JP 2001266874A JP 2000074234 A JP2000074234 A JP 2000074234A JP 2000074234 A JP2000074234 A JP 2000074234A JP 2001266874 A JP2001266874 A JP 2001266874A
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Japan
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lithium
secondary battery
ion secondary
lithium ion
manganese
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Application number
JP2000074234A
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Japanese (ja)
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Tetsuya Yamawaki
徹也 山脇
Hideki Sakai
英樹 堺
Shinichi Makaino
信一 馬飼野
Masayasu Soga
雅康 曽我
Kazuharu Sofue
和治 祖父江
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Kanagawa Prefecture
Toho Titanium Co Ltd
Original Assignee
Kanagawa Prefecture
Toho Titanium Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high voltage and high energy lithium ion secondary battery having a lithium manganese oxide of a spinel structure as a positive electrode that is excellent in charge and discharge capacity and charge and discharge cycle characteristics. SOLUTION: This is a lithium ion secondary battery which comprises a positive electrode that has a positive electrode active material comprising lithium manganese oxide of a spinel structure as expressed in the chemical formula LixMnOy (wherein x is a real number 0.55<=x<=0.65, y is a real number 1.80<=y<=2.20), a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing lithium ion.

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、放電容量が高くか
つ充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池
に関する。
The present invention relates to a lithium ion secondary battery having a high discharge capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、パーソナ
ルコンピュータ、携帯電話等の電子機器の小型化が急激
に進んでいる。これに伴い、これらの電源も小型化が必
要であり、最近リチウムイオン電池の開発が盛んに行わ
れている。また、一方、環境問題から、電気自動車が注
目され、一部実用化されつつある。この電気自動車をよ
り一般化するためには、その電源として大容量かつサイ
クル特性に優れた電池が必須であり、このような大型の
電池にも、リチウムイオン電池の利用が検討されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with advances in electronic technology, miniaturization of electronic devices such as personal computers and mobile phones has been rapidly advancing. Accordingly, these power supplies also need to be reduced in size, and lithium-ion batteries have been actively developed recently. On the other hand, electric vehicles are attracting attention due to environmental problems, and some of them are being put to practical use. In order to further generalize this electric vehicle, a battery having a large capacity and excellent cycle characteristics is indispensable as a power source, and the use of a lithium ion battery is being studied for such a large battery.

【0003】リチウムイオン電池用正極活物質として、
一次電池用としては、二酸化マンガンが、二次電池用と
しては酸化バナジウム、リチウムコバルト化合物等が実
用化されている。またマンガン酸リチウムなどのリチウ
ムマンガン酸化物は、その原料となるマンガン化合物
が、前記のコバルト化合物に比べ安価であり、また毒性
もないという理由から盛んに開発されている。
As a positive electrode active material for a lithium ion battery,
Manganese dioxide is used for primary batteries, and vanadium oxide and lithium cobalt compounds are used for secondary batteries. In addition, lithium manganese oxides such as lithium manganate are being actively developed because the manganese compound as a raw material is less expensive and less toxic than the above-mentioned cobalt compound.

【0004】このマンガン酸リチウムのなかでも、スピ
ネル構造を有するマンガン酸リチウムは立体構造を有し
ているため、これをリチウムイオン二次電池の正極活物
質に使用し充放電した場合、結晶構造の破壊を伴わず
に、安定してリチウムイオンを結晶格子内にドープ及び
脱ドープすることが可能であり、特にデインターカーレ
ーションの劣化が少なく、また放電電圧が高く、安定で
あるので、二次電池の正極活物質として非常に有望であ
り、近年、実用化に向け盛んに研究されている。
[0004] Among these lithium manganates, lithium manganate having a spinel structure has a three-dimensional structure. Therefore, when the lithium manganate is used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery and charged and discharged, it has a crystal structure. It is possible to stably dope and undope lithium ions into the crystal lattice without destruction. In particular, the deterioration of deintercalation is small, and the discharge voltage is high and stable. It is very promising as a positive electrode active material for batteries, and has been actively studied in recent years for practical use.

【0005】例えば、特開平1−109662号公報に
はスピネル構造を有するLiMn24 (Li/Mn原
子比0.5)で示されるマンガン酸リチウムを正極活物
質とし、リチウム合金を負極活物質とし、かつリチウム
イオンを含む非水電解質を用いた非水二次電池が開示さ
れている。また、特開平10−50316号公報では、
リチウムを含む陰極と、炭酸リチウムと二酸化マンガン
とから合成されたLiMn2 4 を陽極活物質として含
む有機電解質二次電池が開示されている。
For example, JP-A-1-109662 discloses that lithium manganate represented by LiMn 2 O 4 having a spinel structure (Li / Mn atomic ratio: 0.5) is used as a positive electrode active material, and a lithium alloy is used as a negative electrode active material. A non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing lithium ions is disclosed. Also, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-50316,
An organic electrolyte secondary battery including, as an anode active material, a cathode containing lithium and LiMn 2 O 4 synthesized from lithium carbonate and manganese dioxide is disclosed.

【0006】上記マンガン酸リチウムを正極活物質に用
いたリチウムイオン二次電池の従来技術は、以前より用
いられている二酸化マンガンやチタン、モリブデンまた
はニオブのカルコゲナイドを正極活物質として用いた電
池よりも充放電容量やサイクル特性について改善されて
いる。
The prior art of the lithium ion secondary battery using lithium manganate as a positive electrode active material is more effective than a battery using a manganese dioxide or a chalcogenide of titanium, molybdenum or niobium as a positive electrode active material. The charge / discharge capacity and cycle characteristics have been improved.

【0007】しかしながら、近年、二次電池のさらなる
高電圧化・高エネルギー化が要求されるなかで、そのよ
うな二次電池においてより充放電容量が大きくかつ充放
電サイクル特性に優れた二次電池が要求されており、上
記従来技術では未だこれらの要求は満足しておらず、さ
らなる改良が望まれていた。
However, in recent years, with the demand for higher voltage and higher energy of the secondary battery, such a secondary battery has a larger charge / discharge capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics. However, these prior arts have not yet satisfied these requirements, and further improvements have been desired.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高電
圧・高エネルギーのリチウムイオン二次電池用におい
て、充放電容量に優れ、かつ充放電サイクル特性に優れ
たスピネル構造を有するマンガン酸リチウムを正極活物
質とするリチウムイオン二次電池を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lithium manganese oxide having a spinel structure excellent in charge / discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics for a high voltage and high energy lithium ion secondary battery. To provide a lithium ion secondary battery using as a positive electrode active material.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、正極活物質にス
ピネル構造でかつ特定の組成を有するマンガン酸リチウ
ムからなる正極及び負極並びにリチウムイオンを含む非
水電解質からなるリチウムイオン二次電池が、充放電容
量が高く、かつ充放電サイクル特性に優れていることを
見出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that a positive electrode, a negative electrode, and a lithium manganate having a spinel structure and a specific composition are used as a positive electrode active material. The inventors have found that a lithium ion secondary battery comprising a nonaqueous electrolyte containing lithium ions has a high charge / discharge capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics, and has completed the present invention.

【0010】即ち、本発明のリチウムイオン二次電池
は、正極活物質がスピネル構造を有する化学式Lix
nOy (式中、x は0.55≦x ≦0.65の実数、y
は1.80≦y ≦2.20の実数を示す。)で表される
マンガン酸リチウムからなる正極、負極及びリチウムイ
オンを含む非水電解質からなることを特徴とする。
That is, in the lithium ion secondary battery of the present invention, the positive electrode active material has the chemical formula Li x M having a spinel structure.
nO y (where x is a real number of 0.55 ≦ x ≦ 0.65, y
Indicates a real number satisfying 1.80 ≦ y ≦ 2.20. ), A positive electrode made of lithium manganate, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte containing lithium ions.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】上記のスピネル構造を有するマン
ガン酸リチウムは、化学式Lix MnOy で表される。
式中、xは0.55≦x≦0.65、好ましくは0.5
7≦x≦0.60の実数、特に好ましくはx=0.58
あるいは0.59、yは1.80≦y≦2.20、好ま
しくは1.90≦y≦2.10の実数、特に好ましくは
y=2.00である。具体的には、Li0.58Mn
2.00、あるいはLi0.59MnO2.00の組成のものが好
ましく用いられる。x及びyが上記範囲を外れるもの、
すなわちLi/Mn原子比が0.55未満であったり、
0.65を越えるものは高電圧・高エネルギーのリチウ
ムイオン二次電池用において、優れた充放電容量や充放
電サイクル特性を得ることができない。
Lithium manganate having the above spinel structure DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION, represented by the chemical formula Li x MnO y.
In the formula, x is 0.55 ≦ x ≦ 0.65, preferably 0.5
Real number of 7 ≦ x ≦ 0.60, particularly preferably x = 0.58
Alternatively, 0.59, y is a real number satisfying 1.80 ≦ y ≦ 2.20, preferably 1.90 ≦ y ≦ 2.10, particularly preferably y = 2.00. Specifically, Li 0.58 Mn
Those having a composition of O 2.00 or Li 0.59 MnO 2.00 are preferably used. x and y are out of the above range,
That is, the Li / Mn atomic ratio is less than 0.55,
If it exceeds 0.65, excellent charge / discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics cannot be obtained for a lithium ion secondary battery of high voltage and high energy.

【0012】また、本発明において用いられるマンガン
酸リチウムは、単体化合物でも、また前記スピネル構造
を有するマンガン酸リチウムと酸化マンガン等のマンガ
ンの酸化物を含むマンガン複合酸化物、あるいは該マン
ガン酸リチウムと酸化マンガンの混合物でもよい。前記
マンガン複合酸化物または混合物の場合、スピネル構造
を有するマンガン酸リチウムの他の成分は、主に酸化マ
ンガン(III )であり、場合によりペロブスカイト構造
を有するマンガン酸リチウムを含むこともある。その組
成は通常スピネル構造を有するマンガン酸リチウムは5
0〜100重量%、好ましくは80〜100重量%、酸
化マンガン(III )は、0〜50重量%、好ましくは0
〜20重量%である。
The lithium manganate used in the present invention may be a simple compound, a manganese composite oxide containing lithium manganate having a spinel structure and a manganese oxide such as manganese oxide, or lithium manganate. A mixture of manganese oxides may be used. In the case of the manganese composite oxide or the mixture, the other component of lithium manganate having a spinel structure is mainly manganese (III) oxide, and in some cases, may include lithium manganate having a perovskite structure. Its composition is usually 5% lithium manganate having a spinel structure.
0 to 100% by weight, preferably 80 to 100% by weight, manganese (III) oxide is 0 to 50% by weight, preferably 0 to 50% by weight.
-20% by weight.

【0013】上記スピネル構造を有するマンガン酸リチ
ウムの製法としては、特に制限されず、公知の方法を採
用し得る。具体的にはリチウム化合物およびマンガン化
合物を主原料とし、固相反応、固相焼結法、溶融含浸
法、水熱法、液相反応法、電析法あるいはキレート法な
どの方法により製造する。ここでリチウム化合物として
は水酸化リチウム、塩化リチウム、硝酸リチウム、酸化
リチウム、炭酸リチウム、酢酸リチウムなどが挙げら
れ、またマンガン化合物としては、酸化マンガン、炭酸
マンガン、塩化マンガンなどのハロゲン化マンガンある
いはγ―MnOOHなどが挙げられる。
The method for producing the lithium manganate having the spinel structure is not particularly limited, and a known method can be employed. Specifically, it is produced by using a lithium compound and a manganese compound as main raw materials by a solid phase reaction, a solid phase sintering method, a melt impregnation method, a hydrothermal method, a liquid phase reaction method, an electrodeposition method or a chelate method. Here, examples of the lithium compound include lithium hydroxide, lithium chloride, lithium nitrate, lithium oxide, lithium carbonate, lithium acetate, and the like. Examples of the manganese compound include manganese oxide, manganese carbonate, manganese halide such as manganese chloride, and γ. —MnOOH and the like.

【0014】上記の製造方法のなかでもハロゲン化マン
ガンとリチウム化合物とを100℃以下の液相で接触し
反応させ直接スピネル構造を有するマンガン酸リチウム
を得る方法(以下、「直接液相反応法」という。)が好
ましく、リチウムイオン二次電池の正極材料として使用
した場合、優れた電池特性を発現するマンガン酸リチウ
ムを得ることができる。この直接液相反応法に用いられ
るハロゲン化マンガンは、具体的には二塩化マンガン
(II)及び三塩化マンガン(III )であり、無水物また
結晶水物を含む。これらのうち、二塩化マンガン(II)
が安定しており好ましい。また、その純度は、より高純
度のマンガン酸リチウムを得るためにより高いものが好
ましく、具体的には、純度99重量%以上、好ましくは
99.9重量%以上で、特に不純物として、Fe、N
i、Naなどの他の金属成分がそれぞれ0.1重量%以
下のものが好ましい。
Among the above production methods, a method of directly contacting and reacting a manganese halide and a lithium compound in a liquid phase at 100 ° C. or lower to obtain lithium manganate having a spinel structure (hereinafter referred to as “direct liquid phase reaction method”) Is preferred, and when used as a positive electrode material of a lithium ion secondary battery, lithium manganate exhibiting excellent battery characteristics can be obtained. Manganese halides used in this direct liquid phase reaction method are specifically manganese (II) dichloride and manganese (III) trichloride, including anhydrides and hydrated crystals. Of these, manganese (II) dichloride
Is stable and preferred. The purity is preferably higher to obtain higher purity lithium manganate. Specifically, the purity is 99% by weight or more, preferably 99.9% by weight or more.
It is preferable that other metal components such as i and Na are each 0.1% by weight or less.

【0015】固相法や固相焼結法においてマンガン化合
物にハロゲン化物を使用すると、マンガン酸リチウム中
にハロゲン成分が残留し、除去することが困難であり、
電池材料として用いた際、その特性に好ましからざる影
響を与えるので、従来ハロゲン化マンガンを原料に用い
ることは敬遠されてきた。しかしながら、上記の直接液
相反応法では、ハロゲン化マンガンを水溶液として用い
液相でリチウム化合物と反応させることによって、マン
ガン酸リチウムのみを固体として生成させ、不要なハロ
ゲン化物は混入させず、高純度のマンガン酸リチウムを
製造することが可能である。また、従来使用されてき
た、マンガン化合物に比べ、塩化マンガン等のハロゲン
化マンガンは安価であり、よりコストの低いマンガン酸
リチウムを製造することが可能となった。このため、ハ
ロゲン化マンガンとしては、塩化マンガンが好ましい。
When a halide is used as a manganese compound in the solid-phase method or the solid-phase sintering method, a halogen component remains in lithium manganate and is difficult to remove.
The use of manganese halide as a raw material has heretofore been avoided since it has an undesirable effect on its characteristics when used as a battery material. However, in the above-mentioned direct liquid phase reaction method, by using manganese halide as an aqueous solution and reacting with a lithium compound in a liquid phase, only lithium manganate is produced as a solid, and unnecessary halides are not mixed. It is possible to produce lithium manganate. Manganese halides such as manganese chloride are cheaper than conventionally used manganese compounds, and it has become possible to produce lithium manganate at lower cost. For this reason, manganese chloride is preferred as the manganese halide.

【0016】次ぎに、直接液相反応法によるマンガン酸
リチウムの製造に用いられるリチウム化合物としては、
具体的には、水酸化リチウム、塩化リチウム、ヨウ化リ
チウム、臭化リチウム、硝酸リチウム、亜硝酸リチウ
ム、硫酸リチウム、硫酸水素リチウム、炭酸リチウム、
炭酸水素リチウム、酢酸リチウム、酸化リチウム、過酸
化リチウム、塩素酸リチウム等のリチウム塩等の水溶液
を形成し得る化合物が挙げられる。これらのリチウム化
合物は1種または2種以上を組み合わせて使用できる。
このなかでも特に、水酸化リチウム、塩化リチウム、硝
酸リチウムが好ましく用いられる。
Next, lithium compounds used for producing lithium manganate by a direct liquid phase reaction method include:
Specifically, lithium hydroxide, lithium chloride, lithium iodide, lithium bromide, lithium nitrate, lithium nitrite, lithium sulfate, lithium hydrogen sulfate, lithium carbonate,
Compounds capable of forming an aqueous solution such as a lithium salt such as lithium hydrogen carbonate, lithium acetate, lithium oxide, lithium peroxide, and lithium chlorate are exemplified. These lithium compounds can be used alone or in combination of two or more.
Of these, lithium hydroxide, lithium chloride and lithium nitrate are particularly preferably used.

【0017】さらに水酸化リチウム及び塩化リチウムを
併用して、リチウム源としての原料に使用することが望
ましい。上記ハロゲン化マンガンとリチウム化合物を液
相で接触し反応させるが、その際のpHをアルカリ領域
で行うことが望ましく、水酸化リチウムはリチウム源と
しての原料だけではなく、アルカリ源として反応に作用
するので好ましく用いられる。また、水酸化リチウムの
他のアルカリ源として、水酸化ナトリウムまたは水酸化
カリウム等の水酸化物も使用できる。
Further, it is desirable to use lithium hydroxide and lithium chloride in combination as a raw material as a lithium source. The manganese halide and the lithium compound are brought into contact with each other in a liquid phase to cause a reaction, and it is desirable that the pH is adjusted in an alkaline region. Lithium hydroxide acts not only as a raw material as a lithium source but also as an alkali source. It is preferably used. Further, as another alkali source of lithium hydroxide, a hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used.

【0018】上記リチウム化合物についても、上記ハロ
ゲン化マンガンと同様、より高純度のマンガン酸リチウ
ムを得るためにより高いものが好ましく、具体的には、
純度99重量%以上、好ましくは99.9重量%以上
で、特に不純物として、Fe、Ni、Naなどの他の金
属成分がそれぞれ0.1重量%以下のものが好ましい。
As for the lithium compound, as in the case of the manganese halide, a higher lithium compound is preferable in order to obtain higher purity lithium manganate.
It is preferable that the purity is 99% by weight or more, preferably 99.9% by weight or more, and in particular, each of other metal components such as Fe, Ni, and Na as impurities is 0.1% by weight or less.

【0019】また、上記ハロゲン化マンガン及びリチウ
ム化合物の他、直接液相反応法において、マンガンを酸
化し、所望の価数にするため酸化剤を使用することが望
ましい。特に、塩化マンガンとリチウム化合物とを液相
で接触し反応させる際に酸化剤を共存させることが好ま
しい。酸化剤の具体的としては、過酸化水素、過マンガ
ン酸カリウム、塩素酸類等の酸化剤であり、この中で
も、特に過酸化水素が、反応後、製品中に混入する不純
物元素もなく、好ましく用いられる。
In addition to the above-mentioned manganese halide and lithium compound, it is desirable to use an oxidizing agent in the direct liquid phase reaction method to oxidize manganese to a desired valence. In particular, when manganese chloride and a lithium compound are brought into contact with each other in a liquid phase to cause a reaction, it is preferable to allow an oxidizing agent to coexist. Specific examples of the oxidizing agent include oxidizing agents such as hydrogen peroxide, potassium permanganate, and chloric acid. Among them, particularly, hydrogen peroxide is preferably used without any impurity element mixed into the product after the reaction. Can be

【0020】以上説明した直接液相反応法によるマンガ
ン酸リチウムの製造方法は、上記のような成分を原料と
して100℃以下の液相で接触し反応させることを特徴
とするが、液相で接触し反応させるとは、上述したハロ
ゲン化マンガン及びリチウム化合物をそれぞれ水溶液の
状態で接触させ反応させることを意味し、これらの原料
を液相に懸濁した状態で接触反応するものではない。所
謂ゲル‐ゾル法または直接合成法によるスピネル構造を
有するマンガン酸リチウムの製造方法である。また、こ
の直接液相反応法はこれらの化合物の水溶液を調製し、
液相で行うが、アルコール等の水溶性の有機溶媒を含ん
でいてもよい。
The method for producing lithium manganate by the direct liquid-phase reaction method described above is characterized in that the above components are used as raw materials for contact and reaction in a liquid phase at 100 ° C. or lower. The term “react” means that the above-mentioned manganese halide and lithium compound are brought into contact with each other in the state of an aqueous solution to cause a reaction, and the contact reaction is not carried out in a state where these raw materials are suspended in a liquid phase. This is a method for producing lithium manganate having a spinel structure by a so-called gel-sol method or a direct synthesis method. Also, this direct liquid phase reaction method prepares aqueous solutions of these compounds,
The reaction is performed in a liquid phase, and may contain a water-soluble organic solvent such as alcohol.

【0021】反応温度は、100℃以下であるが、好ま
しくは80〜100℃、より好ましくは85〜95℃の
温度範囲である。このとき、ハロゲン化マンガン及びリ
チウム化合物の水溶液は常温で接触させ、その後昇温し
て反応させてもよいが、連続製造の場合は、予め反応温
度まで加熱し接触反応させたほうが好ましい。また、反
応時間は、各原料を接触し、所定の反応温度に至ってか
ら通常1分以上、好ましくは1分〜15時間である。
The reaction temperature is 100 ° C. or lower, but preferably 80 to 100 ° C., more preferably 85 to 95 ° C. At this time, the aqueous solution of the manganese halide and the lithium compound may be brought into contact at room temperature and then reacted by raising the temperature. However, in the case of continuous production, it is preferable that the reaction be carried out by heating to the reaction temperature in advance. The reaction time is usually 1 minute or more, preferably 1 minute to 15 hours, after the respective raw materials are brought into contact and a predetermined reaction temperature is reached.

【0022】直接液相反応法において、接触方法、反応
方法について特に制限はないが、以下の方法を採用し得
る。 1)リチウム化合物とハロゲン化マンガンの混合水溶液
を常温で調製し、その後昇温し反応させる。 2)常温のリチウム化合物水溶液中に常温のハロゲン化
マンガン水溶液を滴下し接触させ、その後昇温し反応さ
せる。 3)予熱したリチウム化合物水溶液中に常温のハロゲン
化マンガン水溶液を滴下し接触させ、その後昇温し反応
させる。 4)予熱したリチウム化合物水溶液中に予熱したハロゲ
ン化マンガン水溶液を滴下し接触させ、その後反応させ
る。 5)常温のハロゲン化マンガン水溶液中に常温のリチウ
ム化合物水溶液を滴下し接触させ、その後昇温し反応さ
せる。 6)常温のリチウム化合物水溶液中に常温のハロゲン化
マンガンおよびリチウム化合物の混合水溶液を滴下し接
触させ、その後昇温し反応させる。 7)予熱したリチウム化合物水溶液中に常温のハロゲン
化マンガンおよびリチウム化合物の混合水溶液を滴下し
接触させ、その後昇温し反応させる。 8)予熱したリチウム化合物水溶液中に予熱したハロゲ
ン化マンガンおよびリチウム化合物の混合水溶液を滴下
し接触させ、その後昇温し反応させる。
In the direct liquid phase reaction method, the contact method and the reaction method are not particularly limited, but the following methods can be employed. 1) A mixed aqueous solution of a lithium compound and a manganese halide is prepared at room temperature, and then heated to react. 2) A normal temperature manganese halide aqueous solution is dropped into a normal temperature lithium compound aqueous solution and brought into contact, and then the temperature is raised to cause a reaction. 3) A normal temperature manganese halide aqueous solution is dropped into the preheated lithium compound aqueous solution and brought into contact, and then the temperature is raised to cause a reaction. 4) A preheated manganese halide aqueous solution is dropped into a preheated lithium compound aqueous solution, brought into contact with the solution, and then reacted. 5) A normal temperature lithium compound aqueous solution is dropped into a normal temperature manganese halide aqueous solution and brought into contact with the solution, and then the temperature is raised to cause a reaction. 6) A mixed aqueous solution of manganese halide and lithium compound at normal temperature is dropped and brought into contact with an aqueous solution of lithium compound at normal temperature, and then the temperature is raised to cause a reaction. 7) A mixed aqueous solution of manganese halide and lithium compound at room temperature is dropped and brought into contact with the preheated aqueous solution of lithium compound, and then the temperature is raised to cause a reaction. 8) A mixed aqueous solution of a manganese halide and a lithium compound, which has been preheated, is dropped into an aqueous solution of a lithium compound which has been preheated, brought into contact, and then heated to react.

【0023】過酸化水素等の酸化剤を、上記接触、反応
のいずれかの段階で添加するが、例えば、リチウム化合
物と接触する前のハロゲン化マンガン水溶液中に添加す
るか、接触する前のリチウム化合物水溶液中に添加する
か、あるいはハロゲン化マンガンとリチウム化合物の接
触後添加する。この中でも好ましくはリチウム化合物と
接触する前のハロゲン化マンガン水溶液中に添加したほ
うが、予めマンガンの価数を調製できる点で好ましい方
法である。
An oxidizing agent such as hydrogen peroxide is added at any stage of the above-mentioned contact and reaction. For example, the oxidizing agent may be added to an aqueous solution of manganese halide before contacting with a lithium compound or may be added before contacting with a lithium compound. It is added to an aqueous solution of the compound or after the contact between the manganese halide and the lithium compound. Among these, it is preferable to add the manganese halide to the aqueous solution of manganese halide before contacting with a lithium compound, which is a preferable method since the valence of manganese can be adjusted in advance.

【0024】上記各原料の量比について、所望の組成比
のマンガン酸リチウムが得られる限り任意であるが、好
ましくはハロゲン化マンガン1 モル当り、リチウム化合
物は0.3 〜0.7 モル、より好ましくは0.4 〜0.6 モル、
過酸化水素等の酸化剤は、0.3 〜2モル、より好ましく
は0.6 〜1.5 モルである。また、リチウム化合物とし
て、水酸化リチウムと塩化リチウムを併用する場合、ハ
ロゲン化マンガン1モルに対して、水酸化リチウムは1
〜5 モル、好ましくは3 〜3.5 モル、塩化リチウムは0.
3 〜0.7 モル、好ましくは0.4 〜0.6 モルである。
The amount ratio of each of the above raw materials is arbitrary as long as lithium manganate having a desired composition ratio can be obtained. Preferably, the amount of the lithium compound is 0.3 to 0.7 mol, more preferably 0.4 to 0.7 mol per mol of manganese halide. 0.6 mole,
The oxidizing agent such as hydrogen peroxide is used in an amount of 0.3 to 2 mol, more preferably 0.6 to 1.5 mol. When lithium hydroxide and lithium chloride are used in combination as a lithium compound, lithium hydroxide is used in an amount of 1 mol per mol of manganese halide.
~ 5 mol, preferably 3-3.5 mol, lithium chloride is 0.
It is 3 to 0.7 mol, preferably 0.4 to 0.6 mol.

【0025】さらに、上記各原料は水溶液で接触させる
が、その際の各水溶液の濃度に特に制限はないが、好ま
しくはハロゲン化マンガン水溶液が0.1 〜2 モル/l、
より好ましくは0.8 〜1.2 モル/l、リチウム化合物水
溶液は0.05〜1 モル/l、より好ましくは0.4 〜0.6 モ
ル/lである。また、リチウム化合物として、水酸化リ
チウムと塩化リチウムを併用する場合、ハロゲン化マン
ガン1モルに対して、水酸化リチウム水溶液は1 〜5 モ
ル/l、好ましくは3 〜3.5 モル/l、塩化リチウムは
0.3 〜0.7 モル/l、好ましくは0.4 〜0.6 モル/lで
ある。
Further, each of the above-mentioned raw materials is brought into contact with an aqueous solution, and the concentration of each aqueous solution at that time is not particularly limited. Preferably, the aqueous solution of manganese halide is 0.1 to 2 mol / l,
It is more preferably 0.8 to 1.2 mol / l, and the aqueous lithium compound solution is 0.05 to 1 mol / l, more preferably 0.4 to 0.6 mol / l. When lithium hydroxide and lithium chloride are used in combination as the lithium compound, the aqueous solution of lithium hydroxide is 1 to 5 mol / l, preferably 3 to 3.5 mol / l, and lithium chloride is 1 mol of manganese halide.
It is from 0.3 to 0.7 mol / l, preferably from 0.4 to 0.6 mol / l.

【0026】さらに、上記のように液相で接触、反応さ
せる際の液相のpHとしては、通常7〜14、好ましく
は7〜11であり、リチウム化合物として水酸化リチウ
ムを使用する場合、その水溶液濃度により調整する。
Further, the pH of the liquid phase at the time of contacting and reacting in the liquid phase as described above is usually 7-14, preferably 7-11, and when lithium hydroxide is used as the lithium compound, Adjust according to the aqueous solution concentration.

【0027】以上のように、各原料を液相で接触反応
し、スピネル構造を有するマンガン酸リチウムを得る。
得られたマンガン酸リチウムは必要に応じて液相から分
離し、乾燥する。得られたマンガン酸リチウムを液相か
ら分離する際、液相に残留するハロゲンやその他遊離の
未反応成分を除去するため、得られたマンガン酸リチウ
ムを純水あるいはアルコール等で洗浄することが望まし
い。分離手段は、デカンテーション、ろ過あるいは遠心
分離等の一般に用いられる方法が採用し得る。また、乾
燥については、真空乾燥等により加熱しながら行う。
As described above, each raw material is contacted and reacted in a liquid phase to obtain lithium manganate having a spinel structure.
The obtained lithium manganate is separated from the liquid phase if necessary and dried. When the obtained lithium manganate is separated from the liquid phase, it is desirable to wash the obtained lithium manganate with pure water or alcohol to remove halogen and other free unreacted components remaining in the liquid phase. . As the separation means, a commonly used method such as decantation, filtration, or centrifugation can be adopted. The drying is performed while heating by vacuum drying or the like.

【0028】上記のように、ハロゲン化マンガンとリチ
ウム化合物を液相で反応させる直接液相反応法によっ
て、直接スピネル構造を有するマンガン酸リチウムを製
造するが、より一層マンガン酸リチウムの結晶性を向上
させるために、上記のような方法で得られたマンガン酸
リチウムを加熱処理することができる。このときの温度
は、通常400〜1000℃、好ましくは400〜80
0℃、より好ましくは500〜750℃であり、熱処理
時間は、通常1〜30時間、好ましくは2〜10時間、
より好ましくは4〜8時間である。加熱処理の雰囲気は
通常大気中であるが、アルゴンや窒素などの不活性雰囲
気や酸素雰囲気で行うこともできる。
As described above, lithium manganate having a direct spinel structure is produced by a direct liquid phase reaction method in which a manganese halide and a lithium compound are reacted in a liquid phase, but the crystallinity of lithium manganate is further improved. For this purpose, the lithium manganate obtained by the above method can be heat-treated. The temperature at this time is usually 400 to 1000 ° C, preferably 400 to 80 ° C.
0 ° C., more preferably 500 to 750 ° C., and the heat treatment time is usually 1 to 30 hours, preferably 2 to 10 hours,
More preferably, it is 4 to 8 hours. The atmosphere for the heat treatment is usually in the air, but the heat treatment may be performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen or an oxygen atmosphere.

【0029】以上のようにして得られたマンガン酸リチ
ウムは、スピネル構造を有するマンガン酸リチウム単体
あるいは酸化マンガンとの複合酸化物又は混合物であ
り、平均粒径が1〜50μm、比表面積が、10〜10
0m2/g、BET径が0.01〜0.2μmである。
The lithium manganate obtained as described above is a single oxide of lithium manganate having a spinel structure or a composite oxide or a mixture with manganese oxide, and has an average particle diameter of 1 to 50 μm and a specific surface area of 10 μm. -10
0 m 2 / g, and the BET diameter is 0.01 to 0.2 μm.

【0030】上記のように直接液相反応法は、固相法や
固相焼結法と比べて低温で反応しかつ均一溶液で反応を
行うため、粒径が小さく比表面積の大きい、組成の均一
なスピネル構造を有するマンガン酸リチウムを得ること
ができる。このため、電極材料に適切で、特に充放電サ
イクル特性の劣化が小さい電極材料を得ることができ
る。また、水熱法による合成のように、100℃〜30
0℃の高温、また300気圧という高圧下での反応は必
要としないので、エネルギーコストや設備コストを抑え
ることができ、低コストでの製造が可能である。さら
に、溶融含浸法のようにマンガン原料の粉砕を必要とし
ないため、粉砕時に鉄等の不純物が混入する恐れがない
ので、高純度品を得るという点で有利である。
As described above, in the direct liquid phase reaction method, since the reaction is performed at a lower temperature and the reaction is carried out in a homogeneous solution as compared with the solid phase method or the solid phase sintering method, the particle size is small and the specific surface area is large. Lithium manganate having a uniform spinel structure can be obtained. Therefore, it is possible to obtain an electrode material which is suitable for an electrode material and in which deterioration of charge / discharge cycle characteristics is particularly small. Further, as in the synthesis by the hydrothermal method, 100 ° C. to 30 ° C.
Since a reaction at a high temperature of 0 ° C. and a high pressure of 300 atm is not required, energy cost and equipment cost can be suppressed, and production at low cost is possible. Furthermore, since the pulverization of the manganese raw material is not required unlike the melt impregnation method, there is no possibility that impurities such as iron are mixed during the pulverization, so that it is advantageous in obtaining a high-purity product.

【0031】本発明のリチウムイオン二次電池におい
て、この二次電池を構成する負極の活物質としては、例
えば金属リチウム、リチウム合金、ポリアセチレンやポ
リピロールなどにリチウムイオンをドーピングした導電
性ポリマー、TiS2 、MoS 2 、NbSe3 等の金属
カルコゲン化物にリチウムイオンをドーピングした化合
物、WO2 、MoO2 、Fe2 3 、TiS2 等の無機
化合物、グラファイトなどが挙げられるが、これらの中
でもリチウムを含む物質が好ましく、特に好ましくはリ
チウム合金である。具体的には、リチウムとアルミニウ
ム、亜鉛、スズ、鉛、ビスマス、カドミウム、銀、テル
ル等の少なくとも1種以上金属との合金であり、この中
でもリチウムとアルミニウムの合金、あるいはリチウ
ム、銀およびテルルの合金が好ましく用いられる。
In the lithium ion secondary battery of the present invention,
Examples of the active material of the negative electrode constituting this secondary battery include:
For example, metal lithium, lithium alloy, polyacetylene,
Conductivity by doping lithium ions into lipirole, etc.
Polymer, TiSTwo, MoS Two, NbSeThreeEtc. metal
Compounds obtained by doping lithium ions into chalcogenides
Things, WOTwo, MoOTwo, FeTwoOThree, TiSTwoEtc. inorganic
Compounds, graphite, etc.
However, a substance containing lithium is preferable, and particularly preferable is lithium.
It is a titanium alloy. Specifically, lithium and aluminum
, Zinc, tin, lead, bismuth, cadmium, silver, ter
Alloys with at least one or more metals such as
But an alloy of lithium and aluminum, or lithium
An alloy of silver, silver and tellurium is preferably used.

【0032】リチウム合金を負極活物質として用いる場
合、合金中のリチウム含有量は、組み合わせる他の金属
により異なるが、原子比で10〜95%、好ましくは4
0〜70%である。またリチウム合金は公知の方法で得
ることができ、例えば溶融して合金する方法、電解液中
での電解析出法、電解液中での圧着法あるいは溶融メッ
キ法などが挙げられる。これらの方法の中でも、電解析
出法が好ましい。具体的には、アルミニウム板をフッ
酸、塩酸などの酸で表面処理(エッチング)した後、対
極にリチウムを用い、電解液中で電圧を印加し、アルミ
ニウム板表面にリチウムを析出させ、アルミニウム−リ
チウム合金を得る。このとき用いるアルミニウムおよび
リチウムは他金属元素の少ない高純度のものが望まし
く、具体的には3N(99.9%)以上、好ましくは4
N(99.99%)以上である。これらの方法において
リチウム合金を作成する場合、必要に応じて基材表面に
ニッケル、コバルト、鉄などの拡散バリア層または銀、
銅、亜鉛、マグネシウムなどの濡れ促進材層を形成させ
る。
When a lithium alloy is used as the negative electrode active material, the lithium content in the alloy depends on the other metals to be combined, but is 10 to 95% by atomic ratio, preferably 4 to 95%.
0 to 70%. The lithium alloy can be obtained by a known method, and examples thereof include a method of melting and alloying, an electrolytic deposition method in an electrolytic solution, a pressure bonding method in an electrolytic solution, and a hot-dip plating method. Among these methods, the electrolytic deposition method is preferable. Specifically, after an aluminum plate is subjected to surface treatment (etching) with an acid such as hydrofluoric acid or hydrochloric acid, lithium is used as a counter electrode, a voltage is applied in an electrolytic solution, and lithium is precipitated on the surface of the aluminum plate. Obtain a lithium alloy. The aluminum and lithium used at this time are desirably high in purity with little other metal elements, specifically 3N (99.9%) or more, preferably 4N or more.
N (99.99%) or more. When a lithium alloy is prepared by these methods, a diffusion barrier layer such as nickel, cobalt, iron or the like or silver,
Form a wetting promoting material layer of copper, zinc, magnesium, etc.

【0033】本発明のリチウムイオン二次電池を構成す
るリチウムイオンを含む非水電解質は、溶媒とリチウム
塩から構成され、溶媒としては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、ギ酸メチル、酢酸メチル、1,2−ジメト
キシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒ
ドロフラン、ジメチルスルホキシド、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、エチルモノグラ
イムなどの有機溶媒を挙げることができる。リチウム塩
としては、LiPF、LiClO、LiCFSO
、LiN(CFSO、LiBFなどを挙げ
ることができる。このリチウム塩を上記溶媒に溶解させ
非水電解質を構成し、上記正極および負極を組み合わせ
て本発明のリチウムイオン二次電池を構成する。
The non-aqueous electrolyte containing lithium ions that constitutes the lithium ion secondary battery of the present invention is composed of a solvent and a lithium salt. As the solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ -Organic solvents such as butyrolactone, methyl formate, methyl acetate, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolan, formamide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, nitromethane, ethyl monoglyme Can be mentioned. As the lithium salt, LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO
3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 4 and the like. The lithium salt is dissolved in the solvent to form a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode and the negative electrode are combined to form a lithium ion secondary battery of the present invention.

【0034】以上のように本発明のリチウムイオン二次
電池の特徴は、正極活物質がスピネル構造を有する化学
式Li0.55-0.65 MnO1.80-2.20 で表されるマンガン
酸リチウムからなる正極を使用するため、従来のスピネ
ル構造を有する例えば、LiMn2 4 (Li0.5 Mn
2 )と比べ、Mn原子に対してLi原子が多く存在す
る。このため、その結晶構造がより安定であり、充放電
の際、電解液に溶出するMnが少ないため充放電容量に
優れ、かつ充放電サイクル特性に優れる。
As described above, the feature of the lithium ion secondary battery of the present invention is that the positive electrode active material has a spinel structure and uses a positive electrode made of lithium manganate represented by the chemical formula Li 0.55-0.65 MnO 1.80-2.20. For example, LiMn 2 O 4 (Li 0.5 Mn) having a conventional spinel structure
Compared to O 2 ), there are more Li atoms than Mn atoms. Therefore, the crystal structure is more stable, and the amount of Mn eluted in the electrolytic solution during charge and discharge is small, so that the charge and discharge capacity is excellent and the charge and discharge cycle characteristics are excellent.

【0035】[0035]

【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。また、実施例及び比較例で用いるマン
ガン酸リチウムのX線回折測定(表1)、平均粒径測
定、比表面積測定は以下に示す方法により行った。 (X線回折測定)
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but this is merely an example and does not limit the present invention. Further, X-ray diffraction measurement (Table 1), average particle diameter measurement, and specific surface area measurement of lithium manganate used in Examples and Comparative Examples were performed by the following methods. (X-ray diffraction measurement)

【0036】[0036]

【表1】 ──────────────────────────────────── 回折装置 RAD−1C(理学電機株式会社製) X線管球 Cu 管電圧・管電流 40kV、30mA スリット DS−SS:1度、RS:0.15mm モノクロメータ グラファイト 測定間隔 0.002度 計数方法 定時計数法 ────────────────────────────────────[Table 1] ──────────────────────────────────── Diffractometer RAD-1C (Rigaku Corporation) X-ray tube Cu tube voltage / tube current 40 kV, 30 mA slit DS-SS: 1 degree, RS: 0.15 mm Monochromator Graphite Measurement interval 0.002 degree Counting method Constant clock method 法────────────────────────────

【0037】(平均粒径測定)レーザー回折式粒度測定
装置(堀場製作所社製LA−700)を用いて測定し
た。
(Measurement of Average Particle Size) The average particle size was measured using a laser diffraction type particle size analyzer (LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.).

【0038】(比表面積測定)BET法により測定し
た。
(Measurement of Specific Surface Area) The specific surface area was measured by the BET method.

【0039】実施例1 (マンガン酸リチウムの調製)1リットルの滴下ロート
及び撹拌機を具備した、2リットルフラスコに、3.2
5モル/リットルの水酸化リチウム水溶液0.8リット
ルを装入し、90℃まで加熱した。一方、滴下ロートに
1.0モル/リットルの二塩化マンガン水溶液0.4リ
ットル、0.5モル/リットルの塩化リチウム水溶液
0.4リットル、および0.24モルの過酸化水素を装
入し均一混合溶液を形成した。次いで、撹拌しながら、
滴下ロートより該混合溶液を、加熱した水酸化リチウム
水溶液中に60分かけて滴下した。滴下終了後1時間、
90℃で反応を行い、室温まで冷却した。その後、得ら
れた固体生成物を含む懸濁液を遠心分離にかけ、上澄み
液を除去する操作を3回繰り返し洗浄した。得られた固
形物を120℃で一昼夜乾燥し、マンガン酸リチウムを
得た。得られた、マンガン酸リチウムをX線回折により
分析したところスピネル構造のマンガン酸リチウムのピ
ークが現れた。またその組成を分析したところLi/M
n原子比は0.58であった。さらに平均粒径は20.
7μm、比表面積は13.1m2 /g、BET径は0.
11μmであった。さらに、上記で得られたスピネル構
造のマンガン酸リチウムを700℃で5.5時間熱処理
を行った。得られたマンガン酸リチウムの組成を分析し
たところLi/Mn原子比は0.58であった。
Example 1 (Preparation of lithium manganate) 3.2 l in a 2 l flask equipped with a 1 l dropping funnel and a stirrer.
0.8 liter of a 5 mol / liter lithium hydroxide aqueous solution was charged and heated to 90 ° C. On the other hand, 0.4 liter of a 1.0 mol / l manganese dichloride aqueous solution, 0.4 liter of a 0.5 mol / l lithium chloride aqueous solution, and 0.24 mol of hydrogen peroxide were charged into the dropping funnel, and the mixture was homogenized. A mixed solution was formed. Then, while stirring,
The mixed solution was dropped into a heated aqueous solution of lithium hydroxide over 60 minutes from a dropping funnel. 1 hour after dropping,
The reaction was performed at 90 ° C. and cooled to room temperature. Thereafter, the operation of centrifuging the suspension containing the obtained solid product and removing the supernatant was repeated three times for washing. The obtained solid was dried at 120 ° C. for 24 hours to obtain lithium manganate. When the obtained lithium manganate was analyzed by X-ray diffraction, a peak of lithium manganate having a spinel structure appeared. When the composition was analyzed, Li / M
The n atomic ratio was 0.58. Further, the average particle size is 20.
7 μm, specific surface area 13.1 m 2 / g, BET diameter 0.3
It was 11 μm. Further, the spinel-structured lithium manganate obtained above was subjected to a heat treatment at 700 ° C. for 5.5 hours. When the composition of the obtained lithium manganate was analyzed, the Li / Mn atomic ratio was 0.58.

【0040】(リチウム−アルミニウム合金の調製)純
度99.99%のアルミニウム板を5%のフッ酸中でエ
ッチングした。つぎにプロピレンカーボネート中にLi
PF6 を1mol/dm3 の濃度で溶解した30℃の電解液中
で、対極にリチウム箔を用い、1mA/cm2の電流密度で前
記アルミニウム板に24時間かけてリチウムを析出させ
て作製した。
(Preparation of Lithium-Aluminum Alloy) An aluminum plate having a purity of 99.99% was etched in 5% hydrofluoric acid. Next, Li in propylene carbonate
It was prepared by depositing lithium on the aluminum plate at a current density of 1 mA / cm 2 for 24 hours using a lithium foil as a counter electrode in a 30 ° C. electrolytic solution in which PF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / dm 3 . .

【0041】(リチウムイオン二次電池特性評価−I)
上記で調製したマンガン酸リチウム及びリチウム−アル
ミニウム合金について、以下の条件でリチウムイオン二
次電池特性を評価した。
(Evaluation of Characteristics of Lithium Ion Secondary Battery-I)
With respect to the lithium manganate and lithium-aluminum alloy prepared as described above, the lithium ion secondary battery characteristics were evaluated under the following conditions.

【0042】正極の作成:マンガン酸リチウム粉末、ア
セチレンブラックおよびポリテトラフルオロエチレンを
重量比で8:1:1の割合で混練し加圧成形した後、2
00℃で12時間減圧乾燥し、正極とした。
Preparation of Positive Electrode: A lithium manganate powder, acetylene black and polytetrafluoroethylene were kneaded at a weight ratio of 8: 1: 1 and pressed and molded.
It dried under reduced pressure at 00 degreeC for 12 hours, and was set as the positive electrode.

【0043】電池の作成および放電容量の測定:上記の
正極、負極となる対極には上記のリチウム−アルミニウ
ム合金、参照極にはリチウム箔、セパレータにはポリエ
チレン製細孔膜を用いて正極の放電容量を測定した。電
解液にはプロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
トおよび1,2 −ジメトキシエタンの混合溶媒(体積比で
1:1:1 )にLiPF6 を1mol/dm 3 の濃度で溶解したも
のを用いた。温度は30℃とした。充電は1mA/cm2の電
流密度で電位が参照極基準で4.4Vに達するまで行
い、放電は同じ電流密度で電位が参照極基準で3.5V
に達するまで行った。この充放電操作を繰り返し行い、
得られた充放電曲線から放電容量を求めた。その結果を
表2に示す。
Preparation of Battery and Measurement of Discharge Capacity:
The above-mentioned lithium-aluminum
Alloy, lithium foil for the reference electrode, and polyether for the separator
The discharge capacity of the positive electrode was measured using a pore membrane made of titanium. Electric
For lysis, propylene carbonate, ethylene carbonate
Solvent and a mixture of 1,2-dimethoxyethane (by volume)
1: 1: 1) to LiPF61 mol / dm ThreeDissolved at a concentration of
Was used. The temperature was 30 ° C. Charging is 1mA / cmTwoNo electricity
Run until the potential reaches 4.4 V with reference to the reference pole at the current density
The discharge is at the same current density and the potential is 3.5 V with respect to the reference electrode.
Until it reaches. Repeat this charge / discharge operation,
The discharge capacity was determined from the obtained charge / discharge curve. The result
It is shown in Table 2.

【0044】比較例1 3.25モル/リットルの水酸化リチウム水溶液0.8
リットルを0.6リットルとした以外は、実施例1と同
様に実験を行い、マンガン酸リチウムを調製した。得ら
れたマンガン酸リチウムの組成を分析したところLi/
Mn原子比は0.31であった。このマンガン酸リチウ
ムについて実施例1と同様に放電容量の測定を行い、そ
の結果を表2に示した。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 0.85 3.25 mol / l aqueous solution of lithium hydroxide
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the liter was changed to 0.6 liter to prepare lithium manganate. When the composition of the obtained lithium manganate was analyzed, Li /
The Mn atomic ratio was 0.31. The discharge capacity of this lithium manganate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

【0045】比較例2 0.24モルの過酸化水素の代わりに、0.60モルの
過酸化水素を使用した以外は、実施例1と同様に実験を
行い、マンガン酸リチウムを調製した。得られたマンガ
ン酸リチウムの組成を分析したところLi/Mn原子比
は0.80であった。このマンガン酸リチウムについて
実施例1と同様に放電容量の測定を行い、その結果を表
2に示した。
Comparative Example 2 Lithium manganate was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.60 mol of hydrogen peroxide was used instead of 0.24 mol of hydrogen peroxide. When the composition of the obtained lithium manganate was analyzed, the Li / Mn atomic ratio was 0.80. The discharge capacity of this lithium manganate was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

【0046】[0046]

【表2】 [Table 2]

【0047】実施例2 (マンガン酸リチウムの調製)実施例1と同じ方法で調
製したマンガン酸リチウムを使用した。 (リチウム−アルミニウム合金の調製)実施例1と同じ
方法で調製したリチウム−アルミニウム合金を使用し
た。
Example 2 (Preparation of lithium manganate) Lithium manganate prepared in the same manner as in Example 1 was used. (Preparation of lithium-aluminum alloy) A lithium-aluminum alloy prepared in the same manner as in Example 1 was used.

【0048】(リチウムイオン二次電池特性評価−II)
上記で調製したマンガン酸リチウム及びリチウム−アル
ミニウム合金について、以下の条件でリチウムイオン二
次電池特性を評価した。なお、正極の作製は実施例1と
同様である。
(Evaluation of Lithium Ion Secondary Battery Characteristics-II)
With respect to the lithium manganate and lithium-aluminum alloy prepared as described above, the lithium ion secondary battery characteristics were evaluated under the following conditions. The production of the positive electrode was the same as in Example 1.

【0049】電池の作成および充放電容量の測定:上記
マンガン酸リチウムを用いて実施例1と同様に正極を作
製し、負極に上記のリチウム−アルミニウム合金を用い
た電池を作製し、充放電試験を行った。セパレータおよ
び電解液には実施例1の放電容量測定に用いたものと同
じものを用いた。充電は1mA/cm2の電流密度で電圧が
4.1Vに達するまで行い、放電は同じ電流密度で電圧
が3.0Vに達するまで行った。この充放電操作を繰り
返し行い,得られた充放電曲線からマンガン酸リチウム
の放電容量を求めた。その結果を表3に示す。
Preparation of Battery and Measurement of Charge / Discharge Capacity: A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 using the above lithium manganate, and a battery using the above lithium-aluminum alloy as the negative electrode was prepared. Was done. The same separator and electrolyte used for the discharge capacity measurement in Example 1 were used. Charging was performed at a current density of 1 mA / cm 2 until the voltage reached 4.1 V, and discharging was performed at the same current density until the voltage reached 3.0 V. This charge / discharge operation was repeated, and the discharge capacity of lithium manganate was determined from the obtained charge / discharge curve. Table 3 shows the results.

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】表2から、本発明のリチウムイオン二次電
池は放電容量が大きく、また、表3より充放電操作を繰
り返し実施しても放電容量が低下せず非常に安定してお
り、充放電サイクル特性に極めて優れていることが判
る。
From Table 2, it can be seen that the lithium ion secondary battery of the present invention has a large discharge capacity. Further, it can be seen from Table 3 that the discharge capacity does not decrease even when the charge / discharge operation is repeatedly performed. It can be seen that the cycle characteristics are extremely excellent.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、化
学式Lix MnOy (式中、x は0.55≦x ≦0.6
5の実数、y は1.80≦y ≦2.20の実数を示
す。)で表されるマンガン酸リチウムを正極活物質に用
い、これと負極並びにリチウムイオンを含む非水電解質
からリチウムイオン二次電池を構成することにより、従
来に比べ、充放電容量に優れ、かつ充放電サイクル特性
に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the chemical formula Li x MnO y (where x is 0.55 ≦ x ≦ 0.6)
5 is a real number, and y is a real number satisfying 1.80 ≦ y ≦ 2.20. ) Is used as a positive electrode active material, and a lithium ion secondary battery is composed of this, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte containing lithium ions. A lithium ion secondary battery having excellent discharge cycle characteristics can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堺 英樹 神奈川県茅ヶ崎市茅ヶ崎3−3−5 東邦 チタニウム株式会社内 (72)発明者 馬飼野 信一 神奈川県藤沢市長後2025 (72)発明者 曽我 雅康 神奈川県大和市中央6−12−19 ハイツ市 川第3−305 (72)発明者 祖父江 和治 神奈川県川崎市中原区小杉御殿町1−940 Fターム(参考) 4G048 AA04 AB02 AC06 AD06 AE05 AE06 AE07 5H029 AJ05 AK03 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02 CJ14 CJ28 DJ17 HJ02 HJ14 5H050 AA07 BA17 CA09 CB12 DA02 DA03 FA17 FA19 GA02 GA15 GA27 HA02 HA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideki Sakai 3-3-5 Chigasaki, Chigasaki City, Kanagawa Prefecture Toho Titanium Co., Ltd. 6-12-19 Chuo, Yamato-shi, Kanagawa Pref. 3-305 River No. 3 Heights City Kazuharu Sobue 1-940 Kosugi Gotencho, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term (reference) 5H029 AJ05 AK03 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ02 CJ14 CJ28 DJ17 HJ02 HJ14 5H050 AA07 BA17 CA09 CB12 DA02 DA03 FA17 FA19 GA02 GA15 GA27 HA02 HA14

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極活物質がスピネル構造を有する化学
式Lix MnOy (式中、x は0.55≦x ≦0.65
の実数、y は1.80≦y ≦2.20の実数を示す。)
で表されるマンガン酸リチウムからなる正極、負極及び
リチウムイオンを含む非水電解質からなることを特徴と
するリチウムイオン二次電池。
1. A chemical formula of Li x MnO y in which the positive electrode active material has a spinel structure, wherein x is 0.55 ≦ x ≦ 0.65.
Represents a real number satisfying 1.80 ≦ y ≦ 2.20. )
A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte containing lithium ions represented by the following formula:
【請求項2】 前記負極の活物質がリチウム合金である
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the active material of the negative electrode is a lithium alloy.
【請求項3】 前記負極の活物質がリチウムとアルミニ
ウムの合金である請求項1に記載のリチウムイオン二次
電池。
3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the active material of the negative electrode is an alloy of lithium and aluminum.
【請求項4】 前記負極の活物質が電解析出法で得られ
たリチウムとアルミニウムの合金がである請求項1に記
載のリチウムイオン二次電池。
4. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the active material of the negative electrode is an alloy of lithium and aluminum obtained by an electrolytic deposition method.
【請求項5】 前記マンガン酸リチウムが、ハロゲン化
マンガンとリチウム化合物とを100℃以下の液相で接
触し反応させ調製して得られることを特徴とする請求項
1に記載のリチウムイオン二次電池。
5. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium manganate is obtained by contacting and reacting a manganese halide and a lithium compound in a liquid phase at 100 ° C. or lower. battery.
【請求項6】 前記ハロゲン化マンガンが塩化マンガン
である請求項5に記載のリチウムイオン二次電池。
6. The lithium ion secondary battery according to claim 5, wherein said manganese halide is manganese chloride.
【請求項7】 前記リチウム化合物が水酸化リチウム、
塩化リチウム、ヨウ化リチウム、臭化リチウム、硝酸リ
チウム、亜硝酸リチウム、硫酸リチウム、硫酸水素リチ
ウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、酢酸リチウ
ム、酸化リチウム、過酸化リチウム及び塩素酸リチウム
から選ばれる少なくとも1種である請求項5に記載のリ
チウムイオン二次電池。
7. The method according to claim 1, wherein the lithium compound is lithium hydroxide,
At least one selected from lithium chloride, lithium iodide, lithium bromide, lithium nitrate, lithium nitrite, lithium sulfate, lithium hydrogen sulfate, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, lithium acetate, lithium oxide, lithium peroxide and lithium chlorate The lithium ion secondary battery according to claim 5, which is a seed.
【請求項8】 塩化マンガンとリチウム化合物とを10
0℃以下の液相で接触し反応させる際、酸化剤を共存さ
せ反応させマンガン酸リチウムを調製することを特徴と
する請求項6に記載のリチウムイオン二次電池。
8. Manganese chloride and lithium compound in 10
7. The lithium ion secondary battery according to claim 6, wherein, when contacting and reacting in a liquid phase at 0 ° C. or lower, an oxidizing agent is allowed to coexist to prepare lithium manganate.
【請求項9】 前記酸化剤が過酸化水素である請求項8
に記載のリチウムイオン二次電池。
9. The method according to claim 8, wherein the oxidizing agent is hydrogen peroxide.
4. The lithium ion secondary battery according to 1.
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