JP2002008654A - Positive electrode active material and its manufacturing method and non-aqueous electrolyte battery and its manufacturing method - Google Patents

Positive electrode active material and its manufacturing method and non-aqueous electrolyte battery and its manufacturing method

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JP2002008654A
JP2002008654A JP2000185069A JP2000185069A JP2002008654A JP 2002008654 A JP2002008654 A JP 2002008654A JP 2000185069 A JP2000185069 A JP 2000185069A JP 2000185069 A JP2000185069 A JP 2000185069A JP 2002008654 A JP2002008654 A JP 2002008654A
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active material
electrode active
spinel
aqueous electrolyte
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Kimio Takahashi
公雄 高橋
Mamoru Hosoya
守 細谷
Hideki Sakai
秀樹 酒井
Gen Fukushima
弦 福嶋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material and a non-aqueous electrolyte secondary battery having outstanding high temperature characteristics, at low cost and in a stabilized manner. SOLUTION: The positive electrode active material 2 consists of a spinel type lithium manganese oxide expressed with general formula Li1+XAlYMn2-X-YO4 (in the formula, 0<=X<=0.15, and 0<Y<=0.3), and having a grating constant a Å in a range shown with formula below.

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、各種電子機器の電
源として使用される充放電可能な二次電池に用いられる
正極活物質とその製造方法、並びに当該活物質を備えた
非水電解液二次電池とその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode active material used in a chargeable / dischargeable secondary battery used as a power source for various electronic devices, a method for producing the same, and a non-aqueous electrolyte solution provided with the active material. The present invention relates to a secondary battery and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、種々の電子機器の飛躍的進歩とと
もに、長時間便利に、且つ経済的に使用できる電源とし
て再充電可能な二次電池の研究が進められている。代表
的な二次電池としては、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、リ
チウム二次電池等が知られている。これらの二次電池の
中でも、特にリチウムニ次電池は、出力が高く、エネル
ギー密度も高い等の利点を有している。
2. Description of the Related Art In recent years, along with the remarkable progress of various electronic devices, a rechargeable secondary battery has been studied as a power source that can be used conveniently and economically for a long time. As typical secondary batteries, lead storage batteries, alkaline storage batteries, lithium secondary batteries, and the like are known. Among these secondary batteries, lithium secondary batteries have advantages such as high output and high energy density.

【0003】リチウム二次電池は、リチウムイオンと可
逆的に電気化学反応する活物質を用いた正極と、金属リ
チウム、あるいはリチウムを含む負極と非水電解液とか
ら構成されている。そして、リチウム二次電池の放電反
応は、一般に、負極においてリチウムイオンが非水電解
液中に溶出し、正極では活物質の層間等にリチウムイオ
ンがインターカレーションすることによって進行する。
逆に、リチウム二次電池を充電する場合には、上記の放
電反応と逆反応が進行し、正極においてはリチウムイオ
ンがデインターカレーションする。したがって、リチウ
ム二次電池においては、負極から供給されるチウムイオ
ンが正極活物質に出入りする反応に基づき充放電が繰り
返されることになる。
[0003] A lithium secondary battery is composed of a positive electrode using an active material that reversibly electrochemically reacts with lithium ions, metallic lithium or a negative electrode containing lithium, and a non-aqueous electrolyte. In general, the discharge reaction of a lithium secondary battery proceeds when lithium ions are eluted into a non-aqueous electrolyte at a negative electrode and lithium ions intercalate between layers of an active material at a positive electrode.
Conversely, when charging a lithium secondary battery, the above-described discharge reaction and the reverse reaction proceed, and lithium ions are deintercalated at the positive electrode. Therefore, in the lithium secondary battery, charge and discharge are repeated based on a reaction in which the titanium ions supplied from the negative electrode enter and exit the positive electrode active material.

【0004】一般に、リチウム二次電池の負極活物質と
しては、金属リチウム、Li−Al合金等のリチウム合
金、ポリアセチレンやポリピロール等のリチウムをドー
プした導電性高分子、リチウムイオンを結晶中に取り込
んだ層間化合物等が用いられている。一方、正極活物質
には、金属酸化物、金属硫化物、あるいはポリマ等が用
いられ、例えば、TiS2、MoS2、NbSe2、V2
5等が知られているが、近年では、高い放電電位と高い
エネルギー密度とを有する正極活物質として、LiX
Y2が注目され、これを用いた非水電解液二次電池が
実用化されている。ここでXの値は充放電によって変化
するが、通常、合成時にはX及びYはそれぞれ約1であ
る。
Generally, as a negative electrode active material of a lithium secondary battery, lithium metal, a lithium alloy such as a Li-Al alloy, a conductive polymer doped with lithium such as polyacetylene or polypyrrole, or lithium ions are incorporated in a crystal. Interlayer compounds and the like are used. On the other hand, a metal oxide, a metal sulfide, a polymer, or the like is used as the positive electrode active material. For example, TiS 2 , MoS 2 , NbSe 2 , V 2 O
5 and the like, but in recent years, as a positive electrode active material having a high discharge potential and a high energy density, Li X C
o Y O 2 is noted, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same have been put into practical use. Here, the value of X changes depending on charging and discharging, but X and Y are usually about 1 during synthesis.

【0005】ところで、この複合酸化物の原材料である
コバルトは、資源的に希少であり、また商業的に利用可
能な鉱床が数少ない国に偏在しているため高価で価格変
動が大きく、且つ将来的には供給不安の伴うものであ
る。このため、リチウム二次電池の広範囲な普及を計る
上で、コバルトより安価で資源的にも豊富な原材料から
構成され、且つリチウムコバルト複合酸化物に比べ性能
的にも見劣りしない正極活物質として、LiNiO2
るいはLiMn24の使用が検討されている。特にマン
ガンは、コバルトのみならずニッケルに比べても安価で
あり、資源的にも豊富である。また、マンガンは、マン
ガン乾電池、アルカリマンガン乾電池、リチウム1次電
池の材料として二酸化マンガンが大量に流通しており、
材料供給の面からも不安の少ない材料である。このた
め、マンガンを原料とする非水電解液二次電池の正極活
物質としてのリチウムマンガン複合酸化物の研究が近年
盛んに行われている。中でも、スピネル型構造のリチウ
ムマンガン複合酸化物は、電気化学的に酸化されるとリ
チウムに対し3V以上の電位を示し、148mAh/g
の理論充放電容量を持つ材料であることが報告されてい
る。
[0005] Cobalt, which is a raw material of this composite oxide, is scarce in terms of resources, and is expensive and fluctuates greatly in price due to the uneven distribution of commercially available ore deposits in a few countries. Is accompanied by supply anxiety. For this reason, in order to promote the widespread use of lithium secondary batteries, as a positive electrode active material composed of raw materials that are cheaper and more resource-rich than cobalt and that are not inferior in performance compared to lithium-cobalt composite oxide, Use of LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 is being studied. In particular, manganese is inexpensive compared to nickel as well as cobalt, and is rich in resources. Manganese dioxide is distributed in large quantities as a material for manganese dry batteries, alkaline manganese dry batteries, and lithium primary batteries.
It is a material that is less anxious in terms of material supply. For this reason, research on a lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery using manganese as a raw material has been actively conducted in recent years. Among them, the lithium manganese composite oxide having a spinel structure has a potential of 3 V or more with respect to lithium when electrochemically oxidized, and 148 mAh / g.
It has been reported that the material has the theoretical charge / discharge capacity.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マンガ
ン酸化物、あるいはリチウムマンガン複合酸化物を正極
活物質として用いたリチウムイオン非水電解液二次電池
には、充放電を繰り返すに伴って充放電サイクル特性が
劣化するという問題がある。特に、高温、即ち室温を超
える温度環境下で使用した場合にその劣化が著しいもの
となっている。
However, a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery using a manganese oxide or a lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material has a charge / discharge cycle with repetition of charge / discharge. There is a problem that characteristics are deteriorated. In particular, when used in a high temperature environment, that is, a temperature environment exceeding room temperature, the deterioration is remarkable.

【0007】高温での電池性能の劣化は、電気自動車用
あるいはロードレベリング用の大型の非水電解液二次電
池の場合には特に留意すべき問題となっている。これ
は、電池が大型化するに伴い、使用時の内部発熱が無視
できなくなり、使用環境温度が室温付近であっても電池
内部は比較的高温となる可能性が増大するためである。
また、小型携帯機器用等として使用される小型の電池で
あっても、自動車の室内等の高温環境で使用され得るこ
とを考慮すると、室温以上の温度環境における電池特性
の劣化は極力少ないことが望ましい。
[0007] Deterioration of battery performance at high temperatures is a problem to be especially noted in the case of a large non-aqueous electrolyte secondary battery for electric vehicles or road leveling. This is because, as the size of the battery increases, the internal heat generation during use cannot be ignored, and the possibility that the inside of the battery becomes relatively high even when the use environment temperature is around room temperature increases.
Also, considering that a small battery used for a small portable device or the like can be used in a high-temperature environment such as a car interior, deterioration of battery characteristics in a temperature environment equal to or higher than room temperature is as small as possible. desirable.

【0008】したがって、本発明は、上述した従来の実
情に鑑みて創案されたものであり、優れた高温特性を有
する正極活物質及び非水電解液二次電池を安価にまた安
定して提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and provides a positive electrode active material and a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent high-temperature characteristics at low cost and in a stable manner. The purpose is to:

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る正極活物質
は、一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦
0.15であり、0<Y≦0.3である。)で表され、
格子定数aÅが下記式の範囲であるスピネル型リチウム
マンガン酸化物からなることを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems The positive electrode active material according to the present invention has a general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦
0.15, and 0 <Y ≦ 0.3. ),
It is characterized by being composed of a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant aÅ in the range of the following expression.

【0010】[0010]

【数5】 (Equation 5)

【0011】本発明に係る正極活物質は、一般式Li
1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であ
り、0<Y≦である。)で表されるスピネル型リチウム
マンガン酸化物からなる。ここで、この正極活物質にお
いては、リチウムの過剰量及びマンガンと置換するAl
の量が所定量に規定されている。これにより、本発明に
係る正極活物質は、良好な充放電容量を得ることができ
る。更に、この正極活物質においては、格子定数aÅが
所定の範囲に規定されている。これにより、本発明に係
る正極活物質は、一般式LiMn24で表されるスピネ
ル型リチウムマンガン酸化物において、確実にMnがA
lに置換されたLi1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦
X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。)とさ
れ、高温、即ち室温以上の温度環境下における劣化が抑
制され、高温、即ち室温以上の温度環境下における充放
電サイクル特性が確実に向上する。
The cathode active material according to the present invention has the general formula Li
1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (wherein 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦), comprising a spinel-type lithium manganese oxide. Here, in this positive electrode active material, an excess amount of lithium and Al replacing manganese were used.
Is defined as a predetermined amount. Thereby, the positive electrode active material according to the present invention can obtain good charge / discharge capacity. Further, in this positive electrode active material, the lattice constant aÅ is defined in a predetermined range. Accordingly, the positive electrode active material according to the present invention ensures that Mn is A in the spinel-type lithium manganese oxide represented by the general formula LiMn 2 O 4.
Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 substituted with 1 (where 0 ≦
X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. ), The deterioration under a high temperature, that is, a temperature environment equal to or higher than room temperature is suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics under a high temperature, that is, a temperature environment equal to or higher than room temperature are reliably improved.

【0012】本発明に係る正極活物質の製造方法は、一
般式Li1+XYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15
であり、0<Y≦0.3である。また、Mは金属元素を
表す。)で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物
からなる正極活物質の製造方法であって、正極活物質の
原料となるLi原料、M原料及びMn原料の粉砕・混合
を遊星ボールミルを用いて行うことを特徴とするもので
ある。
The method for producing a positive electrode active material according to the present invention is based on the general formula Li 1 + X M Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15
And 0 <Y ≦ 0.3. M represents a metal element. A method for producing a positive electrode active material comprising a spinel-type lithium manganese oxide represented by), wherein the Li raw material, the M raw material, and the Mn raw material as the raw materials of the positive electrode active material are ground and mixed using a planetary ball mill. It is characterized by the following.

【0013】本発明に係る正極活物質の製造方法は、正
極活物質の原料となるLi原料、M原料及びMn原料の
粉砕・混合を遊星ボールミルを用いて行う。これによ
り、確実にLiMn24におけるMnと置換金属Mとが
置換された一般式Li1+XYMn2-X-Y4(式中、0≦
X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。)で表さ
れるスピネル型リチウムマンガン酸化物を作製すること
が可能となる。したがって、本発明に係る正極活物質の
製造方法によれば、高温、即ち室温以上の温度環境下に
おける劣化の少ない、充放電サイクル特性に優れた正極
活物質を作製することができる。
In the method for producing a positive electrode active material according to the present invention, a Li raw material, an M raw material, and a Mn raw material as raw materials of the positive electrode active material are pulverized and mixed using a planetary ball mill. This ensures that Mn in LiMn 2 O 4 and the substituted metal M are substituted by the general formula Li 1 + X MY Mn2 -XY O 4 (where 0 ≦
X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. ) Can be produced. Therefore, according to the method for producing a positive electrode active material according to the present invention, it is possible to produce a positive electrode active material that is less deteriorated at high temperatures, that is, in a temperature environment equal to or higher than room temperature and has excellent charge-discharge cycle characteristics.

【0014】本発明に係る非水電解液二次電池は、リチ
ウム、リチウム合金又はリチウムをドープ・脱ドープ可
能な材料を有する負極と、正極と、非水電解液とを備
え、正極は、一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、
0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。)で
表され、格子定数aÅが下記式で表されるスピネル型リ
チウムマンガン酸化物からなる正極活物質を含有するこ
とを特徴とするものである。
A non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes a negative electrode having lithium, a lithium alloy or a material capable of doping and undoping lithium, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte. Formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (wherein
0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. ) Wherein the positive electrode active material comprises a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant aÅ represented by the following formula.

【0015】[0015]

【数6】 (Equation 6)

【0016】本発明に係る非水電解液二次電池は、一般
式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15
であり、0<Y≦0.3である。)で表され、格子定数
aÅが上記式で表されるスピネル型リチウムマンガン酸
化物からなる正極活物質を含有する正極を備える。した
がって、この非水電解液電池は、高温、即ち室温以上の
温度環境下における正極の劣化が抑制され、充放電サイ
クル特性に優れたものとなる。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has a general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15
And 0 <Y ≦ 0.3. ) And a positive electrode containing a positive electrode active material composed of a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant aÅ represented by the above formula. Therefore, in this nonaqueous electrolyte battery, the deterioration of the positive electrode under a high temperature, that is, a temperature environment equal to or higher than room temperature is suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics are excellent.

【0017】本発明に係る非水電解液二次電池の製造方
法は、リチウム、リチウム合金又はリチウムをドープ・
脱ドープ可能な材料を有する負極と、正極と、非水電解
液を備えた非水電解液電池の製造方法であって、正極
は、一般式Li1+XYMn2-X- Y4(式中、0≦X≦
0.15であり、0<Y≦0.3である。また、Mは、
金属元素を表す。)で表されるスピネル型リチウムマン
ガン酸化物からなる正極活物質を含有し、当該正極活物
質の原料となるLi原料、M原料及びMn原料の粉砕・
混合を遊星ボールミルを用いて行うことを特徴とするも
のである。
The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises the steps of:
A method for producing a non-aqueous electrolyte battery comprising a negative electrode having a undoped material, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode has a general formula Li 1 + X M Y Mn 2-X- Y O 4 (where 0 ≦ X ≦
0.15, and 0 <Y ≦ 0.3. M is
Represents a metal element. ) Containing a positive electrode active material composed of a spinel-type lithium manganese oxide, and pulverizing Li raw material, M raw material and Mn raw material as raw materials of the positive active material.
The mixing is performed using a planetary ball mill.

【0018】本発明に係る非水電解液二次電池の製造方
法は、正極活物質であるスピネル型リチウムマンガン酸
化物を作製する際に、正極活物質の原料となるLi原
料、M原料及びMn原料の粉砕・混合を遊星ボールミル
を用いて行う。これにより、確実にLiMn24におけ
るMnと置換金属Mとが置換された一般式Li1+XY
2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦
0.3である。)で表されるスピネル型リチウムマンガ
ン酸化物を作製することが可能となる。したがって、本
発明に係る非水電解液電池の製造方法によれば、高温、
即ち室温以上の温度環境下における劣化の少ない、充放
電サイクル特性に優れた非水電解液電池を作製すること
ができる。
The method of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is characterized in that when producing a spinel-type lithium manganese oxide as a positive electrode active material, a Li raw material, an M raw material and a Mn The raw materials are crushed and mixed using a planetary ball mill. This ensures that Mn in LiMn 2 O 4 and the substituted metal M are replaced by the general formula Li 1 + X MY M
n 2 -XYO 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦
0.3. ) Can be produced. Therefore, according to the method for producing a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention, high temperature,
That is, a non-aqueous electrolyte battery that is less deteriorated in a temperature environment equal to or higher than room temperature and has excellent charge / discharge cycle characteristics can be manufactured.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。なお、本発明は、以下の説明に限定され
ることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において
適宜変更可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

【0020】現在、リチウム電池の正極活物質として、
種々の材料が検討されているが、その中の一つとしてス
ピネル型リチウムマンガン酸化物が挙げられる。そし
て、最近では、例えば一般式LiMn24で表されるス
ピネル型リチウムマンガン酸化物のMnを他の金属元素
で置換した一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4で表される
スピネル型リチウムマンガン酸化物が提案されている。
この一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4で表されるスピネ
ル型リチウムマンガン酸化物は、安価に、安定して供給
が可能であり、優れた充放電容量を有し、更に高温、即
ち室温を超える温度環境下における充放電サイクル特性
を有するという観点から注目されている。
At present, as a positive electrode active material of a lithium battery,
Various materials have been studied, and one of them is a spinel-type lithium manganese oxide. Recently, for example, a spinel-type lithium manganese oxide represented by the general formula LiMn 2 O 4 is represented by a general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XYO 4 in which Mn is replaced with another metal element. Spinel-type lithium manganese oxides have been proposed.
The spinel-type lithium manganese oxide represented by the general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 is inexpensive, can be supplied stably, has excellent charge / discharge capacity, and has a high temperature. That is, attention has been paid from the viewpoint of having charge / discharge cycle characteristics under a temperature environment exceeding room temperature.

【0021】ところで、Li1+XAlYMn2-X-Y4は、
その原材料となるLi材料、Al材料及びMn材料を混
合して焼成することにより作製されるが、本発明者がこ
のLi1+XAlYMn2-X-Y4の作製方法を確認、検討し
たところ、Li1+XAlYMn 2-X-Y4は、単にLi材
料、Al材料及びMn材料を混合して焼成してもLiM
24においてAlがMnと置換されたLi1+XAlY
2-X-Y4で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化
物を形成する確率が低いことが判明した。即ち、従来の
単にLi材料、Al材料及びMn材料を混合して焼成す
る方法でLi1+XAlYMn2-X-Y4を作製した場合に
は、原料として投入したAlは、その一部は、固溶して
Li1+XAlYMn2-X-Y4で表されるスピネル型リチウ
ムマンガン酸化物を形成するが、大半のAlは、アモル
ファス化されたAl23として残存してしまう。そし
て、X線回折により生成物の同定を行った場合において
は、Li1+XAlYMn2-X-Y4のピークは確認されるが
Alのピークは確認されないため、投入したAl原料が
全て固溶してLi1+XAlYMn2-X-Y4を形成している
ものと誤認されてしまう。
By the way, Li1 + XAlYMn2-XYOFourIs
A mixture of Li, Al and Mn materials as raw materials
It is manufactured by firing together.
Li1 + XAlYMn2-XYOFourConfirm and study the manufacturing method of
Then, Li1 + XAlYMn 2-XYOFourIs simply Li material
Material, Al material and Mn material mixed and fired
nTwoOFourIn which Al is replaced by Mn1 + XAlYM
n2-XYOFour-Type lithium manganese oxidation expressed by
It has been found that the probability of forming an object is low. That is, the conventional
Simply mix Li material, Al material and Mn material and bake
Li method1 + XAlYMn2-XYOFourIf you make
Is a part of the Al
Li1 + XAlYMn2-XYOFourSpinel type lithium
Manganese oxides, but most of the Al
Fastened AlTwoOThreeWill remain. Soshi
Therefore, when the product is identified by X-ray diffraction,
Is Li1 + XAlYMn2-XYOFourIs confirmed,
Since the Al peak is not confirmed,
All dissolved in Li1 + XAlYMn2-XYOFourForm
It is mistaken for something.

【0022】また、投入したAl原料全てが固溶してL
1+XAlYMn2-X-Y4を形成していないことは、作製
されたリチウムマンガン酸化物の格子定数を調べること
によって確認することができる。即ち、LiMn24
MnがAlに置換されてLi 1+XAlYMn2-X-Y4とな
ると、格子定数が小さくなる。したがって、作製された
リチウムマンガン酸化物の格子定数を測定し、LiMn
24及びLi1+XAlYMn2-X-Y4の格子定数と比較す
ることにより、AlのMnとの置換程度が判る。そし
て、上述した方法で作製されたリチウムマンガン酸化物
の格子定数を測定したところ、リチウムマンガン酸化物
の格子定数は、Li1+XAlYMn2-X-Y4との格子定数
よりもLiMn24の格子定数により近いものとなり、
AlのMnとの置換が適正に行われていないことが確認
できる。
Further, all of the introduced Al raw materials form a solid solution and
i1 + XAlYMn2-XYOFourNot forming the fabrication
The lattice constant of doped lithium manganese oxide
Can be confirmed by That is, LiMnTwoOFourof
Mn is replaced by Al and Li 1 + XAlYMn2-XYOFourTona
Then, the lattice constant decreases. Therefore, produced
The lattice constant of the lithium manganese oxide was measured, and LiMn
TwoOFourAnd Li1 + XAlYMn2-XYOFourTo the lattice constant of
Thus, the degree of substitution of Al with Mn can be determined. Soshi
The lithium manganese oxide produced by the method described above
Measurement of the lattice constant of
Is Li1 + XAlYMn2-XYOFourLattice constant with
Than LiMnTwoOFourCloser to the lattice constant of
Confirmation that substitution of Al with Mn is not performed properly
it can.

【0023】したがって、現在、提案されている方法で
作製され、Li1+XAlYMn2-X-Y4と考えられている
ものは、実際にはLi1+XAlYMn2-X-Y4は一部で、
大半はLiMn24であり、非常に純度の低いものであ
ると言える。したがって、Li1+XAlYMn2-X-Y4
有する高温、即ち室温以上の温度環境下における充放電
サイクル特性を向上させる効果は、十分に発揮されてい
ないと言える。
Therefore, what is currently produced by the proposed method and considered to be Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 is actually Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 is a part,
The majority is LiMn 2 O 4 , which can be said to be very low in purity. Therefore, it can be said that the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics of Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 at a high temperature, that is, a temperature environment equal to or higher than room temperature, is not sufficiently exhibited.

【0024】以上により、本発明においては、LiMn
24において確実にMnがAlに置換され、高温、即ち
室温を超える温度条件下における劣化が抑制され、充放
電サイクル特性に優れた正極活物質、及びそれを用いた
非水電解液電池を提供する。
As described above, in the present invention, LiMn
A positive electrode active material excellent in charge-discharge cycle characteristics and a non-aqueous electrolyte battery using the same, wherein Mn is reliably replaced by Al in 2 O 4 , and deterioration under high temperature conditions, that is, a temperature condition exceeding room temperature, is suppressed. provide.

【0025】図1に本発明を適用した非水電解液二次電
池の一構成例を示す。この非水電解液電池1は、負極2
と、負極2を収容する負極缶3と、正極4と、正極4を
収容する正極缶5と、正極4と負極2との間に配された
セパレータ6と、絶縁ガスケット7とを備え、負極缶3
及び正極缶5内に非水電解液が充填されてなる。
FIG. 1 shows a configuration example of a nonaqueous electrolyte secondary battery to which the present invention is applied. This non-aqueous electrolyte battery 1 includes a negative electrode 2
A negative electrode can 3 containing the negative electrode 2, a positive electrode 4, a positive electrode can 5 containing the positive electrode 4, a separator 6 disposed between the positive electrode 4 and the negative electrode 2, and an insulating gasket 7. Can 3
The positive electrode can 5 is filled with a non-aqueous electrolyte.

【0026】負極2は、リチウム金属、リチウムアルミ
ニウム合金、あるいはリチウムイオンをドープ且つ脱ド
ープ可能な炭素質材料にリチウムイオンを保持させたも
の等を用いることができる。そして、負極2としてリチ
ウム金属を用いる場合は例えば金属リチウム箔を用いる
ことができる。また、負極活物質として、リチウムをド
ープ、脱ドープ可能な材料を用いる場合には、負極2
は、負極集電体上に、上記負極活物質を含有する負極活
物質層が形成されてなる。負極集電体としては、例えば
ニッケル箔等を用いることができる。
As the negative electrode 2, lithium metal, a lithium aluminum alloy, or a lithium ion-doped and undoped carbonaceous material in which lithium ions are retained can be used. When lithium metal is used as the negative electrode 2, for example, a metal lithium foil can be used. When a material capable of doping and undoping lithium is used as the negative electrode active material, the negative electrode 2
Is obtained by forming a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material on a negative electrode current collector. As the negative electrode current collector, for example, a nickel foil or the like can be used.

【0027】負極活物質層に含有される結合剤として
は、この種の非水電解液電池の負極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
As the binder contained in the negative electrode active material layer, a known resin material or the like which is generally used as a binder for the negative electrode active material layer of this type of nonaqueous electrolyte battery can be used.

【0028】負極缶3は、負極2を収容するものであ
り、また、非水電解液電池1の外部負極となる。
The negative electrode can 3 houses the negative electrode 2 and serves as an external negative electrode of the nonaqueous electrolyte battery 1.

【0029】正極4は、正極集電体上に、正極活物質を
含有する正極活物質層が形成されてなる。正極集電体と
しては、例えばアルミニウム箔等が用いられる。
The positive electrode 4 is formed by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material on a positive electrode current collector. As the positive electrode current collector, for example, an aluminum foil or the like is used.

【0030】本発明においては、正極活物質として一般
式LiMn24(式中、0≦X≦0.15であり、0<
Y≦0.3である。)で表されるスピネル型リチウムマ
ンガン酸化物のMnの一部をAlで置換した一般式Li
1+XAlYMn2-X-Y4で表されるスピネル型リチウムマ
ンガン酸化物を用いる。
In the present invention, a general formula LiMn 2 O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15, 0 <
Y ≦ 0.3. The general formula Li in which a part of Mn of the spinel-type lithium manganese oxide represented by
A spinel-type lithium manganese oxide represented by 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 is used.

【0031】一般式LiMn24(式中、0≦X≦0.
15であり、0<Y≦0.3である。)で表されるスピ
ネル型リチウムマンガン酸化物のMnをAlで置換する
ことにより結晶構造が安定化する。これにより、高温に
おいても結晶の安定性が増しているため、高温、即ち室
温以上の温度環境下における劣化が抑制され、正極活物
質としての充放電サイクル特性、特に高温、即ち室温以
上での温度環境下における充放電サイクル特性を向上さ
せることができる。
Formula LiMn 2 O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.
15 and 0 <Y ≦ 0.3. The crystal structure is stabilized by substituting Al for Mn of the spinel-type lithium manganese oxide represented by ()). Thereby, since the stability of the crystal is increased even at a high temperature, deterioration at a high temperature, that is, at a temperature environment equal to or higher than room temperature is suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics as a positive electrode active material, particularly at a high temperature, that is, a temperature at or above room temperature The charge / discharge cycle characteristics under the environment can be improved.

【0032】また、上記式中、スピネル型リチウムマン
ガン酸化物のリチウムの過剰量X及び金属元素によるM
nの置換量Yは、それぞれ、0≦X≦0.15、0<Y
≦0.3とされる。上記のスピネル型リチウムマンガン
酸化物のリチウムの過剰量Xを、0.15よりも多くし
た場合には、正極活物質自体の容量が減少し、実用的な
容量を得ることができない。また、金属元素によるMn
の置換量Yを、0.3よりも多くした場合にも、正極活
物質自体の容量が減少し、実用的な容量を得ることがで
きない。したがって、スピネル型リチウムマンガン酸化
物のリチウムの過剰量X及び金属元素によるMnの置換
量Yを上記の値に規定することにより、良好な容量を維
持しつつ、充放電サイクル特性、特に高温、即ち室温以
上の温度環境下における充放電サイクル特性を向上させ
ることが可能となる。
In the above formula, the excess amount X of lithium in the spinel-type lithium manganese oxide and the M
The substitution amounts Y of n are 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y, respectively.
≦ 0.3. If the excess amount X of lithium in the spinel-type lithium manganese oxide is larger than 0.15, the capacity of the positive electrode active material itself decreases, and a practical capacity cannot be obtained. Further, Mn by a metal element
Is larger than 0.3, the capacity of the positive electrode active material itself decreases, and a practical capacity cannot be obtained. Therefore, by regulating the excess amount X of lithium and the replacement amount Y of Mn by the metal element of the spinel-type lithium manganese oxide to the above values, the charge-discharge cycle characteristics, particularly at high temperatures, It is possible to improve the charge / discharge cycle characteristics in a temperature environment equal to or higher than room temperature.

【0033】また、本発明においては、上述した一般式
Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15で
あり、0<Y≦0.3である。)で表されるスピネル型
リチウムマンガン酸化物の格子定数aÅを下記式の範囲
に規定する。
In the present invention, the aforementioned general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. ) Is defined in the range of the following equation.

【0034】[0034]

【数7】 (Equation 7)

【0035】一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、
0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。)で
表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物の格子定数
aÅを上記式の範囲に規定することにより、一般式Li
Mn24で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物
において、確実にMnがAlに置換されたLi1+XAlY
Mn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y
≦0.3である。)とすることができる。
The general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (wherein
0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. By defining the lattice constant aÅ of the spinel-type lithium manganese oxide represented by the formula (1) in the range of the above formula, the general formula Li
In the spinel-type lithium manganese oxide represented by Mn 2 O 4 , Li 1 + X Al Y in which Mn is surely substituted by Al
Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y
≦ 0.3. ).

【0036】これにより、スピネル型結晶構造の安定性
が向上し、正極活物質として用いた場合に、高温、即ち
室温以上の温度環境下における劣化が抑制され、充放電
サイクル特性、特に高温、即ち室温以上の温度環境下に
おける充放電サイクル特性が確実に向上する。
As a result, the stability of the spinel crystal structure is improved, and when used as a positive electrode active material, deterioration at high temperatures, that is, at a temperature higher than room temperature, is suppressed. The charge / discharge cycle characteristics in a temperature environment equal to or higher than room temperature are reliably improved.

【0037】また、本発明に係る正極活物質は、遊星ボ
ールミルを用いて粉砕と混合とを行うことにより作製さ
れる。即ち、本発明に係る正極活物質は、正極活物質の
原料に遊星ボールミルを用いて粉砕と混合とが施されて
作製されているため、確実にLiMn24におけるMn
がAlに置換された一般式Li1+XAlYMn2-X-Y
4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3で
ある。)で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物
とされ、格子定数が上記式の範囲内のものとされる。こ
れにより、高温、即ち室温以上の温度環境下における劣
化が抑制され、充放電サイクル特性、特に高温、即ち室
温以上の温度環境下における充放電サイクル特性を向上
させることが可能となる。
The positive electrode active material according to the present invention is produced by performing pulverization and mixing using a planetary ball mill. That is, since the positive electrode active material according to the present invention is manufactured by pulverizing and mixing the raw material of the positive electrode active material using a planetary ball mill, the Mn in LiMn 2 O 4 is surely obtained.
Is a general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O in which is substituted by Al
4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3), and a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant within the range of the above formula. Is done. Accordingly, deterioration at high temperatures, that is, at a temperature environment equal to or higher than room temperature, is suppressed, and charge / discharge cycle characteristics, particularly, charge / discharge cycle characteristics at a high temperature, that is, a temperature environment equal to or higher than room temperature, can be improved.

【0038】この理由は必ずしも明確ではないが、遊星
ボールミルによる粉砕・混合は、非常に強力であるた
め、一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦
0.15であり、0<Y≦0.3である。)で表される
スピネル型リチウムマンガン酸化物を作製する際に、原
料となるLi原料、Al原料、Mn原料に遊星ボールミ
ルによる粉砕・混合を施すと、Li原料、Al原料、M
n原料の結晶が、非常に大きく歪み、粉体の反応性が向
上することによりスピネル構造中へのAlの固溶が緻密
に行われる。その結果として、スピネル型結晶構造の安
定性が向上するため、正極活物質の劣化が効果的に抑制
され、充放電サイクル特性、特に高温、即ち室温以上の
温度環境下における充放電サイクル特性を向上させるこ
とができるのではないかと考えられる。
Although the reason for this is not necessarily clear, pulverization and mixing by a planetary ball mill are extremely powerful, and therefore, the general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦
0.15, and 0 <Y ≦ 0.3. When the spinel-type lithium manganese oxide represented by the formula (1) is manufactured by pulverizing and mixing a Li raw material, an Al raw material, and a Mn raw material with a planetary ball mill, the Li raw material, the Al raw material, and the M
Since the crystal of the n raw material is greatly distorted and the reactivity of the powder is improved, the solid solution of Al in the spinel structure is performed densely. As a result, the stability of the spinel-type crystal structure is improved, so that the deterioration of the positive electrode active material is effectively suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics, particularly, the charge / discharge cycle characteristics at high temperatures, that is, in a temperature environment equal to or higher than room temperature, are improved. It is thought that it can be done.

【0039】ここで、本発明で使用する遊星ボールミル
について説明する。遊星ボールミルは、自転、公転運動
に更に強い遠心力を加えて、ボールと容器の壁とを使っ
て試料を極めて短時間に粉砕・混合する方式を用いたボ
ールミルであり、近年、メカニカルアロイング等の分野
において、従来の落下式粉砕器や振動式粉砕器に比べ優
れた粉砕能力及び混合能力を有するものである。遊星ボ
ールミルの原理を図を参照して説明する。図2は、遊星
ボールミルの構成を概略的に示す要部断面図を示す。ま
た、図3に、遊星ボールミルの動作を概略的に示す。ま
た、図4に、後述するミルポットの状況を示す断面図を
示す。
Here, the planetary ball mill used in the present invention will be described. Planetary ball mills are ball mills that use a method in which a sample is ground and mixed in a very short time by using a ball and the wall of a container by applying a stronger centrifugal force to the rotation and orbital motion. In this field, the crusher has excellent crushing ability and mixing ability as compared with the conventional drop crusher and vibration crusher. The principle of the planetary ball mill will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a sectional view schematically showing a main part of the configuration of a planetary ball mill. FIG. 3 schematically shows the operation of the planetary ball mill. FIG. 4 is a sectional view showing a state of a mill pot described later.

【0040】遊星ボールミルは、図2に示すように、公
転するミル本体と、同一方向に自転するミルポットとを
備えて構成される。そして、図3に示すようにミルポッ
トの中に粉砕媒体としてアルミナ等のボールと試料を入
れ、図4に示すようにミルポットを自転させながら、ミ
ル本体を公転させる。こうすることにより、ミルポット
及びミル本体の自転・公転により発生する遠心力でミル
ポット内のボールを運動させ、試料は、当該ボールとミ
ルポットの壁とにより非常に細かく粉砕され、且つ混合
される。また、こうすることにより、遊星ボールミルに
よる粉砕・混合を行った後の試料は、結晶が非常に大き
く歪み、アモルファスライクな構造を呈する。これは、
遊星ボールミルを施した後の試料をX線回折により測定
すると、結晶状態とは異なるブロードなピークとしてと
らえられることにより確認できる。即ち、これは、遊星
ボールミルによる機械的なエネルギーにより試料の結晶
が反応したことによると考えられる。
As shown in FIG. 2, the planetary ball mill includes a revolving mill body and a mill pot that rotates in the same direction. Then, as shown in FIG. 3, a ball such as alumina is placed as a grinding medium and a sample in a mill pot, and the mill body is revolved while rotating the mill pot as shown in FIG. By doing so, the ball in the mill pot is moved by the centrifugal force generated by the rotation and revolution of the mill pot and the mill main body, and the sample is very finely ground and mixed by the ball and the wall of the mill pot. Further, by doing so, the crystal after the pulverization and mixing by the planetary ball mill has a very large crystal distortion, and exhibits an amorphous-like structure. this is,
When the sample subjected to the planetary ball mill is measured by X-ray diffraction, it can be confirmed that the sample is captured as a broad peak different from the crystalline state. That is, this is considered to be due to the fact that the crystal of the sample reacted due to the mechanical energy of the planetary ball mill.

【0041】また、上述した一般式Li1+XAlYMn
2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦
0.3である。)で表されるスピネル型リチウムマンガ
ン酸化物を作製する場合は、原料となるLi原料、Al
原料、Mn原料に対して遊星ボールミルにより粉砕・混
合を施すことによりスピネル型リチウムマンガン酸化物
の格子定数aÅは確実に下記式の範囲内とされる。
The above general formula Li 1 + X Al Y Mn
2-XYO 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦
0.3. In the case of producing the spinel-type lithium manganese oxide represented by
By pulverizing and mixing the raw material and the Mn raw material with a planetary ball mill, the lattice constant a ス ピ of the spinel-type lithium manganese oxide is surely within the range of the following expression.

【0042】[0042]

【数8】 (Equation 8)

【0043】したがって、本発明に係る正極活物質であ
る一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦
0.15であり、0<Y≦0.3である。)で表される
スピネル型リチウムマンガン酸化物は、原料となるLi
原料、Al原料、Mn原料に対して遊星ボールミルによ
り粉砕・混合が施されているため、前述したように高
温、即ち室温以上の温度環境下における劣化が抑制さ
れ、充放電サイクル特性、特に高温、即ち室温以上の温
度環境下における充放電サイクル特性に優れたものとさ
れる。
Therefore, the general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦
0.15, and 0 <Y ≦ 0.3. The spinel-type lithium manganese oxide represented by the formula
Since the raw material, Al raw material, and Mn raw material are pulverized and mixed by the planetary ball mill, as described above, deterioration at high temperatures, that is, under a temperature environment equal to or higher than room temperature, is suppressed, and charge / discharge cycle characteristics, particularly at high temperatures, That is, the charge-discharge cycle characteristics in a temperature environment equal to or higher than room temperature are excellent.

【0044】スピネル型リチウムマンガン酸化物以外の
正極合剤の成分としては、導電材及びバインダを挙げる
ことができる。
The components of the positive electrode mixture other than the spinel-type lithium manganese oxide include a conductive material and a binder.

【0045】導電材としては、この種の非水電解液電池
の正極活物質層の導電材として通常用いられている公知
の導電材、例えばカーボンブラック等を使用することが
できる。また、バインダとしても、この種の非水電解液
電池の正極活物質層のバインダとして通常用いられてい
る公知のバインダ、例えばポリフッ化ビニリデン等を使
用することができる。
As the conductive material, a known conductive material that is generally used as a conductive material for the positive electrode active material layer of this type of nonaqueous electrolyte battery, for example, carbon black can be used. Also, as the binder, a known binder usually used as a binder for the positive electrode active material layer of this type of nonaqueous electrolyte battery, for example, polyvinylidene fluoride or the like can be used.

【0046】正極缶5は、正極4を収容するものであ
り、また、非水電解液電池1の外部正極となる。
The positive electrode can 5 accommodates the positive electrode 4 and serves as an external positive electrode of the nonaqueous electrolyte battery 1.

【0047】セパレータ6は、正極4と、負極2とを離
間させるものであり、この種の非水電解液電池のセパレ
ータとして通常用いられている公知の材料を用いること
ができ、例えばポリプロピレンなどの高分子フィルムが
用いられる。また、リチウムイオン伝導度とエネルギー
密度との関係から、セパレータの厚みはできるだけ薄い
ことが必要である。具体的には、セパレータの厚みは例
えば50μm以下が適当である。
The separator 6 separates the positive electrode 4 and the negative electrode 2 from each other, and may be formed of a known material which is generally used as a separator of this type of nonaqueous electrolyte battery. A polymer film is used. Also, from the relationship between lithium ion conductivity and energy density, it is necessary that the thickness of the separator be as small as possible. Specifically, the thickness of the separator is suitably, for example, 50 μm or less.

【0048】絶縁ガスケット7は、負極缶3に組み込ま
れ一体化されている。この絶縁ガスケット7は、負極缶
3及び正極缶5内に充填された非水電解液の漏出を防止
するためのものである。
The insulating gasket 7 is incorporated in the negative electrode can 3 and is integrated. The insulating gasket 7 is for preventing the leakage of the nonaqueous electrolyte filled in the negative electrode can 3 and the positive electrode can 5.

【0049】非水電解液の非水溶媒としては、従来より
種々の非水電解液二次電池において使用されている非水
溶媒を好ましく使用することができる。例えば、リチウ
ムイオン非水電解液二次電池の場合には、高誘電率溶媒
である炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ブチレン、
γ−ブチロラクトン等や、低粘度溶媒である1,2−ジ
メトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、炭酸
ジメチル、炭酸メチルエチル、炭酸ジエチル等を使用す
ることができる。
As the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous solvent conventionally used in various non-aqueous electrolyte secondary batteries can be preferably used. For example, in the case of a lithium ion nonaqueous electrolyte secondary battery, high dielectric constant solvents propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate,
γ-butyrolactone and the like, and low-viscosity solvents such as 1,2-dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl carbonate, methylethyl carbonate, and diethyl carbonate can be used.

【0050】以上のような非水溶媒に溶解させて非水電
解液を調製する際に使用する電解質としては、一般に、
伝導イオン種により異なるが、伝導イオン種がリチウム
イオンである場合にはLiClO4、LiAsF6、Li
PF6、LiBF4、CF3SO3Li等を好ましく使用す
ることができる。これらは単独で用いても良く、2種類
以上を混合して用いても良い。
The electrolyte used for preparing a non-aqueous electrolyte by dissolving the above-mentioned non-aqueous solvent is generally as follows:
Although it depends on the conductive ion species, when the conductive ion species is lithium ion, LiClO 4 , LiAsF 6 , Li
PF 6 , LiBF 4 , CF 3 SO 3 Li and the like can be preferably used. These may be used alone or as a mixture of two or more.

【0051】以上、説明したように、本発明に係る非水
電解液二次電池は、上述したように、原料に対して遊星
ボールミルを用いて粉砕・混合を施した、一般式Li
1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であ
り、0<Y≦0.3である。)で表され、格子定数aÅ
が下記式の範囲であるスピネル型リチウムマンガン酸化
物を正極活物質として用いること以外は、従来の非水電
解液二次電池と同様の構成とすることができる。
As described above, the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has the general formula Li obtained by pulverizing and mixing the raw material using a planetary ball mill as described above.
1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3), and a lattice constant aÅ
Is the same as that of a conventional non-aqueous electrolyte secondary battery except that a spinel-type lithium manganese oxide having a range represented by the following formula is used as a positive electrode active material.

【0052】[0052]

【数9】 (Equation 9)

【0053】本発明に係る正極活物質は、一般式Li
1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であ
り、0<Y≦0.3である。)で表されるスピネル型リ
チウムマンガン酸化物であり、格子定数aÅが下記式の
範囲に規定されている。そのため、正極活物質は、一般
式LiMn24(式中、0≦X≦0.15であり、0<
Y≦0.3である。)におけるMnがAlに確実に置換
されたものとなる。これにより、本発明に係る正極活物
質は、高温、即ち室温以上の温度環境下における劣化が
抑制され、優れた充放電サイクル特性、特に高温、即ち
室温以上の温度環境下において優れた充放電サイクル特
性を有する正極活物質とされる。
The cathode active material according to the present invention has the general formula Li
1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (wherein 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3), a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice The constant aÅ is defined in the range of the following equation. Therefore, the positive electrode active material has the general formula LiMn 2 O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15, 0 <
Y ≦ 0.3. ) In which Mn is reliably replaced by Al. Thereby, the cathode active material according to the present invention has a high temperature, that is, deterioration under a temperature environment of room temperature or higher is suppressed, and excellent charge / discharge cycle characteristics, particularly, an excellent charge / discharge cycle at high temperature, that is, a temperature environment of room temperature or higher. This is a positive electrode active material having characteristics.

【0054】[0054]

【数10】 (Equation 10)

【0055】また、本発明に係る非水電解液電池は、正
極活物質として上述した一般式Li 1+XAlYMn2-X-Y
4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3
である。)で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化
物であり、格子定数aÅが下記式の範囲に規定されてい
る正極活物質を備えているため、正極活物質の高温、即
ち室温以上の温度環境下における劣化が抑制され、優れ
た充放電サイクル特性、特に高温、即ち室温以上の温度
環境下において優れた充放電サイクル特性を有する非水
電解液電池とされる。
Further, the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention
The general formula Li described above as an extremely active material 1 + XAlYMn2-XY
OFour(Where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3
It is. ) Oxidation of spinel lithium manganese
And the lattice constant aÅ is defined in the range of the following equation.
The positive electrode active material has a
Deterioration under temperature environment above room temperature is suppressed, and it is excellent
Charge-discharge cycle characteristics, especially at high temperatures, that is, temperatures above room temperature
Non-aqueous with excellent charge / discharge cycle characteristics under environmental conditions
Electrolyte battery.

【0056】そして、このような正極活物質及び非水電
解液電池1は例えば次のようにして製造される。
The positive electrode active material and the nonaqueous electrolyte battery 1 are manufactured, for example, as follows.

【0057】負極2としては、まず、負極活物質と結着
剤とを溶媒中に分散させてスラリーの負極合剤を調製す
る。次に、得られた負極合剤を負極集電体上に均一に塗
布、乾燥して負極活物質層を形成することにより負極2
が作製される。上記負極合剤の結着剤としては、公知の
結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知
の添加剤等を添加することができる。
For the negative electrode 2, first, a negative electrode mixture is prepared by dispersing a negative electrode active material and a binder in a solvent. Next, the obtained negative electrode mixture is uniformly applied on a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode active material layer, thereby forming a negative electrode 2.
Is produced. As the binder of the negative electrode mixture, a known binder can be used, and a known additive or the like can be added to the negative electrode mixture.

【0058】正極4としては、まず、正極活物質として
一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.
15であり、0<Y≦0.3である。)で表され、格子
定数aÅが下記式の範囲であるスピネル型リチウムマン
ガン酸化物を作製する。
As the positive electrode 4, first, as a positive electrode active material, a general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.
15 and 0 <Y ≦ 0.3. ), And a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant aÅ in the range of the following formula is produced.

【0059】[0059]

【数11】 [Equation 11]

【0060】一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、
0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。)で
表され、格子定数aÅが上記式の範囲であるスピネル型
リチウムマンガン酸化物を作製するには、まず、スピネ
ル型リチウムマンガン酸化物の原料に対して遊星ボール
ミルを用いて粉砕・混合を施す。ここで、遊星ボールミ
ルとしては、例えばBX254(商品名、フリッチュ社
製)を好適に用いることができる。
The general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (wherein
0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. In order to produce a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant aÅ in the range of the above equation, first, a raw material of the spinel-type lithium manganese oxide is subjected to grinding and mixing using a planetary ball mill. . Here, as the planetary ball mill, for example, BX254 (trade name, manufactured by Fritsch) can be suitably used.

【0061】そして、例えば、Li原料として炭酸リチ
ウム(Li2Co3)粉末と、Al原料として水酸化アル
ミニウム(Al(OH)3)粉末と、Mn原料として炭
酸マンガン(MnCo3)粉末とを所定の比率で遊星ボ
ールミルのミルポットに、例えば直径10mmのアルミ
ナ製のボールと一緒に入れる。このとき、スピネル型リ
チウムマンガン酸化物の原料とアルミナ製ボールの質量
比率は、例えば1:12とする。そして、例えば、以下
に示すような条件でミルポットを自転させながら、ミル
本体を公転させて粉砕・混合を行う。
For example, a lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder as a Li raw material, an aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder as an Al raw material, and a manganese carbonate (MnCo 3 ) powder as a Mn raw material are prescribed. Into a mill pot of a planetary ball mill together with, for example, alumina balls having a diameter of 10 mm. At this time, the mass ratio between the raw material of the spinel-type lithium manganese oxide and the alumina balls is, for example, 1:12. Then, for example, the mill body is revolved while rotating the mill pot under the following conditions, and the mill is crushed and mixed.

【0062】遊星ボールミル混合条件 公転半径 :400mm 公転回転数:250rpm 自転回転数:250rpm 混合時間 :1h 以上のようにして遊星ボールミルを作動させることによ
り、ミルポット及びミル本体の自転・公転により発生す
る遠心力でミルポット内のボールを運動させ、当該ボー
ルとミルポットの壁とによりLi原料、Al原料及びM
n原料を非常に細かく粉砕・混合することができ、且つ
Li原料、Al原料及びMn原料の結晶を非常に大きく
歪ませ、アモルファスライクな構造を有する粉体とする
ことができる。これによりスピネル型リチウムマンガン
酸化物の高温、即ち室温以上の温度環境下における劣化
を抑制することができ、充放電サイクル特性、特に高
温、即ち室温以上の温度環境下における充放電サイクル
特性を向上させることができる。
Planetary ball mill mixing conditions Revolving radius: 400 mm Revolving speed: 250 rpm Rotating speed: 250 rpm Mixing time: 1 h By operating the planetary ball mill as described above, the centrifugal rotation generated by the rotation and revolving of the mill pot and mill body. The ball in the mill pot is moved by force, and the Li raw material, the Al raw material and the M
The n raw material can be pulverized and mixed very finely, and the crystals of the Li raw material, the Al raw material and the Mn raw material are extremely distorted, and a powder having an amorphous-like structure can be obtained. Thereby, deterioration of the spinel-type lithium manganese oxide at high temperatures, that is, at a temperature environment of room temperature or higher can be suppressed, and charge / discharge cycle characteristics, particularly, charge / discharge cycle characteristics at a high temperature, that is, a temperature environment of room temperature or higher can be improved. be able to.

【0063】この理由は必ずしも明確ではないが、遊星
ボールミルによる粉砕・混合は、非常に強力であるた
め、例えば、一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、
0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。)で
表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物を作製する
際に、原料となるLi原料、Al原料、Mn原料に遊星
ボールミルによる粉砕・混合を施すと、Li原料、Al
原料、Mn原料の結晶が、非常に大きく歪み、粉体の反
応性が向上することによりスピネル構造中へのAlの固
溶が緻密に行われる。その結果として、スピネル型結晶
構造の安定性が向上するため、正極活物質の劣化が効果
的に抑制され、充放電サイクル特性、特に高温、即ち室
温以上の温度環境下における充放電サイクル特性を向上
させることができるのではないかと考えられる。
Although the reason for this is not necessarily clear, pulverization and mixing by a planetary ball mill are very powerful, and for example, the general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where
0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. When the spinel-type lithium manganese oxide represented by the formula (1) is manufactured by pulverizing and mixing a Li raw material, an Al raw material, and a Mn raw material with a planetary ball mill, the Li raw material, Al
The crystals of the raw material and the Mn raw material are extremely greatly distorted, and the reactivity of the powder is improved, whereby the solid solution of Al into the spinel structure is performed densely. As a result, the stability of the spinel-type crystal structure is improved, so that the deterioration of the positive electrode active material is effectively suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics, particularly, the charge / discharge cycle characteristics at high temperatures, that is, in a temperature environment equal to or higher than room temperature, are improved. It is thought that it can be done.

【0064】次に、このようにして作製した混合粉末
を、例えば電気炉で常温、大気中で800度の温度で焼
成し、正極活物質である一般式Li1+XAlYMn2-X-Y
4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3
である。)で表され、格子定数aÅが下記式の範囲とさ
れたスピネル型リチウムマンガン酸化物を得ることがで
きる。
Next, the mixed powder thus produced is fired, for example, in an electric furnace at room temperature and at a temperature of 800 ° C. in the air to obtain a cathode active material of the general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY
O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3
It is. ) Wherein the lattice constant aÅ is in the range of the following formula.

【0065】次に、上記のようにして作製した正極活物
質と結着剤と導電剤とを、例えばジメチルホルムアミド
(DMF)等の溶媒中に分散させてスラリーの正極合剤
を調製する。次に、得られたスラリーの正極合剤を乾燥
させ、乾燥物を粉砕することにより正極合剤粉末が作製
される。ここで、正極合剤の結着剤としては、公知の結
着剤を用いることができるほか、上記正極合剤に公知の
添加剤等を添加することができる。
Next, the positive electrode active material, the binder, and the conductive agent prepared as described above are dispersed in a solvent such as dimethylformamide (DMF) to prepare a positive electrode mixture of a slurry. Next, the positive electrode mixture of the obtained slurry is dried, and the dried product is pulverized to prepare a positive electrode mixture powder. Here, as the binder of the positive electrode mixture, a known binder can be used, and a known additive or the like can be added to the positive electrode mixture.

【0066】次に、得られた正極合剤粉末を例えばアル
ミニウムメッシュからなる集電体とともに加圧成形する
ことにより正極4が作製される。
Next, the positive electrode 4 is produced by pressing the obtained positive electrode mixture powder together with a current collector made of, for example, an aluminum mesh.

【0067】非水電解液は、電解質塩を非水溶媒中に溶
解することにより調製される。
The non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.

【0068】そして、負極2を負極缶3に収容し、正極
4を正極缶5に収容し、負極2と正極4との間に、ポリ
プロピレン製多孔質膜等からなるセパレータ6を配す
る。負極缶3及び正極缶5内に非水電解液を注入し、絶
縁ガスケット7を介して負極缶3と正極缶5とをかしめ
て固定することにより、図1に示すようなコイン型非水
電解液二次電池1が完成する。
The negative electrode 2 is accommodated in the negative electrode can 3, the positive electrode 4 is accommodated in the positive electrode can 5, and a separator 6 made of a porous film made of polypropylene or the like is disposed between the negative electrode 2 and the positive electrode 4. A non-aqueous electrolytic solution is injected into the negative electrode can 3 and the positive electrode can 5, and the negative electrode can 3 and the positive electrode can 5 are caulked and fixed via the insulating gasket 7. The liquid secondary battery 1 is completed.

【0069】また、上記においては、正極を作製する際
に、スラリーの正極合剤を正極集電体上に均一に塗布、
乾燥して正極活物質層を形成することにより正極4を作
製しても良い。
In the above, when preparing the positive electrode, the positive electrode mixture of the slurry is uniformly applied on the positive electrode current collector.
The positive electrode 4 may be manufactured by drying to form a positive electrode active material layer.

【0070】本発明に係る非水電解液二次電池は、上述
したように、正極活物質を作製する際に、正極活物質と
なるスピネル型リチウムマンガン酸化物の原料に対し
て、遊星ボールミルを用いて粉砕・混合を施すこと以外
は、従来の非水電解液二次電池を作製する場合と同様に
作製することができる。
As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention uses a planetary ball mill with a spinel-type lithium manganese oxide as a positive electrode active material when producing a positive electrode active material. A non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured in the same manner as in the case of manufacturing a conventional non-aqueous electrolyte secondary battery, except that pulverization and mixing are performed.

【0071】なお、本発明の非水電解液二次電池の電池
形状については特に限定されず、必要に応じて円筒型形
状、角型形状、コイン型形状、ボタン型形状等の種々の
形状とすることができる。
The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a button shape may be used as necessary. can do.

【0072】本発明に係る正極活物質の製造方法におい
ては、正極活物質であるスピネル型リチウムマンガン酸
化物を作製する際に、原料となるLi原料、Al原料、
Mn原料に対して遊星ボールミルにより粉砕・混合を施
す。これにより、Li原料、Al原料、Mn原料を非常
に細かい粉体とすることができ、また、各原料の結晶を
非常に大きく歪ませ、アモルファスライクな構造とする
ことができる。そして、この状態の混合粉末を焼成する
ことにより、Alが確実に固溶され、一般式LiMn2
4で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物にお
いて、MnとAlとが確実に置換されたスピネル型リチ
ウムマンガン酸化物であるLi1+XAlYMn2-X-Y4
作製することができる。そして、このLi1+XAlYMn
2-X-Y4の格子定数aÅを確実に下記式範囲内とするこ
とができる。
In the method for producing a positive electrode active material according to the present invention, when producing a spinel-type lithium manganese oxide as a positive electrode active material, a Li raw material, an Al raw material,
The Mn raw material is pulverized and mixed by a planetary ball mill. As a result, the Li raw material, the Al raw material, and the Mn raw material can be made into very fine powders, and the crystal of each raw material can be greatly distorted to have an amorphous-like structure. Then, by firing the mixed powder in this state, the solid solution of Al is ensured, and the general formula LiMn 2
In O spinel-type lithium manganese oxide represented by 4, can be, Mn, and Al to produce a Li 1 + X Al Y Mn 2 -XY O 4 is reliably substituted spinel type lithium manganese oxide . And this Li 1 + X Al Y Mn
The lattice constant aÅ of 2- XYO 4 can be reliably set within the range of the following expression.

【0073】[0073]

【数12】 (Equation 12)

【0074】したがって、本発明によれば、高温、即ち
室温以上の温度環境下における劣化が抑制され、優れた
充放電サイクル特性を有する正極活物質を作製すること
ができる。また、本発明に係る非水電解液電池の製造方
法においては、正極に備える正極活物質であるスピネル
型リチウムマンガン酸化物を作製する際に、原料となる
Li原料、Al原料、Mn原料に対して遊星ボールミル
により粉砕・混合を施す。これにより、Li原料、Al
原料、Mn原料を非常に細かい粉体とすることができ、
また、各原料の結晶を非常に大きく歪ませ、アモルファ
スライクな構造とすることができる。そして、この状態
の混合粉末を焼成することにより、Alが確実に固溶さ
れ、一般式LiMn24で表されるスピネル型リチウム
マンガン酸化物において、MnとAlとが確実に置換さ
れたスピネル型リチウムマンガン酸化物であるLi1+X
AlYMn2-X-Y4を作製することができる。そして、
このLi 1+XAlYMn2-X-Y4の格子定数aÅを確実に
下記式範囲内とすることができる。
Therefore, according to the present invention, high temperature, that is,
Deterioration under temperature environment above room temperature is suppressed, and excellent
Producing a positive electrode active material with charge-discharge cycle characteristics
Can be. Also, a method of manufacturing the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention
In the method, spinel which is a positive electrode active material
When manufacturing lithium-type lithium manganese oxide
Planetary ball mill for Li raw material, Al raw material and Mn raw material
Crushing and mixing. Thereby, Li raw material, Al
Raw material, Mn raw material can be made into very fine powder,
In addition, the crystal of each raw material is greatly distorted, and amorphous
It can have a slick structure. And this state
By baking the mixed powder of Al, the solid solution of Al
The general formula LiMnTwoOFourSpinel-type lithium represented by
In the manganese oxide, Mn and Al are surely substituted.
Is a spinel-type lithium manganese oxide1 + X
AlYMn2-XYOFourCan be produced. And
This Li 1 + XAlYMn2-XYOFourThe lattice constant aÅ of
It can be within the following formula range.

【0075】[0075]

【数13】 (Equation 13)

【0076】したがって、本発明によれば、正極の高
温、即ち室温以上の温度環境下における劣化が抑制さ
れ、優れた充放電サイクル特性、特に高温、即ち室温以
上の温度環境下において優れた充放電サイクル特性を有
する非水電解液電池を作製することができる。
Therefore, according to the present invention, the deterioration of the positive electrode at a high temperature, ie, a temperature environment of room temperature or higher, is suppressed, and excellent charge / discharge cycle characteristics, particularly, excellent charge / discharge characteristics at a high temperature, ie, a temperature environment of room temperature or higher. A nonaqueous electrolyte battery having cycle characteristics can be manufactured.

【0077】また、上記においては、一般式LiMn2
4で表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物のM
nがAlに置換された一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4
で表される正極活物質の製造方法及び当該正極活物質を
備えた非水電解液電池の製造方法について説明した。し
かし、本発明は、これに限定されることはなく、一般式
LiMn24で表されるスピネル型リチウムマンガン酸
化物のMnを金属元素Mで置換した一般式Li1+XY
2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦
0.3である。また、Mは金属元素を表す。)で表され
る正極活物質及び当該正極活物質を備えた非水電解液電
池についても適用することができ、上記と同様の効果を
得ることができる。ここで、Mnを置換する金属元素M
としては、例えば、Al、Mg、Fe、Ni、Cr、C
o、Zn、Cu、Ti等の金属元素、若しくは、これら
の複数の金属元素を用いることができる。
In the above description, the general formula LiMn 2
M of spinel type lithium manganese oxide represented by O 4
General formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 in which n is substituted by Al
The method for manufacturing the positive electrode active material represented by and the method for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery including the positive electrode active material have been described. However, the present invention is not limited to this, and the general formula Li 1 + X M Y M in which Mn of the spinel-type lithium manganese oxide represented by the general formula LiMn 2 O 4 is substituted with the metal element M is used.
n 2 -XYO 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦
0.3. M represents a metal element. The present invention can also be applied to the positive electrode active material represented by the formula (1) and a nonaqueous electrolyte battery provided with the positive electrode active material, and the same effects as described above can be obtained. Here, the metal element M substituting Mn
For example, Al, Mg, Fe, Ni, Cr, C
Metal elements such as o, Zn, Cu, and Ti, or a plurality of these metal elements can be used.

【0078】だたし、本発明に係る製造方法では、高
温、即ち室温以上の温度環境下における充放電サイクル
特性向上の効果は、金属元素MとしてAlを選択したと
きに最も大きな効果を得ることができる。
In the manufacturing method according to the present invention, however, the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics at high temperatures, that is, under a temperature environment equal to or higher than room temperature, is that the greatest effect is obtained when Al is selected as the metal element M. Can be.

【0079】[0079]

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples.

【0080】実施例では、本発明に係る正極活物質を評
価するために、負極にLi金属を用いた電池を使用し
た。これは、電池の電圧がそのまま対Li電位として読
みとれるという利点があるからである。また、カーボン
の充放電特性の影響を無くし、純粋に正極材としての特
性を評価できるからである。
In the examples, in order to evaluate the positive electrode active material according to the present invention, a battery using Li metal for the negative electrode was used. This is because there is an advantage that the voltage of the battery can be read as it is as a potential with respect to Li. Further, it is possible to eliminate the influence of the charge / discharge characteristics of carbon and to evaluate the characteristics as a positive electrode material purely.

【0081】ここでは、以下に示す実施例1乃至実施例
5及び比較例1乃至比較例5の10種類のコイン型電池
を作製し、高温環境下における充放電サイクル特性を調
べた。
Here, ten types of coin-type batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 shown below were produced, and charge / discharge cycle characteristics under a high temperature environment were examined.

【0082】実施例1乃至実施例5においては、正極活
物質を作製する際に正極活物質の原料に対して遊星ボー
ルミルを用いて粉砕・混合を行い、比較例1乃至比較例
5においては、正極活物質を作製する際に、従来の作製
方法として正極活物質の原料に対してメノウ乳鉢を用い
て粉砕・混合を行った。
In Examples 1 to 5, when producing the positive electrode active material, the raw material of the positive electrode active material was pulverized and mixed using a planetary ball mill, and in Comparative Examples 1 to 5, When producing the positive electrode active material, as a conventional production method, the raw material of the positive electrode active material was ground and mixed using an agate mortar.

【0083】実施例1 まず、市販の炭酸マンガン(MnCo3)粉末と炭酸リ
チウム(Li2Co3)粉末と水酸化アルミニウム(Al
(OH)3)粉末とを、遊星ボールミルを用いて混合し
た。この際の混合質量比は、Li:Al:Mn=1:
0.05:1.95とした。また、遊星ボールミルでの
粉砕・混合は、直径100mmのアルミナ製ポットに試
料と直径10mmのアルミナ製ボールとを、質量比を試
料:アルミナ製ボール=1:12として投入して以下の
条件で行った。
Example 1 First, commercially available manganese carbonate (MnCo 3 ) powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al
(OH) 3 ) and powder were mixed using a planetary ball mill. The mixing mass ratio at this time is Li: Al: Mn = 1:
0.05: 1.95. The pulverization and mixing in the planetary ball mill were performed under the following conditions by charging a sample and an alumina ball having a diameter of 10 mm into an alumina pot having a diameter of 100 mm with a mass ratio of sample: alumina ball = 1: 12. Was.

【0084】遊星ボールミル混合条件 公転半径 :400mm 公転回転数:250rpm 自転回転数:250rpm 混合時間 :1h 上記において得られた混合粉末を、電気炉を用いて常圧
の空気中で800℃の温度で加熱することにより焼成
し、正極活物質となるリチウムマンガン複合酸化物粉末
を得た。
Planetary ball mill mixing conditions Revolution radius: 400 mm Revolution rotation speed: 250 rpm Rotation rotation speed: 250 rpm Mixing time: 1 h The mixed powder obtained above was heated at 800 ° C. in air at normal pressure using an electric furnace. It was fired by heating to obtain a lithium manganese composite oxide powder to be a positive electrode active material.

【0085】次に、得られたリチウムマンガン複合酸化
物粉末80重量部に、導電材としてグラファイト15重
量部と、バインダとしてポリフッ化ビニリデン5重量部
とを混合し、更にジメチルホルムアミドを適宜滴下して
十分に混練した。この混練物を乾燥させ、更に乾燥物を
粉砕することにより正極合剤粉末を得た。
Next, to 80 parts by weight of the obtained lithium manganese composite oxide powder, 15 parts by weight of graphite as a conductive material and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed, and dimethylformamide was appropriately added dropwise. Kneaded well. The kneaded product was dried, and the dried product was further pulverized to obtain a positive electrode mixture powder.

【0086】次に、得られた正極合剤粉末を集電体であ
るアルミニウムメッシュと共に加圧成形して正極を作製
した。
Next, the obtained positive electrode mixture powder was press-formed together with an aluminum mesh as a current collector to prepare a positive electrode.

【0087】次に、負極として、厚み1mmの金属リチ
ウムシートを準備した。
Next, a metal lithium sheet having a thickness of 1 mm was prepared as a negative electrode.

【0088】次に、6フッ化リン酸リチウムを1モル/
lとなるようにプロピレンカーボネートに溶解させて非
水電解液を調製した。
Next, 1 mol / mol of lithium hexafluorophosphate was added.
1 was dissolved in propylene carbonate to prepare a non-aqueous electrolyte.

【0089】そして、負極2を負極缶3に収容し、正極
4を正極缶5に収容し、負極2と正極4との間に、ポリ
プロピレン製多孔質膜からなるセパレータを配した。負
極缶3と正極缶5内に、非水電解液を注入し、絶縁ガス
ケット7を介して負極缶3と正極缶5とをかしめて固定
することにより、図1に示すような直径20mm、厚み
1.6mmのコイン型非水電解液二次電池1を作製し
た。
Then, the negative electrode 2 was accommodated in the negative electrode can 3, the positive electrode 4 was accommodated in the positive electrode can 5, and a separator made of a porous polypropylene film was disposed between the negative electrode 2 and the positive electrode 4. A non-aqueous electrolyte is injected into the negative electrode can 3 and the positive electrode can 5, and the negative electrode can 3 and the positive electrode can 5 are caulked and fixed via an insulating gasket 7 to have a diameter of 20 mm and a thickness as shown in FIG. A 1.6 mm coin-type nonaqueous electrolyte secondary battery 1 was produced.

【0090】実施例2 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1:0.15:1.85としたこと以
外は、実施例1と同様にして正極合剤粉末を作製し、コ
イン型電池を作製した。
Example 2 In preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
A positive electrode mixture powder was produced in the same manner as in Example 1 except that i: Al: Mn = 1: 0.15: 1.85, and a coin-type battery was produced.

【0091】実施例3 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1:0.25:1.75としたこと以
外は、実施例1と同様にして正極合剤粉末を作製し、コ
イン型電池を作製した。
Example 3 In preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
A positive electrode mixture powder was produced in the same manner as in Example 1 except that i: Al: Mn = 1: 0.25: 1.75, and a coin-type battery was produced.

【0092】実施例4 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1.04:0.05:1.91とした
こと以外は、実施例1と同様にして正極合剤粉末を作製
し、コイン型電池を作製した。
Example 4 In preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
A positive electrode mixture powder was produced in the same manner as in Example 1 except that i: Al: Mn = 1.04: 0.05: 1.91, and a coin-type battery was produced.

【0093】実施例5 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1.04:0.15:1.81とした
こと以外は、実施例1と同様にして正極合剤粉末を作製
し、コイン型電池を作製した。
Example 5 In preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
A positive electrode mixture powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that i: Al: Mn was set to 1.04: 0.15: 1.81 to prepare a coin-type battery.

【0094】比較例1 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1:0.05:1.95として、メノ
ウ乳鉢を用いて粉砕・混合したこと以外は、実施例1と
同様にして正極合剤粉末を作製し、コイン型電池を作製
した。
Comparative Example 1 When preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
Except that i: Al: Mn = 1: 0.05: 1.95 and pulverization and mixing using an agate mortar, a positive electrode mixture powder was produced in the same manner as in Example 1 to produce a coin-type battery. did.

【0095】比較例2 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1.0:0.15:1.85として、
メノウ乳鉢を用いて粉砕・混合したこと以外は、実施例
1と同様にして正極合剤粉末を作製し、コイン型電池を
作製した。
Comparative Example 2 In preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
i: Al: Mn = 1.0: 0.15: 1.85,
Except for pulverization and mixing using an agate mortar, a positive electrode mixture powder was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a coin-type battery.

【0096】比較例3 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1.0:0.25:1.75として、
メノウ乳鉢を用いて粉砕・混合したこと以外は、実施例
1と同様にして正極合剤粉末を作製し、コイン型電池を
作製した。
Comparative Example 3 In preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
i: Al: Mn = 1.0: 0.25: 1.75,
Except for pulverization and mixing using an agate mortar, a positive electrode mixture powder was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a coin-type battery.

【0097】比較例4 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1.04:0.05:1.91とし
て、メノウ乳鉢を用いて粉砕・混合したこと以外は、実
施例1と同様にして正極合剤粉末を作製し、コイン型電
池を作製した。
Comparative Example 4 When preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
A positive electrode mixture powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that i: Al: Mn = 1.04: 0.05: 1.91 and pulverized and mixed using an agate mortar, and a coin-type battery was manufactured. Was prepared.

【0098】比較例5 正極活物質を調製する際に、炭酸マンガン(MnC
3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化
アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合比を、L
i:Al:Mn=1.04:0.15:1.81とし
て、メノウ乳鉢を用いて粉砕・混合したこと以外は、実
施例1と同様にして正極合剤粉末を作製し、コイン型電
池を作製した。
Comparative Example 5 When preparing a positive electrode active material, manganese carbonate (MnC
o 3 ) The mixing ratio of the powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder is represented by L
A positive electrode mixture powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that i: Al: Mn = 1.04: 0.15: 1.81 and pulverized and mixed using an agate mortar, and a coin-type battery was manufactured. Was prepared.

【0099】<特性試験>粉末X線回折 実施例1乃至実施例5及び比較例1乃至比較例5におい
て、遊星ボールミル若しくはメノウ乳鉢により粉砕・混
合を行った炭酸マンガン(MnCo3)粉末と炭酸リチ
ウム(Li2Co3)粉末と水酸化アルミニウム(Al
(OH)3)粉末との混合粉末について、粉末X線回折
による解析を行った。
<Characteristic Test> Powder X-ray Diffraction In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, manganese carbonate (MnCo 3 ) powder and lithium carbonate ground and mixed by a planetary ball mill or an agate mortar were used. (Li 2 Co 3 ) powder and aluminum hydroxide (Al
The powder mixed with (OH) 3 ) powder was analyzed by powder X-ray diffraction.

【0100】また、実施例1乃至実施例5及び比較例1
乃至比較例5で作製したリチウムマンガン複合酸化物粉
末について、粉末X線回折による解析を行った。
Examples 1 to 5 and Comparative Example 1
The lithium manganese composite oxide powder manufactured in Comparative Example 5 was analyzed by powder X-ray diffraction.

【0101】リードベルト解析 実施例1乃至実施例5及び比較例1乃至比較例5で作製
したリチウムマンガン複合酸化物粉末について、リード
ベルト解析により格子定数を求めた。その結果を表1に
示す。また、リチウムマンガン複合酸化物粉末の組成と
格子定数の関係を図5及び図6に示す。
Lead Belt Analysis The lithium-manganese composite oxide powders produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were subjected to read belt analysis to determine the lattice constant. Table 1 shows the results. 5 and 6 show the relationship between the composition of the lithium manganese composite oxide powder and the lattice constant.

【0102】[0102]

【表1】 [Table 1]

【0103】充放電サイクル試験 実施例1乃至実施例5及び比較例1乃至比較例5で作製
したコイン型非水電解液二次電池について、60℃雰囲
気内での充放電サイクル特性を以下のように評価した。
その結果を表1に併せて示す。
Charge / discharge cycle test The charge / discharge cycle characteristics of the coin-type non-aqueous electrolyte secondary batteries manufactured in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 in a 60 ° C. atmosphere are as follows. Was evaluated.
The results are shown in Table 1.

【0104】まず、各電池に対して、常温で電流密度
0.27mA/cm2で4.2Vまで充電した後、引き
続き満充電まで4,2V定電圧充電を行った(定電流定
電圧充電)。次に、放電電圧が3.7Vになるまで放電
を行った。引き続き、60℃雰囲気中で、以上の工程を
1サイクルとし、このサイクルを20サイクル繰り返
し、20サイクル時の容量保持率を求めた。20サイク
ル時の容量保持率は、60℃雰囲気下での初回サイクル
時の放電容量に対する20サイクル時の放電容量の比率
(%)として求めた。
First, each battery was charged at normal temperature at a current density of 0.27 mA / cm 2 to 4.2 V, and then continuously charged at 4.2 V until full charge (constant current constant voltage charging). . Next, discharge was performed until the discharge voltage reached 3.7V. Subsequently, in a 60 ° C. atmosphere, the above steps were regarded as one cycle, and this cycle was repeated for 20 cycles, and the capacity retention at 20 cycles was determined. The capacity retention at 20 cycles was obtained as a ratio (%) of the discharge capacity at 20 cycles to the discharge capacity at the first cycle in a 60 ° C. atmosphere.

【0105】<評価>粉末X線回折による解析の結果、
実施例1乃至実施例5で作製した、遊星ボールミルによ
り粉砕・混合を行った炭酸マンガン(MnCo3)粉末
と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸化アルミニウ
ム(Al(OH)3)粉末との混合粉末については、L
i原料、Al原料及びMn原料の結晶が非常に大きく歪
み、アモルファスライクな構造をしていることが確認さ
れた。
<Evaluation> As a result of analysis by powder X-ray diffraction,
Manganese carbonate (MnCo 3 ) powder, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder, and aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder pulverized and mixed by a planetary ball mill prepared in Examples 1 to 5 For the mixed powder of
It was confirmed that the crystals of the i raw material, the Al raw material, and the Mn raw material had very large distortion, and had an amorphous-like structure.

【0106】一方、比較例1乃至比較例5で作製したメ
ノウ乳鉢により粉砕・混合を行った炭酸マンガン(Mn
Co3)粉末と炭酸リチウム(Li2Co3)粉末と水酸
化アルミニウム(Al(OH)3)粉末との混合粉末に
ついては、Li原料、Al原料及びMn原料の結晶の歪
みは小さく、結晶構造を維持していることが確認され
た。
On the other hand, manganese carbonate (Mn) ground and mixed with the agate mortar prepared in Comparative Examples 1 to 5 was used.
For a mixed powder of a Co 3 ) powder, a lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) powder and an aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) powder, the crystal distortion of the Li raw material, the Al raw material and the Mn raw material is small, and the crystal structure is small. It was confirmed that it maintained.

【0107】また、実施例1乃至実施例5及び比較例1
乃至比較例5で作製したリチウムマンガン複合酸化物粉
末は、全てISDDカ−ド35−782に記載されたL
iMn24のデ−タとプロファイルが一致した。即ち、
これにより、実施例1乃至実施例5及び比較例1乃至比
較例5で作製したリチウムマンガン複合酸化物粉末が、
スピネル型リチウムマンガン酸化物となっていることが
確認された。
Examples 1 to 5 and Comparative Example 1
All of the lithium manganese composite oxide powders prepared in Comparative Examples 5 to 5 were prepared according to ISDD card 35-782.
The data and profile of iMn 2 O 4 agreed. That is,
Thereby, the lithium manganese composite oxide powders produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5
It was confirmed to be a spinel type lithium manganese oxide.

【0108】しかしながら、リードベルト解析により求
めた格子定数に関しては、表1、図5及び図6から、リ
チウムマンガン複合酸化物粉末を調製する際に遊星ボー
ルミルを用いて各原料の粉砕・混合を行った実施例1乃
至比較例5におけるリチウムマンガン複合酸化物粉末の
格子定数が、メノウ乳鉢を用いて各原料の粉砕・混合を
行った比較例1乃至比較例5のリチウムマンガン複合酸
化物粉末の格子定数に比べて各原料比が同一である試料
同士と比較して小さい値となっていることが判る。この
ことより、リチウムマンガン複合酸化物粉末を作製する
際に、遊星ボールミルを用いて各原料の粉砕・混合を行
うことにより、従来と比べて格子定数の小さなリチウム
マンガン酸化物を作製することが可能となると言える。
これは、遊星ボールミルにより各原料の粉砕・混合を行
うことにより、反応性が向上したAlがスピネル構造中
に微細に固溶し、欠損の非常に少ない結晶を構成したた
めと考えられる。そして、実施例1乃至実施例5のリチ
ウムマンガン酸化物の格子定数は、下記式で表される範
囲内に収まっており、また、比較例1乃至比較例5のリ
チウムマンガン酸化物の格子定数は、下記式で表される
範囲外となっていることが判る。
However, regarding the lattice constants obtained by the lead belt analysis, from Table 1, FIGS. 5 and 6, when preparing the lithium manganese composite oxide powder, each raw material was crushed and mixed using a planetary ball mill. The lattice constants of the lithium manganese composite oxide powders in Examples 1 to 5 were the same as those of the lithium manganese composite oxide powders in Comparative Examples 1 to 5 in which each raw material was ground and mixed using an agate mortar. It can be seen that the values are smaller than those of the samples having the same raw material ratio as compared with the constants. From this, when producing lithium manganese composite oxide powder, it is possible to produce lithium manganese oxide with a smaller lattice constant than before by grinding and mixing each raw material using a planetary ball mill. It can be said that.
This is presumably because, by pulverizing and mixing the raw materials using a planetary ball mill, Al with improved reactivity was finely dissolved in the spinel structure to form crystals with very few defects. The lattice constants of the lithium manganese oxides of Examples 1 to 5 are within the range represented by the following formula, and the lattice constants of the lithium manganese oxides of Comparative Examples 1 to 5 are: It can be seen that it is out of the range represented by the following formula.

【0109】[0109]

【数14】 [Equation 14]

【0110】また、表1より、実施例1乃至実施例5の
コイン型非水電解液二次電池の20サイクル時の容量保
持率は、同一の組成を有する比較例1乃至比較例5のコ
イン型非水電解液二次電池と比較して大幅に向上してい
ることが判る。即ち、実施例1乃至実施例5のコイン型
非水電解液二次電池の20サイクル時の容量保持率は、
同一の組成を有する比較例1乃至比較例5のコイン型非
水電解液二次電池と比較して、充放電サイクルに伴う放
電容量の劣化が抑制されていることが判る。このことか
ら、リチウムマンガン複合酸化物粉末を作製する際に、
遊星ボールミルを用いて各原料の粉砕・混合を行うこと
により、正極活物質の高温環境下における劣化が抑制さ
れ、充放電サイクルに伴う放電容量の低下が抑制され、
高温環境下における充放電サイクル特性に優れた正極活
物質及び非水電解液二次電池を作製することができると
言える。
Further, from Table 1, the capacity retention of the coin-type nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 5 at the 20th cycle was the same as those of Comparative Examples 1 to 5 having the same composition. It can be seen that it is significantly improved as compared with the non-aqueous electrolyte secondary battery. That is, the capacity retention of the coin-type nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 5 at the time of 20 cycles is:
It can be seen that the deterioration of the discharge capacity due to the charge / discharge cycle is suppressed as compared with the coin-type non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 to 5 having the same composition. From this, when producing lithium manganese composite oxide powder,
By crushing and mixing each raw material using a planetary ball mill, deterioration of the positive electrode active material in a high temperature environment is suppressed, and a decrease in discharge capacity due to a charge / discharge cycle is suppressed,
It can be said that a positive electrode active material and a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics under a high temperature environment can be manufactured.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る正極活物質は、一般式Li1+XAlYMn2-X-Y
4(式中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦であ
る。)で表され、格子定数aÅが下記式の範囲であるス
ピネル型リチウムマンガン酸化物からなる。
As described in detail above, the positive electrode active material according to the present invention has the general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O
4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦), and is composed of a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant aÅ in the range of the following formula.

【0112】[0112]

【数15】 (Equation 15)

【0113】これにより、本発明に係る正極活物質は、
高温環境下における劣化が抑制され、高温環境下におけ
る充放電サイクル特性に優れたものとなる。
As a result, the positive electrode active material according to the present invention
Deterioration in a high-temperature environment is suppressed, and the charge-discharge cycle characteristics in a high-temperature environment are excellent.

【0114】また、本発明に係る非水電解液電池は、リ
チウム、リチウム合金又はリチウムをドープ・脱ドープ
可能な材料を有する負極と、正極と、非水電解液とを備
え、正極は、一般式Li1+XYMn2-X-Y4(式中、0
≦X≦0.15であり、0<Y≦である。また、Mは、
金属元素を表す。)で表され、格子定数aÅが下記式の
範囲であるスピネル型リチウムマンガン酸化物からなる
正極活物質を含有する。
The non-aqueous electrolyte battery according to the present invention includes a negative electrode having lithium, a lithium alloy or a material capable of doping and undoping lithium, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte. formula Li 1 + X M Y Mn 2 -XY O 4 ( where 0
≦ X ≦ 0.15, and 0 <Y ≦. M is
Represents a metal element. And a positive electrode active material comprising a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant a 定 数 in the range of the following formula.

【0115】[0115]

【数16】 (Equation 16)

【0116】これにより、本発明に係る非水電解液電池
は、高温環境下における充放電サイクル特性に優れたも
のとなる。
Thus, the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention has excellent charge-discharge cycle characteristics in a high-temperature environment.

【0117】また、本発明に係る正極活物質の製造方法
は、一般式Li1+XYMn2-X-Y4(式中、0≦X≦
0.15であり、0<Y≦である。また、Mは金属元素
を表す。)で表され、格子定数aÅが下記式の範囲であ
るスピネル型リチウムマンガン酸化物からなる正極活物
質の製造方法であって、正極活物質の原料となるLi原
料、Mn原料及びM原料の粉砕及び混合を遊星ボールミ
ルを用いて行うものである。
The method for producing a positive electrode active material according to the present invention is based on the general formula Li 1 + X M Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦
0.15, and 0 <Y ≦. M represents a metal element. ) Wherein the lattice constant aÅ is in the range of the following formula, comprising a spinel-type lithium manganese oxide, comprising a pulverization of a Li raw material, a Mn raw material, and a M raw material which are raw materials of the positive electrode active material. And mixing using a planetary ball mill.

【0118】[0118]

【数17】 [Equation 17]

【0119】したがって、本発明に係る正極活物質の製
造方法によれば、正極活物質の原料の粉砕及び混合を遊
星ボールミルを用いて行うため、高温環境下における劣
化が抑制され、高温環境下における充放電サイクル特性
に優れた正極活物質を作製することができる。
Therefore, according to the method for producing a positive electrode active material according to the present invention, since the raw materials of the positive electrode active material are ground and mixed by using a planetary ball mill, deterioration in a high temperature environment is suppressed, and deterioration in a high temperature environment is suppressed. A positive electrode active material having excellent charge / discharge cycle characteristics can be manufactured.

【0120】また、本発明に係る非水電解液電池の製造
方法は、リチウム、リチウム合金又はリチウムをドープ
・脱ドープ可能な材料を有する負極と、一般式Li1+X
YMn2-X-Y4(式中、0≦X≦0.15であり、0
<Y≦である。また、Mは、金属元素を表す。)で表さ
れ、格子定数aÅが下記式の範囲であるスピネル型リチ
ウムマンガン酸化物からなる正極活物質を含有する正極
と、非水電解液を備えた非水電解液電池の製造方法であ
って、正極活物質の原料となるLi原料、Mn原料及び
M原料の粉砕及び混合を遊星ボールミルを用いて行うも
のである。
The method of manufacturing a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention comprises the steps of: forming a negative electrode having lithium, a lithium alloy or a material capable of doping / dedoping lithium with a general formula Li 1 + X
M Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0
<Y ≦. M represents a metal element. And a non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode containing a positive electrode active material comprising a spinel-type lithium manganese oxide having a lattice constant aÅ in the range of the following formula: The grinding and mixing of the Li raw material, the Mn raw material and the M raw material, which are the raw materials of the positive electrode active material, are performed using a planetary ball mill.

【0121】[0121]

【数18】 (Equation 18)

【0122】したがって、本発明に係る非水電解液電池
の製造方法によれば、正極活物質を作製する際に、正極
活物質の原料の粉砕・混合を遊星ボールミルを用いて行
うため、高温環境下における劣化が抑制され、高温環境
下における充放電サイクル特性に優れた非水電解液電池
を作製することができる。
Therefore, according to the method of manufacturing a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention, when producing the positive electrode active material, the raw materials of the positive electrode active material are ground and mixed by using the planetary ball mill. Thus, a non-aqueous electrolyte battery excellent in charge-discharge cycle characteristics in a high-temperature environment can be manufactured.

【0123】以上、本発明によれば、安価で資源的に豊
富な原材料であるリチウムとマンガンとの複合酸化物か
らなる正極活物質であって、高温環境下における充放電
サイクル特性に優れた正極活物質、及び、当該正極活物
質を備えた正極を有し、高温環境下においても優れた充
放電サイクル特性を有する非水電解液電池を提供するこ
とが可能となる。
As described above, according to the present invention, a positive electrode active material comprising a composite oxide of lithium and manganese, which is an inexpensive and resource-rich raw material, has excellent charge-discharge cycle characteristics in a high-temperature environment. It is possible to provide a nonaqueous electrolyte battery including an active material and a positive electrode including the positive electrode active material, and having excellent charge / discharge cycle characteristics even in a high-temperature environment.

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

【図1】本発明を適用した非水電解液電池の一構成例を
示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a nonaqueous electrolyte battery to which the present invention is applied.

【図2】遊星ボールミルの構成を概略的に示す要部断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a main part of a configuration of a planetary ball mill.

【図3】遊星ボールミルの動作を概略的に示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the operation of a planetary ball mill.

【図4】ミルポットの状況を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing a state of a mill pot.

【図5】Li1+XAlYMn2-X-Y4(X=0)で表され
るスピネル型リチウムマンガン酸化物のAl置換量Yと
格子定数との関係を示した特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an Al substitution amount Y of a spinel-type lithium manganese oxide represented by Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (X = 0) and a lattice constant.

【図6】Li1+XAlYMn2-X-Y4(X=0.04)で
表されるスピネル型リチウムマンガン酸化物のAl置換
量Yと格子定数との関係を示した特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the Al substitution amount Y and the lattice constant of a spinel-type lithium manganese oxide represented by Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (X = 0.04). is there.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 非水電解液電池、2 負極、3 負極缶、4 正
極、5 正極缶、6 セパレータ、7 絶縁ガスケッ
ト、11 遊星ボールミル、12 ミル本体、13ミル
ポット、14 ボール、15 試料
1 Non-aqueous electrolyte battery, 2 negative electrode, 3 negative electrode can, 4 positive electrode, 5 positive electrode can, 6 separator, 7 insulating gasket, 11 planetary ball mill, 12 mil body, 13 mil pot, 14 balls, 15 samples

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 秀樹 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 福嶋 弦 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4G048 AA04 AB01 AC06 AD06 5H029 AJ02 AJ14 AK03 AL07 AL12 AM03 AM06 AM07 BJ03 BJ16 CJ02 CJ30 DJ16 HJ02 5H050 AA05 AA19 BA17 CA09 CB07 CB12 GA05 GA10 GA29 HA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideki Sakai 6-7-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Gen Fukushima 6-35-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F term (reference) 4G048 AA04 AB01 AC06 AD06 5H029 AJ02 AJ14 AK03 AL07 AL12 AM03 AM06 AM07 BJ03 BJ16 CJ02 CJ30 DJ16 HJ02 5H050 AA05 AA19 BA17 CA09 CB07 CB12 GA05 GA10 GA29 HA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式
中、0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3であ
る。)で表され、格子定数aÅが下記式の範囲であるス
ピネル型リチウムマンガン酸化物からなることを特徴と
する正極活物質。 【数1】
1. A lattice constant represented by a general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (where 0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3). A positive electrode active material comprising a spinel-type lithium manganese oxide wherein aÅ is in the range of the following formula. (Equation 1)
【請求項2】 一般式Li1+XYMn2-X-Y4(式中、
0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。ま
た、Mは金属元素を表す。)で表されるスピネル型リチ
ウムマンガン酸化物からなる正極活物質の製造方法であ
って、 上記正極活物質の原料となるLi原料、M原料及びMn
原料の粉砕・混合を遊星ボールミルを用いて行うことを
特徴とする正極活物質の製造方法。
2. A compound of the general formula Li 1 + X M Y Mn 2-XY O 4 wherein
0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. M represents a metal element. A method for producing a positive electrode active material comprising a spinel-type lithium manganese oxide represented by the following formula:
A method for producing a positive electrode active material, comprising crushing and mixing raw materials using a planetary ball mill.
【請求項3】 上記Mが、Alであり、且つ上記スピネ
ル型リチウムマンガン酸化物の格子定数のaÅが下記式
で表されることを特徴とする請求項2記載の正極活物質
の製造方法。 【数2】
3. The method for producing a positive electrode active material according to claim 2, wherein M is Al, and a ス ピ of the lattice constant of the spinel-type lithium manganese oxide is represented by the following equation. (Equation 2)
【請求項4】 リチウム、リチウム合金又はリチウムを
ドープ・脱ドープ可能な材料を有する負極と、正極と、
非水電解液とを備え、 上記正極は、一般式Li1+XAlYMn2-X-Y4(式中、
0≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。)で
表され、格子定数aÅが下記式で表されるスピネル型リ
チウムマンガン酸化物からなる正極活物質を含有するこ
とを特徴とする非水電解液電池。 【数3】
4. A negative electrode having lithium, a lithium alloy or a material capable of doping / dedoping lithium, a positive electrode,
And a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode has a general formula Li 1 + X Al Y Mn 2-XY O 4 (wherein
0 ≦ X ≦ 0.15 and 0 <Y ≦ 0.3. A non-aqueous electrolyte battery comprising a cathode active material comprising a spinel-type lithium manganese oxide represented by the following formula: (Equation 3)
【請求項5】 リチウム、リチウム合金又はリチウムを
ドープ・脱ドープ可能な材料を有する負極と、正極と、
非水電解液を備えた非水電解液電池の製造方法であっ
て、 上記正極は、一般式Li1+XYMn2-X-Y4(式中、0
≦X≦0.15であり、0<Y≦0.3である。また、
Mは、金属元素を表す。)で表されるスピネル型リチウ
ムマンガン酸化物からなる正極活物質を含有し、当該正
極活物質の原料となるLi原料、M原料及びMn原料の
粉砕・混合を遊星ボールミルを用いて行うことを特徴と
する非水電解液電池の製造方法。
5. A negative electrode having lithium, a lithium alloy or a material capable of doping / dedoping lithium, a positive electrode,
A method for producing a non-aqueous electrolyte battery provided with a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode has a general formula Li 1 + X MY Mn 2-XY O 4 (where 0
≤ X ≤ 0.15 and 0 <Y ≤ 0.3. Also,
M represents a metal element. ) Containing a positive electrode active material composed of a spinel-type lithium manganese oxide, wherein the Li raw material, the M raw material, and the Mn raw material that are the raw materials of the positive active material are ground and mixed using a planetary ball mill. A method for producing a non-aqueous electrolyte battery.
【請求項6】 上記Mが、Alであり、且つ上記スピネ
ル型リチウムマンガン酸化物の格子定数aÅが下記式で
表されることを特徴とする請求項5記載の非水電解液電
池の製造方法。 【数4】
6. The method for producing a non-aqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein M is Al, and a lattice constant aÅ of the spinel-type lithium manganese oxide is represented by the following equation. . (Equation 4)
JP2000185069A 2000-06-20 2000-06-20 Positive electrode active material and its manufacturing method and non-aqueous electrolyte battery and its manufacturing method Withdrawn JP2002008654A (en)

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