JP2002063904A - Positive electrode active material and nonaqueous electrolyte battery as well as their manufacturing method - Google Patents

Positive electrode active material and nonaqueous electrolyte battery as well as their manufacturing method

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JP2002063904A
JP2002063904A JP2000250378A JP2000250378A JP2002063904A JP 2002063904 A JP2002063904 A JP 2002063904A JP 2000250378 A JP2000250378 A JP 2000250378A JP 2000250378 A JP2000250378 A JP 2000250378A JP 2002063904 A JP2002063904 A JP 2002063904A
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positive electrode
active material
electrode active
limn
limno
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Yamaura
潔 山浦
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material having both load characteristics almost equivalent to LiMn2O4 and capacity as high as LiMnO2. SOLUTION: A positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a nonaqueous electrolyte interposed between the positive and the negative electrodes are provided, and the positive electrode active material has LiMn2O4 on the surface of compound particles expressed in a formula LiMnO2 or LiMn1-yMyO2 (where, M is an element including at least one kind from Al, B, Co and Ni).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムマンガン
複合酸化物を用いた正極活物質及び非水電解質電池、並
びにそれらの製造方法に関する。
The present invention relates to a positive electrode active material and a non-aqueous electrolyte battery using a lithium manganese composite oxide, and a method for producing the same.

【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、か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。特に、リチウム二次
電池は、高出力、高エネルギー密度などの利点を有して
いる。上記のリチウム二次電池は、リチウムイオンを可
逆的に脱挿入可能な正極と負極と非水電解液とから構成
される。
2. Description of the Related Art In recent years, with the remarkable progress of various electronic devices, research on a rechargeable secondary battery as a power source that can be used conveniently and economically for a long time has been advanced. As typical secondary batteries, lead storage batteries, alkaline storage batteries, lithium secondary batteries, and the like are known. In particular, lithium secondary batteries have advantages such as high output and high energy density. The above lithium secondary battery includes a positive electrode capable of reversibly inserting and removing lithium ions, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.

【0003】一般に、負極活物質としては、金属リチウ
ム、リチウム合金、リチウムがドープされた導電性高分
子、層状化合物(炭素材料や金属酸化物など)またはリ
チウムを含む化合物と共存させた導電性高分子、層状化
合物(炭素材料や金属酸化物など)が用いられている。
In general, as a negative electrode active material, metallic lithium, a lithium alloy, a conductive polymer doped with lithium, a layered compound (such as a carbon material or a metal oxide) or a compound containing lithium and having a high conductivity is used. Molecules and layered compounds (such as carbon materials and metal oxides) are used.

【0004】電解液としては、プロピレンカーボネート
のような非プロトン性有機溶媒にリチウム塩を溶解させ
た溶液が用いられている。
As an electrolytic solution, a solution in which a lithium salt is dissolved in an aprotic organic solvent such as propylene carbonate is used.

【0005】一方、正極活物質には、金属酸化物、金属
硫化物、あるいはポリマーなどが用いられ、例えばTi
2、MoS2,NbSe2,V25などの非含リチウム
化合物やLiMO2(M=Co,Ni,Mn,Feな
ど)のような既にリチウムを含んでいる複合酸化物が提
案されている。
On the other hand, a metal oxide, a metal sulfide, a polymer, or the like is used as the positive electrode active material.
Non-lithium-containing compounds such as S 2 , MoS 2 , NbSe 2 and V 2 O 5 and complex oxides already containing lithium such as LiMO 2 (M = Co, Ni, Mn, Fe, etc.) have been proposed. I have.

【0006】さらに、セパレータとしてはポリプロピレ
ンなどのような高分子フィルムが用いられるが、この場
合、リチウムイオン伝導度とエネルギー密度の点から可
能な限り薄くしなければならない。通常50μm以下の
セパレータが実用と考えられる。以上のような正極、負
極、そして両者の間に介在したセパレータと電解液から
構成された電池は充放電可能な二次電池として使用でき
る。
Further, a polymer film such as polypropylene is used as the separator. In this case, the separator must be as thin as possible in view of lithium ion conductivity and energy density. Usually, a separator of 50 μm or less is considered practical. A battery composed of the above-described positive electrode, negative electrode, and a separator and an electrolyte interposed therebetween can be used as a chargeable / dischargeable secondary battery.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】リチウム二次電池は高
容量化が進みつつあるが、一方ではコストダウンのため
の材料探索も盛んに行われている。中でも、正極に従来
用いられてきたコバルト酸化物は他のニッケルやマンガ
ン、鉄などの酸化物より高価であり、相対的に安価な金
属酸化物に代替する事が望まれていた。特に最も安価な
遷移金属のひとつであるマンガン酸化物を正極に使用す
ることが望まれていた。このようなマンガン酸化物に
は、スピネル型化合物LiMn24が最も有名である
が、この化合物の理論容量は150mAh/gを下回
り、LiCoO2の274mAh/gには及ばない。こ
の理由はLiCoO2のLiが遷移金属と同数の原子数
を式中に持つのに対し、LiMn24ではLiの数が遷
移金属の半分しかないからである。
While the capacity of lithium secondary batteries has been increasing, the search for materials for cost reduction has also been actively pursued. Above all, cobalt oxide conventionally used for the positive electrode is more expensive than other oxides such as nickel, manganese, and iron, and it has been desired to substitute a relatively inexpensive metal oxide. In particular, it has been desired to use manganese oxide, one of the cheapest transition metals, for the positive electrode. Among such manganese oxides, the spinel type compound LiMn 2 O 4 is most famous, but the theoretical capacity of this compound is less than 150 mAh / g, which is less than 274 mAh / g of LiCoO 2 . This is because Li of LiCoO 2 has the same number of atoms as the transition metal in the formula, whereas LiMn 2 O 4 has only half the number of Lis of the transition metal.

【0008】従って、マンガンを含む正極酸化物の候補
としてLiCoO2に匹敵する理論容量のLiMnO2
盛んに研究されていた。初期の研究報告によれば高温型
LiMnO2、低温型LiMnO2が報告されている。前
者はW.D.Johnston et alが最初に報告(J.Am.Chem.So
c.,78,325(1956))し、R.Hoppe,G.Brachtel andM.Jan
sen(Z.Anorg.Allg.Chemie,417,1(1975))がその構造
を決定している。後者(低温型LiMnO2)はT.Ohzuk
u,A.Ueda,and T.Hirai(Chem.Express,Vol7.No.3,193(1
992))が最初に報告している。両者ともorthorombic系
格子を持ち、空間群Pmnmで特徴付けられる構造を持
つ。
Therefore, as a candidate for a cathode oxide containing manganese, LiMnO 2 having a theoretical capacity comparable to that of LiCoO 2 has been actively studied. According to earlier research reports, high-temperature LiMnO 2 and low-temperature LiMnO 2 are reported. The former was first reported by WJ Johnston et al (J. Am. Chem. So
c., 78, 325 (1956)) and R. Hoppe, G. Brachtel and M. Jan
sen (Z. Anorg. Allg. Chemie, 417, 1 (1975)) has determined the structure. The latter (low temperature type LiMnO 2 ) is described in T. Ohzuk
u, A.Ueda, and T.Hirai (Chem.Express, Vol7.No.3,193 (1
992)) first reported. Both have an orthorombic lattice and have a structure characterized by the space group Pmnm.

【0009】さらに理論容量が300mAh/g程度で
あるものの現行の非水電解液電池で採用される充放電条
件を用いると理論容量に到達することはなく、充電容量
において、前者が150mAh/g、後者が200mA
h/gとされている。放電容量においては、初期には、
前者が50mAh/g以下の値(2.0V≧V(Li/
Li+))、後者は190mAh/g(同条件)と、上
記文献には記載されている。
Further, although the theoretical capacity is about 300 mAh / g, the theoretical capacity is not reached by using the charge / discharge conditions employed in the current non-aqueous electrolyte battery. The latter is 200 mA
h / g. In the discharge capacity, initially,
The former is a value of 50 mAh / g or less (2.0 V ≧ V (Li /
Li + )), and the latter is 190 mAh / g (under the same conditions), which is described in the above literature.

【0010】しかし、これらの値は100μA/cm2
以下の電流密度での報告値である。実用に供されるため
には500μA/cm2以上の電流密度での容量が必要
である。このような高負荷の電流密度で使用されたと
き、上述のLiMnO2の放電容量はそれぞれ40mA
h/g,120mAh/gに低下する。この理由は次の
2つであると考えられる。第1に両者とも結晶構造は層
構造に類するが、Liの拡散パスはジグザグであり、L
iの早い拡散が得られない。第2に高温型LiMnO2
では結晶性がよく、不純物欠陥による電子抵抗が低い
が、低温型LiMnO2では結晶性が劣るため電子抵抗
が大きい。この結果、後者は高負荷(=高電流密度)で
著しいIRドロップを示す。
However, these values are 100 μA / cm 2
These are reported values at the following current densities. For practical use, a capacity at a current density of 500 μA / cm 2 or more is required. When used at such a high load current density, the discharge capacity of LiMnO 2 is 40 mA each.
h / g and 120 mAh / g. It is considered that the reasons are as follows. First, both have a crystal structure similar to a layer structure, but the diffusion path of Li is zigzag, and L
Fast diffusion of i cannot be obtained. Second, high temperature type LiMnO 2
Has good crystallinity and low electronic resistance due to impurity defects, but low-temperature LiMnO 2 has high crystal resistance due to poor crystallinity. As a result, the latter shows a significant IR drop at high loads (= high current density).

【0011】このような状況の中、LiMn24程度の
負荷特性と、LiMnO2程度の高容量を兼ね備えた正
極活物質が求められていた。
Under such circumstances, there has been a demand for a positive electrode active material having load characteristics of about LiMn 2 O 4 and high capacity of about LiMnO 2 .

【0012】本発明は、上述したような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、LiMn24程度の負荷特
性と、LiMnO2程度の高容量を兼ね備えた正極活物
質及びその正極活物質を用いた非水電解質電池を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been proposed in view of the above-mentioned conventional circumstances, and has a positive electrode active material having a load characteristic of about LiMn 2 O 4 and a high capacity of about LiMnO 2 , and its positive electrode active material. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte battery using a substance.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の正極活物質は、
一般式LiMnO2又はLiMn1-yy2(MはAl、
B、Co又はNiの内、少なくとも一種を含む元素であ
る。)で表される化合物粒子の表面にLiMn24が存
在してなることを特徴とする。
Means for Solving the Problems The positive electrode active material of the present invention comprises:
General formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My O 2 (M is Al,
It is an element containing at least one of B, Co and Ni. ), Wherein LiMn 2 O 4 is present on the surface of the compound particles.

【0014】上述したような本発明に係る正極活物質で
は、高容量を有する、一般式LiMnO2又はLiMn
1-yy2で表される化合物粒子の表面に、電子伝導性
又はイオン交換反応が良好であるLiMn24が存在し
てなるので、高容量と負荷特性とを両立したものとな
る。
The positive electrode active material according to the present invention as described above has a high capacity, a general formula LiMnO 2 or LiMnO 2
On the surface of the 1-y M y O 2 with a compound represented by particles, because LiMn 2 O 4 electron conductivity, or ion-exchange reaction is good is present, those having both a high capacity and load characteristics and Become.

【0015】また、本発明の非水電解質電池は、正極活
物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、上記
正極と上記負極との間に介在される非水電解質とを備
え、上記正極活物質は、一般式LiMnO2又はLiM
1-yy2(MはAl、B、Co又はNiの内、少な
くとも一種を含む元素である。)で表される化合物粒子
の表面にLiMn24が存在してなることを特徴とす
る。
Further, a nonaqueous electrolyte battery of the present invention comprises a positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a nonaqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode active material has the general formula LiMnO 2 or LiM
n 1-y M y O 2 (M is Al, B, of Co or Ni, is an element comprising at least one.) that LiMn 2 O 4 is present on the surface of the compound particles represented by Features.

【0016】上述したような本発明に係る非水電解質電
池では、高容量を有する、一般式LiMnO2又はLi
Mn1-yy2で表される化合物粒子の表面に、電子伝
導性又はイオン交換反応が良好であるLiMn24が存
在してなる正極活物質を用いているので、高容量と負荷
特性とを両立したものとなる。
In the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention as described above, the high capacity, general formula LiMnO 2 or LiMnO 2
On the surface of the Mn 1-y M y O 2 with a compound represented by particles, since the electronic conductivity or ion exchange reaction is used a positive electrode active material LiMn 2 O 4 is present is good, and high capacity The load characteristics are compatible.

【0017】また、本発明の正極活物質の製造方法は、
マンガンイオン溶液を、母体となる一般式LiMnO2
又はLiMn1-yy2(MはAl、B、Co又はNi
の内、少なくとも一種を含む元素である。)で表される
化合物粒子に加えた後、加熱することによって当該化合
物粒子表面にLiMn24を存在せしめた正極活物質を
得ることを特徴とする。
Further, the method for producing a positive electrode active material of the present invention comprises:
A manganese ion solution is mixed with a general formula LiMnO 2 serving as a base.
Or LiMn 1-y M y O 2 (M is Al, B, Co or Ni
Is an element containing at least one of them. After adding to the compound particles represented by (1) and heating, a positive electrode active material having LiMn 2 O 4 present on the surface of the compound particles is obtained.

【0018】上述したような本発明に係る正極活物質の
製造方法では、マンガンイオン溶液を、母体となる一般
式LiMnO2又はLiMn1-yy2で表される化合物
粒子に加えた後、加熱することによって、高容量を有す
る、一般式LiMnO2又はLiMn1-yy2で表され
る化合物粒子の表面に、電子伝導性又はイオン交換反応
が良好であるLiMn24が存在してなる正極活物質が
得られる。
In the method for producing a cathode active material according to the present invention as described above, the manganese ion solution is added to the parent compound particles represented by the general formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My O 2. By heating, on the surface of the compound particles represented by the general formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My O 2 having a high capacity, LiMn 2 O 4 having good electron conductivity or ion exchange reaction is An existing positive electrode active material is obtained.

【0019】また、非水電解質電池の製造方法は、正極
活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、上
記正極と上記負極との間に介在される非水電解質とを備
えた非水電解質電池の製造方法であって、上記正極活物
質を合成する際に、マンガンイオン溶液を、母体となる
一般式LiMnO2又はLiMn1-yy2(MはAl、
B、Co又はNNiの内、少なくとも一種を含む元素で
ある。)で表される化合物粒子に加えた後、加熱するこ
とによって当該化合物粒子表面にLiMn24を存在せ
しめた正極活物質を得ることを特徴とする。
A method for manufacturing a non-aqueous electrolyte battery includes a non-aqueous electrolyte including a positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. In the method for producing a water electrolyte battery, when synthesizing the positive electrode active material, a manganese ion solution is mixed with a general formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My O 2 (M is Al,
It is an element containing at least one of B, Co and NNi. After adding to the compound particles represented by (1) and heating, a positive electrode active material having LiMn 2 O 4 present on the surface of the compound particles is obtained.

【0020】上述したような本発明に係る非水電解質電
池の製造方法では、マンガンイオン溶液を、母体となる
一般式LiMnO2又はLiMn1-yy2で表される化
合物粒子に加えた後、加熱することによって、高容量を
有する、一般式LiMnO2又はLiMn1-yy2で表
される化合物粒子の表面に、電子伝導性又はイオン交換
反応が良好であるLiMn24が存在してなる正極活物
質が得られる。そして、そのような正極活物質を用いた
本発明に係る非水電解質電池の製造方法では、高容量と
負荷特性とを両立した非水電解質電池が得られる。
In the method for producing a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention as described above, a manganese ion solution is added to a parent compound particle represented by the general formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My O 2 . Then, by heating, the surface of the compound particles represented by the general formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My O 2 having a high capacity is provided with LiMn 2 O 4 having good electron conductivity or ion exchange reaction. Is obtained. Then, in the method for producing a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention using such a positive electrode active material, a nonaqueous electrolyte battery having both high capacity and load characteristics can be obtained.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0022】本発明を適用した非水電解液電池の一構成
例を図1に示す。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 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 storing the positive electrode 4, a separator 6 disposed between the positive electrode 4 and the negative electrode 2, and an insulating gasket 7; The positive electrode can 5 is filled with a non-aqueous electrolyte.

【0023】負極2は、負極活物質となる例えば金属リ
チウム箔からなる。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
ばニッケル箔等が用いられる。
The negative electrode 2 is made of, for example, a metal lithium foil serving as a negative electrode active material. When a material that can be doped and dedoped with lithium is used as the negative electrode active material, the negative electrode 2 is formed 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 is used.

【0024】リチウムをドープ、脱ドープ可能な負極活
物質としては、金属リチウム、リチウム合金、リチウム
がドープされた導電性高分子、層状化合物(炭素材料や
金属酸化物など)が用いられている。
As the negative electrode active material which can be doped and dedoped with lithium, lithium metal, a lithium alloy, a conductive polymer doped with lithium, and a layered compound (carbon material, metal oxide, etc.) are used.

【0025】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 usually used as a binder for the negative electrode active material layer of this type of nonaqueous electrolyte battery can be used.

【0026】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.

【0027】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.

【0028】ここで、本発明では、正極活物質として、
低温型LiMnO2粒子又はLiMn1-yy2(MはA
l、B、Co又はNiの内、少なくとも一種を含む元素
である。)粒子の表面がLiMn24に改質されてなる
ものを用いる。
Here, in the present invention, as the positive electrode active material,
Low temperature type LiMnO 2 particles or LiMn 1- y My O 2 (M is A
It is an element containing at least one of l, B, Co and Ni. ) A particle whose surface is modified to LiMn 2 O 4 is used.

【0029】本発明者は鋭意検討の結果、LiMnO2
構造において、電子伝導性に最も寄与する粒子表面をL
iMn24に改質することで、高負荷特性と高容量とを
兼ね備えた正極活物質を実現するに到った。
The present inventors have made intensive studies and found that LiMnO 2
In the structure, the particle surface that most contributes to the electron conductivity is L
By reforming into iMn 2 O 4 , a positive electrode active material having both high load characteristics and high capacity has been realized.

【0030】低温型LiMnO2は、従来報告されてい
るLiMnO2化合物の中で最も高い充放電容量を持
つ。一方、実用化されているスピネルマンガン化合物
(LiMn 24)は、理論容量でLiMnO2の50
%、実容量で60%(ここでは、スピネルマンガンの容
量を115mAh/g、LiMnO2の容量を190m
Ah/gとした。)である。このような容量面での差が
あるにもかかわらず、実際にはLiMn24が用いられ
ている。この理由は、LiMnO2は負荷特性が低く、
高負荷環境では、著しく実容量が低下するからである。
Low temperature type LiMnOTwoHas been previously reported
LiMnOTwoHas the highest charge / discharge capacity among compounds
One. On the other hand, spinel manganese compounds that have been put into practical use
(LiMn TwoOFour) Is LiMnO in theoretical capacityTwoOf 50
%, 60% in actual capacity (here, the volume of spinel manganese)
Amount 115 mAh / g, LiMnOTwo190m capacity
Ah / g. ). Such a difference in capacity
Despite the fact, LiMn is actuallyTwoOFourIs used
ing. The reason for this is that LiMnOTwoHas low load characteristics,
This is because the actual capacity is significantly reduced in a high load environment.

【0031】具体的に、図2に示した低温型LiMnO
2の負荷特性と、図3に示したLiMn24の負荷特性
とを比較してみると明らかなように、負荷特性ではLi
Mn 24が優れていることがわかる。その理由は表面に
差があるからである。即ち、LiMn24では、表面の
電子伝導性又はイオン交換反応が良好であるため、負荷
特性は良い。従って、もし、高容量を有するが負荷特性
には劣るLiMnO2の表面を、電子伝導性又はイオン
交換反応が良好であるLiMn24に改質することがで
きれば、その化合物は、LiMnO2の高容量とLiM
24の高負荷特性を兼ね備えた特性を示すことにな
る。LiMn1-yy2についても同様である。
Specifically, the low-temperature type LiMnO shown in FIG.
TwoAnd the LiMn shown in FIG.TwoOFourLoad characteristics
As is clear from the comparison with
Mn TwoOFourIs excellent. The reason is on the surface
Because there is a difference. That is, LiMnTwoOFourSo, on the surface
Good electron conductivity or good ion exchange
Characteristics are good. Therefore, if you have high capacity but load characteristics
Inferior to LiMnOTwoThe surface of an electron conductive or ion
LiMn with good exchange reactionTwoOFourCan be reformed into
Preferably, the compound is LiMnOTwoHigh capacity and LiM
nTwoOFourCharacteristics that combine the high load characteristics of
You. LiMn1-yMyOTwoThe same applies to.

【0032】ここで、LiMnO2粒子又はLiMn1-y
y2粒子の重量をMaとし、LiMnO2粒子又はL
iMn1-yy2粒子の表面に存在するLiMn24
重量をMbとした場合に、LiMnO2又はLiMn1-y
y2とLiMn24との重量比(Mb/Ma)は、0
<Mb/Ma<0.20の範囲であることが好ましい。
Mb/Maが0.20よりも大きくなると、これはLi
Mn24の割合が大きくなることを示し、高負荷特性は
上がるものの、一方では容量が低下してしまう。Mb/
Maが0.20の場合、容量はLiCoO2を用いた標
準的なリチウムイオン正極の場合とほぼ等しくなるた
め、容量面での優位性はない。
Here, LiMnO 2 particles or LiMn 1-y
The weight of M y O 2 particles and Ma, LiMnO 2 particles or L
iMn 1-y M y O 2 when the weight of LiMn 2 O 4 present on the surface of the particles was Mb, LiMnO 2 or LiMn 1-y
The weight ratio of M y O 2 and LiMn 2 O 4 (Mb / Ma ) is 0
<Mb / Ma <0.20 is preferable.
When Mb / Ma is greater than 0.20, this is due to Li
This indicates that the ratio of Mn 2 O 4 is increased, and the high load characteristics are increased, but the capacity is decreased. Mb /
When Ma is 0.20, the capacity is almost equal to that of a standard lithium ion positive electrode using LiCoO 2 , so that there is no advantage in terms of capacity.

【0033】従って、LiMnO2又はLiMn1-yy
2とLiMn24との重量比(Mb/Ma)を、0<
Mb/Ma<0.20の範囲とすることで、LiMnO
2又はLiMn1-yy2の高容量とLiMn24の高負
荷特性を損なうことなくバランスよく兼ね備えたものと
なる。
Therefore, LiMnO 2 or LiMn 1-y M y
When the weight ratio (Mb / Ma) between O 2 and LiMn 2 O 4 is 0 <
By setting the range of Mb / Ma <0.20, LiMnO
2 or the ones combines good balance without impairing the high-load characteristics of LiMn 1-y M y O high capacity 2 and LiMn 2 O 4.

【0034】このように、化学式がLiMnO2又はL
iMn1-yy2と表される粒子において、粒子表面が
LiMn24に改質された複合酸化物粒子をリチウムイ
オン二次電池またはリチウム二次電池の正極活物質に用
いることで、従来報告されているLiMnO2を正極活
物質に用いたリチウムイオン二次電池またはリチウム二
次電池と比べ、充放電容量を劣化させず、且つ高負荷条
件下においても容量劣化が少ない非水電解質電池を実現
することができる。
Thus, the chemical formula is LiMnO 2 or L
In particles represented as iMn 1-y M y O 2 , by using the composite oxide particles surface modified to LiMn 2 O 4 positive electrode active material for lithium ion secondary batteries or lithium secondary batteries A non-aqueous electrolyte that does not deteriorate the charge / discharge capacity and has a small capacity deterioration even under a high load condition, as compared with a conventionally reported lithium ion secondary battery or lithium secondary battery using LiMnO 2 as a positive electrode active material. A battery can be realized.

【0035】正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正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 positive electrode active material layer, a known resin material or the like which is generally used as a binder for the positive electrode active material layer of this type of nonaqueous electrolyte battery can be used.

【0036】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 houses the positive electrode 4 and serves as an external positive electrode of the nonaqueous electrolyte battery 1.

【0037】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 can be made of a known material generally used as a separator of this type of non-aqueous electrolyte battery. A polymer film is used. In addition, the thickness of the separator needs to be as small as possible from the relationship between lithium ion conductivity and energy density. Specifically, the thickness of the separator is suitably, for example, 50 μm or less.

【0038】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 integrated into the negative electrode can 3. The insulating gasket 7 is for preventing the nonaqueous electrolyte filled in the negative electrode can 3 and the positive electrode can 5 from leaking.

【0039】非水電解液としては、非プロトン性非水溶
媒に電解質を溶解させた溶液が用いられる。
As the non-aqueous electrolyte, a solution in which an electrolyte is dissolved in an aprotic non-aqueous solvent is used.

【0040】非水溶媒としては、例えばプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、スル
ホラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキ
シエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチル
1,3−ジオキソラン、プロピオン酸メチル、酪酸メチ
ル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ
プロピルカーボネート等を使用することができる。特
に、電圧安定性の点からは、プロピレンカーボネート、
ビニレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカ
ーボネート等の鎖状カーボネート類を使用することが好
ましい。また、このような非水溶媒は、1種類を単独で
用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
Examples of the non-aqueous solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyl lactone, sulfolane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, -Methyl 1,3-dioxolan, methyl propionate, methyl butyrate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like can be used. In particular, from the viewpoint of voltage stability, propylene carbonate,
It is preferable to use cyclic carbonates such as vinylene carbonate, and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and dipropyl carbonate. In addition, such a non-aqueous solvent may be used alone or as a mixture of two or more.

【0041】また、非水溶媒に溶解させる電解質として
は、例えば、LiPF6、LiClO4、LiAsF6
LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22
のリチウム塩を使用することができる。これらのリチウ
ム塩の中でも、LiPF6、LiBF4を使用することが
好ましい。
Examples of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent include LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 ,
Lithium salts such as LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 can be used. Among these lithium salts, LiPF 6 and LiBF 4 are preferably used.

【0042】このように、本発明に係る非水電解質電池
では、高容量を有するLiMnO2粒子又はLiMn1-y
y2粒子の表面が、負荷特性に優れたLiMn24
改質されてなる正極活物質を用いているので、高容量と
高負荷特性との両方を兼ね備えた優れた非水電解質電池
となる。
As described above, in the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention, LiMnO 2 particles or LiMn 1-y having high capacity are provided.
The surface of M y O 2 particles, because of the use of positive electrode active material comprising reformed in LiMn 2 O 4 having excellent load characteristics, high capacity and excellent non-aqueous electrolyte having both the high load characteristics It becomes a battery.

【0043】そして、このような非水電解液電池1は例
えばつぎのようにして製造される。
The nonaqueous electrolyte battery 1 is manufactured, for example, as follows.

【0044】まず、上述したような本発明に係る正極活
物質を製造する。
First, the positive electrode active material according to the present invention as described above is manufactured.

【0045】LiMnO2粒子又はLiMn1-yy2
子の表面をLiMn24に改質するには、LiMnO2
粒子又はLiMn1-yy2粒子の表面に、マンガンイ
オンを溶解した水溶液を作用させ、熱処理することによ
って行うことができる。マンガンイオンを形成するマン
ガン塩としては、例えば硝酸マンガン、酢酸マンガン、
ハロゲン化マンガン等が挙げられるが、加熱処理によっ
て有害なガスの発生を伴わない窒素、リン及びハロゲン
非含有塩を用いることが望ましい。
[0045] The surface of LiMnO 2 particles or LiMn 1-y M y O 2 particles to reform the LiMn 2 O 4 is, LiMnO 2
The particle or the surface of LiMn 1-y M y O 2 particles by the action of aqueous solution of manganese ions, can be carried out by heat treatment. Manganese salts that form manganese ions include, for example, manganese nitrate, manganese acetate,
Manganese halides and the like can be mentioned, but it is desirable to use salts containing no nitrogen, phosphorus and halogen which do not generate harmful gas by heat treatment.

【0046】また、マンガンイオン水溶液の濃度は、マ
ンガンイオン濃度DMnが、0<DMn≦0.58(mol
/l)の範囲であることが必要である。DMnが0.58
mol/lよりも高いと、LiMnO2粒子又はLiM
1-yy2粒子の表面に生成されるLiMn24 の割
合が、LiMnO2粒子又はLiMn1-yy2粒子本体
に比べて20wt%以上になり、その結果、容量が低下
してしまう。LiMnO2又はLiMn1-yy2とLi
Mn24との重量比(Mb/Ma)が0.20の場合、
容量はLiCoO2を用いた標準的なリチウムイオン正
極の場合とほぼ等しくなるため、容量面での優位性はな
い。
The concentration of the manganese ion aqueous solution is such that the manganese ion concentration D Mn is 0 <D Mn ≦ 0.58 (mol
/ L). D Mn is 0.58
mol / l, LiMnO 2 particles or LiM
The proportion of LiMn 2 O 4 formed on the surface of the n 1 -y My O 2 particles is 20 wt% or more compared to the LiMnO 2 particles or the LiMn 1 -y My O 2 particles, and as a result, the capacity is increased. Will decrease. LiMnO 2 or LiMn 1-y M y O 2 and Li
When the weight ratio with Mn 2 O 4 (Mb / Ma) is 0.20,
Since the capacity is almost equal to that of a standard lithium ion positive electrode using LiCoO 2 , there is no advantage in terms of capacity.

【0047】従って、LiMnO2又はLiMn1-yy
2とLiMn24との重量比(Mb/Ma)を0<M
b/Ma<0.20を満たす条件にするためには、表面
改質に用いるマンガンイオン水溶液のマンガンイオン濃
度DMnを、0<DMn≦0.58(mol/l)の範囲に
することが不可欠となる。
Therefore, LiMnO 2 or LiMn 1-y M y
When the weight ratio (Mb / Ma) between O 2 and LiMn 2 O 4 is 0 <M
In order to satisfy the condition of b / Ma <0.20, the manganese ion concentration D Mn of the manganese ion aqueous solution used for the surface modification should be in the range of 0 <D Mn ≦ 0.58 (mol / l). Becomes indispensable.

【0048】また、ポリビニルアルコ−ル(PVA)を
マンガンイオン水溶液に添加することが好ましい。マン
ガンイオン水溶液にポリビニルアルコ−ルを添加するこ
とによって、マンガンイオン水溶液溶液に適当な粘度が
保たれ、マンガンイオン水溶液がLiMnO2粒子又は
LiMn1-yy2粒子の表面により吸着しやすくな
り、表面を均一に改質することができる。
It is preferable to add polyvinyl alcohol (PVA) to the aqueous manganese ion solution. By adding polyvinyl alcohol to the manganese ion aqueous solution, the appropriate viscosity is maintained in the manganese ion aqueous solution, and the manganese ion aqueous solution is more easily adsorbed on the surface of LiMnO 2 particles or LiMn 1- y My O 2 particles. The surface can be uniformly modified.

【0049】そして、得られた正極活物質を用いて、つ
ぎのようにしてコイン型の非水電解液電池を作製する。
Then, using the obtained positive electrode active material, a coin-type nonaqueous electrolyte battery is manufactured as follows.

【0050】正極4としては、まず、上述のようにして
得られた正極活物質と結着剤とを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が作製される。上記正極合剤
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。
As the positive electrode 4, first, the positive electrode active material and the binder obtained as described above are dispersed in a solvent to prepare a slurry positive electrode mixture. Next, the obtained positive electrode mixture is uniformly applied on a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode active material layer, whereby the positive electrode 4 is manufactured. Known binders can be used as the binder of the positive electrode mixture, and known additives and the like can be added to the positive electrode mixture.

【0051】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。また、負極活物質
となる金属リチウムをそのまま負極2として用いること
もできる。
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. Further, metallic lithium serving as a negative electrode active material can be used as the negative electrode 2 as it is.

【0052】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.

【0053】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、非水電解液電池1が完成する。
Then, 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 polypropylene porous film or the like is disposed between the negative electrode 2 and the positive electrode 4. The 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 the insulating gasket 7, thereby completing the non-aqueous electrolyte battery 1.

【0054】なお、上述した実施の形態では、非水電解
液を用いた非水電解液電池を例に挙げて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、導電性高分子化
合物の単体あるいは混合物を含有する高分子固体電解質
を用いた固体電解質電池や、膨潤溶媒を含有するゲル状
の固体電解質を用いたゲル状電解質電池についても適用
可能である。
In the above embodiment, a non-aqueous electrolyte battery using a non-aqueous electrolyte has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to a solid electrolyte battery using a polymer solid electrolyte containing a simple substance or a mixture thereof, and a gel electrolyte battery using a gel solid electrolyte containing a swelling solvent.

【0055】上記の高分子固体電解質やゲル状電解質に
含有される導電性高分子化合物として具体的には、シリ
コン、アクリル、アクリロニトリル、ポリフォスファゼ
ン変性ポリマ、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレ
ンオキサイド、フッ素系ポリマ又はこれらの化合物の複
合ポリマや架橋ポリマ、変性ポリマ等が挙げられる。上
記フッ素系ポリマとしては、ポリ(ビニリデンフルオラ
イド)、ポリ(ビニリデンフルオライド−co−ヘキサ
フルオロプロピレン)、ポリ(ビニリデンフルオライド
−co−テトラフルオロエチレン)、ポリ(ビニリデン
フルオライド−co−トリフルオロエチレン)等が挙げ
られる。
Specific examples of the conductive polymer compound contained in the polymer solid electrolyte and the gel electrolyte include silicon, acryl, acrylonitrile, polyphosphazene-modified polymer, polyethylene oxide, polypropylene oxide, fluorine-based polymer, and the like. Examples thereof include a composite polymer, a crosslinked polymer, and a modified polymer of these compounds. Examples of the fluorine-based polymer include poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), poly (vinylidene fluoride-co-tetrafluoroethylene), and poly (vinylidene fluoride-co-trifluoro). Ethylene) and the like.

【0056】また、上述した実施の形態では、二次電池
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一次電池についても適用可能である。ま
た、本発明の電池は、円筒型、角型、コイン型、ボタン
型等、その形状については特に限定されることはなく、
また、薄型、大型等の種々の大きさにすることができ
る。
Further, in the above-described embodiment, a description has been given of a secondary battery as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a primary battery. In addition, the battery of the present invention has a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, a button shape, and the like, and its shape is not particularly limited,
In addition, various sizes such as a thin type and a large size can be used.

【0057】[0057]

【実施例】つぎに、本発明の効果を確認すべく行った、
実施例及び比較例について説明する。なお、以下の実施
例では、具体的な数値を挙げて説明しているが、本発明
はこれに限定されるものではないことは言うまでもな
い。
EXAMPLES Next, the present invention was performed to confirm the effects of the present invention.
Examples and comparative examples will be described. In the following embodiments, specific numerical values are described, but it goes without saying that the present invention is not limited to these.

【0058】〈実施例1〉まず、つぎのようにして本発
明に係る正極活物質を合成した。
Example 1 First, a positive electrode active material according to the present invention was synthesized as follows.

【0059】まず、J.N.Reimers et al.,J.Electroche
m.Soc. V140,No12,p3396(1993)に記載されている方法
に応じて、正極活物質の母体となる低温型LiMnO2
を合成した。
First, JNReimers et al., J. Electroche
m. Soc. V140, No. 12, p3396 (1993), a low-temperature LiMnO 2 serving as a base material of a positive electrode active material.
Was synthesized.

【0060】次に、このLiMnO2粒子の表面を改質
して当該LiMnO2粒子の表面にLiMn24を被着
させた。
Next, the surface of the LiMnO 2 particles was modified and LiMn 2 O 4 was adhered to the surface of the LiMnO 2 particles.

【0061】まず、水にMn(CH3COO)2を0.1
mol/lの濃度で溶解して処理溶液を調製した。次
に、LiMnO2粒子の100gと、処理溶液の10m
lとを混合し、湿潤粉体とした。
First, 0.1% of Mn (CH 3 COO) 2 was added to water.
The solution was dissolved at a concentration of mol / l to prepare a treatment solution. Next, 100 g of LiMnO 2 particles and 10 m
1 was mixed to obtain a wet powder.

【0062】次に、この湿潤粉体を1時間風乾させた。
その後、この粉体を100℃で1時間熱処理することに
より、LiMnO2粒子の表面を改質してLiMn24
とし、本発明に係る正極活物質を得た。
Next, the wet powder was air-dried for one hour.
Thereafter, the surface of the LiMnO 2 particles is modified by heat-treating the powder at 100 ° C. for 1 hour to form LiMn 2 O 4
Thus, a positive electrode active material according to the present invention was obtained.

【0063】つぎに、上述のようにして得られた正極活
物質を用いてコイン型非水電解質電池を作製した。
Next, a coin-type nonaqueous electrolyte battery was manufactured using the positive electrode active material obtained as described above.

【0064】得られた正極活物質を乾燥重量で80重量
%と、導電剤としてグラファイト(平均粒径5μmから
20μm:商品名KS−15ロンザ)を15重量%と、
結着剤としてポリフッ化ビニリデン(アルドリッチ#1
300)とをジメチルフルオライドを用いて混練して正
極ペーストとした。
80% by weight of the obtained positive electrode active material in dry weight, and 15% by weight of graphite (average particle size of 5 μm to 20 μm: trade name KS-15 Lonza) as a conductive agent;
Polyvinylidene fluoride (Aldrich # 1)
300) was mixed with dimethyl fluoride to obtain a positive electrode paste.

【0065】次に、この正極ぺーストを正極集電体とな
るアルミメッシュ上に塗布し、アルミメッシュと共にペ
レット化して、乾燥アルゴン気流中、100℃で1時間
の乾燥を行ない、正極を得た。なお、この正極には1個
あたり60mgの正極活物質が担持されている。
Next, this positive electrode paste was applied on an aluminum mesh as a positive electrode current collector, pelletized together with the aluminum mesh, and dried at 100 ° C. for 1 hour in a dry argon stream to obtain a positive electrode. . The positive electrode carries 60 mg of a positive electrode active material per one piece.

【0066】また、リチウム金属を上記正極と略同径に
打ち抜くことにより負極とした。
Further, a negative electrode was obtained by punching lithium metal into substantially the same diameter as the positive electrode.

【0067】また、プロピレンカーボネートとジメチル
カーボネートとの等容量混合溶媒にLiPF6を1mo
l/lの濃度で溶解させて非水電解液を調製した。
Further, 1 mol of LiPF 6 was added to an equal volume mixed solvent of propylene carbonate and dimethyl carbonate.
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving at a concentration of 1 / l.

【0068】そして、以上のようにして得られた負極を
負極缶に収容し、正極を正極缶に収容し、負極と正極と
の間に、ポリプロピレン製多孔質膜等からなるセパレー
タを配した。負極缶及び正極缶内に非水電解液を注入
し、絶縁ガスケットを介して負極缶と正極缶とをかしめ
て固定することにより、2025コイン型の非水電解液
電池を完成した。
The negative electrode obtained as described above was accommodated in a negative electrode can, the positive electrode was accommodated in a positive electrode can, and a separator made of a porous film made of polypropylene or the like was disposed between the negative electrode and the positive electrode. A nonaqueous electrolyte solution was injected into the negative electrode can and the positive electrode can, and the negative electrode can and the positive electrode can were caulked and fixed via an insulating gasket, thereby completing a 2025 coin-type nonaqueous electrolyte battery.

【0069】〈実施例2〉処理溶液を調製する際に、処
理溶液中にポリビニルアルコールを0.1mol/lの
割合で添加したこと以外は、実施例1と同様にして正極
活物質を合成し、その正極活物質を用いてコイン型の非
水電解液電池を作製した。
Example 2 A cathode active material was synthesized in the same manner as in Example 1 except that polyvinyl alcohol was added at a rate of 0.1 mol / l to the processing solution when preparing the processing solution. A coin-type non-aqueous electrolyte battery was manufactured using the positive electrode active material.

【0070】〈比較例〉LiMnO2粒子に対する表面
改質処理を行わず、当該LiMnO2粒子を正極活物質
として用いて、実施例1と同様にしてコイン型の非水電
解液電池を作製した。
[0070] without surface modification treatment for <Comparative Example> LiMnO 2 particles, by using the LiMnO 2 particles as a positive electrode active material, it was used to fabricate a non-aqueous electrolyte battery of coin type in the same manner as in Example 1.

【0071】そして、以上のようにして得られた正極活
物質に対して赤外線吸収スペクトル測定及びX線回折測
定を行ない、表面改質の検証を行なった。
The positive electrode active material obtained as described above was subjected to infrared absorption spectrum measurement and X-ray diffraction measurement to verify the surface modification.

【0072】表面改質処理を行った実施例2の正極活物
質の赤外線吸収スペクトルを、比較例1で用いたLiM
nO2と、LiMn24の赤外線吸収スペクトルと併せ
て図4に示す。
The infrared absorption spectrum of the positive electrode active material of Example 2 which had been subjected to the surface modification treatment was compared with that of LiM used in Comparative Example 1.
FIG. 4 shows the infrared absorption spectra of nO 2 and LiMn 2 O 4 together.

【0073】また、表面改質処理を行った実施例2の正
極活物質と、比較例1で用いたLiMnO2と、LiM
24のX線回折スペクトルをそれぞれ図5乃至図7に
示す。
Further, the positive electrode active material of Example 2 subjected to the surface modification treatment, the LiMnO 2 used in Comparative Example 1,
X-ray diffraction spectra of n 2 O 4 are shown in FIGS. 5 to 7, respectively.

【0074】ここで、赤外線吸収スペクトル測定プロフ
ァイルがLiMn24に特徴的なプロファイルを有し、
かつX線回折スペクトルでLiMn24が観測されなか
った場合、その材料の表面がLiMn24に改質されて
いると考えることができる。
Here, the infrared absorption spectrum measurement profile has a characteristic characteristic of LiMn 2 O 4 ,
If no LiMn 2 O 4 is observed in the X-ray diffraction spectrum, it can be considered that the surface of the material has been modified to LiMn 2 O 4 .

【0075】図4から、実施例2の正極活物質について
の赤外線吸収スペクトル測定プロファイルに、LiMn
24に特徴的なプロファイルを有しているとともに、図
5乃至図7から、実施例2の正極活物質についてのX線
回折スペクトルではLiMn 24が確認されないので、
実施例2の正極活物質は、その表面がLiMn24に改
質されていると考えることができる。
FIG. 4 shows that the positive electrode active material of Example 2 was obtained.
In the infrared absorption spectrum measurement profile of
TwoOFourWith a characteristic profile
5 to 7, X-rays of the positive electrode active material of Example 2 were obtained.
In the diffraction spectrum, LiMn TwoOFourIs not confirmed,
The surface of the positive electrode active material of Example 2 was LiMn.TwoOFourChanged to
Can be considered as being quality.

【0076】また、作製された非水電解液電池に対し
て、負荷特性測定を行った。初期充電は、開回路電圧
(OCV)が4.2V士0.05Vに達するまで、電流
密度500uA/セルで行い、また、放電は閉回路電圧
(CCV)が3.0Vに達するまで行なった。なお、放
電時の電流密度は1C、0.5C、0.2C、0.1C
と変化させた。
The load characteristics of the manufactured non-aqueous electrolyte battery were measured. Initial charging was performed at a current density of 500 uA / cell until the open circuit voltage (OCV) reached 4.2 V and 0.05 V, and discharging was performed until the closed circuit voltage (CCV) reached 3.0 V. The current density at the time of discharge was 1C, 0.5C, 0.2C, 0.1C.
Was changed.

【0077】実施例1、実施例2及び比較例の非水電解
液電池についての負荷特性を図8に示す。なお、図8中
では、実施例1の結果を●で示し、実施例2の結果を×
で示し、また、比較例の結果を○で示している。
FIG. 8 shows the load characteristics of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1, 2 and Comparative Examples. In FIG. 8, the results of Example 1 are indicated by ●, and the results of Example 2 are indicated by ×.
, And the result of the comparative example is indicated by ○.

【0078】図8から明らかなように、LiMnO2
子の表面をLiMn24に改質した正極活物質を用いた
実施例1及び実施例2の非水電解質電池では、表面改質
を行わずLiMnO2粒子を正極活物質として用いた比
較例の非水電解質電池に比べて、はるかに良好な負荷特
性が得られていることがわかる。
As is apparent from FIG. 8, in the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1 and 2 using the positive electrode active material in which the surface of LiMnO 2 particles was modified to LiMn 2 O 4 , the surface modification was performed. It can be seen that much better load characteristics were obtained compared to the non-aqueous electrolyte battery of the comparative example using LiMnO 2 particles as the positive electrode active material.

【0079】さらに、表面改質の処理溶液中にポリビニ
ルアルコールを添加した実施例2のほうが、ポリビニル
アルコール非添加の実施例1に比べて良好な結果が得ら
れていることがわかる。これは、ポリビニルアルコ−ル
を添加することによって、処理溶液に適当な粘度が付与
され、処理溶液がLiMnO2粒子の表面により吸着し
やすくなり、表面を均一に改質することができるためと
考えられる。
Further, it can be seen that Example 2 in which polyvinyl alcohol was added to the surface-modified treatment solution gave better results than Example 1 in which polyvinyl alcohol was not added. This is thought to be because the addition of polyvinyl alcohol imparts an appropriate viscosity to the treatment solution, makes the treatment solution more easily adsorbed on the surface of the LiMnO 2 particles, and can uniformly modify the surface. Can be

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明では、高容量を有するLiMnO
2粒子又はLiMn1-yy2粒子の表面が負荷特性に優
れたLiMn24に改質されてなる正極活物質を用いる
ことで、高容量と高負荷特性との両方を兼ね備えた優れ
た非水電解質電池を実現することができる。
According to the present invention, a high capacity LiMnO
2 particles or LiMn 1-y M y O to 2 LiMn 2 O 4 in which the surface of the particles and excellent load characteristics by using a positive electrode active material comprising reformed, combines both the high capacity and high load characteristics An excellent nonaqueous electrolyte battery can be realized.

【0081】[0081]

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

【図1】本発明に係る非水電解質電池の一構成例を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention.

【図2】低温型LiMnO2の負荷特性を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing load characteristics of low-temperature LiMnO 2 .

【図3】LiMn24の負荷特性を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing load characteristics of LiMn 2 O 4 .

【図4】表面改質処理を行った実施例2の正極活物質
と、比較例1で用いたLiMnO 2と、LiMn24
の赤外線吸収スペクトルを示した図である。
FIG. 4 is a positive electrode active material of Example 2 which has been subjected to a surface modification treatment.
And LiMnO used in Comparative Example 1. TwoAnd LiMnTwoOFourWhen
FIG. 3 is a diagram showing an infrared absorption spectrum of the present invention.

【図5】表面改質処理を行った実施例2の正極活物質の
X線回折スペクトルを示した図である。
FIG. 5 is a view showing an X-ray diffraction spectrum of a positive electrode active material of Example 2 which has been subjected to a surface modification treatment.

【図6】比較例1で用いたLiMnO2のX線回折スペ
クトルを示した図である。
FIG. 6 is a view showing an X-ray diffraction spectrum of LiMnO 2 used in Comparative Example 1.

【図7】LiMn24のX線回折スペクトルを示した図
である。
FIG. 7 is a diagram showing an X-ray diffraction spectrum of LiMn 2 O 4 .

【図8】実施例1、実施例2及び比較例の非水電解液電
池についての負荷特性を示した図である。
FIG. 8 is a diagram showing load characteristics of the nonaqueous electrolyte batteries of Example 1, Example 2, and Comparative Example.

【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
1 non-aqueous electrolyte battery, 2 negative electrode, 3 negative electrode can, 4
Positive electrode, 5 Positive electrode can, 6 Separator, 7 Insulating gasket

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 10/40 H01M 10/40 Z Fターム(参考) 4G048 AA04 AB04 AB05 AC06 AE05 5H029 AJ03 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ03 CJ02 CJ08 CJ28 DJ12 DJ16 EJ12 HJ01 HJ02 HJ10 5H050 AA02 AA08 BA17 CA09 CB07 CB12 EA10 EA24 FA12 FA17 FA18 GA02 GA10 GA27 HA01 HA02 HA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 10/40 H01M 10/40 Z F-term (Reference) 4G048 AA04 AB04 AB05 AC06 AE05 5H029 AJ03 AK03 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ03 CJ02 CJ08 CJ28 DJ12 DJ16 EJ12 HJ01 HJ02 HJ10 5H050 AA02 AA08 BA17 CA09 CB07 CB12 EA10 EA24 FA12 FA17 FA18 GA02 GA10 GA27 HA01 HA02 HA10

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式LiMnO2又はLiMn1-yy
2(MはAl、B、Co又はNiの内、少なくとも一
種を含む元素である。)で表される化合物粒子の表面に
LiMn24が存在してなることを特徴とする正極活物
質。
1. A compound of the general formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My
A cathode active material, wherein LiMn 2 O 4 is present on the surfaces of compound particles represented by O 2 (M is an element containing at least one of Al, B, Co and Ni). .
【請求項2】 上記化合物粒子の表面が改質されること
により、当該化合物粒子の表面にLiMn24が存在す
ることを特徴とする請求項1記載の正極活物質。
2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the surface of the compound particles is modified so that LiMn 2 O 4 is present on the surface of the compound particles.
【請求項3】 上記化合物粒子の重量Maと、当該化合
物粒子の表面に存在するLiMn24の重量Mbとの比
が、 0<Mb/Ma<0.20 の範囲であることを特徴とする請求項1記載の正極活物
質。
3. The ratio of the weight Ma of the compound particles to the weight Mb of LiMn 2 O 4 present on the surface of the compound particles is in a range of 0 <Mb / Ma <0.20. The positive electrode active material according to claim 1,
【請求項4】 正極活物質を有する正極と、 負極活物質を有する負極と、 上記正極と上記負極との間に介在される非水電解質とを
備え、 上記正極活物質は、一般式LiMnO2又はLiMn1-y
y2(MはAl、B、Co又はNiの内、少なくとも
一種を含む元素である。)で表される化合物粒子の表面
にLiMn24が存在してなることを特徴とする非水電
解質電池。
4. A positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode active material has a general formula LiMnO 2 Or LiMn 1-y
(Of M is Al, B, Co or Ni, is an element comprising at least one.) M y O 2 non, characterized in that LiMn 2 O 4 is present on the surface of the compound particles represented by Water electrolyte battery.
【請求項5】 上記化合物粒子の表面が改質されること
により、当該化合物粒子の表面にLiMn24が存在す
ることを特徴とする請求項4記載の非水電解質電池。
5. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein the surface of the compound particles is modified so that LiMn 2 O 4 is present on the surface of the compound particles.
【請求項6】 上記化合物粒子の重量Maと、当該化合
物粒子の表面に存在するLiMn24の重量Mbとの比
が、 0<Mb/Ma<0.20 の範囲であることを特徴とする請求項4記載の非水電解
質電池。
6. The ratio of the weight Ma of the compound particles to the weight Mb of LiMn 2 O 4 present on the surface of the compound particles is in a range of 0 <Mb / Ma <0.20. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein
【請求項7】 マンガンイオン溶液を、母体となる一般
式LiMnO2又はLiMn1-yy2(MはAl、B、
Co又はNiの内、少なくとも一種を含む元素であ
る。)で表される化合物粒子に加えた後、加熱すること
によって当該化合物粒子表面にLiMn24を存在せし
めた正極活物質を得ることを特徴とする正極活物質の製
造方法。
7. A manganese ion solution is treated with a general formula LiMnO 2 or LiMn 1- y My O 2 (M is Al, B,
It is an element containing at least one of Co and Ni. A method for producing a positive electrode active material, comprising adding to the compound particles represented by the formula (1) and then heating to obtain a positive electrode active material having LiMn 2 O 4 present on the surface of the compound particles.
【請求項8】 上記マンガンイオン溶液中のマンガンイ
オン濃度DMnが、 0<DMn≦0.58(mol/l)の範囲であることを
特徴とする請求項7記載の正極活物質の製造方法。
8. The production of a positive electrode active material according to claim 7, wherein the manganese ion concentration D Mn in the manganese ion solution is in the range of 0 <D Mn ≦ 0.58 (mol / l). Method.
【請求項9】 上記マンガンイオン溶液中に、ポリビニ
ルアルコ−ルを添加することを特徴とする請求項7記載
の正極活物質の製造方法。
9. The method for producing a positive electrode active material according to claim 7, wherein polyvinyl alcohol is added to said manganese ion solution.
【請求項10】 正極活物質を有する正極と、負極活物
質を有する負極と、上記正極と上記負極との間に介在さ
れる非水電解質とを備えた非水電解質電池の製造方法で
あって、 上記正極活物質を合成する際に、マンガンイオン溶液
を、母体となる一般式LiMnO2又はLiMn1-yy
2(MはAl、B、Co又はNiの内、少なくとも一
種を含む元素である。)で表される化合物粒子に加えた
後、加熱することによって当該化合物粒子表面にLiM
24を存在せしめた正極活物質を得ることを特徴とす
る非水電解質電池の製造方法。
10. A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte battery comprising: a positive electrode having a positive electrode active material; a negative electrode having a negative electrode active material; and a nonaqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. , in the synthesis of the positive electrode active material, a manganese ion solution, a base formula LiMnO 2 or LiMn 1-y M y
After being added to compound particles represented by O 2 (M is an element containing at least one of Al, B, Co and Ni), the surface of the compound particles is heated by heating to give LiM.
A method for producing a non-aqueous electrolyte battery, comprising obtaining a positive electrode active material in which n 2 O 4 is present.
【請求項11】 上記マンガンイオン溶液中のマンガン
イオン濃度DMnが、 0<DMn≦0.58(mol/l)の範囲であることを
特徴とする請求項10記載の非水電解質電池の製造方
法。
11. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 10, wherein the manganese ion concentration D Mn in the manganese ion solution is in the range of 0 <D Mn ≦ 0.58 (mol / l). Production method.
【請求項12】 上記マンガンイオン溶液中に、ポリビ
ニルアルコ−ルを添加することを特徴とする請求項10
記載の非水電解質電池の製造方法。
12. The method according to claim 10, wherein polyvinyl alcohol is added to said manganese ion solution.
A method for producing the nonaqueous electrolyte battery according to the above.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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