JP2002216758A - Lithium ion secondary battery, positive electrode active material and sheath for synthesizing compound oxide containing lithium - Google Patents

Lithium ion secondary battery, positive electrode active material and sheath for synthesizing compound oxide containing lithium

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JP2002216758A
JP2002216758A JP2001014890A JP2001014890A JP2002216758A JP 2002216758 A JP2002216758 A JP 2002216758A JP 2001014890 A JP2001014890 A JP 2001014890A JP 2001014890 A JP2001014890 A JP 2001014890A JP 2002216758 A JP2002216758 A JP 2002216758A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion secondary battery of high safety and a long life, capable of easily arranging particle size distribution of positive electrode active material and of eliminating burst ignition in nailing test. SOLUTION: In a lithium ion secondary battery provided with a positive electrode containing active material, an negative electrode and nonaqueous electrolyte, the positive electrode active material contains compound oxide containing lithium provided by sintering raw material powder 47 under a condition of storing in a sheath containing a compound component composed of at least one kind selected from a group comprising MgO and MgAl2O4 spinel.

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、リチウム含有複合
酸化物を合成する際に使用される鞘、リチウム含有複合
酸化物を含む正極活物質並びにリチウム含有ニッケル酸
化物を含む正極活物質を備えたリチウムイオン二次電池
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a sheath used for synthesizing a lithium-containing composite oxide, a positive electrode active material containing a lithium-containing composite oxide, and a positive electrode active material containing a lithium-containing nickel oxide. The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯型パーソナルコンピュータ
や、携帯電話等が小型化・軽量化するのに伴い、これら
電子機器の電源である二次電池に対しても小型化・軽量
化が要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as portable personal computers and mobile phones have become smaller and lighter, there has been a demand for smaller and lighter secondary batteries as power supplies for these electronic devices. I have.

【0003】かかる二次電池として、炭素材料のような
リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質を負極材料に用
いたリチウムイオン二次電池が開発され、小型電子機器
用の電源として実用化されている。この二次電池は、従
来の鉛蓄電池やニッケル・カドミウム電池と比べて小型
・軽量で、かつ高エネルギー密度を有するという特徴が
あるため、需要が増大している。
As such a secondary battery, a lithium ion secondary battery using a material capable of occluding and releasing lithium ions, such as a carbon material, as a negative electrode material has been developed and has been put to practical use as a power source for small electronic devices. The demand for this secondary battery is increasing because it is smaller and lighter than conventional lead storage batteries and nickel-cadmium batteries and has a high energy density.

【0004】このリチウムイオン二次電池の正極活物質
として、高い放電電位が得られ、かつ高エネルギー密度
なリチウム含有コバルト酸化物(LiCoO2)が実用
化されている。しかしながら、この複合酸化物の原料で
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。
As a positive electrode active material of this lithium ion secondary battery, a lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) having a high discharge potential and a high energy density has been put to practical use. However, cobalt, which is a raw material for this composite oxide, is scarce as a resource and is ubiquitous in countries where commercially available mineral deposits are scattered in a few countries. It is accompanied by supply anxiety.

【0005】そこでリチウム含有コバルト酸化物以外の
正極活物質の研究が近年盛んに行われている。一例とし
て、各種マンガン原料とリチウム原料より合成されるリ
チウムとマンガンとの複合酸化物には数々の化合物が報
告されている。具体的には、スピネル型結晶構造を有す
るLiMn24で示されるリチウムマンガン複合酸化物
は、電気化学的な酸化によりリチウムに対して3Vの電
位を示し、148mAh/gの理論充放電容量を有す
る。
[0005] Therefore, researches on positive electrode active materials other than lithium-containing cobalt oxides have been actively conducted in recent years. As an example, various compounds have been reported as composite oxides of lithium and manganese synthesized from various manganese raw materials and lithium raw materials. Specifically, a lithium manganese composite oxide represented by LiMn 2 O 4 having a spinel-type crystal structure has a potential of 3 V with respect to lithium due to electrochemical oxidation, and has a theoretical charge / discharge capacity of 148 mAh / g. Have.

【0006】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
チウムイオン二次電池は、室温以上の環境下で使用した
場合の容量劣化が著しく大きいという欠点がある。これ
は、高温によりマンガン酸化物やリチウムマンガン複合
酸化物が不安定化し、非水電解液中にMnが溶出するた
めである。特に近年、電気自動車用またはロードレベリ
ング用として大型リチウムイオン二次電池の開発が各方
面で行われている。この大型リチウムイオン二次電池で
は電池が大型化するほど使用時の発熱を無視することが
できなくなり、周囲の環境温度が室温温度付近であって
も電池内部が比較的高温になりやすい。また、小型携帯
機器用などとして使用される比較的小型の電池であって
も、真夏の自動車の車室内などの高温環境下で使用され
ることもあり、電池内部が比較的高温となる場合があ
る。このような問題からマンガンを原料とする正極活物
質の実用化は非常に難しい。
However, a lithium ion secondary battery using a manganese oxide or a lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material has a disadvantage that the capacity is significantly deteriorated when used in an environment at room temperature or higher. This is because manganese oxide and lithium manganese composite oxide are destabilized by high temperature, and Mn is eluted in the non-aqueous electrolyte. Particularly in recent years, large-sized lithium ion secondary batteries for electric vehicles or road leveling have been developed in various fields. In this large-sized lithium ion secondary battery, heat generation during use cannot be ignored as the battery becomes larger, and the inside of the battery tends to become relatively high even when the ambient environmental temperature is around room temperature. In addition, even a relatively small battery used for a small portable device or the like may be used in a high-temperature environment such as a cabin of a car in the middle of summer, and the temperature inside the battery may be relatively high. is there. From such a problem, it is very difficult to put a positive electrode active material using manganese as a raw material into practical use.

【0007】ところで、ポストコバルト複合酸化物とし
てニッケル複合酸化物の研究が盛んに行われている。例
えばLiNiO2のようなニッケル複合酸化物は、理論
容量が180〜200mAh/gとLiCoO2系活物
質やLiMn24系活物質より大きくなり、かつ平均約
3.6Vの最適な放電電位を有するため、非常に有望な
正極活物質である。しかしながら、LiNiO2の結晶
構造が不安定なため、充放電サイクル試験において初期
の放電容量が充放電回数と共に大きく減少する問題や、
LiNiO2を用いて作製したリチウムイオン二次電池
の釘刺し試験では破裂・発火に至る安全性上の問題があ
る。
By the way, nickel composite oxides have been actively studied as post-cobalt composite oxides. For example, a nickel composite oxide such as LiNiO 2 has a theoretical capacity of 180 to 200 mAh / g, which is larger than that of a LiCoO 2 -based active material or a LiMn 2 O 4 -based active material, and has an optimum discharge potential of about 3.6 V on average. Therefore, it is a very promising cathode active material. However, since the crystal structure of LiNiO 2 is unstable, the initial discharge capacity in the charge / discharge cycle test decreases significantly with the number of times of charge / discharge,
In a nail penetration test of a lithium ion secondary battery manufactured using LiNiO 2 , there is a problem in safety leading to rupture and ignition.

【0008】これらのリチウム含有複合酸化物の合成方
法としては、出発原料粉体をアルミナ(Al23)を主
成分とするサヤか、ムライト(3Al23・2Si
2)を主成分とするサヤに入れて焼成する方法が一般
的である。
[0008] As a method for synthesizing these lithium-containing composite oxides, the starting raw material powder is made of Saya having alumina (Al 2 O 3 ) as a main component or mullite (3Al 2 O 3 .2Si).
A method of baking in a sheath containing O 2 ) as a main component is common.

【0009】しかしながら、アルミナやムライトを主成
分とする鞘を用いると、鞘と出発原料粉体とが反応しや
すく、この反応で生成した副生成物がリチウム含有複合
酸化物に混入するため、二次電池の充放電サイクル特性
が低下するばかりか、釘刺し試験のように短絡状態にな
った際に破裂もしくは発火を招く危険性が高くなる。ま
た、アルミナやムライトを主成分とする鞘を用いて合成
されたリチウム含有複合酸化物の粉末は、粒子径がサブ
ミクロンの小さい粒子から100ミクロン程度の凝集粒
子まで多種多様な粒子を含んだブロードな粒度分布を持
つ。このような粒度分布のままでは、充放電サイクル特
性と安全性がさらに悪くなる可能性があるばかりか、正
極の活物質充填密度が低下する恐れがあるため、細かい
粒子と粗い粒子を取り除いて粒度分布を揃えることが望
ましい。ところが、粒度分布のばらつきがもともと大き
いため、粒度分布を揃えるための篩い分けを幾度も繰り
返さなければならず、正極活物質の歩留まり低下のみな
らず、製造工程が複雑になるという問題点を生じる。
However, when a sheath containing alumina or mullite as a main component is used, the sheath and the starting material powder are liable to react with each other, and a by-product generated in this reaction is mixed into the lithium-containing composite oxide. Not only does the charge / discharge cycle characteristic of the secondary battery deteriorate, but also the risk of explosion or fire when short-circuited as in a nail penetration test increases. In addition, lithium-containing composite oxide powder synthesized using a sheath containing alumina or mullite as a main component is a broad powder containing a wide variety of particles ranging from small particles having a submicron diameter to aggregated particles having a particle diameter of about 100 microns. Has a good particle size distribution. With such a particle size distribution, not only the charge / discharge cycle characteristics and safety may be further deteriorated, but also the active material filling density of the positive electrode may be reduced. It is desirable to make the distribution uniform. However, since the dispersion of the particle size distribution is inherently large, sieving for uniforming the particle size distribution must be repeated many times, which causes a problem that not only the yield of the positive electrode active material decreases but also the manufacturing process becomes complicated.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、正極
活物質の粒度分布を容易に揃えることができ、釘刺し試
験における破裂発火が皆無で、安全性が高く、かつ長寿
命なリチウムイオン二次電池を提供しようとするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a lithium ion having a high safety and a long life, which can easily make the particle size distribution of the positive electrode active material uniform, does not rupture and fire in a nail penetration test. It is intended to provide a secondary battery.

【0011】また、本発明の目的は、粒度分布を揃える
のが簡単で、釘刺し試験における破裂発火が皆無で、安
全性が高く、かつ長寿命な電池を実現することが可能な
正極活物質を提供しようとするものである。
It is another object of the present invention to provide a positive electrode active material which is easy to make uniform in particle size distribution, has no burst ignition in a nail penetration test, has high safety, and can realize a long-life battery. It is intended to provide.

【0012】さらに、本発明の目的は、粒度分布を揃え
るのが簡単で、釘刺し試験における破裂発火が皆無で、
安全性が高く、かつ長寿命な電池を実現することが可能
なリチウム含有複合酸化物を合成する際に使用されるリ
チウム含有複合酸化物合成用鞘を提供しようとするもの
である。
[0012] Furthermore, the object of the present invention is to make it easy to make the particle size distribution uniform, and to cause no burst ignition in a nail penetration test.
An object of the present invention is to provide a sheath for synthesizing a lithium-containing composite oxide used when synthesizing a lithium-containing composite oxide capable of realizing a battery having high safety and a long life.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係るリチウムイ
オン二次電池は、活物質を含む正極と、負極と、非水電
解質を備えたリチウムイオン二次電池において、前記正
極の活物質は、原料粉末を、MgO及びMgAl24
ピネルよりなる群から選択される少なくとも1種類から
なる化合物成分を含む鞘に収納した状態で焼成すること
により得られるリチウム含有複合酸化物を含むことを特
徴とするリチウムイオン二次電池である。
A lithium ion secondary battery according to the present invention is a lithium ion secondary battery including a positive electrode containing an active material, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. A lithium-containing composite oxide obtained by firing the raw material powder in a state of being housed in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel, Lithium ion secondary battery.

【0014】本発明に係るリチウムイオン二次電池にお
いて、前記鞘は、MgOを含有する場合に、Al、S
i、Ca、Y及びZrよりなる群から選択される少なく
とも1種類の成分をさらに含むことが望ましい。
In the lithium ion secondary battery according to the present invention, when the sheath contains MgO,
It is desirable to further include at least one component selected from the group consisting of i, Ca, Y and Zr.

【0015】本発明に係るリチウムイオン二次電池にお
いて、前記鞘は、MgAl24スピネルを含有する場合
に、Si、Ca、Y、Zr及びHfよりなる群から選択
される少なくとも1種類の成分をさらに含むことが望ま
しい。
In the lithium ion secondary battery according to the present invention, when the sheath contains MgAl 2 O 4 spinel, at least one kind of component selected from the group consisting of Si, Ca, Y, Zr and Hf. It is desirable to further include

【0016】また、本発明に係るリチウムイオン二次電
池において、前記リチウム含有複合酸化物は、下記
(I)式に規定する粒度分布を有することが好ましい。
In the lithium ion secondary battery according to the present invention, the lithium-containing composite oxide preferably has a particle size distribution defined by the following formula (I).

【0017】S≦2D (I) 但し、前記Sは前記リチウム含有複合酸化物の粒度分布
の半値幅で、前記Dは前記リチウム含有複合酸化物の粒
度分布において最大ピークを示す粒径である。
S ≦ 2D (I) Here, S is the half-value width of the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide, and D is the particle size showing the maximum peak in the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide.

【0018】本発明に係る正極活物質は、原料粉末を、
MgO及びMgAl24スピネルよりなる群から選択さ
れる少なくとも1種類の化合物成分を含む鞘に収納した
状態で焼成することにより得られるリチウム含有複合酸
化物を含むことを特徴とする正極活物質である。
The cathode active material according to the present invention comprises:
A positive electrode active material comprising a lithium-containing composite oxide obtained by firing in a state of being housed in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel. is there.

【0019】本発明に係るリチウム含有複合酸化物合成
用鞘は、MgO及びMgAl24スピネルよりなる群か
ら選択される少なくとも1種類の化合物成分を含むこと
を特徴とする。
The sheath for synthesizing a lithium-containing composite oxide according to the present invention is characterized by containing at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel.

【0020】また、本発明によれば、原料粉末を、Mg
O及びMgAl24スピネルよりなる群から選択される
少なくとも1種類の化合物成分を含む鞘に収納した状態
で焼成することによりリチウム含有複合酸化物を合成す
る工程を具備することを特徴とする正極活物質の製造方
法を提供することができる。
According to the present invention, the raw material powder is
A positive electrode comprising a step of synthesizing a lithium-containing composite oxide by firing in a state of being housed in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of O and MgAl 2 O 4 spinel. A method for producing an active material can be provided.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】まず、本発明に係る正極活物質に
ついて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a positive electrode active material according to the present invention will be described.

【0022】この正極活物質は、原料粉末を、MgO及
びMgAl24スピネルよりなる群から選択される少な
くとも1種類の化合物成分を含む鞘に収納した状態で焼
成することにより得られるリチウム含有複合酸化物を含
む。
This positive electrode active material is a lithium-containing composite obtained by firing the raw material powder in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel. Contains oxide.

【0023】鞘は、焼成トレイとも呼ばれ、その形状は
目的とするリチウム含有複合酸化物が得られる限り、特
に限定されるものではないが、一例を図1に示す。図1
の(a)には、底胴一体型の角鞘41が示されており、
また、図1の(b)には、底胴一体型の丸鞘42が示さ
れている。一方、図1の(c)には、矩形筒状の胴部4
3と、矩形の底板44とを有する底胴分離型の角鞘が示
されており、また、図1の(d)には、円筒状の胴部4
5と、円形の底板46とを有する底胴分離型の丸鞘が示
されている。各鞘内に収納されている粉末は、原料粉末
47である。特に、底胴分離型の鞘によると、焼成時に
酸素ガスが鞘の上方から供給されるのに併せて、胴部と
底板の隙間からも供給されるため、原料粉末に酸素ガス
を均一に供給することができ、焼成反応を均一に生じさ
せることが可能になる。
The sheath is also called a firing tray, and its shape is not particularly limited as long as the desired lithium-containing composite oxide is obtained, but an example is shown in FIG. Figure 1
(A) shows a bottom sheath-integrated square sheath 41,
FIG. 1B shows a round sheath 42 integrated with the bottom trunk. On the other hand, FIG. 1C shows a rectangular cylindrical body 4.
3 and a rectangular bottom plate 44 having a rectangular bottom plate 44, and a cylindrical trunk 4 is shown in FIG.
5 and a bottom shell separated type round sheath having a circular bottom plate 46 are shown. The powder stored in each sheath is the raw material powder 47. In particular, according to the bottom-body-separated type sheath, oxygen gas is supplied from above the sheath at the time of firing, and is also supplied from the gap between the body and the bottom plate. Therefore, oxygen gas is uniformly supplied to the raw material powder. And a firing reaction can be uniformly generated.

【0024】図2に、原料粉末47が収納されている底
胴分離型の角鞘4つを電気炉48内にセットした状態を
示す。炉48内の雰囲気(焼成雰囲気)は、酸素ガス
(O2)雰囲気もしくは酸素ガス(O2)を含む雰囲気と
することが好ましい。また、電気炉内に収容する鞘の数
は、4つに限らず、任意の数に設定することができる。
例えば、図3に示すように、電気炉48内に鞘を二段に
収納しても良い。さらに、量産性を高めるために、電気
炉としてトンネル釜を使用しても良い。
FIG. 2 shows a state in which four square sheaths of the separated bottom body type in which the raw material powder 47 is stored are set in an electric furnace 48. The atmosphere (sintering atmosphere) in the furnace 48 is preferably an oxygen gas (O 2 ) atmosphere or an atmosphere containing oxygen gas (O 2 ). Further, the number of sheaths accommodated in the electric furnace is not limited to four, and can be set to any number.
For example, as shown in FIG. 3, the sheath may be housed in the electric furnace 48 in two stages. Further, a tunnel pot may be used as an electric furnace in order to enhance mass productivity.

【0025】鞘として、MgOを含むものを使用する場
合、MgOは鞘の主成分であることが望ましい。ここ
で、主成分とは、鞘を構成する成分のうちで最も存在比
率が高い成分を意味する。鞘のMgO含有量は、99%
〜100%の範囲内にすることが好ましい。鞘のMgO
含有量を99%未満にすると、鞘に含まれるMgO以外
の成分と原料粉末とが反応して高い安全性と充放電特性
を得ることが困難になる恐れがあるからである。中で
も、MgO含有量が99%以上で、かつAl、Si、C
a、Y及びZrよりなる群から選択される少なくとも1
種類の元素を含む鞘が好ましい。このような鞘は、熱衝
撃性を向上することができるため、鞘を高温の炉内から
室温に強制的に取り出した際に割れ難く、焼成後、速や
かに炉内から鞘を取り出すことができ、生産性を改善す
ることができる。また、鞘は、高価であるため、割れ難
くなれば、正極活物質の生産原価を削減することが可能
になる。鞘中の各元素の含有量については、Al含有量
は30ppm以上、2000ppm以下にすることが好
ましく、Si含有量は30ppm以上、10000pp
m以下にすることが好ましく、Ca含有量は30ppm
以上、10000ppm以下にすることが好ましく、Y
含有量は30ppm以上、2000ppm以下にするこ
とが好ましく、また、Zr含有量は30ppm以上、3
0000ppm以下にすることが好ましい。鞘中の各元
素の含有量を前記範囲にすることによって、正極活物質
の特性を向上しつつ、鞘の熱衝撃性を高めることが可能
になる。
When a sheath containing MgO is used as the sheath, it is preferable that MgO is a main component of the sheath. Here, the main component means a component having the highest abundance ratio among components constituting the sheath. The sheath has a MgO content of 99%
It is preferable to be within the range of 100%. Sheath MgO
If the content is less than 99%, components other than MgO contained in the sheath may react with the raw material powder, which may make it difficult to obtain high safety and charge / discharge characteristics. Among them, MgO content is 99% or more, and Al, Si, C
at least one selected from the group consisting of a, Y and Zr
Sheaths containing different types of elements are preferred. Since such a sheath can improve thermal shock resistance, it is difficult to crack when the sheath is forcibly taken out of the furnace at high temperature to room temperature, and the sheath can be taken out of the furnace immediately after firing. , Can improve productivity. In addition, since the sheath is expensive, if it is difficult to break, the production cost of the positive electrode active material can be reduced. Regarding the content of each element in the sheath, the Al content is preferably 30 ppm or more and 2000 ppm or less, and the Si content is 30 ppm or more and 10,000 pp.
m or less, the Ca content is 30 ppm
It is preferable that the content is not less than 10,000 ppm.
The content is preferably 30 ppm or more and 2000 ppm or less, and the Zr content is 30 ppm or more and 3 ppm or less.
It is preferred that the content be 0000 ppm or less. By setting the content of each element in the sheath in the above range, it is possible to improve the thermal shock resistance of the sheath while improving the characteristics of the positive electrode active material.

【0026】鞘として、MgAl24スピネルを含むも
のを使用する場合、MgAl24スピネルは鞘の主成分
であることが望ましい。ここで、主成分とは、鞘を構成
する成分のうちで最も存在比率が高い成分を意味する。
鞘のMgAl24スピネル含有量は、95%〜100%
の範囲内にすることが好ましい。鞘のMgAl24含有
量を95%未満にすると、鞘に含まれるMgAl24
外の成分と原料粉末とが反応して高い安全性と充放電特
性を得ることが困難になる恐れがあるからである。中で
も、MgAl24スピネル含有量が95%以上で、かつ
Si、Ca、Y、Zr及びHfよりなる群から選択され
る少なくとも1種類の元素を含む鞘が好ましい。このよ
うな鞘は、熱衝撃性を向上することができるため、鞘を
高温の炉内から室温に強制的に取り出した際に割れ難
く、焼成後、速やかに炉内から鞘を取り出すことがで
き、生産性を改善することができる。また、鞘は、高価
であるため、割れ難くなれば、正極活物質の生産原価を
削減することが可能になる。鞘中の各元素の含有量につ
いては、Si含有量は30ppm以上、10000pp
m以下にすることが好ましく、Ca含有量は30ppm
以上、10000ppm以下にすることが好ましく、Y
含有量は30ppm以上、2000ppm以下にするこ
とが好ましく、Zr含有量は30ppm以上、3000
0ppm以下にすることが好ましく、また、Hf含有量
は30ppm以上、2000ppm以下にすることが好
ましい。鞘中の各元素の含有量を前記範囲にすることに
よって、正極活物質の特性を向上しつつ、鞘の熱衝撃性
を高めることが可能になる。
[0026] As sheath, when using those containing MgAl 2 O 4 spinel, it is desirable MgAl 2 O 4 spinel is the main component of the sheath. Here, the main component means a component having the highest abundance ratio among components constituting the sheath.
The MgAl 2 O 4 spinel content of the sheath is 95% to 100%
Is preferably within the range. If the MgAl 2 O 4 content of the sheath is less than 95%, components other than the MgAl 2 O 4 contained in the sheath may react with the raw material powder, making it difficult to obtain high safety and charge / discharge characteristics. Because there is. Above all, a sheath having a MgAl 2 O 4 spinel content of 95% or more and containing at least one element selected from the group consisting of Si, Ca, Y, Zr and Hf is preferable. Since such a sheath can improve thermal shock resistance, it is difficult to crack when the sheath is forcibly taken out of the furnace at high temperature to room temperature, and the sheath can be taken out of the furnace immediately after firing. , Can improve productivity. In addition, since the sheath is expensive, if it is difficult to break, the production cost of the positive electrode active material can be reduced. Regarding the content of each element in the sheath, the Si content was 30 ppm or more and 10,000 pp.
m or less, the Ca content is 30 ppm
It is preferable that the content is not less than 10,000 ppm.
The content is preferably 30 ppm or more and 2000 ppm or less, and the Zr content is 30 ppm or more and 3000 ppm or less.
The Hf content is preferably 0 ppm or less, and the Hf content is preferably 30 ppm or more and 2000 ppm or less. By setting the content of each element in the sheath in the above range, it is possible to improve the thermal shock resistance of the sheath while improving the characteristics of the positive electrode active material.

【0027】鞘の構成成分には、MgOとMgAl24
スピネルの双方が含有されていても良い。
The components of the sheath include MgO and MgAl 2 O 4
Both spinels may be contained.

【0028】焼成は、450〜550℃の温度で2〜2
0時間焼成し、次いで630〜730℃で2〜50時間
焼成する二段階焼成で行うことが望ましい。
The firing is performed at a temperature of 450 to 550 ° C. for 2 to 2 hours.
It is desirable to carry out a two-stage firing in which firing is performed for 0 hour, and then at 630 to 730 ° C. for 2 to 50 hours.

【0029】本発明は、さまざまな組成のリチウム含有
複合酸化物に適用することが可能であるが、中でも、リ
チウム含有複合酸化物の組成は、LiCoO2のような
LiとCoを含有する複合酸化物、LiMnO2やLi
Mn24のようなLiとMnを含有する複合酸化物、L
iNiO2のようなLiとNiを含有する複合酸化物に
することが好ましい。特に、リチウム含有複合酸化物の
組成を、LiとNiを含有する複合酸化物か、酸素原子
の一部がフッ素原子で置換されているリチウム含有複合
酸化物にするか、水酸基(OH)またはH2O分子を含
有する出発化合物を含む原料粉末を用いる場合に有効で
ある。
The present invention can be applied to lithium-containing composite oxides having various compositions. In particular, the composition of the lithium-containing composite oxide is a composite oxide containing Li and Co such as LiCoO 2. Material, LiMnO 2 or Li
A composite oxide containing Li and Mn, such as Mn 2 O 4 , L
It is preferable to use a composite oxide containing Li and Ni, such as iNiO 2 . In particular, the composition of the lithium-containing composite oxide may be a composite oxide containing Li and Ni, a lithium-containing composite oxide in which some of the oxygen atoms are replaced by fluorine atoms, a hydroxyl group (OH) or H This is effective when a raw material powder containing a starting compound containing 2 O molecules is used.

【0030】LiとNiを含有する複合酸化物の組成
は、例えば、以下の(1)〜(4)式で表わされる組成
にすることができる。
The composition of the composite oxide containing Li and Ni can be, for example, a composition represented by the following formulas (1) to (4).

【0031】Li1+xNi1-xu-yy (1) 但し、モル比x、y及びuは、{(y+0.05)/
2}≦x<{(y+1)/3}、y>0、1.9≦u≦
2.1を示す。
Li 1 + x Ni 1-x O uy F y (1) where the molar ratios x, y and u are expressed as {(y + 0.05) /
2} ≦ x <{(y + 1) / 3}, y> 0, 1.9 ≦ u ≦
2.1 is shown.

【0032】 Li1+xNi1-xu-yy+cC (2) 但し、モル比x、y及びuは、{(y+0.05)/
2}≦x<{(y+1)/3}、y>0、1.9≦u≦
2.1を示す。前記CはNa、K、Ca、S、Si及び
Feよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素
で、前記複合酸化物中の前記元素Cの含有量cは20〜
3000ppmの範囲内である。
Li 1 + x Ni 1-x O uy F y + cC (2) However, the molar ratios x, y and u are represented by {(y + 0.05) /
2} ≦ x <{(y + 1) / 3}, y> 0, 1.9 ≦ u ≦
2.1 is shown. C is at least one element selected from the group consisting of Na, K, Ca, S, Si and Fe, and the content c of the element C in the composite oxide is 20 to
It is in the range of 3000 ppm.

【0033】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz) (3) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示す。
Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) (3) where Me1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, and X is at least one type of halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I;
The molar ratios x, y and z are respectively 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5 and 0.01 ≦ z ≦ 0.5.

【0034】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+cC (4) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示し、前記CはNa、K、Ca、S、Si及びFeより
なる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、前記複
合酸化物中の前記元素Cの含有量cは20〜3000p
pmの範囲内である。
[0034] Li x (Ni 1-y Me1 y) (O 2-z X z) + cC (4) where said Me1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, and X is at least one type of halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I;
The molar ratios x, y and z are respectively 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, wherein C is at least one element selected from the group consisting of Na, K, Ca, S, Si and Fe The content c of the element C in the composite oxide is 20 to 3000 p.
pm.

【0035】組成式(3)及び(4)におけるモル比
x、y及びzを前記範囲に規定する理由を以下に説明す
る。
The reason why the molar ratios x, y and z in the composition formulas (3) and (4) are set in the above ranges will be described below.

【0036】リチウムのモル比xについて説明する。モ
ル比xを0.02未満にすると、複合酸化物の結晶構造
が非常に不安定になるため、二次電池のサイクル特性と
安全性が不十分になる恐れがある。一方、モル比xが
1.3を超えると、二次電池の放電容量並びに安全性が
不十分になる恐れがある。モル比xのより好ましい範囲
は、0.05≦x≦1.2である。
The molar ratio x of lithium will be described. If the molar ratio x is less than 0.02, the crystal structure of the composite oxide becomes extremely unstable, and the cycle characteristics and safety of the secondary battery may be insufficient. On the other hand, when the molar ratio x exceeds 1.3, the discharge capacity and safety of the secondary battery may be insufficient. A more preferable range of the molar ratio x is 0.05 ≦ x ≦ 1.2.

【0037】元素Me1のモル比yについて説明する。モ
ル比yを0.005未満にすると、二次電池の安全性が
不十分になる可能性がある。一方、モル比yが0.5を
超えると、高い放電容量を得られなくなる恐れがある。
モル比yのより好ましい範囲は、0.01≦y≦0.3
5である。また、元素Me1の中でも、Al、Ti、M
n、Nb、Taが好ましい。
The molar ratio y of the element Me1 will be described. If the molar ratio y is less than 0.005, the safety of the secondary battery may be insufficient. On the other hand, if the molar ratio y exceeds 0.5, a high discharge capacity may not be obtained.
A more preferable range of the molar ratio y is 0.01 ≦ y ≦ 0.3
5 Further, among the elements Me1, Al, Ti, M
n, Nb and Ta are preferred.

【0038】ハロゲン元素Xのモル比zについて説明す
る。モル比zを0.01未満にすると、二次電池のサイ
クル特性並びに安全性が不十分になる恐れがある。一
方、モル比zが0.5を超えると、高い放電容量を得ら
れなくなる恐れがある。モル比zのより好ましい範囲
は、0.02≦z≦0.3である。また、ハロゲン元素
Xは、Fであることが好ましい。
The molar ratio z of the halogen element X will be described. If the molar ratio z is less than 0.01, the cycle characteristics and safety of the secondary battery may be insufficient. On the other hand, when the molar ratio z exceeds 0.5, a high discharge capacity may not be obtained. A more preferable range of the molar ratio z is 0.02 ≦ z ≦ 0.3. The halogen element X is preferably F.

【0039】(2)または(4)で表わされる組成を持
つ複合酸化物中に含有される元素Cについて説明する。
複合酸化物中に元素Cを含有させることによって、短絡
などにより二次電池に大電流が流れた際に電池温度が急
激に上昇するのを抑制することができ、二次電池の安全
性を向上することができる。複合酸化物中の元素Cの含
有量cを20ppm未満にすると、大電流が流れた際の
電池の急激な発熱を十分に抑えることが困難になる可能
性がある。一方、複合酸化物中の元素Cの含有量cが3
000ppmを超えると、充放電サイクル特性が顕著に
劣化する恐れがある。
The element C contained in the composite oxide having the composition represented by (2) or (4) will be described.
By including the element C in the composite oxide, it is possible to suppress a rapid rise in battery temperature when a large current flows through the secondary battery due to a short circuit or the like, thereby improving the safety of the secondary battery. can do. If the content c of the element C in the composite oxide is less than 20 ppm, it may be difficult to sufficiently suppress rapid heat generation of the battery when a large current flows. On the other hand, when the content c of the element C in the composite oxide is 3
If it exceeds 000 ppm, the charge / discharge cycle characteristics may be significantly deteriorated.

【0040】また、複合酸化物中の元素Cの最適な含有
量cは、元素Cの種類によって異なる傾向があり、以下
に説明するように設定することが望ましい。
The optimum content c of the element C in the composite oxide tends to vary depending on the type of the element C, and is desirably set as described below.

【0041】元素CをNa、K及びSよりなる群から選
択される1種類以上にする際、元素Cの含有量cは20
〜3000ppmの範囲内にすることが好ましい。含有
量cのより好ましい範囲は20ppm≦c≦1500ppm、さらに
好ましい範囲は20ppm≦c≦1000ppmである。また、含有
量cの下限値は、50ppmにすることがより好まし
い。
When the element C is at least one selected from the group consisting of Na, K and S, the content c of the element C is 20
It is preferable to be within the range of -3000 ppm. A more preferable range of the content c is 20 ppm ≦ c ≦ 1500 ppm, and a more preferable range is 20 ppm ≦ c ≦ 1000 ppm. Further, the lower limit of the content c is more preferably set to 50 ppm.

【0042】一方、元素CとしてCaを用いる場合、元
素Cの含有量cは20〜500ppmの範囲内にするこ
とが好ましい。含有量cのより好ましい範囲は、20ppm
≦c≦300ppmである。
On the other hand, when Ca is used as the element C, the content c of the element C is preferably in the range of 20 to 500 ppm. A more preferable range of the content c is 20 ppm
≤ c ≤ 300 ppm.

【0043】元素CとしてSi及びFeよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類の元素を用いる場合、元素C
の含有量cは20〜500ppmの範囲内にすることが
好ましい。元素Cの含有量cのより好ましい範囲は、20
ppm≦c≦250ppmである。
When at least one element selected from the group consisting of Si and Fe is used as the element C, the element C
Is preferably in the range of 20 to 500 ppm. A more preferable range of the content c of the element C is 20
ppm ≦ c ≦ 250 ppm.

【0044】前述した組成式(1)〜(4)の中でも、
(2)〜(4)は二次電池の安全性とサイクル特性をよ
り向上することができるために好ましい。最も好ましい
のは、組成式(4)で表わされるリチウム含有複合酸化
物で、安全性とサイクル特性を飛躍的に向上することが
できる。
In the above-mentioned composition formulas (1) to (4),
(2) to (4) are preferable because the safety and cycle characteristics of the secondary battery can be further improved. Most preferred is a lithium-containing composite oxide represented by the composition formula (4), which can dramatically improve safety and cycle characteristics.

【0045】リチウム含有複合酸化物の粉末は、下記
(I)式に規定する粒度分布を有することが好ましい。
The lithium-containing composite oxide powder preferably has a particle size distribution defined by the following formula (I).

【0046】S≦2D (I) 但し、Sはリチウム含有複合酸化物粉末の粒度分布の半
値幅で、Dはリチウム含有複合酸化物粉末の粒度分布に
おいて最大ピークを示す粒径である。
S ≦ 2D (I) Here, S is the half width of the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder, and D is the particle size showing the maximum peak in the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder.

【0047】リチウム含有複合酸化物粉末の粒度分布の
一例を図4に示す。この粒度分布において最大ピークを
持つ粒径Dは、例えば、10μmである。一方、この粒
度分布の半値幅Sは、例えば5μmであるため、粒径D
の0.5倍の値に相当する。よって、この粒度分布は、
前述した(I)式の関係を満足する。
FIG. 4 shows an example of the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder. The particle size D having the maximum peak in this particle size distribution is, for example, 10 μm. On the other hand, since the half width S of this particle size distribution is, for example, 5 μm, the particle size D
0.5 times as large as Therefore, this particle size distribution
It satisfies the relationship of the above-mentioned formula (I).

【0048】半値幅Sが粒径Dを2倍した値を超える
と、粒度分布のばらつきが大きくなるため、放電容量の
ばらつきとサイクル劣化を生じる恐れがあると共に、安
全性が損なわれる可能性がある。粒度分布は、S≦1.
5Dを満足することが好ましく、さらに好ましいのはS
≦Dを満たすものである。また、半値幅Sが0.01D
より小さくなると、高い放電容量を得られなくなる恐れ
があることから、半値幅Sの最小値は0.01Dとする
ことが好ましい。
If the half value width S exceeds the value obtained by doubling the particle diameter D, the dispersion of the particle size distribution becomes large, so that the dispersion of discharge capacity and the cycle deterioration may occur, and the safety may be impaired. is there. The particle size distribution is S ≦ 1.
5D, more preferably, S
<D. The half width S is 0.01D.
If it is smaller, a high discharge capacity may not be obtained, so the minimum value of the half width S is preferably set to 0.01D.

【0049】原料粉末を、MgO及びMgAl24スピ
ネルよりなる群から選択される少なくとも1種類の化合
物成分を含む鞘に収納した状態で焼成すると、粒度分布
の揃ったリチウム含有複合酸化物粉末が得られやすいた
め、焼成後、粒度選別を行わなくても前述した(I)式
を満足する粒度分布を持つリチウム含有複合酸化物を得
ることができる。なお、焼成後の粒度分布が前述した
(I)式から外れるものであった場合には、焼成後に分
級するか、もしくは解砕した後に分級することによっ
て、前述した(I)式を満足する粒度分布に設定すると
良い。本発明によれば、焼成の際に粒子の凝集が起こり
難く、焼成後の粒度分布が比較的揃っているため、分級
回数を少なくすることができ、粒度選別を簡単に行うこ
とができる。
When the raw material powder is fired while housed in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel, a lithium-containing composite oxide powder having a uniform particle size distribution is obtained. Since it is easy to obtain, it is possible to obtain a lithium-containing composite oxide having a particle size distribution that satisfies the above-described formula (I) without performing particle size selection after firing. If the particle size distribution after calcination is out of the above-mentioned formula (I), classification after calcination or crushing and classification is performed to obtain a particle size satisfying the above-mentioned formula (I). It is good to set to distribution. According to the present invention, aggregation of particles hardly occurs during firing and the particle size distribution after firing is relatively uniform, so that the number of classifications can be reduced and the particle size can be easily sorted.

【0050】次いで、本発明に係る正極活物質を用いる
リチウムイオン二次電池について説明する。
Next, a lithium ion secondary battery using the positive electrode active material according to the present invention will be described.

【0051】本発明に係るリチウムイオン二次電池は、
前述した正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質
とを具備する。
The lithium ion secondary battery according to the present invention
A positive electrode including the positive electrode active material described above, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte are provided.

【0052】前記非水電解質としては、例えば、非水溶
媒に電解質を溶解させることにより調製される液体状非
水電解質(非水電解液)、高分子材料に非水溶媒と電解
質を保持させた高分子ゲル状非水電解質、電解質を主成
分とする高分子固体電解質、リチウムイオン伝導性を有
する無機固体非水電解質等を挙げることができる。な
お、各非水電解質に含有される非水溶媒及び電解質に
は、後述する液状非水電解質において説明するものを使
用することができる。
Examples of the non-aqueous electrolyte include a liquid non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte) prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent, and a non-aqueous solvent and an electrolyte held in a polymer material. Examples thereof include a polymer gel nonaqueous electrolyte, a solid polymer electrolyte mainly composed of an electrolyte, and an inorganic solid nonaqueous electrolyte having lithium ion conductivity. As the non-aqueous solvent and the electrolyte contained in each non-aqueous electrolyte, those described in a liquid non-aqueous electrolyte described later can be used.

【0053】前記ゲル状非水電解質に含まれる高分子材
料としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリアク
リレート、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエ
チレンオキシド(PEO)、あるいはアクリロニトリ
ル、アクリレート、フッ化ビニリデンもしくはエチレン
オキシドを単量体として含むポリマー等を挙げることが
できる。また、前記高分子固体電解質に含有される高分
子材料としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリ
フッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンオキシド
(PEO)、あるいはアクリロニトリル、フッ化ビニリ
デンもしくはエチレンオキシドを単量体として含むポリ
マー等を挙げることができる。一方、前記無機固体非水
電解質としては、例えば、リチウムを含有したセラミッ
ク材料を挙げることができる。具体的には、Li3N、
Li3PO4−Li2S−SiSガラス等を挙げることが
できる。
Examples of the polymer material contained in the gelled nonaqueous electrolyte include polyacrylonitrile, polyacrylate, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (PEO), or acrylonitrile, acrylate, vinylidene fluoride or ethylene oxide. Examples of the polymer include monomers. Examples of the polymer material contained in the polymer solid electrolyte include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (PEO), and polymers containing acrylonitrile, vinylidene fluoride, or ethylene oxide as a monomer. And the like. On the other hand, examples of the inorganic solid nonaqueous electrolyte include a ceramic material containing lithium. Specifically, Li 3 N,
It can be mentioned Li 3 PO 4 -Li 2 S- SiS glass.

【0054】以下、本発明に係るリチウムイオン二次電
池の一例を説明する。
Hereinafter, an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention will be described.

【0055】このリチウムイオン二次電池は、本発明に
係る正極活物質を含む正極と、負極と、前記正極及び前
記負極の間に配置されるセパレータと、少なくとも前記
セパレータに含浸される液状非水電解質とを具備する。
The lithium ion secondary battery comprises a positive electrode containing the positive electrode active material according to the present invention, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and at least a liquid non-aqueous liquid impregnated in the separator. And an electrolyte.

【0056】前記正極、セパレータ、負極及び液状非水
電解質について詳しく説明する。
The positive electrode, separator, negative electrode and liquid non-aqueous electrolyte will be described in detail.

【0057】1)正極 前記正極は、例えば、本発明に係る正極活物質、電気伝
導助剤および結着剤を混合し、集電体に圧着することに
より作製されるか、もしくは前記正極活物質、電気伝導
助剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物
を集電体に塗布し、乾燥することにより作製される。
1) Positive Electrode The positive electrode is prepared, for example, by mixing the positive electrode active material according to the present invention, an electric conduction aid and a binder, and pressing the mixture on a current collector, or , An electric conduction aid and a binder are suspended in an appropriate solvent, and this suspension is applied to a current collector and dried.

【0058】前記電気伝導助剤としては、例えばアセチ
レンブラック、カーボンブラック、黒鉛等をあげること
ができる。
Examples of the electric conduction aid include acetylene black, carbon black, graphite and the like.

【0059】前記結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVd
F)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPD
M)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いること
ができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVd).
F), ethylene-propylene-diene copolymer (EPD
M), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used.

【0060】前記正極活物質、電気伝導助剤および結着
剤の配合割合は、正極活物質80〜95重量%、電気伝
導助剤3〜20重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にす
ることが好ましい。前記集電体としては、多孔質構造の
導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いること
ができる。前記集電体を構成する材料としては、例え
ば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル等を挙げるこ
とができる。
The mixing ratio of the positive electrode active material, the electric conduction aid and the binder ranges from 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 20% by weight of the electric conduction aid and 2 to 7% by weight of the binder. Is preferable. As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. Examples of the material constituting the current collector include aluminum, stainless steel, and nickel.

【0061】2)セパレータ 前記セパレータとしては、例えば、合成樹脂製不織布、
ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フ
ィルム等を用いることができる。
2) Separator As the separator, for example, a synthetic resin nonwoven fabric,
A polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like can be used.

【0062】3)負極 この負極は、リチウムを吸蔵(ドープ)・放出(脱ドー
プ)することが可能な材料を含む。
3) Negative Electrode This negative electrode contains a material capable of occluding (doping) and releasing (undoping) lithium.

【0063】かかる材料としては、例えば、リチウム金
属、リチウムを吸蔵・放出することが可能なLi含有合
金、リチウムを吸蔵・放出することが可能な金属酸化
物、リチウムを吸蔵・放出することが可能な金属硫化
物、リチウムを吸蔵・放出することが可能な金属窒化
物、リチウムを吸蔵・放出することが可能なカルコゲン
化合物、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な
炭素材料等を挙げることができる。特に、前記カルコゲ
ン化合物あるいは前記炭素材料を含む負極は、安全性が
高く、かつ二次電池のサイクル寿命を向上できるため、
望ましい。
As such a material, for example, lithium metal, a Li-containing alloy capable of inserting and extracting lithium, a metal oxide capable of inserting and extracting lithium, and an oxide storing and releasing lithium can be used. Metal sulfides, metal nitrides capable of storing and releasing lithium, chalcogen compounds capable of storing and releasing lithium, and carbon materials capable of storing and releasing lithium ions. it can. In particular, the negative electrode containing the chalcogen compound or the carbon material has high safety, and can improve the cycle life of the secondary battery,
desirable.

【0064】前記リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
材料としては、たとえば、コークス、炭素繊維、熱分解
気相炭素物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系
炭素繊維、メソフェーズピッチ球状カーボン等を挙げる
ことができる。前述した種類の炭素材料は、電極容量を
高くすることができるため、望ましい。
Examples of the carbon material that occludes / releases lithium ions include coke, carbon fiber, pyrolysis gas phase carbon material, graphite, resin fired body, mesophase pitch-based carbon fiber, mesophase pitch spherical carbon, and the like. Can be. Carbon materials of the type described above are desirable because they can increase the electrode capacity.

【0065】前記カルコゲン化合物としては、二硫化チ
タン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ、酸化スズ等
を挙げることができる。このようなカルコゲン化合物を
負極に用いると電池電圧は低下するものの前記負極の容
量が増加するため、前記二次電池の容量が向上される。
Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide, molybdenum disulfide, niobium selenide, tin oxide and the like. When such a chalcogen compound is used for the negative electrode, the capacity of the negative electrode is increased although the battery voltage is reduced, so that the capacity of the secondary battery is improved.

【0066】前記炭素材料を含む負極は、例えば、前記
炭素材料と結着剤とを溶媒の存在下で混練し、得られた
懸濁物を集電体に塗布し、乾燥することにより作製され
る。
The negative electrode containing the carbon material is produced, for example, by kneading the carbon material and the binder in the presence of a solvent, applying the obtained suspension to a current collector, and drying the resultant. You.

【0067】この場合、結着剤としては、例えばポリテ
トラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン
(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EP
DM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いるこ
とができる。さらに、炭素材料および結着剤の配合割合
は、炭素材料90〜98重量%、結着剤2〜10重量%
の範囲にすることが好ましい。また、前記集電体として
は、例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケル等の導
電性基板を用いることができる。前記集電体は、多孔質
構造にしても、無孔にしても良い。
In this case, as the binder, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer (EP
DM), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used. Further, the mixing ratio of the carbon material and the binder is 90 to 98% by weight of the carbon material and 2 to 10% by weight of the binder.
It is preferable to be within the range. Further, as the current collector, for example, a conductive substrate of aluminum, stainless steel, nickel, or the like can be used. The current collector may have a porous structure or a non-porous structure.

【0068】4)液状非水電解質(非水電解液) この液状非水電解質は、非水溶媒に電解質を溶解するこ
とにより調製される。
4) Liquid Non-Aqueous Electrolyte (Non-Aqueous Electrolyte) This liquid non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in a non-aqueous solvent.

【0069】前記非水溶媒としては、例えば、環状カー
ボネートや、鎖状カーボネート(例えば、エチレンカー
ボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト等)、環状エーテルや鎖状エーテル(例えば、1,2−
ジメトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン
等)、環状エステルや鎖状エステル(例えば、γ−ブチ
ロラクトン,γ−バレロラクトン,σ−バレロラクト
ン,酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプ
ロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロ
ピオン酸プロピル等)などを挙げることができる。非水
溶媒には、前述した種類の中から選ばれる1種または2
〜5種の混合溶媒が用いることができるが、必ずしもこ
れらに限定されるものではない。
Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates and chain carbonates (eg, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, etc.), cyclic ethers and chain ethers (eg, , 2−
Dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, etc.), cyclic ester or chain ester (for example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, σ-valerolactone, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, methyl propionate, propion) Ethylate, propyl propionate, etc.). The non-aqueous solvent includes one or two selected from the types described above.
Up to five types of mixed solvents can be used, but the present invention is not necessarily limited to these.

【0070】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム(LiClO4),六フッ化リン酸リチウム(Li
PF6)、ホウフッ化リチウム(LiBF4)、六フッ化砒
素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメチルスルホ
ニルイミドリチウム(LiCF3SO3)、ビストリフル
オロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3
SO22]などのリチウム塩が挙げられる。かかる電解
質としては、これから選ばれる1種又は2〜3種のリチ
ウム塩を用いることができるが、これらに限定されるも
のではない。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium hexafluorophosphate (Li
PF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethylsulfonylimide (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3
SO 2 ) 2 ]. As such an electrolyte, one or two or three lithium salts selected therefrom can be used, but the electrolyte is not limited to these.

【0071】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、0.5〜2mol/Lの範囲内にすることが望まし
い。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is desirably in the range of 0.5 to 2 mol / L.

【0072】本発明に係るリチウムイオン二次電池の一
例を図5〜図7に示す。
One example of the lithium ion secondary battery according to the present invention is shown in FIGS.

【0073】図5は、本発明に係るリチウムイオン二次
電池の一例である円筒形リチウムイオン二次電池を示す
部分切欠斜視図で、図6は、本発明に係るリチウムイオ
ン二次電池の一例である薄型リチウムイオン二次電池を
示す断面図で、図7は、図6のA部を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical lithium ion secondary battery which is an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention. FIG. 6 is an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a portion A of FIG. 6.

【0074】図5に示すように、例えばステンレスから
なる有底円筒状の容器1は、底部に絶縁体2が配置され
ている。電極群3は、前記容器1内に収納されている。
前記電極群3は、正極4、セパレ―タ5及び負極6をこ
の順序で積層した帯状物を渦巻き状に巻回した構造にな
っている。
As shown in FIG. 5, a bottomed cylindrical container 1 made of, for example, stainless steel has an insulator 2 disposed at the bottom. The electrode group 3 is housed in the container 1.
The electrode group 3 has a structure in which a band formed by laminating a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 in this order is spirally wound.

【0075】前記容器1内には、非水電解液が収容され
ている。中央部に孔が開口されたPTC素子7、前記P
TC素子7上に配置された安全弁8及び前記安全弁8に
配置された帽子形状の正極端子9は、前記容器1の上部
開口部に絶縁ガスケット10を介してかしめ固定されて
いる。なお、前記正極端子9には、ガス抜き孔(図示し
ない)となる安全機構が組み込まれている。正極リ―ド
11の一端は、前記正極4に、他端は前記PTC素子7
にそれぞれ接続されている。前記負極6は、図示しない
負極リ―ドを介して負極端子である前記容器1に接続さ
れている。
The container 1 contains a non-aqueous electrolyte. A PTC element 7 having an opening in the center,
A safety valve 8 disposed on the TC element 7 and a hat-shaped positive terminal 9 disposed on the safety valve 8 are caulked and fixed to an upper opening of the container 1 via an insulating gasket 10. The positive electrode terminal 9 has a built-in safety mechanism serving as a gas vent hole (not shown). One end of a positive electrode lead 11 is connected to the positive electrode 4 and the other end is connected to the PTC element 7.
Connected to each other. The negative electrode 6 is connected to the container 1 as a negative terminal via a negative lead (not shown).

【0076】図6に示すように、例えばフィルム材から
なる収納容器21内には、電極群22が収納されてい
る。フィルム材としては、例えば、金属フィルム、熱可
塑性樹脂などの樹脂製シート、金属層の片面または両面
に熱可塑性樹脂のような樹脂層が被覆されているシート
等を挙げることができる。電極群22は、正極、セパレ
ータ及び負極からなる積層物が偏平形状に捲回された構
造を有する。前記積層物は、図7の下側から、セパレー
タ23、正極層24と正極集電体25と正極層24を備
えた正極26、セパレータ23、負極層27と負極集電
体28と負極層27を備えた負極29、セパレータ2
3、正極層24と正極集電体25と正極層24を備えた
正極26、セパレータ23、負極層27と負極集電体2
8を備えた負極29がこの順番に積層された構造を有す
る。前記電極群22の最外周は、負極集電体28が位置
している。帯状の正極リード30は、一端が電極群22
の正極集電体25に接続され、かつ他端が収納容器21
から延出されている。一方、帯状の負極リード31は、
一端が電極群22の負極集電体28に接続され、かつ他
端が収納容器21から延出されている。
As shown in FIG. 6, an electrode group 22 is housed in a housing 21 made of, for example, a film material. Examples of the film material include a metal film, a resin sheet such as a thermoplastic resin, and a sheet in which one or both surfaces of a metal layer are covered with a resin layer such as a thermoplastic resin. The electrode group 22 has a structure in which a laminate including a positive electrode, a separator, and a negative electrode is wound into a flat shape. 7, the separator 23, the positive electrode layer 24, the positive electrode current collector 25, and the positive electrode 26 including the positive electrode layer 24, the separator 23, the negative electrode layer 27, the negative electrode current collector 28, and the negative electrode layer 27 from below. Negative electrode 29 provided with the separator 2
3, positive electrode layer 24, positive electrode current collector 25, positive electrode 26 including positive electrode layer 24, separator 23, negative electrode layer 27, and negative electrode current collector 2
A negative electrode 29 provided with a negative electrode 8 is laminated in this order. A negative electrode current collector 28 is located at the outermost periphery of the electrode group 22. One end of the strip-shaped positive electrode lead 30 is
Is connected to the positive electrode current collector 25 of the
Has been extended from. On the other hand, the strip-shaped negative electrode lead 31
One end is connected to the negative electrode current collector 28 of the electrode group 22, and the other end extends from the storage container 21.

【0077】以上説明した本発明に係る正極活物質は、
原料粉末を、MgO及びMgAl24スピネルよりなる
群から選択される少なくとも1種類の化合物成分を含む
鞘に収納した状態で焼成することにより得られるリチウ
ム含有複合酸化物を含む。このような正極活物質によれ
ば、焼成時における原料粉末と鞘との反応を抑制するこ
とができるため、正極活物質中の不純物量を少なくする
ことができる。また、リチウム含有複合酸化物の粒度分
布をよりシャープなものにすることができる。従って、
前記正極活物質を含む正極を備えるリチウムイオン二次
電池は、放電容量のばらつきを小さくすることができ、
充放電サイクル特性を向上することができ、かつ釘刺し
試験のように短絡状態となって大電流が流れた際に急激
な発熱が生じるのを抑制し、破裂及び発火を未然に防止
することができる。
The positive electrode active material according to the present invention described above comprises:
It contains a lithium-containing composite oxide obtained by firing the raw material powder in a state of being housed in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel. According to such a positive electrode active material, the reaction between the raw material powder and the sheath at the time of firing can be suppressed, so that the amount of impurities in the positive electrode active material can be reduced. Further, the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide can be sharpened. Therefore,
A lithium ion secondary battery including a positive electrode including the positive electrode active material can reduce variation in discharge capacity,
It can improve the charge-discharge cycle characteristics, and can suppress sudden heat generation when a large current flows due to a short circuit condition like a nail penetration test, and prevent rupture and ignition before it occurs. it can.

【0078】前記リチウム含有複合酸化物の粒度分布を
前述した関係式(I)を満たすものにすることによっ
て、高い正極活物質充填密度を確保しつつ、放電容量の
ばらつきをさらに小さくすることができ、充放電サイク
ル特性を向上することができ、かつ釘刺し試験のように
短絡状態となって大電流が流れた際の電池温度をさらに
低くすることが可能である。
By setting the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide to satisfy the above-mentioned relational expression (I), it is possible to further reduce the variation in discharge capacity while ensuring a high positive electrode active material packing density. In addition, the charge / discharge cycle characteristics can be improved, and the battery temperature when a large current flows due to a short circuit state as in a nail penetration test can be further reduced.

【0079】また、本発明において、MgO含有量が9
9%以上であると共に、Al、Si、Ca、Y及びZr
よりなる群から選択される少なくとも1種類の成分をさ
らに含む鞘か、もしくはMgAl24スピネル含有量が
95%以上であると共に、Si、Ca、Y、Zr及びH
fよりなる群から選択される少なくとも1種類の成分を
さらに含む鞘を使用することによって、放電容量、充放
電サイクル特性及び安全性に優れる二次電池を実現する
ことが可能な正極活物質を生産性良く製造することが可
能になる。
In the present invention, the MgO content is 9
Al, Si, Ca, Y and Zr
A sheath further containing at least one component selected from the group consisting of: MgAl 2 O 4 spinel content of 95% or more, and Si, Ca, Y, Zr and H
By using a sheath further containing at least one component selected from the group consisting of f, a positive electrode active material capable of realizing a secondary battery excellent in discharge capacity, charge / discharge cycle characteristics and safety is produced. It becomes possible to manufacture with good efficiency.

【0080】[0080]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0081】(実施例1)前述した図1(c)に示す形
状を有する底胴分離型の角鞘を用意した。この角鞘は、
MgO成分の量が99.5%で、Al成分量が160p
pmで、Si成分量が140ppmで、Ca成分量が1
000ppmで、Y成分量が140ppmで、Zr成分
量が2000ppmであった。なお、鞘を構成する元素
の分析は、以下に説明する方法で行った。
Example 1 A detachable bottom shell having the shape shown in FIG. 1C was prepared. This horn sheath
99.5% of MgO component and 160p of Al component
pm, the Si content is 140 ppm, and the Ca content is 1
At 000 ppm, the amount of the Y component was 140 ppm, and the amount of the Zr component was 2000 ppm. The analysis of the elements constituting the sheath was performed by the method described below.

【0082】鞘に含まれるMgO以外の成分(副成分)
に関しては、グロー放電型質量分析法(GDMS:Glow Dis
charge Mass Spectrometry)により分析した。主成分で
あるMgOの純度は、鞘の全構成成分を100%とし、
100%から副成分の濃度を減じることにより算出し
た。
Components other than MgO contained in the sheath (subcomponents)
About glow discharge mass spectrometry (GDMS: Glow Dis
charge Mass Spectrometry). The purity of MgO, which is the main component, is defined as 100% for all constituent components of the sheath.
It was calculated by subtracting the concentration of the accessory component from 100%.

【0083】出発原料としてLiOH、Ni0.78Co
0.22(OH)・HO、LiFを用いて組成がLi
1.1Ni0.78Co0.221.950.05になるように調合
後、ヘンシェルミキサで30分混合することにより混合
粉(原料粉末)を作製した。この混合粉を角鞘に収容
し、このような角鞘4つを前述した図2に示すように電
気炉にセットし、焼成を行った。焼成は5リットル/分
の酸素をフローさせながら480℃で15時間保持した
後、700℃で20時間行い、リチウム含有複合酸化物
粉末を得た。
As starting materials, LiOH, Ni 0.78 Co
The composition is Li using 0.22 (OH) 2 · H 2 O and LiF.
After mixing so as to be 1.1 Ni 0.78 Co 0.22 O 1.95 F 0.05 , a mixed powder (raw material powder) was prepared by mixing with a Henschel mixer for 30 minutes. The mixed powder was stored in a square sheath, and four such square sheaths were set in an electric furnace as shown in FIG. The firing was maintained at 480 ° C. for 15 hours while flowing oxygen at 5 liter / min, and then performed at 700 ° C. for 20 hours to obtain a lithium-containing composite oxide powder.

【0084】得られたリチウム含有複合酸化物粉末をレ
ーザー回折粒度分布測定装置で測定した結果、図8に示
すように、粒度分布において最大比率を占める粒径Dは
5μmであった。一方、半値幅Sは3μmで、0.6D
に相当する値であった。よって、リチウム含有複合酸化
物粉末の粒度分布は、前述した(I)式の関係を満足す
るものであった。
The obtained lithium-containing composite oxide powder was measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer, and as a result, as shown in FIG. 8, the particle diameter D that accounted for the maximum ratio in the particle size distribution was 5 μm. On the other hand, the half width S is 3 μm and 0.6D
Was a value corresponding to Therefore, the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder satisfied the relationship of the above-described formula (I).

【0085】<正極の作製>ポリフッ化ビニリデンをN
−メチル−2−ピロリドンに溶解させた溶液に、正極活
物質としてリチウム含有複合酸化物粉末と、導電剤とし
てのアセチレンブラックおよび人造黒鉛を加えて撹拌混
合し、正極活物質92.2重量%、アセチレンブラック
1.8重量%、人造黒鉛2.2重量%、ポリフッ化ビニ
リデン3.8重量%からなる正極合剤を調製した。この
正極合剤をアルミニウム箔(厚さ20μm)の両面に塗
布し、乾燥した後、ローラープレス機を用いて加圧成形
して正極を作製した。
<Preparation of Positive Electrode> Polyvinylidene fluoride was converted to N
To a solution dissolved in -methyl-2-pyrrolidone, lithium-containing composite oxide powder as a positive electrode active material, acetylene black and artificial graphite as a conductive agent were added and mixed by stirring, and 92.2% by weight of a positive electrode active material was obtained. A positive electrode mixture comprising 1.8% by weight of acetylene black, 2.2% by weight of artificial graphite, and 3.8% by weight of polyvinylidene fluoride was prepared. This positive electrode mixture was applied to both surfaces of an aluminum foil (thickness: 20 μm), dried, and then pressure-formed using a roller press to produce a positive electrode.

【0086】<負極の作製>メソフェーズピッチを原料
としたメソフェーズピッチ炭素繊維をアルゴン雰囲気
下、1000℃で炭素化した後、平均繊維長30μm、
平均繊維径11μm、粒度1〜80μmに90体積%が
存在するように、かつ粒径0.5μm以下の粒子が少な
く(5%以下)なるように適度に粉砕した後、アルゴン
雰囲気下で3000℃にて黒鉛化することにより炭素質
物を製造した。
<Preparation of Negative Electrode> Mesophase pitch carbon fiber using mesophase pitch as a raw material was carbonized at 1000 ° C. in an argon atmosphere, and then the average fiber length was 30 μm.
After appropriately pulverizing so that 90 volume% is present in an average fiber diameter of 11 μm and a particle diameter of 1 to 80 μm, and particles having a particle diameter of 0.5 μm or less are reduced (5% or less), 3000 ° C. in an argon atmosphere To produce a carbonaceous material.

【0087】ポリフッ化ビニリデンをN−メチル−2−
ピロリドンに溶解させた溶液に前記炭素質物と人造黒鉛
を加えて撹拌混合し、合剤組成が炭素質物86.5重量
%、人造黒鉛9.5重量%、ポリフッ化ビニリデン4重
量%からなる負極合剤を調製した。これを銅箔(厚さ1
5μm)の両面に塗布し、乾燥した後、ローラープレス
機で加圧成形することにより負極を作製した。この際、
成形後の正極の設計容量に対する負極の設計容量の比
(容量バランス)が、1.03以上、1.1以下になる
ように充填密度と電極長さを調節した。
The polyvinylidene fluoride was converted to N-methyl-2-
The carbonaceous material and artificial graphite are added to the solution dissolved in pyrrolidone, and the mixture is stirred and mixed. The negative electrode mixture is composed of 86.5% by weight of carbonaceous material, 9.5% by weight of artificial graphite, and 4% by weight of polyvinylidene fluoride. An agent was prepared. This is copper foil (thickness 1
(5 μm), dried and then pressed under a roller press to produce a negative electrode. On this occasion,
The packing density and the electrode length were adjusted such that the ratio (capacity balance) of the designed capacity of the negative electrode to the designed capacity of the positive electrode after molding was 1.03 or more and 1.1 or less.

【0088】<非水電解液(液状非水電解質)の調製>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネ
ート(MEC)を体積比が1:2になるように混合した
非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF 6)を1
M溶解させることにより非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte (liquid non-aqueous electrolyte)>
Ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate
(MEC) was mixed such that the volume ratio was 1: 2.
Lithium hexafluorophosphate (LiPF) 6) To 1
By dissolving M, a non-aqueous electrolyte was prepared.

【0089】<電池の組立て>前記正極および前記負極
に、それぞれ、アルミニウム製の正極リード、ニッケル
製の負極リードを溶接した後、前記正極、ポリエチレン
製多孔質フィルムからなるセパレータおよび前記負極を
それぞれこの順序で積層し、前記負極が外側に位置する
ように渦巻き状に捲回して電極群を作製した。
<Assembly of Battery> After welding a positive electrode lead made of aluminum and a negative electrode lead made of nickel to the positive electrode and the negative electrode, respectively, the positive electrode, a separator made of a porous film made of polyethylene, and the negative electrode were respectively attached. The electrodes were stacked in this order, and spirally wound so that the negative electrode was located outside, to produce an electrode group.

【0090】この電極群を有底円筒状容器内に収納し、
前記負極リードを前記有底円筒状容器の底部に、前記正
極リードを前記有底円筒状容器の開口部に配置する安全
弁にそれぞれ溶接した。つづいて、前記有底円筒状容器
内に非水電解液を4mL注液し、前記電極群に前記非水
電解液を十分に含浸させた。そして、前記安全弁上に正
極端子を配置した後、かしめ固定した。以上のようにし
て、設計定格容量1600mAhの円筒形のリチウムイ
オン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。
This electrode group is housed in a bottomed cylindrical container,
The negative electrode lead was welded to the bottom of the bottomed cylindrical container, and the positive electrode lead was welded to a safety valve arranged at the opening of the bottomed cylindrical container. Subsequently, 4 mL of a non-aqueous electrolyte was injected into the bottomed cylindrical container, and the electrode group was sufficiently impregnated with the non-aqueous electrolyte. After the positive electrode terminal was arranged on the safety valve, it was fixed by caulking. As described above, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1600 mAh was assembled.

【0091】(実施例2)正極活物質合成における焼成
条件を、5リットル/分の酸素をフローさせながら48
0℃で15時間保持した後に720℃で25時間に変更
すること以外は、前述した実施例1と同様にしてリチウ
ム含有複合酸化物粉末を得た。
Example 2 The firing conditions in the synthesis of the positive electrode active material were set to 48 while flowing oxygen at 5 L / min.
A lithium-containing composite oxide powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature was maintained at 0 ° C. for 15 hours and then changed to 720 ° C. for 25 hours.

【0092】得られたリチウム含有複合酸化物粉末をレ
ーザー回折粒度分布測定装置で測定した結果、粒度分布
において最大比率を占める粒径Dと半値幅Sの間にS=
1.2Dの関係式が成立していた。
As a result of measuring the obtained lithium-containing composite oxide powder with a laser diffraction particle size distribution analyzer, it was found that S = between the particle size D and the half width S, which occupy the largest ratio in the particle size distribution.
The relational expression of 1.2D was established.

【0093】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0094】(実施例3)正極活物質合成における焼成
条件を、5リットル/分の酸素をフローさせながら48
0℃で15時間保持した後に730℃で30時間に変更
すること以外は、前述した実施例1と同様にしてリチウ
ム含有複合酸化物粉末を得た。
Example 3 The firing conditions in the synthesis of the positive electrode active material were set to 48 while flowing oxygen at 5 L / min.
A lithium-containing composite oxide powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature was maintained at 0 ° C. for 15 hours and then changed to 730 ° C. for 30 hours.

【0095】得られたリチウム含有複合酸化物粉末をレ
ーザー回折粒度分布測定装置で測定した結果、粒度分布
において最大比率を占める粒径Dと半値幅Sの間にS=
1.7Dの関係式が成立していた。
As a result of measuring the obtained lithium-containing composite oxide powder with a laser diffraction particle size distribution analyzer, it was found that S = between the particle size D and the half width S that occupy the largest ratio in the particle size distribution.
The relational expression of 1.7D was established.

【0096】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0097】(実施例4)前述した図1(c)に示す形
状を有する底胴分離型の角鞘を用意した。この角鞘は、
MgAl24スピネル成分の量が98.0%で、Si成
分量が410ppmで、Ca成分量が1100ppm
で、Y成分量が500ppmで、Zr成分量が8100
ppmで、Hf成分量が210ppmであった。なお、
鞘を構成する元素の分析は、以下に説明する方法で行っ
た。
(Example 4) A bottom-body-separated type square sheath having the shape shown in FIG. 1C was prepared. This horn sheath
The content of the MgAl 2 O 4 spinel component is 98.0%, the content of the Si component is 410 ppm, and the content of the Ca component is 1100 ppm.
The amount of the Y component is 500 ppm, and the amount of the Zr component is 8100.
In ppm, the amount of the Hf component was 210 ppm. In addition,
The elements constituting the sheath were analyzed by the method described below.

【0098】鞘に含まれるMgAl24スピネル以外の
成分(副成分)に関しては、グロー放電型質量分析法
(GDMS:Glow Discharge Mass Spectrometry)により分
析した。主成分であるMgAl24スピネルの純度は、
鞘の全構成成分を100%とし、100%から副成分の
濃度を減じることにより算出した。
The components (subcomponents) other than the MgAl 2 O 4 spinel contained in the sheath were analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS: Glow Discharge Mass Spectrometry). The purity of the main component MgAl 2 O 4 spinel is
The calculation was made by setting the total constituent components of the sheath to 100% and subtracting the concentration of the subcomponent from 100%.

【0099】このような角鞘を用い、かつ焼成条件を5
リットル/分の酸素をフローさせながら480℃で10
時間保持した後に700℃で15時間に変更すること以
外は、前述した実施例1で説明したのと同様にしてリチ
ウム含有複合酸化物粉末を合成した。
Using such a square sheath and setting the firing conditions to 5
10 at 480 ° C while flowing oxygen per minute
A lithium-containing composite oxide powder was synthesized in the same manner as described in Example 1 except that the temperature was changed to 700 ° C. for 15 hours after the holding.

【0100】得られたリチウム含有複合酸化物粉末をレ
ーザー回折粒度分布測定装置で測定した結果、粒度分布
において最大比率を占める粒径Dは6μmであった。一
方、半値幅Sは3μmで、0.5Dに相当する値であっ
た。よって、リチウム含有複合酸化物粉末の粒度分布
は、前述した(I)式の関係を満足するものであった。
As a result of measuring the obtained lithium-containing composite oxide powder with a laser diffraction particle size distribution analyzer, the particle diameter D which accounts for the maximum ratio in the particle size distribution was 6 μm. On the other hand, the half width S was 3 μm, a value corresponding to 0.5D. Therefore, the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder satisfied the relationship of the above-described formula (I).

【0101】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0102】(比較例1)前述した図1(c)に示す形
状を有する底胴分離型で、アルミナ(Al23)製の角
鞘を用意した。このような角鞘を用いること以外は、前
述した実施例1で説明したのと同様にしてリチウム含有
複合酸化物粉末を合成した。
(Comparative Example 1) A square sheath made of alumina (Al 2 O 3 ) was prepared from a bottom-body separated type having the shape shown in FIG. A lithium-containing composite oxide powder was synthesized in the same manner as described in Example 1 except that such a square sheath was used.

【0103】得られたリチウム含有複合酸化物粉末をレ
ーザー回折粒度分布測定装置で測定した結果、図8に示
すように、粒径がサブミクロンから数100μmの範囲
に亘るブロードな粒度分布を示し、粒径が約100μm
の巨大粒子も存在していた。また、粒度分布において最
大比率を占める粒径Dは4.5μmであった。一方、半
値幅Sは13.5μmで、3Dに相当する値であった。
よって、リチウム含有複合酸化物粉末の粒度分布は、前
述した(I)式の関係から外れるものであった。
As a result of measuring the obtained lithium-containing composite oxide powder with a laser diffraction particle size distribution analyzer, it showed a broad particle size distribution ranging from submicron to several hundred μm as shown in FIG. Particle size is about 100μm
Giant particles were also present. In addition, the particle diameter D that accounts for the maximum ratio in the particle size distribution was 4.5 μm. On the other hand, the half width S was 13.5 μm, which was a value corresponding to 3D.
Therefore, the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder deviated from the relationship of the above-described formula (I).

【0104】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0105】(比較例2)比較例1で合成されたリチウ
ム含有複合酸化物の微粒子と粗粒子を分級して粒度分布
を前述した実施例1と同じにした。このような正極活物
質を用いること以外は、前述した実施例1で説明したの
と同様にして円筒形リチウムイオン二次電池を製造し
た。
Comparative Example 2 Fine particles and coarse particles of the lithium-containing composite oxide synthesized in Comparative Example 1 were classified to make the particle size distribution the same as in Example 1 described above. A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0106】得られた実施例1〜4及び比較例1、2の
二次電池について、それぞれ20個ずつ用意し、20℃
における初期容量を測定し、その結果を下記表1に示
す。なお、充電は、それぞれ設計定格容量の0.2Cに
相当する電流値で4.2Vまで行った後、4.2Vの定
電圧で保持し、計8時間行った。放電は、同じ電流値で
2.7Vまで行った。
About 20 obtained secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared at 20 ° C.
Was measured, and the results are shown in Table 1 below. The charging was performed at a current value corresponding to the design rated capacity of 0.2 C up to 4.2 V, and then maintained at a constant voltage of 4.2 V for a total of 8 hours. Discharge was performed up to 2.7 V at the same current value.

【0107】また、実施例1〜4及び比較例1、2の二
次電池について、それぞれ3個ずつ用意し、室温で充放
電サイクル試験を実施し、500サイクル後の放電容量
の平均低下率を求め、その結果を下記表1に示す。充放
電サイクル試験は設計定格容量の0.5Cに相当する電
流値で4.2Vまで行った後、4.2Vの定電圧で保持
し、計5時間行った。放電は、同じ電流値で2.7Vま
で行った。放電と充電の問に30分の休止時間を設け
た。
Further, three secondary batteries were prepared for each of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, and a charge / discharge cycle test was performed at room temperature. The average reduction rate of the discharge capacity after 500 cycles was determined. And the results are shown in Table 1 below. The charge / discharge cycle test was performed at a current value corresponding to the designed rated capacity of 0.5 C up to 4.2 V, and then maintained at a constant voltage of 4.2 V for a total of 5 hours. Discharge was performed up to 2.7 V at the same current value. There was a 30-minute pause between charging and discharging.

【0108】さらに、実施例1〜4及び比較例1、2の
二次電池について、それぞれ3個ずつ用意し、4.2V
充電後、釘刺し試験で安全性を検討した。試験に用いた
釘は直径2mmで、釘速度が135mm/sであった。
また、釘刺し試験での電池の温度上昇は、電池外面に張
り付けられている熱電対により測定した。釘刺し試験に
よる破裂・発火の有無と、釘刺し試験による電池温度を
下記表1に示す。
Further, with respect to the secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, three batteries were prepared, and
After charging, safety was examined by a nail penetration test. The nail used in the test had a diameter of 2 mm and a nail speed of 135 mm / s.
The temperature rise of the battery in the nail penetration test was measured using a thermocouple attached to the outer surface of the battery. Table 1 below shows the presence or absence of rupture / ignition in the nail penetration test and the battery temperature in the nail penetration test.

【0109】[0109]

【表1】 [Table 1]

【0110】表1から明らかなように、原料粉末を、M
gO及びMgAl24スピネルよりなる群から選択され
る少なくとも1種類からなる化合物成分を含む鞘に収納
した状態で焼成することにより得られるリチウム含有複
合酸化物を含む実施例1〜4の二次電池は、アルミナ
(Al23)製の鞘を用いて合成された正極活物質を含
む比較例1、2の二次電池に比べて、初期容量が高くか
つ容量バラツキが少なく、サイクル寿命が長く、釘刺し
試験の際の温度上昇率が低く、釘刺し試験による破裂お
よび発火が皆無であることがわかる。
As is clear from Table 1, the raw material powder was
Secondary of Examples 1 to 4 containing gO and lithium-containing composite oxide obtained by firing in a state of being accommodated in a sheath comprising a compound component composed of at least one kind selected from MgAl 2 O 4 group consisting spinel The battery has a higher initial capacity, a smaller capacity variation, and a shorter cycle life than the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2, which include the positive electrode active material synthesized using a sheath made of alumina (Al 2 O 3 ). It is long, the rate of temperature rise during the nail penetration test is low, and it can be seen that there is no rupture or ignition by the nail penetration test.

【0111】(実施例5)出発原料としてLiOH・H
2Oと、Ni(OH)2と、元素Me1(Co)の酸化物、
炭酸化物、硝酸化物と、NaOHと、KOHと、Ca
(OH)2と、硫化化合物として硫化ナトリウム(Na2
S・9H2O)及び硫酸化合物(NiSO4・6H2O)
と、Siの酸化物、硫化物、アルコキサイドと、Feの
酸化物、硫化物、アルコキサイドとを用意し、これらの
化合物粉末から組成Li1.1Ni0.7 8Co0.221.95
0.05+cC)になるように選択し、調合後、ヘンシェル
ミキサで30分混合することにより混合粉(原料粉末)
を作製した。この混合粉を前述した実施例1で説明した
のと同様な角鞘に収容し、このような角鞘4つを前述し
た図2に示すように電気炉にセットし、焼成を行った。
焼成は5リットル/分の酸素をフローさせながら480
℃で10時間保持した後、700℃で15時間行い、リ
チウム含有複合酸化物粉末を得た。なお、リチウム含有
複合酸化物の組成式における元素Cの種類と、酸化物中
の元素Cの含有量c(ppm)は、下記表2に示した。
Example 5 LiOH.H as starting material
Oxide of 2 O, Ni (OH) 2 and element Me1 (Co),
Carbonate, nitrate, NaOH, KOH, Ca
(OH) 2 and sodium sulfide (Na 2
S.9H 2 O) and sulfuric acid compound (NiSO 4 .6H 2 O)
If, oxides of Si, sulfide, alkoxide and an oxide of Fe, sulfide, prepared with alkoxide composition of these compounds powder Li 1.1 Ni 0.7 8 Co 0.22 O 1.95 F
0.05 + cC), and after mixing, mixed with a Henschel mixer for 30 minutes to obtain a mixed powder (raw material powder)
Was prepared. This mixed powder was accommodated in the same square sheath as that described in Example 1 described above, and four such square sheaths were set in an electric furnace as shown in FIG. 2 described above and fired.
Baking is performed at 480 while flowing oxygen at 5 L / min.
After holding at 10 ° C. for 10 hours, the reaction was performed at 700 ° C. for 15 hours to obtain a lithium-containing composite oxide powder. The type of the element C in the composition formula of the lithium-containing composite oxide and the content c (ppm) of the element C in the oxide are shown in Table 2 below.

【0112】得られたリチウム含有複合酸化物粉末をレ
ーザー回折粒度分布測定装置で測定した結果、粒度分布
において最大比率を占める粒径Dは5.0μmであっ
た。一方、半値幅Sは3.5μmで、0.7Dに相当す
る値であった。よって、リチウム含有複合酸化物粉末の
粒度分布は、前述した(I)式の関係を満足するもので
あった。
As a result of measuring the obtained lithium-containing composite oxide powder with a laser diffraction particle size distribution analyzer, the particle diameter D which accounts for the maximum ratio in the particle size distribution was 5.0 μm. On the other hand, the half width S was 3.5 μm, which was a value corresponding to 0.7D. Therefore, the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder satisfied the relationship of the above-described formula (I).

【0113】なお、正極活物質の組成分析は、グロー放
電型質量分析法(GDMS:Glow Discharge Mass Spectrom
etry)を用いて行う。ここで、GDMSとは1Torr程度
のAr雰囲気下で、一方の電極を試料として数kVの電圧を
かけ、形成したグロー放電により試料表面をスパッタし
て、生成した試料イオンを電極にあるアパーチャから引
き出して加速し、質量分析する方法である。このグロー
放電型質量分析により複合酸化物を構成する各元素の含
有量が求められ、元素C以外の各元素の含有量をモル%
に換算することにより、求める化学式を得る。以下の実
施例により得られる正極活物質についても、組成分析
は、グロー放電型質量分析法で行われる。
The composition of the positive electrode active material was analyzed by glow discharge mass spectrometry (GDMS: Glow Discharge Mass Spectrom).
etry). Here, GDMS is an Ar atmosphere of about 1 Torr, a voltage of several kV is applied to one electrode as a sample, the sample surface is sputtered by the formed glow discharge, and the generated sample ions are extracted from an aperture in the electrode. It is a method of mass spectrometry. The content of each element constituting the composite oxide was determined by the glow discharge mass spectrometry.
To obtain the desired chemical formula. The composition analysis of the positive electrode active material obtained in the following examples is also performed by glow discharge mass spectrometry.

【0114】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0115】(実施例6〜8)リチウム含有複合酸化物
の組成における元素Cの種類及び酸化物中の元素Cの含
有量c(ppm)を下記表2に示すように変更すること
以外は、前述した実施例5で説明したのと同様にしてリ
チウム含有複合酸化物粉末を得た。
Examples 6 to 8 Except that the type of the element C in the composition of the lithium-containing composite oxide and the content c (ppm) of the element C in the oxide were changed as shown in Table 2 below, A lithium-containing composite oxide powder was obtained in the same manner as described in Example 5 described above.

【0116】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0117】(実施例9)出発原料としてLiOH・H
2Oと、Ni(OH)2と、元素Me1(Co)の酸化物、
炭酸化物、硝酸化物と、NaOHと、KOHと、Ca
(OH)2と、硫化化合物として硫化ナトリウム(Na2
S・9H2O)及び硫酸化合物(NiSO4・6H2O)
と、Siの酸化物、硫化物、アルコキサイドと、Feの
酸化物、硫化物、アルコキサイドとを用意し、これらの
化合物粉末から組成Li1.1Ni0.7 8Co0.221.95
0.05+cC)になるように選択し、調合後、ヘンシェル
ミキサで30分混合することにより混合粉(原料粉末)
を作製した。この混合粉を前述した実施例4で説明した
のと同様な角鞘に収容し、このような角鞘4つを前述し
た図2に示すように電気炉にセットし、焼成を行った。
焼成は5リットル/分の酸素をフローさせながら480
℃で10時間保持した後、700℃で15時間行い、リ
チウム含有複合酸化物粉末を得た。なお、リチウム含有
複合酸化物の組成式における元素Cの種類と、酸化物中
の元素Cの含有量c(ppm)は、下記表2に示した。
Example 9 LiOH.H was used as a starting material.
Oxide of 2 O, Ni (OH) 2 and element Me1 (Co),
Carbonate, nitrate, NaOH, KOH, Ca
(OH) 2 and sodium sulfide (Na 2
S.9H 2 O) and sulfuric acid compound (NiSO 4 .6H 2 O)
If, oxides of Si, sulfide, alkoxide and an oxide of Fe, sulfide, prepared with alkoxide composition of these compounds powder Li 1.1 Ni 0.7 8 Co 0.22 O 1.95 F
0.05 + cC), and after mixing, mixed with a Henschel mixer for 30 minutes to obtain a mixed powder (raw material powder)
Was prepared. This mixed powder was accommodated in a square sheath similar to that described in Example 4 described above, and four such square sheaths were set in an electric furnace as shown in FIG. 2 described above and fired.
Baking is performed at 480 while flowing oxygen at 5 L / min.
After holding at 10 ° C. for 10 hours, the reaction was performed at 700 ° C. for 15 hours to obtain a lithium-containing composite oxide powder. The type of the element C in the composition formula of the lithium-containing composite oxide and the content c (ppm) of the element C in the oxide are shown in Table 2 below.

【0118】得られたリチウム含有複合酸化物粉末をレ
ーザー回折粒度分布測定装置で測定した結果、粒度分布
において最大比率を占める粒径Dは6.5μmであっ
た。一方、半値幅Sは3.3μmで、0.5Dに相当す
る値であった。よって、リチウム含有複合酸化物粉末の
粒度分布は、前述した(I)式の関係を満足するもので
あった。
As a result of measuring the obtained lithium-containing composite oxide powder with a laser diffraction particle size distribution analyzer, the particle diameter D that accounts for the maximum ratio in the particle size distribution was 6.5 μm. On the other hand, the half width S was 3.3 μm, a value corresponding to 0.5D. Therefore, the particle size distribution of the lithium-containing composite oxide powder satisfied the relationship of the above-described formula (I).

【0119】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0120】(実施例10〜12)リチウム含有複合酸
化物の組成における元素Cの種類及び酸化物中の元素C
の含有量c(ppm)を下記表2に示すように変更する
こと以外は、前述した実施例9で説明したのと同様にし
てリチウム含有複合酸化物粉末を得た。
(Examples 10 to 12) The type of the element C in the composition of the lithium-containing composite oxide and the element C in the oxide
Was obtained in the same manner as described in Example 9 above, except that the content c (ppm) of was changed as shown in Table 2 below.

【0121】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0122】得られた実施例5〜12の二次電池につい
て、初期容量、500サイクル後の放電容量平均低下
率、釘刺し試験による電池温度、釘刺し試験時の破裂と
発火の有無を、前述した実施例1で説明したのと同様に
して測定し、その結果を下記表2に示す。なお、表2に
は、前述した比較例1,2の結果を併記する。
For the obtained secondary batteries of Examples 5 to 12, the initial capacity, the average reduction rate of the discharge capacity after 500 cycles, the battery temperature in the nail penetration test, and the presence or absence of rupture and ignition during the nail penetration test were determined as described above. The measurement was performed in the same manner as described in Example 1 and the results are shown in Table 2 below. Table 2 also shows the results of Comparative Examples 1 and 2 described above.

【0123】[0123]

【表2】 [Table 2]

【0124】表2から明らかなように、実施例5〜12
の二次電池は、比較例1,2の二次電池に比べて、初期
容量のばらつきが少なく、500サイクル後の放電容量
低下率が小さく、釘刺し試験時の温度上昇が抑制されて
破裂と発火が皆無であることがわかる。
As apparent from Table 2, Examples 5 to 12
Of the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2, the variation in the initial capacity is small, the discharge capacity decrease rate after 500 cycles is small, the temperature rise during the nail penetration test is suppressed, and the battery is ruptured. It turns out that there is no ignition.

【0125】なお、角鞘の成分をMgO成分の量が9
9.0%で、Al成分量が520ppmで、Si成分量
が350ppmで、Ca成分量が2000ppmで、Y
成分量が160ppmで、Zr成分量が1600ppm
であるものに変更すること以外は、前述した実施例1で
説明したのと同様にしてリチウムイオン二次電池を製造
したところ、前述した実施例1と同様な優れた電池特性
と安全性を得ることができた。
[0125] The component of the horn sheath was changed to an amount of 9 MgO.
At 9.0%, the Al content is 520 ppm, the Si content is 350 ppm, the Ca content is 2000 ppm,
Component amount is 160ppm, Zr component amount is 1600ppm
A lithium-ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that the battery was changed to that described above. As a result, the same excellent battery characteristics and safety as in Example 1 were obtained. I was able to.

【0126】また、角鞘の成分をMgAl24スピネル
成分の量が99.0%で、Si成分量が210ppm
で、Ca成分量が600ppmで、Y成分量が320p
pmで、Zr成分量が2000ppmで、Hf成分量が
160ppmであるものに変更すること以外は、前述し
た実施例4で説明したのと同様にしてリチウムイオン二
次電池を製造したところ、前述した実施例4と同様な優
れた電池特性と安全性を得ることができた。
The components of the horn sheath were 99.0% of the MgAl 2 O 4 spinel component and 210 ppm of the Si component.
And the Ca component amount is 600 ppm and the Y component amount is 320 p.
pm, except that the Zr component amount was 2000 ppm and the Hf component amount was 160 ppm, except that the lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 4 above. The same excellent battery characteristics and safety as in Example 4 could be obtained.

【0127】(実施例13) <正極の作製>前述した実施例1で説明したのと同様な
組成のリチウム含有複合酸化物粉末91重量%をアセチ
レンブラック2.5重量%、グラファイト3重量%、ポ
リフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%と、N−メチ
ルピロリドン(NMP)溶液を加えて混合し、厚さ15
μmのアルミニウム箔の集電体に塗布し、乾燥後、プレ
スすることにより電極密度3.0g/cm3の帯状の正
極を作製した。
Example 13 <Preparation of Positive Electrode> 91% by weight of a lithium-containing composite oxide powder having the same composition as that described in Example 1 was added to 2.5% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) and an N-methylpyrrolidone (NMP) solution were added and mixed to obtain a thickness of 15%.
The resultant was applied to a current collector of aluminum foil having a thickness of μm, dried, and pressed to produce a band-shaped positive electrode having an electrode density of 3.0 g / cm 3 .

【0128】<負極の作製>3000℃で熱処理したメ
ソフェーズピッチ系炭素繊維(平均粒径25μm、平均
繊維長30μm)の粉末94重量%と、ポリフッ化ビニ
リデン(PVdF)6重量%と、N−メチルピロリドン
(NMP)溶液を加えて混合し、厚さ12μmの銅箔に
塗布し、乾燥後、プレスすることにより電極密度1.4
g/cm3の帯状の負極を作製した。
<Preparation of Negative Electrode> 94% by weight of powder of mesophase pitch-based carbon fiber (average particle size 25 μm, average fiber length 30 μm) heat-treated at 3000 ° C., 6% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF), and N-methyl A pyrrolidone (NMP) solution was added and mixed, applied to a copper foil having a thickness of 12 μm, dried, and pressed to obtain an electrode density of 1.4.
A strip-shaped negative electrode of g / cm 3 was produced.

【0129】<電極群の作製>前記正極、厚さ16μm
で、多孔度50%で、空気透過率200秒/100cm
3のポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレー
タ、前記負極、前記セパレータの順序に積層した後、渦
巻き状に捲回した。これを90℃で加熱プレスすること
により、幅30mmで、厚さ3.0mmの偏平状電極群
を作製した。得られた電極群を、厚さが40μmのアル
ミニウム箔と、前記アルミニウム箔の両面に形成された
ポリプロピレン層とから構成された厚さが0.1mmの
ラミネートフィルムパックに収納し、80℃で24時間
真空乾燥を施した。
<Preparation of Electrode Group> The positive electrode, thickness 16 μm
With a porosity of 50% and an air permeability of 200 seconds / 100 cm
After laminating in order of the separator made of the polyethylene porous film of No. 3, the negative electrode, and the separator, they were spirally wound. This was hot-pressed at 90 ° C. to produce a flat electrode group having a width of 30 mm and a thickness of 3.0 mm. The obtained electrode group was housed in a 0.1 mm-thick laminated film pack composed of an aluminum foil having a thickness of 40 μm and polypropylene layers formed on both sides of the aluminum foil. Vacuum drying was performed for hours.

【0130】<非水電解液(液状非水電解質)の調製>
エチレンカーボネート(EC)、γ−ブチロラクトン
(BL)及びビニレンカーボネート(VC)の混合溶媒
(体積比率24:75:1)に電解質としての四フッ化
ホウ酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解
することにより非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte (liquid non-aqueous electrolyte)>
1.5 mol / L lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte in a mixed solvent (volume ratio 24: 75: 1) of ethylene carbonate (EC), γ-butyrolactone (BL) and vinylene carbonate (VC) A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving.

【0131】前記電極群が収納されたラミネートフィル
ムパック内に前記非水電解液を注入した後、前記ラミネ
ートフィルムパックをヒートシールにより完全密閉し、
前述した図6,7に示す構造を有し、幅35mm、厚さ
3.2mm、高さ65mmの薄型リチウムイオン二次電
池を製造した。
After injecting the non-aqueous electrolyte into the laminate film pack containing the electrode group, the laminate film pack was completely sealed by heat sealing.
A thin lithium-ion secondary battery having the structure shown in FIGS. 6 and 7 described above and having a width of 35 mm, a thickness of 3.2 mm, and a height of 65 mm was manufactured.

【0132】(実施例14)前述した実施例4で説明し
たのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正極活物
質として用いること以外は、前述した実施例13で説明
したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電池を製造
した。
Example 14 The same procedure as described in Example 13 was performed except that a lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in Example 4 was used as the positive electrode active material. A thin lithium ion secondary battery was manufactured.

【0133】(実施例15)前述した実施例5で説明し
たのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正極活物
質として用いること以外は、前述した実施例13で説明
したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電池を製造
した。
(Example 15) [0133] Except that a lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in Example 5 was used as the positive electrode active material, the same procedure as described in Example 13 was performed. A thin lithium ion secondary battery was manufactured.

【0134】(実施例16)前述した実施例9で説明し
たのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正極活物
質として用いること以外は、前述した実施例13で説明
したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電池を製造
した。
(Example 16) A lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in Example 9 was used as the positive electrode active material in the same manner as described in Example 13 above. A thin lithium ion secondary battery was manufactured.

【0135】得られた実施例13〜16の二次電池につ
いて、500サイクル後の放電容量平均低下率、釘刺し
試験による電池温度、釘刺し試験時の破裂と発火の有無
を、前述した実施例1で説明したのと同様にして測定
し、その結果を下記表3に示す。
With respect to the obtained secondary batteries of Examples 13 to 16, the average reduction rate of the discharge capacity after 500 cycles, the battery temperature by the nail penetration test, and the presence or absence of rupture and ignition during the nail penetration test were determined by the above-described Examples. The measurement was performed in the same manner as described in Example 1, and the results are shown in Table 3 below.

【0136】[0136]

【表3】 [Table 3]

【0137】表3から明らかなように、二次電池の形態
を円筒形から薄型に変更しても、本発明に係る正極活物
質を用いる限り、優れたサイクル特性と高い安全性を得
られることがわかる。
As is clear from Table 3, even when the form of the secondary battery is changed from cylindrical to thin, as long as the positive electrode active material according to the present invention is used, excellent cycle characteristics and high safety can be obtained. I understand.

【0138】[0138]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、放
電容量のバラツキが少なく、サイクル寿命が長く、かつ
安全性が向上されたリチウムイオン二次電池を提供する
ことができる。また、本発明によれば、放電容量のバラ
ツキが少なく、サイクル寿命が長く、かつ安全性が向上
された電池を実現することが可能な正極活物質およびリ
チウム含有複合酸化物合成用鞘を提供することができ
る。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a lithium ion secondary battery having a small variation in discharge capacity, a long cycle life, and improved safety. Further, according to the present invention, there is provided a cathode active material and a sheath for synthesizing a lithium-containing composite oxide capable of realizing a battery having a small variation in discharge capacity, a long cycle life, and improved safety. be able to.

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

【図1】本発明に係る正極活物質を合成する際に使用さ
れる鞘の一例を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a sheath used when synthesizing a positive electrode active material according to the present invention.

【図2】本発明に係る正極活物質を合成するための焼成
工程の一例を示す概略斜視図。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of a firing step for synthesizing a positive electrode active material according to the present invention.

【図3】本発明に係る正極活物質を合成するための焼成
工程のさらに別な例を示す概略斜視図。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing still another example of a firing step for synthesizing a positive electrode active material according to the present invention.

【図4】リチウム含有複合酸化物粉末の粒度分布の一例
を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of a particle size distribution of a lithium-containing composite oxide powder.

【図5】本発明に係るリチウムイオン二次電池の一例で
ある円筒形リチウムイオン二次電池を示す部分切欠斜視
図。
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical lithium ion secondary battery as an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention.

【図6】本発明に係るリチウムイオン二次電池の一例で
ある薄型リチウムイオン二次電池を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a thin lithium ion secondary battery which is an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention.

【図7】図6のA部を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a part A in FIG. 6;

【図8】実施例1及び比較例1における正極活物質の粒
度分布を示す特性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a particle size distribution of a positive electrode active material in Example 1 and Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41…底胴一体型の角鞘、 42…底胴一体型の丸鞘、 43、45…胴部、 44、46…底板、 47…原料粉末。 41: Bottom-body-integrated square sheath, 42: Bottom-body-integrated round sheath, 43, 45 ... Body, 44, 46 ... Bottom plate, 47 ... Raw material powder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AJ12 AK03 AL02 AL04 AL06 AL07 AL08 AL12 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 AM14 AM16 BJ02 BJ14 CJ02 CJ28 DJ00 DJ08 EJ05 EJ08 5H050 AA07 AA08 BA16 BA17 CA08 CB02 CB05 CB07 CB08 CB09 CB12 DA00 DA09 EA12 EA14 GA02 GA27  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) CB09 CB12 DA00 DA09 EA12 EA14 GA02 GA27

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活物質を含む正極と、負極と、非水電解
質を備えたリチウムイオン二次電池において、 前記正極の活物質は、原料粉末を、MgO及びMgAl
24スピネルよりなる群から選択される少なくとも1種
類からなる化合物成分を含む鞘に収納した状態で焼成す
ることにより得られるリチウム含有複合酸化物を含むこ
とを特徴とするリチウムイオン二次電池。
1. A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode containing an active material, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the active material of the positive electrode comprises a raw material powder of MgO and MgAl.
A lithium ion secondary battery comprising a lithium-containing composite oxide obtained by baking in a state of being housed in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of 2 O 4 spinels.
【請求項2】 前記鞘は、MgOを含有する場合に、A
l、Si、Ca、Y及びZrよりなる群から選択される
少なくとも1種類の成分をさらに含むことを特徴とする
請求項1記載のリチウムイオン二次電池。
2. The method according to claim 1, wherein the sheath contains MgO.
2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, further comprising at least one component selected from the group consisting of 1, Si, Ca, Y and Zr.
【請求項3】 前記鞘は、MgAl24スピネルを含有
する場合に、Si、Ca、Y、Zr及びHfよりなる群
から選択される少なくとも1種類の成分をさらに含むこ
とを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電
池。
3. When the sheath contains MgAl 2 O 4 spinel, the sheath further comprises at least one component selected from the group consisting of Si, Ca, Y, Zr and Hf. Item 7. The lithium ion secondary battery according to Item 1.
【請求項4】 原料粉末を、MgO及びMgAl24
ピネルよりなる群から選択される少なくとも1種類の化
合物成分を含む鞘に収納した状態で焼成することにより
得られるリチウム含有複合酸化物を含むことを特徴とす
る正極活物質。
4. A lithium-containing composite oxide obtained by firing the raw material powder in a state of being housed in a sheath containing at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel. A positive electrode active material, characterized in that:
【請求項5】 MgO及びMgAl24スピネルよりな
る群から選択される少なくとも1種類の化合物成分を含
むことを特徴とするリチウム含有複合酸化物合成用鞘。
5. A sheath for synthesizing a lithium-containing composite oxide, comprising at least one compound component selected from the group consisting of MgO and MgAl 2 O 4 spinel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009292704A (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Noritake Co Ltd Sagger for producing positive electrode active material of lithium ion battery
JP2011117663A (en) * 2009-12-03 2011-06-16 Noritake Co Ltd Sagger for producing positive electrode active material of lithium ion battery and method of manufacturing the same
FR2982081A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-03 Renault Sa Method for treating lithium material for positive electrode of e.g. lithium battery, involves pulverizing lithium material with plasma by treatment of glow discharge spectroscopy that is performed for about specific minutes

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