JP2002246021A - Method of producing lithium-containing composite nitride for negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Method of producing lithium-containing composite nitride for negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery

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JP2002246021A
JP2002246021A JP2001036110A JP2001036110A JP2002246021A JP 2002246021 A JP2002246021 A JP 2002246021A JP 2001036110 A JP2001036110 A JP 2001036110A JP 2001036110 A JP2001036110 A JP 2001036110A JP 2002246021 A JP2002246021 A JP 2002246021A
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lithium
negative electrode
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composite nitride
powder
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JP2001036110A
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Japanese (ja)
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Masaki Hasegawa
正樹 長谷川
Shuji Tsutsumi
修司 堤
Shinji Kasamatsu
真治 笠松
Yoshiaki Nitta
芳明 新田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium contained composite nitride which gives high capacity and superior cycle characteristic to an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery. SOLUTION: This method of producing the lithium-containing composite nitride comprises a first step of baking a mixture of a lithium nitride powder and a transition metal powder in an atmosphere having nitrogen at 450 deg.C or higher and lower than 650 deg.C and then cooling it down to 100 deg.C or lower, and a second step of re-baking a product obtained in the first step at 650 deg.C or higher and 800 deg.C or lower.

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、非水電解質二次電
池の負極に用いられるリチウム含有複合窒化物およびそ
の製造法に関する。本発明は、また、リチウム含有複合
窒化物からなる負極およびその負極を有する非水電解質
二次電池に関する。
The present invention relates to a lithium-containing composite nitride used for a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing the same. The present invention also relates to a negative electrode made of a lithium-containing composite nitride and a nonaqueous electrolyte secondary battery having the negative electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウム二次電池は、高電圧で高エネル
ギー密度が得られるため、近年、移動体通信機器、携帯
電子機器の主電源として利用されている。しかしなが
ら、これら機器の小型高性能化にともなって、リチウム
二次電池のより一層の高性能化が求められており、特に
高容量化の要求が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, a lithium secondary battery has been used as a main power source for mobile communication devices and portable electronic devices because a high voltage and a high energy density can be obtained. However, along with the miniaturization and high performance of these devices, further higher performance of lithium secondary batteries is required, and in particular, the demand for higher capacity is increasing.

【0003】これまで非水電解質二次電池の正極材料と
して、種々の遷移金属酸化物およびカルコゲン化合物が
提案され、その高容量化の検討がなされている。
[0003] Various transition metal oxides and chalcogen compounds have been proposed as positive electrode materials for non-aqueous electrolyte secondary batteries, and their capacity has been studied.

【0004】一方、負極についても種々の材料が検討さ
れ、炭素材料やアルミニウム合金等が負極材料として実
用化されている。なかでも炭素材料は高性能であるた
め、広く用いられている。しかし、炭素材料は既に理論
容量(約370mAh/g)に近い容量で使われてお
り、より一層の高容量化が困難な状況にある。
On the other hand, various materials have been studied for the negative electrode, and carbon materials and aluminum alloys have been put to practical use as the negative electrode material. Among them, carbon materials are widely used because of their high performance. However, the carbon material is already used at a capacity close to the theoretical capacity (about 370 mAh / g), and it is difficult to further increase the capacity.

【0005】そこで、今後のリチウム二次電池の大幅な
高容量化を可能にする負極材料として、リチウムと窒素
と遷移元素からなるリチウム含有複合窒化物が提案され
ている。リチウム含有複合窒化物は、リチウムの挿入お
よび脱離がおこる電位がリチウムに対して平均で約0.
8Vであり、なおかつ炭素材料を大きく上回る高容量を
有しており、電池の高容量化が期待できる材料である。
この材料は、一般式Li3-X-YXNで表され、六方晶系
の結晶構造を有している。
Therefore, a lithium-containing composite nitride composed of lithium, nitrogen, and a transition element has been proposed as a negative electrode material capable of greatly increasing the capacity of a lithium secondary battery in the future. In the lithium-containing composite nitride, the potential at which lithium insertion and desorption occurs is about 0. 0 on average with respect to lithium.
It is 8 V, and has a high capacity that is much higher than that of a carbon material.
This material is represented by the general formula Li 3-XY M X N, and has a hexagonal crystal structure.

【0006】上記一般式中、Mは、主としてCo、N
i、CuおよびZnよりなる群から選ばれた少なくとも
1種の遷移元素であり、XおよびYは、各々0.1≦X
≦0.8および0≦Y≦2−Xの範囲である。X<0.
1では材料の容量が極端に低下し、0.8<Xでは単一
相の材料が得られない。ただし、好ましくは0.3≦X
≦0.6である。また、2−X<Yではリチウム二次電
池の負極としての電位が1.5V以上となり、電池電圧
が低下してしまう。
In the above general formula, M is mainly Co, N
i, at least one transition element selected from the group consisting of Cu and Zn, wherein X and Y are each 0.1 ≦ X
≦ 0.8 and 0 ≦ Y ≦ 2-X. X <0.
In case of 1, the capacity of the material is extremely reduced, and in case of 0.8 <X, a single-phase material cannot be obtained. However, preferably 0.3 ≦ X
≦ 0.6. When 2-X <Y, the potential of the negative electrode of the lithium secondary battery becomes 1.5 V or more, and the battery voltage decreases.

【0007】なお、上記一般式において、Y=0の組成
が化学量論組成であり、一般的な組成である。従って、
以降、Yを省略してLi3-XXNと記述する。
In the above general formula, the composition of Y = 0 is a stoichiometric composition, which is a general composition. Therefore,
Hereinafter, Y is abbreviated and described as Li 3-X M X N.

【0008】このリチウム含有複合窒化物は、窒化リチ
ウムとコバルトを混合し、窒素雰囲気中もしくは少量の
水素を含む窒素雰囲気中で焼成することにより製造され
る。そして、従来、700℃程度の温度で一段階の焼成
を行うことが一般的である。
This lithium-containing composite nitride is produced by mixing lithium nitride and cobalt and firing in a nitrogen atmosphere or a nitrogen atmosphere containing a small amount of hydrogen. Conventionally, it is general to perform one-stage baking at a temperature of about 700 ° C.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
一段階の焼成を行う方法で製造したリチウム含有複合窒
化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、非常
に高容量が得られるものの、サイクル特性に問題があ
る。
However, a lithium secondary battery using a lithium-containing composite nitride produced by a conventional one-stage calcination method as a negative electrode material has a very high capacity, There is a problem with the characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、窒化リチウム
粉末と遷移金属粉末の混合物を、窒素を有する雰囲気中
で450℃以上650℃未満で焼成した後、100℃以
下に冷却する第1工程、および第1工程の生成物を再度
650℃以上800℃以下で焼成する第2工程を有する
ことを特徴とする非水電解質二次電池の負極用リチウム
含有複合窒化物の製造法に関する。
According to the present invention, a first step of firing a mixture of lithium nitride powder and transition metal powder in an atmosphere containing nitrogen at 450 ° C. or more and less than 650 ° C., and then cooling the mixture to 100 ° C. or less. And a second step of firing the product of the first step again at 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and a method for producing a lithium-containing composite nitride for a negative electrode of a nonaqueous electrolyte secondary battery.

【0011】ここで、遷移金属粉末は、Co、Ni、C
uおよびZnよりなる群から選ばれた少なくとも1種か
らなることが好ましい。遷移金属粉末は、単体でもよ
く、合金でもよい。また、窒化リチウム粉末の平均粒径
は45μm以下であり、遷移金属粉末の平均粒径は15
μm以下であることが、平均粒径が50μm以下のリチ
ウム含有複合窒化物が効率よく得られる点で好ましい。
Here, the transition metal powder is composed of Co, Ni, C
It is preferable that the material be at least one selected from the group consisting of u and Zn. The transition metal powder may be a simple substance or an alloy. The average particle size of the lithium nitride powder is 45 μm or less, and the average particle size of the transition metal powder is 15 μm.
It is preferable that the average particle diameter be 50 μm or less, since a lithium-containing composite nitride having an average particle diameter of 50 μm or less can be efficiently obtained.

【0012】窒素を有する雰囲気は、例えばN2の分圧
が1.0×104Pa以上のガス雰囲気であることが好
ましい。
The nitrogen-containing atmosphere is, for example, a gas atmosphere in which the partial pressure of N 2 is 1.0 × 10 4 Pa or more.

【0013】本発明は、また、上記製造法で得られた非
水電解質二次電池の負極用リチウム含有複合窒化物に関
する。なかでも平均粒径が50μm以下のリチウム含有
複合窒化物が好ましい。
[0013] The present invention also relates to a lithium-containing composite nitride for a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the above production method. Among them, a lithium-containing composite nitride having an average particle diameter of 50 μm or less is preferable.

【0014】上記製造法によれば、六方晶の結晶構造を
有し、粉末X線回折パターンにおける(001)面によ
る反射ピーク強度(I001)の(101)面による反射
ピーク強度(I101)に対する比率が、I001/I101
0.20を満たすリチウム含有複合窒化物を得ることが
できる。また、上記製造法によれば、六方晶の結晶構造
を有し、粉末X線回折パターンにおける(111)面に
よる反射ピーク強度(I111)の(101)面による反
射ピーク強度(I101)に対する比率が、I111/I101
≦0.10を満たすリチウム含有複合窒化物を得ること
ができる。(101)面による反射ピークの半価幅は、
0.25°以下であることが、より好ましい。
According to the above process, it has a hexagonal crystal structure, the powder X-ray reflection peak intensity of (001) plane in the diffraction pattern (I 001) of the (101) reflection peak intensity by plane (I 101) Is less than I 001 / I 101
A lithium-containing composite nitride satisfying 0.20 can be obtained. Further, according to the above production method, the powder has a hexagonal crystal structure, and the reflection peak intensity (I 111 ) on the (111) plane in the powder X-ray diffraction pattern is smaller than the reflection peak intensity (I 101 ) on the (101) plane. The ratio is I 111 / I 101
A lithium-containing composite nitride satisfying ≦ 0.10 can be obtained. The half width of the reflection peak due to the (101) plane is
More preferably, it is 0.25 ° or less.

【0015】本発明は、さらに、上記リチウム含有複合
窒化物からなる非水電解質二次電池用負極に関する。ま
た、本発明は、リチウムを可逆的に吸蔵および放出可能
な正極と、上記リチウム含有複合窒化物からなる負極
と、正極および負極の間に介在する非水電解質とからな
る非水電解質二次電池に関する。
The present invention further relates to a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the above-mentioned lithium-containing composite nitride. Further, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode capable of reversibly occluding and releasing lithium, a negative electrode composed of the lithium-containing composite nitride, and a non-aqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode. About.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】組成Li3-XXN(0.1≦x≦
0.8)を有するリチウム含有複合窒化物を非水電解質
二次電池の負極活物質として用いた場合、その充放電特
性やサイクル特性は、リチウム含有複合窒化物の初期の
結晶構造に大きく影響される。例えば、結晶性によりリ
チウム含有複合窒化物の初期容量は増減し、以降の可逆
容量は、この初期容量により決定される。製造直後の初
期状態においては、リチウム含有複合窒化物は六方晶の
結晶構造を有しているが、最初のLi脱離反応時に非晶
質化する。そして、その後は充放電反応を繰り返しても
非晶質状態のままである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Composition Li 3-X M X N ( 0.1 ≦ x ≦
When the lithium-containing composite nitride having 0.8) is used as a negative electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery, its charge / discharge characteristics and cycle characteristics are greatly affected by the initial crystal structure of the lithium-containing composite nitride. You. For example, the initial capacity of the lithium-containing composite nitride increases or decreases due to crystallinity, and the subsequent reversible capacity is determined by the initial capacity. In the initial state immediately after production, the lithium-containing composite nitride has a hexagonal crystal structure, but becomes amorphous during the first Li elimination reaction. After that, even if the charge / discharge reaction is repeated, it remains in an amorphous state.

【0017】ただし、非晶質状態においても微小な領域
での秩序は維持されており、初期の結晶構造がサイクル
特性に大きな影響を及ぼしていると考えられる。例え
ば、粉末X線回折パターンにおける特定のピーク強度比
が異なる材料を用いた場合、電極特性に違いが生じる。
However, even in the amorphous state, the order in a minute region is maintained, and it is considered that the initial crystal structure has a great influence on the cycle characteristics. For example, when materials having different specific peak intensity ratios in the powder X-ray diffraction pattern are used, a difference occurs in electrode characteristics.

【0018】具体的には、(001)面による反射ピー
クの(101)面による反射ピークに対する強度比(I
001/I101)が0.20以下である場合には良好なサイ
クル特性が得られるが、この範囲外ではサイクル特性の
劣化が大きくなる。また、同様に(111)面による反
射ピークの(101)面による反射ピークに対する強度
比(I111/I101)が0.10以下である場合には良好
なサイクル特性が得られるが、その範囲外ではサイクル
特性の劣化が大きくなる。
More specifically, the intensity ratio (I) of the peak reflected by the (001) plane to the peak reflected by the (101) plane.
001 / I 101) but is good cycle characteristics can be obtained if 0.20 or less, deterioration of the cycle characteristics becomes large in this range. Similarly, when the intensity ratio (I 111 / I 101 ) of the reflection peak of the (111) plane to the reflection peak of the (101) plane is 0.10 or less, good cycle characteristics can be obtained. Outside, the deterioration of the cycle characteristics becomes large.

【0019】I001/I101≦0.20やI111/I101
0.10を満たす初期のリチウム含有複合窒化物とし
て、Li2.5Co0.5Nの粉末X線回折パターンの一例を
図1に示す。
I 001 / I 101 ≦ 0.20 and I 111 / I 101
FIG. 1 shows an example of a powder X-ray diffraction pattern of Li 2.5 Co 0.5 N as an initial lithium-containing composite nitride satisfying 0.10.

【0020】上記ピーク強度比は、リチウム含有複合窒
化物(Li3-XXN)の結晶構造において、遷移金属元
素Mが存在する位置の違いにより、変化すると考えられ
る。リチウム含有複合窒化物は六方晶の結晶構造を有
し、陽イオンのみからなるA層と陽イオンと陰イオンか
らなるB層とが交互に積層した層状構造を有している。
A層およびB層における遷移金属元素Mの占有する位置
やその占有率の違いにより、上記ピーク強度比は変化す
る。
It is considered that the above-mentioned peak intensity ratio changes due to the difference in the position where the transition metal element M exists in the crystal structure of the lithium-containing composite nitride (Li 3-x M x N). The lithium-containing composite nitride has a hexagonal crystal structure, and has a layered structure in which an A layer composed of only cations and a B layer composed of cations and anions are alternately laminated.
The peak intensity ratio changes depending on the position occupied by the transition metal element M in the layer A and the layer B and the difference in the occupancy.

【0021】例えば、A層にのみ遷移金属元素Mが存在
する場合は、強度比I001/I101≦0.2が満たされ、
結晶構造は安定である。しかし、初期の容量を高くする
ために高温で原料を焼成した場合などには、B層にも遷
移金属元素Mが侵入した結晶構造になりやすく、サイク
ル特性は低下する。この場合、強度比I001/I101は大
きくなる。また、結晶構造における欠陥の存在等によっ
てもピーク強度比は変化する。
For example, when the transition metal element M exists only in the layer A, the intensity ratio I 001 / I 101 ≦ 0.2 is satisfied,
The crystal structure is stable. However, when the raw material is fired at a high temperature in order to increase the initial capacity, the crystal structure in which the transition metal element M penetrates into the B layer is likely to occur, and the cycle characteristics deteriorate. In this case, the intensity ratio I 001 / I 101 becomes large. The peak intensity ratio also changes depending on the presence of defects in the crystal structure.

【0022】リチウム含有複合窒化物の結晶構造が電極
特性に与える影響について、詳細は不明であるが、リチ
ウムの吸蔵および放出時における安定性が結晶構造によ
って異なることから、サイクル特性に違いが生じるもの
と考えられる。
The details of the effect of the crystal structure of the lithium-containing composite nitride on the electrode characteristics are unknown, but the stability at the time of insertion and extraction of lithium differs depending on the crystal structure, and the cycle characteristics differ. it is conceivable that.

【0023】上述したように、充放電反応後のリチウム
含有複合窒化物の粉末X線回折パターンは、非晶質のパ
ターンを示すが、微小領域では結晶構造が維持されてお
り、これによって可逆的な充放電反応が可能になると考
えられる。しかし、初期のリチウム含有複合窒化物の結
晶性が低い場合には、微小領域での原子配列も乱れが大
きくなり、充分な量のリチウムを吸蔵または放出するこ
とができなくなり、充放電容量が減少すると考えられ
る。従って、初期のリチウム含有複合窒化物の結晶性
は、高い方が好ましい。
As described above, the powder X-ray diffraction pattern of the lithium-containing composite nitride after the charge / discharge reaction shows an amorphous pattern, but the crystal structure is maintained in a small region, and as a result, the reversible It is considered that a proper charge / discharge reaction is possible. However, when the crystallinity of the initial lithium-containing composite nitride is low, the atomic arrangement in the microscopic region is also disordered, so that a sufficient amount of lithium cannot be inserted or released, and the charge / discharge capacity decreases. It is thought that. Therefore, the crystallinity of the initial lithium-containing composite nitride is preferably higher.

【0024】結晶性の程度は粉末X線回折パターンのピ
ークの半値幅により判断することができる。具体的に
は、粉末X線回折パターンにおいて、(101)面によ
る反射ピークの半価幅が0.25°以下である場合に
は、結晶性が充分に高いと考えられ、高容量が得られ
る。(101)面による反射ピークの半価幅が0.25
°をこえると、充分な容量が得られない。
The degree of crystallinity can be determined by the half width of the peak of the powder X-ray diffraction pattern. Specifically, in the powder X-ray diffraction pattern, when the half width of the reflection peak by the (101) plane is 0.25 ° or less, it is considered that the crystallinity is sufficiently high, and a high capacity is obtained. . The half width of the reflection peak due to the (101) plane is 0.25.
If it exceeds °, sufficient capacity cannot be obtained.

【0025】このように、リチウム含有複合窒化物をリ
チウム二次電池の負極活物質として用いる場合、初期の
結晶状態の制御が必要であり、そのためには原料の焼成
温度等が重要となる。焼成温度を高温、例えば650℃
以上の温度とした場合、得られる生成物の粉末X線回折
パターンにおいて、強度比I001/I101などが大きくな
ってしまう。前記強度比が大きくならないように650
℃未満の温度で焼成すると、生成物の結晶性が低くな
り、充分な容量が得られない。そこで、本発明では、最
初に650℃未満の低温で原料を焼成し、強度比I001
/I101≦0.2またはI111/I101≦0.1を満たす
結晶を形成させた後、一旦常温を経由させてから650
℃以上で再焼成を行う。このように2段階の焼成を行う
ことにより、I001/I101≦0.2またはI111/I101
≦0.1を満たし、結晶性が高く、そのため高容量でサ
イクル特性の優れたリチウム含有複合窒化物を得ること
ができる。
As described above, when a lithium-containing composite nitride is used as a negative electrode active material of a lithium secondary battery, it is necessary to control the initial crystal state, and for that purpose, the firing temperature of the raw material is important. High firing temperature, for example 650 ° C
At the above temperature, the intensity ratio I 001 / I 101 becomes large in the powder X-ray diffraction pattern of the obtained product. 650 so that the intensity ratio does not increase.
If it is calcined at a temperature lower than ℃, the crystallinity of the product will be low and sufficient capacity cannot be obtained. Therefore, in the present invention, initially firing the raw material at a low temperature of less than 650 ° C., the intensity ratio I 001
/ I 101 ≦ 0.2 or after forming crystals satisfying I 111 / I 101 ≦ 0.1, from once to via cold 650
Refire at a temperature of at least ℃. By performing the two-stage calcination in this manner, I 001 / I 101 ≦ 0.2 or I 111 / I 101
It satisfies ≦ 0.1 and has high crystallinity, so that a lithium-containing composite nitride having high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

【0026】第一の低温での焼成の温度が450℃未満
では、リチウム含有複合窒化物の生成反応が非常に遅く
なるため、焼成温度は450℃以上にする必要がある。
また、第二の高温での焼成の温度が800℃を超える
と、溶融温度が低く蒸発しやすいLiの窒化物中での含
有量を制御することが困難となる。
If the firing temperature at the first low temperature is lower than 450 ° C., the formation reaction of the lithium-containing composite nitride becomes very slow, so that the firing temperature must be 450 ° C. or higher.
On the other hand, when the second high-temperature baking temperature exceeds 800 ° C., it is difficult to control the content of Li, which has a low melting temperature and is easily evaporated, in the nitride.

【0027】原料の窒化リチウム粉末および遷移金属粉
末の平均粒径が大きくなると、低温での焼成の際に均一
な固溶体が得られず、最終生成物の結晶状態が不均一に
なり、電極材料としての特性が劣化する。そこで、窒化
リチウム粉末の平均粒径が45μm以下であり、遷移金
属粉末の平均粒径が15μm以下の原料を用いることが
好ましい。
If the average particle diameter of the raw material lithium nitride powder and transition metal powder is large, a uniform solid solution cannot be obtained at the time of firing at a low temperature, and the crystalline state of the final product becomes non-uniform. Characteristics deteriorate. Therefore, it is preferable to use a raw material in which the average particle diameter of the lithium nitride powder is 45 μm or less and the average particle diameter of the transition metal powder is 15 μm or less.

【0028】第一の焼成の温度を高くしたり、常温を経
由しないで第二の焼成を行ったりした場合には、固溶体
生成反応時の粒子成長が激しくなり、最終生成物の粒径
が大きくなってしまうという問題がある。特に、650
℃以上では顕著な粒子成長が起こるため、第一の焼成温
度を上記のように設定したことには、650℃以下の温
度で原料を焼成した後、一旦常温まで降温して固溶体生
成反応を完結させるという意味もある。そして、650
℃以上の高温で固溶体を再焼成することにより、原料粉
末の粒径を反映した最終生成物が得られる。従って、本
発明によれば最終生成物の粒径の制御が容易である。
When the temperature of the first baking is increased or the second baking is performed without passing through the normal temperature, the particle growth during the solid solution formation reaction becomes severe, and the particle size of the final product becomes large. There is a problem that it becomes. In particular, 650
Since the remarkable particle growth occurs at temperatures above ℃, setting the first firing temperature as described above means that after firing the raw materials at a temperature of 650 ° C or less, the temperature is once lowered to normal temperature to complete the solid solution generation reaction. There is also a meaning to make it. And 650
By refiring the solid solution at a high temperature of not less than ° C., a final product reflecting the particle size of the raw material powder is obtained. Therefore, according to the present invention, it is easy to control the particle size of the final product.

【0029】粒径の制御が容易であることから、最終生
成物の粉砕および分級の作業を簡略化することも可能に
なり、製造コストも低下する。例えば、平均粒径が45
μm以下の窒化リチウム粉末と平均粒径が15μm以下
のコバルト粉末を原料に用い、650℃未満で原料を焼
成後、常温を経由して650℃以上で再焼成を行うと、
50μm以下の平均粒径を有する粉末状の最終生成物が
効率よく得られる。
Since the control of the particle size is easy, the operations of pulverizing and classifying the final product can be simplified, and the production cost is reduced. For example, if the average particle size is 45
Using lithium nitride powder of μm or less and cobalt powder having an average particle size of 15 μm or less as the raw material, firing the raw material at less than 650 ° C., and performing re-firing at 650 ° C. or higher via room temperature,
A powdery final product having an average particle size of 50 μm or less can be obtained efficiently.

【0030】再焼成の温度は、最初の焼成温度よりも5
0℃以上高いことが、最終生成物の結晶性を充分に高め
ることができる点で好ましい。
The temperature of refiring is 5 times lower than the initial firing temperature.
A temperature higher than 0 ° C. is preferable in that the crystallinity of the final product can be sufficiently increased.

【0031】均一な固溶体の相からなるリチウム含有複
合窒化物を得るという観点から、最初の焼成は2時間以
上かけて行うことが好ましい。ただし、最初の焼成時間
が長すぎると製造コストが高くなるため50時間以下で
あることが好ましい。
From the viewpoint of obtaining a lithium-containing composite nitride composed of a uniform solid solution phase, the first calcination is preferably performed over 2 hours. However, if the initial baking time is too long, the production cost increases, so it is preferable that the baking time is 50 hours or less.

【0032】一方、再焼成の時間は2〜24時間である
ことが好ましい。再焼成の時間が短すぎると、生成物の
結晶性を充分に向上させることができず、長すぎると粉
末X線回折パターンにおける所定のピーク強度比を好ま
しい範囲に制御することが困難になる。
On the other hand, the re-firing time is preferably 2 to 24 hours. If the re-firing time is too short, the crystallinity of the product cannot be sufficiently improved, and if it is too long, it becomes difficult to control the predetermined peak intensity ratio in the powder X-ray diffraction pattern to a preferable range.

【0033】焼成工程において、昇温速度および降温速
度には、特に限定はないが、反応物に均一に熱が伝わ
り、合成反応が均一に進行しやすいことから1〜20℃
/分で昇温および降温を行うことが好ましい。また、焼
成工程は、反応物を撹拌しながら行うことが好ましい。
In the firing step, the rate of temperature rise and the rate of temperature fall are not particularly limited, but since heat is uniformly transmitted to the reactants and the synthesis reaction easily proceeds uniformly, 1 to 20 ° C.
Preferably, the temperature is raised and lowered at a rate of / min. In addition, the firing step is preferably performed while stirring the reactants.

【0034】遷移金属粉末としては、Co、Ni、C
u、Znなどが好ましく用いられるが、これらの金属に
は六方最密充填の結晶構造を有するものと立方最密充填
の結晶構造を有するものとが存在する。これらのうちで
は、六方最密充填の結晶構造を有する遷移金属を用いた
場合に、より反応性の高い良好な結晶構造を有するリチ
ウム含有複合窒化物を得ることができる。
As the transition metal powder, Co, Ni, C
Although u, Zn, and the like are preferably used, these metals include those having a hexagonal close-packed crystal structure and those having a cubic close-packed crystal structure. Among these, when a transition metal having a hexagonal close-packed crystal structure is used, a lithium-containing composite nitride having higher reactivity and a favorable crystal structure can be obtained.

【0035】本発明の方法で得られたリチウム含有複合
窒化物は、組成からは区別できないが、従来の方法で得
られるリチウム含有複合窒化物とは結晶構造または相構
造が異なり、優れた電極活物質として用い得る新規な材
料である。
Although the lithium-containing composite nitride obtained by the method of the present invention cannot be distinguished from the composition, it has a different crystal structure or phase structure from the lithium-containing composite nitride obtained by the conventional method, and has excellent electrode activity. It is a new material that can be used as a substance.

【0036】本発明のリチウム含有複合窒化物は、例え
ば電池の負極活物質として用いられる。負極活物質は、
導電剤、結着剤等の材料と混合して負極合剤として用い
られる。ただし、本発明のリチウム含有複合窒化物は、
表面が導電性材料で被覆されているため、導電剤を添加
しなくても有効に機能する電極を得ることが可能であ
る。
The lithium-containing composite nitride of the present invention is used, for example, as a negative electrode active material of a battery. The negative electrode active material is
It is used as a negative electrode mixture by mixing with materials such as a conductive agent and a binder. However, the lithium-containing composite nitride of the present invention,
Since the surface is covered with a conductive material, it is possible to obtain an electrode that functions effectively without adding a conductive agent.

【0037】導電剤は、電子伝導性材料であれば何でも
よい。電子伝導性材料としては、鱗片状黒鉛などの天然
黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイト類、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラ
ック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマル
ブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維
などの導電性繊維類、銅、ニッケル等の金属粉末類およ
びポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などが挙
げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組
み合わせて用いてもよい。これらの導電剤のなかでは、
人造黒鉛、アセチレンブラック、炭素繊維が特に好まし
い。
The conductive agent may be any material as long as it is an electron conductive material. Examples of the electron conductive material include natural graphite such as flake graphite, graphite such as artificial graphite and expanded graphite, carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black. Examples include conductive fibers such as fibers and metal fibers, metal powders such as copper and nickel, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives. These may be used alone or in combination of two or more. Among these conductive agents,
Artificial graphite, acetylene black and carbon fiber are particularly preferred.

【0038】導電剤の添加量は、特に限定されないが、
リチウム含有複合窒化物100重量部に対して1〜50
重量部が好ましく、1〜30重量部が特に好ましい。
The amount of the conductive agent is not particularly limited,
1 to 50 based on 100 parts by weight of lithium-containing composite nitride
Part by weight is preferred, and 1 to 30 parts by weight is particularly preferred.

【0039】結着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性
樹脂などが用いられる。例えば、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデン、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエ
チレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テ
トラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフル
オロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチ
レン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ
化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プ
ロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン
−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリ
デン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチ
レン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチル
ビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エ
チレン−アクリル酸共重合体またはそのNaイオン架橋
体、エチレン−メタクリル酸共重合体またはそのNaイ
オン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体また
はそのNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチ
ル共重合体またはそのNaイオン架橋体を挙げることが
できる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み
合わせて用いてもよい。これらのうちでは、スチレンブ
タジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−アク
リル酸共重合体またはそのNaイオン架橋体、エチレン
−メタクリル酸共重合体またはそのNaイオン架橋体、
エチレン−アクリル酸メチル共重合体またはそのNaイ
オン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体ま
たはそのNaイオン架橋体が好ましい。
As the binder, a thermoplastic resin, a thermosetting resin or the like is used. For example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer Polymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer Coal, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetra Fluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethylvinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene -Methyl acrylate copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methyl methacrylate copolymer or its Na ion crosslinked product. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, styrene-butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, ethylene-acrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product,
Ethylene-methyl acrylate copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methyl methacrylate copolymer or its Na ion crosslinked product are preferred.

【0040】負極合剤を分散媒を用いてペースト状にし
てから負極集電体に塗着し、乾燥すると、負極が得られ
る。負極集電体は、構成された電池内で化学変化を起こ
さない電子伝導体であれば何でもよい。負極集電体の材
料としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チ
タン、炭素、導電性樹脂などを用いることができる。銅
やステンレス鋼の表面をカーボン、ニッケルあるいはチ
タンで処理したものなども用いられる。また、これらの
材料の表面を酸化して用いることもできる。負極集電体
の材料としては、特に銅または銅合金が好ましい。ま
た、集電体の表面には凹凸を付けることが望ましい。負
極集電体の形状は、フォイル、フィルム、シート、ネッ
ト、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発泡
体、繊維群の成形体などであり、厚さは、特に限定され
ないが1〜500μmである。
The negative electrode mixture is made into a paste using a dispersion medium, applied to a negative electrode current collector, and dried to obtain a negative electrode. The negative electrode current collector may be any electronic conductor that does not cause a chemical change in the configured battery. As a material for the negative electrode current collector, for example, stainless steel, nickel, copper, titanium, carbon, a conductive resin, or the like can be used. Copper and stainless steel surfaces treated with carbon, nickel or titanium may also be used. Further, the surfaces of these materials can be oxidized and used. As a material of the negative electrode current collector, copper or a copper alloy is particularly preferable. In addition, it is desirable that the surface of the current collector be provided with irregularities. The shape of the negative electrode current collector is a foil, a film, a sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a formed body of a fiber group, and the like. It is 500 μm.

【0041】得られた負極を、リチウムを可逆的に吸蔵
・放出可能な正極、非水電解質、セパレータなどの電池
構成要素と組み合わせれば、高容量でサイクル特性に優
れた非水電解質二次電池を得ることができる。正極も正
極活物質、導電剤、結着剤などを含む正極合剤からなっ
ている。
When the obtained negative electrode is combined with battery components such as a positive electrode capable of reversibly inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte, and a separator, a non-aqueous electrolyte secondary battery having high capacity and excellent cycle characteristics is obtained. Can be obtained. The positive electrode is also made of a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive agent, a binder and the like.

【0042】正極活物質には、リチウム含有または非含
有の化合物を用いることができる。例えば、LiXCo
2、LiXNiO2、LiXMnO2、LiXCoYNi1-Y
Z、LiXCoY1-YZ、LiXNi1-YYZ、LiX
Mn24、LiXMn2-YY 4 (M=Na、Mg、S
c、Y、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、
Al、Cr、Pb、SbおよびBよりなる群から選ばれ
た少なくとも1種)などが挙げられる。ここでx=0〜
1.2、y=0〜0.9、z=2.0〜2.3である。
また、上記のx値は、充放電開始前の値であり、充放電
により増減する。ただし、遷移金属カルコゲン化物、バ
ナジウム酸化物およびそのリチウム化物、ニオブ酸化物
およびそのリチウム化物、有機導電性物質を用いた共役
系ポリマー、シェブレル相化合物等を用いることも可能
である。また、複数の異なる材料を混合して用いること
も可能である。
The positive electrode active material contains or does not contain lithium.
A compound having an organic compound can be used. For example, LiXCo
OTwo, LiXNiOTwo, LiXMnOTwo, LiXCoYNi1-Y
OZ, LiXCoYM1-YOZ, LiXNi1-YMYOZ, LiX
MnTwoOFour, LiXMn2-YMYO Four (M = Na, Mg, S
c, Y, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,
Selected from the group consisting of Al, Cr, Pb, Sb and B
At least one). Where x = 0
1.2, y = 0 to 0.9, z = 2.0 to 2.3.
The value x is a value before the start of charge / discharge, and
Increases or decreases according to However, transition metal chalcogenides,
Nadium oxide and its lithium compound, niobium oxide
And its conjugates using lithiated and organic conductive materials
-Based polymers, Chevrel phase compounds, etc. can also be used
It is. In addition, mixing and using different materials
Is also possible.

【0043】正極活物質粒子の平均粒径は、特に限定さ
れないが1〜30μmであることが好ましい。ただし、
LiXCoO2に代表されるリチウム含有化合物を正極活
物質とし、リチウム含有複合窒化物を負極活物質として
用いて電池を構成する場合、正極および負極の一方から
予めリチウムを脱離するための処理が必要である。
The average particle size of the positive electrode active material particles is not particularly limited, but is preferably 1 to 30 μm. However,
When a lithium-containing compound represented by Li X CoO 2 is used as a positive electrode active material and a lithium-containing composite nitride is used as a negative electrode active material to form a battery, a treatment for previously removing lithium from one of the positive electrode and the negative electrode is necessary.

【0044】正極用の導電剤は、正極材料の充放電電位
において化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば
何でもよい。例えば、鱗片状黒鉛などの天然黒鉛、人造
黒鉛などのグラファイト類、アセチレンブラック、ケッ
チェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラ
ック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボン
ブラック類、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、
フッ化カーボン、アルミニウム等の金属粉末類、酸化亜
鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、酸化
チタンなどの導電性金属酸化物、ポリフェニレン誘導体
などの有機導電性材料などを挙げることができる。これ
らは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用い
てもよい。これらのうちでは、人造黒鉛、アセチレンブ
ラックが特に好ましい。
The conductive agent for the positive electrode may be any electronic conductive material that does not cause a chemical change in the charge and discharge potential of the positive electrode material. For example, natural graphite such as flake graphite, graphite such as artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black, and conductive materials such as carbon fiber and metal fiber. Fibers,
Examples thereof include metal powders such as carbon fluoride and aluminum, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, and organic conductive materials such as polyphenylene derivatives. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, artificial graphite and acetylene black are particularly preferred.

【0045】導電剤の添加量は、特に限定されないが、
正極活物質100重量部に対して1〜50重量部が好ま
しく、1〜30重量部が特に好ましい。ただし、カーボ
ンやグラファイトの場合、2〜15重量部が特に好まし
い。
The amount of the conductive agent is not particularly limited,
The amount is preferably 1 to 50 parts by weight, particularly preferably 1 to 30 parts by weight, per 100 parts by weight of the positive electrode active material. However, in the case of carbon or graphite, 2 to 15 parts by weight is particularly preferable.

【0046】正極用の結着剤としては、熱可塑性樹脂、
熱硬化性樹脂などが用いられる。具体的には、例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエ
チレン、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴ
ム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン
共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリ
デン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン
−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフ
ルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプ
ロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレ
ン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共
重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン
−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン
−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロ
エチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体また
はそのNaイオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重
合体またはそのNaイオン架橋体、エチレン−アクリル
酸メチル共重合体またはそのNaイオン架橋体、エチレ
ン−メタクリル酸メチル共重合体またはそのNaイオン
架橋体を挙げることができる。これらは単独で用いても
よく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの
うちでは、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロ
エチレンが好ましい。
As the binder for the positive electrode, a thermoplastic resin,
A thermosetting resin or the like is used. Specifically, for example,
Polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinyl ether copolymer , Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, Propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoro Tylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene -Methyl acrylate copolymer or its Na ion crosslinked product, ethylene-methyl methacrylate copolymer or its Na ion crosslinked product. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene are preferred.

【0047】本発明に用いられる正極集電体は、正極材
料の充放電電位において化学変化を起こさない電子伝導
体であれば何でもよい。正極集電体の材料としては、例
えば、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン、炭素、導
電性樹脂などが挙げられる。これらのうちでは、特にア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。アル
ミニウムやステンレス鋼の表面をカーボンあるいはチタ
ンで処理したものを用いてもよい。これらの材料の表面
を酸化して用いることもできる。また、集電体表面には
凹凸を付けることが望ましい。集電体の形状は、フォイ
ル、フィルム、シート、ネット、パンチされたもの、ラ
ス体、多孔質体、発泡体、繊維群、不織布体の成形体な
どであり、厚さは、特に限定されないが1〜500μm
である。
The positive electrode current collector used in the present invention may be any electronic conductor that does not cause a chemical change in the charge / discharge potential of the positive electrode material. Examples of the material of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, titanium, carbon, and a conductive resin. Of these, aluminum or an aluminum alloy is particularly preferred. A material obtained by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon or titanium may be used. The surface of these materials can be oxidized and used. In addition, it is desirable to form irregularities on the current collector surface. The shape of the current collector is a foil, a film, a sheet, a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foam, a fiber group, a molded body of a nonwoven fabric, and the like, and the thickness is not particularly limited. 1 to 500 μm
It is.

【0048】正極合剤や負極合剤には、導電剤、結着
剤、分散媒の他に、フィラー、イオン伝導体、圧力増強
剤その他の各種添加剤を用いることができる。フィラー
としては、構成された電池内で化学変化を起こさない繊
維状材料であれば何でも用いることができる。通常、ポ
リプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマ
ー、ガラス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの
添加量は特に限定されないが、電極合剤に対して0〜3
0重量%が好ましい。
For the positive electrode mixture and the negative electrode mixture, in addition to a conductive agent, a binder, and a dispersion medium, fillers, ion conductors, pressure enhancers, and other various additives can be used. As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the configured battery can be used. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. The addition amount of the filler is not particularly limited, but is 0 to 3 with respect to the electrode mixture.
0% by weight is preferred.

【0049】正極および負極は、少なくとも正極合剤面
と負極合剤面とが対向するように電池内に配置される。
The positive electrode and the negative electrode are arranged in the battery such that at least the positive electrode mixture surface and the negative electrode mixture surface face each other.

【0050】非水電解質は、例えば、非水溶媒およびそ
の溶媒に溶解するリチウム塩から構成されている。非水
溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカ
ーボネートなど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、エチルメチルカーボネ
ート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート
類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プ
ロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル類、
γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類、1,2−ジメ
トキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメ
トキシエタン等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラ
ン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル
類、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホ
ルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジ
オキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニト
ロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、
トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラ
ン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−イミダ
ゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロ
ピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導
体、エチルエーテル、1,3−プロパンサルトン、アニ
ソール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン
などの非プロトン性有機溶媒を挙げることができる。こ
れらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いて
もよい。なかでも環状カーボネートと鎖状カーボネート
との混合物または環状カーボネートと鎖状カーボネート
と脂肪族カルボン酸エステルとの混合物が好ましい。
The non-aqueous electrolyte is composed of, for example, a non-aqueous solvent and a lithium salt dissolved in the solvent. As the non-aqueous solvent, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, cyclic carbonates such as vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, chain carbonates such as dipropyl carbonate, methyl formate, methyl acetate, methyl acetate , Aliphatic carboxylic acid esters such as methyl propionate and ethyl propionate,
γ-lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, chain ethers such as ethoxymethoxyethane, tetrahydrofuran, cyclic ethers such as 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolan, formamide, acetamide, dimethylformamide, dioxolan, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphoric acid triester,
Trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ethyl ether, 1,3-propane sultone, Aprotic organic solvents such as anisole, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate or a mixture of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an aliphatic carboxylic acid ester is preferable.

【0051】非水溶媒に溶解するリチウム塩としては、
例えばLiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAl
Cl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、LiCF
3SO 3、LiCF3CO2、Li(CF3SO22、Li
AsF6、LiN(CF3SO22、LiB10Cl10、低
級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、L
iI、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウ
ム、イミド類等を挙げることができる。これらは単独で
用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらのうちではLiPF6が特に好ましい。
As the lithium salt dissolved in the non-aqueous solvent,
For example, LiClOFour, LiBFFour, LiPF6, LiAl
ClFour, LiSbF6, LiSCN, LiCl, LiCF
ThreeSO Three, LiCFThreeCOTwo, Li (CFThreeSOTwo)Two, Li
AsF6, LiN (CFThreeSOTwo)Two, LiBTenClTen, Low
Lithium aliphatic carboxylate, LiCl, LiBr, L
iI, lithium chloroborane, lithium lithium tetraphenylborate
And imides. These alone
They may be used, or two or more kinds may be used in combination.
Of these, LiPF6Is particularly preferred.

【0052】具体的には、非水電解質としては、エチレ
ンカーボネートとエチルメチルカーボネートを少なくと
も含み、LiPF6を含む電解質が好ましい。
Specifically, as the non-aqueous electrolyte, an electrolyte containing at least ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate and containing LiPF 6 is preferable.

【0053】リチウム塩の非水溶媒中での溶解量は、特
に限定されないが、0.2〜2mol/リットルが好ま
しく、0.5〜1.5mol/リットルが特に好まし
い。
The amount of lithium salt dissolved in the non-aqueous solvent is not particularly limited, but is preferably from 0.2 to 2 mol / l, particularly preferably from 0.5 to 1.5 mol / l.

【0054】非水電解質の電池内への添加量は、特に限
定されないが、正極材料や負極材料の量、電池のサイズ
等によって必要量は異なってくる。
The amount of the nonaqueous electrolyte added to the battery is not particularly limited, but the required amount varies depending on the amounts of the positive electrode material and the negative electrode material, the size of the battery, and the like.

【0055】非水電解質としては、以下に述べるような
固体電解質を用いることもできる。固体電解質は、無機
固体電解質と有機固体電解質に分類される。無機固体電
解質では、Liの窒化物、ハロゲン化物および酸素酸塩
などがよく知られている。なかでもLi4SiO4、Li
4SiO4−LiI−LiOH、xLi3PO4−(1−
x)Li4SiO4、Li2SiS3、Li3PO4−Li2
S−SiS2、Li32(PO43(MはScおよびI
nより選ばれた少なくとも1種)、リン酸オキシナイト
ライド、硫化リン化合物などが有効である。有機固体電
解質では、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロ
ピレンオキサイド、ポリホスファゼン、ポリアジリジ
ン、ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコール、
ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン
など、またはこれらの誘導体、混合物、複合体などのポ
リマー材料が有効である。
As the non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte as described below can be used. Solid electrolytes are classified into inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes. Among the inorganic solid electrolytes, nitrides, halides and oxyacid salts of Li are well known. Among them, Li 4 SiO 4 and Li
4 SiO 4 -LiI-LiOH, xLi 3 PO 4 - (1-
x) Li 4 SiO 4, Li 2 SiS 3, Li 3 PO 4 -Li 2
S-SiS 2, Li 3 M 2 (PO 4) 3 (M is Sc and I
n), oxynitride phosphate, phosphorus sulfide compound, and the like are effective. In the organic solid electrolyte, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polyaziridine, polyethylene sulfide, polyvinyl alcohol,
Polymer materials such as polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene and the like, or derivatives, mixtures and composites thereof are effective.

【0056】電池の充放電特性を改良する目的で、以下
の化合物を非水電解質に添加することも有効である。例
えば、トリエチルフォスファイト、トリエタノールアミ
ン、環状エーテル、エチレンジアミン、n−グライム、
ピリジン、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘
導体、クラウンエーテル類、第四級アンモニウム塩、エ
チレングリコールジアルキルエーテル等を用いることが
できる。
It is also effective to add the following compounds to the non-aqueous electrolyte for the purpose of improving the charge / discharge characteristics of the battery. For example, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme,
Pyridine, hexaphosphoric acid triamide, nitrobenzene derivatives, crown ethers, quaternary ammonium salts, ethylene glycol dialkyl ether, and the like can be used.

【0057】電池に用いるセパレータとしては、大きな
イオン透過度と所定の機械的強度を有する絶縁性の微多
孔性薄膜が用いられる。セパレータは、一定温度以上で
孔を閉塞し、抵抗をあげる機能を有することが好まし
い。耐有機溶剤性と疎水性の点からポリプロピレン、ポ
リエチレンなどの材料を単独または組み合わせて用いた
オレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維などからなる
シート、不織布または織布が用いられる。セパレータの
孔径は、電極シートより脱離した正極材料や負極材料が
透過しない範囲であることが望ましく、例えば0.01
〜1μmであることが望ましい。セパレータの厚さは、
一般的には10〜300μmである。また、空隙率は、
電子やイオンの透過性、素材、膜圧に応じて決定される
が、一般的には30〜80%であることが望ましい。
As the separator used in the battery, an insulating microporous thin film having a high ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. The separator preferably has a function of closing the pores at a certain temperature or higher and increasing the resistance. A sheet, nonwoven fabric or woven fabric made of an olefin-based polymer or glass fiber using a material such as polypropylene or polyethylene alone or in combination from the viewpoint of organic solvent resistance and hydrophobicity is used. The pore size of the separator is desirably in a range where the positive electrode material and the negative electrode material detached from the electrode sheet do not pass through, for example, 0.01
It is desirably about 1 μm. The thickness of the separator is
Generally, it is 10 to 300 μm. The porosity is
It is determined according to the electron and ion permeability, the material, and the film pressure, but generally it is preferably 30 to 80%.

【0058】ポリマー材料に、非水電解液を保持させた
ものを正極合剤、負極合剤に含ませ、非水電解液を保持
したポリマー材料からなる多孔性のセパレータを正極、
負極と一体化した電池を構成することも可能である。こ
のときポリマー材料としては、非水電解液を保持できる
ものであればよいが、特にフッ化ビニリデンとヘキサフ
ルオロプロピレンの共重合体が好ましい。
A polymer material holding a non-aqueous electrolyte is contained in a positive electrode mixture and a negative electrode mixture, and a porous separator made of the polymer material holding a non-aqueous electrolyte is used as a positive electrode.
It is also possible to configure a battery integrated with the negative electrode. At this time, any polymer material can be used as long as it can hold the non-aqueous electrolyte, but a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene is particularly preferable.

【0059】本発明の非水電解質二次電池は、携帯情報
端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二
輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に用いる
ことができるが、特にこれらに限定されるわけではな
い。電池の形状には、コイン型、ボタン型、シート型、
積層型、円筒型、偏平型、角型などがある。
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used for portable information terminals, portable electronic devices, household small power storage devices, motorcycles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc., but is not particularly limited thereto. It is not done. There are coin type, button type, sheet type,
There are a laminated type, a cylindrical type, a flat type, and a square type.

【0060】[0060]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on embodiments. However, the present invention is not limited to these examples.

【0061】《実施例1》遷移金属にCoを用いたLi
3-XCoXNのリチウム含有複合窒化物ついて説明する。
Example 1 Li using Co as transition metal
The lithium-containing composite nitride of 3-X Co X N will be described.

【0062】Li3-XCoXNは、平均粒径が36μmの
窒化リチウム粉末と平均粒径が12μmのコバルト粉末
とを所定の比率で混合し、1.0×105Paの窒素雰
囲気中で二段階の焼成を行うことにより合成した。原料
の混合比は、x値がそれぞれ0.3、0.4、0.5ま
たは0.6となるようにした。
Li 3-X Co X N is prepared by mixing lithium nitride powder having an average particle diameter of 36 μm and cobalt powder having an average particle diameter of 12 μm at a predetermined ratio, and is mixed in a nitrogen atmosphere of 1.0 × 10 5 Pa. By performing two-stage firing. The mixing ratio of the raw materials was such that the x value was 0.3, 0.4, 0.5 or 0.6, respectively.

【0063】まず、最初の焼成の温度について検討し
た。すなわち、最初の焼成では、原料を450℃、50
0℃、550℃、600℃または650℃に昇温して8
時間加熱した後、一旦常温まで降温し、その後、再び7
00℃に昇温して2〜3時間再焼成した。
First, the temperature of the first firing was examined. That is, in the first firing, the raw material is heated at 450 ° C.
Raise the temperature to 0 ° C, 550 ° C, 600 ° C or 650 ° C,
After heating for an hour, the temperature is once lowered to room temperature, and then
The temperature was raised to 00 ° C. and re-baked for 2 to 3 hours.

【0064】次に、再焼成の温度について検討した。す
なわち、最初の焼成では、原料を550℃で8時間加熱
した後、一旦常温まで降温し、その後、再び600℃、
650℃、700℃または800℃に昇温して2〜3時
間再焼成した。
Next, the temperature of refiring was examined. That is, in the first baking, after heating the raw material at 550 ° C. for 8 hours, the temperature is once lowered to normal temperature, and then again at 600 ° C.
The temperature was raised to 650 ° C., 700 ° C., or 800 ° C., and rebaked for 2 to 3 hours.

【0065】比較例として、二段階の焼成を行わず、原
料を450℃、500℃、550℃、600℃、700
℃または800℃で8時間焼成しただけの試料も準備し
た。上記のいずれの場合も、昇温および降温の速さは、
10℃/分とした。
As a comparative example, the raw materials were not heated at 450 ° C., 500 ° C., 550 ° C., 600 ° C.,
Samples that were only fired at 800C or 800C for 8 hours were also prepared. In either case, the rate of temperature rise and fall is
10 ° C./min.

【0066】得られた試料を粉末X線回折で分析した。
X線回折パターンから算出した六方晶の(001)面に
よる反射ピーク強度(I001)の(101)面による反
射ピーク強度(I101)に対する比率(I001
101)、および(101)面による反射ピークの半価
幅を表1に示す。
The obtained sample was analyzed by powder X-ray diffraction.
Reflection peak intensity of (101) plane of the reflection peak intensity (I 001) by (001) plane of the hexagonal calculated from X-ray diffraction pattern ratio (I 101) (I 001 /
I 101 ) and the half width of the reflection peak due to the (101) plane are shown in Table 1.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】表1から、450℃以上650℃未満の温
度で原料の最初の焼成を行い、常温まで降温し、再度6
50℃以上800℃以下の温度で焼成する2段階の焼成
を行った場合には、I001/I101≦0.20を満たし、
(101)面による反射ピークの半価幅が0.25以下
のリチウム含有複合窒化物が得られることがわかる。
As shown in Table 1, the first firing of the raw material was performed at a temperature of 450 ° C. or more and less than 650 ° C., the temperature was lowered to room temperature, and
When the two-stage baking is performed at a temperature of 50 ° C. or more and 800 ° C. or less, I 001 / I 101 ≦ 0.20 is satisfied,
It can be seen that a lithium-containing composite nitride having a half-value width of a reflection peak by the (101) plane of 0.25 or less can be obtained.

【0069】得られた試料(リチウム含有複合窒化物)
を用いて図2に示すコイン型試験セルを作製し、そのサ
イクル特性を評価した。
Sample obtained (composite nitride containing lithium)
Was used to produce a coin-type test cell shown in FIG. 2, and its cycle characteristics were evaluated.

【0070】まず、リチウム含有複合窒化物の粉末と、
導電剤としての人造黒鉛(KS6)と、結着剤としての
ポリ4フッ化エチレンとを重量比(100:20:5)
で混合し、ケース3内に設置した集電体2上に一体成形
して試験電極1とした。試験電極1は80℃で充分に減
圧乾燥した。次に、試験電極1上にセパレータとしての
多孔質ポリエチレンシート7を設置した。そして、エチ
レンカーボネートとジエチルカーボネートの1:1の混
合溶媒に1モル/リットルの濃度で六フッ化リン酸リチ
ウムを溶解したものを、非水電解質としてケース3内に
注いだ。一方、対極としてのリチウム箔4を、ケース3
を封口するための封口板6の内側に設置された集電体5
に圧着した。そして、周囲にガスケット8を有する封口
板6をケース3に重ねた後、プレス封口機を用いてかし
め封口することにより、コイン型電池を得た。試験電極
中のリチウム含有複合窒化物の重量は25mgとなるよ
うに調整した。対極のリチウム箔は、試験電極の容量に
対して充分に過剰な量である。
First, a lithium-containing composite nitride powder;
The weight ratio (100: 20: 5) of artificial graphite (KS6) as a conductive agent and polytetrafluoroethylene as a binder
, And integrally molded on a current collector 2 installed in a case 3 to obtain a test electrode 1. The test electrode 1 was sufficiently dried at 80 ° C. under reduced pressure. Next, a porous polyethylene sheet 7 as a separator was placed on the test electrode 1. Then, a solution obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate in a 1: 1 mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a concentration of 1 mol / liter was poured into the case 3 as a non-aqueous electrolyte. On the other hand, the lithium foil 4 as a counter electrode is
Current collector 5 installed inside sealing plate 6 for sealing
Was crimped. Then, the sealing plate 6 having the gasket 8 around it was placed on the case 3 and then swaged with a press sealing machine to obtain a coin-type battery. The weight of the lithium-containing composite nitride in the test electrode was adjusted to be 25 mg. The counter-electrode lithium foil is in a sufficient excess with respect to the capacity of the test electrode.

【0071】次いで、試験セルの充放電サイクルを繰り
返し行った。充放電は、電流密度0.5mA/cm2
定電流で、0〜1.5Vの電圧範囲で行った。そして、
初期に対する50サイクル目の容量維持率(%)で充放
電サイクル特性を評価した。図3にI001/I101ピーク
強度比と容量維持率との関係を示す。また、図4にx=
0.4の場合の(101)面による反射ピークの半価幅
と電池容量との関係を示す。
Next, the charge / discharge cycle of the test cell was repeated. Charging and discharging were performed at a constant current of 0.5 mA / cm 2 in a voltage range of 0 to 1.5 V. And
The charge / discharge cycle characteristics were evaluated based on the capacity maintenance ratio (%) at the 50th cycle from the initial stage. FIG. 3 shows the relationship between the I 001 / I 101 peak intensity ratio and the capacity retention ratio. In addition, FIG.
The relationship between the half width of the reflection peak by the (101) plane and the battery capacity in the case of 0.4 is shown.

【0072】図3において、I001/I101が0.15以
下では50サイクル目の容量維持率が97%以上、0.
20以下では95%以上と良好であるのに対して、0.
20を超えると容量維持率が大幅に低下している。ま
た、図4から(101)面による反射ピークの半価幅が
0.25゜を超えると容量の低下が著しいことがわか
る。
In FIG. 3, when I 001 / I 101 is 0.15 or less, the capacity retention ratio in the 50th cycle is 97% or more and 0.
When it is 20 or less, it is as good as 95% or more.
If it exceeds 20, the capacity retention rate is significantly reduced. Also, FIG. 4 shows that when the half width of the reflection peak by the (101) plane exceeds 0.25 °, the capacity is significantly reduced.

【0073】《実施例2》本実施例では、粉末X線回折
パターンの(111)面による反射ピーク強度
(I 111)の(101)面による反射ピーク強度
(I101)に対する比率(I111/I1 01)と、サイクル
特性との関係について検討した。検討した資料(リチウ
ム含有複合窒化物)は実施例1で用いたものと同じであ
る。
Example 2 In this example, powder X-ray diffraction
Reflection peak intensity by (111) plane of pattern
(I 111) Reflection peak intensity by (101) plane
(I101) To the ratio (I111/ I1 01) And the cycle
The relationship with the characteristics was discussed. Materials reviewed (Lichiu
Is the same as that used in Example 1.
You.

【0074】表2に、X線回折パターンから算出した強
度比I111/I101を示す。
Table 2 shows the intensity ratio I 111 / I 101 calculated from the X-ray diffraction pattern.

【0075】[0075]

【表2】 [Table 2]

【0076】表2から、450℃以上650℃未満の温
度で原料の最初の焼成を行い、常温まで降温し、再度6
50℃以上800℃以下の温度で焼成する2段階の焼成
を行った場合には、I111/I101≦0.10を満たすリ
チウム含有複合窒化物が得られることがわかる。
As shown in Table 2, the first firing of the raw material was performed at a temperature of 450 ° C. or more and less than 650 ° C., the temperature was lowered to room temperature, and
It can be seen that when the two-stage baking is performed at a temperature of 50 ° C. or more and 800 ° C. or less, a lithium-containing composite nitride satisfying I 111 / I 101 ≦ 0.10.

【0077】また、図5に強度比I111/I101と容量維
持率との関係を示す。
FIG. 5 shows the relationship between the intensity ratio I 111 / I 101 and the capacity retention ratio.

【0078】図5において、I111/I101が0.05以
下では50サイクル目の容量維持率が97%、0.10
以下では85%以上と良好であるのに対して、0.10
を超えると容量維持率が急激に低下している。従って、
111/I101の値が0.10以下の場合に良好なサイク
ル特性が得られると考えられる。
In FIG. 5, when I 111 / I 101 is 0.05 or less, the capacity retention ratio at the 50th cycle is 97%, 0.10
In the following, it is as good as 85% or more, whereas 0.10
When the ratio exceeds, the capacity retention rate sharply decreases. Therefore,
It is considered that good cycle characteristics can be obtained when the value of I 111 / I 101 is 0.10 or less.

【0079】《実施例3》本実施例では、各種平均粒径
の窒化リチウム粉末とコバルト粉末を原料として用い
た。
Example 3 In this example, lithium nitride powder and cobalt powder having various average particle diameters were used as raw materials.

【0080】平均粒径が50μm、45μmまたは40
μm以下の窒化リチウム粉末と、20μm、15μmま
たは10μm以下のコバルト粉末を用いてリチウム含有
複合窒化物の合成を行った。このとき、最初の焼成は6
00℃で8時間行い、一旦常温まで降温し、700℃で
2〜3時間再焼成する二段階の焼成を行った。
The average particle size is 50 μm, 45 μm or 40
A lithium-containing composite nitride was synthesized using a lithium nitride powder having a size of not more than μm and a cobalt powder having a size of not more than 20 μm, 15 μm, or 10 μm. At this time, the first firing is 6
The firing was carried out at 00 ° C. for 8 hours, the temperature was once lowered to room temperature, and re-firing was performed at 700 ° C. for 2 to 3 hours.

【0081】比較例として、700℃で一段階の焼成を
行って得られた試料、および600℃で焼成を行った
後、常温まで降温せずに700℃に昇温して再焼成して
得られた試料を準備した。そして、得られた最終生成物
の平均粒径を測定した。原料の平均粒径と、常温を経由
する二段階の焼成を行って得られた最終生成物の平均粒
径との関係を表3に示す。
As a comparative example, a sample obtained by performing one-step firing at 700 ° C. and a sample obtained by firing at 600 ° C., and then raising the temperature to 700 ° C. without lowering the temperature to normal temperature and re-baking. The prepared sample was prepared. Then, the average particle size of the obtained final product was measured. Table 3 shows the relationship between the average particle size of the raw material and the average particle size of the final product obtained by performing the two-stage calcination at room temperature.

【0082】700℃で一段階の焼成を行った場合、お
よび常温を経由しないで700℃で再焼成を行った場合
には、いすれも最終生成物が焼結体であり、粉末になら
なかった。
When firing at 700 ° C. in one stage and re-firing at 700 ° C. without passing through normal temperature, the final product is a sintered body and does not become powder. Was.

【0083】[0083]

【表3】 [Table 3]

【0084】表3から、窒化リチウム粉末の平均粒径を
45μm以下、コバルト粉末の平均粒径を15μm以下
として、常温を経由する二段階の焼成を行った場合に
は、最終生成物の平均粒径を50μm以下に制御できる
ことがわかる。一方、比較例の場合は焼結体となってし
まったことから、粉末を得ることすら困難であることが
わかる。
As shown in Table 3, when the average particle size of the lithium nitride powder was set to 45 μm or less and the average particle size of the cobalt powder was set to 15 μm or less, and the two-stage calcination was performed at room temperature, the average particle size of the final product was obtained. It can be seen that the diameter can be controlled to 50 μm or less. On the other hand, in the case of the comparative example, since it became a sintered body, it is understood that it is difficult to obtain even a powder.

【0085】《実施例4》本実施例では、遷移金属とし
てNi、CuまたはZnを用い、Li2.6Ni0.4N、L
2.6Cu0.4NまたはLi2.6Zn0.4Nを合成した。
Example 4 In this example, Ni, Cu or Zn was used as the transition metal, and Li 2.6 Ni 0.4 N, L
i 2.6 Cu 0.4 N or Li 2.6 Zn 0.4 N was synthesized.

【0086】原料として15μm以下に分級したニッケ
ル粉末、コバルト粉末または亜鉛粉末を用い、x値を
0.4としたこと以外、実施例1と同様の条件で各種試
料を調製した。そして、得られた試料を用いて実施例1
と同様にコイン型電池を作製し、その評価を行った。
Various samples were prepared under the same conditions as in Example 1 except that nickel powder, cobalt powder or zinc powder classified to 15 μm or less was used as a raw material and the x value was 0.4. Then, Example 1 was performed using the obtained sample.
A coin-type battery was prepared in the same manner as in Example 1 and evaluated.

【0087】X線回折パターンから算出した六方晶の
(001)面による反射ピーク強度(I001)の(10
1)面による反射ピーク強度(I101)に対する比率
(I001/I101)、および(101)面による反射ピー
クの半価幅を表4に示す。
The intensity of the reflection peak (I 001 ) due to the hexagonal (001) plane calculated from the X-ray diffraction pattern was (10)
Table 1 shows the ratio (I 001 / I 101 ) to the reflection peak intensity (I 101 ) due to the (1) plane, and the half width of the reflection peak due to the (101) plane.

【0088】[0088]

【表4】 [Table 4]

【0089】表4から、450℃以上650℃未満の温
度で原料の最初の焼成を行い、常温まで降温し、再度6
50℃以上800℃以下の温度で焼成する2段階の焼成
を行った場合には、I001/I101≦0.20を満たし、
(101)面による反射ピークの半価幅が0.25以下
のリチウム含有複合窒化物が得られることがわかる。
As shown in Table 4, the first firing of the raw material was performed at a temperature of 450 ° C. or more and less than 650 ° C., the temperature was lowered to room temperature, and
When the two-stage baking is performed at a temperature of 50 ° C. or more and 800 ° C. or less, I 001 / I 101 ≦ 0.20 is satisfied,
It can be seen that a lithium-containing composite nitride having a half-value width of a reflection peak by the (101) plane of 0.25 or less can be obtained.

【0090】なお、一段階の焼成では、実施例3の場合
と同様に最終生成物が粉末ではなく、焼結体となってし
まい、粒径の制御が困難であった。
In the one-stage firing, the final product was not a powder but a sintered body as in the case of Example 3, and it was difficult to control the particle size.

【0091】図6に強度比I001/I101と容量維持率と
の関係を示す。
FIG. 6 shows the relationship between the intensity ratio I 001 / I 101 and the capacity retention ratio.

【0092】図6では、遷移金属としてNi、Cuまた
はZnを用いた場合にも、I001/I101が0.20以下
では50サイクル目の容量維持率が96%以上、0.1
5以下では95%以上と良好であるのに対して、0.2
0を超えると容量維持率が急激に低下している。このこ
とから、遷移金属としてNi、CuまたはZnを用いて
もI001/I101の値が0.20以下の場合に良好なサイ
クル特性が得られることがわかる。また、Coの場合と
同様にI111/I101の値が0.10以下の場合には良好
なサイクル特性が得られた。
[0092] In Figure 6, Ni as transition metals, in the case of using a Cu or Zn, I 001 / I 101 is 0.20 or less in the 50 th cycle capacity retention rate of 96% or more, 0.1
5 or less is as good as 95% or more, whereas 0.2
When it exceeds 0, the capacity retention rate sharply decreases. This indicates that good cycle characteristics can be obtained when the value of I 001 / I 101 is 0.20 or less even when Ni, Cu or Zn is used as the transition metal. As in the case of Co, when the value of I 111 / I 101 was 0.10 or less, good cycle characteristics were obtained.

【0093】本実施例では、遷移金属を単独で用いた場
合について説明したが、2種以上の金属を混合して用い
ても同様の効果が得られると考えられる。
In this embodiment, the case where the transition metal is used alone has been described. However, it is considered that the same effect can be obtained by using a mixture of two or more metals.

【0094】本実施例ではコイン型電池を用いて試験を
行ったが、円筒型電池やポリマー電解質を用いた積層型
電池での試験においても同様の結果が得られると考えら
れる。
In this example, the test was performed using a coin-type battery. However, it is considered that similar results can be obtained in a test using a cylindrical battery or a stacked battery using a polymer electrolyte.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明によれば、窒化リチウム粉末と遷
移金属粉末とを混合し、窒素を有する雰囲気中で、45
0℃以上650℃未満の温度で焼成した後、室温まで降
温し、再度650℃以上800℃以下の温度で焼成する
2段階の焼成を行うため、従来に比べて容量が高く、し
かもサイクル特性に優れた電極を与えるリチウム含有複
合窒化物を得ることができる。
According to the present invention, lithium nitride powder and transition metal powder are mixed and mixed in an atmosphere containing nitrogen.
After firing at a temperature of 0 ° C. or more and less than 650 ° C., the temperature is lowered to room temperature, and firing is performed at a temperature of 650 ° C. or more and 800 ° C. or less. A lithium-containing composite nitride that gives an excellent electrode can be obtained.

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

【図1】リチウム含有複合窒化物の一例の粉末X線回折
パターンである。
FIG. 1 is an X-ray powder diffraction pattern of an example of a lithium-containing composite nitride.

【図2】非水電解質二次電池用負極の評価用試験セルの
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a test cell for evaluating a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【図3】実施例1の試料のピーク強度比I001/I101
容量維持率との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the peak intensity ratio I 001 / I 101 of the sample of Example 1 and the capacity retention ratio.

【図4】実施例1の試料(x=0.4)の(101)面
による反射ピークの半価幅と電池容量との関係を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a half width of a reflection peak by a (101) plane of a sample (x = 0.4) of Example 1 and a battery capacity.

【図5】実施例2の試料のピーク強度比I111/I101
容量維持率との関係を示す図である。
FIG. 5 is a view showing the relationship between the peak intensity ratio I 111 / I 101 of the sample of Example 2 and the capacity retention ratio.

【図6】実施例4の試料のピーク強度比I001/I101
容量維持率との関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the peak intensity ratio I 001 / I 101 of the sample of Example 4 and the capacity retention ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試験電極 2 集電体 3 ケース 4 リチウム箔 5 集電体 6 封口板 7 セパレータ 8 ガスケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test electrode 2 Current collector 3 Case 4 Lithium foil 5 Current collector 6 Sealing plate 7 Separator 8 Gasket

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠松 真治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新田 芳明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK05 AK15 AK16 AK18 AL01 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 AM16 BJ03 BJ12 CJ02 CJ08 DJ16 DJ17 HJ05 HJ13 HJ14 5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CA09 CA11 CA19 CA20 CA29 CB01 FA02 FA17 FA19 HA05 HA13 HA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinji Kasamatsu 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Yoshiaki Nitta 1006 Odakadoma Kadoma City, Osaka Pref. F-term (Reference) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK05 AK15 AK16 AK18 AL01 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM12 AM16 BJ03 BJ12 CJ02 CJ08 DJ16 DJ17 HJ05 HJ13 HJ14 5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CA09 CA11 CA19 FA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒化リチウム粉末と遷移金属粉末の混合
物を、窒素を有する雰囲気中で450℃以上650℃未
満で焼成した後、100℃以下に冷却する第1工程、お
よび第1工程の生成物を再度650℃以上800℃以下
で焼成する第2工程を有することを特徴とする非水電解
質二次電池の負極用リチウム含有複合窒化物の製造法。
1. A first step of firing a mixture of lithium nitride powder and transition metal powder at 450 ° C. or more and less than 650 ° C. in an atmosphere containing nitrogen, and then cooling the mixture to 100 ° C. or less, and a product of the first step A second step of re-baking at 650 ° C. or more and 800 ° C. or less for a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery.
【請求項2】 前記遷移金属粉末が、Co、Ni、Cu
およびZnよりなる群から選ばれた少なくとも1種から
なる請求項1記載の負極用リチウム含有複合窒化物の製
造法。
2. The method according to claim 1, wherein the transition metal powder is Co, Ni, Cu.
The method for producing a lithium-containing composite nitride for a negative electrode according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of Zn and Zn.
【請求項3】 前記窒化リチウム粉末の平均粒径が45
μm以下であり、前記遷移金属粉末の平均粒径が15μ
m以下である請求項1記載の負極用リチウム含有複合窒
化物の製造法。
3. The lithium nitride powder has an average particle size of 45.
μm or less, and the average particle size of the transition metal powder is 15 μm.
The method for producing a lithium-containing composite nitride for a negative electrode according to claim 1, which is not more than m.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の製造法
で得られた非水電解質二次電池の負極用リチウム含有複
合窒化物。
4. A lithium-containing composite nitride for a negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the production method according to claim 1.
【請求項5】 平均粒径が50μm以下である請求項4
記載の負極用リチウム含有複合窒化物。
5. An average particle size of 50 μm or less.
The lithium-containing composite nitride for a negative electrode according to the above.
【請求項6】 六方晶の結晶構造を有し、粉末X線回折
パターンにおける(001)面による反射ピーク強度
(I001)の(101)面による反射ピーク強度
(I101)に対する比率が、 I001/I101≦0.20 を満たす請求項4記載の負極用リチウム含有複合窒化
物。
6. A powder X-ray diffraction pattern having a hexagonal crystal structure, wherein the ratio of the reflection peak intensity (I 001 ) on the ( 001 ) plane to the reflection peak intensity (I 101 ) on the (101) plane is I 5. The lithium-containing composite nitride for a negative electrode according to claim 4, wherein 001 / I 101 ≤0.20 is satisfied.
【請求項7】 六方晶の結晶構造を有し、粉末X線回折
パターンにおける(111)面による反射ピーク強度
(I111)の(101)面による反射ピーク強度
(I101)に対する比率が、 I111/I101≦0.10 を満たす請求項4記載の負極用リチウム含有複合窒化
物。
7. has a hexagonal crystal structure, the ratio of the reflection peak intensity of (101) plane of the reflection peak intensity in the powder X-ray diffraction pattern by (111) plane (I 111) (I 101) is, I The lithium-containing composite nitride for a negative electrode according to claim 4, which satisfies 111 / I101 ≤ 0.10.
【請求項8】 (101)面による反射ピークの半価幅
が0.25°以下である請求項6または7記載の負極用
リチウム含有複合窒化物。
8. The lithium-containing composite nitride for a negative electrode according to claim 6, wherein the half width of a reflection peak by the (101) plane is 0.25 ° or less.
【請求項9】 請求項4記載のリチウム含有複合窒化物
からなる非水電解質二次電池用負極。
9. A negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising the lithium-containing composite nitride according to claim 4.
【請求項10】 リチウムを可逆的に吸蔵および放出可
能な正極と、請求項9記載の負極と、前記正極および負
極の間に介在する非水電解質とからなる非水電解質二次
電池。
10. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode capable of reversibly inserting and extracting lithium, a negative electrode according to claim 9, and a non-aqueous electrolyte interposed between the positive electrode and the negative electrode.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013129376A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-06 三洋電機株式会社 Active material for non-aqueous electrolyte secondary cell, electrode for non-aqueous electrolyte secondary cell, non-aqueous electrolyte secondary cell, and method for producing active material for non-aqueous electrolyte secondary cell
CN111900501A (en) * 2020-08-11 2020-11-06 珠海冠宇电池股份有限公司 Lithium supplement additive and preparation method and application thereof

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