JP2003086181A - Positive electrode active material and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material and lithium ion secondary battery

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JP2003086181A
JP2003086181A JP2001275080A JP2001275080A JP2003086181A JP 2003086181 A JP2003086181 A JP 2003086181A JP 2001275080 A JP2001275080 A JP 2001275080A JP 2001275080 A JP2001275080 A JP 2001275080A JP 2003086181 A JP2003086181 A JP 2003086181A
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positive electrode
active material
battery
electrode active
lithium
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Hajime Takeuchi
肇 竹内
Shota Endo
昌太 遠藤
Kazuki Amamiya
一樹 雨宮
Hiromasa Tanaka
弘真 田中
Akira Sakai
亮 酒井
Yasuhiro Shirakawa
康博 白川
Yasumasa Oya
恭正 大屋
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Toshiba Corp
Toshiba Development and Engineering Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material and a lithium ion secondary battery, the material being capable of achieving a secondary battery having both a high capacity characteristic and an excellent cycle characteristic when used as a positive electrode material of the battery. SOLUTION: The positive electrode active material is made of an oxide with a hexagonal system represented by the general formula: Lix Co1-y My O2 wherein M represents at least one kind of metal element having an ion radius greater than Co<3+> , the metal element having an average valence of 3, with 0.4<=x<=2.0, and 0<y<=0.2.

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】本発明は正極活物質およびそ
の活物質を用いたリチウムイオン二次電池に係り、特に
電池の正極材料として用いた場合に電池容量とサイクル
特性とのバランスに優れた二次電池を実現できる正極活
物質およびリチウムイオン二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode active material and a lithium ion secondary battery using the active material, and particularly to a lithium ion secondary battery having a good balance between battery capacity and cycle characteristics when used as a positive electrode material of a battery. The present invention relates to a positive electrode active material that can realize a secondary battery and a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、比較的に安全なカーボン系負極材
料が開発され、さらに分解電圧を高めた非水電解質の開
発が進み、高電圧の非水電解液二次電池が実用化されて
いる。特に、リチウムイオンを用いた二次電池は、放電
電位が高く、かつ軽量でエネルギー密度が高いという優
れた特長から、携帯電話,ノート型パソコン,カメラ一
体型ビデオなどの機器電源としてその需要が急速に拡大
している。
2. Description of the Related Art In recent years, a relatively safe carbon-based negative electrode material has been developed, and further development of a non-aqueous electrolyte having a higher decomposition voltage has progressed, and a high-voltage non-aqueous electrolyte secondary battery has been put into practical use. . In particular, the rechargeable battery using lithium ion has a high discharge potential, is lightweight, and has a high energy density. Therefore, the demand for it as a power source for devices such as mobile phones, laptop computers, and cameras with integrated cameras is rapidly increasing. Has been expanded to.

【0003】このリチウムイオン二次電池は、リチウム
イオンを可逆的に吸蔵・放出可能な正極および負極と、
リチウム塩を非水溶媒に溶解した非水電解液とから構成
されている。
This lithium ion secondary battery comprises a positive electrode and a negative electrode capable of reversibly occluding and releasing lithium ions,
It is composed of a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent.

【0004】上記リチウムイオン二次電池の正極活物質
としては、例えばLiCoOなどのリチウムコバルト
複合酸化物,LiNiOなどのリチウムニッケル複合
酸化物,LiMnなどのリチウムマンガン複合酸
化物などの金属酸化物が一般に用いられる。
Examples of the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery include lithium cobalt composite oxides such as LiCoO 2 , lithium nickel composite oxides such as LiNiO 2 and lithium manganese composite oxides such as LiMn 2 O 4 . Metal oxides are commonly used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記リ
チウムコバルト複合酸化物などの金属酸化物を用いた電
池においては、他の2つの複合酸化物を使用した電池と
比較して放電電位が高くなり、非水電解液が分解しない
電位範囲における放電容量は理論容量の約1/2程度に
低下してしまう欠点がある。また希少資源であるコバル
トを材料としているため、製造原価が高くなるという問
題点もあった。
However, in the battery using the metal oxide such as the lithium cobalt composite oxide, the discharge potential becomes higher than that in the battery using the other two composite oxides. There is a drawback that the discharge capacity in the potential range where the non-aqueous electrolyte does not decompose is reduced to about 1/2 of the theoretical capacity. Moreover, since cobalt, which is a scarce resource, is used as a material, there is a problem that the manufacturing cost becomes high.

【0006】一方、リチウムニッケル複合酸化物を用い
た電池においては、理論容量が大きく適度な放電電位が
得られる反面、充放電の電池の安定性がリチウムコバル
ト複合酸化物を用いた電池と比較して劣り実用化に到っ
ていないという問題があった。
On the other hand, in the battery using the lithium nickel composite oxide, the theoretical capacity is large and an appropriate discharge potential can be obtained, but on the other hand, the stability of the charge / discharge battery is higher than that of the battery using the lithium cobalt composite oxide. However, there was a problem that it was not put to practical use.

【0007】すなわち、電池の充電状態においては、正
極活物質からの脱酸素反応や電解液の酸化反応が起こる
が、これらの反応は発熱反応であり、かつ温度が高くな
るに従って反応速度が大きくなり発熱量も急増する。し
たがって特定の温度で上記発熱反応が急激に進行する熱
暴走が発生し易く、電池の安全性が損われ易い。
That is, in the charged state of the battery, deoxidation reaction from the positive electrode active material and oxidation reaction of the electrolytic solution occur, but these reactions are exothermic and the reaction rate increases as the temperature rises. The calorific value also increases sharply. Therefore, thermal runaway in which the exothermic reaction rapidly progresses at a specific temperature is likely to occur, and the safety of the battery is likely to be impaired.

【0008】一方、上記発熱反応によって阻害され易い
電池の安全性を改善する目的で、正極活物質を構成する
Ni成分の一部をMn,Co,Alなどの金属元素で置
換することも試行されているが、容量低下が著しく実用
化に至っていない。
On the other hand, for the purpose of improving the safety of the battery, which is easily inhibited by the above-mentioned exothermic reaction, it has been attempted to replace a part of the Ni component constituting the positive electrode active material with a metal element such as Mn, Co or Al. However, the capacity is remarkably reduced and it has not been put to practical use.

【0009】一方、リチウムマンガン複合酸化物を用い
た電池では、上記の置換元素の導入により電池の安全性
は向上するが、40℃以上の高温度で充放電を繰り返す
と電池容量の低下が顕著になるという問題点があった。
これらの技術的な問題が解決されない限りリチウムコバ
ルト複合酸化物と代替されることは困難な状況である。
On the other hand, in the battery using the lithium-manganese composite oxide, the safety of the battery is improved by introducing the above-mentioned substitution element, but the battery capacity is remarkably reduced when charging and discharging are repeated at a high temperature of 40 ° C. or higher. There was a problem that became.
Unless these technical problems are solved, it is difficult to substitute the lithium cobalt composite oxide.

【0010】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、特に電池の正極材として用いた場合に
高い容量特性とサイクル特性とのバランスに優れた二次
電池を実現することが可能な正極活物質およびその活物
質を用いたリチウムイオン二次電池を提供することを目
的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, when used as a positive electrode material of a battery, it is possible to realize a secondary battery having an excellent balance of high capacity characteristics and cycle characteristics. An object is to provide a possible positive electrode active material and a lithium ion secondary battery using the active material.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】近年、急速に高まってい
る高容量化の技術的要求に対して、本発明者らは、従
来、リチウムコバルト複合酸化物を電池内に有効に充填
させる方向で高容量化を目指してきたが、単なる充填の
改善のみでは、高容量化に限界があった。そこで本発明
者らは、さらにリチウムコバルト複合酸化物系電池で容
量を向上させ得る他の実現可能性が高い手段、すなわ
ち、充電終止電圧を上げて正極活物質の単位重量当りの
容量を上昇させることにより電池容量を上昇させる手段
について検討を行ってきた。
Means for Solving the Problems In response to the technical demand for high capacity, which has been rapidly increasing in recent years, the present inventors have hitherto attempted to effectively fill a battery with a lithium cobalt composite oxide. Although we have been aiming for higher capacity, there is a limit to higher capacity by merely improving the filling. Therefore, the present inventors have another highly feasible means for further improving the capacity of the lithium-cobalt composite oxide battery, that is, increase the end-of-charge voltage to increase the capacity per unit weight of the positive electrode active material. Therefore, we have been studying the means to increase the battery capacity.

【0012】しかしながら、現在広く使用されているリ
チウムコバルト複合酸化物を、4.2Vを超える高電位
まで充電し放電するという充放電サイクルを繰り返す
と、サイクルの進行に伴って容量が著しく低下すること
が判明した。そのため、電池の容量とサイクル特性との
バランスを改善して両特性を同時に高めるためには、リ
チウムコバルト複合酸化物に何らかの改善工夫を織り込
む必要があった。
However, when a charge / discharge cycle of charging and discharging a lithium cobalt composite oxide, which is widely used at present, to a high potential exceeding 4.2 V is repeated, the capacity remarkably decreases as the cycle progresses. There was found. Therefore, in order to improve the balance between the battery capacity and the cycle characteristics and simultaneously increase both characteristics, it is necessary to incorporate some improvement in the lithium cobalt composite oxide.

【0013】上記課題を解決するために、本発明者らは
種々の組成を有する正極活物質を、調製し、得られた正
極活物質の組成,添加成分のイオン半径,結晶の格子間
隔の大小が電池のサイクル特性や容量特性に及ぼす影響
を比較検討した。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors prepared positive electrode active materials having various compositions, and obtained the composition of the positive electrode active material, the ionic radius of the added component, and the size of the lattice spacing of the crystal. We compared and examined the effect of the on battery cycle characteristics and capacity characteristics.

【0014】その結果、リチウムコバルト複合酸化物か
ら成る正極活物質において、特に充放電過程において、
Coイオンの価数が常に3価に近くなるように価数補償
する金属元素またはふっ素Fなどの陰イオン元素を添加
したり、Co+3よりも大きなイオン半径を有する金属
元素MでCoの一部を置換したときに充放電反応に関与
するCo+3イオンの減少を効果的に防止して電池容量
を高くすることが可能になるとともに、充放電に伴う相
転移(結晶変態)が減少し、結晶構造の崩壊が少なくな
るために電池のサイクル特性が大幅に改善され、容量と
サイクル特性とを共に満足する優れた二次電池が得られ
ることが判明した。
As a result, in the positive electrode active material composed of the lithium cobalt composite oxide, especially in the charging / discharging process,
A metal element for compensating the valence so that the valence of Co ion is always close to trivalent, or an anion element such as fluorine F is added, or a metal element M having an ionic radius larger than Co +3 is part of Co. It is possible to effectively prevent the decrease of Co +3 ions involved in the charge-discharge reaction when the is replaced and increase the battery capacity, and to reduce the phase transition (crystal transformation) accompanying the charge-discharge, It has been found that the cycle characteristics of the battery are significantly improved due to less structural collapse, and an excellent secondary battery satisfying both capacity and cycle characteristics can be obtained.

【0015】本発明は上記知見に基づいて完成されたも
のである。すなわち、本発明に係る正極活物質は、 一般式LiCo1−y ……(1) (但し、MはCo3+より大きなイオン半径を有する少
なくとも1種の金属元素であり、かつ金属元素の平均価
数が3価であり、0.4≦x≦2.0,0<y≦0.
2)で表わされる六方晶構造の酸化物から成ることを特
徴とする。
The present invention has been completed based on the above findings. That is, the positive electrode active material according to the present invention is represented by the general formula Li x Co 1- y My O 2 (1) (where M is at least one metal element having an ionic radius larger than Co 3+ , And the average valence of the metal element is trivalent, 0.4 ≦ x ≦ 2.0, 0 <y ≦ 0.
It is characterized by comprising an oxide having a hexagonal crystal structure represented by 2).

【0016】また、本発明に係る他の正極活物質は、 一般式LiCo1−y2−y ……(2) (但し、MはCo3+より大きなイオン半径を有する2
価の金属元素であり、0.4≦x≦2.0,0<y≦
0.2)で表わされる六方晶構造の酸化物から成ること
を特徴とする。
[0016] Another of the positive electrode active material according to the present invention is represented by the general formula Li x Co 1-y M y O 2-y F y ...... (2) ( where, M has a large ion radius than Co 3+ Two
Is a valent metal element, 0.4 ≦ x ≦ 2.0, 0 <y ≦
0.2), which is composed of an oxide having a hexagonal crystal structure.

【0017】上記各正極活物質において、前記六方晶構
造の酸化物のx=0.9における格子定数a,cが2.
80≦a≦2.85,13.80≦c≦14.10で示
す範囲であることが好ましい。
In each of the positive electrode active materials, the lattice constants a and c at x = 0.9 of the hexagonal structure oxide are 2.
It is preferable that the ranges are 80 ≦ a ≦ 2.85 and 13.80 ≦ c ≦ 14.10.

【0018】また、本発明に係るリチウムイオン二次電
池は、前記一般式LiCo1−y(但し、M
はCo3+より大きなイオン半径を有する少なくとも1
種の金属元素であり、かつ金属元素の平均価数が3価で
あり、0.4≦x≦2.0,0<y≦0.2)で表わさ
れる六方晶構造の酸化物または一般式LiCo1−
2−y(但し、MはCo3+より大きなイオ
ン半径を有する2価の金属元素であり、0.4≦x≦
2.0,0<y≦0.2)で表わされる六方晶構造の酸
化物から成る正極活物質を含有する正極と、前記正極と
セパレータを介して配置された負極と、前記正極、前記
セパレータおよび前記負極を収納する電池容器と、前記
電池容器内に充填された非水電解液とを具備することを
特徴とする。
The lithium ion secondary battery according to the present invention has the general formula Li x Co 1- y My O 2 (where M is
Is at least 1 having a larger ionic radius than Co 3+
Hexagonal structure oxide or general formula, which is a metal element of a species and has an average valence of 3 and is represented by 0.4 ≦ x ≦ 2.0, 0 <y ≦ 0.2) Li x Co 1- y
M y O 2-y F y (where M is a divalent metal element having an ionic radius larger than Co 3+ , and 0.4 ≦ x ≦
2.0, 0 <y ≦ 0.2), a positive electrode containing a positive electrode active material made of a hexagonal structure oxide, a negative electrode arranged via the positive electrode and a separator, the positive electrode, and the separator. And a battery container accommodating the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte solution filled in the battery container.

【0019】本発明に係る正極活物質の組成を示す前記
一般式
The above general formula showing the composition of the positive electrode active material according to the present invention

【化1】 において、Liの比率xは負極材料によって大きく変化
するものであるが、本発明でLiの添加比率xを0.4
≦x≦2.0と規定した理由は、下記の通りである。す
なわち、x値が0.4未満の場合には、金属イオンの配
列が乱れ、岩塩構造を有する成分が形成され易く、所望
の容量が得られないからである。一方、x値が2.0を
超えた場合にも、容量が低下してしまう。
[Chemical 1] In the above, the ratio x of Li varies greatly depending on the negative electrode material.
The reason for defining ≦ x ≦ 2.0 is as follows. That is, when the x value is less than 0.4, the arrangement of metal ions is disturbed, a component having a rock salt structure is easily formed, and a desired capacity cannot be obtained. On the other hand, when the x value exceeds 2.0, the capacity will decrease.

【0020】本発明に係る正極活物質の組成において、
Coの一部を置換するように添加される金属元素Mは、
いずれもCo3+よりも大きなイオン半径を有する元素
であり、これらの元素は、充放電反応が繰り返された場
合においても、Coの価数が常に3価になるように価数
を補償して充放電反応に関与するCo3+イオンの減少
を防止して容量を高くするために添加される。
In the composition of the positive electrode active material according to the present invention,
The metal element M added to replace a part of Co is
All of them are elements having an ionic radius larger than Co 3+ , and these elements are charged by compensating the valence so that the valence of Co is always 3 even when the charge / discharge reaction is repeated. It is added to prevent the decrease of Co 3+ ions involved in the discharge reaction and increase the capacity.

【0021】また、これらのM金属元素はCo3+より
も大きなイオン半径を有するため、六方晶構造を有する
複合酸化物の格子間隔もしくはCo−O原子間距離を拡
げてCoの電子状態を制御し、高電圧で充放電した場合
においても電池のサイクル特性を改善する作用を有す
る。
Further, since these M metal elements have a larger ionic radius than Co 3+ , the lattice state of the complex oxide having a hexagonal structure or the distance between Co and O atoms is expanded to control the electronic state of Co. Also, it has the effect of improving the cycle characteristics of the battery even when charged and discharged at a high voltage.

【0022】本発明で、サイクル特性が改善できる詳細
なメカニズムは不明であるが、下記のように推測してい
る。すなわち、充放電を繰り返すと活物質格子の伸び縮
みや相転移(結晶変態)が起こり、やがては結晶崩壊す
ること、当初活物質表面に存在していた導電助材粒子
が、活物質格子の伸び縮みや相転移(結晶変態)が繰り
返される間に、活物質表面から離脱して、電子の流れが
悪化することがサイクル特性の低下を招くものと考えら
れている。
In the present invention, the detailed mechanism by which the cycle characteristics can be improved is unknown, but it is presumed as follows. That is, when charge and discharge are repeated, expansion and contraction of the active material lattice and phase transition (crystal transformation) occur, and eventually crystal collapse occurs, and the conductive auxiliary material particles originally present on the surface of the active material expand the active material lattice. It is considered that the cycle characteristics are deteriorated by the fact that the electrons flow away from the surface of the active material and the electron flow deteriorates during the repeated shrinkage and phase transition (crystal transformation).

【0023】しかるに本発明では、充放電に関与しない
金属で、かつイオン半径が大きい金属イオンを導入して
いるので充放電過程でCo−O原子間距離の変化が小さ
く、相移転(結晶変態)が減少することが期待できるこ
とからサイクル特性が向上する、と考えている。
However, in the present invention, since the metal ions that are not involved in charging / discharging and have a large ionic radius are introduced, the change in the Co—O atom distance during the charging / discharging process is small and the phase transfer (crystal transformation) occurs. It is expected that the cycle characteristics will be improved because it can be expected to decrease.

【0024】すなわち、本発明ではCoの価数が常に3
価になるように金属イオンを置換するので、従来通りに
Coは充放電反応することができる。また、置換しない
系に比べCo−O原子間距離が大きく、充放電過程でC
o−O原子間距離の変化が小さいので、静電的な結晶場
および結晶場の充放電過程での変化が小さい。
That is, in the present invention, the valence of Co is always 3
Since the metal ions are replaced so as to have a valency, Co can be charged and discharged as usual. In addition, the distance between Co and O atoms is larger than that in the system without substitution, and C
Since the change in the inter-o-O atom distance is small, the change in the electrostatic crystal field and the crystal field during the charge / discharge process is small.

【0025】同様に、F系の場合も形式電荷が−1であ
り、酸素の−2の半分であるため、Oに比べてFがCo
に及ぼす静電的な結晶場は小さくなる。このため充放電
に関与するCo中の電子のエネルギーが上昇し、充電し
易くなる。このため置換による容量低下を抑制すること
ができる。
Similarly, in the case of F system as well, since the formal charge is -1, which is half of -2 of oxygen, F is less than Co than O.
The electrostatic crystal field exerted on is small. For this reason, the energy of the electrons in Co involved in charging / discharging rises and it becomes easy to charge. Therefore, it is possible to suppress the capacity decrease due to the replacement.

【0026】上記イオン半径がCo3+のイオン半径よ
りも大きく、Coの一部を置換し得る金属元素(M)の
具体例としては、Mg2+,Ca2+,Sc3+,Y
3+,Ti4+,Zr4+,Hf4+,Ga3+,In
3+,Tl3+などのIIa族元素,IIIa族元素,
IVa族元素,IIIb族元素が例示できる。
Specific examples of the metal element (M) having an ionic radius larger than that of Co 3+ and capable of substituting a part of Co include Mg 2+ , Ca 2+ , Sc 3+ , Y.
3+ , Ti 4+ , Zr 4+ , Hf 4+ , Ga 3+ , In
IIa group elements such as 3+ and Tl 3+ , IIIa group elements,
Examples are IVa group elements and IIIb group elements.

【0027】上記金属元素Mの添加量yは原子比で0<
y≦0.2となるように規定される。金属元素MのCo
に対する置換量yを0.2を超えるように過量に添加し
ても、六方晶構造の酸化物の格子間隔をさらに広げるこ
とは困難であり、充放電反応に関与するCo3+のイオ
ンが減少して電池の容量低下を招くためである。そのた
め、M金属元素の添加量yは、0.2以下とされるが、
0.01〜0.18の範囲がより好ましい。
The addition amount y of the metal element M is 0 <in atomic ratio.
It is specified that y ≦ 0.2. Co of metal element M
It is difficult to further widen the lattice spacing of the hexagonal structure oxide even if the substitution amount y is excessively larger than 0.2, and the amount of Co 3+ ions involved in the charge / discharge reaction decreases. This leads to a decrease in battery capacity. Therefore, the addition amount y of the M metal element is set to 0.2 or less,
The range of 0.01 to 0.18 is more preferable.

【0028】前記一般式(1):LiCo1−y
なる組成を有する正極活物質においては、Coの一
部を置換する金属元素(M)として、価数が3価である
金属元素の少なくとも1種または平均価数が3価となる
ように価数が異なる複数の金属元素を組み合わせて添加
する。特に金属元素Mとしては、Sc,Y,Ga,In
が好ましい。
The above general formula (1): Li x Co 1- y My
In the positive electrode active material having the composition of O 2 , at least one metal element having a valence of 3 or the average valence thereof is 3 as the metal element (M) substituting a part of Co. A plurality of metal elements having different valences are combined and added. Particularly, as the metal element M, Sc, Y, Ga, In
Is preferred.

【0029】上記のように、平均価数が3価であるよう
な金属元素Mを添加することにより、上記組成における
Coの価数を、M金属元素の添加量yに関係なく、常に
等しくすることが可能である。
As described above, by adding the metal element M having an average valence of three, the valence of Co in the above composition is always made equal regardless of the addition amount y of the M metal element. It is possible.

【0030】一方、前記一般式(2)LiCo1−y
2−yにおいては、Coの価数を補償するた
めに、陰イオン元素としてのふっ素(F)を2価のM金
属元素と同一の比率yで添加している。このように2価
の金属元素Mと1価のふっ素(F)とを同一の比率yで
添加することにより、上記一般式(2)の組成における
Coの価数を、M金属元素およびふっ素の添加量に関係
なく、常に等しくすることが可能である。上記観点か
ら、一般式(2)の組成を有する正極活物質に添加する
M金属元素としては、2価であるアルカリ土類金属元素
が好ましい。
On the other hand, the general formula (2) Li x Co 1-y
In M y O 2-y F y , in order to compensate for the valence of Co, and the addition of fluorine (F) as an anion element divalent M metal element and the same ratio y. In this way, by adding the divalent metal element M and the monovalent fluorine (F) at the same ratio y, the valence of Co in the composition of the general formula (2) is changed to that of the M metal element and the fluorine. It is possible to always make them equal regardless of the added amount. From the above viewpoint, the M metal element added to the positive electrode active material having the composition of the general formula (2) is preferably a divalent alkaline earth metal element.

【0031】本発明に係る正極活物質においては、Co
3+イオンのイオン半径より大きいM金属成分を、Co
の一部を置換するように添加しているため、正極活物質
を構成する六方晶構造の複合酸化物の結晶格子間隔およ
びCo−O原子間距離が広がる。
In the positive electrode active material according to the present invention, Co
M metal component larger than the ionic radius of the 3+ ion is replaced by Co
Is added so as to replace a part thereof, the crystal lattice spacing and Co-O interatomic distance of the hexagonal structure composite oxide forming the positive electrode active material are widened.

【0032】そのため、一般式(1),(2)の組成を
有する正極活物質が、ほぼ放電状態にあってLiの原子
比xが0.9になった時点における格子定数a,cがそ
れぞれ2.80≦a≦2.85および13.80≦c≦
14.10を満足する範囲となり、M金属元素を添加し
ないLiCoOと比較して格子定数a,cが大きくな
る。
Therefore, when the positive electrode active material having the composition of the general formulas (1) and (2) is in a substantially discharged state, the lattice constants a and c at the time when the atomic ratio x of Li becomes 0.9, respectively. 2.80 ≦ a ≦ 2.85 and 13.80 ≦ c ≦
It becomes the range satisfying 14.10, and the lattice constants a and c become larger than those of LiCoO 2 in which M metal element is not added.

【0033】本発明の正極活物質は以下のようにして製
造することができる。すなわち、水酸化コバルト、酸化
コバルト、酢酸コバルト、硝酸コバルトおよび置換金属
元素Mの酸化物、水酸化物、硝酸塩、酢酸塩、および炭
酸リチウム、水酸化リチウム、酢酸リチウム、硝酸リチ
ウム、さらに必要に応じて弗化リチウム、弗化アンモニ
ウム粒子を十分に混合し、大気雰囲気もしくは酸素雰囲
気で温度700〜1000℃の範囲で焼成する。得られ
た粉末を粉砕、篩分けし、さらに必要に応じて分級処理
することにより本発明に係る正極活物質を製造すること
ができる。
The positive electrode active material of the present invention can be manufactured as follows. That is, cobalt hydroxide, cobalt oxide, cobalt acetate, cobalt nitrate and oxides, hydroxides, nitrates, acetates of the substituted metal element M, and lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium nitrate, and, if necessary, Lithium fluoride and ammonium fluoride particles are sufficiently mixed and fired at a temperature of 700 to 1000 ° C. in an air atmosphere or an oxygen atmosphere. The positive electrode active material according to the present invention can be produced by pulverizing and sieving the obtained powder and further classifying the powder if necessary.

【0034】特に、コバルトと、これを置換するM金属
元素やふっ素成分との混合精度を高めて均一な組織形態
および粒径分布を有するリチウムイオン二次電池用正極
活物質を得るためには、活物質成分となるリチウム塩,
コバルト塩,置換金属元素Mなどの金属塩を分散媒中に
分散または溶解せしめて金属塩スラリーや溶液を調製
し、このスラリーや溶液を噴霧乾燥して粒子状材料とし
たり、共沈反応により処理して粒子状沈殿物を得たりし
て成分元素の混合状態を適正に制御することが重要であ
る。そして得られた生成物を焼成することにより、各元
素の混合性が向上した正極活物質が得られるので好まし
い。
In particular, in order to obtain a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery having a uniform structure morphology and a uniform particle size distribution by enhancing the mixing accuracy of cobalt and the M metal element or fluorine component substituting for cobalt, Lithium salt as an active material component,
A metal salt slurry or solution is prepared by dispersing or dissolving a metal salt such as a cobalt salt or a substituted metal element M in a dispersion medium, and the slurry or solution is spray-dried to form a particulate material or treated by a coprecipitation reaction. It is important to properly control the mixed state of the component elements by obtaining a particulate precipitate. Then, by baking the obtained product, it is possible to obtain a positive electrode active material in which the mixing property of each element is improved, which is preferable.

【0035】上記リチウム塩としては炭酸リチウム,水
酸化リチウムが特に好適に用いられる。また、コバルト
塩としては、CoO,Co,Coの酸化物
のほか水酸化コバルトが好適に使用できる。
Lithium carbonate and lithium hydroxide are particularly preferably used as the lithium salt. Further, as the cobalt salt, cobalt hydroxide can be suitably used in addition to oxides of CoO, Co 2 O 3 , and Co 3 O 4 .

【0036】また、金属塩スラリーに用いられる分散媒
としては、水のほか各種アルコール,ケトン系溶媒など
の有機溶媒を用いることができる。この際、金属塩が分
散媒に対して不溶性または難溶性を有するような組合せ
にすることが望ましい。
As the dispersion medium used in the metal salt slurry, various alcohols and organic solvents such as ketone solvents can be used in addition to water. At this time, it is desirable that the metal salt is insoluble or hardly soluble in the dispersion medium.

【0037】本発明に係る正極活物質を製造する際に構
成元素の混合状態を制御する具体的な方法として、以下
のような方法を適用することができる。すなわち、活物
質構成成分を含有した金属塩を分散媒中に分散せしめ、
スラリー中の金属塩の99%累積頻度粒径(D99)が
5μm以下である金属塩スラリーを調製する工程と、上
記金属塩スラリーを噴霧乾燥して凝集粒子を調製する工
程と、上記凝集粒子を焼成する方法が適用できる。
The following method can be applied as a specific method for controlling the mixed state of the constituent elements when the positive electrode active material according to the present invention is manufactured. That is, disperse the metal salt containing the active material constituents in the dispersion medium,
A step of preparing a metal salt slurry having a 99% cumulative frequency particle size (D99) of the metal salt in the slurry of 5 μm or less; a step of spray-drying the metal salt slurry to prepare agglomerated particles; A method of firing can be applied.

【0038】上記99%累積頻度粒径(D99)の測定
機器としては、湿式の試料についても使用できる前記の
レーザ光散乱型粒度分布計を使用することができる。上
記のように金属塩スラリーを構成する金属塩粒子の99
%累積頻度粒径(D99)を5μm以下と微粒子化する
ことにより、焼成時に成分元素の拡散が容易迅速に進行
し、均一な活物質組成体が得られる。上記D99値が5
μmを超えるように粗大な金属塩を含有すると、活物質
における成分元素の均一で微細な混合状態が得られな
い。
As the measuring instrument of the 99% cumulative frequency particle size (D99), the above-mentioned laser light scattering type particle size distribution meter which can be used for a wet sample can be used. As described above, 99 of the metal salt particles constituting the metal salt slurry
By making the% cumulative frequency particle size (D99) finer to 5 μm or less, the diffusion of the component elements easily and rapidly progresses during firing, and a uniform active material composition can be obtained. The above D99 value is 5
When a coarse metal salt is contained so as to exceed μm, a uniform and fine mixed state of the constituent elements in the active material cannot be obtained.

【0039】また、金属塩スラリーを構成する金属塩粒
子の粒度調節を効果的に行うためには、金属塩混合スラ
リーを100MPa以上の圧力で分散ノズル部に送り、
この分散ノズル部で起こる乱流による衝撃波や超音波振
動によって金属塩を粉砕することが好適である。上記金
属塩スラリーの分散ノズル部への送給圧力が100MP
a未満の場合には、金属塩の粉砕効果が不十分となり所
定のD99値が得にくくなる。粉砕された金属塩粒子表
面は反応活性が大幅に高まり、焼成時の合成反応が促進
されるため、上記粉砕操作は極めて有効である。
Further, in order to effectively control the particle size of the metal salt particles constituting the metal salt slurry, the metal salt mixed slurry is sent to the dispersion nozzle section at a pressure of 100 MPa or more,
It is preferable to crush the metal salt by a shock wave or ultrasonic vibration due to the turbulent flow that occurs in the dispersion nozzle section. The supply pressure of the metal salt slurry to the dispersion nozzle is 100MP
When it is less than a, the crushing effect of the metal salt is insufficient and it becomes difficult to obtain a predetermined D99 value. The surface activity of the crushed metal salt particles is significantly increased, and the synthesis reaction at the time of calcination is promoted. Therefore, the crushing operation is extremely effective.

【0040】このようにして得られた金属塩スラリーを
噴霧乾燥することにより凝集粒子状の均一組成物を得る
ことができる。噴霧乾燥法としては、乾燥用気流中で回
転するディスク上に金属塩スラリーを滴下して分散させ
るディスク方式あるいはノズル方式のスプレードライを
採用することができる。この凝集粒子状の均一組成物を
焼成することにより所望のリチウムイオン二次電池用正
極活物質が得られる。
A uniform composition in the form of agglomerated particles can be obtained by spray-drying the metal salt slurry thus obtained. As the spray-drying method, a disc-type or nozzle-type spray dry in which the metal salt slurry is dropped and dispersed on a disc rotating in a drying air stream can be adopted. A desired positive electrode active material for a lithium ion secondary battery can be obtained by firing the uniform composition in the form of aggregated particles.

【0041】本発明に係るリチウムイオン二次電池は、
上記のように調製した正極活物質および導電助剤をバイ
ンダー等とともに混合したものを集電体上に塗布し加圧
成形して保持した正極と、負極活物質を有する負極と
を、セパレータおよび非水電解液を介して電池缶内に対
向するように配置して構成される。
The lithium ion secondary battery according to the present invention is
The positive electrode active material and the conductive auxiliary agent prepared as described above were mixed with a binder and the like and applied on a current collector, and the positive electrode held by pressure molding and the negative electrode having the negative electrode active material were separated by a separator and a non-electrode. It is arranged so as to face the inside of the battery can via the water electrolyte.

【0042】ここで上記導電助剤としては、例えばアセ
チレンブラック,カーボンブラック,黒鉛等が使用され
る。また、バインダーとしては、例えばポリテロラフル
オロエチレン(PTFE)、ポリふっ化ビニリデン(P
VDF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(E
PDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を使
用することができる。
Here, as the conductive auxiliary agent, for example, acetylene black, carbon black, graphite or the like is used. As the binder, for example, polytelorafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (P)
VDF), ethylene-propylene-diene copolymer (E
PDM), styrene-butadiene rubber (SBR), etc. can be used.

【0043】また、上記正極は、例えば前記正極活物質
およびバインダーを適当な溶媒中に懸濁せしめ、この懸
濁物を集電体に塗布・乾燥した後にプレス圧着すること
により製作される。ここで上記集電体としては、例え
ば、アルミニウム箔,ステンレス鋼箔,ニッケル箔等を
用いることが好ましい。
The positive electrode is manufactured, for example, by suspending the positive electrode active material and the binder in a suitable solvent, applying the suspension to a current collector, drying the suspension, and press-pressing the suspension. Here, as the current collector, for example, aluminum foil, stainless steel foil, nickel foil, or the like is preferably used.

【0044】なお、上記正極用電極を作製するに際し
て、活物質と電解液との接触状態を制御する観点から、
電極シート中の活物質に適当量および適正サイズの空孔
を設けておくことが好ましい。すなわち空孔が全く存在
しない場合には、電解液と活物質との接触割合が小さく
なり高温特性は向上する反面、電池反応そのものが起こ
りにくくなり、電池のレート特性が低下する。
From the viewpoint of controlling the contact state between the active material and the electrolytic solution when the positive electrode is manufactured,
It is preferable to provide the active material in the electrode sheet with pores of appropriate amount and size. That is, when there are no pores at all, the contact ratio between the electrolytic solution and the active material is reduced and the high temperature characteristics are improved, but the battery reaction itself is less likely to occur and the rate characteristics of the battery are deteriorated.

【0045】逆に、空孔率が過大になると、電解液と活
物質との接触割合が大きくなり、電池反応が起こり易く
なり、電池の容量特性、特にレート特性は向上する反
面、高温特性は維持できない傾向がある。
On the other hand, when the porosity is excessively large, the contact ratio between the electrolytic solution and the active material becomes large, and the battery reaction is likely to occur, so that the battery capacity characteristics, particularly rate characteristics are improved, but the high temperature characteristics are It tends to be unsustainable.

【0046】上記空孔率は上記観点から5〜80%の範
囲に設定されるが、10〜60%の範囲がより好まし
い。さらには10〜50%の範囲が好ましい。上記空孔
率は、集電体表面に活物質材を塗布した後に加圧成形し
て電極を形成する際の成形圧力を調整することにより活
物質層の分散度合いを制御して調整できる。
From the above viewpoint, the porosity is set in the range of 5 to 80%, more preferably 10 to 60%. Furthermore, the range of 10 to 50% is preferable. The porosity can be adjusted by controlling the degree of dispersion of the active material layer by adjusting the molding pressure when the electrode is formed by pressure molding after applying the active material on the surface of the current collector.

【0047】また上記空孔率は、活物質材に添加するバ
インダー量を適正に調整することによっても調整でき
る。すなわち、バインダー量が増加すると空孔率は減少
し電池反応自体が起りにくくなる一方、バインダー量が
減少すると空孔率が増加し、電池の高温特性が維持でき
ない傾向が確認されている。なお、適正なバインダー量
は、バインダーの種類や正極活物質の粒径等によって異
なり、一律に規定することは困難である。上記活物質の
空孔率および空孔分布は、例えば水銀注入式空孔分布測
定装置(オートポア)等によって測定することが可能で
ある。
The porosity can also be adjusted by properly adjusting the amount of binder added to the active material. That is, it has been confirmed that when the amount of the binder increases, the porosity decreases and the battery reaction itself hardly occurs, while when the amount of the binder decreases, the porosity increases and the high temperature characteristics of the battery cannot be maintained. The appropriate amount of binder varies depending on the type of binder, the particle size of the positive electrode active material, and the like, and it is difficult to uniformly specify the amount. The porosity and the pore distribution of the active material can be measured by, for example, a mercury injection type pore distribution measuring device (autopore).

【0048】一方、負極の活物質としては、例えばリチ
ウムイオンを吸蔵・放出する炭素物質やカルコゲン化合
物を含む物質や軽金属から成る活物質を使用することが
できる。特にリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素物質
またはカルコゲン化合物を含む負極を使用することによ
り、二次電池のサイクル寿命などの電池特性が向上する
ため、特に好ましい。
On the other hand, as the active material of the negative electrode, for example, a carbon material which occludes / releases lithium ions, a material containing a chalcogen compound, or an active material made of a light metal can be used. In particular, the use of a negative electrode containing a carbon material or a chalcogen compound that occludes / desorbs lithium ions improves battery characteristics such as the cycle life of the secondary battery, which is particularly preferable.

【0049】ここで上記リチウムイオンを吸蔵・放出す
る炭素物質としては、例えばコークス,炭酸繊維,熱分
解気相炭素物質,黒鉛,樹脂焼成体,メソフェーズピッ
チ系炭素繊維(MCF)またはメソフェーズ球状カーボ
ンの焼成体等が使用される。特に、重質油を温度250
0℃以上で黒鉛化した液晶状のメソフェーズピッチ系炭
素繊維,メソフェーズ球状カーボンを用いることによ
り、電池の電極容量を高めることができる。
Examples of the carbon material that absorbs and releases lithium ions include coke, carbonic acid fiber, pyrolytic gas phase carbon material, graphite, resin fired body, mesophase pitch carbon fiber (MCF) or mesophase spherical carbon. A fired body or the like is used. In particular, heavy oil is heated to a temperature of 250
The electrode capacity of the battery can be increased by using liquid crystalline mesophase pitch carbon fibers or mesophase spherical carbon graphitized at 0 ° C. or higher.

【0050】また前記炭素物質は、特に示差熱分析で7
00℃以上に、より好ましくは800℃以上に発熱ピー
クを有し、X線回折(XRD)による黒鉛構造の(10
1)回折ピーク(P101)と(100)回折ピーク
(P100)との強度比P10 /P100が0.7〜
2.2の範囲内にあることが望ましい。このような回折
ピークの強度比を有する炭素物質を含む負極は、リチウ
ムイオンの急速な吸蔵・放出が可能であるため、特に急
速充放電を指向する前記正極活物質を含む正極との組合
せが有効である。
Further, the carbonaceous material is 7
It has an exothermic peak at 00 ° C. or higher, and more preferably at 800 ° C. or higher, and has a graphite structure of (10
1) and diffraction peak (P 101) (100) intensity ratio P 10 1 / P 100 of a diffraction peak (P 100) is 0.7
It is desirable to be within the range of 2.2. Since a negative electrode containing a carbon material having such a diffraction peak intensity ratio is capable of rapidly absorbing and releasing lithium ions, it is particularly effective to combine it with a positive electrode containing the positive electrode active material directed to rapid charge / discharge. Is.

【0051】さらに前記リチウムイオンを吸蔵・放出す
るカルコゲン化合物としては、二硫化チタン(Ti
)、二硫化モリブデン(MoS)、セレン化ニオ
ブ(NbSe)等を使用することができる。このよう
なカルコゲン化合物を負極に用いると、二次電池の電圧
は低下するものの負極の容量が増加するため、二次電池
の容量が向上する。さらに負極内でのリチウムイオンの
拡散速度が大きくなるため、特に本発明で使用する正極
活物質との組合せが有効である。
Further, as the chalcogen compound which absorbs and releases the lithium ion, titanium disulfide (Ti
S 2), molybdenum disulfide (MoS 2), can be used niobium selenide (NbSe 2), and the like. When such a chalcogen compound is used for the negative electrode, the voltage of the secondary battery is lowered but the capacity of the negative electrode is increased, so that the capacity of the secondary battery is improved. Furthermore, since the diffusion rate of lithium ions in the negative electrode is increased, the combination with the positive electrode active material used in the present invention is particularly effective.

【0052】また、負極に用いる軽金属としては、アル
ミニウム,アルミニウム合金,マグネシウム合金,リチ
ウム金属,リチウム合金などが例示できる。
Examples of the light metal used for the negative electrode include aluminum, aluminum alloy, magnesium alloy, lithium metal, lithium alloy and the like.

【0053】さらに、リチウムイオンを吸蔵・放出する
活物質を含む負極は、例えば前記負極活物質および結着
剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布
し、乾燥した後にプレス圧着することにより製作され
る。上記集電体としては、例えば銅箔,ステンレス箔,
ニッケル箔などから形成したものを用いる。またバイン
ダーとしては例えばポリテトラフルオロエチレン(PT
FE)、ポリふっ化ビニリデン(PVDF)、エチレン
−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン
−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロ
ース(CMC)等を使用することができる。
Further, for the negative electrode containing the active material that absorbs and releases lithium ions, for example, the negative electrode active material and the binder are suspended in a suitable solvent, and the suspension is applied to a current collector and dried. It is manufactured by press-pressing later. Examples of the current collector include copper foil, stainless steel foil,
The one formed from nickel foil or the like is used. As the binder, for example, polytetrafluoroethylene (PT
FE), polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC) and the like can be used.

【0054】また上記セパレータは、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
多孔質フィルム等から形成される。
The separator is made of, for example, a synthetic resin non-woven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like.

【0055】非水電解液としては、非水溶媒に電解質
(リチウム塩)を溶解させた溶液が使用される。
As the non-aqueous electrolytic solution, a solution prepared by dissolving an electrolyte (lithium salt) in a non-aqueous solvent is used.

【0056】非水溶媒としては、例えばエチレンカーボ
ネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等の
環状カーボネートやジメチルカーボネート(DMC)、
メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチルカーボ
ネート(DEC)等の鎖状カーボネートやジメトキシエ
タン(DME)、ジエトキシエタン(DEE)、エトキ
シメトキシエタン等の鎖状エーテルやテトラヒドロフラ
ン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン(2−M
eTHF)等の環状エーテルやクラウンエーテル、γ−
ブチロラクトン(γ−BL)等の脂肪酸エステルやアセ
トニトリル(AN)等の窒素化合物やスルホラン(S
L)やジメチルスルホキシド(DMSO)等の硫化物を
例示できる。
Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC),
Chain carbonates such as methyl ethyl carbonate (MEC) and diethyl carbonate (DEC), chain ethers such as dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran ( 2-M
eTHF) and other cyclic ethers and crown ethers, γ-
Fatty acid esters such as butyrolactone (γ-BL), nitrogen compounds such as acetonitrile (AN), sulfolane (S)
Examples thereof include sulfides such as L) and dimethyl sulfoxide (DMSO).

【0057】上記非水溶媒は単独で使用しても、2種以
上混合した混合溶媒として使用してもよい。特に、E
C、PC、γ−BLから選ばれる少なくとも1種からな
る物や、EC、PC、γ−BLから選ばれる少なくとも
1種とDMC、MEC、DEC、DME、DEE、TH
F,2−MeTHF、ANから選ばれる少なくとも1種
とからなる混合溶媒を用いることが望ましい。
The above non-aqueous solvents may be used alone or as a mixed solvent in which two or more kinds are mixed. In particular, E
C, PC, at least one selected from γ-BL, or at least one selected from EC, PC, γ-BL and DMC, MEC, DEC, DME, DEE, TH
It is desirable to use a mixed solvent composed of at least one selected from F, 2-MeTHF and AN.

【0058】また、負極に前記リチウムイオンを吸蔵・
放出する炭素物質を含む負極活物質を用いる場合に、負
極を備える二次電池のサイクル寿命を向上させる観点か
ら、ECとPCとγ−BL、ECとPCとMEC、EC
とPCとDEC、ECとPCとDEE、ECとAN、E
CとMEC、PCとDMC、PCとDEC、またはEC
とDECとからなる混合溶媒を用いることが特に好まし
い。
Further, the lithium ion is occluded in the negative electrode.
When using a negative electrode active material containing a carbon substance to be released, from the viewpoint of improving the cycle life of a secondary battery including a negative electrode, EC and PC and γ-BL, EC and PC and MEC, and EC.
And PC and DEC, EC and PC and DEE, EC and AN, E
C and MEC, PC and DMC, PC and DEC, or EC
It is particularly preferable to use a mixed solvent consisting of and DEC.

【0059】電解質としては、例えば過塩素酸リチウム
(LiClO)、六ふっ化リン酸リチウム(LiPF
)、ほうふっ化リチウム(LiBF)、六ふっ化砒
素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタスルフ
ォン酸リチウム(LiCFSO)、ビストリフルオ
ロメチルスルフォニルイミドリチウム[LiN(CF
SO]等のリチウム塩が例示できる。特に、Li
PF、LiBF、LiN(CFSOを用い
ると導電性や安全性が向上するため望ましい。
As the electrolyte, for example, lithium perchlorate
(LiClOFour), Lithium hexafluorophosphate (LiPF
6), Lithium borofluoride (LiBFFour), Arsenic hexafluoride
Lithium (LiAsF6), Trifluorometasulf
Lithium sulfonate (LiCFThreeSOThree), Bistrifluor
Lithium methylsulfonylimide [LiN (CF Three
SOTwo)Two] Lithium salts such as In particular, Li
PF6, LiBFFour, LiN (CFThreeSOTwo)TwoUsing
This is desirable because it improves conductivity and safety.

【0060】これらの電解液の非水溶媒に対する溶解量
は0.1〜3.0モル/lの範囲に設定することが望ま
しい。電解液濃度が3.0モル/lを超える高リチウム
塩濃度では、正極活物質と電解液との反応が高温度域で
活発となり、電池の安全性が低下するために好ましくな
い。
The amount of these electrolytes dissolved in the non-aqueous solvent is preferably set in the range of 0.1 to 3.0 mol / l. If the concentration of the electrolyte solution is higher than 3.0 mol / l, the reaction between the positive electrode active material and the electrolyte solution becomes active in a high temperature range, and the safety of the battery decreases, which is not preferable.

【0061】また上記液状の非水電解液の代わりにゲル
状の高分子マトリックス中に電解質成分を分散させたゲ
ル状電解質を用いることにより、電池の安全性を高める
ことが可能である。上記ゲル状電解質のマトリックスを
構成する高分子材(ポリマー)としては、例えば、ポリ
フッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル
(PAN)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリ
塩化ビニル(PVC)およびポリアクリレート(PMM
A)から選択される少なくとも1種の高分子を用いるこ
とができる。また電解質としては上記電解質を挙げるこ
とができる。
Further, it is possible to enhance the safety of the battery by using a gel electrolyte in which an electrolyte component is dispersed in a gel polymer matrix, instead of the liquid non-aqueous electrolyte solution. Examples of the polymer material (polymer) that constitutes the matrix of the gel electrolyte include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), polyvinyl chloride (PVC), and polyacrylate (PMM).
At least one polymer selected from A) can be used. As the electrolyte, the above-mentioned electrolyte can be mentioned.

【0062】上記ゲル状電解質を用いた場合、電池特性
については大きな変化はないが、高分子材(ポリマー)
が電解質成分を保持する機能の他に電解質成分を相互に
結着する機能をも有しているため、液状の非水電解液と
比較して液もれが発生しない。また、可燃性材料ではな
いため、異常な充電操作を実施した場合においても、爆
発や発火のおそれがなく、電池の安全性を高める可能性
がある。さらに、非水電解質と比較して容積を低減でき
るため、電池を小型化する余地もある。
When the above gel electrolyte is used, there is no great change in battery characteristics, but a polymer material is used.
Has the function of binding the electrolyte components to each other in addition to the function of holding the electrolyte components, so that liquid leakage does not occur as compared with the liquid non-aqueous electrolyte solution. Further, since it is not a flammable material, there is no risk of explosion or ignition even if an abnormal charging operation is performed, and there is a possibility that the safety of the battery will be improved. Further, since the volume can be reduced as compared with the non-aqueous electrolyte, there is room for downsizing the battery.

【0063】上記構成に係る正極活物質およびその活物
質を用いたリチウムイオン二次電池によれば、Co3+
イオンよりイオン半径が大きな所定価数の金属元素でC
oの一部を置換した組成またはふっ素を含有した組成を
有しているため、高電圧で充放電を繰り返しても容量の
低下が少なく優れたサイクル特性が得られるとともに、
上記置換金属元素やふっ素成分によってCo3+の価数
が補償される結果、充放電反応に関与するCo3+イオ
ンの減少が防止できるため、高い容量特性と優れたサイ
クル特性とを兼ね備えた二次電池を実現することが可能
になる。
According to the positive electrode active material having the above structure and the lithium ion secondary battery using the active material, Co 3+
C is a metal element with a predetermined valence that has a larger ionic radius than ions.
Since it has a composition in which a part of o is substituted or a composition containing fluorine, it is possible to obtain excellent cycle characteristics with a small decrease in capacity even when charging and discharging are repeated at a high voltage, and
As a result of the valence of Co 3+ being compensated by the above-mentioned substituted metal element or fluorine component, reduction of Co 3+ ions involved in the charge / discharge reaction can be prevented, and thus a secondary battery having both high capacity characteristics and excellent cycle characteristics. Can be realized.

【0064】[0064]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について以
下に示す実施例を参照して、より具体的に説明する。な
お、本発明は下記の実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨および請求の範囲に記載された要素によっ
て規定される範囲を逸脱しない範囲において適宜変更し
て実施することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The present invention is not limited to the following examples,
The present invention can be appropriately modified and implemented within a range not departing from the scope defined by the gist of the present invention and the elements described in the claims.

【0065】下記に示すような手順に従って、図1に示
すような各実施例および比較例に係る正極評価用リチウ
ムイオン二次電池を作成し、その特性を比較評価した。
According to the following procedure, lithium ion secondary batteries for positive electrode evaluation according to each example and comparative example as shown in FIG. 1 were prepared, and their characteristics were comparatively evaluated.

【0066】[正極活物質の調製]実施例1〜10および比較例1〜2 正極活物質組成が表1左欄に示す組成となるように酸化
コバルトと各置換金属塩と弗化リチウムとLiCO
とを純水中に分散せしめ、固形分濃度が15質量%の金
属塩スラリーを調製した。この金属塩スラリーを100
MPaに加圧した状態で湿式粉砕機(ナノメーカー:ナ
ノマイザー株式会社製)に供給して金属塩を粉砕し、そ
の粒度を調整した。
[Preparation of Positive Electrode Active Material] Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 and 2 Cobalt oxide, each substituted metal salt, lithium fluoride and Li so that the composition of the positive electrode active material is as shown in the left column of Table 1. 2 CO 3
And were dispersed in pure water to prepare a metal salt slurry having a solid content concentration of 15% by mass. 100 parts of this metal salt slurry
The metal salt was crushed by supplying it to a wet crusher (Nano maker: manufactured by Nanomizer Co., Ltd.) in a state of being pressurized to MPa, and the particle size thereof was adjusted.

【0067】ここで上記湿式粉砕機は、対向する一対の
噴射ノズルを備え、この噴射ノズルより所定圧力で金属
塩スラリーを超高速で噴射させ、対向して噴射された金
属塩スラリーの衝突による衝撃力によって金属塩を粉砕
する装置である。そして、この湿式粉砕機による粉砕処
理を1回実施した後の金属塩の50%累積頻度粒径(D
50値)および99%累積頻度粒径(D99値)を、L
EEDS&NORTHRUPのマイクロトラックIIに
て測定したところ、D50値は1.0〜1.2μmであ
り、D99値は5.0〜5.2μmであった。
Here, the wet pulverizer is provided with a pair of jet nozzles facing each other, the metal salt slurry is jetted from the jet nozzles at a predetermined pressure at an extremely high speed, and the impact due to the collision of the metal salt slurry jetted oppositely. It is a device that crushes metal salts by force. Then, the 50% cumulative frequency particle size (D
50 value) and 99% cumulative frequency particle size (D99 value)
When measured by Microtrack II of EEDS & NORTHRUP, the D50 value was 1.0 to 1.2 μm and the D99 value was 5.0 to 5.2 μm.

【0068】この粉砕処理した各金属塩スラリーをスプ
レードライ装置により噴霧乾燥して凝集粒子を調製し、
得られた凝集粒子を、さらに温度850℃で10時間焼
成した後に、毎分1℃の降温速度で冷却することによ
り、各実施例および比較例に係るリチウムイオン二次電
池用正極活物質を調製した。
Each of the pulverized metal salt slurries is spray-dried by a spray dryer to prepare agglomerated particles,
The obtained aggregated particles are further baked at a temperature of 850 ° C. for 10 hours, and then cooled at a temperature decrease rate of 1 ° C./min to prepare positive electrode active materials for lithium-ion secondary batteries according to Examples and Comparative Examples. did.

【0069】[正極電極の作製]上記の各正極活物質粉
末と導電助剤であるアセチレンブラックとバインダーと
してのテフロン(登録商標)粉末とを重量比80:1
7:3の割合で混合してそれぞれ正極合剤とした。次に
各正極合剤を集電体(ステンレス製鋼)に貼り付けるこ
とにより、10mm角×0.5mmの正極をそれぞれ調
製した。以降の電池作成作業は、アルゴンガスを充填し
たグローブボックス内で実施した。
[Preparation of Positive Electrode] Each of the above positive electrode active material powders, acetylene black as a conductive aid, and Teflon (registered trademark) powder as a binder were mixed in a weight ratio of 80: 1.
The mixture was mixed at a ratio of 7: 3 to obtain a positive electrode mixture. Next, each positive electrode mixture was attached to a current collector (stainless steel) to prepare a positive electrode of 10 mm square × 0.5 mm. Subsequent battery preparation work was carried out in a glove box filled with argon gas.

【0070】[負極の作製]リチウムメタル箔をステン
レス鋼製の集電帯に一体に貼り付けることにより、それ
ぞれ負極を作成した。
[Preparation of Negative Electrode] Lithium metal foil was integrally attached to a stainless steel current collector to prepare negative electrodes.

【0071】[参照電極の作製]リチウムメタル箔をス
テンレス鋼製の集電体に一体に貼り付けることにより、
10mm角の参照電極を作成した。
[Preparation of Reference Electrode] A lithium metal foil was integrally attached to a stainless steel current collector,
A 10 mm square reference electrode was prepared.

【0072】[非水電解液の調製]エチレンカーボネー
トおよびメチルエチルカーボネートからなる混合溶媒
に、電解質としてのLiPFを、その濃度が1mol
/lになるように所定量溶解して、実施例1〜8および
比較例1〜2に係る電池用の非水電解液の調製を行っ
た。
[Preparation of Non-Aqueous Electrolyte Solution] LiPF 6 as an electrolyte was added to a mixed solvent of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate at a concentration of 1 mol.
A predetermined amount was dissolved so that the amount became 1 / l, and nonaqueous electrolyte solutions for batteries according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were prepared.

【0073】一方、実施例9〜10用のゲル状電解質と
して上記組成の電解質88モル%、ポリアクリロニトリ
ル12モル%とを120℃で混合し、ポリビニリデンフ
ロライド(PVdF)ゲル状電解質を用意した。
On the other hand, as a gel electrolyte for Examples 9 to 10, 88 mol% of an electrolyte having the above composition and 12 mol% of polyacrylonitrile were mixed at 120 ° C. to prepare a polyvinylidene fluoride (PVdF) gel electrolyte. .

【0074】[正極評価用電池の調製]上記のようにそ
れぞれ調製した正極,負極,参照電極および非水電解液
などの電池部材をアルゴン雰囲気中に置き、これらの電
池部材を用いて図1に示すようなビーカー型ガラスセル
を備えた各実施例および比較例に係るリチウムイオン二
次電池の評価用電池をそれぞれ組み立てた。
[Preparation of Battery for Evaluating Positive Electrode] Battery members such as the positive electrode, the negative electrode, the reference electrode, and the non-aqueous electrolyte solution prepared as described above were placed in an argon atmosphere, and the battery members shown in FIG. Batteries for evaluation of lithium-ion secondary batteries according to the respective examples and comparative examples equipped with the beaker type glass cells as shown were respectively assembled.

【0075】各評価用電池1は、図1に示すように、ガ
ラスセル2を電池容器として備え、このガラスセル2内
には、20mlの非水電解液3が収容されている。正極
4と袋状のセパレータ5内に収納された負極6とは、そ
の間にセパレータ5を介在させた状態で積層され、この
積層体はガラスセル2内の前記非水電解液またはゲル状
電解質3中に浸漬または充填されている。2枚の押え板
7は、その間に前記積層体を挟持して固定している。袋
状のセパレータ5に収納された参照電極8は、前記ガラ
スセル2内の非水電解液またはゲル状電解質3中に浸漬
または充填されている。
As shown in FIG. 1, each evaluation battery 1 is provided with a glass cell 2 as a battery container, and 20 ml of the non-aqueous electrolyte 3 is contained in the glass cell 2. The positive electrode 4 and the negative electrode 6 housed in the bag-shaped separator 5 are stacked with the separator 5 interposed therebetween, and this stacked body is the nonaqueous electrolytic solution or gel electrolyte 3 in the glass cell 2. It is dipped or filled in. The two holding plates 7 sandwich and fix the laminated body therebetween. The reference electrode 8 housed in the bag-shaped separator 5 is immersed or filled in the non-aqueous electrolyte solution or the gel electrolyte 3 in the glass cell 2.

【0076】また、3本の電極配線9の各一端は、前記
ガラスセル2の上面部を貫通して外部にそれぞれ導出さ
れる一方、各他端は前記、正極4,負極6および参照電
極8にそれぞれ接続されている。このようなガラスセル
2に対しては、充放電試験中に大気が内部に侵入しない
ように密封処理が施されている。
Further, one end of each of the three electrode wirings 9 penetrates the upper surface of the glass cell 2 and is led out to the outside, while the other ends thereof are the positive electrode 4, the negative electrode 6 and the reference electrode 8. Respectively connected to. Such a glass cell 2 is sealed so that the atmosphere does not enter inside during the charge / discharge test.

【0077】[電池評価] (初期容量)上記のように調製した各実施例および比較
例に係るリチウムイオン二次電池の評価用電池につい
て、0.1Cの電流値で、参照電極と正極との間の電位
差が4.6Vに達するまで充電を行い、引き続き4時間
定電圧充電を行った後30分間電流を停止した。次に
0.1Cの電流値で正極参照極間の電位差が3Vになる
まで定電流放電を行い、この間の放電電気量を測定し
た。
[Battery Evaluation] (Initial Capacity) Regarding the batteries for evaluation of the lithium ion secondary batteries according to the respective examples and comparative examples prepared as described above, a reference electrode and a positive electrode were formed at a current value of 0.1 C. Charging was performed until the potential difference between the electrodes reached 4.6 V, and then constant voltage charging was continued for 4 hours, and then the current was stopped for 30 minutes. Next, constant current discharge was performed at a current value of 0.1 C until the potential difference between the positive electrode and the reference electrode reached 3 V, and the amount of electricity discharged during this period was measured.

【0078】また各実施例および比較例に係るリチウム
イオン二次電池の評価用電池の初期充電時に正極活物質
の組成がLi(CoM)(OF)からLi0.9(C
oM)(OF)に変化するまで定容量充電を実施した
時点でセルを解体して正極活物質の一部を取り出してX
線回折法(XRD法)を使用して六方晶構造を有する複
合酸化物の格子定数a,cをそれぞれ測定した。
The composition of the positive electrode active material was Li (CoM) (OF) 2 to Li 0.9 (C) during the initial charging of the batteries for evaluation of the lithium ion secondary batteries according to the examples and comparative examples.
oM) (OF) 2 until constant capacity charging is performed, the cell is disassembled, a part of the positive electrode active material is taken out, and X
The lattice constants a and c of the complex oxide having a hexagonal crystal structure were measured using a line diffraction method (XRD method).

【0079】さらに、非水電解液を用いた電池として前
記のように調製した各正極活物質を使用して図2に示す
構造を有する各実施例および比較例に係るリチウムイオ
ン二次電池10をそれぞれ作製した。なお、二次電池を
構成する負極用活物質としては、黒鉛化MCF(メソフ
ェースピッチ系炭素繊維)を用いた。また、正極および
負極用バインダーとしては、PVDFを用いた。さらに
正極集電体としてはアルミニウム箔を用いる一方、負極
集電体としては銅箔を用いた。
Further, using the positive electrode active materials prepared as described above as the battery using the non-aqueous electrolyte, the lithium ion secondary batteries 10 having the structure shown in FIG. Each was produced. Note that graphitized MCF (mesophase pitch carbon fiber) was used as the negative electrode active material constituting the secondary battery. PVDF was used as the binder for the positive electrode and the negative electrode. Further, while aluminum foil was used as the positive electrode current collector, copper foil was used as the negative electrode current collector.

【0080】すなわち、各リチウムイオン二次電池10
において、ステンレスからなる有底円筒状の電池容器1
4は底部に絶縁体18が配置されている。電極群15
は、前記電池容器14に収納されている。前記電極群1
5は、正極12、セパレータ13および負極11をこの
順序で積層した帯状物を前記負極11が外側に位置する
ように渦巻き状に巻回した構造に形成されている。前記
セパレータ13は例えば不織布、ポリプロピレン多孔質
フィルムから形成される。
That is, each lithium ion secondary battery 10
In, a bottomed cylindrical battery container 1 made of stainless steel
An insulator 18 is arranged at the bottom of No. 4. Electrode group 15
Are stored in the battery container 14. The electrode group 1
5 is formed in a structure in which a band-shaped material in which a positive electrode 12, a separator 13 and a negative electrode 11 are laminated in this order is spirally wound so that the negative electrode 11 is located outside. The separator 13 is formed of, for example, a non-woven fabric or a polypropylene porous film.

【0081】前記電池容器14内には、非水電解液(実
施例1〜8および比較例1〜2)が収容されている。中
央部が開口された絶縁封口板19は、前記電池容器14
の上部開口部に配置され、かつ上部開口部付近を内部に
かしめ加工することにより前記絶縁封口板19は電池容
器14に液密に固定されている。正極端子20は、前記
絶縁封口板19の中央に嵌め合されている。正極リード
17の一端は、前記正極12に、他端は前記正極端子2
0にそれぞれ接続されている。前記負極11は、図示し
ない負極リードを介して負極端子である電池容器14に
接続されている。
Non-aqueous electrolytes (Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2) are contained in the battery container 14. The insulating sealing plate 19 having an opening at the center is used for the battery container 14
The insulating sealing plate 19 is fixed to the battery container 14 in a liquid-tight manner by being caulked inside the upper opening. The positive electrode terminal 20 is fitted in the center of the insulating sealing plate 19. One end of the positive electrode lead 17 is connected to the positive electrode 12, and the other end is connected to the positive electrode terminal 2.
0 respectively. The negative electrode 11 is connected to a battery container 14, which is a negative electrode terminal, via a negative electrode lead (not shown).

【0082】上記のように調製した各実施例および比較
例に係るリチウムイオン二次電池について、0.1Cの
電流値で電位差が4.6Vとなる定電圧で充電を行い、
さらに0.1Cの電流値で電位差が3Vになるまで放電
を行う充放電サイクルを30回繰り返した後における放
電容量の1サイクル目の初期放電容量に対する割合をサ
イクル維持率として測定した。
The lithium-ion secondary batteries according to the respective examples and comparative examples prepared as described above were charged at a constant voltage with a potential difference of 4.6 V at a current value of 0.1 C,
Further, the ratio of the discharge capacity to the initial discharge capacity in the first cycle after repeating 30 times the charge / discharge cycle of discharging at a current value of 0.1 C until the potential difference became 3 V was measured as the cycle maintenance rate.

【0083】各測定結果を下記表1に示す。The results of each measurement are shown in Table 1 below.

【0084】[0084]

【表1】 [Table 1]

【0085】上記表1に示す結果から明らかなように、
Coの一部を置換するM金属元素およびふっ素(F)の
含有量を適正な範囲に規定した正極活物質を用いた各実
施例に係る電池においては、初期容量が143〜148
mAh/gと高く、またサイクル維持率が良好であり、
優れた容量特性とサイクル特性とを兼ね備えていること
が判明した。
As is clear from the results shown in Table 1 above,
In the batteries according to each example using the positive electrode active material in which the content of the M metal element substituting a part of Co and the content of fluorine (F) were defined in an appropriate range, the initial capacity was 143-148.
High mAh / g and good cycle retention rate,
It was found that it has both excellent capacity characteristics and cycle characteristics.

【0086】一方、M金属元素およびF成分を含有して
いない従来のLiCoOを使用した比較例1において
は容量は高いが、相転移を防止する効果およびCoに対
する価数補償効果が得られないため、サイクル特性が低
下することが再確認できた。また活物質に含まれるM金
属成分およびF成分の含有量が本発明で規定する範囲外
となる比較例2の電池では、容量およびサイクル維持率
が共に低下しており、電池特性が十分ではないことが確
認できた。
On the other hand, in Comparative Example 1 using conventional LiCoO 2 containing no M metal element and F component, the capacity is high, but the effect of preventing phase transition and the valence compensation effect for Co are not obtained. Therefore, it was reconfirmed that the cycle characteristics were deteriorated. Further, in the battery of Comparative Example 2 in which the contents of the M metal component and the F component contained in the active material were out of the ranges specified by the present invention, both the capacity and the cycle retention rate were lowered, and the battery characteristics were not sufficient. I was able to confirm that.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上説明の通り、本発明に係る正極活物
質およびその活物質を用いたリチウムイオン二次電池に
よれば、Co3+イオンよりイオン半径が大きな所定価
数の金属元素でCoの一部を置換した組成またはふっ素
を含有した組成を有しているため、高電圧で充放電を繰
り返しても容量の低下が少なく優れたサイクル特性が得
られるとともに、上記置換金属元素やふっ素成分によっ
てCo3+の価数が補償される結果、充放電反応に関与
するCo3+イオンの減少が防止できるため、高い容量
特性と優れたサイクル特性とを兼ね備えた二次電池を実
現することが可能になる。
As described above, according to the positive electrode active material and the lithium ion secondary battery using the active material according to the present invention, Co is a metal element having a predetermined valence larger than that of Co 3+ ions and having a predetermined valence. Since it has a partially substituted composition or a composition containing fluorine, excellent cycle characteristics can be obtained with little decrease in capacity even when charging and discharging are repeated at high voltage, and by the above substituted metal element and fluorine component. As a result of compensating for the valence of Co 3+ , it is possible to prevent the decrease of Co 3+ ions involved in the charge / discharge reaction, and thus it is possible to realize a secondary battery having both high capacity characteristics and excellent cycle characteristics. .

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

【図1】正極評価用のリチウムイオン二次電池の構造を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a lithium ion secondary battery for evaluating a positive electrode.

【図2】本発明に係るリチウムイオン二次電池の構造例
を示す半断面図。
FIG. 2 is a half cross-sectional view showing a structural example of a lithium ion secondary battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 評価用(リチウムイオン二次)電池 2 ガラスセル(電池容器) 3 非水電解液,ゲル状電解質 4 正極 5 セパレータ 6 負極 7 押え板 8 参照電極 9 電極配線 10 リチウムイオン二次電池 11 負極 12 正極 13 セパレータ 14 電池容器 15 電極群 16 絶縁紙 17 正極リード 18 絶縁体 19 絶縁封口板 20 正極端子 1 Evaluation (lithium ion secondary) battery 2 glass cells (battery container) 3 Non-aqueous electrolyte, gel electrolyte 4 positive electrode 5 separator 6 Negative electrode 7 Presser plate 8 reference electrode 9 electrode wiring 10 Lithium-ion secondary battery 11 Negative electrode 12 Positive electrode 13 separator 14 Battery container 15 electrode group 16 insulating paper 17 Positive electrode lead 18 Insulator 19 Insulation sealing plate 20 Positive terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 昌太 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 雨宮 一樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 田中 弘真 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 酒井 亮 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 白川 康博 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 大屋 恭正 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 東 芝電子エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL04 AL06 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ17 HJ02 HJ04 5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CB05 CB07 CB12 FA05 FA19 HA02 HA04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shota Endo             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Kazuki Amamiya             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Hiromasa Tanaka             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Ryo Sakai             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Yasuhiro Shirakawa             8th Shinsugita Town, Isogo Ward, Yokohama City, Kanagawa Prefecture             Ceremony company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Kyomasa Oya             8 East Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Shiba Electronics Engineering Co., Ltd. F term (reference) 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AL04 AL06                       AL12 AM03 AM04 AM05 AM07                       BJ02 BJ14 DJ17 HJ02 HJ04                 5H050 AA07 AA08 BA17 CA08 CB05                       CB07 CB12 FA05 FA19 HA02                       HA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式LiCo1−y(但
し、MはCo3+より大きなイオン半径を有する少なく
とも1種の金属元素であり、かつ金属元素の平均価数が
3価であり、0.4≦x≦2.0,0<y≦0.2)で
表わされる六方晶構造の酸化物から成ることを特徴とす
る正極活物質。
1. A general formula Li x Co 1-y M y O 2 ( where, M is at least one metallic element having a larger ionic radius than Co 3+, and the average valence of the metal element trivalent in And a hexagonal structure oxide represented by 0.4 ≦ x ≦ 2.0, 0 <y ≦ 0.2).
【請求項2】 一般式LiCo1−y2−y
(但し、MはCo 3+より大きなイオン半径を有する
2価の金属元素であり、0.4≦x≦2.0,0<y≦
0.2)で表わされる六方晶構造の酸化物から成ること
を特徴とする正極活物質。
2. The general formula LixCo1-yMyO2-yF
y(However, M is Co 3+Has a larger ionic radius
It is a divalent metal element, and 0.4 ≦ x ≦ 2.0, 0 <y ≦
0.2) Hexagonal structure oxide
A positive electrode active material characterized by:
【請求項3】 前記六方晶構造の酸化物のx=0.9に
おける格子定数a,cが2.80≦a≦2.85,1
3.80≦c≦14.10であることを特徴とする請求
項1または2記載の正極活物質。
3. The lattice constants a and c at x = 0.9 of the hexagonal structure oxide are 2.80 ≦ a ≦ 2.85,1.
3.80 ≦ c ≦ 14.10, The positive electrode active material according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 一般式LiCo1−y(但
し、MはCo3+より大きなイオン半径を有する少なく
とも1種の金属元素であり、かつ金属元素の平均価数が
3価であり、0.4≦x≦2.0,0<y≦0.2)で
表わされる六方晶構造の酸化物から成る正極活物質を含
有する正極と、前記正極とセパレータを介して配置され
た負極と、前記正極、前記セパレータおよび前記負極を
収納する電池容器と、前記電池容器内に充填された電解
質とを具備することを特徴とするリチウムイオン二次電
池。
Wherein the general formula Li x Co 1-y M y O 2 ( where, M is at least one metallic element having a larger ionic radius than Co 3+, and the average valence of the metal element trivalent in And a positive electrode containing a positive electrode active material composed of a hexagonal structure oxide represented by 0.4 ≦ x ≦ 2.0 and 0 <y ≦ 0.2), and the positive electrode and the positive electrode. A lithium ion secondary battery comprising a negative electrode, a battery container accommodating the positive electrode, the separator and the negative electrode, and an electrolyte filled in the battery container.
【請求項5】 一般式LiCo1−y2−y
(但し、MはCo 3+より大きなイオン半径を有する
2価の金属元素であり、0.4≦x≦2.0,0<y≦
0.2)で表わされる六方晶構造の酸化物から成る正極
活物質を含有する正極と、前記正極とセパレータを介し
て配置された負極と、前記正極、前記セパレータおよび
前記負極を収納する電池容器と、前記電池容器内に充填
された電解質とを具備することを特徴とするリチウムイ
オン二次電池。
5. The general formula LixCo1-yMyO2-yF
y(However, M is Co 3+Has a larger ionic radius
It is a divalent metal element, and 0.4 ≦ x ≦ 2.0, 0 <y ≦
0.2) Positive electrode composed of hexagonal structure oxide
Through the positive electrode containing the active material, the positive electrode and the separator
And the arranged negative electrode, the positive electrode, the separator and
A battery container for housing the negative electrode and filling the battery container
A lithium electrolyte,
On secondary battery.
【請求項6】 前記六方晶構造の酸化物のx=0.9に
おける格子定数a,cが2.80≦a≦2.85,1
3.80≦c≦14.10であることを特徴とする請求
項4または5記載のリチウムイオン二次電池。
6. The lattice constants a and c of the oxide of the hexagonal structure at x = 0.9 are 2.80 ≦ a ≦ 2.85,1.
3.80 ≦ c ≦ 14.10, The lithium ion secondary battery according to claim 4 or 5, characterized in that
【請求項7】 前記電解質が有機非水電解液およびゲル
状電解質の少なくとも一方であることを特徴とする請求
項4または5記載のリチウムイオン二次電池。
7. The lithium ion secondary battery according to claim 4, wherein the electrolyte is at least one of an organic non-aqueous electrolyte solution and a gel electrolyte.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003098722A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Active material of positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and process for producing the same
WO2004070863A1 (en) * 2003-02-03 2004-08-19 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2006127931A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
US7435510B2 (en) 2004-11-12 2008-10-14 Sanyo Electric Co. Nonaqueous electrolyte secondary battery
US7608363B2 (en) 2004-11-16 2009-10-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery with vinylene carbonate and divinyl sulfone containing electrolyte
KR101028619B1 (en) 2003-09-30 2011-04-11 산요덴키가부시키가이샤 Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003098722A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Active material of positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and process for producing the same
US7422824B2 (en) 2002-05-16 2008-09-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Active material of positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and process for producing the same
WO2004070863A1 (en) * 2003-02-03 2004-08-19 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005050779A (en) * 2003-02-03 2005-02-24 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolytic solution secondary battery
KR101028619B1 (en) 2003-09-30 2011-04-11 산요덴키가부시키가이샤 Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
JP2006127931A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
US7435510B2 (en) 2004-11-12 2008-10-14 Sanyo Electric Co. Nonaqueous electrolyte secondary battery
US7608363B2 (en) 2004-11-16 2009-10-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery with vinylene carbonate and divinyl sulfone containing electrolyte

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