JP2004362781A - Cathode active substance and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Cathode active substance and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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昌太 遠藤
Hiromasa Tanaka
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cathode active substance capable of improving discharge load characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery and with excellent thermal stability. <P>SOLUTION: Of the cathode active substance containing secondary particles which are coagulations of primary particles of lithium-containing metal complex oxide, an average maximum particle size L<SB>1</SB>max of the primary particles is within the range of 0.1×L<SB>2</SB>max≤L<SB>1</SB>max<0.5×L<SB>2</SB>max, when an average maximum particle size of the secondary particles is L<SB>2</SB>max, and an average value of a shape factor SF2 calculated by a formula (1): SF2=R<SB>1</SB>/R<SB>2</SB>, is more than 1 and less than 2, (provided, R<SB>2</SB>denotes an area of any two-dimensional image of the secondary particle, and R1 denotes an area of a region surrounded by a shortest envelope connecting tip points of protruded parts of the two-dimensional image). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極活物質及び非水電解質二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、急激に需要が伸びている携帯電話、ノート型パソコン等の携帯端末機器には、エネルギー密度が高く、かつ小型で軽量という特徴が高く評価されて、Li含有遷移金属酸化物を正極活物質として備えた非水電解質二次電池が多用されている。また、携帯端末機器のみならず、電気自動車、電力貯蔵用の電源に非水電解質二次電池を用いることも検討されている。非水電解質二次電池の性能向上に対する要求は益々強くなってきており、多くの研究機関から様々な報告が出されている。
【0003】
実用的な放電容量が得られるLi含有遷移金属酸化物としては、LiCoO、LiNiO、LiMn等が提案されている。その中でも、製造が容易で、特性が安定しているという点でLiCoOが主流を占めている。
【0004】
特許文献1には、層状構造を有し、一般式Aで示される複合酸化物を正極として用いる非水系二次電池が開示されている。但し、前記一般式中、Aはアルカリ金属から選ばれた少なくとも1種であり、Bは遷移金属であり、CはAl、In、Snの群から選ばれた少なくとも1種であり、Dは(a)A以外のアルカリ金属、(b)B以外の遷移金属、(c)IIa族元素、(d)Al、In、Sn、炭素、窒素、酸素を除くIIIb族、IVb族、Vb族、VIb族の第2〜第6周期の元素、の群から選ばれた少なくとも1種を表わす。また、x、y、z、wは各々0.05≦x≦1.10、0.85≦y≦1.00、0.001≦z≦0.10、0.001≦w≦0.10の数を表わす。
【0005】
前記複合酸化物は、3頁の右上欄の8〜13行目および5頁の右上欄の20行目〜左下欄の6行目に記載されているように、A,B,C,D各々の金属の化合物を混合した後、空気中または酸素雰囲気下において600〜950℃で焼成することにより合成される。
【0006】
しかしながら、炭酸リチウムのようなA金属の化合物と、酸化コバルトのようなB金属の化合物と、酸化第2スズのようなC金属の化合物と、酸化スカンジウムのようなD金属の化合物とを一度に混合し、空気中または酸素雰囲気下において600〜950℃で焼成すると、混合物の溶融反応により結晶成長が進み、扁平板状の粒子が得られる。この扁平板状粒子を正極活物質として用いると、優れた放電負荷特性が得られないという問題を生じる。
【0007】
一方、特許文献2には、一般式:LiSnで表わされる組成を有するLi含有遷移金属複合酸化物を正極活物質として用いることが開示されている。但し、前記一般式中、Mは遷移金属から選ばれる少なくとも1種の元素を示し、x、yおよびzはそれぞれ0.9≦x≦1.15、0.85≦y≦1.00、0<z<0.001を満たす。
【0008】
このLi含有遷移金属複合酸化物は、7頁の11〜15行目及び11頁の18〜20行目に記載されているように、各金属元素の出発原料(例えば、酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化スズ)を所定の割合で混合し、空気中、900℃で5時間焼成することにより合成される。
【0009】
しかしながら、酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化スズとを一度に混合し、900℃のような高温で焼成すると、混合物の溶融反応により結晶成長が進み、扁平板状の粒子が得られるため、優れた放電負荷特性が得られないという問題を生じる。
【0010】
ところで、特許文献3には、コバルトの原子価が3価である水酸化コバルト、及び、オキシ水酸化コバルトからなる群より選択される少なくとも1種、並びに、B、Mg、Si、Cu、Ce、Y、Ti、V、Mn、Fe、Ni、Sn、Zr、Sb、Nb、Ru、Pb、Hf、Ta、La、Pr及びNdよりなる群から選択される少なくとも1種の元素からなる化合物を、水酸化リチウム水溶液中に分散させた後、60〜500℃で加熱処理を行うリチウムコバルト複合酸化物粒子の製造方法が開示されている。
【0011】
また、段落[0038]には、この製造方法によると、リチウムコバルト複合酸化物粒子を製造するのに従来用いられている高温での固相反応とは異なり、一次粒子が融着することがなく、また、サブミクロンサイズの大きさの良く揃ったリチウムコバルト複合酸化物粒子が得られると記載されている。
【0012】
しかしながら、この一次粒子からなる正極活物質は、非水電解質への濡れ性に劣るため、二次電池の放電負荷特性の低下を招く。
【0013】
【特許文献1】
特開昭63−121258号公開公報
【0014】
【特許文献2】
国際公開番号WO00/77869A1の国際公開公報
【0015】
【特許文献3】
特開平10−1316号公開公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非水電解質二次電池の放電負荷特性を向上させることが可能で、かつ熱安定性に優れた正極活物質を提供することを目的とする。
【0017】
また、本発明は、放電負荷特性に優れ、かつ高温貯蔵時のガス発生が抑制された非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質であって、
前記二次粒子の平均最大粒径をLmaxとした際に前記一次粒子の平均最大粒径Lmaxが0.1×Lmax≦Lmax<0.5×Lmaxの範囲にあり、かつ下記(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満であることを特徴とする。
【0019】
SF2=R/R …(1)
但し、前記Rは、前記二次粒子の任意の二次元の像の面積を示し、前記Rは、前記二次元の像の凸部の頂点を結ぶ最短包絡線で囲まれた領域の面積を示す。
【0020】
本発明に係る第1の非水電解質二次電池は、リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極と、負極と、非水電解質とを備えた非水電解質二次電池であって、
前記二次粒子の平均最大粒径をLmaxとした際に前記一次粒子の平均最大粒径Lmaxが0.1×Lmax≦Lmax<0.5×Lmaxの範囲にあり、かつ前記(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満であることを特徴とするものである。
【0021】
本発明に係る第2の非水電解質二次電池は、リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集したもので、かつ前記(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満である二次粒子を含む正極と、
負極と、
シクロヘキシルベンゼン及び2,4−ジフルオロアニソールのうちの少なくともいずれか一方と、ビニレンカーボネートとを含む非水電解質と
を具備することを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る正極活物質について説明する。
【0023】
本発明の正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質であって、
前記二次粒子の平均最大粒径をLmaxとした際に前記一次粒子の平均最大粒径Lmaxが0.1×Lmax≦Lmax<0.5×Lmaxの範囲にあり、かつ下記(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満である。
【0024】
SF2=R/R …(1)
但し、前記Rは、前記二次粒子の任意の二次元の像の面積を示し、前記Rは、前記二次元の像の凸部の頂点を結ぶ最短包絡線で囲まれた領域の面積を示す。
【0025】
まず、前記R及び前記Rを図1を参照して説明する。図1は、R及びRを説明するために使用する二次粒子の模式図である。
【0026】
図1において、斜線で示されている領域が二次粒子の任意の二次元の像の面積Rである。一方、二次粒子の任意の二次元の像の凸部の頂点を結ぶ最短包絡線Aで囲まれている領域が面積Rである。二次元の像の凸部の頂点を曲線で結ぶ方法は複数通りあるため、一つの二次元像に対して複数種の包絡線を引くことができる。これら包絡線のうち、隣り合う2つの凸部と接する接線Xと包絡線とで囲まれた領域の面積が最少になるものを最短包絡線Aとする。すなわち、最短包絡線Aは、二次粒子の任意の二次元の像の凸部の頂点を結ぶ包絡線群のうち最も短い軌跡を描く包絡線である。
【0027】
このように定義されるR、Rから算出される形状係数SF2の平均値を上記範囲に規定するのは以下に説明する理由によるものである。
【0028】
形状係数SF2の平均値が1であるものは、一次粒子間の融合反応が進んでいて表面がより滑らかであるため、非水電解質に対する正極活物質の接触角が大きくなり、濡れ性が低下し、非水電解質二次電池において高い放電負荷特性を得られない。また、形状係数SF2の平均値が1である二次粒子を製造するためには長時間を要することから、製造コストが高くなる。一方、形状係数SF2の平均値が2以上であるものは、一次粒子間の融合反応が進んでおらず、粒子表面の凹凸が大きくなっていくために導電材料が局所的に付着しやすく、導電性が低くなることから、非水電解質二次電池において高い放電負荷特性を得られない。形状係数SF2の平均値のより好ましい範囲は1.05〜1.5、さらに好ましい範囲は1.1〜1.3である。SF2の平均値を1.1〜1.3の範囲にすることによって二次電池の放電負荷特性をさらに向上することができる。
【0029】
リチウム含有金属複合酸化物一次粒子は、球状結晶であってもよく、板状結晶であってもよい。また、その他の形状を有するものであってもよい。
【0030】
一次粒子の平均最大粒径Lmaxを前記範囲に規定するのは次に説明する理由によるものである。
【0031】
一次粒子の平均最大粒径Lmaxを0.1×Lmax未満にすると、正極活物質の熱安定性が低下する。一方、一次粒子の平均最大粒径Lmaxを0.5×Lmax以上にすると、リチウムイオンの移動距離が長くなり、正極活物質のリチウムイオン拡散速度が低下するため、非水電解質二次電池において高い放電負荷特性を得られない。一次粒子の平均最大粒径Lmaxのより好ましい範囲は0.15×Lmax≦Lmax≦0.45×Lmax、さらに好ましい範囲は0.2×Lmax≦Lmax≦0.45×Lmaxである。
【0032】
二次粒子のBET法による比表面積は0.1〜10m/gの範囲にあることが好ましい。これは以下に説明する理由によるものである。比表面積を0.1m/g未満にすると、正極活物質の反応性が低下するため、非水電解質二次電池において十分な放電負荷特性を得られない恐れがある。一方、比表面積が10m/gを超えると、正極活物質の熱安定性が低下するため、非水電解質二次電池の過充電時の安全性が損なわれたり、高温貯蔵時のガス発生量が多くなる可能性がある。比表面積のより好ましい範囲は、0.2〜5m/gである。
【0033】
二次粒子の平均粒径は4〜20μmの範囲にあることが好ましい。これは以下に説明する理由によるものである。二次粒子の平均粒径を4μm未満にすると、二次粒子が、一次粒子が単独で存在する単粒子の形態に近くなるため、非水電解質に対する正極活物質の接触角が大きくなり、濡れ性が低下する傾向がある。このため、非水電解質二次電池の放電負荷特性を向上させることが困難になる恐れがある。一方、二次粒子の平均粒径が20μmを超えると、リチウムイオンの移動距離が長くなり拡散性が低下するため、非水電解質二次電池の放電負荷特性を向上させることが困難になる恐れがある。平均粒径のより好ましい範囲は、5〜15μmである。
【0034】
リチウム含有金属複合酸化物の組成は、LiCoO(但し、モル比xは、0.95≦x≦1.15を示す)で表わされるものが望ましい。
【0035】
モル比xが0.95未満の場合、反応に必要なLiが不十分なために結晶性が低下して、放電負荷特性が低下する恐れがある。モル比xが1.15を超える場合、Liが過剰な状態のため反応しきれずに活物質表面に残ってしまうLiが増加して、表面抵抗が大きくなり放電負荷特性が低下する恐れがある。
【0036】
本発明に係る正極活物質は、例えば、以下に説明する方法で作製される。すなわち、コバルト塩を含む水溶液にアルカリ水溶液を添加することによりコバルト水酸化物を沈殿させて、コバルト水酸化物結晶の凝集体を得る。これをろ過して沈殿物を回収し、水洗を繰り返してpHが安定したところで乾燥することにより、コバルト水酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を得る。次いで、この二次粒子とリチウム化合物とを所定の比率で混合し、大気雰囲気または酸素雰囲気中で700〜1000℃の温度範囲で5〜9時間焼成することにより、正極活物質を得る。
【0037】
コバルト塩としては、例えば、硫酸コバルトを挙げることができる。アルカリ水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは水酸化リチウムを含む水溶液を挙げることができる。リチウム化合物には、乾式の粉末微粒子または湿式のゾル微粒子を使用することができる。
【0038】
形状係数SF2及び平均最大粒径Lmaxの調整は、例えば、焼成温度や焼成時間あるいはコバルト水酸化物二次粒子とリチウム化合物との混合比の変更により行なうことができる。例えば、焼成時間を短くすると、一次粒子間の融合反応が抑えられて二次粒子表面の凹凸を大きくすることができるため、形状係数SF2を大きくすることができる。なお、コバルト水酸化物結晶の凝集体の代わりに酸化コバルトの単粒子を用いると、二次粒子ではなく、単粒子からなる正極活物質が得られる。
【0039】
以上説明した本発明に係る正極活物質は、リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を含み、前記二次粒子の平均最大粒径をLmaxとした際に前記一次粒子の平均最大粒径Lmaxが0.1×Lmax≦Lmax<0.5×Lmaxの範囲にあり、かつ前記(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満であるために、熱安定性を損なうことなくリチウムイオン拡散速度を大きくすることができ、非水電解質に対する濡れ性を改善することができ、かつ正極活物質に対する導電剤の分布を均一にすることができる。その結果、安全性や高温貯蔵特性を損なうことなく、非水電解質二次電池の放電負荷特性を向上させることができる。
【0040】
次いで、本発明に係る正極活物質を備えた非水電解質二次電池(以下、第1の非水電解質二次電池と称す)について説明する。
【0041】
この第1の非水電解質二次電池は、本発明に係る正極活物質を含む正極と、負極と、非水電解質とを具備する。
【0042】
以下、正極、負極及び非水電解質について詳細に説明する。
【0043】
(i)正極
正極は、集電体と、集電体の片面あるいは両面に形成され、本発明に係る正極活物質を含有する正極活物質含有層とを含む。
【0044】
この正極は、例えば、前述した正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁させ、得られた懸濁物を集電体表面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより作製される。
【0045】
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。
【0046】
結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。
【0047】
正極活物質、導電剤及び結着剤の配合割合は、正極活物質80〜95重量%、導電剤3〜18重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にすることが好ましい。
【0048】
集電体としては、導電性材料であれば特に制限されること無く使用できるが、特に正極用の集電体としては電池反応時に酸化されにくい材料を使用することが好ましく、例えばアルミニウム、ステンレス、チタンなどを使用することができる。
【0049】
(ii)負極
負極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に形成される負極層とを含む。
【0050】
この負極は、例えば、負極材料の粉末及び結着剤を有機溶媒の存在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより作製される。
【0051】
負極材料としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物、アルミニウム、マグネシウム、スズ、けい素等の金属、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、リチウム合金などを挙げることができる。
【0052】
前記炭素質物としては、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料、熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体など(特に、メソフェーズピッチ系炭素繊維が容量や充放電サイクル特性が高くなり好ましい)に500〜3000℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料または炭素質材料等を挙げることができる。中でも、前記熱処理の温度を2000℃以上にすることにより得られ、(002)面の面間隔d002が0.34nm以下である黒鉛結晶を有する黒鉛質材料を用いるのが好ましい。このような黒鉛質材料を炭素質物として含む負極を備えた非水電解質二次電池は、電池容量および大電流放電特性を大幅に向上することができる。前記面間隔d002は、0.336nm以下であることが更に好ましい。
【0053】
結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(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)などを用いることができる。
【0054】
負極材料と結着剤の配合割合は、負極材料90〜98重量%、結着剤2〜10重量%の範囲にすることが好ましい。
【0055】
集電体としては、導電性材料であれば特に制限されることなく使用することができる。中でも、銅、ステンレス、あるいはニッケルからなる箔、メッシュ、パンチドメタル、ラスメタルなどを用いることができる。
【0056】
(iii)非水電解質
非水電解質には、液状またはゲル状の形態を有するものを使用することができる。
【0057】
液状非水電解質は、非水溶媒に電解質を溶解させることにより調製される。
【0058】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)などの環状カーボネートや、これらの環状カーボネートと環状カーボネートより低粘度の非水溶媒との混合溶媒を主体とする非水溶媒を用いることができる。
【0059】
前記低粘度の非水溶媒としては、例えば、鎖状カーボネート(例えば、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど)、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、環状エーテル(例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなど)、鎖状エーテル(例えば、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンなど)が挙げられる。
【0060】
電解質としては、リチウム塩が使用される。具体的には、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、六フッ化ヒ素リチウム(LiAsF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCFSO)などが挙げられる。とくに、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)が好ましい例として挙げられる。
【0061】
非水溶媒に対する電解質の溶解量は、0.5〜2モル/Lとすることが好ましい。
【0062】
ゲル状非水電解質は、例えば、上記の液状非水電解質と高分子材料とを複合化することにより得られる。高分子材料としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンオキシド(PECO)などの単量体の重合体または他の単量体との共重合体が挙げられる。
【0063】
次いで、本発明に係る第2の非水電解質二次電池について説明する。
【0064】
この第2の非水電解質二次電池は、リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集したもので、かつ前述した(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満である二次粒子を含む正極と、
負極と、
シクロヘキシルベンゼン(CHB)及び2,4−ジフルオロアニソール(DFA)のうちの少なくともいずれか一方と、ビニレンカーボネート(VC)とを含む非水電解質と
を具備するものである。
【0065】
負極については前述した第1の非水電解質二次電池において説明したのと同様なものを挙げることができ、以下では正極及び非水電解質について説明する。
【0066】
1)正極
正極は、集電体と、集電体の片面あるいは両面に形成され、前記二次粒子を正極活物質として含有する正極活物質含有層とを含む。
【0067】
CHBを含む非水電解質を用いる際、前記二次粒子の形状係数SF2の平均値を前記範囲にすることによって、過充電や充電状態での高温貯蔵によりCHBが分解して生成した有機被膜で二次粒子の表面を均一に被覆することができるため、正極と非水電解質との反応を抑制することができ、過充電時及び充電状態での高温貯蔵時における発熱及びガス発生を抑えることができる。但し、SF2の平均値を2以上にすると、二次粒子の表面の凹凸が大きくなるため、二次粒子の表面を有機被膜で均一に覆うことが困難になり、充電状態で高温貯蔵した際の電池膨れが大きくなる。SF2の平均値が小さい方が二次粒子表面に有機被膜が均一に形成されやすくなるものの、SF2の平均値を1にすると、高い放電負荷特性を得られなくなる。
【0068】
DFAを含む非水電解質を用いる際、前記二次粒子の形状係数SF2の平均値を前記範囲にするのは、SF2の平均値を1もしくは2以上にすると、高温貯蔵時の電池膨れが大きくなり、充放電サイクル特性が低下するからである。
【0069】
また、前記二次粒子の中でも、前述した本願発明に係る正極活物質を用いることによって、二次電池の放電負荷特性をより向上することができるとともに、高温貯蔵時の電池膨れをさらに抑制することができる。
【0070】
正極の作製方法としては、前述した第1の非水電解質二次電池において説明したのと同様なものを挙げることができる。
【0071】
2)非水電解質
非水電解質は、シクロヘキシルベンゼン及び2,4−ジフルオロアニソールのうちの少なくともいずれか一方と、ビニレンカーボネートとを含む非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質とを含む。
【0072】
非水電解質には、液状またはゲル状の形態を有するものを使用することができる。液状非水電解質及びゲル状非水電解質の調製は、前述した第1の非水電解質二次電池において説明したのと同様にして行われる。
【0073】
電解質には前述した第1の非水電解質二次電池において説明したのと同様なものを用いることができ、以下では非水溶媒について説明する。
【0074】
ビニレンカーボネート(VC)は、初充電時に負極表面に保護被膜を形成することができるため、負極と非水電解質との反応を抑えることができ、負極の劣化を抑制することができる。このため、非水電解質二次電池の充放電サイクル寿命を向上させることができる。
【0075】
非水溶媒中のVCの比率は、10体積%以下の範囲にすることが望ましい。これは、VCの体積比率が10体積%を超えると、非水電解質二次電池を充電状態で高温環境下に保管した際、VCと正極とが反応することにより、正極の界面抵抗が大きく上昇したり、VCの分解によるガス発生を生じたりする可能性があるからである。VCの体積比率のさらに好ましい範囲は、0.01〜5体積%である。
【0076】
CHBを添加する場合、非水溶媒中のCHBの比率は、7体積%以下にすることが望ましい。CHBの体積比率が7体積%を超えると、内部インピーダンスの上昇により、非水電解質二次電池のサイクル特性や低温放電特性が低下する恐れがあるからである。高温貯蔵時の電池膨れを十分に抑制するためには、CHBの体積比率を最低でも0.01体積%確保することが望ましい。
【0077】
DFAを添加する場合、非水溶媒中のDFAの比率は、0.01〜5体積%の範囲内にすることが望ましい。DFAの体積比率が0.01体積%未満であると、正極とVCの反応を抑えられない恐れがある。正極とVCが反応すると、充電状態で高温環境下に貯蔵した時の電池膨れが大きくなり、そのうえ充放電サイクル寿命が低下する。一方、DFAの体積比率が5体積%を超えると、DFAの分解により生成した抵抗被膜により内部インピーダンスが上昇して充放電サイクル寿命が低下する恐れがある。
【0078】
非水溶媒には、VC、CHB及びDFA以外の他の溶媒を含有させることができる。他の溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(PC)などの環状カーボネート、鎖状カーボネート(例えば、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど)、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、環状エーテル(例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなど)、鎖状エーテル(例えば、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンなど)が挙げられる。非水溶媒に含有させる他の溶媒の種類は、1種類または2種類以上にすることができる。
【0079】
以上説明したように本発明に係る第2の非水電解質二次電池は、リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集したもので、かつ前述した(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満の範囲にある二次粒子を含む正極と、CHB及びDFAのうちの少なくともいずれか一方とVCとを含む非水電解質とを備えているため、非水電解質に対する濡れ性と正極活物質に対する導電剤の分布とを改善することができると共に、高温貯蔵時の正極と非水電解質との反応を抑制することができる。その結果、高温貯蔵時のガス発生が抑制され、かつ放電負荷特性が向上された非水電解質二次電池を実現することができる。
【0080】
本発明に係る非水電解質二次電池の一例である薄型非水電解質二次電池を図2及び図3を参照して詳細に説明する。
【0081】
図2は、本発明に係る非水電解質二次電池の一例である薄型非水電解質二次電池を示す断面図、図3は、図2のA部を示す拡大断面図である。
【0082】
図2に示すように、例えばラミネートフィルムからなる容器1内には、電極群2が収納されている。前記電極群2は、正極と、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などの多孔質材料からなるセパレータと、負極とからなる積層物が偏平形状に捲回された構造を有する。前記積層物は、図3に示すように、(図の下側から)セパレータ3、正極活物質含有層4と正極集電体5と正極活物質含有層4とを備えた正極6、セパレータ3、負極層7と負極集電体8と負極層7とを備えた負極9、セパレータ3、正極活物質含有層4と正極集電体5と正極活物質含有層4とを備えた正極6、セパレータ3、負極層7と負極集電体8とを備えた負極9がこの順番に積層されたものからなる。前記電極群2は、最外層に前記負極集電体8が位置している。帯状の正極リード10は、一端が前記電極群2の前記正極集電体5に接続され、かつ他端が前記容器1から延出されている。一方、帯状の負極リード11は、一端が前記電極群2の前記負極集電体8に接続され、かつ他端が前記容器1から延出されている。
【0083】
また、本発明に係る非水電解質二次電池の他の例である角形非水電解質二次電池を図4を参照して説明する。
【0084】
図4は、本発明に係る非水電解質二次電池の一例である角型非水電解質二次電池を示す部分切欠斜視図である。
【0085】
図4に示すように、金属、例えばアルミニウムからなる有底矩形筒状の外装缶21は、例えば正極端子を兼ね、底部内面に絶縁体22が配置されている。前記外装缶21内には、渦巻電極体23が収納されている。前記渦巻電極体23は、負極24と、セパレータ25と、正極26とを前記正極26が最外周に位置するように渦巻状に捲回した後、扁平状にプレス成形することにより作製した電極群である。前記正極26の集電体には、正極リード(図示せず)が接続され、かつこの正極リードの他端は前記外装缶21に接続されている。
【0086】
中心付近にリード取出穴を有する例えば合成樹脂からなるスペーサ27は、前記外装缶21内の前記渦巻電極体23上に配置されている。金属製の蓋体28は、前記外装缶21の上端開口部に、例えばレーザ溶接により気密に接合されている。前記蓋体28の中心付近には、負極端子30の取出穴29が開口されている。前記蓋体28には、前記外装缶21内の内圧が極端に上昇したような場合に破れて内圧を開放する安全弁機構(図示せず)が設けられている。負極端子30は、前記蓋体28の取出穴29にガラス製または樹脂製の絶縁材31を介してハーメティックシールされている。前記負極端子30の下端面には、負極リード32が接続され、かつこの負極リード32の他端は前記渦巻電極体23の負極24の集電体に接続されている。絶縁封口板33は、蓋体28の上面に配置されている。絶縁性の外装チューブ34は、外装缶21の側面並びに底面周縁と、絶縁封口板33の周縁を被覆している。
【0087】
なお、前述した図2及び図4においては、正極とセパレータと負極とが偏平状に捲回された電極群を用いる例を説明したが、この代わりに、正極とセパレータと負極との積層物からなる電極群、正極とセパレータと負極との積層物が1回以上折り曲げられた構造の電極群を適用することもできる。
【0088】
また、図2においては、薄型非水電解質二次電池に適用した例を説明し、図4においては、角形非水電解質二次電池に適用した例を説明したが、この他にも円筒形非水電解質二次電池等にも同様に適用することができる。
【0089】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0090】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0091】
<正極活物質の作製>
(実施例1)
コバルト塩として硫酸コバルトを含む飽和水溶液を調製した。この飽和水溶液に、攪拌しながらアルカリ水溶液として水酸化ナトリウム水溶液を徐々に添加することにより、コバルト水酸化物を沈殿させ、コバルト水酸化物結晶の凝集体を得た。これをろ過して沈殿物を回収し、水洗を繰り返してpHが安定したところで乾燥することにより、コバルト水酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を得た。
【0092】
次いで、このコバルト水酸化物にリチウム化合物として炭酸リチウム粉末をLi:Co=1.00:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で920℃で6時間焼成することにより、Li1.00CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0093】
(実施例2)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=1.00:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で900℃で6時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li1.00CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0094】
(実施例3)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=1.03:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で920℃で6時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li1.03CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0095】
(実施例4)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=1.03:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で920℃で5時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li1.03CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0096】
(実施例5)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=1.00:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で920℃で5時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li1.00CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0097】
(比較例1)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=1.05:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で920℃で6時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li1.05CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0098】
(比較例2)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=0.99:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で920℃で6時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li0.99CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0099】
(比較例3)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=0.99:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で900℃で6時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li0.99CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0100】
(比較例4)
コバルト水酸化物の二次粒子と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=1.03:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で930℃で6時間焼成した以外は実施例1と同様に行い、Li1.03CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0101】
(比較例5)
酸化コバルト粉末と炭酸リチウム粉末とをLi:Co=1.03:1の比率で混合し、酸素雰囲気中で920℃で5時間焼成することにより、Li1.03CoOの組成を有するリチウムコバルト複合酸化物を得た。
【0102】
<平均粒径の測定>
得られた実施例1〜5及び比較例1〜5の正極活物質に以下に説明する方法で粒度分布測定を行った。
【0103】
試料0.5gを100mL水中で攪拌を行った後、超音波分散を100W−3minの条件で行った後、LEEDS&NORTHRUP社製MICROTRACIIPARTICLE−ANALYZER TYPE7997−10を使用してD50での平均粒径を測定した。この結果を下記表1に示す。
【0104】
<BET法による比表面積の測定>
得られた実施例1〜5及び比較例1〜5の正極活物質に以下に説明する方法でBET法による比表面積の測定を行った。
【0105】
比表面積の測定には、QANTACHROME社のQUANTASOBEを用いてNガス吸着、BET1点法により測定を行った。この結果を下記表1に併記する。
【0106】
<正極の作製>
実施例1〜5及び比較例1〜5の正極活物質を用いて以下に説明する方法で正極を作製した。
【0107】
得られた正極活物質を90重量%、導電剤を6重量%、結着剤を4重量%の割合で混合したものを溶媒に分散させてスラリー状とし、アルミニウム箔からなる集電体に塗布し、乾燥後、ローラープレス機で圧縮成形し、所定のサイズに裁断することにより正極を得た。
【0108】
<正極の走査型電子顕微鏡観察>
得られた実施例1〜5及び比較例1〜5の正極の任意の断面について、走査型電子顕微鏡写真を倍率2000倍で3視野撮影した。実施例1についての走査型電子顕微鏡写真を図5〜図7に示す。図5〜図7の走査型電子顕微鏡写真から、実施例1の正極活物質が、球形、板状、扁平形状等の様々な形をしたリチウムコバルト複合酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を含むことを確認できた。なお、走査型電子顕微鏡には、日本電子データム(株)製のJSM−5800LVを用いた。加速電圧は20kVに設定し、Au蒸着を100Åとして観察を行った。
【0109】
次いで、以下に説明する方法により形状係数SF2及び平均最大粒径Lmaxを算出した。3視野の走査型電子顕微鏡写真それぞれについて、全輪郭が観察可能である二次粒子像(二次粒子の二次元的な像)を10個ずつランダムに選出し、各二次粒子像のRおよびRを測定すると共に形状係数SF2を算出し、合計30個の二次粒子像の形状係数SF2を得た。得られたSF2の平均値を下記表1に併記する。
【0110】
また、選出した合計30個の二次粒子について最大粒径をそれぞれ測定し、これらの平均値を求めることにより平均最大粒径Lmaxを算出した。また、各二次粒子について全輪郭が観察可能である一次粒子の最大粒径を測定し、これらの平均値を求めることにより平均最大粒径Lmaxを算出した。この結果を下記表1に併記する。また、得られたLmaxをLmaxで表わし、その結果を下記表1に併記する。
【0111】
なお、比較例5の正極活物質については、二次凝集が認められなかったため、一次粒子の二次元の像の面積をRと仮定し、この二次元の像の凸部の頂点を結んだ最短包絡線Aで囲まれた領域の面積をRとし、形状係数SF2を算出した。
【0112】
実施例1〜5及び比較例1,2,5の正極を用いて以下に説明する方法で角形非水電解質二次電池を組立てた。
【0113】
<負極の作製>
3000℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維94重量%に、ポリフッ化ビニリデンが6重量%溶解されたN−メチル−2−ピロリドンを添加し、合剤スラリーを調製した。この合剤スラリーを銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、加熱ロールプレスすることにより負極を作製した。
【0114】
<液状非水電解質の調製>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とシクロヘキシルベンゼン(CHB)と2,4−ジフルオロアニソール(DFA)とビニレンカーボネート(VC)を体積比(EC:MEC:CHB:DFA:VC)が32:64:1:1:2になるように混合した非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)をその濃度が1モル/Lになるように溶解させ、液状非水電解質を得た。
【0115】
<二次電池の組立て>
正極の集電体に帯状アルミニウム箔(厚さ100μm)からなる正極リードを超音波溶接し、負極の集電体に帯状ニッケル箔(厚さ100μm)からなる負極リードを超音波溶接した後、前記正極及び前記負極をその間に前記セパレータを介して渦巻状に捲回した後、偏平状に成形し、渦巻電極群を作製した。
【0116】
厚さが300μmのアルミニウムシートを厚さが5mm、幅が30mm、高さが48mmの直方体の缶に成形し、得られた容器内に前記渦巻電極群を収納した。
【0117】
次いで、容器内の渦巻電極群に80℃で真空乾燥を12時間施すことにより渦巻電極体及びアルミニウム缶に吸着している水分を除去した。
【0118】
容器内の渦巻電極群に前記液状非水電解質を電池容量1Ah当たりの量が3.4gとなるように注入し、封止した後、絶縁封口板を蓋体上に配置し、外装チューブで被覆することによって、前述した図4に示す構造を有し、厚さが5mm、幅が30mm、高さが48mmの角形非水電解質二次電池を組立てた。
【0119】
(実施例6)
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とシクロヘキシルベンゼン(CHB)とビニレンカーボネート(VC)を体積比(EC:MEC:CHB:VC)が33:66:0.5:0.5になるように混合した非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)をその濃度が1モル/Lになるように溶解させ、液状非水電解質を得た。
【0120】
得られた液状非水電解質を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を組立てた。
【0121】
(実施例7)
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)と2,4−ジフルオロアニソール(DFA)とビニレンカーボネート(VC)を体積比(EC:MEC:DFA:VC)が33:66:0.5:0.5になるように混合した非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)をその濃度が1モル/Lになるように溶解させ、液状非水電解質を得た。
【0122】
得られた液状非水電解質を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を組立てた。
【0123】
(比較例3〜4)
比較例3〜4の正極と、以下に説明する液状非水電解質を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の角形非水電解質二次電池を組立てた。
【0124】
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とビニレンカーボネート(VC)を体積比(EC:MEC:VC)が30:60:10になるように混合した非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)をその濃度が1モル/Lになるように溶解させ、液状非水電解質を得た。
【0125】
<放電負荷試験>
実施例1〜7及び比較例1〜5の二次電池について、以下に説明する方法で容量確認と放電負荷試験を行った。
【0126】
0.3Cの定電流で4.2Vまで充電した後、0.3Cの定電流で3Vまで放電する充放電を繰り返し、安定した5サイクル目の放電容量を測定し、その結果を0.3C放電容量として下記表1に併記する。
【0127】
次いで、0.3Cの定電流で4.2Vまで充電した後、1Cの定電流で3Vまで放電した際の放電容量を測定し、0.3Cでの放電容量を100%とした際の1C放電容量比を算出し、その結果を下記表1に併記する。
【0128】
さらに、0.3Cの定電流で4.2Vまで充電した後、2.7Cの定電流で3Vまで放電した際の放電容量を測定し、0.3Cでの放電容量を100%とした際の2.7C放電容量比を算出し、その結果を下記表1に併記する。
【0129】
ここで、放電負荷特性とは、いろいろな電流値で放電試験をした時の出力特性のことである。二次電池の場合には、容量の大きさが様々であるため、電流値そのもので表示しても、それぞれの電池にとってその電流値が実質的にどのような大きさになるのか知ることは容易ではない。そこで、電流値の代わりに時間率(h)という共通の尺度が用いられている。これは次式▲1▼で示すように公称容量(定格容量)Xを定められた時間率Hで割った値を基準放電電流値Yとし、この電流値Yで放電すれば公称容量Xに相当する容量が得られるというものである。
【0130】
X(Ah)/H(h)=Y(A) …▲1▼
この▲1▼式において、Xは公称容量(Ah)、Hは定められた時間率(h)、Yは基準放電電流(A)を示す。
【0131】
また、時間率の逆数をとり、下記▲2▼式に示すようにC(放電率)と称することも多い。
【0132】
1/時間率=C(放電率) …▲2▼
例えば0.2Cは、公称容量を5時間で放電させるための放電率である。一般的に放電率が高くなると容量が減少するが、その減少の程度が少ないほど出力特性が良いということになる。
【0133】
<高温貯蔵時電池膨れ>
それぞれの二次電池を1Cで4.2Vまで充電した後、85℃のオーブンに入れて24時間放置し、放置前後での電池厚さ変化から電池膨れ(%)を算出し、その結果を下記表1に併記する。
【0134】
【表1】

Figure 2004362781
【0135】
表1から明らかなように、二次粒子の形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満の範囲にあり、かつ一次粒子の平均最大粒径Lmaxが0.1×Lmax≦Lmax<0.5×Lmaxの範囲にある正極活物質を備えた実施例1〜7の二次電池は、放電レートを高くした際の容量低下幅が小さく、優れた放電負荷特性を有していた。また、実施例1〜7の二次電池は、充電状態で高温貯蔵した際の膨れが比較例1〜4に比較して小さかった。
【0136】
これに対して、二次粒子の形状係数SF2の平均値が1である正極活物質を備えた比較例1の二次電池と、二次粒子の形状係数SF2の平均値が2以上である正極活物質を備えた比較例2の二次電池は、実施例1〜7の二次電池に比較して放電レートを高くした際の容量低下が著しく、そのうえ充電状態で高温貯蔵時の電池膨れが大きかった。
【0137】
一方、二次粒子の形状係数SF2の平均値は1を超え、2未満の範囲にあるものの、一次粒子の平均最大粒径Lmaxが0.1×Lmax未満である正極活物質と、EC、MEC及びVCからなる非水溶媒を用いた液状非水電解質とを備えた比較例3の二次電池は、実施例1〜7の二次電池に比較して放電レートを高くした際の容量低下が大きく、充電高温貯蔵時の電池膨れも大きかった。
【0138】
二次粒子の形状係数SF2の平均値は1を超え、2未満の範囲にあるものの、一次粒子のLmaxが0.5×Lmax以上である正極活物質と、EC、MEC及びVCからなる非水溶媒を用いた液状非水電解質とを備えた比較例4の二次電池は、実施例1〜7の二次電池に比較して放電レートを高くした際の容量低下が著しく、そのうえ充電高温貯蔵時の電池膨れが大きかった。
【0139】
二次凝集していない単粒子を正極活物質として備えた比較例5の二次電池は、実施例1〜7の二次電池に比較して放電レートを高くした際の容量低下が著しかった。これは、単粒子であると、同じ粒径を有する二次粒子に比較してリチウムイオンの移動距離が長くなり拡散性が低下すると共に、表面が滑らかな曲面で構成されているために非水電解質に対する濡れ性が低いからである。
【0140】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、非水電解質二次電池の放電負荷特性を向上させることが可能で、かつ、熱安定性に優れる正極活物質を提供することができる。また、本発明によれば、優れた放電負荷特性を有するとともに、高温貯蔵時の電池膨れが抑制された非水電解質二次電池を提供することができる。従って、本発明に係る正極活物質と非水電解質二次電池は、近年急成長している携帯電話、ノート型パソコン等の携帯端末機器、電気自動車、電力貯蔵用の電源等として工業的及び商業的に産業界に大きく貢献することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】R及びRの定義を説明するために使用するリチウム含有金属複合酸化物の模式図。
【図2】本発明に係る非水電解質二次電池の一例である薄型非水電解質二次電池を示す断面図。
【図3】図2のA部を示す拡大断面図。
【図4】本発明に係る非水電解質二次電池の一例である角型非水電解質二次電池を示す部分切欠斜視図。
【図5】実施例1の正極の断面についての第1の視野の走査型電子顕微鏡写真(倍率2000倍)。
【図6】実施例1の正極の断面についての第2の視野の走査型電子顕微鏡写真(倍率2000倍)。
【図7】実施例1の正極の断面についての第3の視野の走査型電子顕微鏡写真(倍率2000倍)。
【符号の説明】
1…容器、2…電極群、3,25…セパレータ、4…正極活物質含有層、5…正極集電体、6,26…正極、7…負極層、8…負極集電体、9,24…負極、10…正極端子、11,30…負極端子、21…外装缶、22…絶縁体、23…渦巻電極体、27…スペーサ、28…蓋体、29…取出穴、31…絶縁材、32…負極リード、33…絶縁封口板、34…外装チューブ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a positive electrode active material and a non-aqueous electrolyte secondary battery.
[0002]
[Prior art]
Currently, mobile terminals such as mobile phones and notebook computers, which are rapidly growing in demand, are highly evaluated for their features of high energy density, small size and light weight. A non-aqueous electrolyte secondary battery provided as a battery is often used. The use of non-aqueous electrolyte secondary batteries as power sources for electric vehicles and electric power storage as well as portable terminal devices is also being studied. Demands for improving the performance of non-aqueous electrolyte secondary batteries have been increasing, and various reports have been issued by many research institutions.
[0003]
Examples of the Li-containing transition metal oxide capable of providing a practical discharge capacity include LiCoO. 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 Etc. have been proposed. Among them, LiCoO is easy to manufacture and has stable characteristics. 2 Is dominant.
[0004]
Patent Document 1 discloses a compound having a layered structure and a general formula A x B y C z D w O 2 A non-aqueous secondary battery using a composite oxide represented by the formula (1) as a positive electrode is disclosed. In the general formula, A is at least one selected from alkali metals, B is a transition metal, C is at least one selected from the group consisting of Al, In, and Sn, and D is ( a) an alkali metal other than A, (b) a transition metal other than B, (c) a group IIa element, (d) a group IIIb, group IVb, group Vb, or VIb excluding Al, In, Sn, carbon, nitrogen and oxygen. And at least one element selected from the group consisting of elements of the second to sixth periods of the group. Also, x, y, z and w are respectively 0.05 ≦ x ≦ 1.10, 0.85 ≦ y ≦ 1.00, 0.001 ≦ z ≦ 0.10, 0.001 ≦ w ≦ 0.10. Represents the number of
[0005]
As described in the upper right column of page 3, lines 8 to 13 and the upper right column of page 5, line 20 to lower left column, line 6, A, B, C, D And then firing at 600 to 950 ° C. in the air or in an oxygen atmosphere.
[0006]
However, a compound of a metal A such as lithium carbonate, a compound of a metal B such as cobalt oxide, a compound of a metal C such as stannic oxide, and a compound of a metal D such as scandium oxide are simultaneously formed. When mixed and fired at 600 to 950 ° C. in the air or in an oxygen atmosphere, crystal growth proceeds by a melting reaction of the mixture, and flat-plate-like particles are obtained. When the flat particles are used as a positive electrode active material, there arises a problem that excellent discharge load characteristics cannot be obtained.
[0007]
On the other hand, Patent Document 2 discloses a general formula: Li x M y Sn z O 2 It is disclosed that a Li-containing transition metal composite oxide having a composition represented by the following formula is used as a positive electrode active material. In the general formula, M represents at least one element selected from transition metals, and x, y, and z are 0.9 ≦ x ≦ 1.15, 0.85 ≦ y ≦ 1.00, 0, respectively. <Z <0.001 is satisfied.
[0008]
This Li-containing transition metal composite oxide is a starting material for each metal element (for example, cobalt oxide and lithium carbonate, as described on page 11, lines 11 to 15 and page 11, lines 18 to 20). (Tin oxide) is mixed at a predetermined ratio, and the mixture is baked in air at 900 ° C. for 5 hours to be synthesized.
[0009]
However, when cobalt oxide, lithium carbonate, and tin oxide are mixed at a time and fired at a high temperature such as 900 ° C., the crystal growth proceeds due to the melting reaction of the mixture, and flat plate-like particles are obtained. There is a problem that load characteristics cannot be obtained.
[0010]
By the way, Patent Document 3 discloses that at least one selected from the group consisting of cobalt hydroxide in which cobalt valence is trivalent and cobalt oxyhydroxide, and B, Mg, Si, Cu, Ce, A compound consisting of at least one element selected from the group consisting of Y, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Sn, Zr, Sb, Nb, Ru, Pb, Hf, Ta, La, Pr and Nd; A method for producing lithium-cobalt composite oxide particles, which is subjected to a heat treatment at 60 to 500 ° C. after being dispersed in an aqueous lithium hydroxide solution, is disclosed.
[0011]
Also, in paragraph [0038], according to this production method, unlike the solid-state reaction at a high temperature conventionally used for producing lithium-cobalt composite oxide particles, the primary particles are not fused. Further, it is described that lithium-cobalt composite oxide particles having a submicron size and uniform size can be obtained.
[0012]
However, the positive electrode active material composed of the primary particles has poor wettability to the non-aqueous electrolyte, which causes a decrease in the discharge load characteristics of the secondary battery.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-63-112258
[0014]
[Patent Document 2]
International Publication No. WO00 / 77869A1
[0015]
[Patent Document 3]
JP 10-1316 A
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a positive electrode active material capable of improving the discharge load characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery and having excellent thermal stability.
[0017]
Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent discharge load characteristics and suppressed gas generation during high-temperature storage.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The positive electrode active material of the present invention is a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles of a lithium-containing metal composite oxide are aggregated,
The average maximum particle size of the secondary particles is L 2 The average maximum particle size L of the primary particles when max 1 max is 0.1 × L 2 max ≦ L 1 max <0.5 × L 2 It is characterized by being in the range of max and the average value of the shape factor SF2 calculated by the following equation (1) is more than 1 and less than 2.
[0019]
SF2 = R 1 / R 2 … (1)
Where R 2 Indicates the area of an arbitrary two-dimensional image of the secondary particles, 1 Indicates the area of a region surrounded by the shortest envelope connecting the vertices of the convex portions of the two-dimensional image.
[0020]
A first nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode including secondary particles in which primary particles of a lithium-containing metal composite oxide are aggregated, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. And
The average maximum particle size of the secondary particles is L 2 The average maximum particle size L of the primary particles when max 1 max is 0.1 × L 2 max ≦ L 1 max <0.5 × L 2 max, and the average value of the shape factor SF2 calculated by the formula (1) is more than 1 and less than 2.
[0021]
The second non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is one in which the primary particles of the lithium-containing metal composite oxide are aggregated, and the average value of the shape factor SF2 calculated by the formula (1) exceeds 1, A positive electrode comprising secondary particles that is less than 2;
A negative electrode,
A non-aqueous electrolyte containing at least one of cyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole, and vinylene carbonate;
It is characterized by having.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, the positive electrode active material according to the present invention will be described.
[0023]
The positive electrode active material of the present invention is a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles of a lithium-containing metal composite oxide are aggregated,
The average maximum particle size of the secondary particles is L 2 The average maximum particle size L of the primary particles when max 1 max is 0.1 × L 2 max ≦ L 1 max <0.5 × L 2 max, and the average value of the shape factor SF2 calculated by the following equation (1) exceeds 1 and is less than 2.
[0024]
SF2 = R 1 / R 2 … (1)
Where R 2 Indicates the area of an arbitrary two-dimensional image of the secondary particles, 1 Indicates the area of a region surrounded by the shortest envelope connecting the vertices of the convex portions of the two-dimensional image.
[0025]
First, the R 1 And the R 2 Will be described with reference to FIG. FIG. 1 And R 2 FIG. 2 is a schematic diagram of secondary particles used for explaining the following.
[0026]
In FIG. 1, the area indicated by oblique lines is the area R of an arbitrary two-dimensional image of the secondary particles. 2 It is. On the other hand, a region surrounded by the shortest envelope A connecting the vertices of the convex portion of an arbitrary two-dimensional image of the secondary particle has an area R 1 It is. Since there are a plurality of methods for connecting the vertices of the convex portion of the two-dimensional image with a curve, a plurality of types of envelopes can be drawn for one two-dimensional image. Among these envelopes, the shortest envelope A is one in which the area surrounded by the tangent X contacting the two adjacent protrusions and the envelope is the smallest. That is, the shortest envelope A is an envelope that draws the shortest trajectory among the group of envelopes connecting the vertices of the convex portions of an arbitrary two-dimensional image of the secondary particles.
[0027]
R thus defined 1 , R 2 The average value of the shape factor SF2 calculated from the above is defined in the above range for the reason described below.
[0028]
In the case where the average value of the shape factor SF2 is 1, the fusion reaction between the primary particles progresses and the surface is smoother, so that the contact angle of the positive electrode active material with respect to the nonaqueous electrolyte increases, and the wettability decreases. In addition, high discharge load characteristics cannot be obtained in a non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, it takes a long time to produce secondary particles having an average value of the shape factor SF2 of 1, so that the production cost increases. On the other hand, when the average value of the shape factor SF2 is 2 or more, the fusion reaction between the primary particles has not progressed, and the unevenness of the particle surface has increased, so that the conductive material is easily attached locally, Therefore, high discharge load characteristics cannot be obtained in the non-aqueous electrolyte secondary battery. The more preferable range of the average value of the shape factor SF2 is 1.05 to 1.5, and the more preferable range is 1.1 to 1.3. By setting the average value of SF2 in the range of 1.1 to 1.3, the discharge load characteristics of the secondary battery can be further improved.
[0029]
The lithium-containing metal composite oxide primary particles may be spherical crystals or plate-like crystals. Further, it may have another shape.
[0030]
Average maximum particle size L of primary particles 1 The reason why max is defined in the above range is as follows.
[0031]
Average maximum particle size L of primary particles 1 Max is 0.1 × L 2 If it is less than max, the thermal stability of the positive electrode active material decreases. On the other hand, the average maximum particle size L of the primary particles 1 max is 0.5 × L 2 If it is greater than max, the movement distance of lithium ions becomes longer and the lithium ion diffusion rate of the positive electrode active material decreases, so that a high discharge load characteristic cannot be obtained in the nonaqueous electrolyte secondary battery. Average maximum particle size L of primary particles 1 A more preferred range of max is 0.15 × L 2 max ≦ L 1 max ≦ 0.45 × L 2 max, a more preferred range is 0.2 × L 2 max ≦ L 1 max ≦ 0.45 × L 2 max.
[0032]
Specific surface area of secondary particles by BET method is 0.1 to 10 m 2 / G is preferable. This is for the reason described below. 0.1m specific surface area 2 If it is less than / g, the reactivity of the positive electrode active material is reduced, so that sufficient discharge load characteristics may not be obtained in the nonaqueous electrolyte secondary battery. On the other hand, the specific surface area is 10m 2 If it exceeds / g, the thermal stability of the positive electrode active material decreases, so that the safety of the nonaqueous electrolyte secondary battery at the time of overcharging may be impaired or the amount of gas generated during high-temperature storage may increase. . A more preferable range of the specific surface area is 0.2 to 5 m. 2 / G.
[0033]
The average particle size of the secondary particles is preferably in the range of 4 to 20 μm. This is for the reason described below. When the average particle diameter of the secondary particles is less than 4 μm, the secondary particles become closer to the form of a single particle in which the primary particles exist alone, so that the contact angle of the positive electrode active material with the nonaqueous electrolyte increases, and the wettability increases. Tends to decrease. Therefore, it may be difficult to improve the discharge load characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery. On the other hand, if the average particle size of the secondary particles exceeds 20 μm, the moving distance of lithium ions is increased and the diffusivity is reduced, so that it may be difficult to improve the discharge load characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery. is there. A more preferable range of the average particle size is 5 to 15 μm.
[0034]
The composition of the lithium-containing metal composite oxide is Li x CoO 2 (However, the molar ratio x preferably represents 0.95 ≦ x ≦ 1.15).
[0035]
When the molar ratio x is less than 0.95, Li required for the reaction is insufficient, so that the crystallinity is reduced and the discharge load characteristics may be reduced. If the molar ratio x exceeds 1.15, Li remaining in the active material surface without being completely reacted due to an excessive amount of Li may increase, and the surface resistance may increase, resulting in a decrease in discharge load characteristics.
[0036]
The positive electrode active material according to the present invention is produced, for example, by the method described below. That is, by adding an aqueous alkali solution to an aqueous solution containing a cobalt salt, the cobalt hydroxide is precipitated to obtain an aggregate of cobalt hydroxide crystals. This is filtered to collect a precipitate, which is repeatedly washed with water and dried when the pH is stabilized, thereby obtaining secondary particles in which primary particles of cobalt hydroxide are aggregated. Next, the secondary particles and the lithium compound are mixed at a predetermined ratio, and the mixture is fired in an air atmosphere or an oxygen atmosphere at a temperature of 700 to 1000 ° C. for 5 to 9 hours to obtain a positive electrode active material.
[0037]
Examples of the cobalt salt include cobalt sulfate. Examples of the alkaline aqueous solution include an aqueous solution containing sodium hydroxide, potassium hydroxide, or lithium hydroxide. As the lithium compound, dry powder fine particles or wet sol fine particles can be used.
[0038]
Shape factor SF2 and average maximum particle size L 1 The adjustment of max can be performed, for example, by changing the firing temperature, the firing time, or the mixing ratio between the cobalt hydroxide secondary particles and the lithium compound. For example, when the firing time is shortened, the fusion reaction between the primary particles is suppressed, and the irregularities on the surface of the secondary particles can be increased, so that the shape factor SF2 can be increased. When single particles of cobalt oxide are used instead of the aggregates of cobalt hydroxide crystals, a positive electrode active material consisting of single particles, not secondary particles, is obtained.
[0039]
The positive electrode active material according to the present invention described above includes secondary particles in which primary particles of a lithium-containing metal composite oxide are aggregated, and has an average maximum particle size of L 2 The average maximum particle size L of the primary particles when max 1 max is 0.1 × L 2 max ≦ L 1 max <0.5 × L 2 max and the average value of the shape factor SF2 calculated by the formula (1) is more than 1 and less than 2, so that the lithium ion diffusion rate can be increased without impairing the thermal stability. It is possible to improve the wettability to the non-aqueous electrolyte and to make the distribution of the conductive agent to the positive electrode active material uniform. As a result, the discharge load characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be improved without impairing safety and high-temperature storage characteristics.
[0040]
Next, a nonaqueous electrolyte secondary battery including the positive electrode active material according to the present invention (hereinafter, referred to as a first nonaqueous electrolyte secondary battery) will be described.
[0041]
The first non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode including the positive electrode active material according to the present invention, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.
[0042]
Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte will be described in detail.
[0043]
(I) Positive electrode
The positive electrode includes a current collector and a positive electrode active material-containing layer formed on one or both surfaces of the current collector and containing the positive electrode active material according to the present invention.
[0044]
This positive electrode is produced, for example, by suspending the above-described positive electrode active material, conductive agent and binder in an appropriate solvent, applying the obtained suspension to the surface of the current collector, drying and pressing. Is done.
[0045]
Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black, graphite, and the like.
[0046]
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and fluorine-based rubber.
[0047]
The mixing ratio of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 18% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder.
[0048]
The current collector can be used without particular limitation as long as it is a conductive material.In particular, as the current collector for the positive electrode, it is preferable to use a material that is not easily oxidized during a battery reaction, for example, aluminum, stainless steel, Titanium or the like can be used.
[0049]
(Ii) negative electrode
The negative electrode includes a current collector and a negative electrode layer formed on one or both surfaces of the current collector.
[0050]
This negative electrode is produced, for example, by kneading a powder of a negative electrode material and a binder in the presence of an organic solvent, applying the obtained suspension to a current collector, drying and pressing.
[0051]
Examples of the negative electrode material include carbonaceous materials that occlude and release lithium ions, metals such as aluminum, magnesium, tin, and silicon, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, and lithium alloys.
[0052]
Examples of the carbonaceous material include graphite, coke, carbon fiber, graphite material or carbonaceous material such as spherical carbon, thermosetting resin, isotropic pitch, mesophase pitch, mesophase pitch-based carbon fiber, mesophase spheroid and the like (particularly, And mesophase pitch-based carbon fibers are preferable because they have an increased capacity and charge / discharge cycle characteristics) and are subjected to a heat treatment at 500 to 3000 ° C. Above all, it can be obtained by setting the temperature of the heat treatment to 2000 ° C. or more, and the plane distance d 002 It is preferable to use a graphitic material having a graphite crystal having a particle size of 0.34 nm or less. A nonaqueous electrolyte secondary battery provided with a negative electrode containing such a graphite material as a carbonaceous material can significantly improve the battery capacity and large current discharge characteristics. The surface distance d 002 Is more preferably 0.336 nm or less.
[0053]
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose (CMC). Can be used.
[0054]
The compounding ratio of the negative electrode material and the binder is preferably in the range of 90 to 98% by weight of the negative electrode material and 2 to 10% by weight of the binder.
[0055]
As the current collector, any conductive material can be used without particular limitation. Among them, foil, mesh, punched metal, lath metal, and the like made of copper, stainless steel, or nickel can be used.
[0056]
(Iii) Non-aqueous electrolyte
As the non-aqueous electrolyte, those having a liquid or gel form can be used.
[0057]
The liquid non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in a non-aqueous solvent.
[0058]
As the non-aqueous solvent, for example, a non-aqueous solvent mainly composed of a cyclic carbonate such as ethylene carbonate (EC) or propylene carbonate (PC) or a mixed solvent of these cyclic carbonate and a non-aqueous solvent having a lower viscosity than the cyclic carbonate is used. Can be used.
[0059]
Examples of the low-viscosity nonaqueous solvent include linear carbonates (eg, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, etc.), γ-butyrolactone, acetonitrile, methyl propionate, ethyl propionate, cyclic ethers (eg, tetrahydrofuran) , 2-methyltetrahydrofuran, etc.) and chain ethers (eg, dimethoxyethane, diethoxyethane, etc.).
[0060]
As the electrolyte, a lithium salt is used. Specifically, lithium hexafluorophosphate (LiPF) 6 ), Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), Lithium arsenic hexafluoride (LiAsF) 6 ), Lithium perchlorate (LiClO) 4 ), Lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ). In particular, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) Is a preferred example.
[0061]
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 to 2 mol / L.
[0062]
The gel non-aqueous electrolyte is obtained by, for example, compounding the above-mentioned liquid non-aqueous electrolyte with a polymer material. Examples of the polymer material include a polymer of a monomer such as polyacrylonitrile, polyacrylate, polyvinylidene fluoride (PVdF), and polyethylene oxide (PECO), or a copolymer with another monomer.
[0063]
Next, the second nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described.
[0064]
This second non-aqueous electrolyte secondary battery is one in which the primary particles of the lithium-containing metal composite oxide are aggregated, and the average value of the shape factor SF2 calculated by the above-mentioned formula (1) is more than 1 and less than 2 A positive electrode comprising secondary particles,
A negative electrode,
A non-aqueous electrolyte containing at least one of cyclohexylbenzene (CHB) and 2,4-difluoroanisole (DFA) and vinylene carbonate (VC);
Is provided.
[0065]
The negative electrode may be the same as that described in the first nonaqueous electrolyte secondary battery, and the positive electrode and the nonaqueous electrolyte will be described below.
[0066]
1) Positive electrode
The positive electrode includes a current collector, and a positive electrode active material-containing layer formed on one or both surfaces of the current collector and containing the secondary particles as a positive electrode active material.
[0067]
When a non-aqueous electrolyte containing CHB is used, by setting the average value of the shape factor SF2 of the secondary particles to the above range, the organic film formed by decomposition of CHB due to overcharge or high-temperature storage in a charged state is used. Since the surface of the secondary particles can be uniformly coated, the reaction between the positive electrode and the nonaqueous electrolyte can be suppressed, and heat generation and gas generation during overcharge and during high-temperature storage in a charged state can be suppressed. . However, when the average value of SF2 is 2 or more, the unevenness of the surface of the secondary particles becomes large, so that it is difficult to uniformly cover the surface of the secondary particles with the organic film, and the high-temperature storage when the battery is charged and stored at a high temperature is difficult. Battery swelling increases. When the average value of SF2 is smaller, an organic film is more likely to be uniformly formed on the surface of the secondary particles, but when the average value of SF2 is 1, high discharge load characteristics cannot be obtained.
[0068]
When a non-aqueous electrolyte containing DFA is used, the average value of the shape factor SF2 of the secondary particles is set in the above range. When the average value of SF2 is 1 or 2 or more, battery swelling during high-temperature storage increases. This is because the charge / discharge cycle characteristics deteriorate.
[0069]
Further, among the secondary particles, by using the above-described positive electrode active material according to the present invention, it is possible to further improve the discharge load characteristics of the secondary battery and further suppress battery swelling during high-temperature storage. Can be.
[0070]
As a method for manufacturing the positive electrode, the same method as described in the first nonaqueous electrolyte secondary battery can be used.
[0071]
2) Non-aqueous electrolyte
The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent containing at least one of cyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole, and vinylene carbonate, and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.
[0072]
As the non-aqueous electrolyte, those having a liquid or gel form can be used. The liquid non-aqueous electrolyte and the gel non-aqueous electrolyte are prepared in the same manner as described in the first non-aqueous electrolyte secondary battery.
[0073]
As the electrolyte, those similar to those described in the first nonaqueous electrolyte secondary battery described above can be used, and the nonaqueous solvent will be described below.
[0074]
Since vinylene carbonate (VC) can form a protective film on the surface of the negative electrode at the time of initial charge, the reaction between the negative electrode and the nonaqueous electrolyte can be suppressed, and the deterioration of the negative electrode can be suppressed. For this reason, the charge / discharge cycle life of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be improved.
[0075]
The ratio of VC in the non-aqueous solvent is desirably in the range of 10% by volume or less. This is because, when the volume ratio of VC exceeds 10% by volume, when the nonaqueous electrolyte secondary battery is stored in a charged state in a high-temperature environment, the VC reacts with the positive electrode, so that the interface resistance of the positive electrode greatly increases. Or the generation of gas due to the decomposition of VC. A more preferable range of the volume ratio of VC is 0.01 to 5% by volume.
[0076]
When CHB is added, the ratio of CHB in the non-aqueous solvent is desirably 7% by volume or less. If the volume ratio of CHB exceeds 7% by volume, the cycle characteristics and the low-temperature discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery may decrease due to an increase in the internal impedance. In order to sufficiently suppress battery swelling during high-temperature storage, it is desirable to secure a volume ratio of CHB of at least 0.01% by volume.
[0077]
When DFA is added, the ratio of DFA in the non-aqueous solvent is desirably in the range of 0.01 to 5% by volume. If the volume ratio of DFA is less than 0.01% by volume, the reaction between the positive electrode and VC may not be suppressed. When the positive electrode reacts with VC, the battery swells when stored in a charged state under a high-temperature environment, and the charge / discharge cycle life is shortened. On the other hand, if the volume ratio of DFA exceeds 5% by volume, the internal impedance may increase due to the resistive film generated by the decomposition of DFA, and the charge / discharge cycle life may decrease.
[0078]
The non-aqueous solvent may contain a solvent other than VC, CHB and DFA. Other solvents include, for example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), chain carbonates (eg, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, etc.), γ-butyrolactone, acetonitrile, propionic acid Examples thereof include methyl, ethyl propionate, cyclic ethers (eg, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran), and chain ethers (eg, dimethoxyethane, diethoxyethane, etc.). The type of the other solvent to be contained in the non-aqueous solvent can be one or more.
[0079]
As described above, the second nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is formed by agglomerated primary particles of a lithium-containing metal composite oxide, and has an average shape factor SF2 calculated by the above-described equation (1). Since it has a positive electrode including secondary particles having a value of more than 1 and less than 2 and a non-aqueous electrolyte containing at least one of CHB and DFA and VC, the wettability with respect to the non-aqueous electrolyte In addition to improving the properties and the distribution of the conductive agent with respect to the positive electrode active material, the reaction between the positive electrode and the nonaqueous electrolyte during high-temperature storage can be suppressed. As a result, it is possible to realize a non-aqueous electrolyte secondary battery in which gas generation during high-temperature storage is suppressed and discharge load characteristics are improved.
[0080]
A thin non-aqueous electrolyte secondary battery, which is an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, will be described in detail with reference to FIGS.
[0081]
FIG. 2 is a sectional view showing a thin non-aqueous electrolyte secondary battery which is an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a portion A in FIG.
[0082]
As shown in FIG. 2, an electrode group 2 is housed in a container 1 made of, for example, a laminate film. The electrode group 2 has a structure in which a laminate comprising a positive electrode, a separator made of a porous material such as a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, and the like, and a negative electrode are wound into a flat shape. Having. As shown in FIG. 3, the laminate includes a separator 3 (from the lower side of the figure), a positive electrode 6 including a positive electrode active material containing layer 4, a positive electrode current collector 5, and a positive electrode active material containing layer 4, a separator 3 A negative electrode 9 having a negative electrode layer 7, a negative electrode current collector 8 and a negative electrode layer 7, a separator 3, a positive electrode 6 having a positive electrode active material containing layer 4, a positive electrode current collector 5 and a positive electrode active material containing layer 4, The negative electrode 9 including the separator 3, the negative electrode layer 7, and the negative electrode current collector 8 is laminated in this order. In the electrode group 2, the negative electrode current collector 8 is located in the outermost layer. One end of the strip-shaped positive electrode lead 10 is connected to the positive electrode current collector 5 of the electrode group 2, and the other end is extended from the container 1. On the other hand, one end of the strip-shaped negative electrode lead 11 is connected to the negative electrode current collector 8 of the electrode group 2, and the other end is extended from the container 1.
[0083]
A prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery, which is another example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, will be described with reference to FIG.
[0084]
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery which is an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.
[0085]
As shown in FIG. 4, a bottomed rectangular cylindrical outer can 21 made of metal, for example, aluminum, also serves as a positive electrode terminal, for example, and an insulator 22 is disposed on the inner surface of the bottom. A spiral electrode body 23 is housed in the outer can 21. The spiral electrode body 23 is formed by spirally winding the negative electrode 24, the separator 25, and the positive electrode 26 such that the positive electrode 26 is located at the outermost periphery, and then press-molding the electrode group into a flat shape. It is. A positive electrode lead (not shown) is connected to the current collector of the positive electrode 26, and the other end of the positive electrode lead is connected to the outer can 21.
[0086]
A spacer 27 made of, for example, a synthetic resin and having a lead extraction hole near the center is disposed on the spiral electrode body 23 in the outer can 21. The metal lid 28 is hermetically joined to the upper end opening of the outer can 21 by, for example, laser welding. Near the center of the lid 28, an extraction hole 29 for the negative electrode terminal 30 is opened. The lid 28 is provided with a safety valve mechanism (not shown) that breaks and releases the internal pressure when the internal pressure in the outer can 21 rises extremely. The negative electrode terminal 30 is hermetically sealed in the extraction hole 29 of the lid 28 via an insulating material 31 made of glass or resin. A negative electrode lead 32 is connected to a lower end surface of the negative electrode terminal 30, and the other end of the negative electrode lead 32 is connected to a current collector of the negative electrode 24 of the spiral electrode body 23. The insulating sealing plate 33 is arranged on the upper surface of the lid 28. The insulating outer tube 34 covers the side and bottom edges of the outer can 21 and the outer edge of the insulating sealing plate 33.
[0087]
In addition, in FIG. 2 and FIG. 4 described above, an example in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are used in a flatly wound electrode group has been described, but instead, a laminate of the positive electrode, the separator, and the negative electrode is used. An electrode group having a structure in which a laminate of a positive electrode, a separator, and a negative electrode is bent at least once is also applicable.
[0088]
FIG. 2 illustrates an example applied to a thin non-aqueous electrolyte secondary battery, and FIG. 4 illustrates an example applied to a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery. The present invention can be similarly applied to a water electrolyte secondary battery and the like.
[0089]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention at the stage of implementation. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.
[0090]
【Example】
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0091]
<Preparation of positive electrode active material>
(Example 1)
A saturated aqueous solution containing cobalt sulfate as a cobalt salt was prepared. By gradually adding an aqueous sodium hydroxide solution as an aqueous alkaline solution to the saturated aqueous solution with stirring, a cobalt hydroxide was precipitated, and an aggregate of cobalt hydroxide crystals was obtained. This was filtered to collect a precipitate, which was repeatedly washed with water and dried when the pH was stabilized, whereby secondary particles in which primary particles of cobalt hydroxide were aggregated were obtained.
[0092]
Subsequently, lithium carbonate powder as a lithium compound was mixed with the cobalt hydroxide at a ratio of Li: Co = 1.00: 1, and the mixture was calcined at 920 ° C. for 6 hours in an oxygen atmosphere to obtain Li. 1.00 CoO 2 Was obtained.
[0093]
(Example 2)
Performed in the same manner as in Example 1 except that secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 1.00: 1 and fired in an oxygen atmosphere at 900 ° C. for 6 hours. Li 1.00 CoO 2 Was obtained.
[0094]
(Example 3)
Performed in the same manner as in Example 1, except that the secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 1.03: 1 and calcined at 920 ° C. for 6 hours in an oxygen atmosphere. Li 1.03 CoO 2 Was obtained.
[0095]
(Example 4)
Performed in the same manner as in Example 1 except that the secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 1.03: 1 and calcined at 920 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere. Li 1.03 CoO 2 Was obtained.
[0096]
(Example 5)
Performed in the same manner as in Example 1, except that secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 1.00: 1 and calcined at 920 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere. Li 1.00 CoO 2 Was obtained.
[0097]
(Comparative Example 1)
Performed in the same manner as in Example 1 except that secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 1.05: 1 and calcined at 920 ° C. for 6 hours in an oxygen atmosphere. Li 1.05 CoO 2 Was obtained.
[0098]
(Comparative Example 2)
Performed in the same manner as in Example 1 except that secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 0.99: 1 and calcined at 920 ° C. for 6 hours in an oxygen atmosphere. Li 0.99 CoO 2 Was obtained.
[0099]
(Comparative Example 3)
Performed in the same manner as in Example 1 except that secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 0.99: 1 and calcined at 900 ° C. for 6 hours in an oxygen atmosphere. Li 0.99 CoO 2 Was obtained.
[0100]
(Comparative Example 4)
Performed in the same manner as in Example 1 except that secondary particles of cobalt hydroxide and lithium carbonate powder were mixed at a ratio of Li: Co = 1.03: 1 and calcined at 930 ° C. for 6 hours in an oxygen atmosphere. Li 1.03 CoO 2 Was obtained.
[0101]
(Comparative Example 5)
The cobalt oxide powder and the lithium carbonate powder are mixed at a ratio of Li: Co = 1.03: 1, and calcined at 920 ° C. for 5 hours in an oxygen atmosphere to obtain Li. 1.03 CoO 2 Was obtained.
[0102]
<Measurement of average particle size>
The particle size distribution of the obtained positive electrode active materials of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 was measured by the method described below.
[0103]
After stirring 0.5 g of the sample in 100 mL water, ultrasonic dispersion was performed under the conditions of 100 W for 3 min, and the average particle size at D50 was measured using MICROTRACII PARTICLE-ANALYZER TYPE7997-10 manufactured by LEEDS & NORTHRUP. . The results are shown in Table 1 below.
[0104]
<Measurement of specific surface area by BET method>
The specific surface areas of the obtained positive electrode active materials of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were measured by the BET method by the method described below.
[0105]
The specific surface area was measured using QUANTASOBE manufactured by QANTACHROME. 2 Measurement was performed by gas adsorption and BET one-point method. The results are shown in Table 1 below.
[0106]
<Preparation of positive electrode>
Positive electrodes were manufactured using the positive electrode active materials of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 by the method described below.
[0107]
A mixture of 90% by weight of the obtained positive electrode active material, 6% by weight of a conductive agent, and 4% by weight of a binder is dispersed in a solvent to form a slurry, which is applied to a current collector made of aluminum foil. Then, after drying, it was compression-molded by a roller press and cut into a predetermined size to obtain a positive electrode.
[0108]
<Scanning electron microscope observation of positive electrode>
With respect to the arbitrary cross sections of the obtained positive electrodes of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, scanning electron micrographs were photographed in three visual fields at a magnification of 2000 times. Scanning electron micrographs of Example 1 are shown in FIGS. From the scanning electron micrographs of FIGS. 5 to 7, the positive electrode active material of Example 1 was obtained by aggregating secondary particles of lithium-cobalt composite oxide primary particles having various shapes such as a sphere, a plate, and a flat shape. It was confirmed that it included. In addition, JSM-5800LV manufactured by JEOL Datum Ltd. was used for the scanning electron microscope. The accelerating voltage was set to 20 kV, and observation was performed with Au deposition being 100 °.
[0109]
Next, the shape factor SF2 and the average maximum particle size L are calculated by the method described below. 2 max was calculated. For each of the three field-of-view scanning electron micrographs, ten secondary particle images (two-dimensional images of secondary particles) from which the entire contour can be observed are randomly selected, and the R of each secondary particle image is selected. 1 And R 2 Was measured and the shape factor SF2 was calculated to obtain a total of 30 shape factors SF2 of the secondary particle images. The average value of the obtained SF2 is also shown in Table 1 below.
[0110]
Further, the maximum particle size is measured for each of a total of 30 selected secondary particles, and the average value thereof is obtained to obtain the average maximum particle size L 2 max was calculated. In addition, the maximum particle size of the primary particles whose entire contour is observable for each secondary particle is measured, and the average value thereof is determined to obtain the average maximum particle size L. 1 max was calculated. The results are shown in Table 1 below. In addition, the obtained L 1 max to L 2 The results are shown in Table 1 below.
[0111]
In the case of the positive electrode active material of Comparative Example 5, since no secondary aggregation was observed, the area of the two-dimensional image of the primary particles was calculated as R 2 And the area of a region surrounded by the shortest envelope A connecting the vertices of the convex portion of this two-dimensional image is R 1 And the shape factor SF2 was calculated.
[0112]
Using the positive electrodes of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1, 2, and 5, prismatic nonaqueous electrolyte secondary batteries were assembled by the method described below.
[0113]
<Preparation of negative electrode>
N-methyl-2-pyrrolidone in which 6% by weight of polyvinylidene fluoride was dissolved was added to 94% by weight of mesophase pitch-based carbon fibers heat-treated at 3000 ° C. to prepare a mixture slurry. This mixture slurry was applied to both sides of a current collector made of copper foil, dried, and then heated and roll-pressed to produce a negative electrode.
[0114]
<Preparation of liquid non-aqueous electrolyte>
Ethylene carbonate (EC), methyl ethyl carbonate (MEC), cyclohexylbenzene (CHB), 2,4-difluoroanisole (DFA), and vinylene carbonate (VC) have a volume ratio (EC: MEC: CHB: DFA: VC) of 32. : 64: 1: 1: 2 in a non-aqueous solvent mixed with lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 Was dissolved at a concentration of 1 mol / L to obtain a liquid non-aqueous electrolyte.
[0115]
<Assembly of secondary battery>
The positive electrode current collector of the positive electrode was ultrasonically welded with a positive electrode lead made of a strip-shaped aluminum foil (thickness of 100 μm), and the negative electrode current collector was ultrasonically welded with a negative electrode lead made of a strip of nickel foil (thickness of 100 μm). The positive electrode and the negative electrode were spirally wound therebetween with the separator interposed therebetween, and then formed into a flat shape to produce a spiral electrode group.
[0116]
An aluminum sheet having a thickness of 300 μm was formed into a rectangular parallelepiped can having a thickness of 5 mm, a width of 30 mm, and a height of 48 mm, and the spiral electrode group was housed in the obtained container.
[0117]
Next, moisture adsorbed on the spiral electrode body and the aluminum can was removed by subjecting the spiral electrode group in the container to vacuum drying at 80 ° C. for 12 hours.
[0118]
The liquid non-aqueous electrolyte was injected into the spiral electrode group in the container such that the amount per battery capacity of 1 Ah was 3.4 g, and after sealing, the insulating sealing plate was placed on the lid and covered with an outer tube. As a result, a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery having the structure shown in FIG. 4 described above and having a thickness of 5 mm, a width of 30 mm, and a height of 48 mm was assembled.
[0119]
(Example 6)
The volume ratio (EC: MEC: CHB: VC) of ethylene carbonate (EC), methyl ethyl carbonate (MEC), cyclohexylbenzene (CHB) and vinylene carbonate (VC) is 33: 66: 0.5: 0.5. Hexafluorophosphate (LiPF) 6 Was dissolved at a concentration of 1 mol / L to obtain a liquid non-aqueous electrolyte.
[0120]
A rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was assembled except that the obtained liquid non-aqueous electrolyte was used.
[0121]
(Example 7)
The volume ratio (EC: MEC: DFA: VC) of ethylene carbonate (EC), methyl ethyl carbonate (MEC), 2,4-difluoroanisole (DFA), and vinylene carbonate (VC) is 33: 66: 0.5: 0. Lithium hexafluorophosphate (LiPF) 6 Was dissolved at a concentration of 1 mol / L to obtain a liquid non-aqueous electrolyte.
[0122]
A rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was assembled except that the obtained liquid non-aqueous electrolyte was used.
[0123]
(Comparative Examples 3 and 4)
Except for using the positive electrodes of Comparative Examples 3 and 4 and a liquid non-aqueous electrolyte described below, a prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery having the same configuration as that described in Example 1 was assembled.
[0124]
Lithium hexafluorophosphate in a non-aqueous solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC), methyl ethyl carbonate (MEC) and vinylene carbonate (VC) so that the volume ratio (EC: MEC: VC) becomes 30:60:10. (LiPF 6 Was dissolved at a concentration of 1 mol / L to obtain a liquid non-aqueous electrolyte.
[0125]
<Discharge load test>
For the secondary batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5, capacity confirmation and discharge load test were performed by the methods described below.
[0126]
After charging to 4.2 V with a constant current of 0.3 C, charging and discharging were repeated to discharge to 3 V with a constant current of 0.3 C, and a stable discharge capacity at the fifth cycle was measured. The capacity is also shown in Table 1 below.
[0127]
Next, after charging to 4.2 V with a constant current of 0.3 C, the discharge capacity when discharging to 3 V at a constant current of 1 C was measured, and 1 C discharge when the discharge capacity at 0.3 C was 100%. The capacity ratio was calculated, and the results are shown in Table 1 below.
[0128]
Further, after the battery was charged to 4.2 V at a constant current of 0.3 C, the discharge capacity at the time of discharging to 3 V at a constant current of 2.7 C was measured, and the discharge capacity at 0.3 C was taken as 100%. The 2.7 C discharge capacity ratio was calculated, and the results are also shown in Table 1 below.
[0129]
Here, the discharge load characteristics are output characteristics when a discharge test is performed at various current values. In the case of rechargeable batteries, since the size of the capacity varies, it is easy to know what the current value of each battery is substantially, even if the current value itself is displayed. is not. Therefore, a common measure of time rate (h) is used instead of the current value. As shown in the following equation (1), a value obtained by dividing a nominal capacity (rated capacity) X by a predetermined time rate H is defined as a reference discharge current value Y. If the discharge is performed at this current value Y, the value is equivalent to the nominal capacity X. That is, the required capacity can be obtained.
[0130]
X (Ah) / H (h) = Y (A) ... {1}
In the formula (1), X indicates a nominal capacity (Ah), H indicates a predetermined time rate (h), and Y indicates a reference discharge current (A).
[0131]
Also, the reciprocal of the time rate is often used and is often referred to as C (discharge rate) as shown in the following equation (2).
[0132]
1 / time rate = C (discharge rate)… ▲ 2 ▼
For example, 0.2C is a discharge rate for discharging the nominal capacity in 5 hours. Generally, as the discharge rate increases, the capacity decreases, but the smaller the degree of the decrease, the better the output characteristics.
[0133]
<Battery swelling during high temperature storage>
After charging each rechargeable battery to 4.2 V at 1 C, it was placed in an oven at 85 ° C. and left for 24 hours, and the battery swelling (%) was calculated from the change in battery thickness before and after leaving. Also shown in Table 1.
[0134]
[Table 1]
Figure 2004362781
[0135]
As is clear from Table 1, the average value of the shape factor SF2 of the secondary particles is more than 1 and less than 2, and the average maximum particle size L of the primary particles is L. 1 max is 0.1 × L 2 max ≦ L 1 max <0.5 × L 2 The secondary batteries of Examples 1 to 7 provided with the positive electrode active materials in the range of max had a small capacity decrease width when the discharge rate was increased, and had excellent discharge load characteristics. In addition, the secondary batteries of Examples 1 to 7 had smaller swelling when stored at a high temperature in a charged state than Comparative Examples 1 to 4.
[0136]
On the other hand, the secondary battery of Comparative Example 1 including the positive electrode active material in which the average value of the shape factor SF2 of the secondary particles is 1 and the positive electrode in which the average value of the shape factor SF2 of the secondary particles is 2 or more In the secondary battery of Comparative Example 2 including the active material, the capacity was significantly reduced when the discharge rate was increased as compared with the secondary batteries of Examples 1 to 7, and further, the battery swelled during high temperature storage in the charged state. It was big.
[0137]
On the other hand, although the average value of the shape factor SF2 of the secondary particles is more than 1 and less than 2, the average maximum particle size L of the primary particles is 1 max is 0.1 × L 2 The secondary battery of Comparative Example 3 including the positive electrode active material of less than max and a liquid non-aqueous electrolyte using a non-aqueous solvent composed of EC, MEC, and VC was compared with the secondary batteries of Examples 1 to 7. As a result, when the discharge rate was increased, the capacity was significantly reduced, and the battery swelled during storage at high temperature during charging.
[0138]
Although the average value of the shape factor SF2 of the secondary particles is more than 1 and less than 2, the L of the primary particles 1 max is 0.5 × L 2 The secondary battery of Comparative Example 4 including a positive electrode active material having a maximum of max or more and a liquid nonaqueous electrolyte using a nonaqueous solvent composed of EC, MEC, and VC is compared with the secondary batteries of Examples 1 to 7. As a result, the capacity was significantly reduced when the discharge rate was increased, and the battery swelled during storage at a high temperature during charging.
[0139]
In the secondary battery of Comparative Example 5 including the single particles without secondary aggregation as the positive electrode active material, the capacity was significantly reduced when the discharge rate was increased as compared with the secondary batteries of Examples 1 to 7. This is because, when a single particle is used, the migration distance of lithium ions is longer than that of a secondary particle having the same particle size, the diffusivity is reduced, and the surface is formed of a smooth curved surface. This is because the wettability to the electrolyte is low.
[0140]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material that can improve the discharge load characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery and has excellent thermal stability. Further, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent discharge load characteristics and suppressing battery swelling during high-temperature storage. Therefore, the positive electrode active material and the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention are industrially and commercially used as portable terminals such as mobile phones and notebook computers, electric vehicles, power sources for power storage, etc., which are rapidly growing in recent years. It can greatly contribute to the industrial world.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 R 1 And R 2 FIG. 2 is a schematic view of a lithium-containing metal composite oxide used for explaining the definition of “(1)”.
FIG. 2 is a sectional view showing a thin non-aqueous electrolyte secondary battery which is an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a portion A in FIG. 2;
FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery as an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.
FIG. 5 is a scanning electron micrograph (magnification: 2000 times) of a first field of view of a cross section of the positive electrode of Example 1.
FIG. 6 is a scanning electron micrograph (magnification: 2000 times) of a second field of view of the cross section of the positive electrode of Example 1.
FIG. 7 is a scanning electron micrograph (magnification: 2000 times) of a third field of view of the cross section of the positive electrode of Example 1.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... container, 2 ... electrode group, 3, 25 ... separator, 4 ... positive electrode active material containing layer, 5 ... positive electrode current collector, 6, 26 ... positive electrode, 7 ... negative electrode layer, 8 ... negative electrode current collector, 9, Reference numeral 24: negative electrode, 10: positive electrode terminal, 11, 30: negative electrode terminal, 21: exterior can, 22: insulator, 23: spiral electrode body, 27: spacer, 28: lid, 29: extraction hole, 31: insulating material , 32: negative electrode lead, 33: insulating sealing plate, 34: outer tube.

Claims (3)

リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質であって、
前記二次粒子の平均最大粒径をLmaxとした際に前記一次粒子の平均最大粒径Lmaxが0.1×Lmax≦Lmax<0.5×Lmaxの範囲にあり、かつ下記(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満であることを特徴とする正極活物質。
SF2=R/R …(1)
但し、前記Rは、前記二次粒子の任意の二次元の像の面積を示し、前記Rは、前記二次元の像の凸部の頂点を結ぶ最短包絡線で囲まれた領域の面積を示す。
A positive electrode active material including secondary particles in which lithium-containing metal composite oxide primary particles are aggregated,
Range of the average maximum particle diameter L 1 max is 0.1 × L 2 max ≦ L 1 max <0.5 × L 2 max of the primary particles an average maximum particle diameter of the secondary particles upon the L 2 max And a mean value of the shape factor SF2 calculated by the following formula (1) is more than 1 and less than 2.
SF2 = R 1 / R 2 (1)
Here, R 2 indicates an area of an arbitrary two-dimensional image of the secondary particle, and R 1 indicates an area of a region surrounded by a shortest envelope connecting vertexes of convex portions of the two-dimensional image. Is shown.
前記二次粒子は、比表面積が0.1〜10m/gの範囲にあり、かつ平均粒径が4〜20μmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の正極活物質。The positive electrode active material according to claim 1, wherein the secondary particles have a specific surface area in a range of 0.1 to 10 m2 / g and an average particle size in a range of 4 to 20 m. リチウム含有金属複合酸化物一次粒子が凝集したもので、かつ下記(1)式で算出される形状係数SF2の平均値が1を超え、2未満である二次粒子を含む正極と、
負極と、
シクロヘキシルベンゼン及び2,4−ジフルオロアニソールのうちの少なくともいずれか一方と、ビニレンカーボネートとを含む非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質二次電池。
SF2=R/R …(1)
但し、前記Rは、前記二次粒子の任意の二次元の像の面積を示し、前記Rは、前記二次元の像の凸部の頂点を結ぶ最短包絡線で囲まれた領域の面積を示す。
A positive electrode including secondary particles in which lithium-containing metal composite oxide primary particles are aggregated and an average value of shape factor SF2 calculated by the following formula (1) is more than 1 and less than 2;
A negative electrode,
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: a non-aqueous electrolyte containing at least one of cyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole; and vinylene carbonate.
SF2 = R 1 / R 2 (1)
Here, R 2 indicates an area of an arbitrary two-dimensional image of the secondary particle, and R 1 indicates an area of a region surrounded by a shortest envelope connecting vertexes of convex portions of the two-dimensional image. Is shown.
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