JP2006253119A - Lithium-nickel-manganese-cobalt-based composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, its manufacturing method, positive electrode for lithium secondary battery using it, and lithium secondary battery - Google Patents
Lithium-nickel-manganese-cobalt-based composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, its manufacturing method, positive electrode for lithium secondary battery using it, and lithium secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006253119A JP2006253119A JP2006025988A JP2006025988A JP2006253119A JP 2006253119 A JP2006253119 A JP 2006253119A JP 2006025988 A JP2006025988 A JP 2006025988A JP 2006025988 A JP2006025988 A JP 2006025988A JP 2006253119 A JP2006253119 A JP 2006253119A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- positive electrode
- secondary battery
- lithium secondary
- composite oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、リチウム二次電池正極材料として用いられるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体及びその製造方法と、このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を用いたリチウム二次電池用正極、並びにこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder used as a lithium secondary battery positive electrode material and a method for producing the same, and a positive electrode for a lithium secondary battery using the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder, The present invention also relates to a lithium secondary battery including the positive electrode for the lithium secondary battery.
リチウム二次電池は、エネルギー密度及び出力密度等に優れ、小型、軽量化に有効であるため、ノート型パソコン、携帯電話及びハンディビデオカメラ等の携帯機器の電源としてその需要は急激な伸びを示している。リチウム二次電池はまた、電気自動車や電力のロードレベリング等の電源としても注目されている。 Lithium secondary batteries are excellent in energy density and output density, and are effective in reducing the size and weight. Therefore, the demand for power supplies for portable devices such as notebook computers, mobile phones, and handy video cameras is growing rapidly. ing. Lithium secondary batteries are also attracting attention as power sources for electric vehicles and power load leveling.
現在、リチウム二次電池用の正極活物質材料としては、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物、層状リチウムニッケル系複合酸化物、層状リチウムコバルト系複合酸化物が用いられている。これらのリチウム含有複合酸化物を用いたリチウム二次電池は、いずれも特性面で利点と欠点を有する。即ち、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物は、安価かつ合成が比較的容易であり、電池とした時の安全性に優れる一方、容量が低く、高温特性(サイクル、保存)が劣る。層状リチウムニッケル系複合酸化物は、容量が高く、高温特性に優れる反面、合成が難しく、電池とした時の安定性に劣り、保管にも注意を要する等の欠点を抱えている。層状リチウムコバルト系複合酸化物は、合成が容易かつ電池性能バランスが優れているため、携帯機器用の電源として広く用いられているが、安全性が不十分な点や高コストである点が大きな欠点となっている。 Currently, lithium manganese composite oxides, layered lithium nickel composite oxides, and layered lithium cobalt composite oxides having a spinel structure are used as positive electrode active material materials for lithium secondary batteries. All of the lithium secondary batteries using these lithium-containing composite oxides have advantages and disadvantages in terms of characteristics. That is, a lithium manganese composite oxide having a spinel structure is inexpensive and relatively easy to synthesize, and is excellent in safety when used as a battery, but has a low capacity and inferior high-temperature characteristics (cycle and storage). Layered lithium-nickel composite oxides have high capacity and excellent high-temperature characteristics, but are difficult to synthesize, have poor stability when used as batteries, and have drawbacks such as requiring careful storage. Layered lithium cobalt-based composite oxides are widely used as power sources for portable devices because they are easy to synthesize and have an excellent balance of battery performance. However, they are not sufficient in safety and costly. It is a drawback.
こうした現状において、これらの正極活物質材料が抱えている欠点が克服乃至は極力低減され、かつ電池性能バランスに優れる活物質材料の有力候補として、層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物が提案されており、特に近年における低コスト化要求、高電圧化要求、安全化要求の高まりの中で、いずれの要求にも応え得る正極活物質材料として有望視されている。 Under these circumstances, lithium nickel manganese cobalt-based composite oxides having a layered structure have been overcome as disadvantages of these positive electrode active material materials as possible candidates for active material materials that can overcome or be reduced as much as possible and are excellent in battery performance balance. It has been proposed, and is expected to be a promising positive electrode active material that can meet any of the demands in recent years, with increasing demands for cost reduction, higher voltage, and safety.
ただし、従来の層状リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物では、その低コスト化、高電圧化、及び安全化の程度は、組成比によって変化するため、更なる低コスト化、より高い上限電圧を設定しての使用、より高い安全性の要求に対しては、マンガン/ニッケル原子比を1より大きくしたり、コバルト比率を低減させたりするなど、限られた組成範囲のものを選択して使用する必要がある。しかしながら、このような組成範囲のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を正極材料として使用したリチウム二次電池は、レートや出力特性等の電池性能が低下するため、実用化に際しては、更なる改良が必要であった。 However, in conventional layered lithium nickel manganese cobalt-based composite oxides, the cost reduction, voltage increase, and safety change depending on the composition ratio, so further cost reduction and higher upper limit voltage are set. For higher safety requirements, select a material with a limited composition range such as increasing the manganese / nickel atomic ratio above 1 or reducing the cobalt ratio. There is a need. However, a lithium secondary battery using a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide having such a composition range as a positive electrode material is deteriorated in battery performance such as rate and output characteristics. It was necessary.
従来、マンガン/ニッケル原子比が1を超える組成範囲のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を実際に使用した例は、特許文献1,2及び非特許文献1〜8に開示されている。 Conventionally, examples in which lithium nickel manganese cobalt based composite oxide having a composition range in which the manganese / nickel atomic ratio exceeds 1 are actually used are disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1-8.
しかしながら、特許文献1及び非特許文献1〜8では、本発明が規定する後述のLi過剰量zが0に限定されており、本発明における電池性能の改善を図るための必要条件を満たしておらず、これらの技術だけでは本発明が目的とする電池性能の改善を図ることはできない。また、特許文献2の実施例では、マンガン/ニッケル原子比が、本発明が規定する上限よりも大きく、電池性能の改善を図るための必要条件を満たしておらず、これらの技術だけでは本発明が目的とする電池性能の改善を図ることはできない。 However, in Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 to 8, the Li excess amount z described later defined in the present invention is limited to 0, and the necessary conditions for improving battery performance in the present invention are not satisfied. However, these techniques alone cannot improve the battery performance which is the object of the present invention. Moreover, in the Example of patent document 2, the manganese / nickel atomic ratio is larger than the upper limit prescribed | regulated by this invention, and it does not satisfy | fill the necessary condition for aiming at the improvement of battery performance. However, the intended battery performance cannot be improved.
他方、安全性が比較的高いとされているリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物組成領域において、電池性能の改善を図ったものとして、特許文献3に開示がなされている。特許文献3において、電池性能の改善が図られる理由の一つとして、リチウム/遷移金属(ニッケル、マンガン、コバルト)比率の選択が考えられる。この場合、リチウム/遷移金属(ニッケル、マンガン、コバルト)比率を1よりも若干大きくすることにより、充放電容量を低下させることなく、レート特性や出力特性等の電池性能を改善することが可能となる。
On the other hand,
しかしながら、特許文献3の実施例ではマンガン/ニッケル原子比が1相当の組成材料しか用いておらず、このような組成では、充電電圧をより高く設定した場合、充放電サイクル特性が劣るという問題を有している。すなわち、特許文献3には、マンガン/ニッケル原子比を1より大きくして、充電電圧をより高く設定して用いた時にもサイクル特性を維持するための手段を講じるという技術思想はなく、その記載もない。また、不純物構成成分として、副反応をひき起こしたり、正極活物質の表面や粒界に存在したりして、リチウムイオンの吸蔵・放出反応を阻害する等して電池性能に影響を与える含有炭素濃度Cについての記載もなく、体積抵抗率の電池性能への影響についての認識も全くない。
本発明は、リチウム二次電池正極材料としての使用において、低コスト化、耐高電圧化及び高安全化と電池性能向上との両立が可能なリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体及びその製造方法と、このリチウムニッケルマンガン系複合酸化物粉体を用いたリチウム二次電池用正極、並びにこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池を提供することを目的とする。 The present invention relates to a lithium nickel manganese cobalt composite for lithium secondary battery positive electrode material that can achieve both low cost, high voltage resistance, high safety and battery performance improvement in use as a lithium secondary battery positive electrode material. An object of the present invention is to provide an oxide powder, a manufacturing method thereof, a positive electrode for a lithium secondary battery using the lithium nickel manganese composite oxide powder, and a lithium secondary battery including the positive electrode for the lithium secondary battery. And
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成され、組成が下記(I)式で表されることを特徴とする(請求項1)。
Li[Liz/(2+z){(LixNi(1-3x)/2Mn(1+x)/2)(1-y)Coy}2/(2+z)]O2…(I)
(ただし、 0.01≦x≦0.15
0≦y≦0.35
0.02(1−y)(1−3x)≦z≦0.15(1−y)(1−3x))
The lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for a positive electrode material of a lithium secondary battery of the present invention comprises a crystal structure belonging to a layered structure, and the composition is represented by the following formula (I): (Claim 1).
Li [Li z / (2 + z) {(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) (1-y) Co y } 2 / (2 + z) ] O 2 ... (I)
(However, 0.01 ≦ x ≦ 0.15
0 ≦ y ≦ 0.35
0.02 (1-y) (1-3x) ≦ z ≦ 0.15 (1-y) (1-3x))
即ち、本発明者らは、鋭意検討の結果、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物において、リチウム、ニッケル、マンガン、コバルトの原子比率を上記範囲に限定することにより、リチウム二次電池正極材料として、低コスト化、耐高電圧化、高安全化と、レートや出力特性といった電池性能の向上との両立が可能なリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 That is, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that the atomic ratio of lithium, nickel, manganese, and cobalt is within the above range in a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide that includes a crystal structure belonging to a layered structure. Lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide that can achieve both low cost, high voltage resistance, high safety, and improved battery performance such as rate and output characteristics as lithium secondary battery positive electrode material by limiting The inventors have found that a powder can be obtained and have completed the present invention.
ここで言う層状構造に帰属できる構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物とは、一般的にLiMeO2(Meは遷移金属)と表され、リチウム層、遷移金属層および酸素層が一軸方向に積層したリチウム遷移金属酸化物と同等の構造を有するものである。LiMeO2の代表的なものとしては、LiCoO2、LiNiO2のようなα−NaFeO2型に属するものがあり、これらは六方晶系であり、その対称性から空間群
ただし、層状LiMeO2とは、層状R(−3)m構造に限るものではない。これ以外にもいわゆる層状Mnと呼ばれるLiMnO2は斜方晶系で空間群Pm2mの層状化合物であり、またいわゆる213相と呼ばれるLi2MnO3は、Li[Li1/3Mn2/3]O2とも表記でき、単斜晶系の空間群C2/m構造であるが、やはりLi層と[Li1/3Mn2/3]層および酸素層が積層した層状化合物である。
The lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having a structure that can be attributed to the layered structure is generally expressed as LiMeO 2 (Me is a transition metal), and the lithium layer, the transition metal layer, and the oxygen layer are uniaxially oriented. It has a structure equivalent to the laminated lithium transition metal oxide. As typical LiMeO 2 , there are those belonging to the α-NaFeO 2 type such as LiCoO 2 and LiNiO 2 , which are hexagonal and have a space group due to their symmetry.
However, the layered LiMeO 2 is not limited to the layered R (−3) m structure. In addition to this, LiMnO 2 called so-called layered Mn is an orthorhombic layered compound of the space group Pm2m, and Li 2 MnO 3 called so-called 213 phase is Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O. 2 is a monoclinic space group C2 / m structure, which is also a layered compound in which a Li layer, a [Li 1/3 Mn 2/3 ] layer and an oxygen layer are laminated.
なお、本発明の組成においては、z値が0.02(1−y)(1−3x)≦z≦0.15(1−y)(1−3x)と、Li量が化学量論組成より若干リッチな範囲にあることが重要であるが、これにより電池性能(特にレート特性や出力特性)が向上する理由は、以下のように考えられる。 In the composition of the present invention, the z value is 0.02 (1-y) (1-3x) ≦ z ≦ 0.15 (1-y) (1-3x), and the Li amount is the stoichiometric composition. Although it is important to be in a slightly richer range, the reason why the battery performance (particularly rate characteristics and output characteristics) is improved by this is considered as follows.
層状構造を例えば、層状R(−3)m構造と仮定すると、余剰Liの遷移金属サイト(3b)置換に伴ったNiの価数変化(Ni(II)→Ni(III))が生じ、Ni(III)/Ni(II)の比率が増大する(Ni平均原子価が上がる)結果、結晶の電子状態が変化して粉体導電性が向上(抵抗率が減少)することに加え、Ni(II)のLiサイト(3a)置換量(占有率)が減少して結晶構造のディスオーダーが抑えられ、Liイオンの拡散もスムーズになることによると推定される。
なお、本発明者らは、余剰リチウムを系統的に変えた試料について、XANES(X線吸収端近傍構造)スペクトル測定を行った結果、Mn及びCoの価数変化は観測されない(Mn(IV)、Co(III)で一定)が、Niのみが価数変化(Ni(II)→Ni(III))を起こしていることを確認している。
Assuming that the layered structure is, for example, a layered R (−3) m structure, Ni valence change (Ni (II) → Ni (III)) accompanying the transition metal site (3b) substitution of excess Li occurs, and Ni As a result of an increase in the ratio of (III) / Ni (II) (increase in Ni average valence), the electronic state of the crystal is changed and powder conductivity is improved (resistivity is decreased). It is estimated that the substitution amount (occupancy) of the Li site (3a) in II) is reduced, the disorder of the crystal structure is suppressed, and the diffusion of Li ions becomes smooth.
In addition, as a result of performing XANES (X-ray absorption near edge structure) spectrum measurement on the sample in which surplus lithium was systematically changed, the present inventors did not observe valence changes of Mn and Co (Mn (IV) It is confirmed that only Ni causes a valence change (Ni (II) → Ni (III)).
また、x値が0.01≦x≦0.15と、Mn/Ni原子比が1より大きな範囲にあると、高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合において、サイクル特性や安全性が向上する。これはMn/Ni原子比が増加した結果、結晶構造がより安定化したことに加え、Ni量の割合が減少したために、相対的にNi(II)のLiサイト置換量(占有率)が減少して結晶構造のディスオーダーが抑えられたためではないかと考えられる。 In addition, when the x value is 0.01 ≦ x ≦ 0.15 and the Mn / Ni atomic ratio is in a range larger than 1, when used as a lithium secondary battery designed to be charged at a high charging potential, , Cycle characteristics and safety are improved. This is because the Mn / Ni atomic ratio has increased, the crystal structure has become more stable, and since the Ni content ratio has decreased, the Li site substitution amount (occupancy) of Ni (II) has decreased relatively. This is probably because the disorder of the crystal structure was suppressed.
上記(I)式におけるzとxの化学的な意味について、以下により詳細に説明する。 The chemical meaning of z and x in the above formula (I) will be described in more detail below.
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物は、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成される。
前述のように層状構造は必ずしもR(−3)m構造に限られるものではないが、R(−3)m構造に帰属しうるものであることが電気化学的な性能面から好ましい。詳細に説明するため、以下層状構造をR(−3)m構造に仮定して説明する。
本発明では層状構造を有する
・Li[Ni1/2Mn1/2]O2の割合が(1−3x)(1−y)、
・Li[Li1/3Mn2/3]O2の割合が3x(1−y)、
・LiCoO2の割合がy
で固溶したと仮定される層状リチウム遷移金属複合酸化物、すなわち
[Li](3a)[(LixNi(1-3x)/2Mn(1+x)/2)(1-y)Coy](3b)O2 …(II)
を基本構造に持つ。
ここで、(3a)、(3b)はそれぞれ層状R(−3)m構造中の異なる金属サイトを表す。
The lithium nickel manganese cobalt based composite oxide of the present invention includes a crystal structure belonging to a layered structure.
As described above, the layered structure is not necessarily limited to the R (-3) m structure, but is preferably one that can be attributed to the R (-3) m structure from the viewpoint of electrochemical performance. In order to explain in detail, the layered structure is assumed to be an R (-3) m structure below.
In the present invention, the ratio of Li [Ni 1/2 Mn 1/2 ] O 2 having a layered structure is (1-3x) (1-y),
The ratio of Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 is 3x (1-y),
The ratio of LiCoO 2 is y
Layered lithium transition metal composite oxide,
[Li] (3a) [(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) (1-y) Co y ] (3b) O 2 (II)
In the basic structure.
Here, (3a) and (3b) represent different metal sites in the layered R (-3) m structure, respectively.
ただし、本発明の重要な点は、さらに(II)式の組成に対してLiをzモルだけ過剰に加え、固溶させたものであり、
[Li](3a)[Liz/(2+z){(LixNi(1-3x)/2Mn(1+x)/2)(1-y)Coy}2/(2+z)](3b)O2 …(I)
(ただし、0.01≦x≦0.15、0≦y≦0.35、0.02(1−y)(1−3x)≦z≦0.15(1−y)(1−3x)、また、(3a)、(3b)はそれぞれ層状R(−3)m構造中の異なる金属サイトを表す。)
で表されることを特徴とする。
However, the important point of the present invention is that Li is added in excess of z mol with respect to the composition of the formula (II), and is dissolved.
[Li] (3a) [Li z / (2 + z) {(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) (1-y) Co y } 2 / (2 + z )] (3b) O 2 ... (I)
(However, 0.01 ≦ x ≦ 0.15, 0 ≦ y ≦ 0.35, 0.02 (1-y) (1-3x) ≦ z ≦ 0.15 (1-y) (1-3x) (3a) and (3b) represent different metal sites in the layered R (-3) m structure.)
It is represented by.
なお、この表記は、LiMeO2(Meは遷移金属)と表される層状リチウム遷移金属複合酸化物において、zモル分の過剰Liが遷移金属サイト(3bサイト)に固溶する場合、 [Li](3a)[Liz/(2+z)Me2/(2+z)](3b)O2
と表される事と同様に表したものである。
In addition, this notation indicates that, in a layered lithium transition metal composite oxide expressed as LiMeO 2 (Me is a transition metal), when an excess Li of z mol is dissolved in a transition metal site (3b site), [Li] (3a) [Li z / (2 + z) Me 2 / (2 + z) ] (3b) O 2
It is expressed in the same way as that.
前記(I)式のx、y、zを求めるには、各遷移金属とLiを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mn/Coの比を求める事で計算される。すなわち、x、yはNi/Mn及びCo/Ni比で求められ、zはLi/Niモル比が
Li/Ni={2+2z+2x(1−y)}/{(1−3x)(1−y)}
で表されることから求めることが出来る。
In order to obtain x, y, and z in the formula (I), each transition metal and Li are analyzed by an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES) to obtain a ratio of Li / Ni / Mn / Co. It is calculated by the thing. That is, x and y are determined by the Ni / Mn and Co / Ni ratios, and z is the Li / Ni molar ratio Li / Ni = {2 + 2z + 2x (1-y)} / {(1-3x) (1-y) }
It can be obtained from
構造的視点では、zに係るLiもxに係るLiも同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、xに係るLiとzに係るLiとの差異は、Niの価数が2価より大きくなるか否か(3価のNiが生成するか否か)ということになる。即ち、xは、Mn/Ni比(Mnリッチ度合い)と連動した値であるから、このx値のみによってNi価数が変動することはなく、Niは2価のままとなる。一方、zはNi価数を上昇させるLiと捉えることができ、zは、Ni価数(Ni(III)の割合)の指標となる。 From a structural point of view, it is considered that both Li related to z and Li related to x are substituted by the same transition metal site. Here, the difference between Li related to x and Li related to z is whether or not the valence of Ni is greater than two (whether or not trivalent Ni is generated). That is, since x is a value linked with the Mn / Ni ratio (Mn rich degree), the Ni valence does not vary only by this x value, and Ni remains divalent. On the other hand, z can be regarded as Li that increases the Ni valence, and z is an index of the Ni valence (the ratio of Ni (III)).
なお、(I)式から、zの変化に伴うNi価数(m)を計算すると、Co価数は3価、Mn価数は4価であるとの前提で、m=2z/{(1−y)(1−3x)}+2となる。この計算結果は、Ni価数はzのみで決まるのではなく、x及びyの関数となっていることを意味している。z=0であれば、x及びyの値に関係なくNi価数は2価のままである。要するに、同じz値であっても、Mnリッチ(x値が大きい)及び/又はCoリッチ(y値が大きい)な組成ほどNi価数は高くなるということを意味し、電池に用いた場合、レート特性や出力特性が高くなるが、反面、容量低下しやすくなる結果となる。このことから、z値の上限は上述の如くx及びyの関数として規定するのがより好ましいと言える。 When the Ni valence (m) accompanying the change of z is calculated from the formula (I), it is assumed that the Co valence is trivalent and the Mn valence is tetravalent, and m = 2z / {(1 -Y) (1-3x)} + 2. This calculation result means that the Ni valence is not determined only by z but is a function of x and y. If z = 0, the Ni valence remains divalent regardless of the values of x and y. In short, even when the z value is the same, it means that the Ni valence increases as the composition of Mn rich (x value is large) and / or Co rich (y value is large). The rate characteristics and output characteristics are improved, but on the other hand, the capacity tends to decrease. From this, it can be said that the upper limit of the z value is more preferably defined as a function of x and y as described above.
また、y値が0≦y≦0.35と、Co量が少ない範囲にあると、コストが低減されることに加え、高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合において、サイクル特性や安全性が向上する。 In addition, when the y value is in the range of 0 ≦ y ≦ 0.35 and the amount of Co is small, in addition to reducing the cost, it was used as a lithium secondary battery designed to be charged at a high charging potential. In some cases, cycle characteristics and safety are improved.
上記(I)式において、x,y,z値はそれぞれ、0.05≦x≦0.12、0.10≦y≦0.20、0.04(1−y)(1−3x)≦z≦0.13(1−y)(1−3x)であることが好ましい(請求項2)。 In the above formula (I), x, y, z values are 0.05 ≦ x ≦ 0.12, 0.10 ≦ y ≦ 0.20, and 0.04 (1-y) (1−3x) ≦, respectively. It is preferable that z ≦ 0.13 (1-y) (1-3x) (claim 2).
また、本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物は、CuKα線を使用した粉末X線回折パターンにおいて、2θ=31±1°における回折ピークが無いことが好ましい(請求項3)。 The lithium nickel manganese cobalt based composite oxide of the present invention preferably has no diffraction peak at 2θ = 31 ± 1 ° in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays.
また、本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物は、結晶構造が層状R(−3)m構造に帰属する構造を含んで構成され、その格子定数が2.855Å≦a≦2.870Å、14.235Å≦c≦14.265Åの範囲にあることが好ましい(請求項4)。 Further, the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide of the present invention includes a structure whose crystal structure belongs to a layered R (-3) m structure, and has a lattice constant of 2.855Å ≦ a ≦ 2.8708, It is preferable to be in the range of 14.235 Å ≦ c ≦ 14.265 請求 (Claim 4).
また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、含有炭素濃度Cが0.030重量%以下であることが好ましく(請求項5)、体積抵抗率(40MPaに圧密時)は5×105Ω・cm以下で(請求項6)、嵩密度が1.5g/cc以上、平均一次粒子径が0.1〜3μm、二次粒子のメジアン径が3〜20μmの範囲にあることが好ましい(請求項7)。また、BET比表面積は0.2〜3.0m2/gであることが好ましい(請求項8)。 The lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention preferably has a carbon content C of 0.030 wt% or less (Claim 5), and has a volume resistivity ( (When compacted to 40 MPa) is 5 × 10 5 Ω · cm or less (Claim 6), the bulk density is 1.5 g / cc or more, the average primary particle diameter is 0.1 to 3 μm, and the median diameter of the secondary particles is 3. It is preferably in the range of ˜20 μm (Claim 7). The BET specific surface area is preferably 0.2 to 3.0 m 2 / g (Claim 8).
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法は、このような本発明のリチウム二次電池正極材料用層状リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を製造する方法であって、ニッケル化合物、マンガン化合物、及びコバルト化合物を粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを噴霧乾燥及び/又は熱分解して、一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる粉体とした後、該粉体をリチウム化合物と混合し、得られた混合物を酸素含有ガス雰囲気中で焼成することを特徴とする(請求項9)。 The method for producing a lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is obtained by using such a layered lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention. A method for producing a nickel compound, a manganese compound, and a cobalt compound, and a slurry in which these are uniformly dispersed is spray-dried and / or pyrolyzed to aggregate primary particles to form secondary particles. After the powder is formed, the powder is mixed with a lithium compound, and the obtained mixture is fired in an oxygen-containing gas atmosphere (claim 9).
本発明のリチウム二次電池用正極は、このような本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体と結着剤とを含有する正極活物質層を集電体上に有することを特徴とする(請求項10)。 The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention has a positive electrode active material layer containing such a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention and a binder as a current collector. (Claim 10).
本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵・放出可能な負極、リチウム塩を含有する非水電解質、及びリチウムを吸蔵・放出可能な正極を備えたリチウム二次電池であって、正極としてこのような本発明のリチウム二次電池用正極を用いたことを特徴とする(請求項11)。 The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium. Such a positive electrode for a lithium secondary battery according to the present invention is used (claim 11).
本発明のリチウム二次電池は、満充電状態における正極の充電電位が4.4V(vs.Li/Li+)以上となるように設計されていることが好ましい(請求項12)。 The lithium secondary battery of the present invention is preferably designed such that the charging potential of the positive electrode in a fully charged state is 4.4 V (vs. Li / Li + ) or higher (claim 12).
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、リチウム二次電池正極材料として用いた場合、低コスト化、耐高電圧化及び高安全化と電池性能向上との両立を図ることができる。このため、本発明によれば、安価で安全性が高く、しかも高い充電電圧で使用しても、高性能を維持し得る優れたリチウム二次電池が提供される。 When the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is used as a lithium secondary battery positive electrode material, the cost reduction, high voltage resistance, high safety and battery performance improvement are achieved. Can be achieved. Therefore, according to the present invention, there is provided an excellent lithium secondary battery that is inexpensive and highly safe and can maintain high performance even when used at a high charging voltage.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に特定はされない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the gist thereof. The content of is not specified.
[リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物]
〈組成〉
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物は、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成され、組成が下記(I)式で表されることを特徴とする。
Li[Liz/(2+z){(LixNi(1-3x)/2Mn(1+x)/2)(1-y)Coy}2/(2+z)]O2…(I)
(ただし、 0.01≦x≦0.15
0≦y≦0.35
0.02(1−y)(1−3x)≦z≦0.15(1−y)(1−3x))
[Lithium nickel manganese cobalt based composite oxide]
<composition>
The lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention includes a crystal structure belonging to a layered structure, and the composition is represented by the following formula (I).
Li [Li z / (2 + z) {(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) (1-y) Co y } 2 / (2 + z) ] O 2 ... (I)
(However, 0.01 ≦ x ≦ 0.15
0 ≦ y ≦ 0.35
0.02 (1-y) (1-3x) ≦ z ≦ 0.15 (1-y) (1-3x))
上記(I)式において、zの値は0.02(1−y)(1−3x)以上、好ましくは0.03(1−y)(1−3x)以上、より好ましくは0.04(1−y)(1−3x)以上、更に好ましくは0.05(1−y)(1−3x)以上、最も好ましくは0.06(1−y)(1−3x)以上であり、0.15(1−y)(1−3x)以下、好ましくは0.14(1−y)(1−3x)以下、より好ましくは0.13(1−y)(1−3x)以下、最も好ましくは0.12(1−y)(1−3x)以下である。この下限を下回ると導電性が低下する虞があり、上限を超えると遷移金属サイトに置換する量が多くなり過ぎて電池容量が低くなる等、これを使用したリチウム二次電池の性能低下を招く虞がある。 In the formula (I), the value of z is 0.02 (1-y) (1-3x) or more, preferably 0.03 (1-y) (1-3x) or more, more preferably 0.04 ( 1-y) (1-3x) or more, more preferably 0.05 (1-y) (1-3x) or more, most preferably 0.06 (1-y) (1-3x) or more, 0 .15 (1-y) (1-3x) or less, preferably 0.14 (1-y) (1-3x) or less, more preferably 0.13 (1-y) (1-3x) or less, Preferably it is 0.12 (1-y) (1-3x) or less. If the lower limit is not reached, the conductivity may decrease, and if the upper limit is exceeded, the amount of substitution to the transition metal site becomes too large and the battery capacity becomes low. There is a fear.
また、zが大きすぎると、活物質粉体の炭酸ガス吸収性が増大するため、大気中の炭酸ガスを吸収しやすくなる。その結果、含有炭素濃度が大きくなると推定される。 On the other hand, if z is too large, the carbon dioxide absorbability of the active material powder increases, so that it becomes easy to absorb carbon dioxide in the atmosphere. As a result, it is estimated that the concentration of contained carbon increases.
一方、zが小さすぎると、層状構造を主体とする相を形成するためのLi量が明らかに不足するため、異相としてスピネル相が出現するものと推定される。 On the other hand, if z is too small, the amount of Li for forming a phase mainly composed of a layered structure is clearly insufficient, and it is estimated that a spinel phase appears as a different phase.
xの値は0.01以上、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.04以上、最も好ましくは0.05以上、0.15以下、好ましくは0.14以下、より好ましくは0.13以下、最も好ましくは0.12以下である。この下限を下回ると、貯蔵安定性が低下して劣化しやすくなり、高電圧での安定性が低下したり、安全性が低下しやすくなったりする。上限を超えると異相が生成しやすくなったり、電池性能低下を招きやすくなったりする。 The value of x is 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.04 or more, most preferably 0.05 or more, 0.15 or less, preferably 0.14 or less, more preferably 0.13. Hereinafter, it is most preferably 0.12 or less. Below this lower limit, the storage stability tends to deteriorate and easily deteriorate, the stability at high voltage decreases, and the safety tends to decrease. When the upper limit is exceeded, a heterogeneous phase is likely to be generated, or the battery performance is likely to be lowered.
yの値は0以上、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.10以上、最も好ましくは0.15以上、0.35以下、好ましくは0.30以下、より好ましくは0.25以下、最も好ましくは0.20以下である。 The value of y is 0 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.10 or more, most preferably 0.15 or more, 0.35 or less, preferably 0.30 or less, more preferably 0.25 or less, Most preferably, it is 0.20 or less.
上記(I)式の組成範囲において、z値が定比である下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が低くなる傾向が見られ、逆にz値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、一方で容量が低下するという傾向が見られる。また、x値が下限、つまりマンガン/ニッケル原子比が1に近い程、低い充電電圧で容量が出るが、高い充電電圧を設定した電池のサイクル特性や安全性が低下する傾向が見られ、逆にx値が上限に近い程、高い充電電圧で設定した電池のサイクル特性や安全性が向上する一方で放電容量やレート特性、出力特性が低下する傾向が見られる。また、y値が下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性といった負荷特性が低くなるという傾向が見られ、逆に、y値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、一方で高い充電電圧で設定した場合のサイクル特性や安全性が低下し、原料コストが高くなる傾向にある。本発明は、とりわけこの相反する傾向を打破すべく鋭意検討を行った結果、完成されたものであり、前記組成パラメータx、y、zを規定範囲内とすることが重要である。 In the composition range of the above formula (I), the closer the z value is to the lower limit that is a constant ratio, the lower the rate characteristics and output characteristics of the battery, and the lower the z value is to the upper limit, Although the rate characteristics and output characteristics of the battery are improved, there is a tendency for the capacity to decrease. Moreover, the lower the x value, that is, the closer the manganese / nickel atomic ratio is to 1, the lower the charging voltage, the higher the capacity, but the tendency is seen that the cycle characteristics and safety of batteries with a high charging voltage are lowered, and vice versa. In addition, the closer the x value is to the upper limit, the more the cycle characteristics and safety of the battery set at a higher charge voltage are improved, while the discharge capacity, rate characteristics, and output characteristics tend to decrease. Also, the closer the y value is to the lower limit, the lower the load characteristics such as rate characteristics and output characteristics when the battery is used, and conversely, the closer the y value is to the upper limit, the rate characteristics when the battery is used. However, the cycle characteristics and safety when set at a high charge voltage are lowered, and the raw material cost tends to be high. The present invention has been completed as a result of intensive studies to overcome these conflicting trends, and it is important that the composition parameters x, y, and z are within the specified ranges.
なお、前記式(I)の組成においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。例えば、酸素の原子比は2±0.1の範囲とすることができる。 In the composition of the formula (I), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. For example, the atomic ratio of oxygen can be in the range of 2 ± 0.1.
また、本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、その構造内に置換元素が導入されても良い。置換元素としては、Al,Fe,Ti,Mg,Cr,Ga,Cu,Zn,Nb,Zr,Mo,W,Snの何れか一種以上の中から選択される。これらの置換元素は、適宜Ni,Mn,Co元素と20原子%以下の範囲で置き変えられる。 In the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention, a substitution element may be introduced into the structure. The substitution element is selected from any one or more of Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, Nb, Zr, Mo, W, and Sn. These substitution elements are appropriately replaced with Ni, Mn, and Co elements within a range of 20 atomic% or less.
〈粉末X線回折ピーク〉
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、CuKα線を使用した粉末X線回折パターンにおいて、2θ=31±1°における回折ピークを持たないことが好ましい。ここで「持たない」とは、本願発明の電池性能に悪影響を与えない程度の回折ピークを有するものも含む。即ち、この回折ピークはスピネル相に由来するものであるが、スピネル相が含まれると、電池とした時の容量やレート特性、高温保存特性や高温サイクル特性が低下する。このため、回折ピークは本願発明の電池性能に悪影響を与えない程度の回折ピークを有していても良いが、2θ=18.5±1°の(003)ピーク面積を基準として、2θ=31±1°における回折ピーク面積が0.5%以下の割合であることが好ましく、0.2%以下の割合であることがさらに好ましく、この回折ピークが全く無いことが特に好ましい。即ち、この回折ピークはスピネル相に由来し、スピネル相が含まれると、電池とした時の容量やレート特性、高温保存特性や高温サイクル特性が低下する傾向があるため、この回折ピークは無いことが好ましい。
<Powder X-ray diffraction peak>
The lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention preferably has no diffraction peak at 2θ = 31 ± 1 ° in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. Here, “does not include” includes those having a diffraction peak that does not adversely affect the battery performance of the present invention. That is, this diffraction peak is derived from the spinel phase, but if the spinel phase is included, the capacity, rate characteristics, high-temperature storage characteristics, and high-temperature cycle characteristics of the battery are reduced. For this reason, the diffraction peak may have a diffraction peak that does not adversely affect the battery performance of the present invention, but 2θ = 31 on the basis of the (003) peak area of 2θ = 18.5 ± 1 °. The diffraction peak area at ± 1 ° is preferably 0.5% or less, more preferably 0.2% or less, and particularly preferably no diffraction peak at all. In other words, this diffraction peak is derived from the spinel phase, and if the spinel phase is included, the capacity, rate characteristics, high-temperature storage characteristics, and high-temperature cycle characteristics of the battery tend to deteriorate, so there is no such diffraction peak. Is preferred.
〈結晶構造〉
また、本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成され、その格子定数が2.855Å≦a≦2.870Å、14.235Å≦c≦14.265Åの範囲にあることが好ましい。結晶構造及び格子定数は、本発明ではCuKα線を使用した粉末X線回折測定によって得ることができる。
<Crystal structure>
In addition, the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention has a crystal structure including a layered R (-3) m structure, and a lattice constant of 2.855Å ≦ a ≦ 2.870Å, 14. It is preferable to be in the range of 235 Å ≦ c ≦ 14.265 Å. In the present invention, the crystal structure and lattice constant can be obtained by powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays.
〈含有炭素濃度C〉
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のC値は、通常0.030重量%以下、好ましくは0.025重量%以下、更に好ましくは0.020重量%以下であり、通常0.001重量%以上、好ましくは0.004重量%以上、更に好ましくは0.010重量%以上である。C値がこの上限を超えると、電池とした時のガス発生による膨れが増大したり、電池性能が低下したりする虞があり、下限を下回ると、電池性能が低下する虞がある。
<Contained carbon concentration C>
The C value of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention is usually 0.030% by weight or less, preferably 0.025% by weight or less, more preferably 0.020% by weight or less. It is 001% by weight or more, preferably 0.004% by weight or more, more preferably 0.010% by weight or more. If the C value exceeds this upper limit, swelling due to gas generation when the battery is produced may increase or the battery performance may decrease, and if the C value is less than the lower limit, the battery performance may decrease.
本発明において、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の含有炭素濃度Cは、後述の実施例の項で示すように、酸素気流中燃焼(高周波加熱炉式)赤外吸収法による測定で求めることができる。 In the present invention, the carbon concentration C of the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder is determined by measurement using an oxygen gas combustion (high-frequency heating furnace type) infrared absorption method, as shown in the Examples section below. be able to.
なお、後述の炭素分析により求めたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の含有炭素濃度から、当該炭素を全て炭酸イオン由来と仮定した数値と、イオンクロマトグラフィーにより分析したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体中の含有炭酸イオン濃度値とは概ね一致することから、炭素は概ね炭酸塩として存在すると考えられ、従って、C値は、炭酸化合物、特に炭酸リチウムの付着量についての情報を示すものとみなすことができる。 In addition, from the concentration of carbon contained in the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder obtained by carbon analysis described later, a numerical value assuming that all of the carbon is derived from carbonate ions, and the lithium nickel manganese cobalt composite analyzed by ion chromatography Since the carbonate ion concentration value in the oxide powder is almost the same, the carbon is considered to exist as a carbonate, and therefore the C value indicates information on the amount of carbonate compound, particularly lithium carbonate. It can be regarded as a thing.
一方、本発明が規定するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体において、炭酸塩として存在するリチウムは極めて少量であり、該複合酸化物粉体が規定するリチウム組成(x、z)には影響を与えない。 On the other hand, in the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder defined by the present invention, a very small amount of lithium is present as a carbonate, which affects the lithium composition (x, z) defined by the composite oxide powder. Not give.
〈体積抵抗率〉
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率の値は、通常5×105Ω・cm以下、好ましくは2×105Ω・cm以下、より好ましくは1×105Ω・cm以下、特に好ましくは5×104Ω・cm以下である。この体積抵抗率がこの上限を超えると、電池とした時のレート特性や低温特性などが低下する虞がある。体積抵抗率の下限は、通常5×101Ω・cm以上、好ましくは1×102Ω・cm以上、更に好ましくは5×102Ω・cm以上、最も好ましくは1×103Ω・cm以上である。体積抵抗率がこの下限を下回ると、電池とした時の安全性などが低下する虞がある。
<Volume resistivity>
The volume resistivity value when the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention is compacted at a pressure of 40 MPa is usually 5 × 10 5 Ω · cm or less, preferably 2 × 10 5 Ω · cm or less, More preferably, it is 1 × 10 5 Ω · cm or less, and particularly preferably 5 × 10 4 Ω · cm or less. If this volume resistivity exceeds this upper limit, the rate characteristics and low-temperature characteristics of the battery may be reduced. The lower limit of the volume resistivity is usually 5 × 10 1 Ω · cm or more, preferably 1 × 10 2 Ω · cm or more, more preferably 5 × 10 2 Ω · cm or more, and most preferably 1 × 10 3 Ω · cm. That's it. If the volume resistivity is below this lower limit, the safety of the battery may be reduced.
なお、本発明において、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の体積抵抗率は、四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mmで、印加電圧リミッタを90Vとして、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を40MPaの圧力で圧密した状態で測定した体積抵抗率である。体積抵抗率の測定は、例えば、粉体抵抗率測定装置(例えば、ダイアインスツルメンツ社製:ロレスターGP粉体抵抗率測定システム)を用い、粉体用プローブユニットにより、所定の加圧下の粉体に対して行うことができる。 In the present invention, the volume resistivity of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder is four probe / ring electrode, electrode spacing 5.0 mm, electrode radius 1.0 mm, sample radius 12.5 mm, and applied voltage. It is a volume resistivity measured in a state where the limiter is 90 V and the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder is compacted at a pressure of 40 MPa. The volume resistivity is measured by, for example, using a powder resistivity measuring device (eg, manufactured by Dia Instruments Co., Ltd .: Lorester GP powder resistivity measuring system), using a powder probe unit, to form a powder under a predetermined pressure. Can be done against.
〈嵩密度〉
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の嵩密度は通常1.5g/cc以上、好ましくは1.7g/cc以上、より好ましくは1.9g/cc以上、最も好ましくは2.0g/cc以上である。この下限を下回ると粉体充填性や電極調製に悪影響を及ぼし、また、これを活物質とする正極は単位容積当たりの容量密度が小さくなりすぎて好ましくない。また、嵩密度の上限は通常3g/cc以下、好ましくは2.8g/cc以下、より好ましくは2.6g/cc以下である。嵩密度がこの上限を上回ることは、粉体充填性や電極密度向上にとって好ましい一方、比表面積が低くなり過ぎる虞があり、電池性能が低下するため好ましくない。
<The bulk density>
The bulk density of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention is usually 1.5 g / cc or more, preferably 1.7 g / cc or more, more preferably 1.9 g / cc or more, most preferably 2.0 g. / Cc or more. Below this lower limit, powder filling properties and electrode preparation are adversely affected, and a positive electrode using this as an active material is not preferable because the capacity density per unit volume becomes too small. Further, the upper limit of the bulk density is usually 3 g / cc or less, preferably 2.8 g / cc or less, more preferably 2.6 g / cc or less. While it is preferable for the bulk density to exceed this upper limit, it is preferable for improving powder filling properties and electrode density. On the other hand, the specific surface area may become too low, which is not preferable because battery performance deteriorates.
なお、本発明では、嵩密度は、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体5〜10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/ccを求めた。 In the present invention, the bulk density is a powder packing density (tap density) when 5 to 10 g of lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder is put in a 10 ml glass graduated cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm. ) G / cc was determined.
〈平均一次粒子径〉
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の平均一次粒子径としては、通常0.1μm以上、好ましくは0.2μm以上、更に好ましくは0.3μm以上、最も好ましくは0.4μm以上で、通常3μm以下、好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5μm以下、最も好ましくは1.0μm以下である。上記上限を超えると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下したりするために、レート特性や出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなるため好ましくない。上記下限を下回ると結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる虞があるため好ましくない。
<Average primary particle size>
The average primary particle diameter of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention is usually 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and most preferably 0.4 μm or more. Usually, it is 3 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1.5 μm or less, and most preferably 1.0 μm or less. If the above upper limit is exceeded, it will be difficult to form spherical secondary particles, which will adversely affect powder filling properties and the specific surface area will be greatly reduced, which may reduce battery performance such as rate characteristics and output characteristics. Is unfavorable because of the high. Below the lower limit, the crystal is undeveloped, which may cause problems such as poor reversibility of charge / discharge, which is not preferable.
なお、本発明における一次粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した平均径であり、30,000倍のSEM画像を用いて、10〜30個程度の一次粒子の粒子径の平均値として求めることができる。 In addition, the average particle diameter of the primary particle in this invention is an average diameter observed with the scanning electron microscope (SEM), and the particle diameter of about 10-30 primary particles using a 30,000 times SEM image. It can be calculated as an average value.
〈二次粒子のメジアン径及び90%積算径(D90)〉
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は好ましくは層状構造を有し、一次粒子が凝集・焼結して二次粒子を形成している。
<Median diameter of secondary particles and 90% integrated diameter ( D90 )>
The lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention preferably has a layered structure, and primary particles are aggregated and sintered to form secondary particles.
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の二次粒子のメジアン径は通常3μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは9μm以上、最も好ましくは10μm以上で、通常20μm以下、好ましくは18μm以下、より好ましくは16μm以下、最も好ましくは15μm以下である。上記下限を下回ると、高嵩密度品が得られなくなる虞があり、上限を超えると電池性能の低下を来したり、正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる虞があるため好ましくない。 The median diameter of secondary particles of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention is usually 3 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 9 μm or more, most preferably 10 μm or more, and usually 20 μm or less, preferably 18 μm. Below, more preferably 16 μm or less, most preferably 15 μm or less. If the above lower limit is not reached, a high bulk density product may not be obtained, and if the upper limit is exceeded, battery performance may be deteriorated, or there may be a problem in applicability during the formation of the positive electrode active material layer. .
また、本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の二次粒子の90%積算径(D90)は通常30μm以下、好ましくは26μm以下、より好ましくは23μm以下、最も好ましくは20μm以下で、通常5μm以上、好ましくは8μm以上、より好ましくは12μm以上、最も好ましくは15μm以上である。上記上限を超えると電池性能の低下を来したり、正極活物質層形成時の塗布性に問題が生ずる虞があり、下限を下回ると高嵩密度品が得られなくなる虞があるため好ましくない。 The 90% cumulative diameter (D 90 ) of the secondary particles of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder of the present invention is usually 30 μm or less, preferably 26 μm or less, more preferably 23 μm or less, and most preferably 20 μm or less. Usually, it is 5 μm or more, preferably 8 μm or more, more preferably 12 μm or more, and most preferably 15 μm or more. If the above upper limit is exceeded, battery performance may be deteriorated, and there may be a problem in applicability at the time of forming the positive electrode active material layer, and if it is below the lower limit, a high bulk density product may not be obtained.
なお、本発明において、平均粒子径としてのメジアン径及び90%積算径(D90)は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準として測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定を行った。 In the present invention, the median diameter and the 90% integrated diameter (D 90 ) as the average particle diameter are set to a refractive index of 1.24 using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the particle diameter standard is determined. Measured as a volume reference. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and the measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes.
〈BET比表面積〉
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体はまた、BET比表面積が、通常0.2m2/g以上、好ましくは0.3m2/g以上、更に好ましくは0.4m2/g以上、最も好ましくは0.5m2/g以上で、通常3.0m2/g以下、好ましくは1.5m2/g以下、更に好ましくは1.2m2/g以下、最も好ましくは1.0m2/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいと嵩密度が上がりにくくなったり、正極活物質層形成時の塗布性に問題が発生しやすい。
<BET specific surface area>
The lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention also has a BET specific surface area of usually 0.2 m 2 / g or more, preferably 0.3 m 2 / g or more, more preferably 0.4 m 2 / g or more. , Most preferably 0.5 m 2 / g or more, usually 3.0 m 2 / g or less, preferably 1.5 m 2 / g or less, more preferably 1.2 m 2 / g or less, most preferably 1.0 m 2. / G or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance tends to be lowered, and if it is larger, the bulk density is difficult to increase, or a problem is likely to occur in the coating property when forming the positive electrode active material layer.
なお、BET比表面積は、公知のBET式粉体比表面積測定装置によって測定できる。本発明では、大倉理研製:AMS8000型全自動粉体比表面積測定装置を用い、吸着ガスに窒素、キャリアガスにヘリウムを使用し、連続流動法によるBET1点式法測定を行った。具体的には粉体試料を混合ガスにより150℃の温度で加熱脱気し、次いで液体窒素温度まで冷却して混合ガスを吸着させた後、これを水により室温まで加温して吸着された窒素ガスを脱着させ、その量を熱伝導度検出器によって検出し、これから試料の比表面積を算出した。 The BET specific surface area can be measured by a known BET type powder specific surface area measuring device. In the present invention, an OMS Riken: AMS8000 type automatic powder specific surface area measuring device was used, nitrogen was used as an adsorption gas, and helium was used as a carrier gas. Specifically, the powder sample was heated and deaerated with a mixed gas at a temperature of 150 ° C., then cooled to liquid nitrogen temperature to adsorb the mixed gas, and then heated to room temperature with water to be adsorbed. Nitrogen gas was desorbed, the amount was detected by a thermal conductivity detector, and the specific surface area of the sample was calculated from this.
[リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法]
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法は、特定の製法に限定されるものではないが、例えば、ニッケル化合物、マンガン化合物、及びコバルト化合物を液体媒体中に分散させたスラリーを噴霧乾燥及び/又は熱分解した後、リチウム化合物と混合し、該混合物を焼成して製造することができる。
[Method for producing lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder]
The production method of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention is not limited to a specific production method. For example, a slurry in which a nickel compound, a manganese compound, and a cobalt compound are dispersed in a liquid medium. Can be spray dried and / or pyrolyzed, mixed with a lithium compound, and the mixture can be fired.
以下に本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法を詳細に説明する。 Hereinafter, a method for producing the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention will be described in detail.
本発明の方法により、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を製造するに当たり、スラリーの調製に用いる原料化合物のうち、ニッケル化合物としては、Ni(OH)2、NiO、NiOOH、NiCO3・2Ni(OH)2・4H2O、NiC2O4・2H2O、Ni(NO3)2・6H2O、NiSO4、NiSO4・6H2O、脂肪酸ニッケル、ニッケルハロゲン化物等が挙げられる。この中でも、焼成処理の際にSOx、NOx等の有害物質を発生させない点で、Ni(OH)2、NiO、NiOOH、NiCO3・2Ni(OH)2・4H2O、NiC2O4・2H2Oのようなニッケル化合物が好ましい。また、更に工業原料として安価に入手できる観点、及び反応性が高いという観点から、特に好ましいのはNi(OH)2、NiO、NiOOHである。これらのニッケル化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 Among the raw material compounds used for the preparation of the slurry for producing lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder by the method of the present invention, the nickel compounds include Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 .2Ni. (OH) 2 .4H 2 O, NiC 2 O 4 .2H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NiSO 4 , NiSO 4 .6H 2 O, fatty acid nickel, nickel halide and the like. Among these, Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 .2Ni (OH) 2 .4H 2 O, and NiC 2 O 4 are not used in the generation of harmful substances such as SO x and NO x during the firing process. -Nickel compounds such as 2H 2 O are preferred. Further, Ni (OH) 2 , NiO, and NiOOH are particularly preferable from the viewpoint of being available as an industrial raw material at a low cost and having a high reactivity. These nickel compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
また、マンガン化合物としてはMn2O3、MnO2、Mn3O4等のマンガン酸化物、MnCO3、Mn(NO3)2、MnSO4、酢酸マンガン、ジカルボン酸マンガン、クエン酸マンガン、脂肪酸マンガン等のマンガン塩、オキシ水酸化物、塩化マンガン等のハロゲン化物等が挙げられる。これらのマンガン化合物の中でも、MnO2、Mn2O3、Mn3O4は、焼成処理の際にSOx、NOx、CO2等のガスを発生せず、更に工業原料として安価に入手できるため好ましい。これらのマンガン化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 As manganese compounds, manganese oxides such as Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 3 O 4 , MnCO 3 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4 , manganese acetate, manganese dicarboxylate, manganese citrate, manganese fatty acid And manganese salts such as oxyhydroxide, manganese chloride and the like. Among these manganese compounds, MnO 2 , Mn 2 O 3 , and Mn 3 O 4 do not generate gases such as SO x , NO x , and CO 2 during firing, and can be obtained at low cost as industrial raw materials. Therefore, it is preferable. These manganese compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
また、コバルト化合物としては、Co(OH)2、CoOOH、CoO、Co2O3、Co3O4、Co(OCOCH3)2・4H2O、CoCl2、Co(NO3)2・6H2O、Co(SO4)2・7H2O等が挙げられる。中でも、焼成工程の際SOx、NOx等の有害物質を発生させない点で、Co(OH)2、CoOOH、CoO、Co2O3、Co3O4が好ましく、更に好ましくは、工業的に安価に入手できる点及び反応性が高い点でCo(OH)2、CoOOHである。これらのコバルト化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 Cobalt compounds include Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , Co (OCOCH 3 ) 2 .4H 2 O, CoCl 2 , Co (NO 3 ) 2 .6H 2. O, Co (SO 4 ) 2 · 7H 2 O, and the like. Among them, Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , and Co 3 O 4 are preferable in terms of not generating harmful substances such as SO x and NO x during the firing step, and more preferably industrially. Co (OH) 2 and CoOOH are available at a low cost and highly reactive. These cobalt compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
原料の混合方法は特に限定されるものではなく、湿式でも乾式でも良い。例えば、ボールミル、振動ミル、ビーズミル等の装置を使用する方法が挙げられる。湿式混合は、より均一な混合が可能であり、かつ焼成工程において混合物の反応性を高めることができるので好ましい。湿式法で用いる分散媒としては、有機溶媒、水のいずれも用いることができるが、水を用いるのが好ましい。 The method for mixing the raw materials is not particularly limited, and may be wet or dry. For example, a method using an apparatus such as a ball mill, a vibration mill, or a bead mill can be used. Wet mixing is preferable because more uniform mixing is possible and the reactivity of the mixture can be increased in the firing step. As the dispersion medium used in the wet method, either an organic solvent or water can be used, but water is preferably used.
混合の時間は、混合方法により異なるが、原料が粒子レベルで均一に混合されていれば良く、例えばボールミル(湿式又は乾式)では通常1時間から2日間程度、ビーズミル(湿式連続法)では滞留時間が通常0.1時間から6時間程度である。 The mixing time varies depending on the mixing method, but it is sufficient that the raw materials are uniformly mixed at the particle level. For example, in a ball mill (wet or dry type), usually about 1 to 2 days, and in a bead mill (wet continuous method), a residence time. Is usually about 0.1 to 6 hours.
なお、原料の混合段階においてはそれと並行して原料の粉砕がなされていることが好ましい。粉砕の程度としては、粉砕後の原料粒子の粒径が指標となるが、平均粒子径(メジアン径)として通常0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.25μm以下、最も好ましくは0.20μm以下とする。粉砕後の原料粒子の平均粒子径が大きすぎると、焼成工程における反応性が低下するのに加え、組成を均一化し難くなる。ただし、必要以上に小粒子化することは、粉砕のコストアップに繋がるので、平均粒子径が通常0.01μm以上、好ましくは0.02μm以上、さらに好ましくは0.05μm以上となるように粉砕すれば良い。このような粉砕程度を実現するための手段としては特に限定されるものではないが、湿式粉砕法が好ましい。具体的にはダイノーミル等を挙げることができる。なお、後述の実施例に記載のスラリー中の粉砕粒子のメジアン径は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準に設定して測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定を行った。 In the raw material mixing stage, it is preferable that the raw material is pulverized in parallel. As the degree of pulverization, the particle diameter of the raw material particles after pulverization is an index, but the average particle diameter (median diameter) is usually 0.5 μm or less, preferably 0.3 μm or less, more preferably 0.25 μm or less, most preferably Preferably it is 0.20 μm or less. If the average particle size of the pulverized raw material particles is too large, the reactivity in the firing step is lowered, and it is difficult to make the composition uniform. However, making particles smaller than necessary leads to an increase in the cost of pulverization, so that the average particle size is usually 0.01 μm or more, preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.05 μm or more. It ’s fine. A means for realizing such a degree of pulverization is not particularly limited, but a wet pulverization method is preferable. Specific examples include dyno mill. The median diameter of the pulverized particles in the slurry described in the examples described later is set to a refractive index of 1.24 using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, and the particle diameter reference is set to the volume reference. Measured. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and the measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes.
湿式混合後は、次いで通常乾燥及び/又は熱分解工程に供される。乾燥方法は特に限定されないが、生成する粒子状物の均一性や粉体流動性、粉体ハンドリング性能、球状の二次粒子を効率よく形成できる等の観点から噴霧乾燥が好ましい。 After the wet mixing, it is then usually subjected to a drying and / or pyrolysis step. The drying method is not particularly limited, but spray drying is preferable from the viewpoints of uniformity of the generated particulate matter, powder flowability, powder handling performance, and the ability to efficiently form spherical secondary particles.
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法においては、湿式粉砕により平均粒子径0.3μm以下に粉砕した後、噴霧乾燥及び/又は熱分解することにより、一次粒子が凝集して中実な二次粒子を形成してなる粉体を得ることが好ましい。一次粒子が凝集して中実な二次粒子を形成してなる粉体の形状的特徴は、粒子サイズの変化はあるものの、基本的に更にLi原料と混合・焼成して得られるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体にも反映される。この形状の確認方法としては、例えば、SEM観察、断面SEM観察が挙げられる。 In the method for producing lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention, primary particles are aggregated by pulverization to an average particle size of 0.3 μm or less by wet pulverization, followed by spray drying and / or thermal decomposition. Thus, it is preferable to obtain a powder obtained by forming solid secondary particles. Lithium nickel manganese, which is basically obtained by further mixing and firing with Li raw material, although the shape characteristics of the powder formed by agglomeration of primary particles to form solid secondary particles vary in particle size. This is also reflected in the cobalt-based composite oxide powder. Examples of the shape confirmation method include SEM observation and cross-sectional SEM observation.
噴霧乾燥及び/又は熱分解により得られる粉体の平均粒子径は通常50μm以下、より好ましくは40μm以下、最も好ましくは30μm以下となるようにする。ただし、あまりに小さな粒径は得にくい傾向にあるので、通常は3μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは6μm以上である。噴霧乾燥法で粒子状物を製造する場合、その粒子径は、噴霧形式、加圧気体流供給速度、スラリー供給速度、乾燥温度等を適宜選定することによって制御することができる。 The average particle size of the powder obtained by spray drying and / or thermal decomposition is usually 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and most preferably 30 μm or less. However, since it tends to be difficult to obtain a too small particle size, it is usually 3 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 6 μm or more. In the case of producing a particulate material by the spray drying method, the particle size can be controlled by appropriately selecting the spray format, the pressurized gas flow supply rate, the slurry supply rate, the drying temperature, and the like.
また、噴霧乾燥及び/又は熱分解により得られる粒子状物は、比表面積が小さいと、次の工程であるリチウム化合物との焼成反応によりリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を作製するに当たって、リチウム化合物との反応性が低下してしまうため、前記の如く、噴霧乾燥及び/又は熱分解前に出発原料を粉砕するなどの手段により、できるだけ高比表面積化されていることが好ましい。一方で、過度に高比表面積化することは、工業的に不利である。従って、噴霧乾燥及び/又は熱分解によって得られた粉体粒子は、BET比表面積にして通常20m2/g以上、好ましくは30m2/g以上、より好ましくは40m2/g以上、更に好ましくは50m2/g以上、最も好ましくは60m2/g以上で、通常200m2/g以下、好ましくは150m2/g以下となるようにすることが好ましい。 Further, when the particulate matter obtained by spray drying and / or thermal decomposition has a small specific surface area, a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide is produced by a firing reaction with a lithium compound in the next step. As described above, it is preferable that the specific surface area be increased as much as possible by means such as pulverizing the starting material before spray drying and / or thermal decomposition. On the other hand, excessively high specific surface area is industrially disadvantageous. Therefore, the powder particles obtained by spray drying and / or pyrolysis are usually 20 m 2 / g or more, preferably 30 m 2 / g or more, more preferably 40 m 2 / g or more, and more preferably in terms of BET specific surface area. It is preferably 50 m 2 / g or more, most preferably 60 m 2 / g or more, and usually 200 m 2 / g or less, preferably 150 m 2 / g or less.
噴霧乾燥及び/又は熱分解により得られた造粒粒子に混合するリチウム化合物としては、Li2CO3、LiNO3、LiNO2、LiOH、LiOH・H2O、LiH、LiF、LiCl、LiBr、LiI、CH3OOLi、Li2O、Li2SO4、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウム等が挙げられる。これらリチウム化合物の中で好ましいのは、焼成処理の際にSOx、NOx等の有害物質を発生させない点で、窒素原子や硫黄原子を含有しないリチウム化合物であり、また、焼成処理後の含有炭素濃度Cを極力低減させる点で、炭素原子を含有しない化合物であり、これらの点を勘案すると、とりわけLiOH、LiOH・H2Oが好ましい、これらのリチウム化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 Examples of the lithium compound mixed with the granulated particles obtained by spray drying and / or thermal decomposition include Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiNO 2 , LiOH, LiOH · H 2 O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI. , CH 3 OOLi, Li 2 O, Li 2 SO 4 , dicarboxylic acid Li, citrate Li, fatty acid Li, alkyllithium and the like. Among these lithium compounds, lithium compounds that do not contain nitrogen atoms or sulfur atoms are preferred because they do not generate harmful substances such as SO x and NO x during the firing treatment. In view of reducing the carbon concentration C as much as possible, it is a compound that does not contain a carbon atom. Taking these points into consideration, LiOH and LiOH.H 2 O are particularly preferable. These lithium compounds are used alone. Two or more kinds may be used in combination.
このようなリチウム化合物の粒径としては、ニッケル原料、マンガン原料、コバルト原料を含有する混合物との混合性を上げるため、且つ電池性能を向上させるために、平均粒子径で、通常500μm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは20μm以下、最も好ましくは10μm以下である。一方、あまりに小さな粒径のものは、大気中での安定性が低いために平均粒子径で通常、0.01μm以上、好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.2μm以上、最も好ましくは0.5μm以上である。なお、後述の実施例において原料として使用した水酸化リチウムの平均粒子径としてのメジアン径は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.14を設定し、粒子径基準を体積基準として測定されたものである。本測定では、測定の際に用いる分散媒としてエチルアルコールを用い、水酸化リチウムの飽和溶液とした後、5分間の超音波分散後に測定を行った。 As the particle size of such a lithium compound, the average particle size is usually 500 μm or less, preferably in order to improve the mixing performance with a mixture containing a nickel raw material, a manganese raw material, and a cobalt raw material, and to improve battery performance. Is 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, still more preferably 20 μm or less, and most preferably 10 μm or less. On the other hand, those having a too small particle size have a mean particle size of usually 0.01 μm or more, preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, and most preferably 0 because the stability in the air is low. .5 μm or more. The median diameter as the average particle diameter of lithium hydroxide used as a raw material in the examples described later is set to a refractive index of 1.14 using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the particle diameter standard is Measured as a volume reference. In this measurement, ethyl alcohol was used as a dispersion medium used in the measurement to obtain a saturated lithium hydroxide solution, and the measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes.
噴霧乾燥及び/又は熱分解により得られた粉体とリチウム化合物との混合は十分に行うことが重要である。十分に混合できる限りにおいて、この混合手法に特に制限はないが、一般的に工業用として使用されている粉体混合装置を使用するのが好ましい。混合する系内の雰囲気としては、大気中での炭酸吸収を防ぐために、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とするのが好ましい。 It is important to sufficiently mix the powder obtained by spray drying and / or pyrolysis with the lithium compound. The mixing method is not particularly limited as long as it can be sufficiently mixed, but it is preferable to use a powder mixing apparatus generally used for industrial purposes. The atmosphere in the system to be mixed is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas in order to prevent carbon dioxide absorption in the air.
このようにして得られた混合粉体は、次いで焼成処理される。この焼成条件は、組成や使用するリチウム化合物原料にも依存するが、傾向として、焼成温度が高すぎると一次粒子が成長しすぎ、逆に低すぎると嵩密度が小さく、また比表面積が大きくなりすぎる。焼成温度としては、通常800℃以上、好ましくは900℃以上、更に好ましくは950℃以上、通常1100℃以下、好ましくは1075℃以下、更に好ましくは1050℃以下である。 The mixed powder thus obtained is then fired. This firing condition depends on the composition and the lithium compound raw material used, but as a tendency, if the firing temperature is too high, the primary particles grow too much. Conversely, if the firing temperature is too low, the bulk density is small and the specific surface area is large. Too much. The firing temperature is usually 800 ° C. or higher, preferably 900 ° C. or higher, more preferably 950 ° C. or higher, usually 1100 ° C. or lower, preferably 1075 ° C. or lower, more preferably 1050 ° C. or lower.
焼成には、例えば、箱形炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を使用することができる。焼成工程は、通常、昇温・最高温度保持・降温の三部分に分けられる。二番目の最高温度保持部分は必ずしも一回とは限らず、目的に応じて二段階又はそれ以上の段階をふませてもよく、二次粒子を破壊しない程度に凝集を解消することを意味する解砕工程又は、一次粒子或いはさらに微小粉末まで砕くことを意味する粉砕工程を挟んで、昇温・最高温度保持・降温の工程を二回又はそれ以上繰り返しても良い。 For firing, for example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln or the like can be used. The firing process is usually divided into three parts: temperature increase, maximum temperature retention, and temperature decrease. The second maximum temperature holding portion is not necessarily limited to one time, and may include two or more stages depending on the purpose, which means that aggregation is eliminated to the extent that secondary particles are not destroyed. The temperature raising, maximum temperature holding, and temperature lowering steps may be repeated twice or more with a crushing step or a crushing step meaning crushing to primary particles or even fine powder.
昇温工程は通常1℃/分以上10℃/分以下の昇温速度で炉内を昇温させる。この昇温速度があまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても炉によっては炉内温度が設定温度に追従しなくなる。昇温速度は、好ましくは2℃/分以上、より好ましくは3℃/分以上で、好ましくは10℃/分以下、より好ましくは5℃/分以下である。 In the temperature raising step, the temperature in the furnace is usually raised at a temperature raising rate of 1 ° C./min to 10 ° C./min. Even if this rate of temperature rise is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous. However, if it is too fast, the furnace temperature does not follow the set temperature depending on the furnace. The temperature rising rate is preferably 2 ° C./min or more, more preferably 3 ° C./min or more, preferably 10 ° C./min or less, more preferably 5 ° C./min or less.
最高温度保持工程での保持時間は、温度によっても異なるが、通常前述の温度範囲であれば30分以上、好ましくは5時間以上、更に好ましくは10時間以上で、50時間以下、好ましくは25時間以下、更に好ましくは20時間以下である。焼成時間が短すぎると結晶性の良いリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体が得られ難くなり、長すぎるのは実用的ではない。焼成時間が長すぎると、その後解砕が必要になったり、解砕が困難になったりするので、不利である。 Although the holding time in the maximum temperature holding step varies depending on the temperature, it is usually 30 minutes or longer, preferably 5 hours or longer, more preferably 10 hours or longer, 50 hours or shorter, preferably 25 hours within the aforementioned temperature range. Hereinafter, it is more preferably 20 hours or less. If the firing time is too short, it becomes difficult to obtain a lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder having good crystallinity, and it is not practical to be too long. If the firing time is too long, it will be disadvantageous because it will be necessary to crush afterwards or it will be difficult to crush.
降温工程では、通常0.1℃/分以上10℃/分以下の降温速度で炉内を降温させる。この降温温度があまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても目的物の均一性に欠けたり、容器の劣化を早めたりする傾向にある。降温速度は、好ましくは1℃/分以上、より好ましくは3℃/分以上で、好ましくは10℃/分以下、より好ましくは5℃/分以下である。 In the temperature lowering step, the temperature in the furnace is normally decreased at a temperature decreasing rate of 0.1 ° C./min to 10 ° C./min. If the temperature drop is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous, but if it is too fast, it tends to lack uniformity of the target product or accelerate deterioration of the container. The temperature lowering rate is preferably 1 ° C./min or more, more preferably 3 ° C./min or more, preferably 10 ° C./min or less, more preferably 5 ° C./min or less.
焼成時の雰囲気は、空気等の酸素含有ガス雰囲気を用いることができる。通常は酸素濃度が1体積%以上、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上で、100体積%以下、好ましくは50体積%以下、より好ましくは25体積%以下の雰囲気とする。 As an atmosphere during firing, an oxygen-containing gas atmosphere such as air can be used. Usually, the atmosphere has an oxygen concentration of 1% by volume or more, preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, and 100% by volume or less, preferably 50% by volume or less, more preferably 25% by volume or less.
このような製造方法において、本発明の前記特定の組成を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を製造するには、製造条件を一定とした場合には、ニッケル化合物、マンガン化合物、及びコバルト化合物を液体媒体中に分散させたスラリーを調製する際の各化合物の混合比を調整し、このスラリーの噴霧乾燥及び/又は熱分解により得られた造粒粒子にリチウム化合物を混合する際のリチウム化合物の混合比率を調節することで、目的とするLi/Ni/Mn/Mのモル比を制御することができる。 In such a production method, in order to produce the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder having the specific composition of the present invention, the nickel compound, the manganese compound, and the cobalt are prepared under the same production conditions. Lithium when adjusting the mixing ratio of each compound when preparing a slurry in which the compound is dispersed in a liquid medium, and mixing the lithium compound with the granulated particles obtained by spray drying and / or thermal decomposition of this slurry By adjusting the mixing ratio of the compounds, the target Li / Ni / Mn / M molar ratio can be controlled.
このようにして得られたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体によれば、ガス発生による膨れが少なく、容量が高く、レート特性に優れ、低温出力特性、保存特性にも優れた、性能バランスの良いリチウム二次電池用正極材料を提供される。 According to the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder obtained in this way, there is little swelling due to gas generation, high capacity, excellent rate characteristics, low temperature output characteristics, excellent storage characteristics, and a balance of performance. A positive electrode material for a lithium secondary battery is provided.
[リチウム二次電池用正極]
本発明のリチウム二次電池用正極は、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
[Positive electrode for lithium secondary battery]
The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention is formed by forming a positive electrode active material layer containing a lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention and a binder on a current collector. It will be.
正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。 The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used if necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.
正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されているため好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。 As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. Of these, metal materials are preferable, and aluminum is particularly preferable. As for the shape, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.
正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また通常100mm以下、好ましくは1mm以下、より好ましくは50μm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する虞がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる虞がある。 When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 100 mm or less, preferably 1 mm or less, more preferably 50 μm or less. The range of is preferable. If the thickness is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used during electrode production may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymer, Styrene / isoprene styrene bromide Copolymer and its hydrogenated thermoplastic elastomeric polymer, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer, etc. Fluorine polymers such as soft resinous polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. These substances may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、更に好ましくは5重量%以上であり、通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、更に好ましくは40重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう虞がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる虞がある。 The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and usually 80% by weight or less, preferably 60% by weight or less. More preferably, it is 40% by weight or less, and most preferably 10% by weight or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained, and the mechanical strength of the positive electrode may be insufficient, and the battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. There is a possibility that it may lead to a decrease in capacity and conductivity.
正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。導電材の種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料などを挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは1重量%以上であり、また、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは15重量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。 The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type of conductive material, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous such as needle coke. Examples thereof include carbon materials such as carbon. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 30%. % By weight or less, more preferably 15% by weight or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.
スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 The liquid medium for forming the slurry is to dissolve or disperse the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder, which is the positive electrode material, the binder, and the conductive material and thickener used as necessary. As long as the solvent can be used, the type is not particularly limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N -N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added together with the thickener, and a slurry such as SBR is slurried. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
正極活物質層中の正極材料としての本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の含有割合は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上であり、通常99.9重量%以下、好ましくは99重量%以下である。正極活物質層中のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。 The content ratio of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder of the present invention as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by weight or more, preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more. Usually, it is 99.9% by weight or less, preferably 99% by weight or less. If the proportion of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.
正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。 The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.
なお、正極集電体へのスラリーの塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。 The positive electrode active material layer obtained by applying the slurry to the positive electrode current collector and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
[リチウム二次電池]
本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵・放出可能な上記の本発明のリチウム二次電池用正極と、リチウムを吸蔵・放出可能な負極と、リチウム塩を電解塩とする非水電解質とを備える。更に、正極と負極との間に、非水電解質を保持するセパレータを備えていても良い。正極と負極との接触による短絡を効果的に防止するには、このようにセパレータを介在させるのが望ましい。
[Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention includes the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention capable of occluding and releasing lithium, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte using a lithium salt as an electrolytic salt, Is provided. Further, a separator for holding a nonaqueous electrolyte may be provided between the positive electrode and the negative electrode. In order to effectively prevent a short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode, it is desirable to interpose a separator in this way.
〈負極〉
負極は通常、正極と同様に、負極集電体上に負極活物質層を形成して構成される。
<Negative electrode>
The negative electrode is usually configured by forming a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector, similarly to the positive electrode.
負極集電体の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されていることから好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。負極集電体として金属薄膜を使用する場合、その好適な厚さの範囲は、正極集電体について上述した範囲と同様である。 As a material of the negative electrode current collector, a metal material such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or a carbon material such as carbon cloth or carbon paper is used. Examples of the shape include a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, and a metal thin film in the case of a metal material, and a carbon plate, a carbon thin film, and a carbon cylinder in the case of a carbon material. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. When a metal thin film is used as the negative electrode current collector, the preferred thickness range is the same as the range described above for the positive electrode current collector.
負極活物質層は、負極活物質を含んで構成される。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に他に制限はないが、通常は安全性の高さの面から、リチウムを吸蔵、放出できる炭素材料が用いられる。 The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions, but it can usually occlude and release lithium from the viewpoint of high safety. A carbon material is used.
炭素材料としては、その種類に特に制限はないが、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)や、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物が挙げられる。有機物の熱分解物としては、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチの炭化物、石油系ピッチの炭化物、或いはこれらピッチを酸化処理したものの炭化物、ニードルコークス、ピッチコークス、フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化物等及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。中でも黒鉛が好ましく、特に好適には、種々の原料から得た易黒鉛性ピッチに高温熱処理を施すことによって製造された、人造黒鉛、精製天然黒鉛、又はこれらの黒鉛にピッチを含む黒鉛材料等であって、種々の表面処理を施したものが主として使用される。これらの炭素材料は、それぞれ1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Although there is no restriction | limiting in particular as a carbon material, Graphite (graphite), such as artificial graphite and natural graphite, and the thermal decomposition thing of organic substance on various thermal decomposition conditions are mentioned. Examples of pyrolysis products of organic matter include coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch carbide, petroleum-based pitch carbide, or carbide obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke, phenol resin, crystalline cellulose, etc. And carbon materials obtained by partially graphitizing these, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and the like. Among them, graphite is preferable, and particularly preferable is artificial graphite, purified natural graphite, or graphite material containing pitch in these graphites, which is manufactured by subjecting easy-graphite pitch obtained from various raw materials to high-temperature heat treatment. Therefore, those subjected to various surface treatments are mainly used. One of these carbon materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
負極活物質として黒鉛材料を用いる場合、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、通常0.335nm以上、また、通常0.34nm以下、好ましくは0.337nm以下であるものが好ましい。 When a graphite material is used as the negative electrode active material, the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 0.335 nm or more, and usually 0.34 nm or less, preferably Is preferably 0.337 nm or less.
また、黒鉛材料の灰分が、黒鉛材料の重量に対して通常1重量%以下、中でも0.5重量%以下、特に0.1重量%以下であることが好ましい。 Further, the ash content of the graphite material is usually 1% by weight or less, particularly 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less, based on the weight of the graphite material.
更に、学振法によるX線回折で求めた黒鉛材料の結晶子サイズ(Lc)が、通常30nm以上、中でも50nm以上、特に100nm以上であることが好ましい。 Further, the crystallite size (Lc) of the graphite material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, and particularly preferably 100 nm or more.
また、レーザー回折・散乱法により求めた黒鉛材料のメジアン径が、通常1μm以上、中でも3μm以上、更には5μm以上、特に7μm以上、また、通常100μm以下、中でも50μm以下、更には40μm以下、特に30μm以下であることが好ましい。 The median diameter of the graphite material determined by the laser diffraction / scattering method is usually 1 μm or more, especially 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, especially 7 μm or more, and usually 100 μm or less, especially 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, especially 40 μm or less. It is preferable that it is 30 micrometers or less.
また、黒鉛材料のBET法比表面積は、通常0.5m2/g以上、好ましくは0.7m2/g以上、より好ましくは1.0m2/g以上、更に好ましくは1.5m2/g以上、また、通常25.0m2/g以下、好ましくは20.0m2/g以下、より好ましくは15.0m2/g以下、更に好ましくは10.0m2/g以下である。 Moreover, the BET specific surface area of the graphite material is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, and further preferably 1.5 m 2 / g. or more, and usually 25.0 m 2 / g or less, preferably 20.0 m 2 / g, more preferably 15.0 m 2 / g or less, still more preferably 10.0 m 2 / g or less.
更に、黒鉛材料についてアルゴンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析を行った場合に、1580〜1620cm−1の範囲で検出されるピークPAの強度IAと、1350〜1370cm−1の範囲で検出されるピークPBの強度IBとの強度比IA/IBが、0以上0.5以下であるものが好ましい。また、ピークPAの半価幅は26cm−1以下が好ましく、25cm−1以下がより好ましい。 Further, when performing Raman spectroscopy using argon laser light for graphite material, and strength I A of the peak P A is detected in the range of 1580~1620Cm -1, is detected in the range of 1350 -1 that intensity ratio I a / I B of the intensity I B of a peak P B is what is preferably 0 to 0.5. Further, the half width of the peak P A is preferably 26cm -1 or less, 25 cm -1 or less is more preferable.
なお、上述の各種の炭素材料の他に、リチウムの吸蔵及び放出が可能なその他の材料を負極活物質として用いることもできる。炭素材料以外の負極活物質の具体例としては、酸化錫や酸化ケイ素などの金属酸化物、硫化物や窒化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金などが挙げられる。これらの炭素材料以外の材料についても、それぞれ1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、上述の炭素材料と組み合わせて用いても良い。 In addition to the various carbon materials described above, other materials capable of inserting and extracting lithium can be used as the negative electrode active material. Specific examples of the negative electrode active material other than the carbon material include metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, sulfides and nitrides, and lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys. As for materials other than these carbon materials, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Moreover, you may use in combination with the above-mentioned carbon material.
負極活物質層は、通常は正極活物質層の場合と同様に、上述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電材及び増粘剤とを液体媒体でスラリー化したものを負極集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。スラリーを形成する液体媒体や結着剤、増粘剤、導電材等としては、正極活物質層について上述したものと同様のものを同様の割合で使用することができる。 As in the case of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer is usually prepared by slurrying the above-described negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material and a thickener in a liquid medium. It can manufacture by apply | coating to a negative electrode electrical power collector, and drying. As the liquid medium, the binder, the thickener, the conductive material and the like forming the slurry, the same materials as those described above for the positive electrode active material layer can be used at the same ratio.
〈非水電解質〉
非水電解質としては、例えば公知の有機電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解質、無機固体電解質等を用いることができるが、中でも有機電解液が好ましい。有機電解液は、有機溶媒に溶質(電解質)を溶解させて構成される。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, for example, known organic electrolytes, polymer solid electrolytes, gel electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like can be used. Of these, organic electrolytes are preferable. The organic electrolytic solution is configured by dissolving a solute (electrolyte) in an organic solvent.
ここで、有機溶媒の種類は特に限定されないが、例えばカーボネート類、エーテル類、ケトン類、スルホラン系化合物、ラクトン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、エーテル類、アミン類、エステル類、アミド類、リン酸エステル化合物等を使用することができる。代表的なものを列挙すると、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、4−メチル−2−ペンタノン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、1,2−ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が挙げられ、これらの単独若しくは2種類以上の混合溶媒が使用できる。 Here, the type of the organic solvent is not particularly limited. For example, carbonates, ethers, ketones, sulfolane compounds, lactones, nitriles, chlorinated hydrocarbons, ethers, amines, esters, amides. A phosphoric acid ester compound or the like can be used. Typical examples are dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyl-2-pentanone, 1, 2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, Examples include butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, and the like alone or in combination. Mixed solvents can be used.
上述の有機溶媒には、電解塩を解離させるために、高誘電率溶媒を含めることが好ましい。ここで、高誘電率溶媒とは、25℃における比誘電率が20以上の化合物を意味する。高誘電率溶媒の中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び、それらの水素原子をハロゲン等の他の元素又はアルキル基等で置換した化合物が、電解液中に含まれることが好ましい。高誘電率溶媒の電解液に占める割合は、好ましくは20重量%以上、更に好ましくは30重量%以上、最も好ましくは40重量%以上である。高誘電率溶媒の含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の電池特性が得られない場合がある。 The organic solvent described above preferably contains a high dielectric constant solvent in order to dissociate the electrolytic salt. Here, the high dielectric constant solvent means a compound having a relative dielectric constant of 20 or more at 25 ° C. Among the high dielectric constant solvents, it is preferable that ethylene carbonate, propylene carbonate, and compounds in which hydrogen atoms thereof are substituted with other elements such as halogen or alkyl groups are contained in the electrolytic solution. The proportion of the high dielectric constant solvent in the electrolytic solution is preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, and most preferably 40% by weight or more. If the content of the high dielectric constant solvent is less than the above range, desired battery characteristics may not be obtained.
また、有機電解液中には、CO2、N2O、CO、SO2等のガスやビニレンカーボネート、ポリサルファイドSx 2−など、負極表面にリチウムイオンの効率良い充放電を可能にする良好な被膜を形成する添加剤を、任意の割合で添加しても良い。なかでもとりわけビニレンカーボネートが好ましい。 In addition, in the organic electrolyte, a gas such as CO 2 , N 2 O, CO, and SO 2 , vinylene carbonate, polysulfide S x 2−, and the like that enables efficient charge and discharge of lithium ions on the negative electrode surface You may add the additive which forms a film in arbitrary ratios. Of these, vinylene carbonate is particularly preferable.
電解塩の種類も特に限定されず、従来公知の任意の溶質を使用することができる。具体例としては、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiBOB、LiCl、LiBr、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO3CF3)2等が挙げられる。これらの電解塩は任意の1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 The type of the electrolytic salt is not particularly limited, and any conventionally known solute can be used. Specific examples include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiBOB, LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiN (SO 3 CF 3 ) 2 and the like. Any one of these electrolytic salts may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
電解塩のリチウム塩は電解液中に、通常0.5mol/L以上1.5mol/L以下となるように含有させる。この濃度が0.5mol/L未満でも1.5mol/Lを超えても電気伝導度が低下し、電池特性に悪影響を与えることがある。電解塩濃度の下限としては0.75mol/L以上、上限として1.25mol/L以下が好ましい。 The lithium salt of the electrolytic salt is usually contained in the electrolytic solution so as to have a concentration of 0.5 mol / L to 1.5 mol / L. Even if this concentration is less than 0.5 mol / L or more than 1.5 mol / L, the electric conductivity may be lowered, and the battery characteristics may be adversely affected. The lower limit of the electrolytic salt concentration is preferably 0.75 mol / L or more and the upper limit is 1.25 mol / L or less.
高分子固体電解質を使用する場合にも、その種類は特に限定されず、固体電解質として公知の任意の結晶質・非晶質の無機物を用いることができる。結晶質の無機固体電解質としては、例えば、LiI、Li3N、Li1+xJxTi2−x(PO4)3(J=Al、Sc、Y、La)、Li0.5−3xRE0.5+xTiO3(RE=La、Pr、Nd、Sm)等が挙げられる。また、非晶質の無機固体電解質としては、例えば、4.9LiI−34.1Li2O−61B2O5、33.3Li2O−66.7SiO2等の酸化物ガラス等が挙げられる。これらは任意の1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いても良い。 Even when a polymer solid electrolyte is used, the type thereof is not particularly limited, and any known crystalline / amorphous inorganic substance can be used as the solid electrolyte. Examples of the crystalline inorganic solid electrolyte include LiI, Li 3 N, Li 1 + x J x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (J = Al, Sc, Y, La), Li 0.5-3x RE 0. .5 + x TiO 3 (RE = La, Pr, Nd, Sm) and the like. Examples of the amorphous inorganic solid electrolyte include oxide glasses such as 4.9LiI-34.1Li 2 O-61B 2 O 5 and 33.3Li 2 O-66.7SiO 2 . Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.
〈セパレータ〉
電解質として前述の有機電解液を用いる場合には、電極同士の短絡を防止するために、正極と負極との間にセパレータが介装される。セパレータの材質や形状は特に制限されないが、使用する有機電解液に対して安定で、保液性に優れ、且つ、電極同士の短絡を確実に防止できるものが好ましい。好ましい例としては、各種の高分子材料からなる微多孔性のフィルム、シート、不織布等が挙げられる。高分子材料の具体例としては、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィン高分子が用いられる。特に、セパレータの重要な因子である化学的及び電気化学的な安定性の観点からは、ポリオレフィン系高分子が好ましく、電池におけるセパレータの使用目的の一つである自己閉塞温度の点からは、ポリエチレンが特に望ましい。
<Separator>
When the above-described organic electrolyte is used as the electrolyte, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the electrodes. The material and shape of the separator are not particularly limited, but those that are stable with respect to the organic electrolyte used, have excellent liquid retention properties, and can reliably prevent short-circuiting between electrodes are preferable. Preferable examples include microporous films, sheets, nonwoven fabrics and the like made of various polymer materials. Specific examples of the polymer material include polyolefin polymers such as nylon, cellulose acetate, nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, and polybutene. In particular, from the viewpoint of chemical and electrochemical stability, which is an important factor for separators, polyolefin polymers are preferable. From the viewpoint of self-occluding temperature, which is one of the purposes of use of separators in batteries, polyethylene is preferred. Is particularly desirable.
ポリエチレンからなるセパレータを用いる場合、高温形状維持性の点から、超高分子ポリエチレンを用いることが好ましく、その分子量の下限は好ましくは50万、更に好ましくは100万、最も好ましくは150万である。他方、分子量の上限は、好ましくは500万、更に好ましくは400万、最も好ましくは300万である。分子量が大きすぎると流動性が低くなりすぎてしまい、加熱された時にセパレータの孔が閉塞しない場合があるからである。 When using a separator made of polyethylene, it is preferable to use ultra-high molecular weight polyethylene from the viewpoint of maintaining high-temperature shape, and the lower limit of the molecular weight is preferably 500,000, more preferably 1,000,000, and most preferably 1,500,000. On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 5 million, more preferably 4 million, and most preferably 3 million. This is because if the molecular weight is too large, the fluidity becomes too low, and the pores of the separator may not close when heated.
〈電池形状〉
本発明のリチウム二次電池は、上述した本発明のリチウム二次電池用正極と、負極と、非水電解質と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。
<Battery shape>
The lithium secondary battery of the present invention is manufactured by assembling the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a negative electrode, a nonaqueous electrolyte, and a separator used as necessary into an appropriate shape. . Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary.
本発明のリチウム二次電池の形状は特に制限されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。一般的に採用されている形状の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。 The shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly employed shapes according to the application. Examples of commonly used shapes include a cylinder type with a sheet electrode and separator in a spiral shape, a cylinder type with an inside-out structure combining a pellet electrode and a separator, and a coin type with stacked pellet electrodes and a separator. Can be mentioned.
また、電池を組み立てる方法も特に制限されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。 The method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.
〈満充電状態における正極の充電電位〉
本発明のリチウム二次電池は、満充電状態における正極の充電電位が4.4V(vs.Li/Li+)以上となるように設計されていることが好ましい。即ち、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、前述の特定の組成により、高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合において、サイクル特性や安全性を高める効果を有効に発揮する。ただし、この充電電位が4.4V未満として使用することも可能である。
<Charge potential of the positive electrode when fully charged>
The lithium secondary battery of the present invention is preferably designed so that the charging potential of the positive electrode in a fully charged state is 4.4 V (vs. Li / Li + ) or higher. That is, when the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is used as a lithium secondary battery designed to be charged at a high charging potential according to the specific composition described above. In this case, the effect of improving the cycle characteristics and safety is effectively exhibited. However, it is also possible to use this charging potential as less than 4.4V.
以上、本発明のリチウム二次電池の一般的な実施形態について説明したが、本発明のリチウム二次電池は上記実施形態に制限されるものではなく、その要旨を超えない限りにおいて、各種の変形を加えて実施することが可能である。 The general embodiment of the lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the lithium secondary battery of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible as long as the gist thereof is not exceeded. Can be implemented.
以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例によって何ら制限されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist.
[物性の測定方法]
後述の各実施例及び比較例において製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の物性等は、各々次のようにして測定した。
[Measurement method of physical properties]
The physical properties and the like of lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powders manufactured in each of Examples and Comparative Examples described below were measured as follows.
組成(Li/Ni/Mn/Co):
ICP−AES分析により求めた。
Composition (Li / Ni / Mn / Co):
It was determined by ICP-AES analysis.
結晶相:
CuKα線を使用した粉末X線回折パターンにより求めた。
(粉末X線回折測定装置)PANalytical PW1700
(測定条件)X線出力:40kV、30mA、走査軸:θ/2θ
走査範囲(2θ):10.0−90.0°
測定モード:Continuous
読込幅:0.05°
走査速度:3.0°/min.
スリット:DS 1°、SS 1°、RS 0.2mm
Crystal phase:
It calculated | required by the powder X-ray-diffraction pattern using a CuK alpha ray.
(Powder X-ray diffraction measurement device) PANalytical PW1700
(Measurement conditions) X-ray output: 40 kV, 30 mA, scanning axis: θ / 2θ
Scanning range (2θ): 10.0-90.0 °
Measurement mode: Continuous
Reading width: 0.05 °
Scanning speed: 3.0 ° / min.
Slit: DS 1 °, SS 1 °, RS 0.2mm
格子定数:
前記CuKα線を使用した粉末X線回折測定を行い、層状R(−3)m構造に帰属される回折面のうち、(hkl)=(003)、(101)、(006)、(012)、(104)、(015)、(107)、(108)、(110)、(113)の面指数を用いて算出した。
Lattice constant:
Powder X-ray diffraction measurement using the CuKα ray was performed, and (hkl) = (003), (101), (006), (012) among diffraction planes belonging to the layered R (−3) m structure. , (104), (015), (107), (108), (110), and (113).
比表面積:
大倉理研製:AMS8000型全自動粉体比表面積測定装置を用い、吸着ガスに窒素、キャリアガスにヘリウムを使用し、連続流動法によるBET1点式法測定を行った。具体的には粉体試料を混合ガスにより150℃の温度で加熱脱気し、次いで液体窒素温度まで冷却して混合ガスを吸着させた後、これを水により室温まで加温して吸着された窒素ガスを脱着させ、その量を熱伝導度検出器によって検出し、これから試料の比表面積を算出した。
Specific surface area:
Okura Riken: AMS8000 type fully automatic powder specific surface area measuring device was used, nitrogen was used as the adsorption gas, and helium was used as the carrier gas, and BET one-point method measurement was performed by the continuous flow method. Specifically, the powder sample was heated and deaerated with a mixed gas at a temperature of 150 ° C., then cooled to liquid nitrogen temperature to adsorb the mixed gas, and then heated to room temperature with water to be adsorbed. Nitrogen gas was desorbed, the amount was detected by a thermal conductivity detector, and the specific surface area of the sample was calculated from this.
平均一次粒子径:
30,000倍のSEM画像を用いて、10〜30個程度の一次粒子の粒子径の平均値として求めた。
Average primary particle size:
Using an SEM image of 30,000 times, the average particle size of about 10 to 30 primary particles was obtained.
二次粒子のメジアン径及び90%積算径(D90):
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。測定の際に用いる分散媒としては、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定を行った。
Secondary median diameter and 90% cumulative diameter ( D90 ):
A refractive index of 1.24 was set using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, and the particle diameter standard was measured as a volume standard. As a dispersion medium used in the measurement, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used, and measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes.
嵩密度:
試料粉体10〜11gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度として求めた。
The bulk density:
10 to 11 g of the sample powder was put in a 10 ml glass graduated cylinder, and the powder packing density when tapped 200 times with a stroke of about 20 mm was obtained.
含有炭素濃度C:
(株)堀場製作所製EMIA−520炭素硫黄分析計を使用した。数十から100mgの試料を、空焼きした磁性るつぼに秤り取り、助燃剤を加えて、酸素気流中、高周波加熱炉でCを燃焼抽出した。燃焼ガス中のCO2を、非分散赤外吸光光度法により定量した。感度較正には社団法人日本鉄鋼連盟製150−15低合金鋼1号(C保障値:0.469重量%)を使用した。
Contained carbon concentration C:
An EMIA-520 carbon sulfur analyzer manufactured by HORIBA, Ltd. was used. A sample of several tens to 100 mg was weighed into an air-baked magnetic crucible, a combustion aid was added, and C was combusted and extracted in a high-frequency heating furnace in an oxygen stream. CO 2 in the combustion gas was quantified by non-dispersive infrared absorption spectrophotometry. For sensitivity calibration, 150-15 low alloy steel No. 1 (C guaranteed value: 0.469% by weight) manufactured by Japan Iron and Steel Federation was used.
体積抵抗率:
粉体抵抗率測定装置(ダイアインスツルメンツ社製:ロレスターGP粉体低効率測定システムPD−41)を用い、試料重量3gとし、粉体用プローブユニット(四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mm)により、印加電圧リミッタを90Vとして、種々加圧下の粉体の体積抵抗率[Ω・cm]を測定し、40MPaの圧力下における体積抵抗率の値について比較した。
Volume resistivity:
Using a powder resistivity measurement device (Dia Instruments: Lorester GP powder low efficiency measurement system PD-41), the sample weight is 3 g, and a powder probe unit (four probe / ring electrode, electrode spacing 5.0 mm) The electrode resistivity is 1.0 mm, the sample radius is 12.5 mm, and the applied voltage limiter is 90 V. The volume resistivity [Ω · cm] of the powder under various pressures is measured, and the volume resistivity under a pressure of 40 MPa is measured. The values were compared.
スラリー中の粉砕粒子のメジアン径:
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。分散媒としては0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定を行った。
Median diameter of pulverized particles in slurry:
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, the refractive index was set to 1.24, and the particle diameter standard was measured as the volume standard. As a dispersion medium, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used, and measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes.
原料LiOH粉末の平均粒子径としてのメジアン径:
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、屈折率を1.14に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。分散媒としてはエチルアルコールを用い、水酸化リチウムの飽和溶液とした後、5分間の超音波分散後に測定を行った。
Median diameter as average particle diameter of raw material LiOH powder:
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, the refractive index was set to 1.14, and the particle diameter standard was measured as a volume standard. Ethyl alcohol was used as a dispersion medium, and after making a saturated solution of lithium hydroxide, measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes.
噴霧乾燥により得られた粒子状粉体の物性:
形態はSEM観察及び断面SEM観察により確認により確認した。平均粒子径としてのメジアン径は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。分散媒としては0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定を行った。比表面積は、BET法により求めた。
Physical properties of particulate powder obtained by spray drying:
The form was confirmed by confirmation through SEM observation and cross-sectional SEM observation. The median diameter as the average particle diameter was measured with a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus with a refractive index of 1.24 and a particle diameter standard as a volume standard. As a dispersion medium, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used, and measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes. The specific surface area was determined by the BET method.
[リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造(実施例及び比較例)]
(実施例1)
Ni(OH)2、Mn3O4、Co(OH)2を、Ni:Mn:Co=0.347:0.440:0.167のモル比となるように秤量して混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.18μmに粉砕した。
[Production of Lithium Nickel Manganese Cobalt Composite Oxide Powder (Examples and Comparative Examples)]
Example 1
Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and Co (OH) 2 were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Ni: Mn: Co = 0.347: 0.440: 0.167. Pure water was added to the slurry to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.18 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
このスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末(一次粒子が凝集して中実な二次粒子を形成してなる粉体。平均粒子径:10.1μm、BET比表面積:73m2/g)約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約13g添加した。この混合前粉末約53gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、985℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.055、y=0.159、z=0.032を得た。なお、上記仕込み比とのズレは原料の純度の問題と考えられる。 Particulate powder obtained by spray-drying this slurry with a spray dryer (powder formed by agglomerating primary particles to form solid secondary particles. Average particle size: 10.1 μm, BET specific surface area: 73 m 2 / g) About 13 g of LiOH powder pulverized to a median diameter of 20 μm or less was added to about 40 g. About 53 g of this pre-mixed powder was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 times per minute. This pre-firing mixture was charged into an alumina crucible and calcined at 985 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then crushed to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Moreover, x = 0.055, y = 0.159, z = 0.032 were obtained from the analysis of Li / Ni / Mn / Co ratio. The deviation from the above charging ratio is considered to be a problem of the purity of the raw material.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図1に示す。図1より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この粉体の平均一次粒径は0.6μmで、二次粒子のメジアン径は10.3μm、90%積算径(D90)は16.6μm、嵩密度は1.9g/cc、BET比表面積は1.16m2/g、含有炭素濃度Cは0.020重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は1.0×105Ω・cm、a軸の格子定数は2.868Å、c軸の格子定数は14.260Åであった。 FIG. 1 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As is clear from FIG. 1, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter of this powder is 0.6 μm, the median diameter of the secondary particles is 10.3 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 16.6 μm, the bulk density is 1.9 g / cc, and the BET specific surface area. 1.16 m 2 / g, carbon content C is 0.020 wt%, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 1.0 × 10 5 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.868 Å, c-axis lattice The constant was 14.260cm.
(実施例2)
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた実施例1と同一の粒子状粉末約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約13.6g添加した。この混合前粉末約53.6gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、985℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.055、y=0.159、z=0.076を得た。
(Example 2)
About 13.6 g of LiOH powder pulverized to a median diameter of 20 μm or less was added to about 40 g of the same particulate powder obtained in Example 1 obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 53.6 g of this pre-mixed powder was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 strokes per minute. This pre-firing mixture was charged into an alumina crucible and calcined at 985 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then crushed to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Moreover, x = 0.055, y = 0.159, z = 0.076 was obtained from the analysis of Li / Ni / Mn / Co ratio.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図2に示す。図2より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この粉体の平均一次粒径は0.6μmで、二次粒子のメジアン径は10.4μm、90%積算径(D90)は16.6μm、嵩密度は1.8g/cc、BET比表面積は1.00m2/g、含有炭素濃度Cは0.020重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は2.6×104Ω・cm、a軸の格子定数は2.866Å、c軸の格子定数は14.254Åであった。 FIG. 2 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As is clear from FIG. 2, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter of this powder is 0.6 μm, the median diameter of the secondary particles is 10.4 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 16.6 μm, the bulk density is 1.8 g / cc, and the BET specific surface area. Is 1.00 m 2 / g, carbon content C is 0.020 wt%, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 2.6 × 10 4 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.866 Å, c-axis lattice The constant was 14.254cm.
(実施例3)
Ni(OH)2、Mn3O4、Co(OH)2を、Ni:Mn:Co=0.278:0.463:0.167のモル比となるように秤量して混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
(Example 3)
Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and Co (OH) 2 were weighed and mixed so that the molar ratio of Ni: Mn: Co = 0.278: 0.463: 0.167 was obtained, and then Pure water was added to the slurry to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
このスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末(一次粒子が凝集して中実な二次粒子を形成してなる粉体。平均粒子径:10.6μm、BET比表面積:66m2/g)約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約15.2g添加した。この混合前粉末約55.2gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、985℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.113、y=0.159、z=0.071を得た。 Particulate powder obtained by spray-drying this slurry with a spray dryer (powder formed by agglomeration of primary particles to form solid secondary particles. Average particle size: 10.6 μm, BET specific surface area: 66 m 2 / g) To about 40 g, about 15.2 g of LiOH powder ground to a median diameter of 20 μm or less was added. About 55.2 g of the powder before mixing was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 strokes per minute. This pre-firing mixture was charged into an alumina crucible and calcined at 985 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then crushed to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Further, from the analysis of the Li / Ni / Mn / Co ratio, x = 0.113, y = 0.159, and z = 0.071 were obtained.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図3に示す。図3より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この粉体の平均一次粒径は0.7μmで、二次粒子のメジアン径は11.4μm、90%積算径(D90)は18.7μm、嵩密度は2.0g/cc、BET比表面積は0.94m2/g、含有炭素濃度Cは0.028重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は3.6×104Ω・cm、a軸の格子定数は2.858Å、c軸の格子定数は14.239Åであった。 FIG. 3 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As apparent from FIG. 3, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter of this powder is 0.7 μm, the median diameter of the secondary particles is 11.4 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 18.7 μm, the bulk density is 2.0 g / cc, the BET specific surface area. 0.94 m 2 / g, carbon content C is 0.028 wt%, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 3.6 × 10 4 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.858 Å, c-axis lattice The constant was 14.239cm.
(実施例4)
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた実施例3と同一の粒子状粉末約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約14.6g添加した。この混合前粉末約54.6gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、985℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.113、y=0.159、z=0.033を得た。
Example 4
About 14.6 g of LiOH powder pulverized to a median diameter of 20 μm or less was added to about 40 g of the same particulate powder obtained in Example 3 obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 54.6 g of the powder before mixing was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 times per minute. This pre-firing mixture was charged into an alumina crucible and calcined at 985 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then crushed to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Moreover, x = 0.113, y = 0.159, z = 0.033 were obtained from the analysis of Li / Ni / Mn / Co ratio.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図4に示す。図4より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この平均一次粒径は0.6μmで、二次粒子のメジアン径は11.4μm、90%積算径(D90)は19.0μm、嵩密度は2.0g/cc、BET比表面積は1.13m2/g、含有炭素濃度Cは0.020重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は2.0×105Ω・cm、a軸の格子定数は2.861Å、c軸の格子定数は14.250Åであった。 FIG. 4 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As apparent from FIG. 4, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter is 0.6 μm, the median diameter of the secondary particles is 11.4 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 19.0 μm, the bulk density is 2.0 g / cc, and the BET specific surface area is 1. 13 m 2 / g, carbon content C is 0.020% by weight, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 2.0 × 10 5 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.861 Å, c-axis lattice constant is 14 .250cm.
(比較例1)
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた実施例1と同一の粒子状粉末約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約12.5g添加した。この混合前粉末約52.5gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、985℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.055、y=0.159、z=−0.013を得た。
(Comparative Example 1)
About 12.5 g of LiOH powder pulverized to a median diameter of 20 μm or less was added to about 40 g of the same particulate powder obtained in Example 1 obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 52.5 g of the powder before mixing was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 times per minute. This pre-firing mixture was charged into an alumina crucible and calcined at 985 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then crushed to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Moreover, x = 0.055, y = 0.159, and z = -0.013 were obtained from the analysis of Li / Ni / Mn / Co ratio.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図5に示す。図5より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この平均一次粒径は0.6μmで、二次粒子のメジアン径Aは10.3μm、90%積算径(D90)は15.8μm、嵩密度は2.0g/cc、BET比表面積は1.17m2/g、含有炭素濃度Cは0.009重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は1.3×107Ω・cm、a軸の格子定数は2.872Å、c軸の格子定数は14.269Åであった。 FIG. 5 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As is clear from FIG. 5, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter is 0.6 μm, the median diameter A of the secondary particles is 10.3 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 15.8 μm, the bulk density is 2.0 g / cc, and the BET specific surface area is 1. .17 m 2 / g, carbon content C is 0.009 wt%, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 1.3 × 10 7 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.872 Å, c-axis lattice constant is It was 14.269 kg.
(比較例2)
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた実施例3と同一の粒子状粉末約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約15.8g添加した。この混合前粉末約55.8gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、985℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.113、y=0.159、z=0.106を得た。
(Comparative Example 2)
About 15.8 g of LiOH powder pulverized to a median diameter of 20 μm or less was added to about 40 g of the same particulate powder obtained in Example 3 obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 55.8 g of the powder before mixing was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 times per minute. This pre-firing mixture was charged into an alumina crucible and calcined at 985 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then crushed to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Further, from the analysis of the Li / Ni / Mn / Co ratio, x = 0.113, y = 0.159, and z = 0.106 were obtained.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図6に示す。図6より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この粉体の平均一次粒径は0.7μmで、二次粒子のメジアン径は11.2μm、90%積算径(D90)は18.1μm、嵩密度は2.1g/cc、BET比表面積は0.36m2/g、含有炭素濃度Cは0.016重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は2.0×104Ω・cm、a軸の格子定数は2.855Å、c軸の格子定数は14.234Åであった。 FIG. 6 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As apparent from FIG. 6, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter of this powder is 0.7 μm, the median diameter of the secondary particles is 11.2 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 18.1 μm, the bulk density is 2.1 g / cc, and the BET specific surface area. 0.36 m 2 / g, carbon content C is 0.016 wt%, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 2.0 × 10 4 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.855 Å, c-axis lattice The constant was 14.234cm.
(比較例3)
LiOH・H2O、NiO、Mn3O4、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=0.05:0.25:0.50:0.25のモル比となるように秤量して混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.19μmに粉砕した。
(Comparative Example 3)
LiOH.H 2 O, NiO, Mn 3 O 4 , and CoOOH are weighed and mixed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn: Co = 0.05: 0.25: 0.50: 0.25. After that, pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.19 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
このスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末(一次粒子が凝集して中実な二次粒子を形成してなる粉体。平均粒子径:6.0μm、BET比表面積:57.6m2/g)約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約14.4g添加した。この混合前粉末約54.4gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、900℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.141、y=0.222、z=0.005を得た。 Particulate powder obtained by spray-drying this slurry with a spray dryer (powder formed by agglomeration of primary particles to form solid secondary particles. Average particle size: 6.0 μm, BET specific surface area: 57 the .6m 2 / g) to about 40 g, a LiOH powder pulverized below median diameter 20μm and about 14.4g added. About 54.4 g of this pre-mixed powder was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 strokes per minute. This pre-firing mixture was placed in an alumina crucible and calcined at 900 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then pulverized to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Moreover, x = 0.141, y = 0.222, z = 0.005 was obtained from the analysis of Li / Ni / Mn / Co ratio.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図7に示す。図7より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この平均一次粒径は0.3μmで、二次粒子のメジアン径は6.2μm、90%積算径(D90)は9.6μm、嵩密度は2.1g/cc、BET比表面積は0.98m2/g、含有炭素濃度Cは0.009重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は3.4×106Ω・cm、a軸の格子定数は2.857Å、c軸の格子定数は14.248Åであった。 FIG. 7 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As apparent from FIG. 7, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter is 0.3 μm, the median diameter of the secondary particles is 6.2 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 9.6 μm, the bulk density is 2.1 g / cc, and the BET specific surface area is 0.00. 98 m 2 / g, carbon content C is 0.009 wt%, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 3.4 × 10 6 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.857 Å, c-axis lattice constant is 14 .248cm.
(比較例4)
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた比較例3と同一の粒子状粉末約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約13.3g添加した。この混合前粉末約53.3gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、900℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0.141、y=0.222、z=−0.086を得た。
(Comparative Example 4)
About 13.3 g of LiOH powder pulverized to a median diameter of 20 μm or less was added to about 40 g of the same particulate powder as in Comparative Example 3 obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 53.3 g of this pre-mixed powder was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 times per minute. This pre-firing mixture was placed in an alumina crucible and calcined at 900 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then pulverized to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Further, from the analysis of the Li / Ni / Mn / Co ratio, x = 0.141, y = 0.222, and z = −0.086 were obtained.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図8に示す。図8より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークが認められた。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この粉体の平均一次粒径は0.5μmで、二次粒子のメジアン径は6.4μm、90%積算径(D90)は9.8μm、嵩密度は2.0g/cc、BET比表面積は0.70m2/g、含有炭素濃度Cは0.003重量%、a軸の格子定数は2.857Å、c軸の格子定数は14.254Åであった。40MPa加圧下体積抵抗率については、抵抗値が測定範囲を超えたため測定不能であった。 FIG. 8 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As is clear from FIG. 8, a diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter of this powder is 0.5 μm, the median diameter of the secondary particles is 6.4 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 9.8 μm, the bulk density is 2.0 g / cc, and the BET specific surface area. Was 0.70 m 2 / g, the carbon concentration C was 0.003% by weight, the a-axis lattice constant was 2.857 Å, and the c-axis lattice constant was 14.254 Å. The volume resistivity under pressure of 40 MPa was not measurable because the resistance value exceeded the measurement range.
(比較例5)
Ni(OH)2、Mn3O4、Co(OH)2を、Ni:Mn:Co=0.417:0.417:0.167のモル比となるように秤量して混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.17μmに粉砕した。
(Comparative Example 5)
Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and Co (OH) 2 were weighed and mixed so that the molar ratio of Ni: Mn: Co = 0.417: 0.417: 0.167 was obtained, and then Pure water was added to the slurry to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.17 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
このスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末(一次粒子が凝集して中実な二次粒子を形成してなる粉体。平均粒子径:10.2μm、BET比表面積:77m2/g)約40gに、メジアン径20μm以下に粉砕したLiOH粉末を約12g添加した。この混合前粉末約52gを500ml広口ポリ瓶に入れ、密栓してストローク約20cm、1分間当たり約160回で20分間手振り混合した。この焼成前混合物をアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、985℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を得た。また、Li/Ni/Mn/Co比の分析から、x=0、y=0.161、z=0.056を得た。 Particulate powder obtained by spray-drying this slurry with a spray dryer (powder formed by agglomeration of primary particles to form solid secondary particles. Average particle size: 10.2 μm, BET specific surface area: 77 m 2 / g) About 12 g of LiOH powder ground to a median diameter of 20 μm or less was added to about 40 g. About 52 g of this pre-mixed powder was placed in a 500 ml wide-mouthed plastic bottle, sealed, and shaken and mixed for 20 minutes at a stroke of about 20 cm and about 160 times per minute. This pre-firing mixture was charged into an alumina crucible and calcined at 985 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), Then crushed to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. Obtained. Moreover, x = 0, y = 0.161, z = 0.056 were obtained from the analysis of Li / Ni / Mn / Co ratio.
このリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体のCuKα線を使用したXRD(粉末X線回折)パターンを図9に示す。図9より明らかなように、2θ=31±1°に回折ピークは認められなかった。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この粉体の平均一次粒径は0.7μmで、二次粒子のメジアン径は10.8μm、90%積算径(D90)は17.6μm、嵩密度は2.1g/cc、BET比表面積は1.03m2/g、含有炭素濃度Cは0.019重量%、40MPa加圧下体積抵抗率は3.0×104Ω・cm、a軸の格子定数は2.873Å、c軸の格子定数は14.265Åであった。 FIG. 9 shows an XRD (powder X-ray diffraction) pattern using CuKα rays of this lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. As is clear from FIG. 9, no diffraction peak was observed at 2θ = 31 ± 1 °. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter of this powder is 0.7 μm, the median diameter of secondary particles is 10.8 μm, 90% cumulative diameter (D 90 ) is 17.6 μm, bulk density is 2.1 g / cc, BET specific surface area. 1.03 m 2 / g, carbon content C is 0.019% by weight, volume resistivity under pressure of 40 MPa is 3.0 × 10 4 Ω · cm, a-axis lattice constant is 2.873Å, c-axis lattice The constant was 14.265Å.
上記実施例1〜4及び比較例1〜5で得られたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の物性を表1−A,Bにまとめて記載する。 The physical properties of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 are collectively shown in Tables 1-A and B.
[電池の作製及び評価]
上述の実施例1〜4及び比較例1〜5で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体をそれぞれ正極材料(正極活物質)として用いて、以下の方法によりリチウム二次電池を作製した。
[Production and evaluation of battery]
Using the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 as positive electrode materials (positive electrode active materials), lithium secondary batteries were produced by the following method. .
実施例1〜4及び比較例1〜5で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の各々75重量%と、アセチレンブラック20重量%、ポリテトラフルオロエチレンパウダー5重量%の割合で秤量したものを乳鉢で十分混合し、薄くシート状にしたものを9mmφのポンチを用いて打ち抜いた。この際、全体重量は約8mgになるように調整した。これをアルミニウムエキスパンドメタルに圧着して、9mmφの正極とした。 75% by weight of each of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5, 20% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polytetrafluoroethylene powder were weighed. The material was mixed thoroughly in a mortar, and a thin sheet was punched out using a 9 mmφ punch. At this time, the total weight was adjusted to about 8 mg. This was pressure-bonded to an aluminum expanded metal to obtain a 9 mmφ positive electrode.
この9mmφの正極を試験極とし、リチウム金属板を対極とし、EC(エチレンカーボネート):DMC(ジメチルカーボネート):EMC(エチルメチルカーボネート)=3:3:4(容量比)の溶媒にLiPF6を1mol/Lで溶解した電解液を用い、厚さ25μmの多孔性ポリエチレンフィルムをセパレータとして、レート試験用と高電圧サイクル試験用にそれぞれコイン型セルを組み立てた。 This 9 mmφ positive electrode is used as a test electrode, a lithium metal plate is used as a counter electrode, and LiPF 6 is added to a solvent of EC (ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio). Using an electrolytic solution dissolved at 1 mol / L, a coin-type cell was assembled for a rate test and a high-voltage cycle test using a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm as a separator.
作製したコイン型セルについて、次のようにして評価を行った。
(1)レート試験:
各コイン型セルについて、0.2mA/cm2の定電流で、充電上限電圧を4.5V、放電下限電圧を3.0Vとして、充放電2サイクルの試験を行い、引き続いて、3〜10サイクル目を、0.5mA/cm2の定電流充電、順次0.2mA/cm2、0.5mA/cm2、1mA/cm2、3mA/cm2、5mA/cm2、7mA/cm2、9mA/cm2、及び11mA/cm2の各放電での試験を行った。この時の3サイクル目の0.2mA/cm2でのローレート放電容量L(mAh/g)及び10サイクル目の11mA/cm2でのハイレート放電容量H(mAh/g)と、前記ローレート放電容量Lに対するハイレート放電容量Hの百分率(%)の結果を表2−Aに示した。
The produced coin cell was evaluated as follows.
(1) Rate test:
Each coin cell was tested at a constant current of 0.2 mA / cm 2 with a charge upper limit voltage of 4.5 V and a discharge lower limit voltage of 3.0 V, followed by 2 cycles of charge and discharge, followed by 3 to 10 cycles. Eye, 0.5 mA / cm 2 constant current charging, sequentially 0.2 mA / cm 2 , 0.5 mA / cm 2 , 1 mA / cm 2 , 3 mA / cm 2 , 5 mA / cm 2 , 7 mA / cm 2 , 9 mA / Cm 2 and 11 mA / cm 2 were tested for each discharge. The low-rate discharge capacity L at 0.2 mA / cm 2 in the third cycle at this time (mAh / g) and at 11 mA / cm 2 for 10 cycle high-rate discharge capacity H (mAh / g), the low rate discharge capacity The results of percentage (%) of the high-rate discharge capacity H with respect to L are shown in Table 2-A.
なお、合格判定基準として、前記10サイクル目のハイレート放電容量が125mAh/g以上、前記ローレート放電容量に対するハイレート放電容量の百分率(%)75%以上を設定した。 As the acceptance criteria, the high rate discharge capacity at the 10th cycle was set to 125 mAh / g or more, and the percentage (%) of the high rate discharge capacity to the low rate discharge capacity was set to 75% or more.
(2)高電圧サイクル試験:
各コイン型セルについて、0.2mA/cm2の定電流で、充電上限電圧を4.6V、放電下限電圧を3.0Vとして、充放電2サイクルの試験を行い、引き続いて、3〜52サイクル目において、0.5mA/cm2の定電流充放電によるサイクル試験を行った。この時の1サイクル目の0.2mA/cm2での初期充放電容量(mAh/g)、及び3サイクル目と52サイクル目の0.5mA/cm2での放電容量(3rd放電容量,52th放電容量)(mAh/g)及びその割合(サイクル維持率=52th放電容量/3rd放電容量 ×100)を求め、結果を表2−Bに示した。なお、合格判定基準として、前記1サイクル目の初期充放電容量(電流密度:0.2mA/cm2)185mAh/g以上、前記3サイクル目の放電容量(電流密度:0.5mA/cm2)175mAh/g以上、前記52サイクル目/3サイクル目の放電容量(電流密度:0.5mA/cm2)の百分率であるサイクル維持率86%以上を設定した。
(2) High voltage cycle test:
Each coin cell was tested at a constant current of 0.2 mA / cm 2 with a charge upper limit voltage of 4.6 V and a discharge lower limit voltage of 3.0 V, followed by a charge / discharge 2 cycle test, followed by 3 to 52 cycles. In the eye, a cycle test was conducted by constant current charging / discharging of 0.5 mA / cm 2 . At this time, the initial charge / discharge capacity (mAh / g) at 0.2 mA / cm 2 in the first cycle and the discharge capacity (0.5 rd discharge capacity, 52th in 0.5 mA / cm 2 in the third and 52nd cycles). Discharge capacity) (mAh / g) and its ratio (cycle retention rate = 52th discharge capacity / 3rd discharge capacity × 100) were determined, and the results are shown in Table 2-B. In addition, as an acceptance criterion, the initial charge / discharge capacity (current density: 0.2 mA / cm 2 ) of the first cycle is 185 mAh / g or more, and the discharge capacity (current density: 0.5 mA / cm 2 ) of the third cycle. A cycle maintenance ratio of 86% or more, which is a percentage of the discharge capacity (current density: 0.5 mA / cm 2 ) of the 52nd cycle / 3rd cycle, was set to 175 mAh / g or more.
表2より次のことが明らかである。 From Table 2, the following is clear.
比較例1,3では、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体組成のz値が小さすぎるため、導電性が低く、電池のハイレート放電容量が低い。
比較例2では、z値が大きすぎるため、電池の放電容量がローレート、ハイレートともに低い。
比較例4では、z値がさらに小さすぎるため、導電性が低いことに加え、スピネル相由来の回折ピークが検出され、電池のハイレート放電容量及びサイクル容量維持率が低い。
比較例5では、x値が小さすぎるため、高電圧での耐久性が低く、サイクル容量維持率が低い。
In Comparative Examples 1 and 3, since the z value of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder composition is too small, the conductivity is low and the high-rate discharge capacity of the battery is low.
In Comparative Example 2, since the z value is too large, the discharge capacity of the battery is low for both the low rate and the high rate.
In Comparative Example 4, since the z value is too small, in addition to low conductivity, a diffraction peak derived from the spinel phase is detected, and the high rate discharge capacity and cycle capacity maintenance rate of the battery are low.
In Comparative Example 5, since the x value is too small, durability at a high voltage is low, and the cycle capacity maintenance rate is low.
これに対し、特定のx値、y値及びz値を満たす本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を正極材料として用いることにより、高電圧使用時のサイクル劣化が抑えられ、容量が高く負荷特性にも優れ、性能バランスの良いリチウム二次電池が提供されることが分かる。 On the other hand, by using the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder of the present invention satisfying specific x value, y value and z value as the positive electrode material, cycle deterioration at the time of high voltage use can be suppressed, and the capacity can be reduced. It can be seen that a lithium secondary battery having high load characteristics and good performance balance is provided.
本発明のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、電動工具、自動車用動力源等を挙げることができる。 The use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. Electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, strobes, cameras, power tools, automotive power sources, and the like.
Claims (12)
Li[Liz/(2+z){(LixNi(1-3x)/2Mn(1+x)/2)(1-y)Coy}2/(2+z)]O2…(I)
(ただし、 0.01≦x≦0.15
0≦y≦0.35
0.02(1−y)(1−3x)≦z≦0.15(1−y)(1−3x)) A lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material, comprising a crystal structure belonging to a layered structure and having a composition represented by the following formula (I):
Li [Li z / (2 + z) {(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) (1-y) Co y } 2 / (2 + z) ] O 2 ... (I)
(However, 0.01 ≦ x ≦ 0.15
0 ≦ y ≦ 0.35
0.02 (1-y) (1-3x) ≦ z ≦ 0.15 (1-y) (1-3x))
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006025988A JP4432910B2 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-02 | Lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, method for producing the same, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005031972 | 2005-02-08 | ||
JP2006025988A JP4432910B2 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-02 | Lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, method for producing the same, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009177343A Division JP2009245955A (en) | 2005-02-08 | 2009-07-30 | Lithium nickel manganese system complex oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material and method of manufacturing the same, and positive electrode for lithium secondary battery using the same and lithium secondary battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006253119A true JP2006253119A (en) | 2006-09-21 |
JP4432910B2 JP4432910B2 (en) | 2010-03-17 |
Family
ID=37093344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006025988A Expired - Fee Related JP4432910B2 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-02 | Lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, method for producing the same, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4432910B2 (en) |
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008103181A (en) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Cathode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery using this |
JP2008159543A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Positive electrode active material for non-aqueous type electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the material, and non-aqueous type electrolyte secondary battery using the material |
JP2008300180A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009004285A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Cathode active material, manufacturing method of cathode active material, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009004311A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | Cathode active material for lithium secondary battery, its manufacturing method, cathode for lithium secondary battery using the cathode active material, and lithium secondary battery |
JP2009037740A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2009031619A1 (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Mitsubishi Chemical Corporation | Lithium transition metal-type compound powder |
JP2009081130A (en) * | 2007-09-04 | 2009-04-16 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium transition-metal compound powder, its manufacturing method, spray drying object acquired during spray drying process, positive electrode for lithium secondary battery using it, and lithium secondary battery |
WO2009063838A1 (en) | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Gs Yuasa Corporation | Active material for lithium rechargeable battery, lithium rechargeable battery, and process for producing the same |
WO2009128289A1 (en) | 2008-04-17 | 2009-10-22 | 日鉱金属株式会社 | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for rechargeable battery, and lithium ion battery |
JP2010073686A (en) * | 2008-08-19 | 2010-04-02 | Hitachi Maxell Ltd | Electrode for electrochemical element and nonaqueous secondary battery |
WO2010049977A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | パナソニック株式会社 | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same |
JP2010103086A (en) * | 2008-09-26 | 2010-05-06 | Nissan Motor Co Ltd | Positive electrode for lithium-ion batteries |
WO2011021686A1 (en) | 2009-08-21 | 2011-02-24 | 株式会社Gsユアサ | Lithium secondary battery active material, lithium secondary battery electrode, lithium secondary battery, and method for manufacturing same |
WO2011027455A1 (en) | 2009-09-04 | 2011-03-10 | トヨタ自動車株式会社 | Positive electrode active material for lithium secondary battery, and use thereof |
WO2012023501A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | 株式会社 村田製作所 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2012039413A1 (en) | 2010-09-22 | 2012-03-29 | 株式会社Gsユアサ | Active substance for lithium secondary batteries, electrode for lithium secondary batteries, and lithium secondary battery |
JP2013538003A (en) * | 2010-09-17 | 2013-10-07 | エルジー・ケム・リミテッド | Cathode active material and lithium secondary battery including the same |
WO2014041926A1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 株式会社日立製作所 | Positive electrode active material for lithium-ion secondary cell, positive electrode for lithium-ion secondary cell, and lithium-ion secondary cell using same |
JP2014067694A (en) * | 2012-09-04 | 2014-04-17 | Ngk Insulators Ltd | Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery or precursor thereof |
WO2015059778A1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-30 | 株式会社日立製作所 | Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery |
EP3086390A1 (en) | 2015-04-24 | 2016-10-26 | Automotive Energy Supply Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2019088345A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 주식회사 엘 앤 에프 | Cathode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same |
KR20200081277A (en) | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 주식회사 엘지화학 | Positive electrode active material for secondary battery and method for manufacturing the same |
CN114709417A (en) * | 2021-12-07 | 2022-07-05 | 北京当升材料科技股份有限公司 | Multi-element anode material and preparation method and application thereof |
WO2024136522A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Cathode active material, and cathode and lithium secondary battery comprising same |
WO2024161292A1 (en) * | 2023-02-03 | 2024-08-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Positive electrode active material, positive electrode, secondary battery, electronic device, and vehicle |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012142155A (en) | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sony Corp | Lithium secondary battery, positive electrode active material, positive electrode, power tool, electric vehicle, and power storage system |
JP2012142154A (en) | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sony Corp | Lithium ion secondary battery, power tool, electric vehicle and power storage system |
-
2006
- 2006-02-02 JP JP2006025988A patent/JP4432910B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (47)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008103181A (en) * | 2006-10-19 | 2008-05-01 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Cathode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery using this |
JP2008159543A (en) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Positive electrode active material for non-aqueous type electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the material, and non-aqueous type electrolyte secondary battery using the material |
JP2008300180A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009004285A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Sanyo Electric Co Ltd | Cathode active material, manufacturing method of cathode active material, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009004311A (en) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | Cathode active material for lithium secondary battery, its manufacturing method, cathode for lithium secondary battery using the cathode active material, and lithium secondary battery |
JP2009037740A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2009031619A1 (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Mitsubishi Chemical Corporation | Lithium transition metal-type compound powder |
JP2009081130A (en) * | 2007-09-04 | 2009-04-16 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium transition-metal compound powder, its manufacturing method, spray drying object acquired during spray drying process, positive electrode for lithium secondary battery using it, and lithium secondary battery |
CN102769130A (en) * | 2007-09-04 | 2012-11-07 | 三菱化学株式会社 | Lithium transition metal-type compound powder |
US8962195B2 (en) | 2007-09-04 | 2015-02-24 | Mitsubishi Chemical Corporation | Lithium transition metal-based compound powder, method for manufacturing the same, spray-dried substance serving as firing precursor thereof, and lithium secondary battery positive electrode and lithium secondary battery using the same |
CN101796672A (en) * | 2007-09-04 | 2010-08-04 | 三菱化学株式会社 | Lithium transition metal-type compound powder |
EP2278642A1 (en) | 2007-11-12 | 2011-01-26 | GS Yuasa International Ltd. | Method for producing an active material for lithium secondary battery and a lithium secondary battery |
US8551659B2 (en) | 2007-11-12 | 2013-10-08 | Gs Yuasa International Ltd. | Active material for lithium secondary battery, lithium secondary battery, and method for producing the same |
WO2009063838A1 (en) | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Gs Yuasa Corporation | Active material for lithium rechargeable battery, lithium rechargeable battery, and process for producing the same |
EP2264814A4 (en) * | 2008-04-17 | 2016-08-17 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for rechargeable battery, and lithium ion battery |
KR101257585B1 (en) | 2008-04-17 | 2013-04-23 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for rechargeable battery, and lithium ion battery |
WO2009128289A1 (en) | 2008-04-17 | 2009-10-22 | 日鉱金属株式会社 | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for rechargeable battery, and lithium ion battery |
JP5669068B2 (en) * | 2008-04-17 | 2015-02-12 | Jx日鉱日石金属株式会社 | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for secondary battery, and lithium ion battery |
CN102007626A (en) * | 2008-04-17 | 2011-04-06 | 日矿金属株式会社 | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for rechargeable battery, and lithium ion battery |
JP2014041831A (en) * | 2008-04-17 | 2014-03-06 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Positive electrode active material for lithium ion battery, positive electrode for secondary battery, and lithium ion battery |
JP2010073686A (en) * | 2008-08-19 | 2010-04-02 | Hitachi Maxell Ltd | Electrode for electrochemical element and nonaqueous secondary battery |
JP2010103086A (en) * | 2008-09-26 | 2010-05-06 | Nissan Motor Co Ltd | Positive electrode for lithium-ion batteries |
WO2010049977A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | パナソニック株式会社 | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same |
JP2010108771A (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Panasonic Corp | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method therefor |
US8460822B2 (en) | 2008-10-30 | 2013-06-11 | Panasonic Corporation | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same |
WO2011021686A1 (en) | 2009-08-21 | 2011-02-24 | 株式会社Gsユアサ | Lithium secondary battery active material, lithium secondary battery electrode, lithium secondary battery, and method for manufacturing same |
US9159998B2 (en) | 2009-09-04 | 2015-10-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Positive electrode active material for lithium secondary battery, and use thereof |
JP5348510B2 (en) * | 2009-09-04 | 2013-11-20 | トヨタ自動車株式会社 | Positive electrode active material for lithium secondary battery and use thereof |
WO2011027455A1 (en) | 2009-09-04 | 2011-03-10 | トヨタ自動車株式会社 | Positive electrode active material for lithium secondary battery, and use thereof |
WO2012023501A1 (en) * | 2010-08-20 | 2012-02-23 | 株式会社 村田製作所 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP5565465B2 (en) * | 2010-08-20 | 2014-08-06 | 株式会社村田製作所 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2013538003A (en) * | 2010-09-17 | 2013-10-07 | エルジー・ケム・リミテッド | Cathode active material and lithium secondary battery including the same |
WO2012039413A1 (en) | 2010-09-22 | 2012-03-29 | 株式会社Gsユアサ | Active substance for lithium secondary batteries, electrode for lithium secondary batteries, and lithium secondary battery |
JP2014067694A (en) * | 2012-09-04 | 2014-04-17 | Ngk Insulators Ltd | Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery or precursor thereof |
WO2014041926A1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-20 | 株式会社日立製作所 | Positive electrode active material for lithium-ion secondary cell, positive electrode for lithium-ion secondary cell, and lithium-ion secondary cell using same |
JPWO2014041926A1 (en) * | 2012-09-12 | 2016-08-18 | 株式会社日立製作所 | Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery using the same |
WO2015059778A1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-30 | 株式会社日立製作所 | Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery |
US10193136B2 (en) | 2015-04-24 | 2019-01-29 | Automotive Energy Supply Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
KR20160126877A (en) | 2015-04-24 | 2016-11-02 | 오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2016207528A (en) * | 2015-04-24 | 2016-12-08 | オートモーティブエナジーサプライ株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
EP3086390A1 (en) | 2015-04-24 | 2016-10-26 | Automotive Energy Supply Corporation | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2019088345A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 주식회사 엘 앤 에프 | Cathode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery comprising same |
KR20200081277A (en) | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 주식회사 엘지화학 | Positive electrode active material for secondary battery and method for manufacturing the same |
CN114709417A (en) * | 2021-12-07 | 2022-07-05 | 北京当升材料科技股份有限公司 | Multi-element anode material and preparation method and application thereof |
CN114709417B (en) * | 2021-12-07 | 2024-01-26 | 北京当升材料科技股份有限公司 | Multielement positive electrode material, preparation method and application thereof |
WO2024136522A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Cathode active material, and cathode and lithium secondary battery comprising same |
WO2024161292A1 (en) * | 2023-02-03 | 2024-08-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Positive electrode active material, positive electrode, secondary battery, electronic device, and vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4432910B2 (en) | 2010-03-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4432910B2 (en) | Lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, method for producing the same, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP5428251B2 (en) | Lithium transition metal compound powder, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP4529784B2 (en) | Layered lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for positive electrode material of lithium secondary battery, production method thereof, positive electrode for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary battery | |
JP5157071B2 (en) | Lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, method for producing the same, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
US8535829B2 (en) | Lithium transition metal-based compound powder for positive electrode material in lithium rechargeable battery, method for manufacturing the powder, spray dried product of the powder, firing precursor of the powder, and positive electrode for lithium rechargeable battery and lithium rechargeable battery using the powder | |
JP5359140B2 (en) | Lithium transition metal compound powder, method for producing the same, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
US8354191B2 (en) | Layered lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for material of positive electrode of lithium secondary battery, process for producing the same, positive electrode of lithium secondary battery therefrom, and lithium secondary battery | |
JP2009245955A (en) | Lithium nickel manganese system complex oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material and method of manufacturing the same, and positive electrode for lithium secondary battery using the same and lithium secondary battery | |
JP4613943B2 (en) | Lithium transition metal-based compound powder, method for producing the same, spray-dried body as a pre-fired body, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP5135912B2 (en) | Positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP4591717B2 (en) | Lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material, method for producing the same, spray-dried powder, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP2011105594A (en) | Nickel-manganese-cobalt based complex oxide, laminar lithium-nickel-manganese-cobalt based complex oxide, positive electrode material for lithium secondary batteries, positive electrode using the material, and lithium secondary battery | |
JP2011108554A (en) | Lithium transition metal based compound powder, its manufacturing method, and positive electrode material for lithium secondary battery and lithium secondary battery using it | |
JP4997700B2 (en) | Lithium nickel manganese composite oxide powder for positive electrode material of lithium secondary battery, production method thereof, and positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP2009117261A (en) | Positive-electrode active material for lithium secondary battery, and positive electrode and lithium secondary battery using positive electrode active material | |
JP2009032647A (en) | Material for positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery using it, and lithium secondary battery | |
JP2012023015A (en) | Cathode material powder for lithium secondary battery and manufacturing method thereof and cathode for lithium secondary cattery and lithium secondary battery | |
JP2007214138A (en) | Layered lithium-nickel-based composite oxide powder for lithium secondary battery positive electrode material and its manufacturing method, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery | |
JP2005025975A (en) | Lithium nickel manganese cobalt based composite oxide for lithium secondary battery positive electrode material, positive electrode for lithium secondary battery using it, and lithium secondary battery | |
JP2009004311A (en) | Cathode active material for lithium secondary battery, its manufacturing method, cathode for lithium secondary battery using the cathode active material, and lithium secondary battery | |
JP6010902B2 (en) | Lithium transition metal-based compound powder, method for producing the same, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP2010278015A (en) | Lithium-nickel-manganese-cobalt-based compound oxide powder for positive electrode material in lithium rechargeable battery, method for manufacturing the powder, spray dried product of the powder, and positive electrode for lithium rechargeable battery, and lithium rechargeable battery using the powder | |
JP4591716B2 (en) | Lithium transition metal compound powder for positive electrode material of lithium secondary battery, production method thereof, spray-dried product, and calcined precursor, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same | |
JP4003759B2 (en) | Layered lithium nickel composite oxide powder for positive electrode material of lithium secondary battery and method for producing the same, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery | |
JP2012038680A (en) | Positive electrode active material for lithium secondary battery and method for producing the same, and positive electrode for lithium secondary battery using the positive electrode active material and lithium secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090109 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20090603 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20090619 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090707 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091006 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091029 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091214 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4432910 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140108 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |