JP2007035358A - Positive electrode active substance, its manufacturing method and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode active substance, its manufacturing method and lithium ion secondary battery Download PDF

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広規 近藤
Itsuki Sasaki
厳 佐々木
Naruaki Okuda
匠昭 奥田
Osamu Hiruta
修 蛭田
Yoji Takeuchi
要二 竹内
Yuichi Ito
勇一 伊藤
Yoshio Ukiyou
良雄 右京
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide positive electrode active substance composed of lithium iron phosphoric acid compound demonstrating high capacity and output even when charging/recharging is repeatedly carried out, its manufacturing method, and a lithium ion secondary battery using the positive electrode active substance. <P>SOLUTION: The positive electrode active substance is composed of lithium iron phosphoric acid compound of olivine structure expressed by a general formula Li<SB>1-x</SB>Fe<SB>1-y</SB>M<SB>y</SB>PO<SB>4</SB>. The active substance is composed of deformed particles provided with a plurality of particle-like projections with particle diameters of 1 μm or less. Furthermore, the manufacturing method is for the positive electrode active substance provided with a material dispersing process and an annealing process. In the material dispersing process, material slurry is obtained by having phosphoric acid lithium compound, phosphoric acid iron (II) compound, and a compound containing metallic element M dispersed in a polar solvent. In the annealing process, the material slurry is heated. In addition, the lithium ion secondary battery uses the positive electrode substance composed of deformed particles provided with a plurality of particle-like projections with particle diameters of 1 μm or less on their surfaces. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に用いられるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなる正極活物質及びその製造方法、並びに上記正極活物質を用いたチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material comprising a lithium iron phosphate compound having an olivine structure used in a lithium ion secondary battery, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery using the positive electrode active material.

非水系電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、高電圧・高エネルギー密度が得られるだけでなく、小型・軽量化が図れるため、パソコンや携帯電話等の情報通信機器の関連分野ではすでに実用化されている。また、近年、環境問題や資源問題から電気自動車やハイブリッド電気自動車が注目を集めており、上記リチウムイオン二次電池は、電気自動車やハイブリッド電気自動車に搭載する電源としても用いられている。   Lithium ion secondary batteries using non-aqueous electrolytes not only provide high voltage and high energy density, but can also be reduced in size and weight, so they are already in practical use in information communication equipment such as personal computers and mobile phones. It has become. In recent years, electric vehicles and hybrid electric vehicles have attracted attention due to environmental problems and resource issues, and the lithium ion secondary battery is also used as a power source mounted on electric vehicles and hybrid electric vehicles.

リチウムイオン二次電池は、リチウム遷移金属複合酸化物等の正極活物質を正極集電体に結着してなる正極と、炭素材料等の負極活物質を負極集電体に結着してなる負極と、有機溶媒等の非水溶媒にリチウム塩等の電解質を溶解してなる非水電解液とを主要な構成としている。一般的には、正極活物質としては、例えばLiCoO2、LiNiO2、LiMn24等の層状構造又はスピネル構造の化合物が用いられ、負極活物質としては、例えば黒鉛やコークス等が用いられる。また、非水溶媒としては、例えば鎖状カーボネート及び環状カーボネートの混合溶媒等が用いられ、電解質としては、その伝導性の高さからLiPF6等が用いられる。また、正極集電体としては、板状のアルミニウム等が用いられ、負極集電体としては、板状の銅等が用いられている。
正極又は負極は、例えば正極活物質又は負極活物質、導電助剤、バインダー、及び分散剤等を混合して、適当な粘度に調整した活物質ペーストを作製し、この活物質ペーストを集電体に塗工し、プレスして作製することができる。
A lithium ion secondary battery is formed by binding a positive electrode active material such as a lithium transition metal composite oxide to a positive electrode current collector and a negative electrode active material such as a carbon material to the negative electrode current collector. The main components are a negative electrode and a nonaqueous electrolytic solution obtained by dissolving an electrolyte such as a lithium salt in a nonaqueous solvent such as an organic solvent. In general, as the positive electrode active material, a compound having a layered structure or spinel structure such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 is used, and as the negative electrode active material, for example, graphite or coke is used. As the non-aqueous solvent, for example, a mixed solvent of a chain carbonate and a cyclic carbonate is used, and as the electrolyte, LiPF 6 is used because of its high conductivity. In addition, plate-like aluminum or the like is used as the positive electrode current collector, and plate-like copper or the like is used as the negative electrode current collector.
For the positive electrode or the negative electrode, for example, a positive electrode active material or a negative electrode active material, a conductive additive, a binder, a dispersant, and the like are mixed to produce an active material paste adjusted to an appropriate viscosity, and this active material paste is used as a current collector. It can be coated and pressed.

また、正極活物質としては、LiFePO4等のリチウム鉄リン酸化合物からなるオリビン構造の化合物が開発されている。リチウム鉄リン酸化合物は、リチウム塩、鉄塩、及びリン酸化合物等からなる混合物を加熱するという所謂固相合成法によって得ることができる。
このようなオリビン構造を有するリチウム鉄リン酸化合物は、上記層状構造及びスピネル構造の化合物に比べて理論容量では劣るものの、遷移金属元素としてFeを主成分とするため、コスト及び資源面等において非常に優位性がある。そのため、リチウム鉄リン酸化合物は、次世代の正極活物質として注目を集めている。
しかし、リチウム鉄リン酸化合物は、本質的に電子伝導性が低い。そのため、充放電レートを高くすると、充分な容量を取り出せないという問題を有していた。したがって、特に高い充放電レートが要求される電気自動車やハイブリッド電気自動車用の電池の活物質として用いることは困難であった。
As the positive electrode active material, a compound having an olivine structure made of a lithium iron phosphate compound such as LiFePO 4 has been developed. The lithium iron phosphate compound can be obtained by a so-called solid phase synthesis method in which a mixture comprising a lithium salt, an iron salt, a phosphate compound, and the like is heated.
The lithium iron phosphate compound having such an olivine structure is inferior in theoretical capacity as compared with the compound having the layered structure and the spinel structure described above, but contains Fe as a main component as a transition metal element. Has an advantage. Therefore, lithium iron phosphate compounds are attracting attention as the next generation positive electrode active material.
However, lithium iron phosphate compounds are inherently low in electronic conductivity. For this reason, when the charge / discharge rate is increased, a sufficient capacity cannot be taken out. Therefore, it has been difficult to use as an active material for batteries for electric vehicles and hybrid electric vehicles that require a particularly high charge / discharge rate.

これまでに、充放電レート特性を向上させるために、リチウム鉄リン酸化合物にカーボンや貴金属等の導電性物質をコート又は担持させる技術が開発されている(特許文献1〜3参照)。
また、充放電レート特性を改善させるためには、活物質粒子を微細にすることも効果的であることが知られている。即ち、活物質粒子を微細にし、比表面積を大きくすることによって、Liの挿入・脱離の反応面積を増大させることができ、反応速度を向上させることができる。さらに活物質粒子内におけるLiの拡散パス(拡散経路)が短くなることによって、拡散抵抗を低下させることができる。
In the past, in order to improve the charge / discharge rate characteristics, a technique has been developed in which a lithium iron phosphate compound is coated or supported with a conductive substance such as carbon or a noble metal (see Patent Documents 1 to 3).
It is also known that it is effective to make the active material particles fine in order to improve the charge / discharge rate characteristics. That is, by making the active material particles fine and increasing the specific surface area, the reaction area of Li insertion / desorption can be increased, and the reaction rate can be improved. Furthermore, the diffusion resistance of the Li in the active material particles is shortened, so that the diffusion resistance can be lowered.

しかしながら、微細な活物質粒子を用いると、集電体への塗工に適した粘度の上記活物質ペーストを作製するために多量の分散剤が必要になり、また、活物質粒子と集電体との密着性が悪くなるという問題があった。即ち、微細な活物質粒子を含む上記活物質ペーストを集電体へ塗工し、プレスしても、活物質粒子と集電体との結着力を充分に向上させることができない。そのため、充放電を繰り返し行った際に、活物質粒子と集電体との密着性が悪くなり、容量や出力等の電池特性が低下するという問題があった。   However, when fine active material particles are used, a large amount of dispersant is required to produce the above active material paste having a viscosity suitable for application to the current collector, and the active material particles and the current collector There was a problem that the adhesiveness with. That is, even if the active material paste containing fine active material particles is applied to a current collector and pressed, the binding force between the active material particles and the current collector cannot be sufficiently improved. Therefore, when charging / discharging is repeated, there is a problem that the adhesion between the active material particles and the current collector is deteriorated, and battery characteristics such as capacity and output are deteriorated.

特開2004−514639号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-514639 特開2003−323892号公報JP 2003-338992 A 特開2001−110414号公報JP 2001-110414 A

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、充放電レートを高くしても高容量を発揮できると共に、充放電を繰り返し行っても高い容量及び出力を維持できるリチウム鉄リン酸化合物からなる正極活物質、及びその製造方法、並びに該正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and is capable of exhibiting high capacity even when the charge / discharge rate is increased, and lithium iron capable of maintaining high capacity and output even when repeated charge / discharge is performed. It is an object of the present invention to provide a positive electrode active material comprising a phosphoric acid compound, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery using the positive electrode active material.

第1の発明は、一般式Li1-xFe1-yyPO4(但し、−0.2≦x≦0.2、0≦y≦0.5、MはLi、Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn、及びYから選ばれる1種以上の元素)で表されるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなり、金属製の正極集電体に接着させてリチウムイオン二次電池用の正極を作製するために用いられる正極活物質の製造方法において、
リン酸リチウム化合物と、リン酸鉄(II)化合物と、必要に応じて添加される金属元素Mを含有する化合物とを極性溶媒に分散させて原料スラリーを作製する原料分散工程と、
上記原料スラリーを密閉容器中で不活性ガス雰囲気下で温度120〜280℃で加熱して、上記一般式で表されるオリビン構造の上記リチウム鉄リン酸化合物を合成する熱処理工程とを有し、
上記原料分散工程においては、上記原料スラリー中における鉄元素のモル濃度が3mol/L以下となるように、上記リン酸鉄(II)化合物を上記極性溶媒に分散させることを特徴とする正極活物質の製造方法にある(請求項1)。
The first invention has a general formula Li 1-x Fe 1- y My PO 4 (where −0.2 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, M is Li, Ni, Co, A lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by Mn, Mg, Al, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn, and Y). In the method for producing a positive electrode active material used for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery by bonding to a metal positive electrode current collector,
A raw material dispersion step in which a lithium phosphate compound, an iron (II) phosphate compound, and a compound containing a metal element M added as necessary are dispersed in a polar solvent to produce a raw material slurry;
Heat treatment step of synthesizing the lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by the above general formula by heating the raw material slurry in a sealed container at a temperature of 120 to 280 ° C. under an inert gas atmosphere,
In the raw material dispersion step, the iron (II) phosphate compound is dispersed in the polar solvent so that the molar concentration of the iron element in the raw material slurry is 3 mol / L or less. (Claim 1).

上記第1の発明においては、上記原料分散工程と上記熱処理工程とを行うことにより、上記一般式Li1-xFe1-yyPO4で表されるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなる正極活物質を作製する。
具体的には、上記原料分散工程においては、上記リン酸リチウム化合物と、上記リン酸鉄(II)化合物と、必要に応じて添加される上記金属元素Mを含有するリン酸化合物とを極性溶媒に分散させて上記原料スラリーを作製する。このとき、上記リン酸鉄(II)は、上記原料スラリー中における鉄元素のモル濃度が3mol/L以下となるように、上記極性溶媒に分散させる。また、上記熱処理工程においては、上記原料スラリーを密閉容器中で不活性ガス雰囲気下で温度120〜280℃で加熱する。
In the first invention, by performing the raw material dispersion step and the heat treatment step, the lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by the general formula Li 1-x Fe 1- y My PO 4 is used. A positive electrode active material is produced.
Specifically, in the raw material dispersion step, the lithium phosphate compound, the iron (II) phosphate compound, and the phosphate compound containing the metal element M added as necessary are polar solvents. The raw material slurry is prepared by dispersing in a slurry. At this time, the iron phosphate (II) is dispersed in the polar solvent so that the molar concentration of the iron element in the raw material slurry is 3 mol / L or less. In the heat treatment step, the raw material slurry is heated in a sealed container at a temperature of 120 to 280 ° C. in an inert gas atmosphere.

その結果、上記一般式で表されるオリビン構造の上記リチウム鉄リン酸化合物からなると共に、粒径1μm以下の粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子、言い換えれば、あたかも、粒径1μm以下の一次粒子が凝集した二次粒子のような特徴的な構造の正極活物質を得ることができる。即ち、粒径1μm以下の一次粒子を作製するステップと、その一次粒子を凝集させて二次粒子とするステップとを特別に行うのではなく、上記原料分散工程と上記熱処理工程とを実施することによって、上記異形粒子よりなる上記正極活物質を得ることができる。
このような特徴的な構造を有する上記正極活物質は、微細な粒子からなる活物質の特徴と、比較的大きな粒子からなる活物質の特徴を合わせ持つことができる。
As a result, it is composed of the above lithium iron phosphate compound having the olivine structure represented by the above general formula and has a plurality of irregular shaped particles having a particle size of 1 μm or less on the surface, in other words, as if the particle size is 1 μm or less. Thus, a positive electrode active material having a characteristic structure such as secondary particles in which primary particles are aggregated can be obtained. That is, the step of producing primary particles having a particle size of 1 μm or less and the step of aggregating the primary particles to form secondary particles are not performed, but the raw material dispersion step and the heat treatment step are performed. Thus, the positive electrode active material composed of the irregular shaped particles can be obtained.
The positive electrode active material having such a characteristic structure can have both the characteristics of an active material composed of fine particles and the characteristics of an active material composed of relatively large particles.

即ち、上記正極活物質は、比較的粒径の大きな異形粒子からなるため、上記正極集電体に接着させる際には、所謂アンカー効果により、上記正極集電体に食い込ませることができる。そのため、上記正極活物質は、上記正極集電体に優れた密着性で接着させることができる。それ故、上記正極活物質を用いて作製した上記正極においては、充放電を繰り返しても、上記正極活物質と上記正極集電体との密着性が低下し難く、優れた容量及び出力を維持することができる。   That is, since the positive electrode active material is formed of irregularly shaped particles having a relatively large particle size, the positive electrode current collector can be bitten by the so-called anchor effect when bonded to the positive electrode current collector. Therefore, the positive electrode active material can be adhered to the positive electrode current collector with excellent adhesion. Therefore, in the positive electrode produced using the positive electrode active material, even when charging and discharging are repeated, the adhesion between the positive electrode active material and the positive electrode current collector is hardly lowered, and excellent capacity and output are maintained. can do.

また、上記正極活物質は、粒径1μm以下という微細な上記粒子状凸部を有している。そのため、上記正極活物質は、比表面積が大きく、Liの挿入及び脱離の反応面積が大きくなるため、反応速度を向上させることができる。また、上記正極活物質の粒子内のLiの拡散パスが短くなり、拡散抵抗を低下させることができる。したがって、上記正極活物質の導電率を向上させることができ、上記正極活物質は、高い充放電レートでも高い容量を発揮することができる。   Moreover, the said positive electrode active material has the said fine particle-shaped convex part with a particle size of 1 micrometer or less. Therefore, the positive electrode active material has a large specific surface area and a large reaction area for Li insertion and desorption, so that the reaction rate can be improved. Further, the diffusion path of Li in the particles of the positive electrode active material is shortened, and the diffusion resistance can be reduced. Therefore, the electrical conductivity of the positive electrode active material can be improved, and the positive electrode active material can exhibit a high capacity even at a high charge / discharge rate.

第2の発明は、金属製の正極集電体に接着させてリチウムイオン二次電池用の正極を作製するために用いられる正極活物質であって、
該正極活物質は、一般式Li1-xFe1-yyPO4(但し、−0.2≦x≦0.2、0≦y≦0.5、MはLi、Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn、及びYから選ばれる1種以上の元素)で表されるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなり、
上記正極活物質は、粒径1μm以下の粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなることを特徴とする正極活物質にある(請求項2)。
A second invention is a positive electrode active material used for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery by adhering to a metal positive electrode current collector,
The positive electrode active material has a general formula Li 1-x Fe 1- y My PO 4 (where −0.2 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, M represents Li, Ni, Co, A lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by Mn, Mg, Al, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn, and Y).
The positive electrode active material is a positive electrode active material characterized in that the positive electrode active material comprises irregularly shaped particles having a plurality of particulate protrusions having a particle diameter of 1 μm or less on the surface.

上記第2の発明において最も注目すべき点は、上記正極活物質は、粒径1μm以下の粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなることにある。
そのため、上記正極活物質は、粒径1μm以下という微細な上記粒子状凸部の特徴を生かして優れた導電率を発揮でき、さらに比較的粒径の大きな上記異形粒子の特性を生かして、上記正極集電体と優れた密着性で接着することができる。それ故、上記正極活物質は、充放電レートを高くしても高容量を発揮できると共に、充放電を繰り返し行っても高い容量及び出力を維持することができる。
The most notable point in the second aspect of the invention is that the positive electrode active material is composed of irregularly shaped particles having a plurality of particulate protrusions having a particle size of 1 μm or less on the surface.
Therefore, the positive electrode active material can exhibit an excellent electrical conductivity by making use of the characteristics of the fine particle-shaped convex part having a particle size of 1 μm or less, and further by taking advantage of the characteristics of the irregularly shaped particles having a relatively large particle size. The positive electrode current collector can be bonded with excellent adhesion. Therefore, the positive electrode active material can exhibit a high capacity even when the charge / discharge rate is increased, and can maintain a high capacity and output even when the charge / discharge is repeated.

第3の発明は、正極と、負極と、電解質を非水溶媒に溶解してなる非水電解液とを備えるリチウムイオン二次電池であって、
上記正極は、正極活物質を金属製の正極集電体に接着させてなり、
上記正極活物質としては、上記第2の発明の正極活物質が採用されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池にある(請求項6)。
A third invention is a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent,
The positive electrode is formed by bonding a positive electrode active material to a metal positive electrode current collector,
In the lithium ion secondary battery, the positive electrode active material of the second invention is adopted as the positive electrode active material.

上記第3の発明の上記リチウムイオン二次電池においては、上記正極活物質として、上記第2の発明の正極活物質を用いている。
そのため、上記リチウムイオン二次電池は、上記第2の発明の正極活物質の優れた特徴を生かして、充放電レートを高くしても高い容量を発揮することができる。さらに、充放電を繰り返しても容量の低下し難く、抵抗が上昇し難い。よって、上記リチウムイオン二次電池は、充放電を繰り返し行っても、高容量及び高出力を維持することができる。
In the lithium ion secondary battery of the third invention, the positive electrode active material of the second invention is used as the positive electrode active material.
Therefore, the lithium ion secondary battery can exhibit a high capacity even when the charge / discharge rate is increased by taking advantage of the excellent characteristics of the positive electrode active material of the second invention. Furthermore, even if charging / discharging is repeated, the capacity hardly decreases and the resistance hardly increases. Therefore, the lithium ion secondary battery can maintain high capacity and high output even when charging and discharging are repeated.

次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
本発明において、上記正極活物質は、一般式Li1-xFe1-yyPO4(但し、−0.2≦x≦0.2、0≦y≦0.5、MはLi、Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn、及びYから選ばれる1種以上の元素)で表されるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなる。
上記一般式において、x及びyが上記の範囲から外れる場合には、導電性が低下したり、上記リチウム鉄リン酸化合物がオリビン構造を維持できなくなってレート特性が悪化したり、容量が低下したりするおそれがある。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
In the present invention, the positive electrode active material has the general formula Li 1-x Fe 1- y My PO 4 (where -0.2 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, M is Li, Lithium iron phosphate having an olivine structure represented by one or more elements selected from Ni, Co, Mn, Mg, Al, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn, and Y) Consists of compounds.
In the above general formula, when x and y are out of the above ranges, the conductivity decreases, the lithium iron phosphate compound cannot maintain the olivine structure, the rate characteristics deteriorate, or the capacity decreases. There is a risk of

また、上記一般式においてyの値はy=0とすることができる。この場合には、上記一般式はLi1-xFePO4で表される。よって、金属元素Mは任意成分である。
好ましくは、上記一般式におけるyの範囲は0<y≦0.5であることがよい。
この場合には、金属元素Mが必須成分となる(但し、MはLi、Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn、及びYから選ばれる1種以上の元素)。その結果この場合には、上記正極活物質の電子伝導性を向上させることができる。また、より高い容量を確保するという観点からは、yは、y≦0.25であることがより好ましい。
In the above general formula, the value of y can be set to y = 0. In this case, the above general formula is represented by Li 1-x FePO 4 . Therefore, the metal element M is an arbitrary component.
Preferably, the range of y in the above general formula is 0 <y ≦ 0.5.
In this case, the metal element M is an essential component (where M is Li, Ni, Co, Mn, Mg, Al, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn, and Y One or more elements selected from: As a result, in this case, the electron conductivity of the positive electrode active material can be improved. Further, from the viewpoint of securing a higher capacity, y is more preferably y ≦ 0.25.

上記第1の発明においては、上記原料分散工程と上記熱処理工程とを行う。
上記原料分散工程においては、リン酸リチウム化合物と、リン酸鉄(II)化合物と、必要に応じて添加される金属元素Mを含有する化合物とを極性溶媒に分散させて原料スラリーを作製する。
上記リン酸リチウム化合物と、上記リン酸鉄(II)化合物と、上記金属元素Mを含有する化合物とは、上記一般式Li1-xFe1-yyPO4で表される目的の化合物が得られる配合比で混合することが好ましい。この場合には、上記熱処理工程において副反応が起こったり、上記熱処理工程後に原料が残留することを抑制することができる。その結果、純度の高い上記リチウム鉄リン酸化合物を合成することができる。
In the first invention, the raw material dispersion step and the heat treatment step are performed.
In the raw material dispersion step, a raw material slurry is prepared by dispersing a lithium phosphate compound, an iron (II) phosphate compound, and a compound containing a metal element M added as necessary in a polar solvent.
The lithium phosphate compound, the iron (II) phosphate compound, and the compound containing the metal element M are the target compounds represented by the general formula Li 1-x Fe 1- y My PO 4 It is preferable to mix by the compounding ratio which can be obtained. In this case, it is possible to suppress a side reaction from occurring in the heat treatment step and to prevent the raw material from remaining after the heat treatment step. As a result, the lithium iron phosphate compound having high purity can be synthesized.

また、上記一般式Li1-xFe1-yyPO4において、y=0の場合には、上記原料分散工程において、上記金属元素Mを含有する化合物を用いることを省略することができる。即ち、上記金属元素Mを含有する化合物は、上記一般式Li1-xFe1-yyPO4において、y>0のリチウム鉄リン酸化合物を作製するときに用いられる選択的な化合物である。
上記金属元素Mを含有する化合物としては、金属元素Mを含有する、例えば有機酸塩、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、及び水酸化物等を用いることができる。
In the general formula Li 1-x Fe 1-y M y PO 4, in the case of y = 0, in the raw material dispersion step can be omitted by using a compound containing the above metal element M . That is, the compound containing the metal element M is a selective compound used when producing a lithium iron phosphate compound of y> 0 in the general formula Li 1-x Fe 1- y My PO 4 . is there.
As the compound containing the metal element M, for example, organic acid salts, oxides, carbonates, nitrates, and hydroxides containing the metal element M can be used.

また、上記原料分散工程においては、上記原料スラリー中における鉄元素のモル濃度が3mol/L以下となるように、上記リン酸鉄(II)化合物を上記極性溶媒に分散させる。
鉄元素のモル濃度が3mol/Lを越える場合には、上記熱処理工程後に得られる上記リチウム鉄リン酸化合物の粒子が微細になり、上述の異形粒子形状を形成することができなくなる。その結果、上記リチウム鉄リン酸化合物からなる上記正極活物質と上記正極集電体との密着性が低下するおそれがある。
また、好ましくは、上記原料分散工程における上記原料スラリー中の鉄元素のモル濃度は0.005mol/L以上であることがよい。鉄元素のモル濃度が0.005mol/L未満の場合には、上記熱処理工程後に得られる上記リチウム鉄リン酸化合物の上記異形粒子及び上記粒子状凸部の粒径がともに粗大になり、微細な粒子と粗大な粒子の特徴を併せ持つという上述の異形粒子の特徴が充分に発揮できなくなるおそれがある。
より好ましくは、上記原料スラリー中における鉄元素のモル濃度は、0.005〜0.5mol/Lであることがよい。
In the raw material dispersion step, the iron (II) phosphate compound is dispersed in the polar solvent so that the molar concentration of iron element in the raw material slurry is 3 mol / L or less.
When the molar concentration of the iron element exceeds 3 mol / L, the lithium iron phosphate compound particles obtained after the heat treatment step become fine and the above-mentioned irregular particle shape cannot be formed. As a result, the adhesion between the positive electrode active material comprising the lithium iron phosphate compound and the positive electrode current collector may be reduced.
Preferably, the molar concentration of the iron element in the raw material slurry in the raw material dispersion step is 0.005 mol / L or more. When the molar concentration of the iron element is less than 0.005 mol / L, both the deformed particles of the lithium iron phosphate compound obtained after the heat treatment step and the particle size of the particle-shaped convex portions are both coarse and fine. There is a possibility that the above-mentioned characteristics of the irregularly shaped particles having the characteristics of the particles and coarse particles cannot be fully exhibited.
More preferably, the molar concentration of the iron element in the raw material slurry is 0.005 to 0.5 mol / L.

また、上記極性溶媒としては、例えば水、アルコール、及びこれらの混合溶媒等を用いることができる。   Moreover, as said polar solvent, water, alcohol, these mixed solvents, etc. can be used, for example.

次に、上記熱処理工程においては、上記原料スラリーを密閉容器中で不活性ガス雰囲気下で温度120〜280℃で加熱して、上記一般式で表されるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物を合成する。
加熱温度が120℃未満の場合には、反応が充分に進行せず、所望のオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなる上記正極活物質が得られなくなるおそれがある。一方、280℃を越える場合には、上記熱処理工程において、非常に特殊な耐圧容器等を用いる必要があり、活物質の合成法として現実的でなく、上記正極活物質の合成が困難になるおそれがある。
Next, in the heat treatment step, the raw material slurry is heated in a sealed container under an inert gas atmosphere at a temperature of 120 to 280 ° C. to synthesize a lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by the above general formula. To do.
When the heating temperature is less than 120 ° C., the reaction does not proceed sufficiently, and the positive electrode active material comprising a lithium iron phosphate compound having a desired olivine structure may not be obtained. On the other hand, when the temperature exceeds 280 ° C., it is necessary to use a very special pressure vessel or the like in the heat treatment step, which is not practical as a method for synthesizing the active material, and it is difficult to synthesize the positive electrode active material. There is.

次に、上記第2の発明において、上記正極活物質は、粒径1μm以下の粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなる。上記粒子状凸部の粒径が1μmを越える場合には、上記正極活物質の電子伝導性が低下するおそれがある。より好ましくは、上記粒子状凸部の粒径は、0.8μm以下がよく、さらに好ましくは0.7μm以下がよい。
また、上記異形粒子は、粒径が1μm以上であることが好ましい。上記異形粒子の粒径が1μm未満の場合には、上記正極活物質の粒子がアンカー効果を充分に発揮できなくなるおそれがある。より好ましくは、上記異形粒子の粒径は2μm以上がよい。また、上記異形粒子の粒径が大きすぎると上記正極集電体に接着させて上記正極を作製したときに、正極の単位体積中に含まれる上記正極活物質の量が少なくなるという観点から、上記異形粒子の粒径は10μm以下がよい。
上記粒子状凸部及び上記異形粒子の粒径は、例えば走査電子顕微鏡(SEM)による観察によって測定することができ、上記粒子状凸部及び上記異形粒子の最も長尺な粒径によって定めることができる。
Next, in the second aspect of the invention, the positive electrode active material is formed of deformed particles having a plurality of particulate convex portions having a particle size of 1 μm or less on the surface. When the particle size of the particulate protrusion exceeds 1 μm, the electron conductivity of the positive electrode active material may be reduced. More preferably, the particle size of the particulate protrusions is 0.8 μm or less, and more preferably 0.7 μm or less.
Further, the irregularly shaped particles preferably have a particle size of 1 μm or more. If the irregularly shaped particles have a particle size of less than 1 μm, the positive electrode active material particles may not be able to exhibit the anchor effect sufficiently. More preferably, the particle diameter of the irregular shaped particles is 2 μm or more. From the viewpoint of reducing the amount of the positive electrode active material contained in the unit volume of the positive electrode when the positive electrode is produced by adhering to the positive electrode current collector when the particle size of the irregular shaped particles is too large. The particle size of the irregular shaped particles is preferably 10 μm or less.
The particle size of the particulate convex portion and the irregular shaped particle can be measured, for example, by observation with a scanning electron microscope (SEM), and can be determined by the longest particle size of the particulate convex portion and the irregular shaped particle. it can.

また、上記正極活物質は、上記第1の発明の製造方法によって製造されたものであることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記粒子状凸部を表面に複数備えた上記異形粒子からなるからなる上記正極活物質を容易に作製することができる。
Moreover, it is preferable that the said positive electrode active material is manufactured by the manufacturing method of the said 1st invention (Claim 3).
In this case, the positive electrode active material composed of the irregularly shaped particles having a plurality of the particulate convex portions on the surface can be easily produced.

また、上記異形粒子の表面の少なくとも一部は、炭素、貴金属、金属、及び導電性高分子から選ばれる1種以上からなる導電性物質によって被覆されていることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記正極活物質の電子伝導性をより向上させることができる。
より好ましくは、上記導電性物質は、炭素であることがよい(請求項5)。
この場合には、上記正極活物質の製造コスト及び重量を大幅に増大させることなく、上記正極活物質の導電性を向上させることができる。
Further, it is preferable that at least a part of the surface of the irregularly shaped particle is covered with a conductive substance composed of one or more selected from carbon, noble metals, metals, and conductive polymers.
In this case, the electronic conductivity of the positive electrode active material can be further improved.
More preferably, the conductive material is carbon (Claim 5).
In this case, the conductivity of the positive electrode active material can be improved without significantly increasing the manufacturing cost and weight of the positive electrode active material.

次に、上記第3の発明において、上記リチウムイオン二次電池は、上記正極及び負極と、これらの正極と負極との間に狭装されるセパレータと、正極と負極との間でリチウムを移動させる上記非水電解液等を主要構成要素として構成することができる。
正極は、例えば上記正極活物質に導電材及び結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを、例えばアルミニウム等からなる正極集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成することができる。上記正極集電体としては、具体的には例えばアルミニウム箔等を用いることができる。
Next, in the third invention, the lithium ion secondary battery moves lithium between the positive electrode and the negative electrode, a separator sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode. The non-aqueous electrolyte to be used can be configured as a main component.
For example, the positive electrode active material is mixed with a conductive material and a binder and an appropriate solvent is added to form a paste-like positive electrode mixture on the surface of a positive electrode current collector made of, for example, aluminum. And it can compress and form so that an electrode density may be raised as needed. Specifically, for example, an aluminum foil or the like can be used as the positive electrode current collector.

また、上記導電材は、正極の電気伝導性を確保するためのものであり、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類等の炭素物質粉末状体の1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。   Further, the conductive material is for ensuring the electrical conductivity of the positive electrode. For example, one or more carbon powder materials such as carbon black, acetylene black, natural graphite, artificial graphite, and cokes are used. Can be used.

上記結着剤は、活物質粒子及び導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂等を用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴムの水分散体等を用いることもできる。
これら活物質、導電材、結着剤を分散させる溶剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。
The binder serves to bind the active material particles and the conductive material particles. For example, a fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or fluororubber, or a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene. Etc. can be used. In addition, an aqueous dispersion of a cellulose-based or styrene-butadiene rubber that is an aqueous binder can also be used.
As a solvent for dispersing these active material, conductive material, and binder, for example, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

次に、負極は、負極活物質に結着剤を混合し、適当な溶媒を加えてペースト状にした負極合材を、例えば銅等からなる負極集電体の表面に塗布、乾燥し、その後にプレスにて形成することができる。また、正極と同様に、負極活物質に混合する結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂等を、溶剤としてはN−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。また、上記負極集電体としては、具体的には例えば銅箔等を用いることができる。   Next, the negative electrode is prepared by mixing a binder with a negative electrode active material, applying a suitable solvent to form a paste of the negative electrode mixture on the surface of a negative electrode current collector made of, for example, copper, and then drying. It can be formed by pressing. Similarly to the positive electrode, a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride can be used as a binder to be mixed with the negative electrode active material, and an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used as a solvent. As the negative electrode current collector, specifically, for example, copper foil or the like can be used.

上記負極活物質としては、リチウムの吸蔵・放出が可能な例えば炭素材料等を用いることができる。
上記炭素材料としては、例えば天然或いは人造の黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維及びその混合材、気相法炭素化繊維、フェノール樹脂等の有機化合物焼成体、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維等が挙げられる。これらの炭素材料は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。
As the negative electrode active material, for example, a carbon material that can occlude and release lithium can be used.
Examples of the carbon material include natural or artificial graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch-based carbon fiber and a mixture thereof, vapor-grown carbonized fiber, organic compound fired body such as phenol resin, coke, Examples thereof include carbon black, pyrolytic carbons, and carbon fibers. These carbon materials can be used alone or in combination of two or more.

また、正極及び負極に狭装させるセパレータは、正極と負極とを分離し非水電解液を保持するものであり、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の薄い微多孔膜等を用いることができる。   In addition, the separator to be narrowly attached to the positive electrode and the negative electrode separates the positive electrode and the negative electrode and holds the non-aqueous electrolyte. For example, a thin microporous film such as polyethylene or polypropylene can be used.

非水電解液としては、例えば電解質としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解させたものを用いることができる。この場合には、リチウム塩は有機溶媒に溶解することによって解離し、リチウムイオンが電解液中に存在する。使用できるリチウム塩としては、例えばLiBF4、LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22等が挙げられる。これらのリチウム塩は、それぞれ単独でもよく、又はこれらのうちから2種以上を併用することもできる。 As the non-aqueous electrolyte, for example, a lithium salt as an electrolyte dissolved in an organic solvent can be used. In this case, the lithium salt is dissociated by dissolving in an organic solvent, and lithium ions are present in the electrolytic solution. Examples of the lithium salt that can be used include LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and the like. These lithium salts may be used alone or in combination of two or more thereof.

リチウム塩を溶解させる有機溶媒としては、非プロトン性の有機溶媒を用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル等から選ばれる1種又は2種以上からなる混合溶媒を用いることができる。   As the organic solvent for dissolving the lithium salt, an aprotic organic solvent can be used. As such an organic solvent, for example, a mixed solvent composed of one or more selected from cyclic carbonate, chain carbonate, cyclic ester, cyclic ether, chain ether, and the like can be used.

ここで、上記環状カーボネートとしては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等がある。上記鎖状カーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等がある。上位環状エステルカーボネートとしては、例えばガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン等がある。上記環状エーテルとしては、例えばテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等がある。上記鎖状エーテルとしては、例えばジメトキシエタン、エチレングリコールジメチルエーテル等がある。上記有機溶媒としては、これらのもののうちいずれか1種を単独で用いることもできるし、2種以上を混合させて用いることもできる。   Here, examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate. Examples of the upper cyclic ester carbonate include gamma butyrolactone and gamma valerolactone. Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. Examples of the chain ether include dimethoxyethane and ethylene glycol dimethyl ether. As the organic solvent, any one of these can be used alone, or two or more kinds can be mixed and used.

また、上記リチウムイオン二次電池の形状としては、例えば円筒型、積層型、コイン型、角型等がある。正極、負極、及び非水電解液等を収容する上記電池ケースとしては、これらの形状に対応したものを用いることができる。
上記リチウムイオン二次電池は、例えば上記正極と上記負極との間に上記セパレータを狭装してなる電極体を、所定の形状の電池ケースに収納し、上記正極集電体及び上記負極集電体を、リード線を介して正極外部端子及び負極外部端子に電気的に接続し、上記電極体に上記非水電解液を含浸させて、電池ケース密閉することにより作製することができる。
Examples of the shape of the lithium ion secondary battery include a cylindrical shape, a stacked shape, a coin shape, and a square shape. As the battery case that accommodates the positive electrode, the negative electrode, the nonaqueous electrolytic solution, and the like, those corresponding to these shapes can be used.
In the lithium ion secondary battery, for example, an electrode body formed by sandwiching the separator between the positive electrode and the negative electrode is housed in a battery case having a predetermined shape, and the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are accommodated. The body can be electrically connected to the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal via lead wires, and the electrode body is impregnated with the nonaqueous electrolyte solution, and the battery case is sealed.

(実施例1)
次に、本発明の実施例につき、図1及び図2を用いて説明する。
本例においては、本発明の実施例にかかる正極活物質を作製し、該正極活物質を用いてリチウム二次電池を作製する。
Example 1
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this example, a positive electrode active material according to an example of the present invention is produced, and a lithium secondary battery is produced using the positive electrode active material.

本例の正極活物質は、金属製の正極集電体に接着させてリチウムイオン二次電池用の正極を作製するために用いられる。正極活物質は、オリビン構造のLiFePO4からなる。正極活物質は、粒径1μm以下の粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなる(図1参照)。 The positive electrode active material of this example is used for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery by being adhered to a metal positive electrode current collector. The positive electrode active material is made of LiFePO 4 having an olivine structure. The positive electrode active material is formed of irregularly shaped particles having a plurality of particulate protrusions having a particle size of 1 μm or less on the surface (see FIG. 1).

本例の正極活物質の作製にあたっては、原料分散工程と熱処理工程とを行う。
原料分散工程においては、リン酸リチウム化合物と、リン酸鉄(II)化合物とを極性溶媒に分散させて原料スラリーを作製する。このとき、鉄元素のモル濃度が3mol/L以下となるように、上記リン酸鉄(II)化合物を上記極性溶媒に分散させる。また、熱処理工程においては、原料スラリーを密閉容器中で不活性ガス雰囲気下で温度120〜280℃で加熱して、上記一般式で表されるオリビン構造の上記リチウム鉄リン酸化合物を合成する。
In producing the positive electrode active material of this example, a raw material dispersion step and a heat treatment step are performed.
In the raw material dispersion step, a raw material slurry is prepared by dispersing a lithium phosphate compound and an iron (II) phosphate compound in a polar solvent. At this time, the iron (II) phosphate compound is dispersed in the polar solvent so that the molar concentration of the iron element is 3 mol / L or less. In the heat treatment step, the raw slurry is heated in a sealed container at a temperature of 120 to 280 ° C. in an inert gas atmosphere to synthesize the lithium iron phosphate compound having the olivine structure represented by the general formula.

以下、本例の正極活物質の製造方法につき、詳細に説明する。
まず、リン酸リチウム化合物(Li3PO4)と、リン酸鉄(II)化合物(Fe3(PO4)2・8H2O)とを、充分に脱酸素処理した脱イオン水100mlに分散させて原料スラリーを作製した(原料分散工程)。このとき、Li及びFeの濃度がいずれも0.15mol/Lとなるように分散させた。次いで、原料スラリーをポリエチレン製のポットに5mmφのジルコニアボールとともに導入し、不活性ガスを封入して24時間ボールミル混合を行った。その後、原料スラリーをオートクレーブに移し替え、不活性ガスを封入して、温度180℃で24時間加熱した(熱処理工程)。その後、充分に洗浄し、オリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)からなる正極活物質を得た。
Hereinafter, the method for producing the positive electrode active material of this example will be described in detail.
First, a lithium phosphate compound (Li 3 PO 4 ) and an iron (II) phosphate compound (Fe 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O) are dispersed in 100 ml of sufficiently deoxygenated deionized water. A raw material slurry was prepared (raw material dispersion step). At this time, it was dispersed so that the concentrations of Li and Fe were both 0.15 mol / L. Next, the raw slurry was introduced into a polyethylene pot together with 5 mmφ zirconia balls, filled with an inert gas, and mixed with a ball mill for 24 hours. Thereafter, the raw slurry was transferred to an autoclave, filled with an inert gas, and heated at a temperature of 180 ° C. for 24 hours (heat treatment step). Thereafter, it was sufficiently washed to obtain a positive electrode active material composed of a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) having an olivine structure.

次いで、得られた正極活物質を、走査電子顕微鏡(SEM)により観察した。正極活物質のSEM写真を図1に示す。図1より知られるごとく、正極活物質は、粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなっていた。SEMによる顕微鏡観察によって、本例の正極活物質の粒子状凸部及び異形粒子の粒径を測定した。その結果を後述の表1に示す。   Next, the obtained positive electrode active material was observed with a scanning electron microscope (SEM). An SEM photograph of the positive electrode active material is shown in FIG. As known from FIG. 1, the positive electrode active material was formed of irregularly shaped particles having a plurality of particulate protrusions on the surface. The particle size of the particle-shaped convex part and irregular-shaped particle | grains of the positive electrode active material of this example was measured by the microscope observation by SEM. The results are shown in Table 1 below.

また、本例においては、さらに、上記のようにして得られたリン酸鉄リチウムからなる正極活物質を脱イオン水中に分散させ、最終生成物中におけるリン酸鉄リチウムとカーボンとの重量比が95:5となるように、スクロースとと共に攪拌し、乾燥させてスクロースをコーティングしたリン酸鉄リチウムを得た。次いで、これを不活性ガス雰囲気中で温度800℃で1時間加熱し、カーボンがコートされたリン酸鉄リチウムからなる正極活物質を得た。これを試料E1とする。   Further, in this example, the positive electrode active material composed of lithium iron phosphate obtained as described above is further dispersed in deionized water, and the weight ratio of lithium iron phosphate and carbon in the final product is The mixture was stirred with sucrose so as to be 95: 5 and dried to obtain lithium iron phosphate coated with sucrose. Next, this was heated in an inert gas atmosphere at a temperature of 800 ° C. for 1 hour to obtain a positive electrode active material composed of lithium iron phosphate coated with carbon. This is designated as Sample E1.

次に、上記試料E1の正極活物質を用いてリチウムイオン二次電池を作製する。
図2に示すごとく、本例のリチウムイオン二次電池1は、正極2、負極3、セパレータ4、ガスケット59、及び電池ケース6等よりなっている。電池ケース6は、18650型の円筒形状のケースであり、キャップ63及び外装缶65よりなる。電池ケース6内には、シート状の正極2及び負極3が、該正極2及び負極3の間に挟んだセパレータ4と共に捲回した状態で配置されている。
また、電池ケース6のキャップ63の内側には、ガスケット59が配置されており、電池ケース6の内部には、非水電解液が注入されている。
Next, a lithium ion secondary battery is manufactured using the positive electrode active material of the sample E1.
As shown in FIG. 2, the lithium ion secondary battery 1 of this example includes a positive electrode 2, a negative electrode 3, a separator 4, a gasket 59, a battery case 6, and the like. The battery case 6 is a 18650 type cylindrical case, and includes a cap 63 and an outer can 65. In the battery case 6, a sheet-like positive electrode 2 and a negative electrode 3 are arranged in a wound state together with a separator 4 sandwiched between the positive electrode 2 and the negative electrode 3.
A gasket 59 is disposed inside the cap 63 of the battery case 6, and a non-aqueous electrolyte is injected into the battery case 6.

また、正極2は、正極活物質として上記のようにして作製した試料E1を含有し、負極3は負極活物質として繊維状黒鉛を含有している。
正極2及び負極3には、それぞれ正極集電リード23及び負極集電リード33が熔接により設けられている。正極集電リード23は、キャップ63側に配置された正極集電タブ235に熔接により接続されている。また、負極集電リード33は、外装缶65の底に配置された負極集電タブ335に熔接により接続されている。
Moreover, the positive electrode 2 contains the sample E1 produced as mentioned above as a positive electrode active material, and the negative electrode 3 contains fibrous graphite as a negative electrode active material.
The positive electrode 2 and the negative electrode 3 are respectively provided with a positive electrode current collecting lead 23 and a negative electrode current collecting lead 33 by welding. The positive electrode current collector lead 23 is connected to the positive electrode current collector tab 235 disposed on the cap 63 side by welding. Further, the negative electrode current collecting lead 33 is connected by welding to a negative electrode current collecting tab 335 disposed on the bottom of the outer can 65.

また、非水電解液は、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との混合有機溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解してなり、電池ケース6内に注入されている。 Further, the nonaqueous electrolytic solution is prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed organic solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) so as to be 1 mol / L and injected into the battery case 6. .

以下、本例のリチウムイオン二次電池の作製方法について説明する。
まず、上記試料E1の正極活物質を85wt%、導電材としてのカーボンブラックを10wt%、及び結着材としてのポリフッ化ビニリデンを5wt%混合し、さらに分散材としてのN−メチル−2−ピロリドンを適量添加し、分散させてスラリー状の正極合材を得た。この正極合材を厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布して乾燥させた。その後、ロールプレスで高密度化し、52mm幅×450mm長の形状に切り出し、シート状の正極2を作製した。なお、正極活物質の付着量は、片面当り7mg/cm2程度とした。
Hereinafter, a method for manufacturing the lithium ion secondary battery of this example will be described.
First, 85 wt% of the positive electrode active material of Sample E1, 10 wt% of carbon black as a conductive material, and 5 wt% of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed, and further N-methyl-2-pyrrolidone as a dispersing material was mixed. An appropriate amount of was added and dispersed to obtain a slurry-like positive electrode mixture. This positive electrode mixture was applied to both sides of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried. Then, it densified with the roll press, cut out in the shape of 52 mm width x 450 mm length, and produced the sheet-like positive electrode 2. The amount of positive electrode active material deposited was about 7 mg / cm 2 per side.

一方、負極3の作製にあたっては、まず、負極活物質としての繊維状黒鉛と結着材としてのポリフッ化ビニリデンとを混合し、分散材としてN−メチル−2−ピロリドンを適量添加し、分散させてスラリー状の負極合材を得た。負極活物質と結着材との混合比は、重量比で、負極活物質:結着材=95:5とした。
次いで、上記のようにして得られた負極合材を、厚さ10μmの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥させた。その後、ロールプレスで高密度化し、54mm幅×500mm長の形状に切り出し、シート状の負極3を作製した。なお、負極活物質の付着量は、片面当り、5mg/cm2程度とした。
On the other hand, in producing the negative electrode 3, first, fibrous graphite as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone is added and dispersed as a dispersing agent. Thus, a slurry-like negative electrode mixture was obtained. The mixing ratio of the negative electrode active material and the binder was, by weight, negative electrode active material: binder = 95: 5.
Next, the negative electrode mixture obtained as described above was applied to both surfaces of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm and dried. Then, it densified with the roll press, cut out into the shape of 54 mm width x 500 mm length, and produced the sheet-like negative electrode 3. Incidentally, the adhesion amount of the negative electrode active material, per side, was 5 mg / cm 2 or so.

次に、図2に示すごとく、上記のようにして得られたシート状の正極2及び負極3に、それぞれ正極集電リード23及び負極集電リード33を熔接した。これらの正極2及び負極3を、これらの間に幅56mm、厚さ25μmのポリエチレン製のセパレータ4を挟んだ状態で捲回し、ロール状の電極体を作製した。   Next, as shown in FIG. 2, a positive electrode current collecting lead 23 and a negative electrode current collecting lead 33 were welded to the sheet-like positive electrode 2 and negative electrode 3 obtained as described above, respectively. The positive electrode 2 and the negative electrode 3 were wound in a state where a polyethylene separator 4 having a width of 56 mm and a thickness of 25 μm was sandwiched between them, and a roll-shaped electrode body was produced.

続いて、このロール状の電極体を、外装缶65及びキャップ63よりなる18650型の円筒状の電池ケース6に挿入した。このとき、電池ケース6のキャップ63側に配置した正極集電タブ235に、正極集電リード23を熔接により接続すると共に、外装缶65の底に配置した負極集電タブ335に負極集電リード33を熔接により接続した。   Subsequently, the roll-shaped electrode body was inserted into an 18650-type cylindrical battery case 6 including an outer can 65 and a cap 63. At this time, the positive electrode current collecting lead 23 is welded to the positive electrode current collecting tab 235 disposed on the cap 63 side of the battery case 6 and the negative electrode current collecting lead 335 is disposed on the negative electrode current collecting tab 335 disposed on the bottom of the outer can 65. 33 was connected by welding.

次に、電池ケース6内に上記のようにして準備した非水電解液(試料E1)を含浸させた。そしてキャップ63の内側にガスケット59を配置すると共に、このキャップ63を外装缶65の開口部に配置した。続いて、キャップ63にかしめ加工を施すことにより電池ケース6を密閉し、リチウムイオン二次電池1を作製した。これを電池E1とした。   Next, the battery case 6 was impregnated with the nonaqueous electrolyte solution (sample E1) prepared as described above. A gasket 59 is disposed inside the cap 63, and the cap 63 is disposed in the opening of the outer can 65. Subsequently, the battery case 6 was sealed by caulking the cap 63, and the lithium ion secondary battery 1 was manufactured. This was designated as battery E1.

(実施例2)
本例においては、オリビン構造のLiFe0.5Mn0.5PO4からなり、粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなる正極活物質を作製した。
具体的には、まず、リン酸リチウム化合物と、リン酸鉄(II)化合物と、酢酸マンガンとを脱イオン水100mlに分散させて原料スラリーを作製した。このとき、Feの濃度が0.075mol/Lで、かつFe:Mn:Pがモル比で1:1:2となるように分散させた。
次いで、実施例1と同様にして、原料スラリーのボールミル混合及び熱処理工程を行い、充分に洗浄し、オリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物(LiFe0.5Mn0.5PO4)からなる正極活物質を得た。
(Example 2)
In this example, a positive electrode active material made of deformed particles made of LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 having an olivine structure and having a plurality of particulate protrusions on the surface was prepared.
Specifically, first, a lithium phosphate compound, an iron (II) phosphate compound, and manganese acetate were dispersed in 100 ml of deionized water to prepare a raw material slurry. At this time, the Fe concentration was 0.075 mol / L, and Fe: Mn: P was dispersed so that the molar ratio was 1: 1: 2.
Subsequently, in the same manner as in Example 1, the raw slurry was subjected to ball mill mixing and a heat treatment step, and sufficiently washed to obtain a positive electrode active material composed of a lithium iron phosphate compound (LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 ) having an olivine structure. .

次いで、得られた正極活物質を、走査電子顕微鏡(SEM)により観察した。その結果、本例の正極活物質は、実施例1と同様に、粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなっていた。SEMによる顕微鏡観察によって、本例の正極活物質の粒子状凸部及び異形粒子の粒径を測定した。その結果を後述の表1に示す。   Next, the obtained positive electrode active material was observed with a scanning electron microscope (SEM). As a result, the positive electrode active material of this example was composed of irregularly shaped particles having a plurality of particulate protrusions on the surface, as in Example 1. The particle size of the particle-shaped convex part and irregular-shaped particle | grains of the positive electrode active material of this example was measured by the microscope observation by SEM. The results are shown in Table 1 below.

また、本例においては、さらに実施例1と同様にして、上記のようにして得られたLiFe0.5Mn0.5PO4からなる正極活物質を脱イオン水中に分散させ、最終生成物中におけるリン酸鉄リチウムとカーボンとの重量比が95:5となるように、スクロースとと共に攪拌し、乾燥後、不活性ガス雰囲気中で温度800℃で1時間加熱し、カーボンがコートされたLiFe0.5Mn0.5PO4からなる正極活物質を得た。これを試料E2とする。 Further, in this example, in the same manner as in Example 1, the positive electrode active material made of LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 obtained as described above was dispersed in deionized water, and phosphoric acid in the final product was dispersed. LiFe 0.5 Mn 0.5 coated with carbon was stirred with sucrose so that the weight ratio of iron lithium to carbon was 95: 5, dried and then heated in an inert gas atmosphere at a temperature of 800 ° C. for 1 hour. A positive electrode active material made of PO 4 was obtained. This is designated as Sample E2.

また、本例においては、上記試料E2の正極活物質を用いてリチウムイオン二次電池(電池E2)を作製した。本例の電池E2は、正極活物質として、上記試料E2を用いた点を除いては、実施例1と同様にして作製した。   In this example, a lithium ion secondary battery (battery E2) was produced using the positive electrode active material of sample E2. The battery E2 of this example was produced in the same manner as in Example 1 except that the sample E2 was used as the positive electrode active material.

(比較例1)
本例においては、所謂固相合成法により、粒径1μm以下の微細なオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)からなる正極活物質を作製する。
具体的には、まず、出発原料として、2価のシュウ酸鉄、炭酸リチウム、リン酸二水素アンモニウム、及びカーボンブラックを準備した。次いで、シュウ酸鉄と炭酸リチウムとリン酸二水素アンモニウムとを、モル比で、Li:Fe:Pが1.2:1:1となるような割合で配合し、さらに、カーボンブラックを、後述の焼成後に得られるLiFePO4とカーボンブラックとの重量比が95:5となるように混合した。次いで、得られた混合物を温度650℃で、不活性ガス雰囲気下で24時間焼成し、カーボンがコートされたLiFePO4からなる正極活物質(試料C1)を得た。
(Comparative Example 1)
In this example, a positive electrode active material made of a fine olivine-structure lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) having a particle size of 1 μm or less is produced by a so-called solid phase synthesis method.
Specifically, first, divalent iron oxalate, lithium carbonate, ammonium dihydrogen phosphate, and carbon black were prepared as starting materials. Next, iron oxalate, lithium carbonate, and ammonium dihydrogen phosphate are blended in a molar ratio such that Li: Fe: P is 1.2: 1: 1, and carbon black is described later. Were mixed so that the weight ratio of LiFePO 4 and carbon black obtained after firing was 95: 5. Subsequently, the obtained mixture was baked at 650 ° C. in an inert gas atmosphere for 24 hours to obtain a positive electrode active material (sample C1) made of carbon-coated LiFePO 4 .

次いで、得られた正極活物質を、走査電子顕微鏡(SEM)により観察した。正極活物質のSEM写真を図3に示す。図3より知られるごとく、本例の正極活物質(試料C1)は、微細な粒子からなっており、上記試料E1及び試料E2のような異形粒子からなる構造は確認できない。SEMによる顕微鏡観察によって、本例の正極活物質の粒子径を測定した。その結果を後述の表1に示す。   Next, the obtained positive electrode active material was observed with a scanning electron microscope (SEM). An SEM photograph of the positive electrode active material is shown in FIG. As is known from FIG. 3, the positive electrode active material (sample C1) of this example is composed of fine particles, and a structure composed of irregularly shaped particles such as sample E1 and sample E2 cannot be confirmed. The particle diameter of the positive electrode active material of this example was measured by microscopic observation with SEM. The results are shown in Table 1 below.

また、本例においては、上記試料C1の正極活物質を用いてリチウムイオン二次電池(電池C1)を作製した。本例の電池C1は、正極活物質として、上記試料C1を用いた点を除いては、実施例1と同様にして作製した。   In this example, a lithium ion secondary battery (battery C1) was produced using the positive electrode active material of the sample C1. The battery C1 of this example was produced in the same manner as in Example 1 except that the sample C1 was used as the positive electrode active material.

(比較例2)
本例においては、所謂固相合成法により、粒径1μm以下の微細なオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物(LiFe0.5Mn0.5PO4)からなる正極活物質を作製する。
具体的には、まず、出発原料として、炭酸リチウム、2価のシュウ酸鉄、炭酸マンガン、リン酸二水素アンモニウム、及びカーボンブラックを準備した。次いで、炭酸リチウムとシュウ酸鉄と炭酸マンガンとリン酸二水素アンモニウムとを、モル比で、Li:Fe:Mn:Pが1.2:0.5:0.5:1となるような割合で配合し、さらに、カーボンブラックを、後述の焼成後に得られるLiFe0.5Mn0.5PO4とカーボンブラックとの重量比が95:5となるように混合した。次いで、得られた混合物を温度650℃で、不活性ガス雰囲気下で24時間焼成し、カーボンがコートされたLiFe0.5Mn0.5PO4からなる正極活物質(試料C2)を得た。
(Comparative Example 2)
In this example, a positive electrode active material made of a lithium iron phosphate compound (LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 ) having a fine olivine structure with a particle size of 1 μm or less is prepared by a so-called solid phase synthesis method.
Specifically, lithium carbonate, divalent iron oxalate, manganese carbonate, ammonium dihydrogen phosphate, and carbon black were prepared as starting materials. Next, a ratio such that Li: Fe: Mn: P is 1.2: 0.5: 0.5: 1 in a molar ratio of lithium carbonate, iron oxalate, manganese carbonate, and ammonium dihydrogen phosphate. Further, carbon black was mixed so that the weight ratio of LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 obtained after firing described later and carbon black was 95: 5. Next, the obtained mixture was baked at 650 ° C. in an inert gas atmosphere for 24 hours to obtain a positive electrode active material (sample C2) made of carbon-coated LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 .

次いで、得られた正極活物質を、走査電子顕微鏡(SEM)により観察した。本例の正極活物質(試料C2)は、上記試料C1と同様に微細な粒子からなっており、上記試料E1及び試料E2のような異形粒子からなる構造は確認できなかった。SEMによる顕微鏡観察によって、本例の正極活物質の粒子径を測定した。その結果を後述の表1に示す。   Next, the obtained positive electrode active material was observed with a scanning electron microscope (SEM). The positive electrode active material (sample C2) of this example is composed of fine particles like the sample C1, and a structure composed of irregular shaped particles such as the sample E1 and the sample E2 cannot be confirmed. The particle diameter of the positive electrode active material of this example was measured by microscopic observation with SEM. The results are shown in Table 1 below.

また、本例においては、上記試料C2の正極活物質を用いてリチウムイオン二次電池(電池C2)を作製した。本例の電池C2は、正極活物質として、上記試料C2を用いた点を除いては、実施例1と同様にして作製した。   In this example, a lithium ion secondary battery (battery C2) was produced using the positive electrode active material of the sample C2. Battery C2 of this example was produced in the same manner as in Example 1 except that sample C2 was used as the positive electrode active material.

(実験例)
次に、実施例1、実施例2、比較例1、及び比較例2において作製した4種類のリチウムイオン二次電池(電池E1、電池E2、電池C1、及び電池C2)について、充放電レート特性の評価を行うと共に、充放電サイクル試験を行って容量維持率及び抵抗増加率の評価を行った。
(Experimental example)
Next, charge / discharge rate characteristics of the four types of lithium ion secondary batteries (battery E1, battery E2, battery C1, and battery C2) produced in Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were used. And a charge / discharge cycle test to evaluate the capacity retention rate and the resistance increase rate.

「充放電レート特性」
充放電レート特性は、異なる放電電流値で放電を行ったときの放電容量(mAh/g)を測定することによって評価した。
即ち、まず、温度20℃の条件下で、各電池(電池E1、電池E2、電池C1、及び電池C2)を電流0.2Cで充電した。充電は、定電流定電圧で充電上限電圧4.1Vまで行い、電池容量の100%(SOC=100%)に調整した。次いで、2C、1C、及び0.1Cという各一定の電流で放電を行い、そのときの放電容量を測定した。その結果を表1に示す。なお、電流1Cとは、電池をSOC100%まで1時間かけて充電させるときの電流値のことである。
“Charge / Discharge Rate Characteristics”
The charge / discharge rate characteristics were evaluated by measuring the discharge capacity (mAh / g) when discharging was performed at different discharge current values.
That is, first, each battery (battery E1, battery E2, battery C1, and battery C2) was charged with a current of 0.2 C under the condition of a temperature of 20 ° C. Charging was performed at a constant current and a constant voltage up to a charging upper limit voltage of 4.1 V, and the battery capacity was adjusted to 100% (SOC = 100%). Next, discharging was performed at constant currents of 2C, 1C, and 0.1C, and the discharge capacity at that time was measured. The results are shown in Table 1. The current 1C is a current value when charging the battery to SOC 100% over 1 hour.

「充放電サイクル試験」
電池の実使用温度範囲の上限と目される60℃の温度条件下で、各電池(電池E1、電池E2、電池C1、及び電池C2)を、電流密度2.0mA/cm2の定電流で充電上限電圧4.1Vまで充電し、次いで電流密度2.0mA/cm2の定電流で放電下限電圧3.0Vまで放電を行う充放電を1サイクルとし、このサイクルを合計100サイクル行った。
"Charge / discharge cycle test"
Each battery (battery E1, battery E2, battery C1, and battery C2) is subjected to a constant current with a current density of 2.0 mA / cm 2 under a temperature condition of 60 ° C., which is regarded as the upper limit of the actual use temperature range of the battery. Charging / discharging which charged to the charging upper limit voltage 4.1V and then discharged to the discharge lower limit voltage 3.0V with the constant current of 2.0 mA / cm < 2 > of current density was made into 1 cycle, and this cycle was performed 100 times in total.

「容量維持率」
充放電サイクル試験前後において、充放電サイクル試験前の放電容量を放電容量A、充放電サイクル試験後の放電容量を放電容量Bとしたとき、容量維持率を下記の式(a)により算出した。その結果を表1に示す。
容量維持率(%)=放電容量B/放電容量A×100 ・・・・(a)
"Capacity maintenance rate"
Before and after the charge / discharge cycle test, when the discharge capacity before the charge / discharge cycle test was discharge capacity A and the discharge capacity after the charge / discharge cycle test was discharge capacity B, the capacity retention rate was calculated by the following equation (a). The results are shown in Table 1.
Capacity maintenance ratio (%) = discharge capacity B / discharge capacity A × 100 (a)

「抵抗増加率」
各電池を電池容量の50%(SOC=50%)に調整し、温度20℃の条件下で、0.5A、1A、2A、3A、5Aの電流を流して10秒後の電池電圧を測定した。流した電流と電圧とを直線近似し、その傾きからIV抵抗を求めた。
IV抵抗増加率は、上記充放電サイクル試験後のIV抵抗を抵抗Y、充放電サイクル試験前のIV抵抗を抵抗Xとすると、下記の式(b)にて算出することができる。その結果を表1に示す。
抵抗増加率(%)=(抵抗Y−抵抗X)×100/抵抗X ・・・・(b)
"Resistance increase rate"
Each battery is adjusted to 50% of the battery capacity (SOC = 50%), and the current of 0.5A, 1A, 2A, 3A, 5A is passed under the condition of a temperature of 20 ° C, and the battery voltage after 10 seconds is measured. did. The applied current and voltage were linearly approximated, and IV resistance was obtained from the slope.
The IV resistance increase rate can be calculated by the following equation (b), where IV resistance after the charge / discharge cycle test is resistance Y and IV resistance before the charge / discharge cycle test is resistance X. The results are shown in Table 1.
Resistance increase rate (%) = (resistance Y−resistance X) × 100 / resistance X (b)

表1より知られるごとく、同組成の正極活物質を含有する電池E1と電池C1、並びに電池E2と電池C2とをそれぞれ比較すると、0.1C、1C、2Cの各放電電流で放電させても、ほぼ同程度の放電容量を示すことがわかる。即ち、粒径1μm以下の粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなる正極活物質(試料E1及び試料E2)を含有する電池E1及び電池E2は、粒径1μm以下の微細な粒子からなる正極活物質(試料C1及び試料C2)を含有する電池C1及び電池C2と同程度の優れた充放電レート特性を示すことができる。   As is known from Table 1, when the battery E1 and the battery C1 containing the positive electrode active material having the same composition and the battery E2 and the battery C2 are respectively compared, even if they are discharged at discharge currents of 0.1C, 1C, and 2C, respectively. It can be seen that the discharge capacity is almost the same. That is, the battery E1 and the battery E2 containing positive electrode active materials (sample E1 and sample E2) made of irregularly shaped particles having a plurality of particulate protrusions having a particle diameter of 1 μm or less on the surface are made of fine particles having a particle diameter of 1 μm or less. Thus, excellent charge / discharge rate characteristics similar to those of the battery C1 and the battery C2 containing the positive electrode active materials (sample C1 and sample C2) can be exhibited.

また、同組成の正極活物質を有する電池E1と電池C1、及び電池E2と電池C2とをそれぞれ比較すると、電池E1は電池C1に比べて、また電池E2は電池C2に比べて、容量維持率が向上し、さらに抵抗増加率が低下していることがわかる。
したがって、電池E1及び電池E2は、充放電を繰り返し行っても、電池C1及び電池C2よりも高い容量を維持できると共に、高い出力を発揮することができる。
Further, when comparing the battery E1 and the battery C1 having the same composition of the positive electrode active material, and the battery E2 and the battery C2, the battery E1 is compared with the battery C1, and the battery E2 is compared with the battery C2. It can be seen that the resistance increase rate is further reduced.
Therefore, the battery E1 and the battery E2 can maintain a higher capacity than the battery C1 and the battery C2 and exhibit a high output even when charging and discharging are repeated.

実施例1にかかる、正極活物質(試料E1)についての走査電子顕微鏡(SEM)写真。The scanning electron microscope (SEM) photograph about the positive electrode active material (sample E1) concerning Example 1. FIG. 実施例1にかかる、リチウムイオン二次電池の構成を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 比較例1にかかる、正極活物質(試料C1)についての走査電子顕微鏡(SEM)写真。The scanning electron microscope (SEM) photograph about the positive electrode active material (sample C1) concerning the comparative example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 リチウムイオン二次電池
2 正極
3 負極
4 セパレータ
1 Lithium ion secondary battery 2 Positive electrode 3 Negative electrode 4 Separator

Claims (6)

一般式Li1-xFe1-yyPO4(但し、−0.2≦x≦0.2、0≦y≦0.5、MはLi、Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn、及びYから選ばれる1種以上の元素)で表されるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなり、金属製の正極集電体に接着させてリチウムイオン二次電池用の正極を作製するために用いられる正極活物質の製造方法において、
リン酸リチウム化合物と、リン酸鉄(II)化合物と、必要に応じて添加される金属元素Mを含有する化合物とを極性溶媒に分散させて原料スラリーを作製する原料分散工程と、
上記原料スラリーを密閉容器中で不活性ガス雰囲気下で温度120〜280℃で加熱して、上記一般式で表されるオリビン構造の上記リチウム鉄リン酸化合物を合成する熱処理工程とを有し、
上記原料分散工程においては、上記原料スラリー中における鉄元素のモル濃度が3mol/L以下となるように、上記リン酸鉄(II)化合物を上記極性溶媒に分散させることを特徴とする正極活物質の製造方法。
Formula Li 1-x Fe 1-y M y PO 4 ( where, -0.2 ≦ x ≦ 0.2,0 ≦ y ≦ 0.5, M is Li, Ni, Co, Mn, Mg, Al, A positive electrode current collector made of a metal, comprising a lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by one or more elements selected from Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn, and Y) In the method for producing a positive electrode active material used for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery by bonding to a body,
A raw material dispersion step in which a lithium phosphate compound, an iron (II) phosphate compound, and a compound containing a metal element M added as necessary are dispersed in a polar solvent to produce a raw material slurry;
Heat treatment step of synthesizing the lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by the above general formula by heating the raw material slurry in a sealed container at a temperature of 120 to 280 ° C. under an inert gas atmosphere,
In the raw material dispersion step, the iron (II) phosphate compound is dispersed in the polar solvent so that the molar concentration of the iron element in the raw material slurry is 3 mol / L or less. Manufacturing method.
金属製の正極集電体に接着させてリチウムイオン二次電池用の正極を作製するために用いられる正極活物質であって、
該正極活物質は、一般式Li1-xFe1-yyPO4(但し、−0.2≦x≦0.2、0≦y≦0.5、MはLi、Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn、及びYから選ばれる1種以上の元素)で表されるオリビン構造のリチウム鉄リン酸化合物からなり、
上記正極活物質は、粒径1μm以下の粒子状凸部を表面に複数備えた異形粒子からなることを特徴とする正極活物質。
A positive electrode active material used for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery by being adhered to a metal positive electrode current collector,
The positive electrode active material has a general formula Li 1-x Fe 1- y My PO 4 (where −0.2 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, M represents Li, Ni, Co, A lithium iron phosphate compound having an olivine structure represented by Mn, Mg, Al, Ti, Ga, Cu, V, Nb, Zr, Ce, In, Zn, and Y).
The positive electrode active material is formed of irregular shaped particles having a plurality of particulate convex portions having a particle size of 1 μm or less on the surface.
請求項2において、上記正極活物質は、請求項1に記載の製造方法によって製造されたものであることを特徴とする正極活物質。   The positive electrode active material according to claim 2, wherein the positive electrode active material is produced by the production method according to claim 1. 請求項2又は3において、上記異形粒子の表面の少なくとも一部は、炭素、貴金属、金属、及び導電性高分子から選ばれる1種以上からなる導電性物質によって被覆されていることを特徴とする正極活物質。   4. The surface of the irregularly shaped particle according to claim 2, wherein at least a part of the surface of the irregularly shaped particle is coated with a conductive substance made of at least one selected from carbon, a noble metal, a metal, and a conductive polymer. Positive electrode active material. 請求項4において、上記導電性物質は、炭素であることを特徴とする正極活物質。   The positive electrode active material according to claim 4, wherein the conductive material is carbon. 正極と、負極と、電解質を非水溶媒に溶解してなる非水電解液とを備えるリチウムイオン二次電池であって、
上記正極は、正極活物質を金属製の正極集電体に接着させてなり、
上記正極活物質としては、請求項2〜5のいずれか一項に記載の正極活物質が採用されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent,
The positive electrode is formed by bonding a positive electrode active material to a metal positive electrode current collector,
A lithium ion secondary battery in which the positive electrode active material according to any one of claims 2 to 5 is adopted as the positive electrode active material.
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