JP2007066839A - Cathode active material, manufacturing method of the same, and battery - Google Patents

Cathode active material, manufacturing method of the same, and battery Download PDF

Info

Publication number
JP2007066839A
JP2007066839A JP2005254882A JP2005254882A JP2007066839A JP 2007066839 A JP2007066839 A JP 2007066839A JP 2005254882 A JP2005254882 A JP 2005254882A JP 2005254882 A JP2005254882 A JP 2005254882A JP 2007066839 A JP2007066839 A JP 2007066839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
active material
electrode active
precursor
chemical formula
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.)
Pending
Application number
JP2005254882A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruo Watanabe
春夫 渡辺
Masanori Soma
正典 相馬
Yuudai Oyama
有代 大山
Koshi Morita
耕詩 森田
Nozomi Morita
望 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2005254882A priority Critical patent/JP2007066839A/en
Publication of JP2007066839A publication Critical patent/JP2007066839A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cathode activator which further improves chemical stability, a manufacturing method of the same, and a battery. <P>SOLUTION: The cathode activator is manufactured by applying a heat treatment to a mixed compound containing a first precursor having covering precursor containing Ni or Mn on Li<SB>1+x</SB>Co<SB>1-y</SB>M1<SB>y</SB>O<SB>2-z</SB>(M1 is another metallic element, or semi-metallic element, -0.10≤x≤0.10, 0≤y<0.50, -0.10≤z≤0.20), a second precursor containing an oxide or hydroxide of which average composition of metallic element and semi-metallic element is expressed by Co<SB>1-a-b-c</SB>Ni<SB>a</SB>Mn<SB>b</SB>M2<SB>c</SB>(M2 is another metallic element or semi-metallic element, 0≤a<0.85, 0≤b<0.50, 0≤c<0.10, 0<a+b+c≤1), and lithium compound. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極活物質およびその製造方法、並びにそれを用いた電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium (Li), a method for producing the same, and a battery using the same.

近年、ビデオカメラあるいはノート型パソコンなどのポータブル機器の普及に伴い、小型高容量の二次電池に対する需要が高まっている。現在使用されている二次電池には、アルカリ電解液を用いたニッケル−カドミウム電池があるが、電池電圧が1.2Vと低く、エネルギー密度を向上させることが難しい。そのため、比重が0.534と固体の単体中最も軽いうえ、電位が極めて卑であり、単位質量当たりの電流容量も金属負極材料中最大であるリチウム金属を用いたいわゆるリチウム金属二次電池の開発が検討されてきた。しかし、リチウム金属二次電池では、充放電に伴い負極にリチウムが樹枝状に成長し、サイクル特性が低下したり、あるいはセパレータを突き破って内部短絡を生じてしまうなどの問題があった。そこで、コークスなどの炭素材料を負極に用い、アルカリ金属イオンを吸蔵および放出することにより充放電を繰り返す二次電池が開発され、充放電に伴う負極の劣化が改善された(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras or laptop computers, the demand for small, high-capacity secondary batteries has increased. Currently used secondary batteries include nickel-cadmium batteries using an alkaline electrolyte, but the battery voltage is as low as 1.2 V, and it is difficult to improve the energy density. Therefore, development of a so-called lithium metal secondary battery using lithium metal having a specific gravity of 0.534, which is the lightest among solid solids, has a very low potential, and has the largest current capacity per unit mass among metal anode materials. Has been studied. However, the lithium metal secondary battery has a problem that lithium is dendriticly grown on the negative electrode with charge / discharge and cycle characteristics are deteriorated or an internal short circuit is caused by breaking through the separator. Therefore, a secondary battery that repeats charge and discharge by using a carbon material such as coke for the negative electrode and occludes and releases alkali metal ions has been developed, and deterioration of the negative electrode due to charge and discharge has been improved (for example, Patent Document 1). reference).

一方、正極活物質には、4V前後の電池電圧を得ることができるものとして、アルカリ金属を含む遷移金属カルコゲン化物が知られている。中でも、コバルト酸リチウムあるいはニッケル酸リチウムなどの複合酸化物は高電位、安定性および長寿命という点から有望であり、特に、コバルト酸リチウムは高電位を示すことから、充電電圧を高くすることによりエネルギー密度を向上させることが期待される。   On the other hand, transition metal chalcogenides containing alkali metals are known as positive electrode active materials that can obtain a battery voltage of around 4V. Among these, composite oxides such as lithium cobaltate or lithium nickelate are promising in terms of high potential, stability, and long life. In particular, lithium cobaltate exhibits high potential, so by increasing the charging voltage. It is expected to improve the energy density.

ところが、充電電圧を高くすると正極近傍における酸化雰囲気が強くなり、電解質が酸化分解により劣化しやすくなる、または正極からコバルトが溶出しやすくなるという問題があった。その結果、充放電効率が低下し、サイクル特性が低下してしまったり、高温特性が低下してしまい、充電電圧を高くすることが難しかった。   However, when the charging voltage is increased, the oxidizing atmosphere in the vicinity of the positive electrode becomes strong, and there is a problem that the electrolyte is likely to be deteriorated by oxidative decomposition or cobalt is easily eluted from the positive electrode. As a result, the charge / discharge efficiency is lowered, the cycle characteristics are lowered, the high temperature characteristics are lowered, and it is difficult to increase the charge voltage.

なお、従来より、正極活物質の安定性を向上させる手段として、リチウムニッケルマンガン複合酸化物などを少量混合して用いること(例えば、特許文献2参照)、または複合酸化物粒子の表面に被覆層を形成することが知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開昭62−90863号公報 特開2002−100357号公報 特開2003−221234号公報
Conventionally, as a means for improving the stability of the positive electrode active material, a small amount of lithium nickel manganese composite oxide or the like is used by mixing (for example, see Patent Document 2), or a coating layer is formed on the surface of the composite oxide particles. It is known to form (see, for example, Patent Document 3).
JP 62-90863 A JP 2002-1003007 A JP 2003-221234 A

しかしながら、充電電圧を高くするには化学的安定性をより向上させる必要があり、更なる改善が求められていた。   However, in order to increase the charging voltage, it is necessary to further improve the chemical stability, and further improvement has been demanded.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、化学的安定性をより向上させることができる正極活物質およびその製造方法、並びに電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a positive electrode active material capable of further improving chemical stability, a method for producing the same, and a battery.

本発明による正極活物質は、平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一方の被覆元素を含む酸化物よりなる第1被覆層を形成した第1正極活物質と、平均組成が化2で表される第2複合酸化物を含む第2正極活物質とを含有し、これら第1正極活物質および第2正極活物質は、前記第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に前記被覆元素の水酸化物よりなる第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理することにより得られたものである。
(化1)
Li(1+x) Co(1-y) M1y (2-z)
(化1において、M1はマグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),マンガン,鉄(Fe),ニッケル,銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),スズ(Sn),タングステン(W),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),ニオブ(Nb),カルシウム(Ca)およびストロンチウム(Sr)からなる群のうちの少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞれ−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20の範囲内の値である。)
(化2)
Li(1+d) Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c (2-e)
(化3)
Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c
(化2および化3において、M2はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。a,b,c,dおよびeは、それぞれ0≦a<0.85、0≦b<0.50、0≦c<0.10、0<a+b+c≦1、−0.10≦d≦0.10、−0.10≦e≦0.20の範囲内の値である。)
The positive electrode active material according to the present invention includes an oxide containing at least one covering element of nickel (Ni) and manganese (Mn) in at least part of the first composite oxide particles having an average composition represented by Chemical Formula 1 A first positive electrode active material having a first coating layer formed thereon and a second positive electrode active material containing a second composite oxide having an average composition represented by chemical formula 2; The two positive electrode active material is an average composition of a first precursor in which a first coating precursor made of a hydroxide of the coating element is provided on at least a part of the first composite oxide particles, and a metal element and a metalloid element Is obtained by heat-treating a mixture containing a second precursor containing at least one of an oxide and a hydroxide represented by Chemical Formula 3 and a lithium compound.
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co (1-y) M1 y O (2-z)
(In Chemical Formula 1, M1 is magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese, iron (Fe), nickel, copper (Cu). , Zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), zirconium (Zr), yttrium (Y), niobium (Nb), calcium (Ca) and strontium (Sr) X, y, and z are values in the ranges of -0.10 ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, and −0.10 ≦ z ≦ 0.20, respectively. is there.)
(Chemical formula 2)
Li (1 + d) Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c O (2-e)
(Chemical formula 3)
Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c
(In Chemical Formula 2 and Chemical Formula 3, M2 represents at least one selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. A, b, c, d and e are 0 ≦ a <0.85, 0 ≦ b <0.50, 0 ≦ c <0.10, 0 <a + b + c ≦ 1, −0. (The values are within the range of 10 ≦ d ≦ 0.10 and −0.10 ≦ e ≦ 0.20.)

本発明による正極活物質の製造方法は、平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、ニッケルおよびマンガンのうちの少なくとも一方を含む水酸化物よりなる第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理する工程を含むものである。
(化1)
Li(1+x) Co(1-y) M1y (2-z)
(化1において、M1はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,マンガン,鉄,ニッケル,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞれ−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20の範囲内の値である。)
(化3)
Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c
(化3において、M2はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。a,bおよびcは、それぞれ0≦a<0.85、0≦b<0.50、0≦c<0.10、0<a+b+c≦1の範囲内の値である。)
The method for producing a positive electrode active material according to the present invention includes a first coating comprising a hydroxide containing at least one of nickel and manganese in at least a part of the first composite oxide particles having an average composition represented by Chemical Formula 1. A first precursor provided with a precursor, a second precursor containing at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of a metal element and a metalloid element is represented by Chemical Formula 3, and a lithium compound It includes a step of heat-treating the mixture to be contained.
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co (1-y) M1 y O (2-z)
(In the chemical formula 1, M1 is selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium and strontium. X, y, and z are values in the range of −0.10 ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, and −0.10 ≦ z ≦ 0.20, respectively. .)
(Chemical formula 3)
Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c
(In Chemical Formula 3, M2 is at least one member selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. A, b and c are values within the range of 0 ≦ a <0.85, 0 ≦ b <0.50, 0 ≦ c <0.10, and 0 <a + b + c ≦ 1, respectively.)

本発明による電池は、正極および負極と共に、電解質を備えたものであって、正極は、平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、ニッケルおよびマンガンのうちの少なくとも一方の被覆元素を含む酸化物よりなる第1被覆層を形成した第1正極活物質と、平均組成が化2で表される第2複合酸化物粒子を含む第2正極活物質とを含有し、これら第1正極活物質および第2正極活物質は、前記第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に前記被覆元素の水酸化物よりなる第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理することにより得られたものである。
(化1)
Li(1+x) Co(1-y) M1y (2-z)
(化1において、M1はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,マンガン,鉄,ニッケル,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞれ−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20の範囲内の値である。)
(化2)
Li(1+d) Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c (2-e)
(化3)
Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c
(化2および化3において、M2はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。a,b,c,dおよびeは、それぞれ0≦a<0.85、0≦b<0.50、0≦c<0.10、0<a+b+c≦1、−0.10≦d≦0.10、−0.10≦e≦0.20の範囲内の値である。)
A battery according to the present invention is provided with an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode includes at least a part of the first composite oxide particles represented by chemical formula 1 among nickel and manganese. 1st positive electrode active material in which the 1st coating layer which consists of an oxide containing at least one coating element was formed, and the 2nd positive electrode active material containing the 2nd complex oxide particle whose average composition is represented by Chemical formula 2 The first positive electrode active material and the second positive electrode active material include a first precursor in which a first coating precursor made of a hydroxide of the coating element is provided on at least a part of the first composite oxide particles; Obtained by heat-treating a mixture containing a lithium compound and a second precursor containing at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of metal element and metalloid element is represented by Chemical Formula 3 It is what was done.
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co (1-y) M1 y O (2-z)
(In the chemical formula 1, M1 is selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium and strontium. X, y, and z are values in the range of −0.10 ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, and −0.10 ≦ z ≦ 0.20, respectively. .)
(Chemical formula 2)
Li (1 + d) Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c O (2-e)
(Chemical formula 3)
Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c
(In Chemical Formula 2 and Chemical Formula 3, M2 represents at least one selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. A, b, c, d and e are 0 ≦ a <0.85, 0 ≦ b <0.50, 0 ≦ c <0.10, 0 <a + b + c ≦ 1, −0. (The values are within the range of 10 ≦ d ≦ 0.10 and −0.10 ≦ e ≦ 0.20.)

本発明の正極活物質およびその製造方法によれば、第1複合酸化物粒子に第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理するようにしたので、化学的安定性を向上させることができる。また、第1被覆層の形成と第2正極活物質の合成とを同一の熱処理により行うようにしたので、製造工程の簡素化および製造コストの低減を図ることができる。よって、この正極活物質を用いた本発明の電池によれば、高容量を得ることができると共に、充放電効率をより容易に向上させることができる。   According to the positive electrode active material and the method for producing the same of the present invention, a mixture containing a first precursor obtained by providing a first coating precursor on the first composite oxide particles, a second precursor, and a lithium compound, Since the heat treatment is performed, chemical stability can be improved. In addition, since the formation of the first coating layer and the synthesis of the second positive electrode active material are performed by the same heat treatment, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Therefore, according to the battery of the present invention using this positive electrode active material, a high capacity can be obtained and the charge / discharge efficiency can be improved more easily.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の一実施の形態に係る正極活物質は、平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、ニッケルおよびマンガンのうちの少なくとも一方の被覆元素を含む酸化物よりなる第1被覆層が設けられた第1正極活物質を含有している。   The positive electrode active material according to one embodiment of the present invention includes an oxide containing at least one covering element of nickel and manganese in at least a part of the first composite oxide particles having an average composition represented by Chemical Formula 1 The 1st positive electrode active material in which the 1st coating layer which consists of was provided is contained.

(化1)
Li(1+x) Co(1-y) M1y (2-z)
化1において、M1はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,マンガン,鉄,ニッケル,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co (1-y) M1 y O (2-z)
In Formula 1, M1 is at least one selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. One type.

xは−0.10≦x≦0.10の範囲内の値であり、−0.08≦x≦0.08の範囲内であればより好ましく、−0.06≦x≦0.06の範囲内であれば更に好ましい。これよりも小さいと放電容量が低下してしまい、これにより大きいと被覆層を形成する際にリチウムが拡散し、工程の制御が難しくなる場合があるからである。   x is a value in the range of −0.10 ≦ x ≦ 0.10, more preferably in the range of −0.08 ≦ x ≦ 0.08, and −0.06 ≦ x ≦ 0.06. It is more preferable if it is within the range. If it is smaller than this, the discharge capacity will be reduced, and if it is larger than this, lithium will diffuse when the coating layer is formed, and it may be difficult to control the process.

yは0≦y<0.50の範囲内の値であり、0≦y<0.40の範囲内であればより好ましく、0≦y<0.30の範囲内であれば更に好ましい。すなわち、化1におけるM1は必須の構成元素ではない。コバルトの含有量が多い方が高容量を得ることができると共に、放電電位も高くすることができるので好ましいが、M1を含むようにすれば安定性を向上させることができるからである。   y is a value within the range of 0 ≦ y <0.50, more preferably within the range of 0 ≦ y <0.40, and even more preferably within the range of 0 ≦ y <0.30. That is, M1 in Chemical Formula 1 is not an essential constituent element. A higher cobalt content is preferable because a high capacity can be obtained and a discharge potential can be increased. However, if M1 is included, the stability can be improved.

zは−0.10≦z≦0.20の範囲内の値であり、−0.08≦z≦0.18の範囲内であればより好ましく、−0.06≦z≦0.16の範囲内であれば更に好ましい。この範囲内において、放電容量をより高くすることができるからである。   z is a value in the range of −0.10 ≦ z ≦ 0.20, more preferably in the range of −0.08 ≦ z ≦ 0.18, and −0.06 ≦ z ≦ 0.16. It is more preferable if it is within the range. This is because the discharge capacity can be further increased within this range.

第1被覆層は、反応抑制層として機能するものである。第1被覆層におけるニッケルとマンガンとの組成比は、ニッケル:マンガンのモル比で、100:0から30:70の範囲内であることが好ましく、100:0から40:60の範囲内であればより好ましい。マンガンの量が多くなると、被覆層におけるリチウムの吸蔵量が低下し、正極活物質の容量が低下してしまうからである。   The first coating layer functions as a reaction suppression layer. The composition ratio of nickel and manganese in the first coating layer is preferably in the range of 100: 0 to 30:70, and in the range of 100: 0 to 40:60, as the molar ratio of nickel: manganese. More preferable. This is because when the amount of manganese increases, the amount of occlusion of lithium in the coating layer decreases and the capacity of the positive electrode active material decreases.

第1被覆層の酸化物には、更に、マグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,コバルト,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種が構成元素として含まれていてもよい。第1正極活物質の安定性をより向上させることができると共に、リチウムイオンの拡散性をより向上させることができるからである。この場合、これらの元素を合計した含有量は、第1被覆層におけるニッケルとマンガンとこれらの元素の合計に対して、40mol%以下であることが好ましく、30mol%以下であればより好ましく、20mol%以下であれば更に好ましい。これらの元素の含有量が多くなると、リチウムの吸蔵量が低下し、第1正極活物質の容量が低下してしまうからである。なお、これらの元素は酸化物に固溶していてもしていなくてもよい。   The oxide of the first coating layer further includes a group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, cobalt, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. At least one of them may be included as a constituent element. This is because the stability of the first positive electrode active material can be further improved and the diffusibility of lithium ions can be further improved. In this case, the total content of these elements is preferably 40 mol% or less, more preferably 30 mol% or less, more preferably 20 mol% with respect to the total of nickel, manganese and these elements in the first coating layer. % Or less is more preferable. This is because when the content of these elements increases, the amount of occlusion of lithium decreases and the capacity of the first positive electrode active material decreases. Note that these elements may or may not be dissolved in the oxide.

第1被覆層の量は、第1複合酸化物粒子の0.5質量%以上50質量%以下の範囲内であることが好ましく、1.0質量%以上40質量%以下の範囲内であればより好ましく、2.0質量%以上35質量%以下の範囲内であれば更に好ましい。第1被覆層の量が多いと容量が低下し、少ないと安定性を十分に向上させることができないからである。   The amount of the first coating layer is preferably in the range of 0.5% by mass or more and 50% by mass or less of the first composite oxide particles, and is in the range of 1.0% by mass or more and 40% by mass or less. More preferably, it is more preferably in the range of 2.0 to 35% by mass. This is because if the amount of the first coating layer is large, the capacity decreases, and if it is small, the stability cannot be sufficiently improved.

この正極活物質は、また、第1正極活物質に加えて、平均組成が化2で表される第2複合酸化物を含む第2正極活物質を含有している。化学的安定性をより向上させることができるからである。   In addition to the first positive electrode active material, the positive electrode active material contains a second positive electrode active material containing a second composite oxide having an average composition represented by Chemical Formula 2. This is because chemical stability can be further improved.

(化2)
Li(1+d) Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c (2-e)
化2において、M2はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。
(Chemical formula 2)
Li (1 + d) Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c O (2-e)
In Chemical Formula 2, M2 is at least one member selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. .

aは0≦a<0.85の範囲内の値であり、0≦a<0.80の範囲内であればより好ましい。ニッケルを含むことにより容量を向上させることができるが、含有量が多いと電位が低下してしまうからである。bは0≦b<0.50の範囲内の値であり、0≦b<0.45の範囲内であればより好ましい。マンガンを含むことにより充放電効率を向上させることができるが、含有量が多いと容量が低下してしまうからである。cは0≦c<0.10の範囲内の値であり、0≦c<0.08の範囲内であればより好ましい。M2を含むことにより充放電効率を向上させることができるが、含有量が多いと容量が低下してしまうからである。なお、a+b+cは0<a+b+c≦1の範囲内である。   a is a value within a range of 0 ≦ a <0.85, and more preferably within a range of 0 ≦ a <0.80. The capacity can be improved by including nickel, but the potential decreases if the content is large. b is a value within the range of 0 ≦ b <0.50, and more preferably within the range of 0 ≦ b <0.45. It is because charging / discharging efficiency can be improved by containing manganese, but when there is much content, capacity | capacitance will fall. c is a value within a range of 0 ≦ c <0.10, and more preferably within a range of 0 ≦ c <0.08. It is because charging / discharging efficiency can be improved by including M2, but if the content is large, the capacity decreases. Note that a + b + c is in the range of 0 <a + b + c ≦ 1.

dは−0.10≦d≦0.10の範囲内の値であり、−0.08≦d≦0.08の範囲内であればより好ましく、−0.06≦d≦0.06の範囲内であれば更に好ましい。eは−0.10≦e≦0.20の範囲内の値であり、−0.08≦e≦0.18の範囲内であればより好ましく、−0.06≦z≦0.16の範囲内であれば更に好ましい。これらの範囲内において、放電容量をより高くすることができるからである。   d is a value in the range of −0.10 ≦ d ≦ 0.10, more preferably in the range of −0.08 ≦ d ≦ 0.08, and −0.06 ≦ d ≦ 0.06. It is more preferable if it is within the range. e is a value within the range of −0.10 ≦ e ≦ 0.20, more preferably within the range of −0.08 ≦ e ≦ 0.18, and −0.06 ≦ z ≦ 0.16. It is more preferable if it is within the range. This is because the discharge capacity can be further increased within these ranges.

第2正極活物質は、第2複合酸化物の粒子により構成するようにしてもよいが、第2複合酸化物よりなる粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む酸化物よりなる第2被覆層を設けるようにすればより好ましい。化学的安定性をより向上させることができるからである。   The second positive electrode active material may be composed of particles of the second composite oxide, but a second coating layer made of an oxide containing manganese is formed on at least a part of the particles made of the second composite oxide. More preferably, it is provided. This is because chemical stability can be further improved.

なお、第1被覆層または第2被覆層は、第1正極活物質または第2正極活物質を構成する元素の表面から内部に向かう濃度変化を調べることによりに確認することができる。この濃度変化は、例えば、第1正極活物質または第2正極活物質をスパッタリングなどにより削りながらその組成をオージェ電子分光分析(Auger Electron Spectroscopy ;AES)あるいはSIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry ;二次イオン質量分析)により測定することが可能である。また、第1正極活物質または第2正極活物質を酸性溶液中などでゆっくり溶解させ、その溶出分の時間変化を誘導結合高周波プラズマ(Inductively Coupled Plasma;ICP)分光分析などにより測定することも可能である。   In addition, a 1st coating layer or a 2nd coating layer can be confirmed by investigating the concentration change which goes to the inside from the surface of the element which comprises a 1st positive electrode active material or a 2nd positive electrode active material. This concentration change is caused by, for example, auger electron spectroscopy (AES) or SIMS (secondary ion mass spectrometry) while scraping the first positive electrode active material or the second positive electrode active material by sputtering or the like. Analysis). It is also possible to dissolve the first positive electrode active material or the second positive electrode active material slowly in an acidic solution and measure the time change of the elution by inductively coupled plasma (ICP) spectroscopy. It is.

第1正極活物質および第2正極活物質の平均粒子径は、2.0μm以上50μm以下の範囲内であることが好ましい。2.0μm未満では、正極を作製する際にプレス工程において正極活物質が正極集電体から剥離しやすくなり、また、正極活物質の表面積が大きくなるので、導電剤あるいは結着剤などの添加量を増加させなければならず、単位質量当たりのエネルギー密度が小さくなってしまうからである。逆に、50μmを超えると、正極活物質がセパレータを貫通し、短絡を引き起こしてしまう可能性が高くなるからである。   The average particle diameter of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material is preferably in the range of 2.0 μm to 50 μm. If the thickness is less than 2.0 μm, the positive electrode active material is easily peeled off from the positive electrode current collector in the pressing step when the positive electrode is produced, and the surface area of the positive electrode active material is increased, so that a conductive agent or a binder is added. This is because the amount must be increased, and the energy density per unit mass becomes small. On the other hand, when the thickness exceeds 50 μm, there is a high possibility that the positive electrode active material penetrates the separator and causes a short circuit.

また、この正極活物質は、第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に被覆元素の水酸化物よりなる第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理することにより得られたものである。具体的には、次のようにして製造される。   In addition, the positive electrode active material includes an average composition of a first precursor in which a first coating precursor made of a hydroxide of a coating element is provided on at least a part of the first composite oxide particles, and a metal element and a metalloid element. Is obtained by heat-treating a mixture containing a second precursor containing at least one of an oxide and a hydroxide represented by Chemical Formula 3 and a lithium compound. Specifically, it is manufactured as follows.

図1はこの正極活物質の一製造方法の工程を表すものである。まず、例えば平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、被覆元素を含む水酸化物の第1被覆前駆体を形成し、第1前駆体を作製する(ステップS101)。第1複合酸化物粒子は、必要に応じてボールミルあるいは擂潰機などにより二次粒子を解砕してから用いてもよい。第1被覆前駆体は、例えば、水素イオン指数pHが12以上の水溶液中において形成することが好ましい。水素イオン指数pHが12以上の水溶液中において水酸化物を析出させることにより、水酸化物の析出速度を遅くすることができ、より緻密で均一な被膜を形成することができるからである。なお、本発明において、水酸化物は金属含水酸化物、ならびに、酸化物と水酸化物との不定比な中間状態も含めた広い概念を意味している。   FIG. 1 shows a process of one manufacturing method of this positive electrode active material. First, for example, a first coating precursor of a hydroxide containing a coating element is formed on at least a part of the first composite oxide particles having an average composition represented by Chemical Formula 1 to produce a first precursor (step) S101). The first composite oxide particles may be used after the secondary particles are crushed by a ball mill or a crusher as required. The first coating precursor is preferably formed, for example, in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more. This is because by depositing a hydroxide in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more, the deposition rate of the hydroxide can be slowed down, and a denser and more uniform film can be formed. In the present invention, a hydroxide means a broad concept including a metal hydrated oxide and an indefinite intermediate state between the oxide and the hydroxide.

第1被覆前駆体は、例えば、第1複合酸化物粒子を水素イオン指数pHが12以上の水溶液中に分散し、次いで、この水溶液に、被覆元素の化合物を添加してその水酸化物を析出させて形成するようにしてもよく、また、被覆元素の化合物を溶解させた水溶液に第1複合酸化物粒子を分散し、次いで、この水溶液の水素イオン指数pHを12以上に調節してその水酸化物を析出させて形成するようにしてもよい。但し、第1複合酸化物粒子を水素イオン指数pH12以上の水溶液中に分散したのちに被覆元素の化合物を添加するようにした方が好ましい。より緻密で均一な被膜を形成することができるからである。   For example, the first coating precursor is obtained by dispersing the first composite oxide particles in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more, and then adding the compound of the coating element to the aqueous solution to precipitate the hydroxide. Alternatively, the first composite oxide particles may be dispersed in an aqueous solution in which the compound of the covering element is dissolved, and then the hydrogen ion exponent pH of the aqueous solution is adjusted to 12 or more to adjust the water. It may be formed by depositing an oxide. However, it is preferable to add the compound of the covering element after dispersing the first composite oxide particles in an aqueous solution having a hydrogen ion index of pH 12 or higher. This is because a denser and more uniform film can be formed.

被覆元素の化合物としては、ニッケル化合物であれば、例えば、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、フッ化ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、過塩素酸ニッケル、臭素酸ニッケル、ヨウ素酸ニッケル、酸化ニッケル、過酸化ニッケル、硫化ニッケル、硫酸ニッケル、硫酸水素ニッケル、窒化ニッケル、亜硝酸ニッケル、リン酸ニッケル、あるいはチオシアン酸ニッケルなどの無機系化合物、または、シュウ酸ニッケルあるいは酢酸ニッケルなどの有機系化合物が挙げられる。   As the compound of the covering element, if it is a nickel compound, for example, nickel hydroxide, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel fluoride, nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide, nickel perchlorate, nickel bromate, iodine Inorganic compounds such as nickel oxide, nickel oxide, nickel peroxide, nickel sulfide, nickel sulfate, nickel hydrogen sulfate, nickel nitride, nickel nitrite, nickel phosphate, or nickel thiocyanate, or nickel oxalate or nickel acetate These organic compounds are mentioned.

マンガン化合物であれば、例えば、水酸化マンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、フッ化マンガン、塩化マンガン、臭化マンガン、ヨウ化マンガン、塩素酸マンガン、過塩素酸マンガン、臭素酸マンガン、ヨウ素酸マンガン、酸化マンガン、ホスフィン酸マンガン、硫化マンガン、硫化水素マンガン、硫酸マンガン、硫酸水素マンガン、チオシアン酸マンガン、亜硝酸マンガン、リン酸マンガン、リン酸二水素マンガン、あるいは炭酸水素マンガンなどの無機系化合物、または、シュウ酸マンガンあるいは酢酸マンガンなどの有機系化合物が挙げられる。   If it is a manganese compound, for example, manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese nitrate, manganese fluoride, manganese chloride, manganese bromide, manganese iodide, manganese chlorate, manganese perchlorate, manganese bromate, manganese iodate, Inorganic compounds such as manganese oxide, manganese phosphinate, manganese sulfide, manganese hydrogen sulfide, manganese sulfate, manganese hydrogen sulfate, manganese thiocyanate, manganese nitrite, manganese phosphate, manganese dihydrogen phosphate, or manganese hydrogen carbonate, or And organic compounds such as manganese oxalate and manganese acetate.

被覆元素の化合物は、1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。   As the compound of the covering element, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

第1被覆前駆体を形成する際の水素イオン指数pHは、例えば水溶液にアルカリを添加することにより調節する。アルカリとしては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、あるいは水酸化カリウムが挙げられ、1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。但し、水酸化リチウムを用いた方が好ましい。正極活物質の純度を向上させることができると共に、第1被覆前駆体を形成した第1複合酸化物粒子を水溶液から分離する際に水溶液の付着量を調節することにより、第1被覆層におけるリチウムの含有量を制御することができると共に、第2正極活物質におけるリチウムの含有量も制御することができるからである。   The hydrogen ion exponent pH when forming the first coating precursor is adjusted, for example, by adding an alkali to the aqueous solution. Examples of the alkali include lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. One kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. However, it is preferable to use lithium hydroxide. The purity of the positive electrode active material can be improved, and by adjusting the amount of aqueous solution deposited when separating the first composite oxide particles forming the first coating precursor from the aqueous solution, lithium in the first coating layer can be obtained. This is because the lithium content in the second positive electrode active material can also be controlled.

水溶液の水素イオン指数pHはより高い方が好ましく、13以上、更には14以上とすればより好ましい。水素イオン指数pHを高くするほど均一な第1被覆前駆体を形成することができるからである。また、水溶液の温度は、40℃以上とすることが好ましく、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは80℃以上であり、100℃以上としてもよい。温度を高くした方がより均一な第1被覆前駆体を形成することができるからである。   The hydrogen ion exponent pH of the aqueous solution is preferably higher, more preferably 13 or more, and even more preferably 14 or more. This is because the higher the hydrogen ion exponent pH, the more uniform the first coating precursor can be formed. Moreover, it is preferable that the temperature of aqueous solution shall be 40 degreeC or more, More preferably, it is 60 degreeC or more, More preferably, it is 80 degreeC or more, and is good also as 100 degreeC or more. This is because a more uniform first coating precursor can be formed by increasing the temperature.

また、例えば、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体を作製する(ステップS102)。   Further, for example, a second precursor containing at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of the metal element and the metalloid element is represented by Chemical Formula 3 is prepared (step S102).

(化3)
Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c
化3において、M2,a,bおよびcは、それぞれ化2と同一である。
(Chemical formula 3)
Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c
In Chemical Formula 3, M2, a, b and c are the same as in Chemical Formula 2, respectively.

その際、必要に応じて、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方よりなる中心前駆体粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む水酸化物よりなる第2被覆前駆体を設けるようにしてもよい。第2被覆前駆体は、例えば、水素イオン指数pHが12以上の水溶液中において形成することが好ましい。第1被覆前駆体と同様に、より緻密で均一な被膜を形成することができるからである。   At that time, if necessary, manganese is contained in at least a part of the central precursor particles composed of at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of the metal element and the metalloid element is represented by Chemical Formula 3. A second coating precursor made of hydroxide may be provided. For example, the second coating precursor is preferably formed in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more. This is because, like the first coating precursor, a denser and uniform film can be formed.

第2被覆前駆体は、第1被覆前駆体と同様にして形成することができる。第2被覆前駆体と第1被覆前駆体とはそれぞれ別の水溶液を用いてもよいが、同一の水溶液を利用してもよい。例えば、第1複合酸化物粒子を水素イオン指数pHが12以上の水溶液中に分散し、この水溶液に、被覆元素の化合物を添加して第1被覆前駆体を形成したのち、この水溶液に、中心前駆体粒子を分散し、第2被覆前駆体を形成するようにしてもよい。第1被覆前駆体を形成した第1複合酸化物粒子は、中心前駆体粒子を分散させる前に、水溶液から分離してもよいが、中心前駆体粒子に第2被覆前駆体を形成したのちに、それと共に水溶液から分離してもよい。   The second coating precursor can be formed in the same manner as the first coating precursor. The second coating precursor and the first coating precursor may use different aqueous solutions, but the same aqueous solution may be used. For example, the first composite oxide particles are dispersed in an aqueous solution having a hydrogen ion index pH of 12 or more, and a coating element compound is added to the aqueous solution to form a first coating precursor. The precursor particles may be dispersed to form a second coating precursor. The first composite oxide particles on which the first coating precursor is formed may be separated from the aqueous solution before the central precursor particles are dispersed, but after the second coating precursor is formed on the central precursor particles. In addition, it may be separated from the aqueous solution.

また、第2被覆前駆体は、酸化性条件下において形成することが好ましい。マンガン(II)の化合物が溶解度が高いので、マンガンイオンの価数をマンガン(II)からマンガン(IV)に変化させることにより、水酸化マンガンの溶解度が低下し、良好な被膜を形成することができるからである。酸化性条件下とする方法としては、空気、酸素、オゾン、あるいは酸化窒素などのガスを水溶液中に吹き込むようにしてもよく、過酸化水素などの酸化剤を水溶液に添加するようにしてもよい。   The second coating precursor is preferably formed under oxidizing conditions. Since the compound of manganese (II) has high solubility, changing the valence of manganese ions from manganese (II) to manganese (IV) can lower the solubility of manganese hydroxide and form a good film. Because it can. As a method for making the oxidizing condition, a gas such as air, oxygen, ozone, or nitrogen oxide may be blown into the aqueous solution, or an oxidizing agent such as hydrogen peroxide may be added to the aqueous solution. .

次いで、第1前駆体と第2前駆体とを混合したのち、必要に応じてリチウム化合物を添加して熱処理を行う。これにより、第1被覆前駆体の水酸化物が脱水されて第1被覆層が形成され、第1正極活物質が得られると共に、第2正極活物質が合成される(ステップS103)。なお、第1前駆体または第2前駆体を形成する際に水酸化リチウムを用い、これらに水酸化リチウムが付着または含浸されている場合には、リチウム化合物を新たに添加しなくてもよく、必要に応じてその添加量を調節する。   Next, after mixing the first precursor and the second precursor, heat treatment is performed by adding a lithium compound as necessary. Thereby, the hydroxide of the first coating precursor is dehydrated to form the first coating layer, the first positive electrode active material is obtained, and the second positive electrode active material is synthesized (step S103). In addition, when lithium hydroxide is used when forming the first precursor or the second precursor, and lithium hydroxide is attached or impregnated therein, it is not necessary to newly add a lithium compound, The addition amount is adjusted as necessary.

リチウム化合物を添加する場合には、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、臭素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、酸化リチウム、過酸化リチウム、硫化リチウム、硫化水素リチウム、硫酸リチウム、硫酸水素リチウム、窒化リチウム、アジ化リチウム、亜硝酸リチウム、リン酸リチウム、リン酸二水素リチウム、あるいは炭酸水素リチウムなどの無機系化合物を用いてもよく、メチルリチウム、ビニルリチウム、イソプロピルリチウム、ブチルリチウム、フェニルリチウム、シュウ酸リチウム、あるいは酢酸リチウムなどの有機系化合物を用いてもよい。   When adding a lithium compound, for example, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium fluoride, lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, lithium chlorate, lithium perchlorate, lithium bromate, iodine Lithium oxide, lithium oxide, lithium peroxide, lithium sulfide, lithium hydrogen sulfide, lithium sulfate, lithium hydrogen sulfate, lithium nitride, lithium azide, lithium nitrite, lithium phosphate, lithium dihydrogen phosphate, lithium hydrogen carbonate, etc. Inorganic compounds such as methyllithium, vinyllithium, isopropyllithium, butyllithium, phenyllithium, lithium oxalate, or lithium acetate may be used.

また、第1正極活物質および第2正極活物質を作製したのちに、必要に応じて軽い粉砕あるいは分級操作などを行い、正極活物質の粒度を調節するようにしてもよい。   Further, after preparing the first positive electrode active material and the second positive electrode active material, the particle size of the positive electrode active material may be adjusted by performing a light pulverization or classification operation as necessary.

この正極活物質は、例えば、次のようにして二次電池に用いられる。   This positive electrode active material is used for a secondary battery as follows, for example.

(第1の二次電池)
図2は本実施の形態に係る正極活物質を用いた第1の二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池は、電極反応物質としてリチウムを用い、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、一対の帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11の内部には、液状の電解質である電解液が注入されており、セパレータ23に含浸されている。電池缶11は、例えばニッケルのめっきがされた鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、また、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
(First secondary battery)
FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a first secondary battery using the positive electrode active material according to the present embodiment. This secondary battery is a so-called lithium ion secondary battery in which lithium is used as an electrode reactant and the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium. This secondary battery is called a so-called cylindrical type, and is a winding in which a pair of strip-like positive electrode 21 and strip-like negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. A rotating electrode body 20 is provided. Inside the battery can 11, an electrolytic solution that is a liquid electrolyte is injected and impregnated in the separator 23. The battery can 11 is made of, for example, iron plated with nickel, and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient; PTC element) 16 are interposed via a gasket 17. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16, and the disk plate 15A is reversed when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut off. When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20は、例えば、センターピン24を中心に巻回されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウムなどよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。   The wound electrode body 20 is wound around a center pin 24, for example. A positive electrode lead 25 made of aluminum or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

図3は図2に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、本実施の形態に係る粒子状の正極活物質と、必要に応じて黒鉛などの導電剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んで構成されている。また、更に他の1種または2種以上の正極活物質を含有していてもよい。   FIG. 3 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. The cathode active material layer 21B includes, for example, a particulate cathode active material according to the present embodiment, and a conductive agent such as graphite and a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary. Furthermore, you may contain the other 1 type, or 2 or more types of positive electrode active material.

負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、良好な電気化学的安定性、電気伝導性および機械的強度を有する銅箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A. The negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil having good electrochemical stability, electrical conductivity, and mechanical strength.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層21Bと同様の結着剤を含んで構成されている。   The negative electrode active material layer 22B includes one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material, and the positive electrode active material layer 21B as necessary. It is comprised including the binder similar to.

なお、この二次電池では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電容量が、正極21の充電容量よりも大きくなっており、充電の途中において負極22にリチウム金属が析出しないようになっている。   In this secondary battery, the charge capacity of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is larger than the charge capacity of the positive electrode 21 so that lithium metal does not deposit on the negative electrode 22 during the charge. It has become.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素,易黒鉛化性炭素,黒鉛,熱分解炭素類,コークス類,ガラス状炭素類,有機高分子化合物焼成体,炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス,ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and fired organic polymer compounds , Carbon materials such as carbon fiber or activated carbon. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body is a carbonized material obtained by firing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained. Furthermore, those having a low charge / discharge potential, specifically, those having a charge / discharge potential close to that of lithium metal are preferable because a high energy density of the battery can be easily realized.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include materials capable of inserting and extracting lithium and containing at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element. . This is because a high energy density can be obtained by using such a material. In particular, the use with a carbon material is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. The negative electrode material may be a single element, alloy or compound of a metal element or metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.

この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、マグネシウム,ホウ素,アルミニウム,ガリウム(Ga),インジウム(In),ケイ素(Si),ゲルマニウム(Ge),スズ,鉛(Pb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),銀(Ag),亜鉛,ハフニウム(Hf),ジルコニウム,イットリウム,パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Examples of metal elements or metalloid elements constituting the negative electrode material include magnesium, boron, aluminum, gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), germanium (Ge), tin, lead (Pb), bismuth ( Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc, hafnium (Hf), zirconium, yttrium, palladium (Pd) or platinum (Pt). These may be crystalline or amorphous.

中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Among these, as the negative electrode material, a material containing a 4B group metal element or a semimetal element in the short-period type periodic table as a constituent element is preferable, and at least one of silicon and tin is particularly preferable as a constituent element. This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、酸化鉄,酸化ルテニウム,酸化モリブデン,酸化タングステン,酸化チタンあるいは酸化スズなどの酸化物、硫化ニッケルあるいは硫化モリブデンなどの硫化物、または窒化リチウムなどの窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium further include other metal compounds or polymer materials. Other metal compounds include oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, titanium oxide or tin oxide, sulfides such as nickel sulfide or molybdenum sulfide, or nitrides such as lithium nitride, Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。   The separator 23 is made of, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramic, and has a structure in which two or more kinds of porous films are laminated. May be. Among these, a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in short-circuit preventing effect and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect.

電解液は、例えば有機溶媒などの非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。非水溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、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、N−メチルピロリドン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、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、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、あるいはプロピオン酸エステルが挙げられる。非水溶媒は、1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。   The electrolytic solution includes, for example, a nonaqueous solvent such as an organic solvent and an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, N, N— Dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, propionitrile, anisole, acetate ester, butyrate ester, or A propionic acid ester is mentioned. One non-aqueous solvent may be used alone, or two or more non-aqueous solvents may be mixed and used.

電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、LiPF6 ,LiBF4 ,LiAsF6 ,LiClO4 ,LiB(C6 5 4 ,LiCH3 SO3 ,LiCF3 SO3 ,LiN(SO2 CF3 2 ,LiC(SO2 CF3 3 ,LiAlCl4 ,LiSiF6 ,LiCl, ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム,リチウムビスオキサレートボレート,あるいはLiBrなどが挙げられる。 As electrolyte salt, lithium salt is mentioned, for example, 1 type may be used independently, and 2 or more types may be mixed and used for it. The lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiClO 4, LiB (C 6 H 5) 4, LiCH 3 SO 3, LiCF 3 SO 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate, lithium bisoxalate borate, or LiBr.

なお、この二次電池の完全充電時における開回路電圧(すなわち電池電圧)は4.20Vでもよいが、4.20Vよりも高く4.25V以上4.80V以下の範囲内になるように設計されていることが好ましい。電池電圧を高くすることによりエネルギー密度を大きくすることができると共に、本実施の形態によれば、正極活物質の化学的安定性が向上されているので、電池電圧を高くしても優れたサイクル特性を得ることができるからである。その場合、電池電圧を4.20Vとする場合よりも、同じ正極活物質でも単位質量当たりのリチウムの放出量が多くなるので、それに応じて正極活物質と負極活物質との量が調整される。   Note that the open circuit voltage (that is, the battery voltage) at the time of full charge of the secondary battery may be 4.20V, but it is designed to be higher than 4.20V and not lower than 4.25V and lower than 4.80V. It is preferable. The energy density can be increased by increasing the battery voltage, and according to the present embodiment, the chemical stability of the positive electrode active material is improved, so that an excellent cycle even if the battery voltage is increased. This is because characteristics can be obtained. In that case, since the amount of lithium released per unit mass increases even with the same positive electrode active material than when the battery voltage is set to 4.20 V, the amounts of the positive electrode active material and the negative electrode active material are adjusted accordingly. .

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、例えば、正極集電体21Aに正極活物質層21Bを形成し正極21を作製する。正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製したのち、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとし、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより形成する。   First, for example, the positive electrode active material layer 21B is formed on the positive electrode current collector 21A to produce the positive electrode 21. The positive electrode active material layer 21B is prepared, for example, by mixing a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder to prepare a positive electrode mixture, and then using the positive electrode mixture in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. It is formed by dispersing to form a paste-like positive electrode mixture slurry, applying this positive electrode mixture slurry to the positive electrode current collector 21A, drying the solvent, and compression molding with a roll press or the like.

また、例えば、負極集電体22Aに負極活物質層22Bを形成し負極22を作製する。負極活物質層22Bは、例えば、気相法、液相法、焼成法、または塗布のいずれにより形成してもよく、それらの2以上を組み合わせてもよい。なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法,スパッタ法,イオンプレーティング法,レーザーアブレーション法,熱CVD(Chemical Vapor Deposition ;化学気相成長)法あるいはプラズマCVD法等が利用可能である。液相法としては電解鍍金あるいは無電解鍍金等の公知の手法が利用可能である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法,反応焼成法あるいはホットプレス焼成法が利用可能である。塗布の場合には、正極21と同様にして形成することができる。   Further, for example, the negative electrode active material layer 22B is formed on the negative electrode current collector 22A to produce the negative electrode 22. The negative electrode active material layer 22B may be formed by, for example, any one of a vapor phase method, a liquid phase method, a baking method, and coating, or a combination of two or more thereof. As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method can be used. Specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) A chemical vapor deposition method) or a plasma CVD method can be used. As the liquid phase method, a known method such as electrolytic plating or electroless plating can be used. As for the firing method, a known method can be used. For example, an atmosphere firing method, a reaction firing method, or a hot press firing method can be used. In the case of application, it can be formed in the same manner as the positive electrode 21.

続いて、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図2,3に示した二次電池が形成される。   Subsequently, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. After the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated in the battery can 11, the electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 2 and 3 is formed.

この二次電池では、充電を行うと、正極活物質層21Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して、負極活物質層22Bに吸蔵される。次いで、放電を行うと、負極活物質層22Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。本実施の形態では、上述した正極活物質を用いているので、正極21の化学的安定性が高くなっており、完全充電時における開回路電圧を高くしても、正極21および電解液の劣化反応が抑制される。   In the secondary battery, when charged, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted in the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution. Next, when discharging is performed, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution. In this embodiment, since the positive electrode active material described above is used, the chemical stability of the positive electrode 21 is high, and even if the open circuit voltage during full charge is increased, the positive electrode 21 and the electrolyte are deteriorated. The reaction is suppressed.

(第2の二次電池)
図4は本実施の形態に係る正極活物質を用いた第2の二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものであり、小型化,軽量化および薄型化が可能となっている。
(Secondary secondary battery)
FIG. 4 illustrates a configuration of a second secondary battery using the positive electrode active material according to the present embodiment. In this secondary battery, a wound electrode body 30 to which a positive electrode lead 31 and a negative electrode lead 32 are attached is accommodated in a film-like exterior member 40, and can be reduced in size, weight, and thickness. ing.

正極リード31および負極リード32は、それぞれ、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード31および負極リード32は、例えば、アルミニウム,銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are led out from the inside of the exterior member 40 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are each made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 40 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. For example, the exterior member 40 is disposed so that the polyethylene film side and the wound electrode body 30 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive. An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材40は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 40 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図5は図4に示した巻回電極体30のI−I線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ37により保護されている。   FIG. 5 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The wound electrode body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 with a separator 35 and an electrolyte layer 36 interposed therebetween, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 37.

正極33は、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有しており、負極34は、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有している。正極集電体33A,正極活物質層33B,負極集電体34A,負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、それぞれ上述した正極集電体21A,正極活物質層21B,負極集電体22A,負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。   The positive electrode 33 has a structure in which a positive electrode active material layer 33B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 33A, and the negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 34A. have. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 are respectively the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B, and the negative electrode current collector 22A. The same as the negative electrode active material layer 22B and the separator 23.

電解質層36は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層36は高いイオン伝導率を得ることができると共に、漏液を防止することができるので好ましい。電解液の構成は、第1の二次電池と同様である。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル,ポリフッ化ビニリデン,フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体,ポリテトラフルオロエチレン,ポリヘキサフルオロプロピレン,ポリエチレンオキサイド,ポリプロピレンオキサイド,ポリフォスファゼン,ポリシロキサン,ポリ酢酸ビニル,ポリビニルアルコール,ポリメタクリル酸メチル,ポリアクリル酸,ポリメタクリル酸,スチレン−ブタジエンゴム,ニトリル−ブタジエンゴム,ポリスチレンあるいはポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的な安定性の点からはポリアクリロニトリル,ポリフッ化ビニリデン,ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. The gel electrolyte layer 36 is preferable because high ion conductivity can be obtained and liquid leakage can be prevented. The configuration of the electrolytic solution is the same as that of the first secondary battery. Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, and polysiloxane. , Polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide is preferable.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、正極33および負極34を第1の二次電池と同様にして製造したのち、正極33および負極34のそれぞれに、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層36を形成する。そののち、正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける。次いで、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ37を接着して巻回電極体30を形成する。最後に、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図4,5に示した二次電池が完成する。   First, after the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are manufactured in the same manner as the first secondary battery, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34. Then, the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 36. After that, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode current collector 33A, and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode current collector 34A. Next, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed are laminated via a separator 35 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and a protective tape 37 is adhered to the outermost peripheral portion. Thus, the wound electrode body 30 is formed. Finally, for example, the wound electrode body 30 is sandwiched between the exterior members 40, and the outer edges of the exterior members 40 are sealed and sealed by heat fusion or the like. At that time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 4 and 5 is completed.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付けたのち、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を外装部材40の内部に注入し、外装部材40の開口部を密封する。そののち、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層36を形成し、図4,5に示した二次電池を組み立てる。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and wound. Rotate and adhere the protective tape 37 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge portion excluding one side is heat-sealed to form a bag shape, and is stored inside the exterior member 40. Subsequently, an electrolyte composition containing an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as required is injected into the exterior member 40. The opening of the exterior member 40 is sealed. Thereafter, heat is applied to polymerize the monomer to form a polymer compound, thereby forming a gel electrolyte layer 36, and assembling the secondary battery shown in FIGS.

この二次電池は、第1の二次電池と同様に作用する。   This secondary battery operates in the same manner as the first secondary battery.

このように本実施の形態によれば、第1複合酸化物粒子に第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、第2前駆体と、リチウム化合物とを含む混合物を熱処理することにより、第1正極活物質および第2正極活物質を作製するようにしたので、正極活物質の化学的安定性を向上させることができる。よって、高容量を得ることができると共に、充放電効率を向上させることができる。また、第1被覆層の形成と第2正極活物質の合成とを同一の熱処理により行うようにしたので、製造工程の簡素化および製造コストの低減を図ることができる。   Thus, according to the present embodiment, by heat-treating the mixture including the first precursor in which the first coating precursor is provided on the first composite oxide particles, the second precursor, and the lithium compound, Since the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are produced, the chemical stability of the positive electrode active material can be improved. Therefore, a high capacity can be obtained and charge / discharge efficiency can be improved. In addition, since the formation of the first coating layer and the synthesis of the second positive electrode active material are performed by the same heat treatment, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

特に、第2正極活物質が、第2複合酸化物よりなる粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む酸化物よりなる第2被覆層を有するようにすれば、化学的安定性をより向上させることができる。   In particular, if the second positive electrode active material has a second coating layer made of an oxide containing manganese on at least a part of the particles made of the second composite oxide, chemical stability can be further improved. Can do.

また、第1被覆前駆体を水素イオン指数pH12以上の水溶液中において形成するようにすれば、更に、第1複合酸化物粒子を分散させた水素イオン指数pH12以上の水溶液に被覆元素の化合物を添加して形成するようにすれば、より緻密で均一な被膜を形成することができ、より緻密で均一な第1被覆層を形成することができる。   If the first coating precursor is formed in an aqueous solution having a hydrogen ion index of pH 12 or higher, a coating element compound is further added to the aqueous solution having a hydrogen ion index of pH 12 or higher in which the first composite oxide particles are dispersed. Thus, a denser and more uniform film can be formed, and a more dense and uniform first coating layer can be formed.

加えて、第2被覆前駆体を水素イオン指数pH12以上の水溶液中において形成するようにすれば、より緻密で均一な被膜を形成することができる。また、第1複合酸化物粒子を水素イオン指数pHが12以上の水溶液中に分散し、この水溶液に、被覆元素の化合物を添加して第1被覆前駆体を形成したのち、この水溶液に、中心前駆体粒子を分散し、第2被覆前駆体を形成するようにすれば、製造工程の簡素化および製造コストの低減を図ることができる。   In addition, if the second coating precursor is formed in an aqueous solution having a hydrogen ion index of pH 12 or higher, a denser and more uniform film can be formed. The first composite oxide particles are dispersed in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more, and a coating element compound is added to the aqueous solution to form a first coating precursor. If the precursor particles are dispersed to form the second coating precursor, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

更にまた、第2被覆前駆体を形成する際には、酸化性条件下とするようにすれば、マンガンを含む水酸化物を容易に析出させることができ、良好な被膜を形成することができる。   Furthermore, when the second coating precursor is formed, it is possible to easily precipitate a hydroxide containing manganese and to form a good film if the oxidizing condition is used. .

更に、本発明の具体的な実施例について図面を参照して詳細に説明する。   Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1〜7およびこれに対する比較例1として正極活物質を次のようにして作製した。   As Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 corresponding thereto, positive electrode active materials were prepared as follows.

(実施例1)
まず、平均組成がLi1.03Co0.98Al0.01Mg0.012.02であり、レーザー散乱法により測定した平均粒子径が13μmの第1複合酸化物粒子20質量部を、80℃の純水300質量部に1時間撹拌して分散させた。次いで、これに、市販試薬の硝酸ニッケル(Ni(NO3 2 ・6H2 O)を1.60質量部と、市販試薬の硝酸マンガン(Mn(NO3 2 ・6H2 O)を1.65質量部添加した。続いて、これに、2規定の水酸化リチウム水溶液を30分間かけて水素イオン指数pHが13になるまで添加し、更に、80℃で3時間撹拌分散を続けて第1複合酸化物粒子の表面にニッケルとマンガンとを含む水酸化物の第1被覆前駆体を析出させたのち、放冷した(ステップS101;図1参照)。そののち、この分散系を洗浄濾過し、120℃で乾燥させることにより第1前駆体を得た。得られた第1前駆体について金属元素のモル比を分析したところ、Li:Co:Ni:Mn:Al:Mg=1.00:0.94:0.02:0.02:0.01:0.01であった。
Example 1
First, 20 parts by mass of first composite oxide particles having an average composition of Li 1.03 Co 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2.02 and an average particle diameter of 13 μm measured by a laser scattering method were added to 300 parts by mass of pure water at 80 ° C. Stir for 1 hour to disperse. Next, 1.60 parts by mass of a commercially available reagent nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) and a commercially available reagent manganese nitrate (Mn (NO 3 ) 2 .6H 2 O) 65 parts by mass were added. Subsequently, a 2N aqueous lithium hydroxide solution was added to this until the hydrogen ion exponent pH was 13 over 30 minutes, and stirring and dispersion were continued at 80 ° C. for 3 hours to obtain the surface of the first composite oxide particles. After depositing a first coating precursor of hydroxide containing nickel and manganese, it was allowed to cool (step S101; see FIG. 1). Thereafter, the dispersion was washed and filtered, and dried at 120 ° C. to obtain a first precursor. When the molar ratio of the metal elements was analyzed for the obtained first precursor, Li: Co: Ni: Mn: Al: Mg = 1.00: 0.94: 0.02: 0.02: 0.01: 0.01.

また、市販試薬の硝酸コバルト(Co(NO3 2 ・6H2 O)29.1質量部と、市販試薬の硝酸ニッケル29.1質量部と、市販試薬の硝酸マンガン28.7質量部とを、水1000質量部に溶解し、50℃で撹拌しながら2規定の水酸化リチウム水溶液を2時間かけて水素イオン指数pHが10となるまで添加したのち、更に2時間撹拌を続け、コバルトとニッケルとマンガンとを当モルずつ含有する水酸化物粒子を析出させた。そののち、この分散系を洗浄濾過し、120℃で乾燥させることにより第2前駆体を得た(ステップS102;図1参照)。得られた第2前駆体の平均粒子径は8.5μmであった。 Further, 29.1 parts by mass of cobalt nitrate (Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O) as a commercially available reagent, 29.1 parts by mass of nickel nitrate as a commercially available reagent, and 28.7 parts by mass of manganese nitrate as a commercially available reagent. Then, after dissolving in 1000 parts by mass of water and stirring at 50 ° C., a 2N aqueous lithium hydroxide solution was added over 2 hours until the hydrogen ion exponent pH reached 10, followed by further stirring for 2 hours, cobalt and nickel Hydroxide particles containing equimolar amounts of manganese and manganese were precipitated. Thereafter, the dispersion was washed and filtered, and dried at 120 ° C. to obtain a second precursor (step S102; see FIG. 1). The average particle diameter of the obtained second precursor was 8.5 μm.

次いで、第1前駆体20質量部と、第2前駆体10質量部と、2規定の水酸化リチウム水溶液60質量部とを混合したのち乾燥させた。続いて、これを電気炉を用いて5℃/minの速度で昇温し、950℃で5時間保持したのち、7℃/minの速度で150℃まで冷却することにより第1正極活物質および第2正極活物質を作製し、正極活物質を得た(ステップS103;図1参照)。   Next, 20 parts by mass of the first precursor, 10 parts by mass of the second precursor, and 60 parts by mass of a 2N aqueous lithium hydroxide solution were mixed and then dried. Subsequently, this was heated at a rate of 5 ° C./min using an electric furnace, held at 950 ° C. for 5 hours, and then cooled to 150 ° C. at a rate of 7 ° C./min. The 2nd positive electrode active material was produced and the positive electrode active material was obtained (step S103; refer FIG. 1).

(実施例2)
実施例1と同一ロットの第1複合酸化物粒子20質量部を、80℃、2規定(水素イオン指数pH14.3)の水酸化リチウム水溶液300質量部に2時間撹拌して分散させた。次いで、硝酸ニッケルと硝酸マンガンとを実施例1と同量ずつ混合し、これに純水を加えて10質量部としたのち、この水溶液10質量部全部を、第1複合酸化物粒子を分散させた水酸化リチウム水溶液に30分かけて添加した。硝酸ニッケルおよび硝酸マンガンの水溶液を添加した後の水酸化リチウム水溶液の水素イオン指数pHは14.2である。続いて、これを80℃で3時間撹拌分散を続けて第1複合酸化物粒子の表面にニッケルとマンガンとを含む水酸化物の第1被覆前駆体を析出させ、放冷した(ステップS101;図1参照)。そののち、この分散系を静置して分散粒子を沈殿させ、上澄みを除去することにより、水酸化リチウムを付着させた第1前駆体を得た。
(Example 2)
20 parts by mass of the first complex oxide particles in the same lot as in Example 1 were dispersed in 300 parts by mass of an aqueous lithium hydroxide solution at 80 ° C. and 2N (hydrogen ion index pH 14.3) for 2 hours. Next, nickel nitrate and manganese nitrate are mixed in the same amount as in Example 1, and pure water is added thereto to make 10 parts by mass. Then, 10 parts by mass of this aqueous solution is dispersed in the first composite oxide particles. To the aqueous lithium hydroxide solution over 30 minutes. The hydrogen ion exponent pH of the aqueous lithium hydroxide solution after adding the aqueous solution of nickel nitrate and manganese nitrate is 14.2. Subsequently, this was stirred and dispersed at 80 ° C. for 3 hours to deposit a first coating precursor of hydroxide containing nickel and manganese on the surface of the first composite oxide particles, and allowed to cool (step S101; (See FIG. 1). After that, the dispersion was allowed to stand to precipitate dispersed particles, and the supernatant was removed to obtain a first precursor to which lithium hydroxide was attached.

次いで、この第1前駆体20質量部に、実施例1と同様にして作製した第2前駆体10質量部を添加して混合し、120℃で乾燥させたのち、実施例1と同様にして熱処理を行うことにより第1正極活物質および第2正極活物質を作製し、正極活物質を得た(ステップS103;図1参照)。   Next, 10 parts by mass of the second precursor prepared in the same manner as in Example 1 was added to 20 parts by mass of the first precursor, mixed, dried at 120 ° C., and then the same as in Example 1. By performing heat treatment, a first positive electrode active material and a second positive electrode active material were produced, and a positive electrode active material was obtained (step S103; see FIG. 1).

(実施例3)
硝酸ニッケルと硝酸マンガンとを実施例1の2倍量ずつ混合し、これに純水を加えて20質量部としたのち、この水溶液20質量部全部を、第1複合酸化物粒子を分散させた水酸化リチウム水溶液に1時間かけて添加したことを除き、他は実施例2と同様にして正極活物質を作製した。
(Example 3)
Nickel nitrate and manganese nitrate were mixed twice as much as in Example 1, and pure water was added thereto to make 20 parts by mass. Then, 20 parts by mass of this aqueous solution was dispersed in the first composite oxide particles. A positive electrode active material was produced in the same manner as in Example 2 except that it was added to the lithium hydroxide aqueous solution over 1 hour.

(実施例4)
硝酸ニッケルと硝酸マンガンとを実施例1の2倍量ずつ混合し、これに市販試薬の硝酸アルミニウム(Al(NO3 3 ・9H2 O)0.86質量部を加え、更に、純水を加えて20質量部としたのち、この水溶液20質量部全部を、第1複合酸化物粒子を分散させた水酸化リチウム水溶液に1時間かけて添加したことを除き、他は実施例2と同様にして正極活物質を作製した。
Example 4
Mix nickel nitrate and manganese nitrate twice as much as Example 1, add 0.86 parts by mass of commercially available reagent aluminum nitrate (Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O), and add pure water. In addition, after 20 parts by mass, the same as Example 2 except that 20 parts by mass of this aqueous solution was added to the lithium hydroxide aqueous solution in which the first composite oxide particles were dispersed over 1 hour. Thus, a positive electrode active material was produced.

(実施例5)
実施例1と同一ロットの第1複合酸化物粒子20質量部を、80℃、2規定(水素イオン指数pH14.3)の水酸化リチウム水溶液300質量部に、窒素ガスを流通させながら2時間撹拌して分散させた。次いで、硝酸ニッケルと硝酸マンガンとを実施例1と同量ずつ混合し、これに純水を加えて10質量部としたのち、この水溶液10質量部全部を、第1複合酸化物粒子を分散させた水酸化リチウム水溶液に窒素ガスを流通させながら30分かけて添加し、第1複合酸化物粒子の表面にニッケルとマンガンとを含む水酸化物の第1被覆前駆体を析出させた(ステップS101;図1参照)。
(Example 5)
20 parts by mass of the first complex oxide particles of the same lot as in Example 1 were stirred for 2 hours while flowing nitrogen gas through 300 parts by mass of a lithium hydroxide aqueous solution of 2N (hydrogen ion index pH 14.3) at 80 ° C. And dispersed. Next, nickel nitrate and manganese nitrate are mixed in the same amount as in Example 1, and pure water is added thereto to make 10 parts by mass. Then, 10 parts by mass of this aqueous solution is dispersed in the first composite oxide particles. Then, nitrogen gas was added to the aqueous lithium hydroxide solution over 30 minutes to precipitate a first coating precursor of hydroxide containing nickel and manganese on the surface of the first composite oxide particles (step S101). See FIG. 1).

続いて、この分散系に、実施例1と同様にして作製した水酸化物粒子10質量部を中心前駆体粒子としてを分散させ、窒素ガスに代えて空気を流通させながら80℃で3時間撹拌し、中心前駆体粒子の表面にマンガンを含む水酸化物の第2被覆前駆体を析出させた(ステップS102;図1参照)。そののち、この分散系を静置して分散粒子を沈殿させ、上澄みを除去することにより、水酸化リチウムを付着させた第1前駆体および第2前駆体を得た。次いで、これを120℃で乾燥させたのち、実施例1と同様にして熱処理を行うことにより第1正極活物質および第2正極活物質を作製し、正極活物質を得た(ステップS103;図1参照)。   Subsequently, 10 parts by mass of hydroxide particles produced in the same manner as in Example 1 were dispersed in this dispersion system as the central precursor particles, and stirred at 80 ° C. for 3 hours while circulating air instead of nitrogen gas. Then, a second coating precursor of hydroxide containing manganese was deposited on the surface of the central precursor particles (step S102; see FIG. 1). Thereafter, the dispersion was allowed to stand to precipitate dispersed particles, and the supernatant was removed to obtain a first precursor and a second precursor to which lithium hydroxide was attached. Subsequently, after drying this at 120 degreeC, it heat-processed like Example 1, and produced the 1st positive electrode active material and the 2nd positive electrode active material, and obtained the positive electrode active material (step S103; figure) 1).

(実施例6)
硝酸ニッケルと硝酸マンガンとを実施例1の2倍量ずつ混合し、これに純水を加えて20質量部としたのち、この水溶液20質量部全部を、第1複合酸化物粒子を分散させた水酸化リチウム水溶液に1時間かけて添加したことを除き、他は実施例5と同様にして正極活物質を作製した。
(Example 6)
Nickel nitrate and manganese nitrate were mixed twice as much as in Example 1, and pure water was added thereto to make 20 parts by mass. Then, 20 parts by mass of this aqueous solution was dispersed in the first composite oxide particles. A positive electrode active material was produced in the same manner as in Example 5 except that it was added to the lithium hydroxide aqueous solution over 1 hour.

(実施例7)
硝酸ニッケルと硝酸マンガンとを実施例1の2倍量ずつ混合し、これに硝酸アルミニウム0.86質量部を加え、更に、純水を加えて20質量部としたのち、この水溶液20質量部全部を、第1複合酸化物粒子を分散させた水酸化リチウム水溶液に1時間かけて添加したことを除き、他は実施例5と同様にして正極活物質を作製した。
(Example 7)
Nickel nitrate and manganese nitrate were mixed twice as much as Example 1, 0.86 parts by mass of aluminum nitrate was added thereto, and pure water was added to make 20 parts by mass. A positive electrode active material was prepared in the same manner as in Example 5 except that was added to the lithium hydroxide aqueous solution in which the first composite oxide particles were dispersed over 1 hour.

(比較例1)
実施例1〜7と同一ロットの第1複合酸化物粒子をそのまま第1前駆体とし、第2前駆体および水酸化リチウム水溶液60質量部と混合して乾燥させたのち、熱処理したことを除き、他は実施例1と同様にして正極活物質を作製した。
(Comparative Example 1)
The first complex oxide particles of the same lot as in Examples 1 to 7 are used as they are as the first precursor, mixed with the second precursor and 60 parts by mass of lithium hydroxide aqueous solution, dried, and then heat-treated. Otherwise, a positive electrode active material was produced in the same manner as in Example 1.

作製した実施例1〜7および比較例1の正極活物質を用い、図2,3に示した二次電池を作製した。まず、作製した正極活物質粉末86質量%と、導電剤としてグラファイト10質量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン4質量%とを混合し、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、厚み20μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し正極21を作製した。次いで、正極集電体21Aにアルミニウム製の正極リード25を取り付けた。   Using the produced positive electrode active materials of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, secondary batteries shown in FIGS. First, 86% by mass of the prepared positive electrode active material powder, 10% by mass of graphite as a conductive agent, and 4% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. After that, it was applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21A made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and compression-molded to form a positive electrode active material layer 21B, whereby the positive electrode 21 was produced. Next, the positive electrode lead 25 made of aluminum was attached to the positive electrode current collector 21A.

また、負極活物質として人造黒鉛粉末90質量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン10質量%とを混合し、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、厚み10μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に塗布して乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し負極22を作製した。次いで、負極集電体22Aにニッケル製の負極リード26を取り付けた。その際、正極活物質と負極活物質の量を調節し、完全充電時における開回路電圧が4.40Vであり、負極22の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるように設計した。   Further, 90% by mass of artificial graphite powder as a negative electrode active material and 10% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone which is a solvent. The negative electrode current collector 22A made of a foil was applied on both sides, dried, and compression molded to form a negative electrode active material layer 22B to produce a negative electrode 22. Next, a negative electrode lead 26 made of nickel was attached to the negative electrode current collector 22A. At that time, the amount of the positive electrode active material and the negative electrode active material is adjusted, the open circuit voltage at the time of full charge is 4.40 V, and the capacity of the negative electrode 22 is expressed by the capacity component due to insertion and extraction of lithium. did.

次いで、作製した正極21と負極22とを、多孔性ポリオレフィンフィルムよりなるセパレータ23を介して多数回巻回し、巻回電極体20を作製した。続いて、巻回電極体20を一対の絶縁板12,13で挟み、負極リード26を電池缶11に溶接すると共に、正極リード25を安全弁機構15に溶接して、電池缶11の内部に収納した。そののち、電池缶11の内部に電解液を注入し、ガスケット17を介して電池缶11をかしめることにより、安全弁機構15、熱感抵抗素子16および電池蓋14を固定し、外径18mm、高さ65mmの円筒型二次電池を得た。電解液には、炭酸エチレンと炭酸ジエチルとを1:1の体積比で混合した溶媒に、電解質塩としてLiPF6 を1.0mol/lとなるように溶解させたものを用いた。 Next, the produced positive electrode 21 and negative electrode 22 were wound many times through a separator 23 made of a porous polyolefin film, to produce a wound electrode body 20. Subsequently, the wound electrode body 20 is sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13, the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11, and the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and is stored inside the battery can 11. did. After that, by injecting an electrolyte into the battery can 11 and caulking the battery can 11 through the gasket 17, the safety valve mechanism 15, the heat sensitive resistance element 16 and the battery lid 14 are fixed, and the outer diameter is 18 mm. A cylindrical secondary battery having a height of 65 mm was obtained. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 as an electrolyte salt to 1.0 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used.

作製した二次電池について、45℃で充放電を行い、1サイクル目の放電容量を初期容量として求めると共に、1サイクル目に対する200サイクル目の放電容量維持率を調べた。充電は、1000mAの定電流で電池電圧が4.40Vに達するまで定電流充電を行ったのち、4.40Vの定電圧で充電時間の合計が2.5時間となるまで定電圧充電を行い、放電は、800mAの定電流で電池電圧が2.75Vに達するまで定電流放電を行った。得られた結果を表1に示す。   The produced secondary battery was charged and discharged at 45 ° C., and the discharge capacity at the first cycle was determined as the initial capacity, and the discharge capacity retention rate at the 200th cycle relative to the first cycle was examined. Charging is performed at a constant current of 1000 mA until the battery voltage reaches 4.40 V, and then charged at a constant voltage of 4.40 V until the total charging time is 2.5 hours. The discharge was performed at a constant current of 800 mA until the battery voltage reached 2.75V. The obtained results are shown in Table 1.

Figure 2007066839
Figure 2007066839

表1に示したように、実施例1〜7によれば、第1被覆層を形成していない比較例1に比べて放電容量維持率を大幅に向上させることができた。すなわち、第1複合酸化物粒子に第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、第2前駆体と、リチウム化合物とを含む混合物を熱処理するようにすれば、正極活物質の化学的安定性が向上し、サイクル特性を向上させることができることが分かった。   As shown in Table 1, according to Examples 1 to 7, the discharge capacity retention rate could be significantly improved as compared with Comparative Example 1 in which the first coating layer was not formed. That is, if a mixture containing the first precursor in which the first coating precursor is provided on the first composite oxide particles, the second precursor, and the lithium compound is heat-treated, the chemical stability of the positive electrode active material is improved. As a result, it was found that the cycle characteristics can be improved.

また、実施例1と実施例2とを比較すれば分かるように、被覆元素の化合物を溶解させた水溶液に第1複合酸化物粒子を分散させたのち水素イオン指数pHを調節した実施例1よりも、水素イオン指数pHを調節した水溶液に第1複合酸化物粒子を分散したのち被覆元素の化合物を添加した実施例2の方が、放電容量維持率を向上させることができた。すなわち、水素イオン指数pHが12以上の水溶液に第1複合酸化物粒子を分散させたのち、被覆元素の化合物を添加するようにすれば、正極活物質の化学的安定性をより向上させることができることが分かった。   As can be seen from a comparison between Example 1 and Example 2, Example 1 in which the first composite oxide particles were dispersed in an aqueous solution in which the compound of the covering element was dissolved and then the hydrogen ion exponent pH was adjusted. However, Example 2 in which the compound of the covering element was added after the first composite oxide particles were dispersed in the aqueous solution with the adjusted hydrogen ion index pH was able to improve the discharge capacity retention rate. That is, if the first complex oxide particles are dispersed in an aqueous solution having a hydrogen ion index pH of 12 or more and then the coating element compound is added, the chemical stability of the positive electrode active material can be further improved. I understood that I could do it.

更に、実施例2〜4と実施例5〜7とを比較すれば分かるように、第2正極活物質に第2被覆層を設けるようにした実施例5〜7の方が、放電容量維持率をより向上させることができた。すなわち、第2被覆層を設けるようにすれば、正極活物質の化学的安定性をより向上させることができることが分かった。   Furthermore, as can be seen from a comparison between Examples 2 to 4 and Examples 5 to 7, Examples 5 to 7 in which the second coating layer is provided on the second positive electrode active material have a discharge capacity retention rate. We were able to improve more. That is, it has been found that the chemical stability of the positive electrode active material can be further improved by providing the second coating layer.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態または実施例では、液状の電解質である電解液または電解液を高分子化合物に保持させたゲル状の電解質を用いる場合について説明したが、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を分散させた高分子電解質、イオン伝導性セラミックス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などよりなる無機固体電解質、溶融塩電解質、またはこれらを混合したものが挙げられる。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment or example, the case of using an electrolyte solution that is a liquid electrolyte or a gel electrolyte in which an electrolyte solution is held in a polymer compound has been described. However, other electrolytes may be used. Good. Other electrolytes include, for example, a polymer electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, an inorganic solid electrolyte made of ion conductive ceramics, ion conductive glass, or ionic crystals, or a molten salt electrolyte. Or a mixture thereof.

また、上記実施の形態および実施例では、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池について説明したが、本発明は、負極活物質にリチウム金属を用い、負極の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属二次電池、または、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電容量を正極の充電容量よりも小さくすることにより、負極の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるようにした二次電池についても同様に適用することができる。   In the above embodiments and examples, a so-called lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium has been described. However, the present invention relates to lithium metal as the negative electrode active material. The capacity of the negative electrode used is a so-called lithium metal secondary battery whose capacity is represented by the deposition and dissolution of lithium, or the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium is more charged than the positive electrode. The same applies to a secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, and is expressed by the sum thereof, by reducing the capacity. be able to.

更に、上記実施の形態および実施例では、巻回構造を有する二次電池について説明したが、本発明は、正極および負極を折り畳んだりあるいは積み重ねた他の構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。加えて、いわゆるコイン型,ボタン型あるいは角型などの他の形状を有する二次電池についても適用することができる。また、二次電池に限らず、一次電池についても適用することができる。   Further, in the above embodiments and examples, the secondary battery having a winding structure has been described, but the present invention is similarly applied to a secondary battery having another structure in which the positive electrode and the negative electrode are folded or stacked. can do. In addition, the present invention can also be applied to secondary batteries having other shapes such as a so-called coin type, button type, or square type. Moreover, not only a secondary battery but a primary battery is applicable.

本発明の一実施の形態に係る正極活物質の製造方法を表す流れ図である。It is a flowchart showing the manufacturing method of the positive electrode active material which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る正極活物質を用いた第1の二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the 1st secondary battery using the positive electrode active material which concerns on one embodiment of this invention. 図2に示した二次電池における巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body in the secondary battery shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係る正極活物質を用いた第2の二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the 2nd secondary battery using the positive electrode active material which concerns on one embodiment of this invention. 図4で示した巻回電極体のI−I線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II line of the winding electrode body shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構,15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質層、37…保護テープ、40…外装部材、41…密着フィルム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode current collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode current collector, 22B, 34B ... Negative electrode active material layer, 23, 35 ... Separator , 24 ... Center pin, 25, 31 ... Positive electrode lead, 26, 32 ... Negative electrode lead, 36 ... Electrolyte layer, 37 ... Protective tape, 40 ... Exterior member, 41 ... Adhesion film.

Claims (17)

平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一方の被覆元素を含む酸化物よりなる第1被覆層を形成した第1正極活物質と、
平均組成が化2で表される第2複合酸化物を含む第2正極活物質とを含有し、
これら第1正極活物質および第2正極活物質は、前記第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に前記被覆元素の水酸化物よりなる第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理することにより得られた
ことを特徴とする正極活物質。
(化1)
Li(1+x) Co(1-y) M1y (2-z)
(化1において、M1はマグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),マンガン,鉄(Fe),ニッケル,銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),スズ(Sn),タングステン(W),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),ニオブ(Nb),カルシウム(Ca)およびストロンチウム(Sr)からなる群のうちの少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞれ−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20の範囲内の値である。)
(化2)
Li(1+d) Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c (2-e)
(化3)
Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c
(化2および化3において、M2はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。a,b,c,dおよびeは、それぞれ0≦a<0.85、0≦b<0.50、0≦c<0.10、0<a+b+c≦1、−0.10≦d≦0.10、−0.10≦e≦0.20の範囲内の値である。)
A first coating layer made of an oxide containing at least one coating element of nickel (Ni) and manganese (Mn) is formed on at least a part of the first composite oxide particles represented by chemical formula 1 A first positive electrode active material,
A second positive electrode active material containing a second composite oxide having an average composition represented by Chemical Formula 2;
The first positive electrode active material and the second positive electrode active material include a first precursor in which a first coating precursor made of a hydroxide of the coating element is provided on at least a part of the first composite oxide particles, and a metal a second precursor containing at least one of oxides and hydroxides represented by the element and the average composition of the third semi-metal element, a mixture containing a lithium compound, obtained by heat treatment A positive electrode active material characterized by the above.
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co (1-y) M1 y O (2-z)
(In Chemical Formula 1, M1 is magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese, iron (Fe), nickel, copper (Cu). , Zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), zirconium (Zr), yttrium (Y), niobium (Nb), calcium (Ca) and strontium (Sr) X, y, and z are values in the ranges of -0.10 ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, and −0.10 ≦ z ≦ 0.20, respectively. is there.)
(Chemical formula 2)
Li (1 + d) Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c O (2-e)
(Chemical formula 3)
Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c
(In Chemical Formula 2 and Chemical Formula 3, M2 represents at least one selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. A, b, c, d and e are 0 ≦ a <0.85, 0 ≦ b <0.50, 0 ≦ c <0.10, 0 <a + b + c ≦ 1, −0. (The values are within the range of 10 ≦ d ≦ 0.10 and −0.10 ≦ e ≦ 0.20.)
前記第2正極活物質は、前記第2複合酸化物よりなる粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む酸化物よりなる第2被覆層を有し、
金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方よりなる中心前駆体粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む水酸化物よりなる第2被覆前駆体を設けた第2前駆体を、前記第1前駆体およびリチウム化合物と共に含有する混合物を熱処理することにより得られた
ことを特徴とする請求項1記載の正極活物質。
The second positive electrode active material has a second coating layer made of an oxide containing manganese on at least a part of the particles made of the second composite oxide,
A second coating made of a hydroxide containing manganese on at least a part of the central precursor particles made of at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of the metal element and the metalloid element is represented by chemical formula 3 The positive electrode active material according to claim 1, wherein the positive electrode active material is obtained by heat-treating a mixture containing a second precursor provided with a precursor together with the first precursor and a lithium compound.
前記第1被覆層におけるニッケルとマンガンとの組成比は、ニッケル:マンガンのモル比で、100:0から30:70の範囲内とすることを特徴とする請求項1記載の正極活物質。   2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the composition ratio of nickel and manganese in the first coating layer is in a range of 100: 0 to 30:70 as a molar ratio of nickel: manganese. 前記第1被覆層の酸化物は、更に、マグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,コバルト,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の正極活物質。   The oxide of the first coating layer is further composed of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, cobalt, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. The positive electrode active material according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of: 前記第1被覆層の量は、前記第1複合酸化物粒子の0.5質量%以上50質量%以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の正極活物質。   2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein an amount of the first coating layer is in a range of 0.5 mass% to 50 mass% of the first composite oxide particles. 前記第1正極活物質および前記第2正極活物質の平均粒子径は、2.0μm以上50μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の正極活物質。   2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein an average particle size of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material is in a range of 2.0 μm to 50 μm. 平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一方を含む水酸化物よりなる第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理する工程を含む
ことを特徴とする正極活物質の製造方法。
(化1)
Li(1+x) Co(1-y) M1y (2-z)
(化1において、M1はマグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),マンガン,鉄(Fe),ニッケル,銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),スズ(Sn),タングステン(W),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),ニオブ(Nb),カルシウム(Ca)およびストロンチウム(Sr)からなる群のうちの少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞれ−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20の範囲内の値である。)
(化3)
Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c
(化3において、M2はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。a,bおよびcは、それぞれ0≦a<0.85、0≦b<0.50、0≦c<0.10、0<a+b+c≦1、の範囲内の値である。)
A first coating precursor made of a hydroxide containing at least one of nickel (Ni) and manganese (Mn) was provided on at least part of the first composite oxide particles represented by chemical formula 1 A mixture containing a first precursor, a second precursor containing at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of a metal element and a metalloid element is represented by Chemical Formula 3, and a lithium compound, The manufacturing method of the positive electrode active material characterized by including the process of heat-processing.
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co (1-y) M1 y O (2-z)
(In Chemical Formula 1, M1 is magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese, iron (Fe), nickel, copper (Cu). , Zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), zirconium (Zr), yttrium (Y), niobium (Nb), calcium (Ca) and strontium (Sr) X, y, and z are values in the ranges of -0.10 ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, and −0.10 ≦ z ≦ 0.20, respectively. is there.)
(Chemical formula 3)
Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c
(In Chemical Formula 3, M2 is at least one member selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. A, b and c are values within the ranges of 0 ≦ a <0.85, 0 ≦ b <0.50, 0 ≦ c <0.10, and 0 <a + b + c ≦ 1, respectively.)
前記第1被覆前駆体は、水素イオン指数pHが12以上の水溶液中において形成することを特徴とする請求項7記載の正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material according to claim 7, wherein the first coating precursor is formed in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more. 前記第1被覆前駆体は、前記第1複合酸化物粒子を水素イオン指数pHが12以上の水溶液中に分散したのち、この水溶液に、前記被覆元素の化合物を添加することにより形成することを特徴とする請求項8記載の正極活物質の製造方法。   The first coating precursor is formed by dispersing the first composite oxide particles in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more, and then adding the coating element compound to the aqueous solution. The method for producing a positive electrode active material according to claim 8. 前記水溶液に水酸化リチウムを添加することを特徴とする請求項8記載の正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material according to claim 8, wherein lithium hydroxide is added to the aqueous solution. 前記第2前駆体には、前記酸化物および前記水酸化物のうちの少なくとも一方よりなる中心前駆体粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む水酸化物よりなる第2被覆前駆体を設けたものを用いることを特徴とする請求項7記載の正極活物質の製造方法。   The second precursor is provided with a second coating precursor made of a hydroxide containing manganese on at least a part of central precursor particles made of at least one of the oxide and the hydroxide. The method for producing a positive electrode active material according to claim 7, wherein: 前記第2被覆前駆体は、水素イオン指数pHが12以上の水溶液中において形成することを特徴とする請求項11記載の正極活物質の製造方法。   12. The method for producing a positive electrode active material according to claim 11, wherein the second coating precursor is formed in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more. 前記第1複合酸化物粒子を水素イオン指数pHが12以上の水溶液中に分散し、この水溶液に、前記被覆元素の化合物を添加して前記第1被覆前駆体を形成したのち、この水溶液に、前記中心前駆体粒子を分散し、前記第2被覆前駆体を形成することを特徴とする請求項11記載の正極活物質の製造方法。   The first composite oxide particles are dispersed in an aqueous solution having a hydrogen ion exponent pH of 12 or more, and the coating element compound is added to the aqueous solution to form the first coating precursor. The method for producing a positive electrode active material according to claim 11, wherein the central precursor particles are dispersed to form the second coating precursor. 前記第2被覆前駆体は、酸化性条件下において形成することを特徴とする請求項13記載の正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material according to claim 13, wherein the second coating precursor is formed under oxidizing conditions. 前記水溶液に水酸化リチウムを添加することを特徴とする請求項12記載の正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material according to claim 12, wherein lithium hydroxide is added to the aqueous solution. 正極および負極と共に、電解質を備えた電池であって、
前記正極は、平均組成が化1で表される第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一方の被覆元素を含む酸化物よりなる第1被覆層を形成した第1正極活物質と、平均組成が化2で表される第2複合酸化物を含む第2正極活物質とを含有し、
これら第1正極活物質および第2正極活物質は、前記第1複合酸化物粒子の少なくとも一部に前記被覆元素の水酸化物よりなる第1被覆前駆体を設けた第1前駆体と、金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方を含む第2前駆体と、リチウム化合物とを含有する混合物を、熱処理することにより得られた
ことを特徴とする電池。
(化1)
Li(1+x) Co(1-y) M1y (2-z)
(化1において、M1はマグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),マンガン,鉄(Fe),ニッケル,銅(Cu),亜鉛(Zn),モリブデン(Mo),スズ(Sn),タングステン(W),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),ニオブ(Nb),カルシウム(Ca)およびストロンチウム(Sr)からなる群のうちの少なくとも1種であり、x,yおよびzは、それぞれ−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20の範囲内の値である。)
(化2)
Li(1+d) Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c (2-e)
(化3)
Co(1-a-b-c) Nia Mnb M2c
(化2および化3において、M2はマグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,タングステン,ジルコニウム,イットリウム,ニオブ,カルシウムおよびストロンチウムからなる群のうちの少なくとも1種である。a,b,c,dおよびeは、それぞれ0≦a<0.85、0≦b<0.50、0≦c<0.10、0<a+b+c≦1、−0.10≦d≦0.10、−0.10≦e≦0.20の範囲内の値である。)
A battery including an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode comprises a first oxide comprising an oxide containing at least one of a covering element of nickel (Ni) and manganese (Mn) in at least part of the first composite oxide particles represented by chemical formula 1 A first positive electrode active material having a coating layer formed thereon, and a second positive electrode active material containing a second composite oxide having an average composition represented by Chemical Formula 2;
The first positive electrode active material and the second positive electrode active material include a first precursor in which a first coating precursor made of a hydroxide of the coating element is provided on at least a part of the first composite oxide particles, and a metal It was obtained by heat-treating a mixture containing a lithium compound and a second precursor containing at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of elements and metalloid elements is represented by chemical formula 3 A battery characterized by that.
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co (1-y) M1 y O (2-z)
(In Chemical Formula 1, M1 is magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese, iron (Fe), nickel, copper (Cu). , Zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), zirconium (Zr), yttrium (Y), niobium (Nb), calcium (Ca) and strontium (Sr) X, y, and z are values in the ranges of -0.10 ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, and −0.10 ≦ z ≦ 0.20, respectively. is there.)
(Chemical formula 2)
Li (1 + d) Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c O (2-e)
(Chemical formula 3)
Co (1-abc) Ni a Mn b M2 c
(In Chemical Formula 2 and Chemical Formula 3, M2 represents at least one selected from the group consisting of magnesium, aluminum, boron, titanium, vanadium, chromium, iron, copper, zinc, molybdenum, tin, tungsten, zirconium, yttrium, niobium, calcium, and strontium. A, b, c, d and e are 0 ≦ a <0.85, 0 ≦ b <0.50, 0 ≦ c <0.10, 0 <a + b + c ≦ 1, −0. (The values are within the range of 10 ≦ d ≦ 0.10 and −0.10 ≦ e ≦ 0.20.)
前記第2正極活物質は、前記第2複合酸化物よりなる粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む酸化物よりなる第2被覆層を有し、
金属元素および半金属元素の平均組成が化3で表される酸化物および水酸化物のうちの少なくとも一方よりなる中心前駆体粒子の少なくとも一部に、マンガンを含む水酸化物よりなる第2被覆前駆体を設けた第2前駆体を、前記第1前駆体およびリチウム化合物と共に含有する混合物を熱処理することにより得られた
ことを特徴とする請求項16記載の電池。
The second positive electrode active material has a second coating layer made of an oxide containing manganese on at least a part of the particles made of the second composite oxide,
A second coating made of a hydroxide containing manganese on at least a part of the central precursor particles made of at least one of an oxide and a hydroxide whose average composition of the metal element and the metalloid element is represented by chemical formula 3 The battery according to claim 16, wherein the battery is obtained by heat-treating a mixture containing a second precursor provided with a precursor together with the first precursor and a lithium compound.
JP2005254882A 2005-09-02 2005-09-02 Cathode active material, manufacturing method of the same, and battery Pending JP2007066839A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005254882A JP2007066839A (en) 2005-09-02 2005-09-02 Cathode active material, manufacturing method of the same, and battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005254882A JP2007066839A (en) 2005-09-02 2005-09-02 Cathode active material, manufacturing method of the same, and battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007066839A true JP2007066839A (en) 2007-03-15

Family

ID=37928771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005254882A Pending JP2007066839A (en) 2005-09-02 2005-09-02 Cathode active material, manufacturing method of the same, and battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007066839A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008016233A (en) * 2006-07-03 2008-01-24 Sony Corp Cathode active material and manufacturing method therefor, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009218112A (en) * 2008-03-11 2009-09-24 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method therefor
WO2013137510A1 (en) * 2012-03-13 2013-09-19 주식회사 엘앤에프신소재 Method for manufacturing anode active material for lithium secondary battery, anode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2013137509A1 (en) * 2012-03-13 2013-09-19 주식회사 엘앤에프신소재 Method for manufacturing anode active material for lithium secondary battery, anode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
US8911903B2 (en) 2006-07-03 2014-12-16 Sony Corporation Cathode active material, its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN110931268A (en) * 2019-11-22 2020-03-27 浙江工业大学 Oxygen-sulfur doped Ni-Mo bimetallic material for super capacitor and preparation method thereof

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008016233A (en) * 2006-07-03 2008-01-24 Sony Corp Cathode active material and manufacturing method therefor, and nonaqueous electrolyte secondary battery
US8911903B2 (en) 2006-07-03 2014-12-16 Sony Corporation Cathode active material, its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2009218112A (en) * 2008-03-11 2009-09-24 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method therefor
WO2013137510A1 (en) * 2012-03-13 2013-09-19 주식회사 엘앤에프신소재 Method for manufacturing anode active material for lithium secondary battery, anode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2013137509A1 (en) * 2012-03-13 2013-09-19 주식회사 엘앤에프신소재 Method for manufacturing anode active material for lithium secondary battery, anode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
KR20130105494A (en) * 2012-03-13 2013-09-25 주식회사 엘앤에프신소재 Method for manufacturing positive active material for lithium secondary battery, positive active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
KR101493747B1 (en) 2012-03-13 2015-02-17 주식회사 엘앤에프신소재 Method for manufacturing positive active material for lithium secondary battery, positive active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
KR101586806B1 (en) * 2012-03-13 2016-01-21 주식회사 엘앤에프신소재 Method for manufacturing positive active material for lithium secondary battery, positive active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
US9917297B2 (en) 2012-03-13 2018-03-13 L&F Material Co., Ltd. Method for preparing positive electrode active material for lithium secondary battery
CN110931268A (en) * 2019-11-22 2020-03-27 浙江工业大学 Oxygen-sulfur doped Ni-Mo bimetallic material for super capacitor and preparation method thereof
CN110931268B (en) * 2019-11-22 2022-09-02 浙江工业大学 Oxygen-sulfur doped Ni-Mo bimetallic material for super capacitor and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4586991B2 (en) Positive electrode active material, method for producing the same, and secondary battery
JP4984436B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP5888378B2 (en) Positive electrode active material for secondary battery, positive electrode for secondary battery and secondary battery
JP4656097B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
US8748042B2 (en) Cathode active material, method of manufacturing it, cathode, and battery
JP5017806B2 (en) Positive electrode active material for secondary battery, method for producing the same, and secondary battery
JP4270109B2 (en) battery
JP2007048711A (en) Anode active material, manufacturing method of the same, and battery
JP4992200B2 (en) Cathode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP2009016245A (en) Anode material, anode, battery, and their manufacturing method
JP4296427B2 (en) Negative electrode and battery
JP4839671B2 (en) battery
JP5040073B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
JP2007103119A (en) Positive electrode material, positive electrode and battery
JP5040078B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
JP5040076B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
JP5076285B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2007066839A (en) Cathode active material, manufacturing method of the same, and battery
JP2006302756A (en) Battery
JP5040075B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
JP5206914B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP5028886B2 (en) Positive electrode active material, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2007258094A (en) Positive-electrode active material, positive electrode, and battery
JP5040074B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP5082204B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery