JP2007188759A - Positive-electrode active material for nonaqueous electrolytic solution battery, and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery which is excellent in a high synthetic rate and high filling properties, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the positive electrode active material for synthesizing lithium complex cobalt oxide represented as LiCoO<SB>2</SB>obtained by mixing tricobalt tetroxide (Co<SB>3</SB>O<SB>4</SB>) with Li<SB>2</SB>CO<SB>3</SB>, LiNO<SB>3</SB>, or LiOH is composed of a first heat treatment of progressing a synthetic reaction by 95% or more, and a second process of heating up from 850°C to 950°C, and shifted to the second process to manufacture the lithium complex cobalt oxide after 95% or more of a gas component formed by the synthetic reaction in the first process. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池に代表される非水電解液電池用正極活物質であるリチウム複合コバルト酸化物とその製造方法に関し、特に高合成率で高充填性に優れた正極活物質とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a lithium composite cobalt oxide that is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte battery typified by a lithium secondary battery and a method for producing the same. It relates to a manufacturing method.

近年、民生用電子機器のポータブル化、コードレス化が急激に進んでいる。これらが進展するに従い、駆動用電源となる二次電池の高エネルギー密度化、小型軽量化の要望が強くなっている。また、近年は携帯電話の電源として用いられ、急激な市場の拡大と共に通話時間の長時間化が望まれ、サイクル寿命の改善の要望は非常に大きいものとなっている。このような状況から、高い充放電電圧を示すリチウム複合遷移金属酸化物、例えばLiCoO2を正極活物質に用い、リチウムイオンの挿入、離脱を利用した非水電解液二次電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, consumer electronic devices have become increasingly portable and cordless. As these progress, demands for higher energy density, smaller size and lighter weight of secondary batteries serving as driving power sources are increasing. In recent years, it has been used as a power source for mobile phones, and it is desired to increase the talk time with the rapid expansion of the market, and there is a great demand for improvement of cycle life. Under such circumstances, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium composite transition metal oxide exhibiting a high charge / discharge voltage, such as LiCoO 2, as a positive electrode active material and utilizing insertion / extraction of lithium ions has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

LiCoO2の合成において、リチウム化合物として炭酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチウムを用い、コバルト化合物として四酸化三コバルトを用いた場合、それらの合成反応を円滑に進めるには、コバルト源の比表面積を低下させない温度で合成を行い、未反応のリチウム化合物がLiCoO2の粒界に残存しないようにすることが必要である。 In the synthesis of LiCoO 2 , when lithium carbonate, lithium nitrate, or lithium hydroxide is used as the lithium compound and tricobalt tetroxide is used as the cobalt compound, the specific surface area of the cobalt source must be increased in order to facilitate the synthesis reaction. It is necessary to carry out the synthesis at a temperature that does not decrease so that unreacted lithium compounds do not remain at the LiCoO 2 grain boundaries.

未反応のリチウム化合物が残存した状態で、高温で処理されるとLiCoO2が粒子成長を伴い、コバルト化合物とリチウム化合物との反応性を低下させ、高合成率、つまり反応が完結しているLiCoO2を得ることが困難となり、これを正極活物質に用いた場合、十分な電池性能は得られない。 When the LiCoO 2 is treated at a high temperature with the unreacted lithium compound remaining, the LiCoO 2 is accompanied by particle growth, reducing the reactivity between the cobalt compound and the lithium compound, resulting in a high synthesis rate, that is, LiCoO in which the reaction is complete. 2 is difficult to obtain, and when this is used as a positive electrode active material, sufficient battery performance cannot be obtained.

そこで、高合成率のLiCoO2を合成するために、微粒子Co34を用い、LiCoX2において、X<1.0としてLi過剰で合成を行い、粒子を成長させ充填性を高める方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to synthesize LiCoO 2 with a high synthesis rate, fine particle Co 3 O 4 is used, and LiCo X O 2 is synthesized with Li excess as X <1.0, and the particles are grown to increase the filling property. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかし、Li過剰の状態は、反応と粒子成長が同時に進行しやすいため、高合成率のLiCoO2を得ることが困難であった。
特開平10−324522号公報
However, when Li is excessive, it is difficult to obtain LiCoO 2 having a high synthesis rate because reaction and particle growth tend to proceed simultaneously.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-324522

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであって、Li化合物とCo化合物の反応を円滑に進め、高合成率且つ高充填性のLiCoO2粉末及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and aims to provide a LiCoO 2 powder having a high synthesis rate and a high filling property, and a method for producing the same, by smoothly proceeding the reaction between the Li compound and the Co compound. And

本発明の非水電解液二次電池用正活物質の製造方法は、Li2CO3、LiNO3あるいはLiOHからなる群の少なくとも一種のリチウム化合物とCo34を混合、加熱することにより得られる一般式LiCoX2(ただし、1.0<X≦1.05)で表されるリチウム複合コバルト酸化物を合成する非水電解液二次電池用正活物質の製造方法において、前記加熱する工程が酸素または空気を導入しながら常温から600〜800℃まで加熱する第一工程と、850〜950℃まで加熱する第二工程からなり、第一工程で合成反応によって生じるガス成分の95%以上が発生後、第二工程に移行するものである。これにより、LiCoX2において、1.0<X≦1.05として、過剰Liによって生じる粒子
成長を抑制し反応を促進させる。また、Li化合物とCo化合物を混合し、加熱することによってLiCoO2を合成する過程において、Co34の比表面積を低下させない温度域で熱処理の第一工程を行い、その工程の進行状況を、合成反応によって生じるガス成分、Li2CO3の場合はCO2、LiNO3の場合はNOx、LiOHの場合はH2Oの割合により確認し、合成反応によって生じるガス成分が95%以上となったところで第二工程に移り、850〜950℃で熱処理を行い、粒子を成長させることによって合成物が望ましい粒子に整粒される。
Method of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery Seikatsu materials of the present invention, obtained by the Li 2 CO 3, LiNO 3 or at least one lithium compound of the group consisting of LiOH and Co 3 O 4 mixed, heated In the method for producing a positive active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery for synthesizing a lithium composite cobalt oxide represented by the general formula LiCo X O 2 (where 1.0 <X ≦ 1.05), the heating The first step is to heat from room temperature to 600 to 800 ° C. while introducing oxygen or air, and the second step is to heat to 850 to 950 ° C., and 95% of the gas components generated by the synthesis reaction in the first step After the above occurs, the process proceeds to the second step. As a result, in LiCo x O 2 , 1.0 <X ≦ 1.05 is set to suppress particle growth caused by excess Li and promote the reaction. Also, in the process of synthesizing LiCoO 2 by mixing and heating the Li compound and Co compound, the first step of the heat treatment is performed in a temperature range that does not reduce the specific surface area of Co 3 O 4 , and the progress of the process is checked. The gas component generated by the synthesis reaction is confirmed by the ratio of CO 2 in the case of Li 2 CO 3 , NO x in the case of LiNO 3 , and H 2 O in the case of LiOH. At that point, the process proceeds to the second step, where heat treatment is performed at 850 to 950 ° C., and the particles are grown, whereby the composite is sized.

このとき、Co34の比表面積としては、2.0m2/g以上のものが好ましい。 At this time, the specific surface area of Co 3 O 4 is preferably 2.0 m 2 / g or more.

また、第一工程の反応がほぼ完結したことを確認後、常温まで低下させ、粉砕を加えることが好ましい。この工程を加えることによって、焼結していた粒子を分離し、空気もしくは酸素との接触面積を増加させ、更に合成を進行させやすい状態にすることができる。   Moreover, after confirming that the reaction in the first step is almost completed, it is preferable to lower the temperature to room temperature and add pulverization. By adding this step, the sintered particles can be separated, the contact area with air or oxygen can be increased, and the synthesis can be easily advanced.

また、これらの製造方法によって得られる一般式LiCoX2(ただし、1.0<X≦1.05)で表されるリチウム複合コバルト酸化物の比表面積が0.4m2/g〜0.9m2/gである。 Further, the specific surface area of the lithium composite cobalt oxide represented by the general formula LiCo X O 2 (where 1.0 <X ≦ 1.05) obtained by these production methods is 0.4 m 2 / g to 0.00. 9 m 2 / g.

本発明によれば、Li2CO3、LiNO3あるいはLiOHからなる群の少なくとも一種のリチウム化合物とCo34を混合、加熱する工程が酸素または空気を導入しながら常温から600℃〜800℃まで加熱する第一工程と、850℃〜950℃まで加熱する第二工程からなり、第一工程で合成反応によって生じるガス成分の95%以上が発生後、第二工程に移行することにより、Li化合物とCo化合物の反応を円滑に進めることができ、得られる一般式LiCoX2(ただし、1.0<X≦1.05)で表されるリチウム複合コバルト酸化物の比表面積が0.4m2/g〜0.9m2/gであり、高合成率且つ高充填性のLiCoO2粉末を得ることができる。 According to the present invention, the step of mixing and heating at least one lithium compound of the group consisting of Li 2 CO 3 , LiNO 3 or LiOH and Co 3 O 4 is carried out from room temperature to 600 ° C. to 800 ° C. while introducing oxygen or air. The first step is heated to 850 ° C. to 950 ° C., and 95% or more of the gas components generated by the synthesis reaction in the first step are generated, and then transferred to the second step. The reaction between the compound and the Co compound can proceed smoothly, and the specific surface area of the lithium composite cobalt oxide represented by the general formula LiCo x O 2 (where 1.0 <X ≦ 1.05) is 0.00. 4m 2 /g~0.9m was 2 / g, it can be obtained LiCoO 2 powder of high synthesis rate and high filling property.

本発明によれば、Co化合物とLi化合物をその定比混合において、Co過剰の状態で混合し、その第一の熱処理工程において合成反応が95%以上完結することを確認し、更に第二の熱処理工程において粒子を成長させ、合成物が好ましい粒子に整粒させることができる。   According to the present invention, the Co compound and the Li compound are mixed in an excess ratio of Co in the stoichiometric mixing, and it is confirmed that the synthesis reaction is completed by 95% or more in the first heat treatment step. Particles can be grown in the heat treatment step and the composite can be sized to preferred particles.

Co化合物としてはCo34を選択し、Li化合物としては、Li2CO3、LiNO3あるいはLiOHのからなる群の少なくとも一種を使用し、その第一の熱処理工程において、合成反応によって生じるガス成分、例えばLi2CO3であればCO2、LiNO3であればNOx、LiOHであればH2Oの発生量を確認し、これより合成がどの程度完結したかを確認することにより、高合成率の非水電解質二次電池用正極活物資を得ることが容易になる。 Co 3 O 4 is selected as the Co compound, and at least one member of the group consisting of Li 2 CO 3 , LiNO 3 or LiOH is used as the Li compound, and a gas generated by a synthesis reaction in the first heat treatment step components, for example if the Li 2 CO 3 CO 2, LiNO 3 and it if NOx, by check the amount of generation of H 2 O, if LiOH, checks whether more synthesis which was how complete, high It becomes easy to obtain a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery with a synthesis rate.

この時、合成時の昇温の最高温度は、Li2CO3の場合、600℃未満では、Li2CO3粒子とCo34粒子の固相−固相間の反応が容易に進行せず、800℃を超えると、粒子が焼結しやすくなり、反応が完結しにくくなり電池性能が悪いということから、電池性能が良好となる600℃〜800℃の範囲が好ましい。 At this time, in the case of Li 2 CO 3 , the maximum temperature during the synthesis is less than 600 ° C., the reaction between the solid phase and the solid phase of Li 2 CO 3 particles and Co 3 O 4 particles can easily proceed. However, when the temperature exceeds 800 ° C., the particles are easily sintered, the reaction is hardly completed, and the battery performance is poor. Therefore, the range of 600 ° C. to 800 ° C. at which the battery performance is good is preferable.

この後、反応が十分に完結した後、850℃〜950℃で第二の熱処理を行い最終的に目的とするLiCoO2を得るものである。第二の熱処理工程で850℃未満では、合成が不充分であるために容量が低下してしまい、950℃を超えると粒子の焼結が進むことや結晶の分解が生じることによって、電池性能が低下するため電池性能が良好となる85
0℃〜950℃の範囲が好ましい。
Thereafter, after the reaction is sufficiently completed, a second heat treatment is performed at 850 ° C. to 950 ° C. to finally obtain the target LiCoO 2 . If the temperature is lower than 850 ° C. in the second heat treatment step, the capacity is reduced due to insufficient synthesis. If the temperature exceeds 950 ° C., the sintering of the particles proceeds or the crystal is decomposed, so that the battery performance is improved. The battery performance is improved because of the decrease 85
The range of 0 ° C to 950 ° C is preferred.

このとき、Co34の比表面積としては、2.0m2/g以上のものが好ましく、2.0m2/g未満の場合には、四酸化三コバルトとLi化合物との反応性が低下し、一次加熱での合成率が低下し、比容量が低下してしまうので、好ましくない。逆に、比表面積が100m2/gを超えると、軽質の為に、二次加熱後のコバルト酸リチウムのタップ密度が低下し、合剤充填性が低下してしまうので好ましくない。 At this time, the specific surface area of Co 3 O 4 is preferably 2.0 m 2 / g or more, and when it is less than 2.0 m 2 / g, the reactivity between tricobalt tetroxide and the Li compound is lowered. However, since the synthesis rate in the primary heating is lowered and the specific capacity is lowered, it is not preferable. On the contrary, if the specific surface area exceeds 100 m 2 / g, the tap density of the lithium cobalt oxide after the secondary heating is lowered due to the lightness, and the mixture filling property is lowered, which is not preferable.

そして、第一の熱処理工程後、室温まで一旦冷却し、粉砕を行う工程を有することにより、凝集している粒子を再度分散させ、空気と接触させることによって反応残分を確実に反応させることが可能という理由から好ましい。   Then, after the first heat treatment step, by having the step of once cooling to room temperature and pulverizing, the agglomerated particles can be dispersed again and the reaction residue can be reliably reacted by contacting with air. This is preferable because it is possible.

このような製造方法によって得られる一般式LiCoX2(ただし、1.0<X≦1.05)で表されるリチウム複合コバルト酸化物の比表面積は、0.4〜0.9m2/gであり、高合成率且つ高充填性のLiCoO2粉末を得ることができる。 The specific surface area of the lithium composite cobalt oxide represented by the general formula LiCo X O 2 (where 1.0 <X ≦ 1.05) obtained by such a production method is 0.4 to 0.9 m 2 / g, and a LiCoO 2 powder having a high synthesis rate and high filling property can be obtained.

比表面積が0.4m2/g未満の場合、電池性能においてレート特性が低下するので好ましくなく、逆に0.9m2/gを超える場合、比表面積を確保するために軽質となり、LiCoO2粉末のタップ密度が低下し、合剤充填性が低下するので好ましくない。 When the specific surface area is less than 0.4 m 2 / g, the battery performance deteriorates rate characteristics, which is not preferable. On the other hand, when it exceeds 0.9 m 2 / g, it becomes light to secure the specific surface area, and LiCoO 2 powder This is not preferable because the tap density is lowered and the mixture filling property is lowered.

次に、得られるリチウム複合コバルト酸化物を正極活物質として用いるリチウム二次電池について、図1を参照しながら説明する。図1に、一例として円筒型リチウム二次電池の縦断面図を示す。   Next, a lithium secondary battery using the obtained lithium composite cobalt oxide as a positive electrode active material will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a cylindrical lithium secondary battery as an example.

図1のリチウム二次電池は、正極板11、負極板13、ならびに正極板11と負極板13との間に配置されたセパレータ15からなる極板群および電解液(図示せず)からなる発電要素、前記発電要素を内部に収容した有底の円筒型電池ケース16、電池ケース16の開口部を封口する封口体28、ならびに電池ケース16の開口端部と封口体との間に配置された絶縁ガスケット20からなる。   The lithium secondary battery shown in FIG. 1 includes a positive electrode plate 11, a negative electrode plate 13, and an electrode plate group including a separator 15 disposed between the positive electrode plate 11 and the negative electrode plate 13, and an electric power generation including an electrolyte (not shown). A cylindrical battery case 16 having a bottom with the power generation element accommodated therein, a sealing body 28 for sealing the opening of the battery case 16, and an opening end of the battery case 16 and the sealing body. It consists of an insulating gasket 20.

また、上記極板群には、その上下に、それぞれ上部絶縁板21および下部絶縁板22が配設されている。   In addition, an upper insulating plate 21 and a lower insulating plate 22 are disposed above and below the electrode plate group, respectively.

電池ケース16の開口部の上端より少し下方には、内側に向かう溝入れが行われており、環状支持部17が電池ケース16の内側に向かって膨出形成されている。環状支持部17上には、封口体28が嵌合している。封口体28の周縁部には、絶縁ガスケット20が配置されており、これによって、電池ケース16と封口体28とが絶縁されている。さらに、電池ケース16の開口端部が、絶縁ガスケット20にかしめられ、これにより、電池ケース16が密閉される。   A grooving toward the inside is performed slightly below the upper end of the opening of the battery case 16, and an annular support portion 17 is formed to bulge toward the inside of the battery case 16. A sealing body 28 is fitted on the annular support portion 17. An insulating gasket 20 is disposed at the peripheral edge of the sealing body 28, whereby the battery case 16 and the sealing body 28 are insulated. Furthermore, the opening end of the battery case 16 is caulked by the insulating gasket 20, thereby sealing the battery case 16.

封口体28は、プレート18、外部接続端子となるキャップ19、ならびにプレート18とキャップ19の間に配置された上弁体23および下弁体24からなる。ここで、上弁体23と下弁体24との間には、絶縁体であるフィルター29が挟持されている。上弁体23と下弁体24とは、溶接点25で導通接続されている。また、上弁体23は、環状の易破壊部23aを備え、下弁体24は、環状の易破壊部24aを備える。電池内圧が上昇した場合には、下弁体24の易破壊部24aが破断し、さらに電池内圧が上昇した場合には、上弁体23の易破壊部23aが破断して、キャップ19の排出孔26からガスを外部に放出する。これにより、電池内圧が異常上昇することを防止することができる。   The sealing body 28 includes a plate 18, a cap 19 serving as an external connection terminal, and an upper valve body 23 and a lower valve body 24 disposed between the plate 18 and the cap 19. Here, a filter 29 which is an insulator is sandwiched between the upper valve body 23 and the lower valve body 24. The upper valve body 23 and the lower valve body 24 are conductively connected at a welding point 25. The upper valve body 23 includes an annular easily breakable portion 23a, and the lower valve body 24 includes an annular easily breakable portion 24a. When the battery internal pressure rises, the easily breakable portion 24a of the lower valve body 24 breaks, and when the battery internal pressure rises further, the easily breakable portion 23a of the upper valve body 23 breaks and the cap 19 is discharged. The gas is released from the hole 26 to the outside. Thereby, it is possible to prevent the battery internal pressure from rising abnormally.

また、プレート18には、正極板11から引き出された正極リード12が、接続されて
おり、電池ケース16の内底部には、負極板13から引き出された負極リード14が接続されている。
The plate 18 is connected with a positive electrode lead 12 drawn out from the positive electrode plate 11, and a negative electrode lead 14 drawn out from the negative electrode plate 13 is connected to the inner bottom of the battery case 16.

さらに、この円筒型リチウムイオン二次電池においては、キャップ19と上弁体23との間に、PTC素子27を配設することにより、より安全性が高められている。   Furthermore, in this cylindrical lithium ion secondary battery, the safety is further enhanced by disposing the PTC element 27 between the cap 19 and the upper valve body 23.

正極板11は、正極集電体とその上に担持された正極活物質層からなる。正極活物質層は、本発明の四酸化三コバルトを用いて製造された正極活物質を含む。   The positive electrode plate 11 includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer carried thereon. A positive electrode active material layer contains the positive electrode active material manufactured using the tricobalt tetroxide of this invention.

この正極板11は、例えば、正極集電体の両面に、正極ペーストを塗着し、乾燥し、圧延して正極活物質層を形成することにより作製される。また、正極板には活物質層を有さない無地部が設けられ、そこに正極リード12が溶接される。   The positive electrode plate 11 is produced, for example, by applying a positive electrode paste on both surfaces of a positive electrode current collector, drying, and rolling to form a positive electrode active material layer. The positive electrode plate is provided with a plain portion having no active material layer, and the positive electrode lead 12 is welded thereto.

正極集電体としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなり、その厚みが10μm〜60μmの範囲にあるものが好ましい。正極集電体の表面は、ラス加工もしくはエッチング処理されていてもよい。   The positive electrode current collector is preferably made of aluminum or an aluminum alloy and has a thickness in the range of 10 μm to 60 μm. The surface of the positive electrode current collector may be subjected to lath processing or etching treatment.

正極ペーストは、本発明の四酸化三コバルトを用いて製造された正極活物質と、結着剤と、導電剤とを、分散媒と混合して調製することができる。また、正極ペーストを調製する際に、必要に応じて、増粘剤を添加してもよい。   The positive electrode paste can be prepared by mixing a positive electrode active material produced using the tricobalt tetroxide of the present invention, a binder, and a conductive agent with a dispersion medium. Moreover, when preparing a positive electrode paste, you may add a thickener as needed.

正極ペーストに用いる結着剤、導電剤、必要に応じて添加される増粘剤は、従来と同様のものを用いることができる。   As the binder, the conductive agent, and the thickener added as necessary, the same materials as those used in the past can be used.

例えば、上記結着剤としては、ペーストの分散媒に溶解または分散できるものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、フッ素系結着剤、アクリルゴム、変性アクリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、アクリル系重合体、ビニル系重合体等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   For example, the binder is not particularly limited as long as it can be dissolved or dispersed in a paste dispersion medium. For example, a fluorine-based binder, acrylic rubber, modified acrylic rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), acrylic polymer, vinyl polymer, and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

なお、フッ素系結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等が好ましい。これらは、ディスパージョンとして用いることができる。   As the fluorine-based binder, for example, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride, polytetrafluoroethylene, and the like are preferable. These can be used as dispersions.

導電剤としては、アセチレンブラック、グラファイト、炭素繊維等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the conductive agent, acetylene black, graphite, carbon fiber, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

増粘剤としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどが好ましい。   As the thickener, ethylene-vinyl alcohol copolymer, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose and the like are preferable.

正極ペーストに用いられる分散媒としては、結着剤が分散または溶解可能なものが適切である。有機系結着剤を用いる場合は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトン等を単独または混合して用いることが好ましい。また、SBR等の水系結着剤を用いる場合は、水や温水が好ましい。   As the dispersion medium used for the positive electrode paste, a dispersion medium in which the binder can be dispersed or dissolved is suitable. When using an organic binder, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylsulfuramide, tetramethylurea, acetone, methyl ethyl ketone, etc. alone or It is preferable to use a mixture. Moreover, when using water-system binders, such as SBR, water and warm water are preferable.

正極活物質、結着剤、導電剤および必要に応じて添加される増粘剤を、分散媒と混合して、正極ペーストを作製する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ピンミキサー、ニーダー、ホモジナイザー等を用い
て、これらの成分を混合する方法等が挙げられる。また、上記のような装置は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。さらに、正極ペーストの混練時に、各種分散剤、界面活性剤、安定剤等を必要に応じて添加することも可能である。
A method for preparing a positive electrode paste by mixing a positive electrode active material, a binder, a conductive agent and a thickener added as necessary with a dispersion medium is not particularly limited. Examples include a method of mixing these components using a planetary mixer, a homomixer, a pin mixer, a kneader, a homogenizer, and the like. Moreover, the above apparatus may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. Furthermore, various dispersants, surfactants, stabilizers, and the like can be added as necessary during kneading of the positive electrode paste.

上記のようにして作製された正極ペーストは、例えば、スリットダイコーター、リバースロールコーター、リップコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ディップコーター等を用いて、正極集電体へ容易に塗着することができる。正極集電体に塗着された正極ペーストは、自然乾燥に近い乾燥を行うことが好ましいが、生産性を考慮すると、70℃〜200℃の温度で10分間〜5時間乾燥させるのが好ましい。   The positive electrode paste prepared as described above can be easily applied to the positive electrode current collector using, for example, a slit die coater, reverse roll coater, lip coater, blade coater, knife coater, gravure coater, dip coater, etc. can do. The positive electrode paste applied to the positive electrode current collector is preferably dried close to natural drying, but considering productivity, it is preferably dried at a temperature of 70 ° C. to 200 ° C. for 10 minutes to 5 hours.

圧延は、ロールプレス機によって正極板が130μm〜200μmの所定の厚みになるまで、線圧1000〜2000kg/cmで数回を行うか、または線圧を変えて行ってもよい。   Rolling may be performed several times at a linear pressure of 1000 to 2000 kg / cm or by changing the linear pressure until the positive electrode plate has a predetermined thickness of 130 μm to 200 μm by a roll press.

負極板13は、例えば、負極集電体の片面または両面に、負極ペーストを塗着し、乾燥し、圧延して負極活物質層を形成することにより作製される。負極板13には、活物質層を有さない無地部を設け、ここに負極リード14が溶接される。   The negative electrode plate 13 is produced, for example, by applying a negative electrode paste on one or both sides of a negative electrode current collector, drying, and rolling to form a negative electrode active material layer. The negative electrode plate 13 is provided with a plain portion having no active material layer, and the negative electrode lead 14 is welded thereto.

負極集電体は、銅箔からなり、その厚みが10μm〜50μmの範囲にあるものが好ましい。また、負極集電体の表面は、ラス加工もしくはエッチング処理されていてもよい。   The negative electrode current collector is preferably made of a copper foil and has a thickness in the range of 10 μm to 50 μm. Further, the surface of the negative electrode current collector may be subjected to lath processing or etching treatment.

負極ペーストは、負極活物質と、結着剤と、分散媒と混合することにより、調製される。また、負極ペーストには、必要に応じて導電剤、増粘剤等を添加してもよい。   The negative electrode paste is prepared by mixing a negative electrode active material, a binder, and a dispersion medium. Moreover, you may add a electrically conductive agent, a thickener, etc. to a negative electrode paste as needed.

負極活物質としては、特に限定されるものではないが、充電・放電によりリチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を用いることが好ましい。例えば、有機高分子化合物(フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等)を焼成することにより得られる炭素材料、コークスやピッチを焼成することにより得られる炭素材料、人造黒鉛、天然黒鉛、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維等が好ましく、その形状としては、繊維状、球状、鱗片状、塊状のものを用いることができる。   Although it does not specifically limit as a negative electrode active material, It is preferable to use the carbon material which can occlude / release lithium ion by charge / discharge. For example, carbon materials obtained by firing organic polymer compounds (phenolic resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.), carbon materials obtained by firing coke and pitch, artificial graphite, natural graphite, pitch-based carbon fibers, A PAN-based carbon fiber or the like is preferable, and the shape thereof can be a fibrous shape, a spherical shape, a scale shape, or a lump shape.

結着剤、必要に応じて添加される導電剤、増粘剤等には、従来と同様のものを用いることができる。例えば、正極板に用いられるのと同様の結着剤、導電剤、増粘剤等を用いることができる。   As the binder, the conductive agent added as necessary, the thickener and the like, the same ones as in the past can be used. For example, the same binder, conductive agent, thickener and the like as those used for the positive electrode plate can be used.

セパレータ15としては、高分子からなる微多孔性フィルムが好ましく用いられる。前記高分子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテル(ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド)、セルロース(カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース)、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸エステル等よりなる群から選択されてる少なくとも1種が挙げられる。また、これらの微多孔性フィルムを重ね合わせた多層フィルムも用いることができる。なかでもポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン等からなる微多孔性フィルムが好適であり、その厚みは15μm〜30μmが好ましい。   As the separator 15, a microporous film made of a polymer is preferably used. Examples of the polymer include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, and polyether (polyethylene oxide and polypropylene oxide). And at least one selected from the group consisting of cellulose (carboxymethylcellulose and hydroxypropylcellulose), poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylic acid ester and the like. A multilayer film in which these microporous films are superposed can also be used. Among these, a microporous film made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or the like is preferable, and the thickness is preferably 15 μm to 30 μm.

電池ケース16としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などからなるものを用いることができる。これらの材料に、絞り加工、DI加工等を施して電池ケースの形状にすることができる。ケースの防蝕性を高めるために、加工後の電池ケース16にメッキ処理を施しても良い。   The battery case 16 may be made of copper, nickel, stainless steel, nickel plated steel, or the like. These materials can be subjected to drawing processing, DI processing, and the like to form a battery case shape. In order to improve the corrosion resistance of the case, the processed battery case 16 may be plated.

また、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電池ケースを用いることにより、軽量でエネルギー密度の高い角型の二次電池を作製することができる。   Further, by using a battery case made of aluminum or an aluminum alloy, a square secondary battery having a light weight and a high energy density can be manufactured.

非水電解液としては、非水溶媒と溶質からなるものが用いられる。   As the non-aqueous electrolyte, a solution made of a non-aqueous solvent and a solute is used.

非水溶媒としては、主成分として環状カーボネートおよび鎖状カーボネートを含有するものが好ましい。例えば、環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、およびブチレンカーボネートから選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。また、鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、およびエチルメチルカーボネート等よりなる群から選択される少なくとも一種を用いることが好ましい。   As the non-aqueous solvent, those containing a cyclic carbonate and a chain carbonate as main components are preferable. For example, as the cyclic carbonate, it is preferable to use at least one selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate. Further, as the chain carbonate, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and the like.

溶質としては、例えば、アニオンが電子吸引性の強い官能基を有するリチウム塩が用いられる。これらの例としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiC(SO2CF33等が挙げられる。これらの溶質は、一種類で使用しても良く、二種類以上を組み合わせて使用しても良い。また、これらの溶質は、前記非水溶媒に対して0.5〜1.5Mの濃度で溶解させることが好ましい。 As the solute, for example, a lithium salt in which an anion has a functional group having a strong electron-withdrawing property is used. Examples of these include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ). 3 etc. are mentioned. These solutes may be used alone or in combination of two or more. Further, these solutes are preferably dissolved at a concentration of 0.5 to 1.5M in the non-aqueous solvent.

プレート18としては、耐電解液性および耐熱性を備える材料からなるものを、特に限定されることなく用いることができる。そのなかでも、耐電解液性と耐熱性が高く、かつ軽いアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものが好ましい。   As the plate 18, a plate made of a material having an electrolytic solution resistance and a heat resistance can be used without particular limitation. Among them, those made of light aluminum or aluminum alloy having high electrolytic solution resistance and heat resistance are preferable.

上弁体23および下弁体24としては、可撓性を有するアルミニウム製の薄い金属箔からなるものが好ましい。   The upper valve body 23 and the lower valve body 24 are preferably made of a thin aluminum foil having flexibility.

正極リード12および負極リード14としては、当該分野で公知のものを用いることができる。例えば、正極リードとしては、アルミニウムからなるもの等が挙げられる。負極リードとしては、ニッケルからなるもの等が挙げられる。   As the positive electrode lead 12 and the negative electrode lead 14, those known in the art can be used. For example, examples of the positive electrode lead include those made of aluminum. Examples of the negative electrode lead include those made of nickel.

以下、本発明の実施例、比較例を用いてさらに詳細に説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but these do not limit the present invention.

(実施例1)
本実施例のLiCoO2の合成方法について説明する。
Example 1
A method for synthesizing LiCoO 2 of this example will be described.

図2に、LiCoO2を合成するための第一工程の熱処理用の炉の概略図を示す。炉本体1内に、LiCoO2を合成する材料のLi2CO3とCo34の混合物2を充填したセラミックス製の容器3を配設され、加熱ヒーター4により所定の温度に加熱される。炉内にはエアーポンプ5から発生した空気が空気挿入口6から挿入され、炉内で合成反応により発生したガス成分とともに発生ガス廃棄口7から排出された後、冷却機8により冷却され、CO2ガス濃度測定器9で合成反応により生じたガス成分であるCO2ガスが測定される。 FIG. 2 shows a schematic diagram of a first heat treatment furnace for synthesizing LiCoO 2 . A ceramic container 3 filled with a mixture 2 of Li 2 CO 3 and Co 3 O 4 , which is a material for synthesizing LiCoO 2 , is disposed in the furnace body 1 and heated to a predetermined temperature by a heater 4. The air generated from the air pump 5 is inserted into the furnace through the air insertion port 6 and discharged from the generated gas disposal port 7 together with the gas components generated by the synthesis reaction in the furnace. The CO 2 gas which is a gas component generated by the synthesis reaction is measured by the 2- gas concentration measuring device 9.

LiCoO2を合成する材料の混合物2として、四酸化三コバルト(Co34)と炭酸リチウム(Li2CO3)をLiとCoの原子モル比が1:1.01となるように混合した。この混合物2kgを5Lのセラミック製の容器3に入れ、エアーポンプ5から発生した2L/minの空気を空気挿入口6から挿入し、炉内を2時間で温度A:600℃、65
0℃、700℃、800℃まで昇温し、昇温後5時間、温度Aで保持し第一工程の熱処理をすることにより、LiCoO2を合成し、化合物A1〜A4とした。
As a mixture 2 of materials for synthesizing LiCoO 2 , tricobalt tetroxide (Co 3 O 4 ) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) were mixed so that the atomic molar ratio of Li and Co was 1: 1.01. . 2 kg of this mixture was put in a 5 L ceramic container 3, 2 L / min of air generated from the air pump 5 was inserted through the air insertion port 6, and the temperature in the furnace was A: 600 ° C., 65 in 2 hours.
The temperature was raised to 0 ° C., 700 ° C., and 800 ° C., and the temperature was held at temperature A for 5 hours after the temperature elevation, and then the heat treatment in the first step was performed to synthesize LiCoO 2 to obtain compounds A1 to A4.

Co34とLi2CO3の反応は、以下の式(1)に表される。 The reaction of Co 3 O 4 and Li 2 CO 3 is represented by the following formula (1).

4Co34 + 6Li2CO3 + O2 → 12LiCoO2 + 6CO2 (1)
この時、経時変化に対するCO2ガスの発生状況(昇温時のガス発生も含む)をそれぞれの温度においてCO2ガス濃度測定器9で測定した結果を図3に示す。
4Co 3 O 4 + 6Li 2 CO 3 + O 2 → 12LiCoO 2 + 6CO 2 (1)
At this time, the results of measuring the CO 2 gas generation state (including gas generation at the time of temperature increase) with respect to the change with time at each temperature by the CO 2 gas concentration measuring device 9 are shown in FIG.

この結果と前記式(1)より、発生したCO2ガス量を算出し合成率に換算した結果を表1に示す。なお、CO2ガス量から算出した合成率と、質量減少より測定した合成率は一致し、CO2ガス量を測定することによりLiCoO2の合成率が評価できることが確認できた。 Table 1 shows the result of calculating the amount of generated CO 2 gas and converting it to the synthesis rate from this result and the above equation (1). It was confirmed that the synthesis rate calculated from the amount of CO 2 gas and the synthesis rate measured from the decrease in mass were in agreement, and the synthesis rate of LiCoO 2 could be evaluated by measuring the CO 2 gas amount.

(比較例1)
温度Aを400℃、500℃、850℃とした以外は、実施例1と同様にして、LiCoO2を合成して、化合物B1〜B3を作製すると共に、CO2ガス濃度を測定した結果を図3に、LiCoO2の合成率を表1示す。
(Comparative Example 1)
Except that the temperature A was set to 400 ° C., 500 ° C., and 850 ° C., LiCoO 2 was synthesized to produce compounds B1 to B3 and the CO 2 gas concentration was measured in the same manner as in Example 1. 3 shows the synthesis rate of LiCoO 2 .

Figure 2007188759
Figure 2007188759

(比較例2)
LiCoO2を合成する材料の混合物2として、酸化コバルト(Co34)と炭酸リチウム(Li2CO3)をLiとCoの原子モル比が1:0.99となるように混合し、温度Aを650℃とした以外は、実施例1と同様にして、LiCoO2を合成して、化合物B4を作製すると共に、CO2ガス濃度を測定した結果を図3に、LiCoO2の合成率を表1示す。
(Comparative Example 2)
As a mixture 2 of materials for synthesizing LiCoO 2 , cobalt oxide (Co 3 O 4 ) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) are mixed so that the atomic molar ratio of Li and Co is 1: 0.99, and the temperature is increased. except that the a and 650 ° C., the same procedure as in example 1, to synthesize LiCoO 2, with making the compounds B4, the results of measurement of the CO 2 gas concentration in FIG. 3, the synthesis rate of LiCoO 2 Table 1 shows.

表1から明らかなように、第一工程の熱処理の温度Aが600℃、650℃、700℃、800℃では95%以上の合成率が得られるが、化合物B3の850℃の高温の場合、加熱初期段階で合成がピークを迎え、加熱終了までの合計の合成率は低下することがわかった。また、化合物B1の400℃、正極活物質B2の500℃の場合、Li2CO3粒子とCo34粒子の固相−固相間の反応が容易に進行せず、合成率が低下する。 As is apparent from Table 1, a synthesis rate of 95% or higher is obtained when the temperature A of the heat treatment in the first step is 600 ° C., 650 ° C., 700 ° C., and 800 ° C., but when the compound B3 has a high temperature of 850 ° C., It was found that synthesis reached a peak at the initial stage of heating, and the total synthesis rate until the end of heating decreased. Further, when the compound B1 is 400 ° C. and the positive electrode active material B2 is 500 ° C., the reaction between the solid phase and the solid phase of the Li 2 CO 3 particles and the Co 3 O 4 particles does not easily proceed, and the synthesis rate decreases. .

ところで、化合物B4のLiとCoの原子モル比が1:0.99となるように混合した場合、Li2CO3の反応必要量より過剰な分が焼結を起こし、Co34との反応を阻害し、合成率が低下する。 By the way, when mixing so that the atomic molar ratio of Li and Co in the compound B4 is 1: 0.99, an excess of Li 2 CO 3 is required to sinter, resulting in sintering with Co 3 O 4 . The reaction is inhibited and the synthesis rate is lowered.

このようにして得られた化合物A1〜A4、B2〜B4を電気炉にて6時間、温度B:
800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃で第二工程の熱処理を行い、得られた化合物を粉砕、分級して電池用正極活物質とした。
The compounds A1 to A4 and B2 to B4 thus obtained were heated in an electric furnace for 6 hours at a temperature B:
The heat treatment of the 2nd process was performed at 800 degreeC, 850 degreeC, 900 degreeC, 950 degreeC, and 1000 degreeC, and the obtained compound was grind | pulverized and classified and it was set as the positive electrode active material for batteries.

次に得られた電池用正極活物質を用いて円筒形リチウム二次電池を構成した。   Next, the cylindrical lithium secondary battery was comprised using the obtained positive electrode active material for batteries.

(正極板の作製)
上記のようにして得られた電池用正極活物質と、導電剤としてのカ−ボンブラックと、結着剤としてのポリ四フッ化エチレン水性ディスパージョンとを、固形分の質量で100:3:10の割合で混錬分散させた。この混合物を、カルボキシメチルセルロースの水溶液に懸濁させて、正極合剤ペーストを得た。この正極合剤ペーストを、厚さ30μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に、ドクターブレード方式で、その全体の厚さが約230μmとなるように塗布した。ここで、全体の厚さとは、集電体と集電体の両面に塗布されたペーストとの合計の厚さをいう。
(Preparation of positive electrode plate)
The positive electrode active material for a battery obtained as described above, carbon black as a conductive agent, and polytetrafluoroethylene aqueous dispersion as a binder, in a mass of solids of 100: 3: Kneaded and dispersed at a rate of 10. This mixture was suspended in an aqueous solution of carboxymethyl cellulose to obtain a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to both surfaces of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 30 μm by a doctor blade method so that the total thickness was about 230 μm. Here, the total thickness refers to the total thickness of the current collector and the paste applied to both sides of the current collector.

乾燥後、厚さ180μmに圧延し、所定寸法に切断して正極板を得た。集電体の正極活物質層が形成されていない部分に、アルミニウム製の正極リードを溶接した。   After drying, it was rolled to a thickness of 180 μm and cut to a predetermined size to obtain a positive electrode plate. An aluminum positive electrode lead was welded to a portion of the current collector where the positive electrode active material layer was not formed.

(負極板の作製)
負極活物質である炭素質材料(例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等)と、スチレンブタジエンゴム系結着剤とを、質量比で100:5の割合で混錬分散させて、負極合剤ペーストを作製した。この負極合剤ペーストを、厚さ20μmの銅箔からなる集電体の両面に、ドクターブレード方式で、その全体の厚さが約230μmとなるように塗布した。なお、全体の厚さは、上記と同様である。
(Preparation of negative electrode plate)
A negative electrode mixture paste is prepared by kneading and dispersing a carbonaceous material (for example, natural graphite, artificial graphite, etc.) as a negative electrode active material and a styrene butadiene rubber binder in a mass ratio of 100: 5. Produced. This negative electrode mixture paste was applied to both surfaces of a current collector made of a copper foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method so that the total thickness was about 230 μm. The overall thickness is the same as described above.

乾燥後、厚さ180μmに圧延し、所定寸法に切断して負極板を得た。集電体の負極活物質層が形成されていない部分に、ニッケル製の負極リ−ドを溶接した。   After drying, it was rolled to a thickness of 180 μm and cut to a predetermined size to obtain a negative electrode plate. A nickel negative electrode lead was welded to a portion of the current collector where the negative electrode active material layer was not formed.

(電池の組み立て)
上記のようにして作製した正極板と負極板とを、厚さ25μmのポリエチレン製の微多孔フィルムからなるセパレータを介して渦巻き状に巻回して、極板群を得た。この極板群を、電池ケースに収容し、図1に示されるような円筒型リチウム二次電池を作製した。
(Battery assembly)
The positive electrode plate and the negative electrode plate produced as described above were spirally wound through a separator made of a microporous film made of polyethylene having a thickness of 25 μm to obtain an electrode plate group. This electrode plate group was housed in a battery case to produce a cylindrical lithium secondary battery as shown in FIG.

なお、上記電池において、非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を1:3のモル比で混合した溶媒に溶質として六フッ化リン酸リチウムを1モル/Lの濃度で溶解したものを用いた。   In the battery, the non-aqueous electrolyte is 1 mol / L of lithium hexafluorophosphate as a solute in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a molar ratio of 1: 3. What was melt | dissolved by the density | concentration was used.

電池ケースの封口は、絶縁ガスケットの圧縮率が30%となるように、電池ケースの開口端部を、絶縁ガスケットを介して封口体にかしめつけることによって行った。   The battery case was sealed by caulking the opening end of the battery case to the sealing body via the insulating gasket so that the compressibility of the insulating gasket was 30%.

得られた電池は、直径18.0mm、総高65.0mmであり、電池容量は2000mAhであった。   The obtained battery had a diameter of 18.0 mm, a total height of 65.0 mm, and a battery capacity of 2000 mAh.

このようにして得られた正極活物質の比容量を次のようにして算出した。
まず、20℃で220mAhの定電流で電池電圧4.2Vまで充電した後1時間休止を行い、その後、440mAhの定電流で電池電圧3.0Vまで放電する。この方法で充放電を3回繰り返し、3回目の放電容量を初期容量とした。また、初期容量を電池内に含まれるLiCoO2の質量で割ることによって正極活物質の比容量を算出した結果を表2に示す。
The specific capacity of the positive electrode active material thus obtained was calculated as follows.
First, after charging to a battery voltage of 4.2 V at a constant current of 220 mAh at 20 ° C., the battery is paused for 1 hour, and then discharged to a battery voltage of 3.0 V at a constant current of 440 mAh. The charging / discharging was repeated 3 times by this method, and the third discharge capacity was set as the initial capacity. Table 2 shows the result of calculating the specific capacity of the positive electrode active material by dividing the initial capacity by the mass of LiCoO 2 contained in the battery.

Figure 2007188759
Figure 2007188759

表2の結果より、第一工程の熱処理の温度Aが600〜800℃の範囲で、かつ第二工程の熱処理の温度Bが850℃〜950℃の場合、正極活物質の比容量が140g/mAh以上となった。この時、第一工程終了時には、第一工程の合成反応によって生じるガス成分の95%以上が発生した。   From the results of Table 2, when the temperature A of the heat treatment in the first step is in the range of 600 to 800 ° C. and the temperature B of the heat treatment in the second step is 850 ° C. to 950 ° C., the specific capacity of the positive electrode active material is 140 g / It became more than mAh. At this time, at the end of the first step, 95% or more of gas components generated by the synthesis reaction in the first step were generated.

(実施例2)
Co34の比表面積として、1.5m2/g、2.0m2/g、50m2/g、80m2/g、100m2/g、110m2/gのものを用い、実施例1と同様にして、LiCoO2を合成して、化合物A5〜A10を作製すると共に、LiCoO2の合成率、比容量、活物質タップ密度の結果を表3示す。
(Example 2)
As the specific surface area of Co 3 O 4, 1.5m 2 /g,2.0m 2 / g, 50m 2 / g, 80m 2 / g, 100m 2 / g, those of 110m 2 / g used in Example 1 In the same manner as above, LiCoO 2 was synthesized to produce compounds A5 to A10, and the results of the synthesis rate, specific capacity, and active material tap density of LiCoO 2 are shown in Table 3.

Figure 2007188759
Figure 2007188759

なお、活物質タップ密度は、メスシリンダーに活物質を50g充填し、30mmのストロークで1800回タッピング後、容積を測定し、1cm3当たりの質量を算出することにより容易に求めることができる。 The active material tap density can be easily obtained by filling the measuring cylinder with 50 g of active material, tapping 1800 times with a stroke of 30 mm, measuring the volume, and calculating the mass per 1 cm 3 .

表3より、Co34の比表面積が2.0m2/g未満の場合には、四酸化三コバルトとL
i化合物との反応性が低下し、一次加熱での合成率が低下し、比容量が低下し、逆に、比表面積が100m2/gを超えると、軽質の為に、二次加熱後のコバルト酸リチウムのタップ密度が低下し、合剤充填性が低下してしまうので、Co34の比表面積としては2.0m2/g〜100m2/gの範囲がより好ましいことが明らかになった。
From Table 3, when the specific surface area of Co 3 O 4 is less than 2.0 m 2 / g, tricobalt tetroxide and L
The reactivity with the i compound decreases, the synthesis rate in the primary heating decreases, the specific capacity decreases, and conversely, if the specific surface area exceeds 100 m 2 / g, because of the lightness, reduced tap density of the lithium cobaltate, because the mixture filling property deteriorates, Co 3 as a specific surface area of the O 4 is 2.0m 2 / g~100m 2 / g range is clearly more preferable became.

(実施例3)
本実施例の第一工程の熱処理後に、冷却、粉砕を行った後、第ニ工程の熱処理をしたLiCoO2の合成法について説明する。
(Example 3)
A method of synthesizing LiCoO 2 in which the heat treatment in the second step is performed after cooling and pulverization after the heat treatment in the first step of the present embodiment will be described.

実施例1、比較例1〜2による化合物A1〜A4、B2〜B4を、室温まで冷却後、るつぼにて平均粒径が5μm〜10μmになるように粉砕した後、900℃で第二工程の熱処理を行った場合、及び冷却、粉砕をせずに900℃で第二工程の熱処理を行った場合に得られた化合物を粉砕、分級して正極活物質とした。これを実施例1と同様にして電池を作製し、比容量を算出した結果を表4に示す。   The compounds A1 to A4 and B2 to B4 according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were cooled to room temperature, pulverized with a crucible so that the average particle size was 5 μm to 10 μm, and then at 900 ° C. in the second step. The compound obtained when the heat treatment was performed and when the second step heat treatment was performed at 900 ° C. without cooling and pulverization was pulverized and classified to obtain a positive electrode active material. Table 4 shows the results of producing a battery in the same manner as in Example 1 and calculating the specific capacity.

Figure 2007188759
Figure 2007188759

表4より、600℃〜800℃の範囲で第一熱処理工程終了後に、冷却、粉砕工程を加えることにより、さらに比容量が増加していることがわかった。   From Table 4, it was found that the specific capacity was further increased by adding a cooling and pulverization step after the first heat treatment step in the range of 600 ° C to 800 ° C.

500℃では、第一熱処理での反応が不十分のため、第二熱処理後で比容量は増加する。逆に、850℃の場合とリチウム過剰配合の場合は、第一熱処理で焼結が進行するために、粉砕による空気との接触機会が増加せず大きく比容量が増加しないと考えられる。   At 500 ° C., the specific capacity increases after the second heat treatment because the reaction in the first heat treatment is insufficient. On the other hand, in the case of 850 ° C. and the case where lithium is excessively mixed, sintering proceeds in the first heat treatment, so that the contact opportunity with the air by pulverization does not increase and the specific capacity does not increase greatly.

(実施例4)
本実施例1〜3のいずれかの製造方法において、原材料Co34の比表面積が2.0m2/g、30.0m2/g、60.0m2/gと異なるものを第二加熱工程900℃、950℃で加熱し比表面積が0.3m2/g、0.4m2/g、0.6m2/g、0.8m2/g、0.9m2/g、1.0m2/gのLiCoO2からなる活物質を合成し、前記方法によるタップ密度の測定及び下記の条件で試験を行い、高効率放電容量維持率を求めた。
Example 4
In any of the manufacturing method of this embodiment 1-3, those having a specific surface area of raw materials Co 3 O 4 is different from 2.0m 2 /g,30.0m 2 /g,60.0m 2 / g second heating step 900 ° C., it is heated to a specific surface area at 950 ℃ 0.3m 2 /g,0.4m 2 /g,0.6m 2 /g,0.8m 2 /g,0.9m 2 /g,1.0m An active material composed of 2 / g LiCoO 2 was synthesized, and the tap density was measured by the above method and tested under the following conditions to obtain a high-efficiency discharge capacity retention rate.

まず、20℃で電池電圧4.2Vまで220mAの定電流で充電した後1時間休止を行い、その後440mAの定電流で電池電圧3.0Vまで放電する。この方法で充放電を3回繰り返し、3回目の放電容量を初期容量とした。次に放電電流を2200mAにして放電試験を行い、初期容量に対する放電容量を%で表したものを高効率放電容量維持率として算出した。この結果を表5に示す。   First, the battery is charged at a constant current of 220 mA up to a battery voltage of 4.2 V at 20 ° C., then rested for 1 hour, and then discharged to a battery voltage of 3.0 V at a constant current of 440 mA. The charging / discharging was repeated 3 times by this method, and the third discharge capacity was set as the initial capacity. Next, a discharge test was conducted at a discharge current of 2200 mA, and the discharge capacity with respect to the initial capacity expressed in% was calculated as a high-efficiency discharge capacity retention rate. The results are shown in Table 5.

Figure 2007188759
Figure 2007188759

表5より、比表面積が0.3m2/gでは、電解液との反応面積が低下し、高効率放電容量維持率が低下していることがわかった。また、1.0m2/g以上においてタップ密度が低下し、LiCoO2の比表面積としては0.4m2/g〜0.9m2/gの範囲がより好ましいことが明らかになった。 From Table 5, it was found that when the specific surface area was 0.3 m 2 / g, the reaction area with the electrolytic solution was reduced, and the high-efficiency discharge capacity retention rate was reduced. Further, 1.0 m tap density decreases at 2 / g or more, as the specific surface area of LiCoO 2 was found to be more preferably in the range of 0.4m 2 /g~0.9m 2 / g.

なお、本実施例ではLiCoO2の出発材料として四酸化三コバルト(Co34)と炭酸リチウム(Li2CO3)単独の組み合わせを用いたが、四酸化三コバルトとLi2CO3、LiNO3、LiOHの少なくとも1種を組み合わせて用いた場合でも同様の効果が得られる。 In this example, a combination of tricobalt tetroxide (Co 3 O 4 ) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) alone was used as a starting material for LiCoO 2 , but tricobalt tetroxide, Li 2 CO 3 , and LiNO were used. 3 , the same effect can be obtained even when at least one of LiOH is used in combination.

本発明の製造方法によれば、比表面積が0.4〜0.9m2/gであるリチウム複合コバルト酸化物を得ることができ、高合成率且つ高充填性のLiCoO2を合成することが可能となり有用である。 According to the production method of the present invention, it is possible to obtain a lithium composite cobalt oxide having a specific surface area of 0.4 to 0.9 m 2 / g, and to synthesize LiCoO 2 having a high synthesis rate and high filling property. It is possible and useful.

本発明の円筒型リチウム二次電池の縦断面図Vertical sectional view of a cylindrical lithium secondary battery of the present invention 本発明に使用した合成炉及び発生ガス測定装置の概要図Schematic diagram of synthesis furnace and generated gas measuring device used in the present invention 本発明第一熱処理時のガスの発生状況を示す図The figure which shows the generation condition of the gas at the time of this invention 1st heat processing

符号の説明Explanation of symbols

1 炉本体
2 混合物
3 セラミックス製の容器
4 加熱ヒーター
5 エアーポンプ
6 空気挿入口
7 発生ガス排気口
8 冷却機
9 CO2ガス濃度測定器
11 正極板
12 正極リード
13 負極板
14 負極リード
15 セパレータ
16 上部絶縁板
17 下部絶縁板
18 電池ケース
19 環状溝
20 プレート
21 絶縁ガスケット
22 上弁体
22a 上弁体易破壊部
23 下弁体
23a 下弁体易破壊部
24 溶接点
25 キャップ(外部接続端子)
26 排出孔
27 PTC素子
28 封口体
29 フィルター

1 furnace body 2 mixture 3 ceramic container 4 heater 5 air pump 6 air insertion opening 7 generated gas exhaust port 8 condenser 9 CO 2 gas concentration measuring device 11 a positive electrode plate 12 cathode lead 13 negative electrode plates 14 negative electrode lead 15 separator 16 Upper insulating plate 17 Lower insulating plate 18 Battery case 19 Annular groove 20 Plate 21 Insulating gasket 22 Upper valve body 22a Upper valve body easily destructible portion 23 Lower valve body 23a Lower valve body easily destructible portion 24 Welding point 25 Cap (external connection terminal)
26 Discharge hole 27 PTC element 28 Sealing body 29 Filter

Claims (4)

Li2CO3、LiNO3あるいはLiOHからなる群の少なくとも一種のリチウム化合物とCo34を混合、加熱することにより得られる一般式LiCoX2(ただし、1.0<X≦1.05)で表されるリチウム複合コバルト酸化物を合成する非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法において、前記加熱する工程が酸素または空気を導入しながら常温から600℃〜800℃で加熱する第一工程と、850℃〜950℃で加熱する第二工程からなり、第一工程で合成反応によって生じるガス成分の95%以上を発生させた後、第二工程に移行することを特徴とする非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法。 General formula LiCo X O 2 (where 1.0 <X ≦ 1.05) obtained by mixing and heating at least one lithium compound of the group consisting of Li 2 CO 3 , LiNO 3 or LiOH and Co 3 O 4. In the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery for synthesizing a lithium composite cobalt oxide represented by the above formula), the heating step is performed at a temperature from 600 ° C. to 800 ° C. while introducing oxygen or air. The first step to be performed and the second step to be heated at 850 ° C. to 950 ° C., generating 95% or more of the gas component generated by the synthesis reaction in the first step, and then moving to the second step. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. 前記Co34の比表面積が2.0m2/g以上であることを特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法。 2. The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the specific surface area of the Co 3 O 4 is 2.0 m 2 / g or more. 前記第一工程で反応生成ガスの95%以上を発生させた後、冷却、粉砕し、第二工程に移行することを特徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法。 2. The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein 95% or more of the reaction product gas is generated in the first step, and then cooled, pulverized, and transferred to the second step. Manufacturing method. 請求項1〜3のいずれかの製造方法によって得られる一般式LiCoX2(ただし、1.0<X≦1.05)で表されるリチウム複合コバルト酸化物の比表面積が0.4m2/g〜0.9m2/gであることを特徴とする非水電解液二次電池用正極活物質。

The specific surface area of the lithium composite cobalt oxide represented by the general formula LiCo x O 2 (where 1.0 <X ≦ 1.05) obtained by the production method according to claim 1 is 0.4 m 2. /G-0.9 m < 2 > / g The positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries characterized by the above-mentioned.

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