JP2008027731A - Positive electrode active material and positive electrode using this and nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

Positive electrode active material and positive electrode using this and nonaqueous electrolyte battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material having high capacity and capable of obtaining superior characteristics even under a high-temperature environment, a positive electrode using this and a non-aqueous electrolyte battery. <P>SOLUTION: The positive electrode 21 has a positive electrode active material. The positive electrode active material exists in a morphology in which fluorine (F) is solid solution substituted to lithium transition metal compound oxide particles. Furthermore, at least nickel (Ni) and manganese (Mn) exist excessively on the surface of the particles compared with the total particles, and the element composition on the surface of the particles becomes 0.01≤F/O<21 and (Co/[Ni+Mn])<4.5. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、正極活物質、これを用いた正極および非水電解質電池に関し、例えば、高容量で、高い耐環境性を有する非水電解質電池に用いて好適な正極活物質、これを用いた正極および非水電解質電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode using the same, and a non-aqueous electrolyte battery. For example, a positive electrode active material suitable for use in a non-aqueous electrolyte battery having a high capacity and high environmental resistance, and a positive electrode using the positive electrode active material And a non-aqueous electrolyte battery.

近年、需要を拡大しているモバイル電子機器において、高容量二次電池は、製品の性能や小型軽量化を大きく左右する重要なデバイスであり、活発な研究開発が進められている。なかでも、リチウムイオン二次電池は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、その需要は大きく、また、耐環境性、特に高温時の特性を向上させることによる適用範囲の拡大が期待されている。   2. Description of the Related Art High-capacity secondary batteries are an important device that greatly influences product performance and reduction in size and weight in mobile electronic devices that have been increasing in demand in recent years. In particular, lithium ion secondary batteries have a higher energy density than conventional lead batteries and nickel cadmium batteries, which are conventional aqueous electrolyte secondary batteries. The application range is expected to be expanded by improving the characteristics at high temperatures.

リチウムイオン二次電池に使用される正極活物質としては、層状岩塩構造を有するリチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル複合酸化物、スピネル構造を有するリチウム・マンガン複合酸化物などが実用化されている。それぞれに長所短所があるが、現在リチウム・コバルト複合酸化物が容量、熱的安定性などのバランスが最も良く、幅広く利用されている。   As positive electrode active materials used in lithium ion secondary batteries, lithium-cobalt composite oxides having a layered rock salt structure, lithium-nickel composite oxides, lithium-manganese composite oxides having a spinel structure have been put into practical use. Yes. Although each has advantages and disadvantages, lithium-cobalt composite oxides are currently widely used because they have the best balance between capacity and thermal stability.

層状岩塩構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物において、サイクル特性や耐環境性を向上させるためには、例えば特許文献1に記載されているような特定の金属塩などを添加する方法、または特許文献2に記載されているような正極合剤中のバインダを規定する方法などが提案されている。   In a lithium transition metal composite oxide having a layered rock salt structure, in order to improve cycle characteristics and environmental resistance, for example, a method of adding a specific metal salt as described in Patent Document 1, or Patent Document A method for defining the binder in the positive electrode mixture as described in 2 has been proposed.

特開平7−192721号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-192721 特開平10−302768号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-302768

また、例えば、特許文献3には、NiCo固溶系に対して、さらに、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mn)、スズ(Sn)、インジウム(In)、鉄(Fe)、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)を固溶することにより放電容量を改善する技術が開示されている。さらに、同様に異種元素を固溶置換する方法として、例えば特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7などで開示されている技術が提案されている。さらに、例えば特許文献8、特許文献9、特許文献10では、NiMn系、NiCoMn系やこれに対する異種元素置換が提案されている。   Further, for example, in Patent Document 3, aluminum (Al), magnesium (Mn), tin (Sn), indium (In), iron (Fe), copper (Cu), magnesium are further added to the NiCo solid solution system. A technique for improving the discharge capacity by dissolving (Mg), titanium (Ti), zinc (Zn), and molybdenum (Mo) is disclosed. Further, similarly, as a method for solid solution substitution of different elements, techniques disclosed in, for example, Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, and the like have been proposed. Furthermore, for example, Patent Document 8, Patent Document 9, and Patent Document 10 propose NiMn-based, NiCoMn-based, and substitution of different elements for this.

特許第3244314号公報Japanese Patent No. 3244314 特許第3281829号公報Japanese Patent No. 3281829 特許第3064655号公報Japanese Patent No. 3064655 特開平8−37007号公報JP-A-8-37007 特許第2967051号公報Japanese Patent No. 2996751 特開2003−238165号公報JP 2003-238165 A 米国特許出願公開第2003/0170540号明細書US Patent Application Publication No. 2003/0170540 特開2004―296098号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-296098

さらに、正極と電解液との界面に着目した技術として、特許文献11、特許文献12、特許文献13、特許文献14、特許文献15、特許文献16で開示されているように、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面を改質する手法が提案されている。さらに、特許文献17には、複数の異種元素について粒子表面と内部の分布を規定する手法が開示されている。   Furthermore, as a technique paying attention to the interface between the positive electrode and the electrolyte, as disclosed in Patent Document 11, Patent Document 12, Patent Document 13, Patent Document 14, Patent Document 15, and Patent Document 16, the lithium transition metal composite A technique for modifying the surface of oxide particles has been proposed. Further, Patent Document 17 discloses a technique for defining the particle surface and internal distribution for a plurality of different elements.

特許第3172388号公報Japanese Patent No. 3172388 特開2001−28265号公報JP 2001-28265 A 特開2004−47449号公報JP 2004-47449 A 特開2000−199517号公報JP 2000-199517 A 特開2004−14405号公報JP 2004-14405 A 特許第3301931号公報Japanese Patent No. 3301931

特許第3637344号公報Japanese Patent No. 3637344

さらに、金属元素ではなく、異なるアニオン種を用いる技術として、例えば特許文献18に開示されているように金属酸化物を単に混合後熱処理する方法、例えば特許文献19、特許文献20に開示されているように、金属フッ化物を粒子表面上に被覆する技術が提案されている。   Further, as a technique using a different anion species instead of a metal element, for example, as disclosed in Patent Document 18, a method in which a metal oxide is simply mixed and heat-treated, for example, Patent Document 19 and Patent Document 20 are disclosed. Thus, a technique for coating a metal fluoride on the particle surface has been proposed.

特開平6−333565号公報JP-A-6-333565 特許第3157413号公報Japanese Patent No. 3157413 特許第3141858号公報Japanese Patent No. 3141858

さらに、近年、リチウムイオン電池の高エネルギー密度化の技術として、上限充電電圧を上げることにより、正極の利用率を向上させる技術が提案されている。例えば、特許文献21、特許文献22に開示されているように、構成元素の一部を特定の元素に規定する方法、特許文献23に開示されているように、充電方法を規定する方法が提案されている。これらは、主に充電上限電圧が上昇することにより、満充電時のリチウム遷移金属複合酸化物中のリチウム量が従来に比較して減少する点に着目し、これを結晶内の元素置換などにより改善する技術である。   Furthermore, in recent years, as a technique for increasing the energy density of a lithium ion battery, a technique for improving the utilization factor of the positive electrode by increasing the upper limit charging voltage has been proposed. For example, as disclosed in Patent Document 21 and Patent Document 22, a method for defining a part of constituent elements as a specific element, and a method for defining a charging method as disclosed in Patent Document 23 are proposed. Has been. These focus on the fact that the amount of lithium in the lithium transition metal composite oxide at full charge decreases compared to conventional cases due to an increase in the upper limit voltage for charging, and this is due to element substitution in the crystal. It is a technology to improve.

特開2001−68168号公報JP 2001-68168 A 特開2004−296098号公報JP 2004-296098 A 特開2004−55539号公報JP 2004-55539 A

しかしながら、特許文献1〜特許文献2に開示された技術では、活物質の劣化を抑制するには不十分であった。また、特許文献3〜特許文献10に開示された技術は、活物質自体の劣化を抑制する方法であるが、開示された内容は、活物質結晶内部まで改質を行うものであり、充放電容量の低下などを伴うといった弊害を生じるもので不十分なものであった。さらに、特許文献11〜特許文献17で開示された技術は、芯材粒子表面に対して、芯材粒子とは異なる金属元素を配置するものであるが、この場合も充放電容量の低下がある場合も多く、また、高温環境下の使用に耐えるものではなかった。さらに、特許文献18〜特許文献20で開示された内容は、容量に寄与しない金属フッ化物が残留するものであり、むしろリチウムイオンの拡散を阻害するものであるため、適用範囲は、限定されるものであった。さらに、特許文献21〜特許文献23で開示された技術は、実際に本願発明者等がこの技術を利用して二次電池を作製し確認したところ、置換元素による充放電容量の低下や、高出力放電時の容量低下が著しく、実使用域の性能向上には不十分なものであった。   However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are insufficient to suppress the deterioration of the active material. Moreover, although the technique disclosed by patent document 3-patent document 10 is a method of suppressing degradation of active material itself, the disclosed content is what reforms to the inside of an active material crystal | crystallization, charge / discharge This is not sufficient because it causes a harmful effect such as a decrease in capacity. Furthermore, although the technique disclosed in Patent Documents 11 to 17 arranges a metal element different from the core material particles on the surface of the core material particles, the charge / discharge capacity is also reduced in this case. In many cases, it was not resistant to use in a high temperature environment. Furthermore, the contents disclosed in Patent Documents 18 to 20 are such that metal fluorides that do not contribute to the capacity remain, but rather inhibit the diffusion of lithium ions, so the scope of application is limited. It was a thing. Furthermore, the technology disclosed in Patent Literature 21 to Patent Literature 23 was actually confirmed by the inventors of the present application using this technology to produce a secondary battery. The capacity drop during output discharge was remarkable, which was insufficient for improving the performance in the actual use range.

したがって、この発明の目的は、高容量であり、高温環境下においても優れた特性を得ることができる正極活物質、これを用いた正極および非水電解質電池を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a positive electrode active material that has a high capacity and can obtain excellent characteristics even in a high temperature environment, and a positive electrode and a nonaqueous electrolyte battery using the positive electrode active material.

本願発明者等は、上述の課題を解決するために鋭意検討を行ったところ、粒子表面近傍において、アニオン種の効果とカチオン種の効果との間に相乗的な効果がある点を見出した。フッ素(F)が系内に固溶置換され金属フッ化物相を形成しない状態で存在し、且つ、少なくともニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(F)、酸素(O)が所定の比率で粒子の表面近傍に拡散しているリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用いることにより、高容量であり、高温環境下においても優れた特性を有する非水電解質電池を実現できる。   The inventors of the present application have made extensive studies to solve the above-mentioned problems, and found that there is a synergistic effect between the effect of the anion species and the effect of the cation species in the vicinity of the particle surface. Fluorine (F) exists in a state where it is substituted into the system and does not form a metal fluoride phase, and at least nickel (Ni), manganese (Mn), iron (F), and oxygen (O) are in a predetermined ratio. By using a lithium transition metal composite oxide diffused in the vicinity of the particle surface as the positive electrode active material, a non-aqueous electrolyte battery having a high capacity and excellent characteristics even in a high temperature environment can be realized.

すなわち、上述した課題を解決するために、第1の発明は、
リチウム遷移金属複合酸化物粒子にフッ素(F)が固溶置換された形態で存在し、
さらに、少なくともニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)が粒子全体に比して、粒子の表面に過剰に存在し、
粒子の表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となること
を特徴とする正極活物質である。
That is, in order to solve the above-described problem, the first invention
The lithium transition metal composite oxide particles exist in a form in which fluorine (F) is replaced by solid solution,
Furthermore, at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present in excess on the surface of the particle as compared to the entire particle,
A positive electrode active material characterized in that the elemental composition of the surface of the particles is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5.

第2の発明は、
正極活物質を備え、
正極活物質は、
リチウム遷移金属複合酸化物粒子にフッ素(F)が固溶置換された形態で存在し、
さらに、少なくともニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)が粒子全体に比して、粒子の表面に過剰に存在し、
粒子の表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となるものであること
を特徴とする正極である。
The second invention is
A positive electrode active material,
The positive electrode active material is
The lithium transition metal composite oxide particles exist in a form in which fluorine (F) is replaced by solid solution,
Furthermore, at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present in excess on the surface of the particle as compared to the entire particle,
The positive electrode is characterized in that the elemental composition of the surface of the particles is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5.

第3の発明は、
正極活物質を備える正極と、負極と、電解質と、を有し、
正極活物質は、
リチウム遷移金属複合酸化物粒子にフッ素(F)が固溶置換された形態で存在し、
さらに、少なくともニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)が粒子全体に比して、粒子の表面に過剰に存在し、
粒子の表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となるものであること
を特徴とする非水電解質電池である。
The third invention is
A positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode, and an electrolyte;
The positive electrode active material is
The lithium transition metal composite oxide particles exist in a form in which fluorine (F) is replaced by solid solution,
Furthermore, at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present in excess on the surface of the particle as compared to the entire particle,
The non-aqueous electrolyte battery is characterized in that the elemental composition of the surface of the particles is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5.

この発明によれば、高容量であり、高温環境下においても優れた特性を得ることができる。   According to the present invention, the capacity is high, and excellent characteristics can be obtained even in a high temperature environment.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、この発明の一実施形態による正極活物質について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention will be described.

この発明の一実施形態による正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子にフッ素(F)が固溶置換された形態で存在し、また、少なくともニッケル(Ni)、マンガン(Mn)が粒子全体に比して粒子表面に過剰に存在し、粒子表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となるものである。例えばフッ素(F)は、粒子表面あるいは内部に固溶置換された形態で存在している。   The positive electrode active material according to one embodiment of the present invention is present in a form in which fluorine (F) is replaced by solid solution in lithium transition metal composite oxide particles, and at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present throughout the particles. As compared to the above, the elemental composition of the particle surface is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5. For example, fluorine (F) exists in the form of solid solution substitution on the particle surface or inside.

すなわち、この発明の一実施形態による正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子において、フッ素(F)が系内に固溶置換され金属フッ化物相を形成しない状態で存在し、さらに、少なくともコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、フッ素(F)を構成元素として有し、粒子表面には少なくともニッケル(Ni)、マンガン(Mn)が粒子全体に比して過剰に存在し、粒子表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となることを特徴とする。充放電容量に対して寄与せず、リチウムイオンの移動現象に対しても阻害要因となる金属フッ化物相が存在しないことにより、高容量な正極活物質を得ることが可能となる。また、一実施形態による正極活物質を用いた非水電解質電池は、高温環境下においても優れた特性を有する。さらに、一実施形態による正極活物質を用いた非水電解質電池は、充電上限電圧を従来よりも高く設定することにより高エネルギー密度を実現できる。   That is, the positive electrode active material according to one embodiment of the present invention is present in the lithium transition metal composite oxide particles in a state where fluorine (F) is replaced by solid solution in the system and does not form a metal fluoride phase, It has cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), and fluorine (F) as constituent elements, and at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present in excess on the particle surface compared to the whole particle. The elemental composition of the particle surface is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5. Since there is no metal fluoride phase that does not contribute to the charge / discharge capacity and also inhibits the lithium ion migration phenomenon, a high-capacity positive electrode active material can be obtained. Moreover, the nonaqueous electrolyte battery using the positive electrode active material according to one embodiment has excellent characteristics even in a high temperature environment. Furthermore, the non-aqueous electrolyte battery using the positive electrode active material according to an embodiment can achieve a high energy density by setting the upper limit charging voltage higher than the conventional one.

また、XPS〔X線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy)〕などにより測定される粒子表面の元素組成を所定の比率〔0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5〕に規定することにより、正極活物質/電解質界面における副反応を抑制し、特に高温環境下での性能を向上せしめることが可能となる。また、粒子全体の元素組成としては(Co/「Ni+Mn」)>2.0となることが好ましい。この範囲に規定することにより、高い充放電効率を得ることができる。   Further, the elemental composition of the particle surface measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) or the like is set to a predetermined ratio [0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) By prescribing in <4.5>, it is possible to suppress side reactions at the positive electrode active material / electrolyte interface and to improve the performance particularly in a high temperature environment. Further, the element composition of the entire particle is preferably (Co / “Ni + Mn”)> 2.0. By defining it in this range, high charge / discharge efficiency can be obtained.

さらに、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、フッ素(F)以外の元素に関しても公知の元素を添加可能であるが、好ましくはマグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)、ビスマス(Bi)よりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を添加することで、電池性能をさらに向上できる。これらの元素は、金属フッ化物を形成しない限り、粒子内部あるいは表面のいずれの箇所に存在しても良い。   Furthermore, known elements can be added to elements other than cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), and fluorine (F), preferably magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium ( Ca), titanium (Ti), vanadium (V), gallium (Ga), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), bismuth ( The battery performance can be further improved by adding at least one element selected from the group consisting of Bi). These elements may be present in any part of the particle or on the surface as long as the metal fluoride is not formed.

さらに、一実施形態による正極活物質およびこれを用いた正極電極は、充電上限電圧を現在のリチウムイオン二次電池よりも高い4.25V以上4.70V以下となるように設計し、高いエネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池などの非水電解質電池に用いる場合において、その効果をより発揮できる。   Furthermore, the positive electrode active material according to an embodiment and the positive electrode using the positive electrode active material are designed so that the upper limit charging voltage is 4.25 V to 4.70 V, which is higher than that of the current lithium ion secondary battery, and has a high energy density. In the case of using it for a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion secondary battery, the effect can be exhibited more.

一実施形態におけるリチウム遷移金属複合酸化物を合成する方法は、特に限定されない。例えば、公知のコバルト酸リチウム粉末に対してニッケル化合物、ハロゲン化合物などを混合し、熱処理などにより拡散させる方法や、蒸着・スパッタリングなど、気相から表面層を成長させる方法、粒子にせん断力を与えることにより物理的に被覆する方法、溶液中で粒子表面に表面層を析出させる方法、フッ素ガスなどの反応性のガスに曝露する方法など、指定の材料構成を実現できれば、任意の方法が使用可能である。   The method for synthesizing the lithium transition metal composite oxide in one embodiment is not particularly limited. For example, a nickel compound or a halogen compound is mixed with a known lithium cobalt oxide powder and diffused by heat treatment, a method of growing a surface layer from the gas phase, such as vapor deposition or sputtering, and a shearing force is applied to the particles. Any method can be used as long as the specified material configuration can be realized, such as a method of physically coating, a method of depositing a surface layer on the particle surface in a solution, or a method of exposing to a reactive gas such as fluorine gas. It is.

この発明の一実施形態による正極活物質を用いて、例えば、種々の形状およびサイズのリチウムイオン電池などの非水電解質電池を作製することが可能である。以下にこの発明の一実施形態による正極活物質を用いた非水電解質電池の第1の例について説明する。   Using the positive electrode active material according to one embodiment of the present invention, for example, non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion batteries having various shapes and sizes can be produced. Hereinafter, a first example of a nonaqueous electrolyte battery using a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、この発明の一実施形態による正極活物質を用いた非水電解質電池の断面構造を示す。この非水電解質電池は、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。この非水電解質電池は、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、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して積層し巻回された巻回電極体20を有している。   FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a nonaqueous electrolyte battery using a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention. This nonaqueous electrolyte battery is, for example, a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. This non-aqueous electrolyte battery is a so-called cylindrical type, in which a strip-like positive electrode 21 and a negative electrode 22 are stacked and wound around a separator 11 in a substantially hollow cylindrical battery can 11. An electrode body 20 is provided.

電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)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、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。   The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), 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15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、封口ガスケット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。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve 15 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient; PTC element) 16 provided inside the battery lid 14 are provided via a sealing gasket 17. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 11 is sealed.

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。   The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve 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.

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。封口ガスケット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。   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 sealing gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20の中心には、例えば、センターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)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(Ni)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。   For example, a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. A positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) 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 (Ni) 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2は、図1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と、正極集電体に21Aの両面に設けられた正極活物質層21Bとを有している。なお、正極活物質層21Bが片面のみに存在する領域を有す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。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 includes, for example, a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces and a positive electrode active material layer 21B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode active material layer 21B may have a region that exists only on one side. 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.

正極活物質層21Bは、上述した正極活物質を含んで構成されている。正極活物質層21Bは、また、例えば導電剤を含んでおり、必要に応じてさらに結着剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、そのうちの1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。   The positive electrode active material layer 21B includes the positive electrode active material described above. The positive electrode active material layer 21B also includes, for example, a conductive agent, and may further include a binder as necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black, and one or more of them are used in combination. In addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material.

結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられ、そのうちの1種または2種以上が混合して用いられる。例えば、図1に示したように正極21および負極22が巻回されている場合には、結着剤として柔軟性に富むスチレンブタジエン系ゴムあるいはフッ素系ゴムなどを用いることが好ましい。   Examples of the binder include synthetic rubber such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber or ethylene propylene diene rubber, or a polymer material such as polyvinylidene fluoride, and one or more of them are mixed. Used. For example, when the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound as shown in FIG. 1, it is preferable to use a styrene butadiene rubber or a fluorine rubber having high flexibility as the binder.

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と、負極集電体22Aの両面に設けられた負極活物質層22Bとを有している。なお、負極活物質層22Bが片面のみ存在する領域を有するようにしてもよい。   The negative electrode 22 includes, for example, a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces and a negative electrode active material layer 22B provided on both surfaces of the negative electrode current collector 22A. The negative electrode active material layer 22B may have a region where only one side exists.

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。特に、銅箔は高い電気伝導性を有するので最も好ましい。   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. In particular, copper foil is most preferable because it has high electrical conductivity.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウム(Li)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、例えば正極活物質層21Bと同様の結着剤を含んでいてもよい。   The negative electrode active material layer 22B includes one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium (Li) as a negative electrode active material. The binder similar to the positive electrode active material layer 21B may be included.

負極材料としては、対リチウム金属2.0V以下の電位で電気化学的にリチウムをドープ・脱ドープする材料であればいずれも用いることができる。例示するならば、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなど)、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂などを適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭、カーボンブラック類などの炭素質材料を使用することができる。またリチウムと合金を形成可能な金属およびその合金や金属間化合物も利用可能である。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、酸化スズなどの比較的電位が卑な電位でリチウムをドープ脱ドープする酸化物やその他窒化物なども同様に使用可能である。負極の形態に関しても特に限定されず、活物質粉体を塗布したものの他、集電体上に活物質層を蒸着などの方法で形成したものも使用可能である。   As the negative electrode material, any material can be used as long as it is electrochemically doped / undoped with lithium at a potential of lithium metal of 2.0 V or less. For example, non-graphitizable carbon, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.), graphites, glassy carbons, and fired organic polymer compounds Carbonaceous materials such as (carbonized by firing phenol resin, furan resin, etc. at an appropriate temperature), carbon fibers, activated carbon, carbon blacks and the like can be used. In addition, metals capable of forming an alloy with lithium and alloys and intermetallic compounds thereof can also be used. Oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, titanium oxide, tin oxide, etc. that dope and dedoped lithium with a relatively low potential, and other nitrides can also be used. There is no particular limitation on the form of the negative electrode, and it is possible to use a material in which an active material layer is formed on a current collector by a method such as vapor deposition in addition to a material coated with an active material powder.

電解質としては、有機溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水電解液は、有機溶媒と電解質とを適宜組み合わせて調整される。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、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、アセトニトリル、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、プロピオン酸エステルなどを挙げることができる。   As the electrolyte, a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in an organic solvent can be used. The nonaqueous electrolytic solution is adjusted by appropriately combining an organic solvent and an electrolyte. Examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1, Examples thereof include 3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetate ester, butyrate ester, propionate ester and the like.

電解質塩としては、この種の電池に用いられるものであればいずれも使用可能である。例えば、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C654、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiCl、LiBrなどを挙げることができる。 Any electrolyte salt can be used as long as it is used for this type of battery. Examples thereof include LiClO 4 , LiAsF 6, LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiCl, and LiBr.

セパレータ23としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系微多孔膜を用いることができる。   As the separator 23, for example, a polyolefin microporous film such as polyethylene or polypropylene can be used.

次に、非水電解質電池の第1の例の製造方法の一例について説明する。まず、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、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)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を作製する。次に、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正極活物質層21Bを形成する。これにより、正極31が得られる。   Next, an example of the manufacturing method of the 1st example of a nonaqueous electrolyte battery is demonstrated. First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). A paste-like positive electrode mixture slurry is prepared. Next, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A, the solvent is dried, and the positive electrode active material layer 21B is formed by compression molding using a roll press or the like. Thereby, the positive electrode 31 is obtained.

また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体22A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負極活物質層22Bを形成する。これにより、負極22が得られる。   Further, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a paste-like negative electrode A mixture slurry is prepared. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, the solvent is dried, and the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like. Thereby, the negative electrode 22 is obtained.

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ともに、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に溶接するとともに、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に示した非水電解質電池が得られる。   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, 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 device 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end portion of the battery can 11 by caulking through the gasket 17. Thereby, the nonaqueous electrolyte battery shown in FIG. 2 is obtained.

この非水電解質電池では、例えば、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に含まれるリチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料に吸蔵される。次に、放電を行うと、負極活物質層22B中のリチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な負極材料に吸蔵された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。   In this nonaqueous electrolyte battery, for example, when charged, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B, and lithium (Li) contained in the negative electrode active material layer 22B is occluded and released through the electrolytic solution. Is occluded in the negative electrode material. Next, when discharge is performed, lithium ions occluded in the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) in the negative electrode active material layer 22B are released, and the positive electrode active material layer 21B is passed through the electrolytic solution. Occluded.

次に、非水電解質電池の第2の例について説明する。図3は、非水電解質電池の第2の例の一構成例を示す断面図である。この非水電解質電池は、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。   Next, a second example of the nonaqueous electrolyte battery will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a second example of the nonaqueous electrolyte battery. In this nonaqueous electrolyte battery, the wound electrode body 30 to which the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached is housed in a film-like exterior member 40, and can be reduced in size, weight, and thickness. It has become.

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(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)あるいはステンレス(SUS)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。   Each of the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 is 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 (Al), copper (Cu), nickel (Ni), or stainless steel (SUS), and each have a thin plate shape or a mesh shape. Yes.

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4は、図3に示した巻回電極体30のI−I線に沿った断面図である。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. 4 is a cross-sectional view taken along the line II of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The wound electrode body 30 is obtained by laminating 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の片面あるいは両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの片面あるいは両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bと正極活物質層33Bとが対向するように配置されている。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、それぞれ第1の例で説明した正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層23Bおよびセパレータ35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 one or both surfaces of a positive electrode current collector 33A. The negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B and the positive electrode active material layer 33B are arranged to face each other. Yes. The configuration 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 is the same as that of the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B described in the first example, This is the same as the anode current collector 22A, the anode active material layer 23B, and the separator 35.

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ともに、電池の漏液を防止することができるので好ましい。高分子化合物としては、電解液を吸収してゲル化するものであれば種々の高分子化合物を用いることができる。例えば、ポリ(ビニリデンフルオロライド)、ポリ(ビニリデンフルオロライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)などのフッ素系高分子、ポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ(アクリロニトリル)などを用いることができる。特に酸化還元安定性から、フッ素系高分子を用いることが望ましい。電解質塩を含有させることによりイオン導電性を賦与する。なお、電解質には、電解液を高分子化合物に保持させることなく、液状の電解質としてそのまま用いてもよい。   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 battery leakage can be prevented. As the polymer compound, various polymer compounds can be used as long as they absorb the electrolyte and gel. For example, fluorine-based polymers such as poly (vinylidene fluoride) and poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), ether-based polymers such as poly (ethylene oxide) and the same cross-linked products, poly (acrylonitrile), etc. Can be used. In particular, it is desirable to use a fluorine-based polymer from the viewpoint of redox stability. By containing an electrolyte salt, ionic conductivity is imparted. In addition, you may use for electrolyte as it is as a liquid electrolyte, without hold | maintaining electrolyte solution to a high molecular compound.

次に、非水電解質電池の第2の例の製造方法の一例について説明する。まず、正極33および負極34のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、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ゲル状の電解質層36を形成する。そののち、正極集電体33Aの端部に正極リード31を溶接により取り付けるとともに、負極集電体34Aの端部に負極リード32を溶接により取り付ける。   Next, an example of the manufacturing method of the 2nd example of a nonaqueous electrolyte battery is demonstrated. First, a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, and the mixed solvent is volatilized to form a gel electrolyte layer 36. After that, the positive electrode lead 31 is attached to the end of the positive electrode current collector 33A by welding, and the negative electrode lead 32 is attached to the end of the negative electrode current collector 34A by welding.

次に、ゲル状の電解質層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3および図4に示した非水電解質電池が得られる。   Next, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the gel electrolyte layer 36 is formed are laminated through a separator 35 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction to protect the outermost peripheral portion. The wound electrode body 30 is formed by adhering the tape 37. 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 nonaqueous electrolyte battery shown in FIGS. 3 and 4 is obtained.

また、この非水電解質電池は、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。次に、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、溶媒と、電解質塩と、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用意し、外装部材40の内部に注入する。   Further, this nonaqueous electrolyte 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 except for one side is heat-sealed to form a bag shape, which is then stored inside the exterior member 40. Subsequently, an electrolyte composition including a solvent, an electrolyte salt, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the exterior member Inject into 40.

電解質用組成物を注入したのち、外装部材40の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、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を形成する。以上により、図3および図4に示した非水電解質電池が得られる。   After injecting the electrolyte composition, the opening of the exterior member 40 is heat-sealed and sealed in a vacuum atmosphere. Next, the gelled electrolyte layer 36 is formed by applying heat to polymerize the monomer to obtain a polymer compound. As described above, the nonaqueous electrolyte battery shown in FIGS. 3 and 4 is obtained.

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
正極活物質は、以下に説明するようにして作製した。まず市販の酸化コバルトと炭酸リチウムとを混合し、焼成前駆体を得た。この焼成前駆体を電気炉を用いて950℃で7時間焼成し、これを粉砕してLiCoO2粉末を得た。この粉末1molに対し、フッ化ニッケル粉末0.05mol、二酸化マンガン粉末0.05mol、炭酸リチウム粉末0.10molを混合し、自動乳鉢にて十分に粉砕混合を行った後、900℃にて10時間熱処理を施した。フッ化ニッケル相は、完全に分解され、X線回折測定においても金属フッ化物に相当するピークは認められない状態となった。
<Example 1>
The positive electrode active material was produced as described below. First, commercially available cobalt oxide and lithium carbonate were mixed to obtain a calcined precursor. This calcined precursor was calcined at 950 ° C. for 7 hours using an electric furnace, and pulverized to obtain LiCoO 2 powder. After mixing 1 mol of this powder with 0.05 mol of nickel fluoride powder, 0.05 mol of manganese dioxide powder, and 0.10 mol of lithium carbonate powder, the mixture was sufficiently pulverized and mixed in an automatic mortar and then at 900 ° C. for 10 hours. Heat treatment was applied. The nickel fluoride phase was completely decomposed, and no peak corresponding to the metal fluoride was observed in the X-ray diffraction measurement.

このリチウム遷移金属複合酸化物について、X線光電子分光法(XPS)により最表面の組成分析を行ったところ、F/O=0.58、(Co/「Ni+Mn」)=2.12であった。さらに、ICP発光分光分析法(Inductively coupled plasma emission spectrometry)により粒子全体の組成を求めたところ、(Co/「Ni+Mn」)=8.92であり粒子表面にニッケル(Ni)、マンガン(Mn)が過剰に存在することが確認された。以上の粉体を正極活物質として用い、以下に説明するようにして、円筒型の形状を有する非水電解質電池を作製し、高温時のサイクル特性を評価した。   This lithium transition metal composite oxide was subjected to composition analysis on the outermost surface by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). As a result, F / O = 0.58 and (Co / “Ni + Mn”) = 2.12. . Further, when the composition of the whole particle was determined by ICP emission spectrometry (Inductively coupled plasma emission spectrometry), (Co / “Ni + Mn”) = 8.92, and nickel (Ni) and manganese (Mn) were present on the particle surface. Existence in excess was confirmed. Using the above powder as the positive electrode active material, a nonaqueous electrolyte battery having a cylindrical shape was produced as described below, and the cycle characteristics at high temperature were evaluated.

まず、正極活物質86重量%と、導電剤としてグラファイト10重量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%とを混合し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリーとした。このスラリーを厚さ20μmの帯状のアルミニウム箔の両面に均一に塗布・乾燥後、ローラープレス機で圧縮して帯状正極を得た。   First, 86% by weight of the positive electrode active material, 10% by weight of graphite as a conductive agent, and 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder are mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Thus, a positive electrode mixture slurry was obtained. This slurry was uniformly applied to both sides of a 20 μm-thick strip-shaped aluminum foil, dried, and then compressed by a roller press to obtain a strip-shaped positive electrode.

次に、粉末状の人造黒鉛90重量%にポリフッ化ビニリデン(PVdF)10重量%を混合し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて負極合剤スラリーとした。この負極合剤スラリーを厚さ10μmの銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後にローラープレス機で圧縮することで帯状負極を得た。   Next, 90% by weight of powdered artificial graphite was mixed with 10% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to obtain a negative electrode mixture slurry. This negative electrode mixture slurry was uniformly applied on both sides of a 10 μm thick copper foil, and after drying, it was compressed with a roller press to obtain a belt-like negative electrode.

次に、作製した帯状正極と帯状負極とを、多孔性ポリオレフィンフィルムを介して積層した後、多数回巻回することにより渦巻き型の巻回電極体を得た。次に、巻回電極体をニッケルめっきが施された鉄製電池缶に収納し、巻回電極体の上下両面に絶縁板を配置した。   Next, the produced strip-shaped positive electrode and strip-shaped negative electrode were laminated via a porous polyolefin film, and then wound many times to obtain a spiral wound electrode body. Next, the wound electrode body was housed in a nickel-plated iron battery can, and insulating plates were arranged on both the upper and lower surfaces of the wound electrode body.

次に、アルミニウム製正極リードを正極集電体から導出して、電池蓋と電気的な導通が確保された安全弁の突起部に溶接し、ニッケル製負極リードを負極集電体から導出して電池缶の底部に溶接した。   Next, the aluminum positive electrode lead is led out from the positive electrode current collector and welded to the protrusion of the safety valve that is electrically connected to the battery lid, and the nickel negative electrode lead is led out from the negative electrode current collector. Welded to the bottom of the can.

最後に、巻回電極体が組み込まれた電池缶内に電解液を注入した後、絶縁封口ガスケットを介して電池缶をかしめることにより、安全弁、PTC素子並びに電池蓋を固定し、外径が18mmで高さが65mmの円筒型の形状を有する実施例1の非水電解質電池を作製した。なお、電解液としては、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとの体積混合比が1:1である混合溶媒にLiPF6を1mol/dm3の濃度になるように溶解したものを用いた。 Finally, after injecting the electrolyte into the battery can in which the wound electrode body is incorporated, the safety can, the PTC element and the battery lid are fixed by caulking the battery can through the insulating sealing gasket, and the outer diameter is A nonaqueous electrolyte battery of Example 1 having a cylindrical shape of 18 mm and a height of 65 mm was produced. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent having a volume mixing ratio of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate of 1: 1 to a concentration of 1 mol / dm 3 was used.

以上のようにして作製した実施例1の非水電解質電池について、環境温度45℃、充電電圧4.40V、充電電流1000mA、充電時間2.5時間の条件で充電を行った後、放電電流800mA、終止電圧2.75Vで放電を行い初期容量を測定した。さらに、初期容量を求めた場合と同様にして充放電を繰り返し、200サイクル目の放電容量を測定して、初期容量に対する容量維持率を求めた。   The nonaqueous electrolyte battery of Example 1 manufactured as described above was charged under the conditions of an environmental temperature of 45 ° C., a charging voltage of 4.40 V, a charging current of 1000 mA, and a charging time of 2.5 hours, and then a discharging current of 800 mA. The battery was discharged at a final voltage of 2.75 V, and the initial capacity was measured. Furthermore, charge / discharge was repeated in the same manner as when the initial capacity was determined, and the discharge capacity at the 200th cycle was measured to determine the capacity retention rate relative to the initial capacity.

<実施例2>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=0.01、(Co/「Ni+Mn」)=3.44となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=9.18であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例2の非水電解質電池を作製した。また、実施例2の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 2>
By adjusting the mixing ratio of nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate and heat treatment conditions in the positive electrode active material preparation step, the composition on the surface is F / O = 0.01, (Co / "Ni + Mn" ) = 3.44 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the whole particle was (Co / “Ni + Mn”) = 9.18. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 2, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例3>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=1.85、(Co/「Ni+Mn」)=3.18となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は、(Co/「Ni+Mn」)=9.01であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例3の非水電解質電池を作製した。また、実施例3の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 3>
In the preparation process of the positive electrode active material, the ratio at the time of mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate and the heat treatment conditions are adjusted so that the composition on the surface is F / O = 1.85, (Co / "Ni + Mn" ) = 3.18 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 9.01. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 3, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例4>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=8.22、(Co/「Ni+Mn」)=4.45となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は、(Co/「Ni+Mn」)=8.37であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例4の非水電解質電池を作製した。また、実施例4の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 4>
In the preparation process of the positive electrode active material, the composition on the surface is F / O = 8.22, (Co / “Ni + Mn”) by adjusting the ratio and heat treatment conditions when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate ) = 4.45 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.37. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 4, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例5>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=14.6、(Co/「Ni+Mn」)=2.76となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は、(Co/「Ni+Mn」)=8.51であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例5の非水電解質電池を作製した。また、実施例5の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 5>
In the preparation process of the positive electrode active material, the composition on the surface is F / O = 14.6, (Co / “Ni + Mn”) by adjusting the ratio and heat treatment conditions when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate ) = 2.76 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.51. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 5 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 5, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例6>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=20.8、(Co/「Ni+Mn」)=3.00となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.43であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例6の非水電解質電池を作製した。また、実施例6の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 6>
In the preparation process of the positive electrode active material, the composition on the surface is F / O = 20.8, (Co / “Ni + Mn”) by adjusting the ratio and heat treatment conditions when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate ) = 3.00 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the whole particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.43. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 6 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 6, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例7>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=5.86、(Co/「Ni+Mn」)=1.12となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=5.24であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例7の非水電解質電池を作製した。また、実施例7の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 7>
In the preparation process of the positive electrode active material, the composition on the surface is F / O = 5.86, (Co / “Ni + Mn”) by adjusting the ratio and heat treatment conditions when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate ) = 1.12 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the whole particle was (Co / “Ni + Mn”) = 5.24. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 7 was produced in the same manner as Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 7, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例8>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=8.32、(Co/「Ni+Mn」)=0.89となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=2.04であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例8の非水電解質電池を作製した。また、実施例8の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 8>
In the preparation process of the positive electrode active material, the composition on the surface is F / O = 8.32, (Co / “Ni + Mn”) by adjusting the ratio and heat treatment conditions when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate ) = 0.89 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the whole particle was (Co / “Ni + Mn”) = 2.04. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 8 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 8, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例9>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=10.1、(Co/「Ni+Mn」)=0.70となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=1.39であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例9の非水電解質電池を作製した。また、実施例9の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 9>
In the preparation process of the positive electrode active material, the composition on the surface is F / O = 10.1, (Co / “Ni + Mn”) by adjusting the ratio and heat treatment conditions when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate ) = 0.70 to obtain a lithium transition metal composite oxide. The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 1.39. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 9 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 9, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例10>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケルに代えて酸化ニッケルとフッ化リチウムを用いた点以外は、実施例1と同様にして、表面における組成がF/O=0.72、(Co/「Ni+Mn」)=1.92となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.88であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例10の非水電解質電池を作製した。また、実施例10の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 10>
In the production process of the positive electrode active material, the composition on the surface was F / O = 0.72, (Co /) in the same manner as in Example 1 except that nickel oxide and lithium fluoride were used instead of nickel fluoride. A lithium transition metal composite oxide satisfying “Ni + Mn”) = 1.92 was obtained. The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.88. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 10 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 10, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例11>
正極活物質の作製工程において、酸化コバルトと炭酸リチウムを混合する際に、同時に炭酸マグネシウム及び酸化アルミニウムをそれぞれコバルト(Co)に比して1モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、マグネシウム(Mg)およびアルミニウム(Al)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.61、(Co/「Ni+Mn」)=2.07であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.90であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例11の非水電解質電池を作製した。また、実施例11の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 11>
In the preparation process of the positive electrode active material, when mixing cobalt oxide and lithium carbonate, the same as Example 1 except that magnesium carbonate and aluminum oxide were mixed at 1 mol% relative to cobalt (Co) at the same time. Thus, a lithium transition metal composite oxide containing magnesium (Mg) and aluminum (Al) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.61, (Co / “Ni + Mn”) = 2.07, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.90. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 11 was produced in the same manner as Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 11, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例12>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に炭酸マグネシウムをコバルト(Co)に比して1モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、マグネシウム(Mg)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.60、(Co/「Ni+Mn」)=2.10であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.87であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例12の非水電解質電池を作製した。また、実施例12の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 12>
In the production process of the positive electrode active material, when mixing nickel fluoride, manganese dioxide, and lithium carbonate, the same as Example 1 except that magnesium carbonate was mixed at 1 mol% relative to cobalt (Co) at the same time. Thus, a lithium transition metal composite oxide containing magnesium (Mg) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.60, (Co / “Ni + Mn”) = 2.10, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.87. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 12 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 12, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例13>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に水酸化アルミニウムをコバルト(Co)に比して1モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、アルミニウム(Al)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.59、(Co/「Ni+Mn」)=2.02であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.91であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例13の非水電解質電池を作製した。また、実施例13の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 13>
In the preparation process of the positive electrode active material, when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate, aluminum hydroxide was mixed at the same time with 1 mol% compared to cobalt (Co), and Example 1 and Similarly, a lithium transition metal composite oxide containing aluminum (Al) was obtained. The composition of the lithium transition metal composite oxide on the surface is F / O = 0.59, (Co / “Ni + Mn”) = 2.02, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.91. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 13 was produced in the same manner as Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 13, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例14>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に水酸化カルシウムをコバルトに比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、カルシウム(Ca)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.63、(Co/「Ni+Mn」)=2.20であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.92であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例14の非水電解質電池を作製した。また、実施例14の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 14>
In the preparation process of the positive electrode active material, when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate, the same as in Example 1 except that calcium hydroxide was mixed at 0.5 mol% relative to cobalt at the same time. Thus, a lithium transition metal composite oxide containing calcium (Ca) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.63, (Co / “Ni + Mn”) = 2.20, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.92. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 14 was produced in the same manner as in Example 1. Further, with respect to the nonaqueous electrolyte battery of Example 14, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例15>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化チタンをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は実施例1と同様にして、チタン(Ti)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.62、(Co/「Ni+Mn」)=1.98であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.90であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例15の非水電解質電池を作製した。また、実施例15の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 15>
In the preparation process of the positive electrode active material, when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate, titanium oxide was mixed at the same time with 0.5 mol% relative to cobalt (Co), except that it was mixed with Example 1. Similarly, a lithium transition metal composite oxide containing titanium (Ti) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.62, (Co / “Ni + Mn”) = 1.98, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.90. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 15 was produced in the same manner as Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 15, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例16>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化バナジウムをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、バナジウム(V)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.64、(Co/「Ni+Mn」)=2.05であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.89であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例16の非水電解質電池を作製した。また、実施例16の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 16>
Example 1 except that nickel fluoride, manganese dioxide, and lithium carbonate were mixed at the same time in the preparation process of the positive electrode active material, and at the same time vanadium oxide was mixed in an amount corresponding to 0.5 mol% relative to cobalt (Co). In the same manner as above, a lithium transition metal composite oxide containing vanadium (V) was obtained. The composition of the lithium transition metal composite oxide on the surface is F / O = 0.64, (Co / “Ni + Mn”) = 2.05, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.89. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 16 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 16, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例17>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に硝酸ガリウムをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、ガリウム(Ga)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.60、(Co/「Ni+Mn」)=2.21であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.94であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例17の非水電解質電池を作製した。また、実施例17の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 17>
Example 1 except that when mixing nickel fluoride, manganese dioxide, and lithium carbonate in the step of preparing the positive electrode active material, gallium nitrate was mixed at 0.5 mol% relative to cobalt (Co) at the same time. In the same manner as above, a lithium transition metal composite oxide containing gallium (Ga) was obtained. The composition of the lithium transition metal composite oxide on the surface is F / O = 0.60, (Co / “Ni + Mn”) = 2.21, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.94. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 17 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 17, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例18>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化イットリウムをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、イットリウム(Y)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.58、(Co/「Ni+Mn」)=1.94であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.92であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様して、実施例18の非水電解質電池を作製した。また、実施例18の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 18>
Example 1 except that nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate were mixed at the same time in the preparation process of the positive electrode active material, and at the same time, yttrium oxide was mixed in an amount corresponding to 0.5 mol% relative to cobalt (Co). In the same manner as above, a lithium transition metal composite oxide containing yttrium (Y) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.58, (Co / “Ni + Mn”) = 1.94, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.92. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 18 was produced in the same manner as Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 18, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例19>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化ジルコニウムをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、ジルコニウム(Zr)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.61、(Co/「Ni+Mn」)=2.10であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.79であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例19の非水電解質電池を作製した。また、実施例19の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 19>
Example 1 except that, in the step of preparing the positive electrode active material, when nickel fluoride, manganese dioxide, and lithium carbonate were mixed, zirconium oxide was mixed in an amount corresponding to 0.5 mol% relative to cobalt (Co). In the same manner as above, a lithium transition metal composite oxide containing zirconium (Zr) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.61, (Co / “Ni + Mn”) = 2.10, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.79. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 19 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 19, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例20>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化ニオブをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、ニオブ(Nb)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.64、(Co/「Ni+Mn」)=2.16であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.95であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例20の非水電解質電池を作製した。また、実施例20の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 20>
Example 1 except that in the preparation process of the positive electrode active material, nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate were mixed, and at the same time, niobium oxide was mixed in an amount corresponding to 0.5 mol% relative to cobalt (Co). In the same manner as above, a lithium transition metal composite oxide containing niobium (Nb) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.64, (Co / “Ni + Mn”) = 2.16, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.95. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 20 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 20, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例21>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化モリブデンをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は実施例1と同様にして、モリブデン(Mo)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.58、(Co/「Ni+Mn」)=2.00であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.88であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例21の非水電解質電池を作製した。また、実施例21の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 21>
In the production process of the positive electrode active material, when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate, Example 1 and Example 1 except that molybdenum oxide was mixed at 0.5 mol% relative to cobalt (Co) at the same time. Similarly, a lithium transition metal composite oxide containing molybdenum (Mo) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.58, (Co / “Ni + Mn”) = 2.00, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.88. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 21 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 21, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例22>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化スズをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、スズ(Sn)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.57、(Co/「Ni+Mn」)=2.07であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.94であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例22の非水電解質電池を作製した。また、実施例22の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 22>
Example 1 except that, in the step of preparing the positive electrode active material, when nickel fluoride, manganese dioxide, and lithium carbonate were mixed, tin oxide was mixed at 0.5 mol% relative to cobalt (Co) at the same time. In the same manner as above, a lithium transition metal composite oxide containing tin (Sn) was obtained. The composition of the lithium transition metal composite oxide on the surface is F / O = 0.57, (Co / “Ni + Mn”) = 2.07, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.94. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 22 was produced in the same manner as in Example 1. Further, with respect to the nonaqueous electrolyte battery of Example 22, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例23>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化タングステンをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、タングステン(W)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.63、(Co/「Ni+Mn」)=2.09であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.78であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、非水電解質電池を作製した。また、実施例23の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 23>
Example 1 except that, in the step of preparing the positive electrode active material, when nickel fluoride, manganese dioxide, and lithium carbonate are mixed, tungsten oxide is mixed at 0.5 mol% relative to cobalt (Co) at the same time. In the same manner as above, a lithium transition metal composite oxide containing tungsten (W) was obtained. The composition on the surface of this lithium transition metal composite oxide is F / O = 0.63, (Co / “Ni + Mn”) = 2.09, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.78. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 23, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<実施例24>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際に、同時に酸化ビスマスをコバルト(Co)に比して0.5モル%相当混合した点以外は、実施例1と同様にして、ビスマス(Bi)を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物の表面における組成はF/O=0.60、(Co/「Ni+Mn」)=1.96であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.91であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、実施例24の非水電解質電池を作製した。また、実施例24の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 24>
Example 1 except that nickel fluoride, manganese dioxide, and lithium carbonate were mixed in the positive electrode active material preparation step, and at the same time, bismuth oxide was mixed in an amount corresponding to 0.5 mol% relative to cobalt (Co). Similarly, a lithium transition metal composite oxide containing bismuth (Bi) was obtained. The composition of the lithium transition metal composite oxide on the surface is F / O = 0.60, (Co / “Ni + Mn”) = 1.96, and the composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”) = 8.91. Met. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Example 24 was produced in the same manner as in Example 1. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 24, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1.

<比較例1>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケルに代えて酸化ニッケルを用い、また、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=0.00、(Co/「Ni+Mn」)=2.62となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.91であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、比較例1の非水電解質電池を作製した。また、比較例1の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 1>
In the production process of the positive electrode active material, nickel oxide is used instead of nickel fluoride, and the ratio at the time of mixing manganese dioxide and lithium carbonate and the heat treatment conditions are adjusted, so that the composition on the surface becomes F / O = 0. As a result, a lithium transition metal composite oxide satisfying 0.000 (Co / “Ni + Mn”) = 2.62 was obtained. The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.91. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1. Further, the initial capacity and capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1 were measured in the same manner as in Example 1.

<比較例2>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=36.5、(Co/「Ni+Mn」)=1.86となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.52であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、比較例2の非水電解質電池を作製した。また、比較例2の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative example 2>
By adjusting the ratio and heat treatment conditions when mixing nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate in the positive electrode active material preparation process, the composition on the surface is F / O = 36.5, (Co / "Ni + Mn" ) = 1.86 Lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.52. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1. Further, the initial capacity and capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 2 were measured in the same manner as in Example 1.

<比較例3>
正極活物質の作製工程において、フッ化ニッケル、二酸化マンガンおよび炭酸リチウムを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=38.1、(Co/「Ni+Mn」)=5.29となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.07であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、比較例3の非水電解質電池を作製した。また、比較例3の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 3>
By adjusting the mixing ratio of nickel fluoride, manganese dioxide and lithium carbonate and the heat treatment conditions in the production process of the positive electrode active material, the composition on the surface is F / O = 38.1, (Co / “Ni + Mn” ) = 5.29 A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the whole particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.07. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1. Further, the initial capacity and capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 3 were measured in the same manner as in Example 1.

<比較例4>
正極活物質の作製工程において、熱処理温度を300℃とすることにより、フッ化ニッケルを完全に固溶させず、フッ化ニッケル相を残留させたリチウム遷移金属複合酸化物を得た。X線回折測定を行ったところ、原料のフッ化ニッケルと同角度に回折線が確認され、表面における組成はF/O=4.21、(Co/「Ni+Mn」)=0.64であり、粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=8.94であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、比較例4の非水電解質電池を作製した。また、比較例4の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 4>
In the production process of the positive electrode active material, the heat treatment temperature was set to 300 ° C., so that a lithium transition metal composite oxide in which nickel fluoride was not completely dissolved and the nickel fluoride phase remained was obtained. When X-ray diffraction measurement was performed, diffraction lines were confirmed at the same angle as the raw material nickel fluoride, and the composition on the surface was F / O = 4.21, (Co / “Ni + Mn”) = 0.64, The composition of the entire particle was (Co / “Ni + Mn”) = 8.94. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 1. Further, the initial capacity and capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 4 were measured in the same manner as in Example 1.

<比較例5>
正極活物質の作製工程において、二酸化マンガンを混合する際の比率および熱処理条件を調節することにより、表面における組成がF/O=0.96、(Co/「Ni+Mn」)=4.81となるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。粒子全体の組成は(Co/「Ni+Mn」)=9.27であった。このリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様にして、比較例5の非水電解質電池を作製した。また、比較例5の非水電解質電池について、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 5>
In the preparation process of the positive electrode active material, the composition at the surface is F / O = 0.96 and (Co / “Ni + Mn”) = 4.81 by adjusting the mixing ratio of manganese dioxide and the heat treatment conditions. A lithium transition metal composite oxide was obtained. The composition of the whole particle was (Co / “Ni + Mn”) = 9.27. Using this lithium transition metal composite oxide, a nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 5 was produced in the same manner as in Example 1. Further, the initial capacity and capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 5 were measured in the same manner as in Example 1.

実施例1〜実施例24および比較例1〜比較例5の初期容量および容量維持率の測定結果を表1に示す。   Table 1 shows the measurement results of the initial capacities and capacity retention rates of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 5.

Figure 2008027731
Figure 2008027731

表1に示すように、実施例1〜実施例24と、比較例1〜比較例5との比較によると、フッ素が系内に固溶置換され金属フッ化物相を形成しない状態で存在し、かつ、少なくともニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、フッ素(F)が粒子全体に比して粒子表面に過剰に存在し、粒子表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となることを特徴とするリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用いた非水電解質電池は、高容量で、高温時の特性を向上できることがわかった。また、粒子全体の元素組成としては、(Co/「Ni+Mn」)>2.0となることが好ましいことがわかった。   As shown in Table 1, according to the comparison between Example 1 to Example 24 and Comparative Example 1 to Comparative Example 5, fluorine exists as a solid solution in the system and does not form a metal fluoride phase. And at least nickel (Ni), manganese (Mn), and fluorine (F) are excessively present on the particle surface as compared with the whole particle, and the elemental composition on the particle surface is 0.01 ≦ F / O <21, and ( Co / "Ni + Mn") <4.5 Non-aqueous electrolyte battery using a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material has a high capacity and can be improved at high temperature. . Further, it was found that the elemental composition of the entire particle is preferably (Co / “Ni + Mn”)> 2.0.

さらに、実施例1〜実施例10と、実施例11〜実施例24との比較によると、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)、ビスマス(Bi)よりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を添加することで、さらに性能を向上できることがわかった。   Further, according to comparison between Example 1 to Example 10 and Example 11 to Example 24, magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), titanium (Ti), vanadium (V), gallium At least one element selected from the group consisting of (Ga), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), and bismuth (Bi) It was found that the performance can be further improved by adding.

<実施例25>
正極活物質の作製工程において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.20Vとなるように電極を設計した点以外は、実施例1と同様にして、実施例25の非水電解質電池を作製した。実施例25の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.20Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 25>
In the production process of the positive electrode active material, the non-aqueous electrolyte of Example 25 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.20 V when the non-aqueous electrolyte battery was produced. An electrolyte battery was produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 25, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.20V.

<実施例26>
正極活物質の作製工程において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.25Vとなるように電極を設計した点以外は、実施例1と同様にして、実施例26の非水電解質電池を作製した。実施例26の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.25Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 26>
In the production process of the positive electrode active material, the non-aqueous electrolyte of Example 26 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.25 V when the non-aqueous electrolyte battery was produced. An electrolyte battery was produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 26, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.25V.

<実施例27>
正極活物質の作製工程において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.35Vとなるように電極を設計した点以外は、実施例1と同様にして、実施例27の非水電解質電池を作製した。実施例27の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.35Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 27>
In the production process of the positive electrode active material, the nonaqueous electrolyte of Example 27 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.35 V when producing the nonaqueous electrolyte battery. An electrolyte battery was produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 27, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.35V.

<実施例28>
正極活物質の作製工程において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.50Vとなるように電極を設計した点以外は、実施例1と同様にして、実施例28の非水電解質電池を作製した。実施例28の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.50Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 28>
In the production process of the positive electrode active material, the non-aqueous electrolyte of Example 28 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.50 V when the non-aqueous electrolyte battery was produced. An electrolyte battery was produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 28, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charge voltage was 4.50V.

<実施例29>
正極活物質の作製工程において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.60Vとなるように電極を設計した点以外は、実施例1と同様にして、実施例29の非水電解質電池を作製した。実施例29の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.60Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 29>
In the production process of the positive electrode active material, the non-aqueous electrolyte of Example 29 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.60 V when the non-aqueous electrolyte battery was produced. An electrolyte battery was produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 29, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.60 V.

<実施例30>
正極活物質の作製工程において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.70Vとなるように電極を設計した点以外は、実施例1と同様にして、実施例30の非水電解質電池を作製した。実施例30の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.70Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Example 30>
The non-aqueous electrolyte of Example 30 is the same as Example 1 except that the electrode is designed to have a charging voltage of 4.70 V when the non-aqueous electrolyte battery is produced in the production process of the positive electrode active material. An electrolyte battery was produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Example 30, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.70 V.

<比較例6>
比較例1において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.20Vとなるように電極を設計した点以外は、比較例1と同様にして、比較例6の非水電解質電池を作製した。比較例6の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.20Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 6>
In Comparative Example 1, the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 6 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.20 V when the nonaqueous electrolyte battery was produced. Produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 6, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.20V.

<比較例7>
比較例1において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.25Vとなるように電極を設計した点以外は、比較例1と同様にして、比較例7の非水電解質電池を作製した。比較例7の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.25Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 7>
In Comparative Example 1, the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 7 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.25 V when the nonaqueous electrolyte battery was produced. Produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 7, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.25V.

<比較例8>
比較例1において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.35Vとなるように電極を設計した点以外は、比較例1と同様にして、比較例8の非水電解質電池を作製した。比較例8の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.35Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 8>
In Comparative Example 1, the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 8 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.35 V when the nonaqueous electrolyte battery was produced. Produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 8, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.35V.

<比較例9>
比較例1において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.50Vとなるように電極を設計した点以外は、比較例1と同様にして、比較例9の非水電解質電池を作製した。比較例9の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.50Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 9>
In Comparative Example 1, the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 9 was prepared in the same manner as Comparative Example 1, except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.50 V when the nonaqueous electrolyte battery was produced. Produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 9, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.50 V.

<比較例10>
比較例1において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.60Vとなるように電極を設計した点以外は、比較例1と同様にして、比較例10の非水電解質電池を作製した。比較例10の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.60Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 10>
In Comparative Example 1, the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 10 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the electrode was designed to have a charging voltage of 4.60 V when the nonaqueous electrolyte battery was produced. Produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 10, the initial capacity and capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.60V.

<比較例11>
比較例1において、非水電解質電池を作製する際に、充電電圧を4.70Vとなるように電極を設計した点以外は、比較例1と同様にして、比較例11の非水電解質電池を作製した。比較例11の非水電解質電池について、充電上限電圧を4.70Vとする以外は、実施例1と同様にして、初期容量および容量維持率を測定した。
<Comparative Example 11>
In Comparative Example 1, the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 11 was prepared in the same manner as Comparative Example 1 except that the electrode was designed so that the charging voltage was 4.70 V when the nonaqueous electrolyte battery was produced. Produced. For the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 11, the initial capacity and the capacity retention rate were measured in the same manner as in Example 1 except that the upper limit charging voltage was 4.70V.

実施例1、実施例25〜実施例30および比較例1、比較例5〜比較例11の初期容量および容量維持率の測定結果を表2に示す。   Table 2 shows the measurement results of the initial capacity and capacity retention rate of Example 1, Example 25 to Example 30, and Comparative Example 1, Comparative Example 5 to Comparative Example 11.

Figure 2008027731
Figure 2008027731

表2に示すように、実施例1、実施例25〜実施例30と、比較例1、比較例6〜比較例11との比較によると、少なくとも上述した正極活物質を用いることによって、上限充電電圧を4.25V以上4.70V以下とされた非水電解質電池において、より顕著なものとなるサイクル特性の劣化を抑制でき、優れた高温サイクル特性を得ることができることがわかった。   As shown in Table 2, according to the comparison between Example 1, Example 25 to Example 30, and Comparative Example 1, Comparative Example 6 to Comparative Example 11, at least the above-described positive electrode active material was used, so that the upper limit charging was performed. It was found that, in a nonaqueous electrolyte battery having a voltage of 4.25 V or more and 4.70 V or less, it is possible to suppress deterioration of cycle characteristics that becomes more prominent and to obtain excellent high-temperature cycle characteristics.

この発明は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子において、フッ素(F)が系内に固溶置換され金属フッ化物相を形成しない状態で存在し、かつ、少なくともニッケル(Ni)、マンガン(Mn)が粒子全体に比して粒子表面に過剰に存在し、粒子表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となることを特徴とする正極活物質である。この正極活物質を用いた非水電解質電池は、高温環境下においても優れた特性を有する。また、この正極活物質を用いた非水電解質電池は、上限充電電圧を従来よりも高く設定することにより高エネルギー密度を実現できる。   In the lithium transition metal composite oxide particle, fluorine (F) is present in a state in which the fluorine (F) is replaced by a solid solution and does not form a metal fluoride phase, and at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present. A positive electrode that is excessively present on the particle surface as compared to the whole particle, and the elemental composition of the particle surface is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5 It is an active material. A non-aqueous electrolyte battery using this positive electrode active material has excellent characteristics even in a high temperature environment. Moreover, the nonaqueous electrolyte battery using this positive electrode active material can implement | achieve a high energy density by setting an upper limit charging voltage higher than before.

この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施形態では、円筒型、ラミネート型の形状の電池を例に挙げて説明したがこれらに限定されるものではなく、角型、コイン型、ボタン型などの種々の形状にすることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, a cylindrical battery and a laminate battery have been described as examples. However, the present invention is not limited to these, and various shapes such as a square, a coin, and a button can be used. Can do.

また、上述の実施形態においては、電解質として非水電解液またはゲル状電解質を備える電池に対してこの発明を適用した例について示したがこれらに限定されるものではない。例えば、固体電解質を備える電池に対して、この発明を適用するようにしてもよい。固体電解質としては、リチウムイオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質、高分子固体電解質いずれも用いることができる。無機固体電解質としては、例えば窒化リチウム、ヨウ化リチウムなどが挙げられる。高分子固体電解質は、電解質塩とそれを溶解する高分子化合物からなり、高分子化合物としては、例えばポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ(メタクリレート)エステル系、アクリレート系などを単独あるいは分子中に共重合、または混合したものを用いることができる。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the example which applied this invention with respect to the battery provided with a non-aqueous electrolyte or gel electrolyte as an electrolyte was shown, it is not limited to these. For example, the present invention may be applied to a battery including a solid electrolyte. As the solid electrolyte, any inorganic solid electrolyte or polymer solid electrolyte can be used as long as the material has lithium ion conductivity. Examples of the inorganic solid electrolyte include lithium nitride and lithium iodide. The polymer solid electrolyte is composed of an electrolyte salt and a polymer compound that dissolves the electrolyte salt. Examples of the polymer compound include ether polymers such as poly (ethylene oxide) and cross-linked polymers, poly (methacrylate) esters, and acrylates. A system or the like may be used alone, or may be copolymerized or mixed in the molecule.

さらに、電極の作製方法は問わない。例えば、材料に公知の結着剤、導電性材料などを添加し溶剤を加えて塗布する方法、材料に公知の結着剤などを添加し加熱して塗布する方法、材料単独あるいは導電性材料さらには結着剤と混合して成型などの処理を施して集電体上に成型体電極を作製する方法が採られるが、それらに限定されるものではない。より具体的には、例えば、活物質を結着剤、有機溶剤などと混合してスラリー状にした後、集電体上に塗布し、その後乾燥することにより作製できる。さらに、結着剤の有無にかかわらず、活物質に熱を加えたまま加圧成型することにより強度を有した電極を作製することも可能である。   Furthermore, the manufacturing method of an electrode is not ask | required. For example, a method of applying a known binder or conductive material to the material and adding a solvent, a method of adding a known binder or the like to the material and applying it by heating, a material alone or a conductive material, May be mixed with a binder and subjected to a treatment such as molding to produce a molded body electrode on the current collector, but is not limited thereto. More specifically, for example, the active material can be mixed with a binder, an organic solvent or the like to form a slurry, which is then applied onto a current collector and then dried. Furthermore, regardless of the presence or absence of the binder, it is also possible to produce a strong electrode by performing pressure molding while applying heat to the active material.

さらに、電池の作製方法としても限定されないが、例えば正負極間にセパレータを介して巻芯の周囲に巻回する作製方法、または電極とセパレータとを順次積層する積層方式などが採られる。角型電池を作製する際に巻回する方式を採る場合にもこの発明は有効である。   Further, the method for producing the battery is not limited, but for example, a production method in which the separator is wound between the positive and negative electrodes around the core, or a lamination method in which the electrode and the separator are sequentially laminated is employed. The present invention is also effective when adopting a winding method when manufacturing a rectangular battery.

この発明の一実施形態による電解質を用いた非水電解質電池の第1の例の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the 1st example of the nonaqueous electrolyte battery using the electrolyte by one Embodiment of this invention. 図1に示した非水電解質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 nonaqueous electrolyte battery shown in FIG. この発明の一実施形態による電解質を用いた非水電解質電池の第2の例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 example of the nonaqueous electrolyte battery using the electrolyte by one Embodiment of this invention. 図3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 | wire 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
15A・・・ディスク板
16・・・熱感抵抗素子
17・・・封口ガスケット
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 15A ... Disc board 16 ... Heat sensitive resistance element 17 ... Sealing 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 (6)

リチウム遷移金属複合酸化物粒子にフッ素(F)が固溶置換された形態で存在し、
さらに、少なくともニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)が上記粒子全体に比して、上記粒子の表面に過剰に存在し、
上記粒子の表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となること
を特徴とする正極活物質。
The lithium transition metal composite oxide particles exist in a form in which fluorine (F) is replaced by solid solution,
Furthermore, at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present in excess on the surface of the particles as compared to the whole particles,
A positive electrode active material, wherein the elemental composition of the surface of the particles is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5.
上記粒子全体の元素組成が(Co/「Ni+Mn」)>2.0となること
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 elemental composition of the entire particle is (Co / “Ni + Mn”)> 2.0.
上記リチウム遷移金属複合酸化物粒子は、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)、ビスマス(Bi)よりなる群から選ばれた少なくとも1種を含有すること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質。
The lithium transition metal composite oxide particles include magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), titanium (Ti), vanadium (V), gallium (Ga), yttrium (Y), zirconium (Zr), 2. The positive electrode active material according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of niobium (Nb), molybdenum (Mo), tin (Sn), tungsten (W), and bismuth (Bi). .
正極活物質を備え、
上記正極活物質は、
リチウム遷移金属複合酸化物粒子にフッ素(F)が固溶置換された形態で存在し、
さらに、少なくともニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)が上記粒子全体に比して、上記粒子の表面に過剰に存在し、
上記粒子の表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となるものであること
を特徴とする正極。
A positive electrode active material,
The positive electrode active material is
The lithium transition metal composite oxide particles exist in a form in which fluorine (F) is replaced by solid solution,
Furthermore, at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present in excess on the surface of the particles as compared to the whole particles,
A positive electrode characterized in that the elemental composition of the surface of the particles is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5.
正極活物質を備える正極と、負極と、電解質と、を有し、
上記正極活物質は、
リチウム遷移金属複合酸化物粒子にフッ素(F)が固溶置換された形態で存在し、
さらに、少なくともニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)が上記粒子全体に比して、上記粒子の表面に過剰に存在し、
上記粒子の表面の元素組成が0.01≦F/O<21、且つ(Co/「Ni+Mn」)<4.5となるものであること
を特徴とする非水電解質電池。
A positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode, and an electrolyte;
The positive electrode active material is
The lithium transition metal composite oxide particles exist in a form in which fluorine (F) is replaced by solid solution,
Furthermore, at least nickel (Ni) and manganese (Mn) are present in excess on the surface of the particles as compared to the whole particles,
A nonaqueous electrolyte battery, wherein the elemental composition of the surface of the particles is 0.01 ≦ F / O <21 and (Co / “Ni + Mn”) <4.5.
上限充電電圧が4.25V以上4.70V以下であること
を特徴とする請求項5記載の非水電解質電池。
6. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein the upper limit charging voltage is 4.25V or more and 4.70V or less.
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