JP2008159560A - Method of manufacturing positive electrode active material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a positive electrode active material excelling in charge/discharge cycle characteristics with high capacity when used for a battery. <P>SOLUTION: A positive electrode 2 has the positive electrode active material. The method of manufacturing the positive electrode active material has processes for forming a layer containing at least a nickel (Ni) compound and/or a manganese (Mn) compound in at least a part of composite oxide particles containing at least lithium (Li) and cobalt (Co), and heat-treating the composite oxide particles formed with the layer, in an atmosphere with more reducing property than air, to form a coating layer provided at least at a part of the composite oxide particles and having an oxide containing lithium (Li) and at least one of elements of nickel (Ni), manganese (Mn) and cobalt (Co). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、正極活物質の製造方法に関する。さらに詳しくは、非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material. More specifically, the present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、ビデオカメラやノ−ト型パソコン等のポ−タブル機器の普及に伴い、小型高容量の二次電池に対する需要が高まっている。現在使用されている二次電池のほとんどはアルカリ電解液を用いたニッケル−カドミウム電池であるが、電池電圧が約1.2Vと低く、エネルギ−密度の向上は困難である。そのため、比重が0.534と固体の単体中最も軽いうえ、電位が極めて卑であり、単位重量当たりの電流容量も金属負極材料中最大であるリチウム金属を使用するリチウム二次電池が検討された。   In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras and notebook computers, the demand for small, high-capacity secondary batteries has increased. Most of the secondary batteries currently used are nickel-cadmium batteries using an alkaline electrolyte, but the battery voltage is as low as about 1.2 V, and it is difficult to improve the energy density. Therefore, a lithium secondary battery using lithium metal having a specific gravity of 0.534, which is the lightest of the solid simple substance, the potential is extremely base, and the current capacity per unit weight is the largest among the metal negative electrode materials was examined. .

しかしながら、リチウム金属を負極に使用する二次電池では、充電時に負極の表面に樹枝状のリチウム(デンドライト)が析出し、充放電サイクルによってこれが成長する。このデンドライトの成長は、二次電池のサイクル特性を劣化させるばかりではなく、最悪の場合には正極と負極が接触しないように配置された隔膜(セパレータ)を突き破って、内部短絡を生じてしまう等の問題があった。   However, in a secondary battery using lithium metal as a negative electrode, dendritic lithium (dendrites) is deposited on the surface of the negative electrode during charging and grows by charge / discharge cycles. This dendrite growth not only deteriorates the cycle characteristics of the secondary battery, but in the worst case, it breaks through a diaphragm (separator) arranged so that the positive electrode and the negative electrode do not contact each other, thereby causing an internal short circuit. There was a problem.

そこで、例えば、特許文献1に示されているように、コ−クス等の炭素質材料を負極とし、アルカリ金属イオンをド−ピング、脱ド−ピングすることにより充放電を繰り返す二次電池が提案された。これによって、上述したような充放電の繰り返しにおける負極の劣化問題を回避できることがわかった。   Therefore, for example, as shown in Patent Document 1, a secondary battery that repeats charging and discharging by using a carbonaceous material such as coke as a negative electrode and doping and dedoping alkali metal ions is provided. was suggested. As a result, it has been found that the above-described problem of deterioration of the negative electrode due to repeated charge / discharge can be avoided.

特開昭62−90863号公報JP 62-90863 A

一方、正極活物質としては、高電位を示す活物質の探索、開発によって、電池電圧が4V前後を示すものが現れ、注目を浴びている。それらの活物質としては、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲンなどの無機化合物が知られている。なかでも、LiXCoO2(0<x≦1.0)、LiXNiO2(0<x≦1.0)などが、高電位、安定性、長寿命という点から最も有望である。 On the other hand, as a positive electrode active material, a material having a battery voltage of around 4 V has appeared due to the search and development of an active material exhibiting a high potential, and has attracted attention. As such active materials, inorganic compounds such as transition metal oxides containing alkali metals and transition metal chalcogens are known. Of these, Li X CoO 2 (0 <x ≦ 1.0), Li X NiO 2 (0 <x ≦ 1.0) and the like are most promising in terms of high potential, stability, and long life.

このなかでも、LiCoO2を主体とする正極活物質は、高電位を示す正極活物質であり、充電電圧を高め、エネルギー密度を高めることが期待される。この目的のために、LiMn1/3Co1/3Ni1/32などを少量混合して用いることや、他材料を表面被覆することを行なうことが公知である。 Among these, the positive electrode active material mainly composed of LiCoO 2 is a positive electrode active material exhibiting a high potential, and is expected to increase the charging voltage and the energy density. For this purpose, it is known to use a mixture of a small amount of LiMn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 O 2 or the like, or to coat other materials.

一方、これに関して、正極活物質の表面被覆により正極活物質の改質を行なう技術に関しては、被覆性の高い被覆を達成することが課題である。この目的のために、各種手法が検討されているが、金属水酸化物により被着する方法が、本発明者の検討の結果、その被覆性に於いて優れていることが確認されている。   On the other hand, regarding the technique for modifying the positive electrode active material by the surface coating of the positive electrode active material, it is a problem to achieve a coating with high coverage. For this purpose, various methods have been studied, and it has been confirmed that the method of depositing with a metal hydroxide is excellent in covering properties as a result of the study of the present inventors.

これに関しては、例えば、特許文献2に、LiNiO2表面に、コバルト(Co)ならびにマンガン(Mn)をその水酸化物被着工程を通して被着することが開示されている。さらに、例えば、特許文献3に、リチウムマンガン複合酸化物の表面に、非マンガン金属を、その水酸化物被着工程を通して被着することが開示されている。 In this regard, for example, Patent Document 2 discloses that cobalt (Co) and manganese (Mn) are deposited on the surface of LiNiO 2 through the hydroxide deposition process. Further, for example, Patent Document 3 discloses that a non-manganese metal is deposited on the surface of a lithium manganese composite oxide through its hydroxide deposition process.

特開平9−265985号公報JP-A-9-265985

特開平11−71114号公報JP-A-11-71114

しかしながら、従来の方法で正極活物質の表面改質を行うと、高容量で充放電を繰り返した場合に、容量劣化を起こし、電池寿命が短くなってしまう問題があった。現状、充電電圧を高め、エネルギー密度を高めることが期待されており、充放電サイクル特性が劣化する問題を解決する方法として、コバルト酸リチウム(LiCoO2)を主体とする正極活物質の表面改質が行われるが、その一環として、所望の金属酸化物を均一強固に被着し表面改質することが技術課題とされている。 However, when the surface modification of the positive electrode active material is performed by a conventional method, there is a problem in that, when charging and discharging are repeated at a high capacity, the capacity is deteriorated and the battery life is shortened. Currently, it is expected to increase the charging voltage and energy density, and as a method to solve the problem of deterioration of charge / discharge cycle characteristics, surface modification of the positive electrode active material mainly composed of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) However, as a part of this, it is a technical problem to uniformly and firmly deposit a desired metal oxide to modify the surface.

したがって、この発明の目的は、所望の金属酸化物を均一強固に被着するような正極活物質の表面改質を行うことができ、電池に用いた場合に、高容量で充放電サイクル特性に優れた正極活物質の製造方法を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to perform surface modification of the positive electrode active material so that a desired metal oxide is uniformly and firmly applied, and when used in a battery, it has high capacity and charge / discharge cycle characteristics. It is providing the manufacturing method of the positive electrode active material which was excellent.

上述した課題を解決するために、この発明は、
リチウム(Li)と、コバルト(Co)とを少なくとも含む複合酸化物粒子の少なくとも一部に、少なくともニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を含む層を形成する工程と、
層が形成された複合酸化物粒子を、空気より還元性のある雰囲気下で熱処理することにより、複合酸化物粒子の少なくとも一部に設けられ、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)およびコバルト(Co)のうちの少なくとも何れかの元素と、を含む酸化物を有する被覆層を形成する工程と、
を有すること
を特徴とする正極活物質の製造方法である。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides:
Forming a layer containing at least a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound on at least a part of the composite oxide particles containing at least lithium (Li) and cobalt (Co);
The composite oxide particles in which the layer is formed are heat-treated in an atmosphere that is more reducible than air, so that the composite oxide particles are provided on at least a part of the composite oxide particles, and lithium (Li), nickel (Ni), manganese ( Forming a coating layer having an oxide containing at least one of Mn) and cobalt (Co);
It is a manufacturing method of the positive electrode active material characterized by having.

この発明では、リチウム(Li)と、コバルト(Co)とを少なくとも含む複合酸化物粒子の少なくとも一部に、少なくともニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を含む層を形成する工程と、層が形成された複合酸物粒子を、空気より還元性のある雰囲気下で熱処理することにより、複合酸化物粒子の少なくとも一部に設けられ、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも何れかの元素と、を含む酸化物を有する被覆層を形成する工程と、を有するので、所望の金属酸化物を均一強固に被着するような正極活物質の表面改質を行うことできる。   In the present invention, a layer containing at least a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound is formed on at least a part of the composite oxide particles containing at least lithium (Li) and cobalt (Co). The composite oxide particles in which the step and the layer are formed are heat-treated in an atmosphere that is more reducible than air, so that the composite oxide particles are provided on at least a part of the composite oxide particles, and lithium (Li) and nickel (Ni) And a step of forming a coating layer having an oxide containing at least one element of manganese (Mn), and a positive electrode active material that uniformly and firmly deposits a desired metal oxide Surface modification can be performed.

この発明によれば、所望の金属酸化物を均一強固に被着するような正極活物質の表面改質を行うことができ、電池に用いた場合に、高容量で充放電サイクル特性に優れた正極活物質の製造方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to perform surface modification of the positive electrode active material so as to deposit a desired metal oxide uniformly and firmly, and when used in a battery, it has a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics. A method for producing a positive electrode active material can be provided.

まず、この発明の一実施形態による正極活物資の製造方法を用いて作製できる正極活物質について説明する。この正極活物質は、例えば、非水電解質二次電池に用いるものであり、複合酸化物粒子の少なくとも一部に、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)およびコバルト(Co)のうちの少なくとも何れか元素とを含む酸化物を有する被覆層が設けられたものである。このような構成とするのは、以下の理由からである。   First, a positive electrode active material that can be produced using a method for producing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention will be described. This positive electrode active material is used for, for example, a non-aqueous electrolyte secondary battery, and at least part of the composite oxide particles includes lithium (Li), nickel (Ni), manganese (Mn), and cobalt (Co). A coating layer having an oxide containing at least one of the above elements is provided. The reason for this configuration is as follows.

コバルト酸リチウム(LiCoO2)を主体とする正極活物質は、高充電電圧性とそれに伴う高エネルギー密度性とを実現できるが、高充電電圧にて高容量での充放電サイクルを繰り返すと容量の低下が少なくない。この原因は、正極活物質粒子の表面に起因するため、正極活物質の表面処理の必要性が指摘されている。 The positive electrode active material mainly composed of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) can realize high charge voltage and high energy density accompanying it, but if the charge / discharge cycle at high capacity is repeated at high charge voltage, the capacity of There is a lot of decline. Since this cause is caused by the surface of the positive electrode active material particles, the necessity of surface treatment of the positive electrode active material has been pointed out.

したがって、各種の表面処理が提案されているが、体積または重量あたりの容量の低下を無くす、または容量の低下を最小限に留める観点から、容量の低下を抑制、または容量に貢献できる材料で表面処理を行うことにより、高充電電圧性と、これに伴う高エネルギー密度性とを実現でき、且つ高充電電圧での充放電サイクル特性に優れた正極活物質を得ることができる。   Therefore, various surface treatments have been proposed, but the surface is made of a material that can suppress or contribute to the capacity reduction from the viewpoint of eliminating the capacity reduction per volume or weight or minimizing the capacity reduction. By performing the treatment, it is possible to achieve a high charge voltage property and a high energy density property associated therewith and to obtain a positive electrode active material excellent in charge / discharge cycle characteristics at a high charge voltage.

そこで、本願発明者等は、鋭意検討の結果、高充電電圧性とこれに伴う高エネルギー密度性においてやや劣るが、コバルト酸リチウム(LiCoO2)を主体とする正極活物質に、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)およびコバルト(Co)のうちの少なくとも何れかの元素とを含む酸化物を有する被覆層を設けることにより、高充電電圧性とこれに伴う高エネルギー密度性があり、且つ、高充電電圧条件下で、高容量の充放電サイクル特性に優れた正極活物質が得られることを見出した。 Accordingly, the inventors of the present application have made a intensive study, and although slightly inferior in the high charge voltage property and the high energy density property associated therewith, the positive electrode active material mainly composed of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) is used as lithium (Li). And a coating layer having an oxide containing at least one of nickel (Ni), manganese (Mn), and cobalt (Co), thereby providing high charging voltage and high energy density associated therewith. In addition, the inventors have found that a positive electrode active material having a high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained under high charge voltage conditions.

複合酸化物は、リチウム(Li)と、コバルト(Co)とを少なくとも含むものであり、例えば、化1で平均組成が表されるものが好ましい。このような複合酸化物粒子を用いることにより、高容量および高い放電電位を得ることができるからである。   The composite oxide contains at least lithium (Li) and cobalt (Co). For example, a compound whose average composition is represented by Chemical Formula 1 is preferable. This is because a high capacity and a high discharge potential can be obtained by using such composite oxide particles.

(化1)
Li(1+x)Co(1-y)y(2-z)
(化1中、Mは、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)から選ばれた一種以上の元素である。式中x、y、zは、−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20である。)
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co ( 1-y) M y O (2-z)
(In the chemical formula 1, M represents magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), nickel ( Ni), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), or tungsten (W), wherein x, y, and z are −0. (10 ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, −0.10 ≦ z ≦ 0.20)

ここで、化1において、xの範囲は、例えば、−0.10≦x≦0.10であり、−0.08≦x≦0.08がより好ましく、さらに好ましくは−0.06≦x≦0.06である。この範囲外に値が小さくなると、放電容量が減少してしまい、この範囲外に値が大きくなると、該粒子外に拡散し、次の処理工程の塩基性度の制御の障害となるとともに、最終的には、正極ペーストの混練中のゲル化促進の弊害の原因となる。   Here, in the chemical formula 1, the range of x is, for example, −0.10 ≦ x ≦ 0.10, more preferably −0.08 ≦ x ≦ 0.08, and still more preferably −0.06 ≦ x. ≦ 0.06. When the value decreases outside this range, the discharge capacity decreases, and when the value increases outside this range, it diffuses out of the particles, hindering the control of the basicity of the next processing step, and finally Specifically, this causes a harmful effect of promoting gelation during the kneading of the positive electrode paste.

yの範囲は、例えば、0≦y<0.50であり、好ましくは0≦y<0.40であり、さらに好ましくは0≦y<0.30である。この範囲外に大きくなると、コバルト酸リチウム(LiCoO2)の有する高充電電圧性と、それに伴う高エネルギー密度性とを損う。 The range of y is, for example, 0 ≦ y <0.50, preferably 0 ≦ y <0.40, and more preferably 0 ≦ y <0.30. When it becomes larger outside this range, the high charge voltage property of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) and the high energy density property associated therewith are impaired.

zの範囲は、例えば、−0.10≦z≦0.20であり、−0.08≦z≦0.18がより好ましく、さらに好ましくは−0.06≦z≦0.16である。この範囲外に値が小さくなる場合と、この範囲外に値が大きくなる場合は、放電容量が減少する傾向がある。   The range of z is, for example, −0.10 ≦ z ≦ 0.20, more preferably −0.08 ≦ z ≦ 0.18, and still more preferably −0.06 ≦ z ≦ 0.16. When the value decreases outside this range, and when the value increases outside this range, the discharge capacity tends to decrease.

複合酸化物粒子は、通常において正極活物質として入手できるものを出発原料として、用いることができるが、場合によっては、ボールミルや擂潰機などを用いて二次粒子を解砕した後に用いることができる。   The composite oxide particles can be used as starting materials that are usually available as positive electrode active materials, but in some cases, the composite oxide particles may be used after pulverizing the secondary particles using a ball mill or a grinder. it can.

被覆層は、複合酸化物粒子の少なくとも一部に設けられ、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)およびコバルト(Co)のうちの少なくとも何れかの元素とを含む酸化物を有するものである。この被覆層を設けることによって、高充電電圧性と、これに伴う高エネルギー密度性とを実現でき、且つ、高充電電圧条件下での高容量の充放電サイクル特性を向上できる。   The coating layer is provided on at least a part of the composite oxide particles, and includes an oxide containing lithium (Li) and at least one of nickel (Ni), manganese (Mn), and cobalt (Co). It is what you have. By providing this coating layer, it is possible to realize a high charge voltage property and a high energy density property associated therewith, and to improve charge / discharge cycle characteristics of a high capacity under a high charge voltage condition.

被覆層におけるニッケル(Ni)とマンガン(Mn)の構成比としては、モル比で100:0〜30:70の範囲内であることが好ましく、100:0〜40:60の範囲内であることがより好ましい。マンガン(Mn)の量がこの範囲を超えて増加すると、リチウム(Li)の吸蔵性が低下し、最終的に、正極活物質の容量の低下、および電池に用いた際の電気抵抗の増大の要因となるからである。   The constituent ratio of nickel (Ni) and manganese (Mn) in the coating layer is preferably in the range of 100: 0 to 30:70, and in the range of 100: 0 to 40:60 in terms of molar ratio. Is more preferable. If the amount of manganese (Mn) increases beyond this range, the occlusion of lithium (Li) will decrease, eventually reducing the capacity of the positive electrode active material and increasing the electrical resistance when used in a battery. It is a factor.

また、被覆層の酸化物におけるニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)を、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)よりなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素で置き換えることができる。   In addition, nickel (Ni) and manganese (Mn) in the oxide of the coating layer are replaced with magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron Replacing at least one metal element selected from the group consisting of (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), and tungsten (W). it can.

これにより、正極活物質の安定性の向上、およびリチウムイオンの拡散性を向上できる。なお、選択された金属元素の置換量は、例えば、被覆層の酸化物のニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)の総量の40モル%以下であるが、好ましくは30モル%以下であり、より好ましくは20モル%以下である。この範囲を超えて、選択された金属元素の置換量が増加すると、リチウム(Li)の吸蔵性が低下し、正極活物質の容量の低下となるからである。   Thereby, the stability of the positive electrode active material and the diffusibility of lithium ions can be improved. The substitution amount of the selected metal element is, for example, 40 mol% or less of the total amount of nickel (Ni) and manganese (Mn) of the oxide of the coating layer, preferably 30 mol% or less, and more Preferably it is 20 mol% or less. This is because if the substitution amount of the selected metal element is increased beyond this range, the occlusion of lithium (Li) is lowered and the capacity of the positive electrode active material is lowered.

また、被覆層の量は、例えば、複合酸化物粒子の0.5重量%〜50重量%であり、好ましくは、1.0重量%〜40重量%であり、より好ましくは、2.0重量%〜35重量%である。この範囲を超えて被覆層の重量が増加すると、正極活物質の容量の低下となるからである。この範囲より被覆層の重量が低下すると、正極活物質の安定性の低下となるからである。   The amount of the coating layer is, for example, 0.5% to 50% by weight of the composite oxide particles, preferably 1.0% to 40% by weight, and more preferably 2.0% by weight. % To 35% by weight. This is because when the weight of the coating layer increases beyond this range, the capacity of the positive electrode active material decreases. This is because if the weight of the coating layer decreases from this range, the stability of the positive electrode active material decreases.

正極活物質の平均粒径は、好ましくは2.0μm〜50μmである。平均粒径が2.0μm未満であると、正極作製時にプレスする時に剥離し、また、活物質の表面積が増えるために、導電剤や結着剤の添加量を増加する必要があり、単位重量あたりのエネルギー密度が小さくなってしまう傾向があるからである。一方、この平均粒径が50μmを超えると粒子がセパレータを貫通し、短絡を引き起こす傾向にあるからである。   The average particle diameter of the positive electrode active material is preferably 2.0 μm to 50 μm. If the average particle size is less than 2.0 μm, it peels off when pressed during positive electrode fabrication, and the surface area of the active material increases, so it is necessary to increase the amount of conductive agent and binder added, and the unit weight This is because the per-energy density tends to decrease. On the other hand, if the average particle size exceeds 50 μm, the particles tend to penetrate the separator and cause a short circuit.

次に、この発明の一実施形態による正極活物質の製造方法について説明する。この発明の一実施形態による正極活物質の製造方法は、大別すると、リチウム(Li)と、コバルト(Co)とを少なくとも含む複合酸化物粒子の少なくとも一部に、少なくともニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を含む層を形成する第1の工程と、層が形成された複合酸物粒子を、空気より還元性のある雰囲気下で熱処理することにより、複合酸化物粒子の少なくとも一部に設けられ、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)およびコバルト(Co)のうちの少なくとも何れかの元素とを含む酸化物を有する被覆層を形成する第2の工程と、を有する。   Next, the manufacturing method of the positive electrode active material by one Embodiment of this invention is demonstrated. The method for producing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention can be broadly divided into at least part of composite oxide particles containing at least lithium (Li) and cobalt (Co), and at least a compound of nickel (Ni). And / or a first step of forming a layer containing a compound of manganese (Mn), and the composite oxide particles having the layer formed thereon are heat-treated in an atmosphere having a reducing property than air, thereby producing composite oxide particles. And forming a coating layer having an oxide containing lithium (Li) and at least one of nickel (Ni), manganese (Mn), and cobalt (Co). It has these processes.

第1の工程では、複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部に、少なくともニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を含む層を形成する。   In the first step, a layer containing at least a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound is formed on at least a part of the surface of the composite oxide particles.

具体的には、第1の工程の一例として、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物として、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物を用いて、これを複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部に被着するようにする。   Specifically, as an example of the first step, as a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound, a nickel (Ni) hydroxide and / or a manganese (Mn) hydroxide are used. In use, this is applied to at least a part of the surface of the composite oxide particles.

また、第1の工程の他の例として、複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部に、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物に加えて、さらに、リチウム(Li)の化合物を含む層を形成するようにし、このニッケル(Ni)の化合物およびマンガン(Mn)の化合物並びにリチウム(Li)の化合物として、易分解性金属化合物を用いるようにする。   Further, as another example of the first step, in addition to the nickel (Ni) compound and / or the manganese (Mn) compound, at least part of the surface of the composite oxide particle, lithium (Li) A layer containing a compound is formed, and an easily decomposable metal compound is used as the nickel (Ni) compound, the manganese (Mn) compound, and the lithium (Li) compound.

まず、第1の工程の一例について、詳細に説明する。第1の工程の一例では、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物として、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物を用いて、これを複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部に被着するようにする。   First, an example of the first step will be described in detail. In an example of the first step, nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) hydroxide is used as the nickel (Ni) compound and / or manganese (Mn) compound. It is made to adhere to at least one part of the surface of complex oxide particle.

この場合、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物の被着は、pH12以上の水を主体とする溶媒系で行うことが好ましく、pH13以上の水を主体とする溶媒系で行うことがより好ましく、pH14以上の水を主体とする溶媒系で行うことがさらに好ましい。水を主体とする溶媒系のpHの値は、高いほど、水酸化物の被着の均一性は良く、且つ反応速度も高く、処理時間の短縮による生産性の向上、品質の向上の利点がある。   In this case, the deposition of nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) hydroxide is preferably performed in a solvent system mainly composed of water having a pH of 12 or more, and mainly composed of water having a pH of 13 or more. It is more preferable to carry out in a solvent system, and it is more preferred to carry out in a solvent system mainly composed of water having a pH of 14 or higher. The higher the pH value of the water-based solvent system, the better the uniformity of hydroxide deposition and the higher the reaction rate, and the advantages of improved productivity and improved quality by shortening the processing time. is there.

従来の複合酸化物粒子に被覆層を設ける方法としては、リチウム(Li)の化合物、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を、複合酸化物粒子と、微粉砕した粒子として乾式混合し被着し焼成して、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一方の被覆元素とを含む酸化物よりなる被覆層を複合酸化物粒子表面に設ける方法、リチウム(Li)の化合物、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を、溶媒に溶解あるいは混合して湿式にて被着し焼成して、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一方の被覆元素とを含む酸化物よりなる被覆層を、複合酸化物粒子表面に設ける方法が提案できる。しかしながら、これらの方法では、均一性の高い被覆が達成できない結果を得た。   As a conventional method for providing a coating layer on composite oxide particles, lithium (Li) compound, nickel (Ni) compound and / or manganese (Mn) compound, composite oxide particles and finely pulverized particles Dry-mixed, deposited, and fired, and a coating layer made of an oxide containing lithium (Li) and at least one of nickel (Ni) and manganese (Mn) is provided on the surface of the composite oxide particle. Method, lithium (Li) compound, nickel (Ni) compound and / or manganese (Mn) compound dissolved or mixed in solvent, wet-coated and fired, lithium (Li) and nickel A method of providing a coating layer made of an oxide containing at least one coating element of (Ni) and manganese (Mn) on the surface of the composite oxide particle can be proposed. However, these methods yielded results in which a highly uniform coating could not be achieved.

そこで、本願発明者等は、さらに、鋭意検討を進めたところ、ニッケル(Ni)および/またはマンガン(Mn)を水酸化物として被着しこれを加熱脱水して、被覆層を形成することで、均一性の高い被覆が実現できることを見出した。この被着処理は、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を、水を主体とする溶媒系に溶解し、その後、この溶媒系に複合酸化物粒子を分散させ、この分散系に塩基を添加する等により分散系の塩基性度を高め、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物を複合酸化物粒子表面に析出させる。   Therefore, the inventors of the present application have further studied diligently. As a result, nickel (Ni) and / or manganese (Mn) was deposited as a hydroxide and heated and dehydrated to form a coating layer. It was found that highly uniform coating can be realized. In this deposition treatment, a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound is dissolved in a water-based solvent system, and then the composite oxide particles are dispersed in the solvent system. The basicity of the dispersion is increased by adding a base to the system, and nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) hydroxide is precipitated on the surface of the composite oxide particles.

さらに、本願発明者等は、この被着処理を、pH12以上の水を主体とする溶媒系で行うことで、複合酸化物粒子への被覆の均一性をさらに向上させることができることを見出した。すなわち、予め、金属複合酸化物粒子を、pH12以上の水を主体とする溶媒系に分散し、これにニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を添加して、金属複合酸化物粒子表面に、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物を被着させる。   Furthermore, the inventors of the present application have found that the uniformity of coating on the composite oxide particles can be further improved by performing this deposition treatment in a solvent system mainly composed of water having a pH of 12 or higher. That is, the metal composite oxide particles are dispersed in advance in a solvent system mainly composed of water having a pH of 12 or more, and a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound is added to the metal composite oxide. Nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) hydroxide is deposited on the surface of the product particles.

そして、被着処理により、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物を被着した複合酸化物粒子を、加熱脱水して、被覆層を、複合酸化物粒子表面に形成する。これにより、複合酸化物粒子表面への被覆の均一性を向上できる。   Then, the composite oxide particles coated with nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) hydroxide are heated and dehydrated by the deposition treatment, and the coating layer is formed on the surface of the composite oxide particles. To form. Thereby, the uniformity of the coating on the surface of the composite oxide particles can be improved.

ここで、第1の工程の一例において、ニッケル(Ni)の水酸化物の被着処理の原料として、ニッケル化合物としては、例えば、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、フッ化ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、過塩素酸ニッケル、臭素酸ニッケル、ヨウ素酸ニッケル、酸化ニッケル、過酸化ニッケル、硫化ニッケル、硫酸ニッケル、硫酸水素ニッケル、窒化ニッケル、亜硝酸ニッケル、リン酸ニッケル、チオシアン酸ニッケル、などの無機系化合物、シュウ酸ニッケル、酢酸ニッケル、などの有機系化合物を用いることができ、これらの1種または2種以上を用いてもよい。   Here, in an example of the first step, as a raw material for the deposition treatment of nickel (Ni) hydroxide, examples of the nickel compound include nickel hydroxide, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel fluoride, nickel chloride. , Nickel bromide, nickel iodide, nickel perchlorate, nickel bromate, nickel iodate, nickel oxide, nickel peroxide, nickel sulfide, nickel sulfate, nickel hydrogen sulfate, nickel nitride, nickel nitrite, nickel phosphate, Inorganic compounds such as nickel thiocyanate, and organic compounds such as nickel oxalate and nickel acetate can be used, and one or more of these may be used.

同様に、マンガン(Mn)の水酸化物の被着処理の原料として、マンガン化合物としては、例えば、水酸化マンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、フッ化マンガン、塩化マンガン、臭化マンガン、ヨウ化マンガン、塩素酸マンガン、過塩素酸マンガン、臭素酸マンガン、沃素酸マンガン、酸化マンガン、フォスフィン酸マンガン、硫化マンガン、硫化水素マンガン、硫酸マンガン、硫酸水素マンガン、チオシアン酸マンガン、亜硝酸マンガン、リン酸マンガン、リン酸二水素マンガン、炭酸水素マンガン、などの無機系化合物、シュウ酸マンガン、酢酸マンガン、などの有機系化合物を用いることができ、これらの1種または2種以上を用いてもよい。   Similarly, as a raw material for the deposition treatment of manganese (Mn) hydroxide, manganese compounds include, for example, manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese nitrate, manganese fluoride, manganese chloride, manganese bromide, manganese iodide. , Manganese chlorate, manganese perchlorate, manganese bromate, manganese iodate, manganese oxide, manganese phosphinate, manganese sulfide, manganese hydrogen sulfide, manganese sulfate, manganese hydrogen sulfate, manganese thiocyanate, manganese nitrite, manganese phosphate Inorganic compounds such as manganese dihydrogen phosphate and manganese hydrogen carbonate, and organic compounds such as manganese oxalate and manganese acetate can be used, and one or more of these may be used.

第1の工程の一例において、処理分散系の温度は、40℃以上であるが、好ましくは、60℃以上、さらに好ましくは80℃以上である。処理分散系の温度の値は、高いほど、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物の被着の均一性は、良く、且つ反応速度も高く、処理時間の短縮による生産性の向上、品質の向上の利点がある。装置的なコストおよび生産性との兼ね合いで決定されるものであるが、オートクレーブを用い、100℃以上で行うことも、被着の均一性の向上と、反応速度の向上による処理時間の短縮による生産の観点から推奨できる。   In one example of the first step, the temperature of the treatment dispersion is 40 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher. The higher the temperature value of the treatment dispersion, the better the uniformity of the deposition of nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) hydroxide, the higher the reaction rate, and the longer the treatment time. There are advantages of improving productivity and quality by shortening. Although it is determined in consideration of the cost and productivity of the apparatus, it can be performed at 100 ° C. or higher by using an autoclave, because the uniformity of deposition is improved and the processing time is shortened by improving the reaction rate. Recommended from a production standpoint.

さらに、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物を、複合酸化物粒子に被着する場合には、予め、複合酸化物粒子をpH12以上の水を主体とする溶媒系に分散し、これに、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を添加するようにして、複合酸化物粒子の表面にニッケル(Ni)の水酸化物/マンガン(Mn)の水酸化物を被着するようにしてもよい。   Furthermore, when depositing nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) hydroxide on the composite oxide particles, the composite oxide particles are mainly composed of water having a pH of 12 or more. Dispersed in the solvent system, nickel (Ni) compound and / or manganese (Mn) compound is added thereto, and nickel (Ni) hydroxide / manganese (Mn) is added to the surface of the composite oxide particles. ) Hydroxide may be applied.

第1の工程の一例において、水を主体とする溶媒系のpHは、水を主体とする溶媒系にアルカリを溶解することで、達することができる。このアルカリとしては、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなど、並びにこれらの混合物を挙げることができる。   In one example of the first step, the pH of the solvent system mainly composed of water can be reached by dissolving the alkali in the solvent system mainly composed of water. Examples of the alkali include lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, and mixtures thereof.

これらのアルカリを適宜用いて実施することが可能であるが、最終的に得られる正極活物質の純度と性能が優れている点から、水酸化リチウムを用いることが好ましい。水酸化リチウムを用いる利点としては、pH12以上の水を主体とする溶媒系に分散した複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部に、ニッケル(Ni)の水酸化物および/またはマンガン(Mn)の水酸化物を含む層が形成された複合酸化物粒子を、水を主体とする溶媒系から取り出す際に、水を主体とする溶媒よりなる分散媒の付着量を制御することで、最終的に得られる正極活物質のリチウム量を、制御できるからである。   Although it is possible to carry out using these alkalis as appropriate, it is preferable to use lithium hydroxide because the purity and performance of the positive electrode active material finally obtained are excellent. The advantage of using lithium hydroxide is that nickel (Ni) hydroxide and / or manganese (Mn) is present on at least a part of the surface of the composite oxide particles dispersed in a solvent system mainly composed of water having a pH of 12 or higher. By controlling the amount of dispersion medium composed of a solvent mainly composed of water when the composite oxide particles formed with a layer containing hydroxide are taken out of the solvent system mainly composed of water, This is because the amount of lithium in the obtained positive electrode active material can be controlled.

第1の工程の他の例について詳細に説明する。第1の工程の他の例では、複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部に、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物に加えて、さらに、リチウム(Li)の化合物を含む層を形成するようにし、このニッケル(Ni)の化合物およびマンガン(Mn)の化合物並びにリチウム(Li)の化合物として、易分解性金属化合物を用いるようにする。具体的には、例えば、易分解性金属化合物として、易分解性のニッケル化合物、易分解性のマンガン化合物および易分解性のリチウム化合物を用いて、これらを微粉砕し、複合酸化物粒子と混合・被着するようにする。   Another example of the first step will be described in detail. In another example of the first step, in addition to the nickel (Ni) compound and / or the manganese (Mn) compound, at least a part of the surface of the composite oxide particle, a lithium (Li) compound is further added. An easily decomposable metal compound is used as the nickel (Ni) compound, the manganese (Mn) compound, and the lithium (Li) compound. Specifically, for example, as an easily decomposable metal compound, an easily decomposable nickel compound, an easily decomposable manganese compound, and an easily decomposable lithium compound are pulverized and mixed with the composite oxide particles.・ Be sure to wear it.

上述した第1の工程の一例では、希薄な被着において、均一性に優れているが、仕込みの金属化合物とのずれが生じやすい課題がある。さらに、最終的な脱水加熱焼成において、金属酸化物に添加すべきリチウム(Li)の量は、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)の酸化物を主体とする金属酸化物の被着量が少ないため、添加量を正確に制御することが難しい欠点もある。   In the example of the first step described above, the uniformity is excellent in the thin deposition, but there is a problem that the deviation from the charged metal compound is likely to occur. Further, in the final dehydration heating firing, the amount of lithium (Li) to be added to the metal oxide is small in the amount of metal oxide mainly composed of oxides of nickel (Ni) and manganese (Mn). For this reason, it is difficult to accurately control the amount of addition.

第1の工程の他の例では、極端に希薄な被着を行うことでなければ、不均一性は、意外と少なく、良好な特性が得られる。これは、易分解性のリチウム(Li)、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)の金属化合物の被着状態では、化合物の粒子性が顕著であり、ミクロな組成の均一性は必ずしも良好ではなく、かつ、金属複合酸化物粒子への付着性も必ずしも優れてはいないが、これを加熱昇温することにより、易分解性の化合物の分解と拡散、並びに、金属複合酸化物粒子表面での焼結を伴う拡散により、金属複合酸化物粒子表面の被覆の均一性、並びに、組成の均一性が達成される。このように作製された正極活物質を用いることによっても、高充電電圧での安定性が高く、これに伴い高エネルギー密度を向上でき、且つ、高充電電圧条件下での高容量の充放電サイクルを繰り返し性のよい正極活物質を得ることができる。   In another example of the first step, non-uniformity is surprisingly small and good characteristics can be obtained unless extremely thin deposition is performed. This is because, in the deposition state of easily decomposable metal compounds of lithium (Li), nickel (Ni) and manganese (Mn), the particle property of the compound is remarkable, and the uniformity of the micro composition is not necessarily good. In addition, the adhesion to the metal composite oxide particles is not necessarily excellent, but by heating and heating this, decomposition and diffusion of easily decomposable compounds and sintering on the surface of the metal composite oxide particles are performed. Diffusion accompanied by condensation achieves coating uniformity on the surface of the metal composite oxide particles as well as composition uniformity. By using the positive electrode active material prepared in this way, the stability at a high charge voltage is high, and accordingly, the high energy density can be improved, and a high capacity charge / discharge cycle under a high charge voltage condition. Thus, a positive electrode active material with good repeatability can be obtained.

易分解性の金属化合物としては、分解により、強酸性の化学種を生成するもの、および分解に伴い多量の炭素分を生成するものの有効性が乏しいものを用いることができ、好ましい金属化合物としては、例えば、金属水酸化物、金属含水酸化物、金属炭酸塩、金属炭酸水素塩であり、これらを用いることで良好な結果が得られる。   As a readily decomposable metal compound, a compound that generates a strongly acidic chemical species by decomposition and a compound that generates a large amount of carbon accompanying decomposition can be used, and preferred metal compounds are as follows. For example, metal hydroxide, metal hydrated oxide, metal carbonate, metal hydrogen carbonate, and good results can be obtained by using these.

より具体的には、易分解性のリチウム化合物としては、例えば水酸化リチウム無水物、水酸化リチウム一水和物、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、などを用いることができる。また、易分解性のニッケル化合物としては、例えば水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、オキシ水酸化ニッケルなどを用いることができる。さらに、易分解性のマンガン化合物としては、例えば酸化水酸化マンガン、炭酸マンガン、などを用いることができる。   More specifically, as the easily decomposable lithium compound, for example, lithium hydroxide anhydride, lithium hydroxide monohydrate, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, and the like can be used. Moreover, as an easily decomposable nickel compound, nickel hydroxide, nickel carbonate, nickel oxyhydroxide etc. can be used, for example. Furthermore, as the easily decomposable manganese compound, for example, manganese oxide hydroxide, manganese carbonate, or the like can be used.

第1の工程の他の例では、複合酸化物粒子と、複合酸化物粒子を被覆する易分解性の金属化合物を、粉砕混合被着することで、より少量で複合酸化物粒子全体を被覆することができる。この手段としては、ボールミル、ジェットミル、擂潰機、微粉砕機などを用いて行うことができる。この場合、水で例示できる、多少の液体分を添加して行うことも有効である。   In another example of the first step, the composite oxide particles and the easily decomposable metal compound that coats the composite oxide particles are pulverized and mixed, so that the entire composite oxide particles are coated in a smaller amount. be able to. As this means, a ball mill, a jet mill, a grinder, a fine grinder, or the like can be used. In this case, it is also effective to add some liquid, which can be exemplified by water.

第1の工程の他の例において、易分解性の金属化合物を複合酸化物粒子に被着させる方法としては、例えば、粒子を乾式、あるいは湿式で混合後焼成を行う方法を用いることができる。   In another example of the first step, as a method of depositing the easily decomposable metal compound on the composite oxide particles, for example, a method of performing dry firing or mixing and firing after the particles are wet can be used.

さらに、被覆に用いる易分解性金属化合物粒子を、圧縮と剪断力を与えて核物質である複合酸化物粒子にコーティングすることが好ましい。焼成前に圧縮と剪断力を与えて易分解性金属化合物を複合酸化物粒子に被着させておくことにより、焼成時に被覆層が核物質から脱落することを抑制し、被覆層の単一な相生成を容易に行うことができるからである。この手段としては、例えば、メカノフュージョンなどを用いることができる。   Furthermore, it is preferable that the easily decomposable metal compound particles used for coating are coated on the composite oxide particles that are the core material by applying compression and shearing force. By applying compression and shearing force to the composite oxide particles before the firing, the coating layer is prevented from falling off the core material during firing, so This is because phase generation can be easily performed. As this means, for example, mechano-fusion can be used.

第2の工程では、層が形成された複合酸化物粒子の熱処理を、空気より還元性のある雰囲気下で行う。空気より還元性のある雰囲気とは、例えば、酸素が21体積%以下で存在する雰囲気をいい、純窒素雰囲気が好ましく、その他アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス、場合によっては、水素、有機ガスなどを少量含有させてもよい。熱処理では、例えば、電気炉内に層が形成された複合酸化物粒子を入れ、温度を昇温する昇温過程と、昇温した温度を保持する保持過程と、温度を冷却する冷却過程と、を行うようにする。   In the second step, the heat treatment of the composite oxide particles on which the layer is formed is performed in an atmosphere that is more reducible than air. An atmosphere that is more reducible than air is, for example, an atmosphere in which oxygen is present at 21% by volume or less, preferably a pure nitrogen atmosphere, and other inert gases such as argon and helium, and in some cases, hydrogen and organic gases. May be contained in a small amount. In the heat treatment, for example, a composite oxide particle in which a layer is formed in an electric furnace is put, a temperature rising process for raising the temperature, a holding process for holding the raised temperature, a cooling process for cooling the temperature, To do.

ここで、本願発明者らは、高充電電圧における高電流充放電における高い効率、並びに放電容量が得られる表面組成とその熱処理条件を検討したところ、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)のうちの少なくとも一方の元素と、を含む酸化物よりなる被覆層における、ニッケル(Ni)とマンガン(Mn)との構成比(Ni:Mn)が、モル比で100:0〜30:70の範囲内にある場合に、熱処理条件との相乗効果により、高充電電圧における高電流充放電における高い効率ならびに放電容量が得られることを見出した。   Here, the inventors of the present invention examined the surface composition and the heat treatment conditions for obtaining high efficiency in high-current charge / discharge at a high charge voltage, and discharge capacity. As a result, lithium (Li), nickel (Ni), and manganese were investigated. The composition ratio (Ni: Mn) of nickel (Ni) and manganese (Mn) in the coating layer made of an oxide containing at least one element of (Mn) is 100: 0 to 30 in terms of molar ratio. : It has been found that when it is within the range of 70, high efficiency and discharge capacity in high current charge / discharge at a high charge voltage can be obtained due to a synergistic effect with heat treatment conditions.

さらに、好ましくは、ニッケル(Ni)とマンガン(Mn)との構成比(Ni:Mn)は、モル比で100:0〜40:60の範囲内である。そして、この構成比となるように、複合酸化物粒子表面に、ニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を被着した前駆体に焼成熱処理を施す。   Furthermore, preferably, the structural ratio (Ni: Mn) of nickel (Ni) and manganese (Mn) is in the range of 100: 0 to 40:60 in terms of molar ratio. Then, a calcining heat treatment is applied to the precursor in which a compound of nickel (Ni) and / or a compound of manganese (Mn) is deposited on the surface of the composite oxide particle so as to achieve this composition ratio.

これにより、ニッケル(Ni)の化合物、マンガン(Mn)の化合物などは、分解して金属酸化物となり、また、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)などの複数種の化合物が混合した混合金属化合物においては、複数の金属酸化物の混合あるいは固溶した状態の金属酸化物を形成する。この形成を伴う熱処理と、それに引続く熱処理を通して金属酸化物の金属イオンは、複合酸化物粒子の内部に拡散するとともに、複合酸化物粒子の金属イオンは、金属酸化物の内部に拡散し、金属イオンは、相互に拡散し合う。   Thereby, the compound of nickel (Ni), the compound of manganese (Mn), etc. are decomposed to become a metal oxide, and a mixed metal compound in which plural kinds of compounds such as nickel (Ni) and manganese (Mn) are mixed In the method, a metal oxide in a state where a plurality of metal oxides are mixed or dissolved is formed. Through the heat treatment that accompanies this formation and the subsequent heat treatment, the metal ions of the metal oxide diffuse into the composite oxide particles, and the metal ions of the composite oxide particles diffuse into the metal oxide to form a metal. Ions diffuse to each other.

複合酸化物粒子の表面に、上述した構成比となるように、少なくともニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を被着した前駆体を焼成熱処理を行う際に、焼成熱処理の温度は、最高温度が300℃〜1100℃、好ましくは、400℃〜1000℃である。最高温度が、この温度範囲の下限より低い場合では、金属化合物の分解と金属酸化物の形成が困難となり、この温度範囲の上限より高い場合では、金属酸化物の金属イオンの金属複合酸化物粒子内部への拡散が進み過ぎ、結果として、表面被着形成した表面金属酸化物の存在が不明瞭となり、所期の効果の発現が困難となる。   When the precursor having at least a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound deposited on the surface of the composite oxide particles so as to have the above-described composition ratio is subjected to a firing heat treatment, The maximum temperature is 300 ° C to 1100 ° C, preferably 400 ° C to 1000 ° C. When the maximum temperature is lower than the lower limit of this temperature range, it becomes difficult to decompose the metal compound and form a metal oxide. When the maximum temperature is higher than the upper limit of this temperature range, the metal composite oxide particles of metal ions of the metal oxide As a result, diffusion to the inside proceeds excessively, and as a result, the presence of the surface metal oxide formed on the surface becomes unclear and it becomes difficult to achieve the desired effect.

この場合、この熱処理の雰囲気の酸化性ならびに還元性は、金属酸化物の表面の金属イオンの原子価に大きく関与する。この金属イオンの原子価は、熱処理における金属イオンの熱拡散に大きく関与し、電池系における正極界面の電気化学反応に大きく関与し、高充電電圧における正極の耐久性、ならびに、正極内でのリチウムイオン拡散性向上による高電流充放電における高い効率ならびに放電容量の発現に重要である。   In this case, the oxidizability and reducibility of the atmosphere of this heat treatment are greatly related to the valence of metal ions on the surface of the metal oxide. The valence of the metal ion is greatly involved in the thermal diffusion of the metal ion in the heat treatment, is greatly involved in the electrochemical reaction at the positive electrode interface in the battery system, the durability of the positive electrode at a high charging voltage, and the lithium in the positive electrode. It is important for high efficiency and high discharge capacity in high current charge / discharge by improving ion diffusivity.

さらに、本願発明者らは、鋭意検討を進めたところ、正極表面のマンガンイオンの原子価が大きいほどサイクル寿命向上に有効であることがわかった。一方、ニッケルイオンの原子価が大きいほど、ニッケル(Ni)の拡散が大きくなることがわかり、これは、ニッケルイオンの原子価が大きくなることに伴い、ニッケルイオンのイオン径が小さくなることに起因すると解釈される。   Furthermore, the inventors of the present application have made extensive studies and found that the larger the valence of manganese ions on the positive electrode surface, the more effective the cycle life is. On the other hand, it can be seen that the larger the valence of nickel ions, the greater the diffusion of nickel (Ni). This is because the ionic diameter of nickel ions decreases as the valence of nickel ions increases. It is interpreted as

そこで、熱処理での雰囲気の酸化性あるいは還元性の制御により、サイクル寿命を向上させるには、少なくとも、正極の熱処理の最終取り出し前の高温状態から冷却に至る段階である冷却過程で、好ましくは、雰囲気の酸化性を高め、マンガン(Mn)の酸化状態を高めることが有効である。すなわち、第2の工程では、少なくとも冷却過程を、空気より還元性のある雰囲気と同等または空気より還元性のある雰囲気以上の酸化性のある雰囲気で行うようにすることで、マンガン(Mn)の酸化状態の低下の抑制効果を高めることができ、サイクル寿命を向上させるのに有効である。ここで空気より還元性のある雰囲気以上の酸化性のある雰囲気とは、例えば、空気より還元性のある雰囲気の酸素分圧を、空気より還元性のある雰囲気以上に高めた雰囲気をいい、例えば、空気より酸化性のある雰囲気、究極的には、例えば、酸素(O)などのみが存在する雰囲気をいう。   Therefore, in order to improve the cycle life by controlling the oxidizing property or reducing property of the atmosphere in the heat treatment, preferably at least in the cooling process which is a stage from the high temperature state before the final removal of the heat treatment of the positive electrode to the cooling, It is effective to increase the oxidation of the atmosphere and increase the oxidation state of manganese (Mn). That is, in the second step, at least the cooling process is performed in an oxidizing atmosphere equal to or more than an atmosphere that is more reducible than air, or more than manganese (Mn). The effect of suppressing the reduction in the oxidation state can be enhanced, and it is effective for improving the cycle life. Here, the oxidizing atmosphere above the reducing atmosphere than the air means, for example, an atmosphere in which the oxygen partial pressure of the reducing atmosphere than the air is higher than the reducing atmosphere than the air, for example, An atmosphere that is more oxidizing than air, and ultimately an atmosphere in which only oxygen (O) or the like exists, for example.

さらには、金属化合物が、分解して金属酸化物とある段階、複数種の混合金属化合物では、複数の金属酸化物の混合あるいは固溶した状態の金属酸化物を形成し、金属酸化物のニッケルイオンが、複合酸化物粒子の内部に拡散する段階において、酸化性が低く、還元性の高い雰囲気条件、例えば、純窒素雰囲気などの不活性雰囲気条件で熱処理することにより、ニッケルイオンの原子価が上がることを防止し、それに伴い、ニッケルイオンのイオン径が小さくなることを防止することで、ニッケルイオンの複合酸化物粒子内部への拡散を抑制させ、複合酸化物粒子表面のニッケルイオン濃度を高め、最終的に、得られる正極活物質に有効な表面を形成できる。また、上記段階において、純窒素雰囲気などの不活性雰囲気条件で熱処理した場合には、最終的に得られる正極活物質に有効な表面をより低温の熱処理で形成できる。   Furthermore, when the metal compound is decomposed into a metal oxide, a plurality of mixed metal compounds form a metal oxide in a mixed or solid solution state of a plurality of metal oxides, and the metal oxide nickel In the stage where ions diffuse into the composite oxide particles, heat treatment is performed under an atmospheric condition with low oxidizability and high reducibility, for example, an inert atmosphere condition such as a pure nitrogen atmosphere. By preventing the nickel ion from decreasing, the diffusion of nickel ions into the composite oxide particles is suppressed, and the nickel ion concentration on the surface of the composite oxide particles is increased. Finally, an effective surface can be formed on the obtained positive electrode active material. Further, in the above stage, when heat treatment is performed under an inert atmosphere condition such as a pure nitrogen atmosphere, a surface effective for the finally obtained positive electrode active material can be formed by a lower temperature heat treatment.

すなわち、第2の工程では、例えば昇温過程を、空気より還元性のある雰囲気で行うようにしてもよく、これにより、ニッケルイオンの原子価が上がることを防止し、これに伴い、ニッケルイオンのイオン径が小さくなることを防止することで、ニッケルイオンの複合酸化物粒子内部への拡散を抑制させ、複合酸化物粒子表面のニッケルイオン濃度を高め、最終的に得られる正極活物質に有効な表面を形成できる。   That is, in the second step, for example, the temperature raising process may be performed in an atmosphere that is more reducible than air, thereby preventing the valence of nickel ions from increasing. By preventing the diffusion of nickel ions into the composite oxide particles and increasing the nickel ion concentration on the surface of the composite oxide particles. A smooth surface.

次に、上述した正極活物質を用いた非水電解質二次電池について説明する。正極活物質は、上述の通り電極活物質として好ましく用いられ、中でも、非水電解質二次電池用電極および非水電解質二次電池に好ましく用いられる。   Next, a nonaqueous electrolyte secondary battery using the above-described positive electrode active material will be described. As described above, the positive electrode active material is preferably used as an electrode active material, and among them, it is preferably used for a nonaqueous electrolyte secondary battery electrode and a nonaqueous electrolyte secondary battery.

図1は、上述した正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第1の例の断面構造を表している。   FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a first example of a nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material described above.

この二次電池では、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が、例えば、4.25V以上4.65V以下である。   In this secondary battery, the open circuit voltage in a fully charged state per pair of positive electrode and negative electrode is, for example, 4.25V or more and 4.65V or less.

この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶1の内部に、帯状の正極2と帯状の負極3とがセパレータ4を介して巻回された巻回電極体20を有している。   This secondary battery is a so-called cylindrical type, and is a wound electrode in which a strip-shaped positive electrode 2 and a strip-shaped negative electrode 3 are wound via a separator 4 inside a substantially hollow cylindrical battery can 1. It has a body 20.

電池缶1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1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5、6がそれぞれ配置されている。   The battery can 1 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 1, a pair of insulating plates 5 and 6 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶1の開放端部には、電池蓋7と、この電池蓋7の内側に設けられた安全弁機構8および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)9とが、ガスケット10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1の内部は密閉されている。電池蓋7は、例えば、電池缶1と同様の材料により構成されている。安全弁機構8は、熱感抵抗素子9を介して電池蓋7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11が反転して電池蓋7と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子9は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット10は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 1, a battery lid 7, a safety valve mechanism 8 and a thermal resistance element (PTC element) 9 provided inside the battery lid 7 are interposed via a gasket 10. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 1 is sealed. The battery lid 7 is made of, for example, the same material as the battery can 1. The safety valve mechanism 8 is electrically connected to the battery lid 7 via a heat sensitive resistance element 9, and the disk plate 11 is reversed when the internal pressure of the battery becomes a certain level or more due to internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 7 and the wound electrode body 20 is cut off. When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 9 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 10 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20は、例えば、センターピン12を中心に巻回されている。巻回電極体20の正極2には、例えばアルミニウム(Al)などよりなる正極リード13が接続されており、負極3には、例えばニッケル(Ni)などよりなる負極リード14が接続されている。正極リード13は、安全弁機構8に溶接されることにより電池蓋7と電気的に接続されており、負極リード14は、電池缶1に溶接され電気的に接続されている。   The wound electrode body 20 is wound around, for example, the center pin 12. A positive electrode lead 13 made of, for example, aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 2 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 14 made of, for example, nickel (Ni) or the like is connected to the negative electrode 3. The positive electrode lead 13 is electrically connected to the battery cover 7 by being welded to the safety valve mechanism 8, and the negative electrode lead 14 is welded and electrically connected to the battery can 1.

[正極]
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。図2に示すように、正極2は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体2Aと、正極集電体2Aの両面に設けられた正極合剤層2Bとを有している。なお、正極集電体2Aの片面のみに正極合剤層2Bが設けられた領域を有するようにしてもよい。正極集電体2Aは、例えば、アルミニウム(Al)箔等の金属箔により構成されている。正極合剤層2Bは、例えば、正極活物質を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含んでいてもよい。正極活物質としては、上述した正極活物質を用いることができる。
[Positive electrode]
FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the positive electrode 2 includes, for example, a positive electrode current collector 2A having a pair of opposed surfaces, and a positive electrode mixture layer 2B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 2A. In addition, you may make it have the area | region where the positive mix layer 2B was provided only in the single side | surface of 2 A of positive electrode collectors. The positive electrode current collector 2A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum (Al) foil. The positive electrode mixture layer 2B includes, for example, a positive electrode active material, and may include a conductive agent such as graphite and a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary. The positive electrode active material described above can be used as the positive electrode active material.

[負極]
図2に示すように、負極3は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体3Aと、負極集電体3Aの両面に設けられた負極合剤層3Bとを有している。なお、負極集電体3Aの片面のみに負極合剤層3Bが設けられた領域を有するようにしてもよい。負極集電体3Aは、例えば銅(Cu)箔などの金属箔により構成されている。負極合剤層3Bは、例えば、負極活物質を含んでおり、必要に応じてポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。
[Negative electrode]
As shown in FIG. 2, the negative electrode 3 includes, for example, a negative electrode current collector 3A having a pair of opposed surfaces, and a negative electrode mixture layer 3B provided on both surfaces of the negative electrode current collector 3A. In addition, you may make it have the area | region in which the negative mix layer 3B was provided only in the single side | surface of 3 A of negative electrode collectors. The negative electrode current collector 3A is made of a metal foil such as a copper (Cu) foil. The negative electrode mixture layer 3B includes, for example, a negative electrode active material, and may include a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary.

負極活物質としては、リチウム(Li)を吸蔵および離脱することが可能な負極材料(以下、リチウム(Li)を吸蔵・離脱可能な負極材料と適宜称する。)を含んでいる。リチウム(Li)を吸蔵・離脱可能な負極材料としては、例えば、炭素材料、金属化合物、酸化物、硫化物、LiN3などのリチウム窒化物、リチウム金属、リチウムと合金を形成する金属、あるいは高分子材料などが挙げられる。中でも、負極活物質としては、炭素質材料が好ましく用いられる。炭素質材料の電子伝導性が集電の目的に対して充分でない場合、導電剤を添加することも好ましい。 The negative electrode active material includes a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) (hereinafter referred to as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) as appropriate). Examples of negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium (Li) include carbon materials, metal compounds, oxides, sulfides, lithium nitrides such as LiN 3 , lithium metals, metals that form alloys with lithium, and high Examples include molecular materials. Among these, a carbonaceous material is preferably used as the negative electrode active material. If the carbonaceous material has insufficient electronic conductivity for the purpose of current collection, it is also preferable to add a conductive agent.

炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロール等が挙げられる。   Examples of the carbon material include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, and activated carbon. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body is a carbonized material obtained by firing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

このようなリチウム(Li)を吸蔵・離脱可能な負極材料のなかでも、充放電電位が比較的リチウム金属に近いものが好ましい。負極3の充放電電位が低いほど電池の高エネルギー密度化が容易となるからである。なかでも炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。   Among such negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium (Li), those having a charge / discharge potential relatively close to lithium metal are preferable. This is because the lower the charge / discharge potential of the negative electrode 3, the easier it is to increase the energy density of the battery. Among these, a carbon material is preferable because a change in crystal structure that occurs during charge / discharge is very small, a high charge / discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Moreover, non-graphitizable carbon is preferable because excellent cycle characteristics can be obtained.

リチウム(Li)を吸蔵・離脱可能な負極材料としては、また、リチウム金属単体、リチウム(Li)と合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が挙げられる。これらは高いエネルギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本明細書において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物あるいはそれらのうち2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium (Li) include lithium metal alone, a metal element or metalloid element simple substance, alloy or compound capable of forming an alloy with lithium (Li). These are preferable because a high energy density can be obtained, and in particular, when used together with a carbon material, a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained, and therefore, it is more preferable. Note that in this specification, alloys include those composed of one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. The structures include solid solutions, eutectics (eutectic mixtures), intermetallic compounds, or those in which two or more of them coexist.

このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば、化学式MasMbtLiu、あるいは化学式MapMcqMdrで表されるものが挙げられる。これら化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MbはリチウムおよびMa以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、Mcは非金属元素の少なくとも1種を表し、MdはMa以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表す。また、s、t、u、p、qおよびrの値はそれぞれs>0、t≧0、u≧0、p>0、q>0、r≧0である。 Examples of such metal elements or metalloid elements include tin (Sn), lead (Pb), aluminum (Al), indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), and bismuth. (Bi), cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium (Hf). These alloys or compounds, for example, those represented by the chemical formula Ma s Mb t Li u or a chemical formula Ma p Mc q Md r,. In these chemical formulas, Ma represents at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, Mb represents at least one of a metal element and a metalloid element other than lithium and Ma, Mc represents at least one of nonmetallic elements, and Md represents at least one of metallic elements and metalloid elements other than Ma. The values of s, t, u, p, q, and r are s> 0, t ≧ 0, u ≧ 0, p> 0, q> 0, and r ≧ 0, respectively.

なかでも、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)あるいはスズ(Sn)、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Among these, a simple substance, alloy or compound of Group 4B metal element or semimetal element in the short-period type periodic table is preferable, and silicon (Si) or tin (Sn), or an alloy or compound thereof is particularly preferable. These may be crystalline or amorphous.

この他、MnO2、V25、V613、NiS、MoSなど、リチウム(Li)を含まない無機化合物も、用いることができる。 In addition, inorganic compounds that do not contain lithium (Li), such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS, can also be used.

[電解液]
電解液としては、非水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。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネートおよびプロピレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。特に、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを混合して含むようにすれば、よりサイクル特性を向上させることができるので好ましい。非水溶媒としては、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートまたはメチルプロピルカーボネート等の鎖状炭酸エステルの中から、少なくとも1種を含んでいることが好ましい。サイクル特性をより向上させることができるからである。
[Electrolyte]
As the electrolytic solution, a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent can be used. As the non-aqueous solvent, for example, it is preferable to contain at least one of ethylene carbonate and propylene carbonate. This is because the cycle characteristics can be improved. In particular, it is preferable to mix and contain ethylene carbonate and propylene carbonate because cycle characteristics can be further improved. The nonaqueous solvent preferably contains at least one of chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or methyl propyl carbonate. This is because the cycle characteristics can be further improved.

非水溶媒としては、さらに、2,4−ジフルオロアニソールおよびビニレンカーボネートのうちの少なくとも一方を含んでいることが好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量を改善することができ、ビニレンカーボネートはサイクル特性をより向上させることができるからである。特に、これらを混合して含んでいれば、放電容量およびサイクル特性を共に向上させることができるのでより好ましい。   The non-aqueous solvent preferably further contains at least one of 2,4-difluoroanisole and vinylene carbonate. This is because 2,4-difluoroanisole can improve discharge capacity, and vinylene carbonate can further improve cycle characteristics. In particular, it is more preferable that they are mixed and contained because both the discharge capacity and the cycle characteristics can be improved.

非水溶媒としては、さらに、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、これら化合物の水素基の一部または全部をフッ素基で置換したもの、1,2−ジメトキシエタン、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、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチル等のいずれか1種または2種以上を含んでいてもよい。   Non-aqueous solvents further include butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, those in which part or all of the hydrogen groups of these compounds are substituted with fluorine groups, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl Tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropironitrile, N, N-dimethylformamide N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, or trimethyl phosphate may be included. Yes.

組み合わせる電極によっては、上記非水溶媒群に含まれる物質の水素原子の一部または全部をフッ素原子で置換したものを用いることにより、電極反応の可逆性が向上する場合がある。したがって、これらの物質を適宜用いることも可能である。   Depending on the electrode to be combined, the reversibility of the electrode reaction may be improved by using a material in which part or all of the hydrogen atoms of the substance contained in the non-aqueous solvent group are substituted with fluorine atoms. Therefore, these substances can be used as appropriate.

電解質塩であるリチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、LiBF2(ox)、LiBOB、あるいはLiBrが適当であり、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いることができる。なかでも、LiPF6は、高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上できるので好ましい。 Examples of the lithium salt that is an electrolyte salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2. , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, LiBF 2 (ox), LiBOB, or LiBr are suitable, and one or more of these are used in combination. be able to. Among them, LiPF 6 is preferable because it can obtain high ion conductivity and can improve cycle characteristics.

[セパレータ]
以下に、一実施形態に利用可能なセパレータ材料について説明する。セパレータ4に用いるセパレータ材料としては、従来の電池に使用されてきたものを利用することが可能である。そのなかでも、ショート防止効果に優れ、且つシャットダウン効果による電池の安全性向上が可能なポリオレフィン製微孔性フィルムを使用することが特に好ましい。例えば、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
[Separator]
Below, the separator material which can be utilized for one Embodiment is demonstrated. As a separator material used for the separator 4, it is possible to use those used in conventional batteries. Among these, it is particularly preferable to use a polyolefin microporous film that is excellent in short-circuit prevention effect and can improve battery safety by a shutdown effect. For example, a microporous film made of polyethylene or polypropylene resin is preferable.

さらに、セパレータ材料としては、シャットダウン温度がより低いポリエチレンと耐酸化性に優れるポリプロピレンを積層または混合したものを用いることが、シャットダウン性能とフロート特性の両立が図れる点から、より好ましい。   Further, as the separator material, it is more preferable to use a laminate or mixture of polyethylene having a lower shutdown temperature and polypropylene having excellent oxidation resistance from the viewpoint of achieving both shutdown performance and float characteristics.

次に、非水電解質二次電池の製造方法について説明する。以下、一例として円筒型の非水電解質二次電池を挙げて、非水電解質二次電池の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte secondary battery is demonstrated. Hereinafter, a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described by taking a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery as an example.

正極2は、以下に述べるようにして作製する。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−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。なお、正極活物質の製造方法については、上述したので詳細な説明は省略する。   The positive electrode 2 is produced as described below. 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 to form a positive electrode mixture. Use slurry. Since the method for manufacturing the positive electrode active material has been described above, a detailed description thereof will be omitted.

次に、この正極合剤スラリーを正極集電体2Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極合剤層2Bを形成し、正極2を作製する。   Next, after applying this positive electrode mixture slurry to the positive electrode current collector 2A and drying the solvent, the positive electrode mixture layer 2B is formed by compression molding with a roll press or the like, and the positive electrode 2 is produced.

負極3は、以下に述べるようにして作製する。まず、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−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。   The negative electrode 3 is produced as described below. First, 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 to obtain a negative electrode mixture slurry.

次に、この負極合剤スラリーを負極集電体3Aに塗布し溶剤を乾燥させた後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極合剤層3Bを形成し、負極3を作製する。   Next, after applying this negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector 3A and drying the solvent, the negative electrode mixture layer 3B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 3 is produced.

また、負極合剤層3Bは、例えば、気相法、液相法、焼成法により形成してもよく、それらの2以上を組み合わせてもよい。なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱CVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法あるいはプラズマCVD法等が利用可能である。液相法としては電解鍍金あるいは無電解鍍金等の公知の手法が利用可能である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法あるいはホットプレス焼成法が利用可能である。   Moreover, the negative electrode mixture layer 3B may be formed by, for example, a gas phase method, a liquid phase method, or a firing method, or a combination of two or more thereof. As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method can be used. Specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition), or the like. A chemical vapor deposition method) or a plasma CVD method can be used. As the liquid phase method, a known method such as electrolytic plating or electroless plating can be used. A known method can also be used for the firing method, and for example, an atmosphere firing method, a reaction firing method, or a hot press firing method can be used.

次に、正極集電体2Aに正極リード13を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体3Aに負極リード14を溶接などにより取り付ける。次に、正極2と、負極3とをセパレータ4を介して巻回し、正極リード13の先端部を安全弁機構8に溶接すると共に、負極リード14の先端部を電池缶1に溶接して、巻回した正極2および負極3を一対の絶縁板5、6で挟み電池缶1の内部に収納する。   Next, the positive electrode lead 13 is attached to the positive electrode current collector 2A by welding or the like, and the negative electrode lead 14 is attached to the negative electrode current collector 3A by welding or the like. Next, the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are wound through the separator 4, and the tip of the positive electrode lead 13 is welded to the safety valve mechanism 8, and the tip of the negative electrode lead 14 is welded to the battery can 1. The rotated positive electrode 2 and negative electrode 3 are sandwiched between a pair of insulating plates 5 and 6 and stored in the battery can 1.

次に、電解液を電池缶1の内部に注入し、電解液をセパレータ4に含浸させる。次に、電池缶1の開口端部に電池蓋7、安全弁機構8および熱感抵抗素子9を、ガスケット10を介してかしめることにより固定する。以上により、非水電解質二次電池が作製される。   Next, an electrolytic solution is injected into the battery can 1 and the separator 4 is impregnated with the electrolytic solution. Next, the battery lid 7, the safety valve mechanism 8, and the heat sensitive resistance element 9 are fixed to the opening end of the battery can 1 by caulking through the gasket 10. Thus, a nonaqueous electrolyte secondary battery is produced.

上述した正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第2の例について説明する。図3は、上述した正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第2の例の構造を示す。図3に示すように、この非水電解質二次電池は、電池素子30を防湿性ラミネートフィルムからなる外装材37に収容し、電池素子30の周囲を溶着することにより封止してなる。電池素子30には、正極リード32および負極リード33が備えられ、これらのリードは、外装材37に挟まれて外部へと引き出される。正極リード32および負極リード33のそれぞれの両面には、外装材37との接着性を向上させるために樹脂片34および樹脂片35が被覆されている。   A second example of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material described above will be described. FIG. 3 shows a structure of a second example of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material described above. As shown in FIG. 3, this non-aqueous electrolyte secondary battery is sealed by housing the battery element 30 in an exterior material 37 made of a moisture-proof laminate film and welding the periphery of the battery element 30. The battery element 30 is provided with a positive electrode lead 32 and a negative electrode lead 33, and these leads are sandwiched between outer packaging materials 37 and pulled out to the outside. A resin piece 34 and a resin piece 35 are coated on both surfaces of the positive electrode lead 32 and the negative electrode lead 33 in order to improve the adhesion to the exterior material 37.

[外装材]
外装材37は、例えば、接着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。接着層は高分子フィルムからなり、この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)が挙げられる。金属層は金属箔からなり、この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム(Al)が挙げられる。また、金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム(Al)以外の金属を用いることも可能である。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン(Ny)、ポリエチレンテレフタレート(PET)が挙げられる。なお、接着層側の面が、電池素子30を収納する側の収納面となる。
[Exterior material]
The packaging material 37 has, for example, a stacked structure in which an adhesive layer, a metal layer, and a surface protective layer are sequentially stacked. The adhesive layer is made of a polymer film. Examples of the material constituting the polymer film include polypropylene (PP), polyethylene (PE), unstretched polypropylene (CPP), linear low density polyethylene (LLDPE), and low density. A polyethylene (LDPE) is mentioned. The metal layer is made of a metal foil, and an example of a material constituting the metal foil is aluminum (Al). Moreover, as a material which comprises metal foil, it is also possible to use metals other than aluminum (Al), for example. Examples of the material constituting the surface protective layer include nylon (Ny) and polyethylene terephthalate (PET). The surface on the adhesive layer side is a storage surface on the side where the battery element 30 is stored.

[電池素子]
この電池素子30は、例えば、図4に示すように、両面にゲル電解質層45が設けられた帯状の負極43と、セパレータ44と、両面にゲル電解質層45が設けられた帯状の正極42と、セパレータ44とを積層し、長手方向に巻回されてなる巻回型の電池素子30である。
[Battery element]
For example, as shown in FIG. 4, the battery element 30 includes a strip-shaped negative electrode 43 provided with a gel electrolyte layer 45 on both sides, a separator 44, and a strip-shaped positive electrode 42 provided with a gel electrolyte layer 45 on both sides. The battery element 30 is a wound type battery element 30 that is formed by laminating the separator 44 and wound in the longitudinal direction.

正極42は、帯状の正極集電体42Aと、この正極集電体42Aの両面に形成された正極合剤層42Bとからなる。   The positive electrode 42 includes a strip-shaped positive electrode current collector 42A and a positive electrode mixture layer 42B formed on both surfaces of the positive electrode current collector 42A.

正極42の長手方向の一端部には、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された正極リード32が設けられている。この正極リード32の材料としては、例えばアルミニウム等の金属を用いることができる。   One end of the positive electrode 42 in the longitudinal direction is provided with a positive electrode lead 32 connected by, for example, spot welding or ultrasonic welding. As a material of the positive electrode lead 32, for example, a metal such as aluminum can be used.

負極43は、帯状の負極集電体43Aと、この負極集電体43Aの両面に形成された負極合剤層43Bとからなる。   The negative electrode 43 includes a strip-shaped negative electrode current collector 43A and a negative electrode mixture layer 43B formed on both surfaces of the negative electrode current collector 43A.

また、負極43の長手方向の一端部にも正極42と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極リード33が設けられている。この負極リード33の材料としては、例えば銅(Cu)、ニッケル(Ni)等を用いることができる。   Similarly to the positive electrode 42, the negative electrode lead 33 connected by, for example, spot welding or ultrasonic welding is also provided at one end portion of the negative electrode 43 in the longitudinal direction. As a material of the negative electrode lead 33, for example, copper (Cu), nickel (Ni) or the like can be used.

正極集電体42A、正極合剤層42B、負極集電体43A、負極合剤層43Bは、上述の第1の例と同様である。   The positive electrode current collector 42A, the positive electrode mixture layer 42B, the negative electrode current collector 43A, and the negative electrode mixture layer 43B are the same as in the first example.

ゲル電解質層45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。ゲル電解質層45は高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止できるので好ましい。電解液の構成(すなわち液状の溶媒、電解質塩)は、第1の例と同様である。   The gel electrolyte layer 45 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 45 is preferable because it can obtain high ionic conductivity and prevent battery leakage. The configuration of the electrolytic solution (that is, the liquid solvent and the electrolyte salt) is the same as that in the first example.

高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンあるいはポリカーボネートを挙げることができる。特に電気化学的な安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。   Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, and polysiloxane. , Polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide is preferable.

次に、上述した正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第2の例の製造方法について説明する。まず、正極42および負極43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電解質層45を形成する。なお、予め正極集電体の端部に正極リード32を溶接により取り付けるとともに、負極集電体43Aの端部に負極リード33を溶接により取り付けるようにする。   Next, the manufacturing method of the 2nd example of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material mentioned above 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 42 and the negative electrode 43, and the mixed solvent is volatilized to form the gel electrolyte layer 45. The positive lead 32 is attached to the end of the positive current collector in advance by welding, and the negative lead 33 is attached to the end of the negative current collector 43A by welding.

次に、ゲル電解質層45が形成された正極42と負極43とを、セパレータ44を介して積層し積層体とした後、この積層体をその長手方向に巻回して、巻回型の電池素子30を形成する。   Next, the positive electrode 42 and the negative electrode 43 on which the gel electrolyte layer 45 is formed are laminated through a separator 44 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction to form a wound battery element. 30 is formed.

次に、ラミネートフィルムからなる外装材37を深絞り加工することで凹部36を形成し、電池素子30をこの凹部36に挿入し、外装材37の未加工部分を凹部36上部に折り返し、凹部36の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、非水電解質二次電池が作製される。   Next, a recess 36 is formed by deep-drawing an exterior material 37 made of a laminate film, the battery element 30 is inserted into the recess 36, and an unprocessed portion of the exterior material 37 is folded back to the upper portion of the recess 36. The outer peripheral part of is thermally welded and sealed. Thus, a nonaqueous electrolyte secondary battery is produced.

この発明の具体的実施態様を以下に実施例をもって述べるが、この発明はこれに限定されるものではない。   Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

<実施例1>
まず、平均化学組成分析値がLi1.03Co0.98Al0.01Mg0.012.02、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が13μmのコバルト酸リチウム20重量部を、80℃の純水300重量部に1時間撹拌分散させた。
<Example 1>
First, 20 parts by weight of lithium cobalt oxide having an average chemical composition analysis value of Li 1.03 Co 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2.02 and an average particle diameter of 13 μm measured by a laser scattering method is added to 300 parts by weight of pure water at 80 ° C. for 1 hour. The mixture was dispersed with stirring.

次に、市販試薬の硝酸ニッケル(Ni(NO32・6H2O)1.54重量部、硝酸マンガン(Mn(NO32・6H2O)1.65重量部を添加した。さらに、2NのLiOH水溶液を30分間かけてpH13まで添加し、さらに、80℃で3時間撹拌分散を続け、放冷した。 Then, nitric acid was added nickel (Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O) 1.54 parts by weight, of manganese nitrate (Mn (NO 3) 2 · 6H 2 O) 1.65 parts by weight of commercially available reagents. Further, a 2N LiOH aqueous solution was added to pH 13 over 30 minutes, and stirring and dispersion were further continued at 80 ° C. for 3 hours, followed by cooling.

次に、この分散系を濾過洗浄し、120℃で乾燥し、表面に水酸化物を形成した前駆体試料を得た。なお、前駆体試料の金属モル含有比の分析結果は、Li1.00Co0.94Ni0.02Mn0.02Al0.01Mg0.01であった。 Next, the dispersion was filtered and washed, and dried at 120 ° C. to obtain a precursor sample having a hydroxide formed on the surface. In addition, the analysis result of the metal molar content ratio of the precursor sample was Li 1.00 Co 0.94 Ni 0.02 Mn 0.02 Al 0.01 Mg 0.01 .

次に、前駆体試料10重量部に、リチウム量を調整するために、2NのLiOH水溶液2重量部を含浸し、均一に混合乾燥させ焼成前駆体を得た。この焼成前駆体を電気炉にて、純窒素雰囲気下、毎分5℃の速度で900℃に昇温して5時間保持し、その後室温まで、そのまま純酸素雰囲気下で冷却し、実施例1の正極活物質を得た。   Next, in order to adjust the amount of lithium, 10 parts by weight of the precursor sample was impregnated with 2 parts by weight of 2N LiOH aqueous solution, and uniformly mixed and dried to obtain a calcined precursor. The calcined precursor was heated to 900 ° C. at a rate of 5 ° C./min in an electric furnace in an electric furnace and held for 5 hours, and then cooled to room temperature in a pure oxygen atmosphere as in Example 1. The positive electrode active material was obtained.

<実施例2>
実施例1と同様のコバルト酸リチウム20重量部を、80℃の2NのLiOH水溶液300重量部に2時間撹拌分散させた。
<Example 2>
20 parts by weight of the same lithium cobalt oxide as in Example 1 was stirred and dispersed in 300 parts by weight of a 2N LiOH aqueous solution at 80 ° C. for 2 hours.

次に、実施例1と同様の市販試薬の硝酸ニッケル(Ni(NO32・6H2O)1.54重量部、硝酸マンガン(Mn(NO32・6H2O)1.65重量部に、純水を加えて10重量部とした水溶液を作製し、この水溶液10重量部全量を30分間かけて添加し、さらに、80℃で3時間撹拌分散を続け、放冷した。次に、この分散系を濾過し、120℃で乾燥し、表面に水酸化物を形成した前駆体試料を得た。なお、前駆体試料の金属含有比の分析結果は、Li1.04Co0.94Ni0.02Mn0.02Al0.01Mg0.01であった。 Next, nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O) 1.54 parts by weight, manganese nitrate (Mn (NO 3 ) 2 .6H 2 O) 1.65 wt. An aqueous solution was prepared by adding pure water to 10 parts by weight, and the total amount of 10 parts by weight of this aqueous solution was added over 30 minutes, followed by stirring and dispersing at 80 ° C. for 3 hours and allowing to cool. Next, this dispersion was filtered and dried at 120 ° C. to obtain a precursor sample in which hydroxide was formed on the surface. The analysis result of the metal content ratio of the precursor sample was Li 1.04 Co 0.94 Ni 0.02 Mn 0.02 Al 0.01 Mg 0.01 .

次に、この前駆体試料を電気炉にて、窒素雰囲気下、毎分5℃の速度で900℃に昇温し、炉内雰囲気を空気に換え5時間保持し、その後室温まで、そのまま純酸素雰囲気下で冷却し、実施例2の正極活物質を得た。   Next, this precursor sample was heated to 900 ° C. at a rate of 5 ° C./min in a nitrogen atmosphere in an electric furnace, and the furnace atmosphere was changed to air and held for 5 hours. It cooled in atmosphere and the positive electrode active material of Example 2 was obtained.

<実施例3>
実施例2の硝酸ニッケル、硝酸マンガンの重量をそれぞれ倍量とした硝酸ニッケル3.08重量部、硝酸マンガン3.30重量部に、純水を加えて20重量部とした水溶液を作製し、この水溶液20重量部全量を1時間かけて添加した。この他は実施例2と同様にして、前駆体試料を得た。なお、前駆体試料の金属含有比の分析結果は、Li1.03Co0.88Ni0.05Mn0.05Al0.01Mg0.01であった。
<Example 3>
An aqueous solution was prepared by adding pure water to 3.08 parts by weight of nickel nitrate and 3.30 parts by weight of manganese nitrate obtained by doubling the weights of nickel nitrate and manganese nitrate of Example 2, respectively. A total of 20 parts by weight of aqueous solution was added over 1 hour. Other than this, a precursor sample was obtained in the same manner as in Example 2. The analysis result of the metal content ratio of the precursor sample was Li 1.03 Co 0.88 Ni 0.05 Mn 0.05 Al 0.01 Mg 0.01 .

次に、この前駆体試料を電気炉にて、純窒素雰囲気下、毎分5℃の速度で900℃に昇温し、炉内雰囲気を純窒素と空気との容量比(純窒素:空気)が3:1の混合気体に換え5時間保持し、その後室温まで、そのまま純酸素雰囲気下で冷却し、実施例3の正極活物質を得た。   Next, the precursor sample was heated to 900 ° C. in a pure nitrogen atmosphere at a rate of 5 ° C. per minute in the electric furnace, and the furnace atmosphere was subjected to a volume ratio of pure nitrogen to air (pure nitrogen: air). Was changed to a 3: 1 mixed gas and held for 5 hours, and then cooled to room temperature in a pure oxygen atmosphere as it was to obtain a positive electrode active material of Example 3.

<実施例4>
Li2CO3:Ni(OH)2:MnCO3=1.08:1:1(Li1.08Ni0.5Mn0.52相当)の比となるよう秤量し、ボールミル装置により平均粒径1μm以下になるまで粉砕した後、70℃で減圧乾燥した。得られた粉末10重量部と実施例1で用いたコバルト酸リチウム100重量部とを、メカノフュージョン装置によって1h処理を行い、コバルト酸リチウム表面にLi2CO3、Ni(OH)2、MnCO3を被着させ、前駆体試料を作製した。
<Example 4>
Li 2 CO 3 : Ni (OH) 2 : MnCO 3 = 1.08: 1: 1 (Li 1.08 Ni 0.5 Mn 0.5 O 2 equivalent) Weighed so that the average particle diameter is 1 μm or less by a ball mill device And then dried under reduced pressure at 70 ° C. 10 parts by weight of the obtained powder and 100 parts by weight of lithium cobaltate used in Example 1 were treated for 1 h by a mechanofusion apparatus, and Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , MnCO 3 was applied to the lithium cobaltate surface. Was deposited to prepare a precursor sample.

次に、この前駆体試料を電気炉にて、窒素雰囲気下、毎分5℃の速度で800℃に昇温し、炉内雰囲気を純酸素に換え3時間保持し、その後室温まで、そのまま純酸素雰囲気下冷却し、実施例4の正極活物質を得た。   Next, this precursor sample was heated to 800 ° C. in a nitrogen atmosphere at a rate of 5 ° C. per minute in an electric furnace, and the furnace atmosphere was changed to pure oxygen and maintained for 3 hours. The mixture was cooled in an oxygen atmosphere to obtain a positive electrode active material of Example 4.

<実施例5>
昇温後の炉内雰囲気を、純窒素と空気との容量比(純窒素:空気)が2:1の混合気体雰囲気に変え、3時間保持し、その後室温まで、そのまま同雰囲気下で冷却した点以外は、実施例4と同様にして、実施例5の正極活物質を得た。
<Example 5>
After the temperature increase, the furnace atmosphere was changed to a mixed gas atmosphere having a volume ratio of pure nitrogen to air (pure nitrogen: air) of 2: 1, held for 3 hours, and then cooled to room temperature as it was under the same atmosphere. A positive electrode active material of Example 5 was obtained in the same manner as Example 4 except for the above.

<実施例6>
熱処理を純窒素雰囲気下、毎分5℃の速度で850℃に昇温して4時間保持し、その後室温まで、そのまま純窒素雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例1と同様にして、実施例6の正極活物質を得た。
<Example 6>
Example 1 except that the heat treatment was performed at a rate of 5 ° C. per minute in a pure nitrogen atmosphere, maintained at 850 ° C. for 4 hours, and then cooled to room temperature as it was in a pure nitrogen atmosphere. Similarly, the positive electrode active material of Example 6 was obtained.

<実施例7>
実施例1と同様のコバルト酸リチウム20重量部を、80℃の2NのLiOH水溶液300重量に2時間攪拌分散させた。
<Example 7>
20 parts by weight of lithium cobalt oxide similar to that in Example 1 was stirred and dispersed in 300 weights of 2N LiOH aqueous solution at 80 ° C. for 2 hours.

次に、実施例1と同様の市販試薬の硝酸ニッケル(Ni(NO32・6H2O)3.10重量部に純水を加えて10重量部とした水溶液を作製し、この水溶液10重量部全量を30分間かけて添加し、さらに、80℃で3時間撹拌分散を続け、放冷した。次に、この分散系を濾過し、120℃で乾燥し、表面に水酸化物を形成した前駆体試料を得た。なお、前駆体試料の金属含有比の分析結果は、Li1.04Co0.94Ni0.04Al0.01Mg0.01であった。 Next, an aqueous solution in which pure water was added to 3.10 parts by weight of nickel nitrate (Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O), a commercially available reagent similar to Example 1, to 10 parts by weight was prepared. The whole amount by weight was added over 30 minutes, and the mixture was further stirred and dispersed at 80 ° C. for 3 hours and allowed to cool. Next, this dispersion was filtered and dried at 120 ° C. to obtain a precursor sample in which hydroxide was formed on the surface. The analysis result of the metal content ratio of the precursor sample was Li 1.04 Co 0.94 Ni 0.04 Al 0.01 Mg 0.01 .

次に、この前駆体試料を電気炉にて、純窒素雰囲気下、毎分5℃の速度で850℃に昇温し、5時間保持し、その後室温まで、そのまま純酸素雰囲気下で冷却し、実施例7の正極活物質を得た。   Next, this precursor sample was heated to 850 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute in an electric furnace in a pure nitrogen atmosphere, held for 5 hours, and then cooled to room temperature as it was in a pure oxygen atmosphere. The positive electrode active material of Example 7 was obtained.

<実施例8>
Li2CO3:Ni(OH)2:MnCO3=1.08:1.5:0.5(Li1.08Ni0.75Mn0.252相当)の比となるよう秤量し、ボールミル装置により平均粒径1μm以下になるまで粉砕した後、70℃で減圧乾燥した。得られた粉末10重量部と実施例1で用いたコバルト酸リチウム100重量部とを、メカノフュージョン装置によって1h処理を行い、コバルト酸リチウム表面にLi2CO3、Ni(OH)2、MnCO3を被着させ、前駆体試料を作製した。
<Example 8>
Li 2 CO 3 : Ni (OH) 2 : MnCO 3 = 1.08: 1.5: 0.5 (Li 1.08 Ni 0.75 Mn 0.25 O 2 equivalent) After pulverizing to 1 μm or less, it was dried at 70 ° C. under reduced pressure. 10 parts by weight of the obtained powder and 100 parts by weight of lithium cobaltate used in Example 1 were treated for 1 h by a mechanofusion apparatus, and Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , MnCO 3 was applied to the lithium cobaltate surface. Was deposited to prepare a precursor sample.

次に、この前駆体試料を電気炉にて、純窒素雰囲気下、毎分5℃の速度で800℃に昇温し、3時間保持し、その後室温まで、そのまま純窒素雰囲気下で冷却し、実施例8の正極活物質を得た。   Next, this precursor sample was heated to 800 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute in a pure nitrogen atmosphere in an electric furnace, held for 3 hours, and then cooled to room temperature as it was in a pure nitrogen atmosphere. The positive electrode active material of Example 8 was obtained.

<比較例1>
熱処理を、空気雰囲気下で毎分5℃の速度で昇温し、900℃で5時間保持した後に、そのまま空気雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例1と同様にして、比較例1の正極活物質を得た。
<Comparative Example 1>
In the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at a rate of 5 ° C. per minute in an air atmosphere, held at 900 ° C. for 5 hours, and then cooled in the air atmosphere as it was. The positive electrode active material of Comparative Example 1 was obtained.

<比較例2>
熱処理を、空気雰囲気下で毎分5℃の速度で昇温し、900℃で5時間保持した後に、そのまま空気雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例2と同様にして、比較例2の正極活物質を得た。
<Comparative example 2>
In the same manner as in Example 2, except that the heat treatment was performed at a rate of 5 ° C. per minute in an air atmosphere, held at 900 ° C. for 5 hours, and then directly cooled in the air atmosphere. A positive electrode active material of Comparative Example 2 was obtained.

<比較例3>
熱処理を、空気雰囲気下で毎分5℃の速度で昇温し、900℃で5時間保持した後に、そのまま空気雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例3と同様にして、比較例3の正極活物質を得た。
<Comparative Example 3>
In the same manner as in Example 3, except that the heat treatment was performed at a rate of 5 ° C. per minute in an air atmosphere, held at 900 ° C. for 5 hours, and then cooled in the air atmosphere as it was. A positive electrode active material of Comparative Example 3 was obtained.

<比較例4>
焼成を、空気雰囲気下で毎分5℃の速度で昇温し、800℃で3時間保持した後に、そのまま空気雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例4と同様にして、比較例4の正極活物質を得た。
<Comparative Example 4>
Except that the firing was performed at a rate of 5 ° C. per minute in an air atmosphere, held at 800 ° C. for 3 hours, and then cooled in the air atmosphere as in Example 4, A positive electrode active material of Comparative Example 4 was obtained.

<比較例5>
熱処理を、空気雰囲気下で、毎分5℃の速度で昇温し、850℃で5時間保持した後に、そのまま空気雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例6と同様にして、比較例5の正極活物質を得た。
<Comparative Example 5>
The heat treatment was performed in the same manner as in Example 6 except that the temperature was raised at a rate of 5 ° C. per minute in an air atmosphere, held at 850 ° C. for 5 hours, and then cooled in the air atmosphere as it was. The positive electrode active material of Comparative Example 5 was obtained.

<比較例6>
熱処理を、空気雰囲気下で、毎分5℃の速度で昇温し、850℃で5時間保持した後に、そのまま空気雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例7と同様にして、比較例6の正極活物質を得た。
<Comparative Example 6>
The heat treatment was performed in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment was performed at a rate of 5 ° C. per minute in an air atmosphere, held at 850 ° C. for 5 hours, and then cooled in the air atmosphere as it was. The positive electrode active material of Comparative Example 6 was obtained.

<比較例7>
熱処理を、空気雰囲気下で、毎分5℃の速度で昇温し、800℃で3時間保持した後に、そのまま空気雰囲気下で冷却するように行った点以外は、実施例8と同様にして、比較例7の正極活物質を得た。
<Comparative Example 7>
The heat treatment was performed in the same manner as in Example 8 except that the heat treatment was performed at a rate of 5 ° C. per minute in an air atmosphere, maintained at 800 ° C. for 3 hours, and then cooled in the air atmosphere as it was. Thus, a positive electrode active material of Comparative Example 7 was obtained.

(評価)
作製した実施例1〜実施例8、比較例1〜比較例7の正極活物質を用いて、図1および図2に示した円筒型電池を作製し、高温時のサイクル特性を評価した。
(Evaluation)
The cylindrical batteries shown in FIGS. 1 and 2 were produced using the produced positive electrode active materials of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7, and the cycle characteristics at high temperatures 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。   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.

次に、正極合剤スラリーを厚さ20ミクロンの帯状のアルミニウム箔の両面に均一に塗布して乾燥させた後、ローラープレス機で圧縮して、帯状正極2を得た。この際、電極中の空隙は体積比率にして26%となるように調節した。正極集電体2Aには、アルミニウム製の正極リード13を取り付けた。   Next, the positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 microns and dried, and then compressed with a roller press to obtain a strip-shaped positive electrode 2. At this time, the voids in the electrode were adjusted so that the volume ratio was 26%. An aluminum positive electrode lead 13 was attached to the positive electrode current collector 2A.

また、負極活物質として粉末状の人造黒鉛90重量%と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)10重量%とを混合し、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。   Further, 90% by weight of powdered artificial graphite as a negative electrode active material and 10% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder are mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a negative electrode composite. An agent slurry was obtained.

次に、負極合剤スラリーを厚さ10ミクロン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。負極集電体3Aには、ニッケル製の負極リード14を取り付けた。   Next, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a copper foil having a thickness of 10 microns, and dried and then compressed with a roller press to obtain a strip-shaped negative electrode. A negative electrode lead 14 made of nickel was attached to the negative electrode current collector 3A.

以上のようにして作製した帯状正極2と、帯状負極3とを、セパレータ4である多孔性ポリオレフィンフィルムを介して多数回巻回し、渦巻き型の巻回電極体20を作製した。次に、巻回電極体20をニッケルめっきを施した鉄製電池缶1に収納し、巻回電極体20の上下両面に一対の絶縁板5,6を配置した。   The strip-like positive electrode 2 and the strip-like negative electrode 3 produced as described above were wound many times through a porous polyolefin film as the separator 4 to produce a spiral wound electrode body 20. Next, the spirally wound electrode body 20 was housed in a nickel-plated iron battery can 1, and a pair of insulating plates 5 and 6 were disposed on the upper and lower surfaces of the spirally wound electrode body 20.

次に、アルミニウム製正極リード13を正極集電体2Aから導出して、電池蓋7と電気的な導通が確保された安全弁機構8の突起部に溶接し、ニッケル製負極リード14を負極集電体3Aから導出して電池缶1の底部に溶接した。   Next, the aluminum positive electrode lead 13 is led out from the positive electrode current collector 2A and welded to the protrusion of the safety valve mechanism 8 in which electrical continuity with the battery lid 7 is secured, and the nickel negative electrode lead 14 is connected to the negative electrode current collector. Derived from the body 3A and welded to the bottom of the battery can 1.

最後に、上述の巻回電極体20が組み込まれた電池缶1内に電解液を注入した後、絶縁封口ガスケット10を介して電池缶1をかしめることにより、安全弁機構8、熱感抵抗素子9ならびに電池蓋7を固定し、外径が18mmで高さが65mmの円筒型電池を作製した。   Finally, after injecting the electrolytic solution into the battery can 1 in which the above-described wound electrode body 20 is incorporated, the battery can 1 is caulked through the insulating sealing gasket 10, whereby the safety valve mechanism 8, the heat sensitive resistance element 9 and the battery lid 7 were fixed, and a cylindrical battery having an outer diameter of 18 mm and a height of 65 mm was produced.

なお、電解液には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの体積混合比が1:1である混合溶液に1.0mol/dm3の濃度になるようにLiPF6を溶解して調製したものを用いた。 The electrolyte used was prepared by dissolving LiPF 6 to a concentration of 1.0 mol / dm 3 in a mixed solution having a volume mixing ratio of ethylene carbonate and diethyl carbonate of 1: 1. .

以上のようにして作製した非水電解液二次電池について、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。   About the non-aqueous electrolyte secondary battery produced as described above, after charging under 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, a discharging current of 800 mA, The initial capacity was measured by discharging at a final voltage of 2.75V.

また、初期容量を求めた場合と同様の条件で、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。測定結果を表1に示す。   Moreover, charging / discharging was repeated on the same conditions as the case where the initial capacity | capacitance was calculated | required, the discharge capacity of 200th cycle was measured, and the capacity | capacitance maintenance factor with respect to the initial capacity | capacitance was calculated | required. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 2008159560
Figure 2008159560

表1に示すように、空気より還元性のある雰囲気下で熱処理を行った実施例1〜実施例8において、実施例1では空気雰囲気下で熱処理を行った比較例1、実施例2では空気雰囲気下で熱処理を行った比較例2、実施例3では空気雰囲気下で熱処理を行った比較例3、実施例4および実施例5では空気雰囲気下で熱処理を行った比較例4、実施例6では空気雰囲気下で熱処理を行った比較例5、実施例7では空気雰囲気下で熱処理を行った比較例6、実施例8では空気雰囲気下で熱処理を行った比較例7より、初期容量および容量維持率が向上した。すなわち、空気より還元性のある雰囲気下で熱処理を行うことで、初期容量および容量維持率を向上できることがわかった。また、少なくとも冷却過程を、空気より還元性のある雰囲気下または空気より還元性のある雰囲気以上の酸化性雰囲気下で行うことが有効であることがわかった。   As shown in Table 1, in Examples 1 to 8 in which heat treatment was performed in an atmosphere having a reducing property than air, in Example 1, in Comparative Example 1 and Example 2 in which heat treatment was performed in an air atmosphere, air was used. Comparative Example 2 and Example 6 in which heat treatment was performed in an atmosphere In Comparative Example 3 and Example 3 in which heat treatment was performed in an air atmosphere Comparative Examples 4 and 6 in which heat treatment was performed in an air atmosphere in Examples 4 and 5 In Comparative Example 5 in which heat treatment was performed in an air atmosphere, in Example 7, in Comparative Example 6 in which heat treatment was performed in an air atmosphere, and in Example 8, in Comparative Example 7 in which heat treatment was performed in an air atmosphere, the initial capacity and capacity Maintenance rate improved. That is, it was found that the initial capacity and capacity retention rate can be improved by performing heat treatment in an atmosphere that is more reducible than air. It has also been found that it is effective to perform at least the cooling process in an atmosphere that is more reducible than air or in an oxidizing atmosphere that is greater than the atmosphere that is more reducible than air.

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、この発明の一実施形態による正極活物質の製造方法により作製した正極活物質を用いた非水電解質二次電池は、その形状において、特に限定されない。例えば、円筒型の他に角型、コイン型、ボタン型等を呈するものであってもよい。   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, the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material produced by the method for producing a positive electrode active material according to one embodiment of the present invention is not particularly limited in its shape. For example, in addition to the cylindrical shape, a square shape, a coin shape, a button shape, or the like may be provided.

また、非水電解質二次電池の第1の例では、電解質として、電解液を有する非水電解質二次電池、非水電解質二次電池の第2の例では、電解質として、ゲル電解質を有する非水電解質二次電池について説明したがこれらに限定されるものではない。   Further, in the first example of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte secondary battery having an electrolytic solution as the electrolyte, and in the second example of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte secondary battery having a gel electrolyte as the electrolyte. Although the water electrolyte secondary battery has been described, it is not limited thereto.

例えば、電解質としては、上述したものの他にイオン伝導性高分子を利用した高分子固体電解質、またはイオン伝導性無機材料を利用した無機固体電解質なども用いることも可能であり、これらを単独あるいは他の電解質と組み合わせて用いてもよい。高分子固体電解質に用いることができる高分子化合物としては、例えばポリエーテル、ポリエステル、ポリフォスファゼン、あるいはポリシロキサンなどを挙げることができる。無機固体電解質としては、例えばイオン伝導性セラミックス、イオン伝導性結晶、あるいはイオン伝導性ガラスなどを挙げることができる。   For example, as the electrolyte, in addition to the above-described ones, a polymer solid electrolyte using an ion conductive polymer or an inorganic solid electrolyte using an ion conductive inorganic material can be used. It may be used in combination with the electrolyte. Examples of the polymer compound that can be used for the polymer solid electrolyte include polyether, polyester, polyphosphazene, and polysiloxane. Examples of the inorganic solid electrolyte include ion conductive ceramics, ion conductive crystals, and ion conductive glass.

さらに、例えば、非水電解質二次電池の電解液としては、特に限定されることなく従来の非水溶媒系電解液などが用いられる。この中で、アルカリ金属塩を含む非水電解液からなる二次電池の電解液としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ―ブチロラクトン、N−メチルピロリドン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、ギ酸メチル、スルホラン、オキサゾリドン、塩化チオニル、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレンカーボネートや、これらの誘導体や混合物などが好ましく用いられる。電解液に含まれる電解質としては、アルカリ金属、特にカルシウムのハロゲン化物、過塩素酸塩、チオシアン塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、砒素フッ化塩、イットリウムフッ化塩、トリフルオロメチル硫酸塩などが好ましく用いられる。   Furthermore, for example, a conventional nonaqueous solvent-based electrolytic solution is used as the electrolytic solution of the nonaqueous electrolyte secondary battery without any particular limitation. Among these, the electrolyte solution of a secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution containing an alkali metal salt includes propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfate. For example, foxoxide, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, methyl formate, sulfolane, oxazolidone, thionyl chloride, 1,2-dimethoxyethane, diethylene carbonate, and derivatives and mixtures thereof are preferably used. The electrolyte contained in the electrolyte includes alkali metal, especially calcium halide, perchlorate, thiocyanate, borofluoride, phosphofluoride, arsenic fluoride, yttrium fluoride, trifluoromethylsulfate, etc. Is preferably used.

この発明の一実施形態による正極活物質の製造方法により作製した正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第1の例の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 1st example of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material produced with the manufacturing method of the positive electrode active material by one Embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体の一部の拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a part of a wound electrode body shown in FIG. 1. この発明の一実施形態による正極活物質の製造方法により作製した正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第2の例の概略図である。It is the schematic of the 2nd example of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material produced with the manufacturing method of the positive electrode active material by one Embodiment of this invention. 図3に示した電池素子の一部の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a part of the battery element shown in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・電池缶
2・・・・正極
2A・・・正極集電体
2B・・・正極合剤層
3A・・・負極集電体
3B・・・負極合剤層
3・・・・負極
4・・・・セパレータ
5、6・・絶縁板
7・・・・電池蓋
8・・・・安全弁機構
9・・・・熱感抵抗素子
10・・・ガスケット
11・・・ディスク板
12・・・センターピン
13・・・正極リード
14・・・負極リード
20・・・巻回電極体
30・・・電池素子
32・・・正極リード
33・・・負極リード
34、35・・・樹脂片
36・・・凹部
37・・・外装材
42・・・正極
42A・・正極集電体
42B・・正極合剤層
43・・・負極
43A・・負極集電体
43B・・負極合剤層
44・・・セパレータ
45・・・ゲル電解質層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery can 2 ... Positive electrode 2A ... Positive electrode collector 2B ... Positive electrode mixture layer 3A ... Negative electrode collector 3B ... Negative electrode mixture layer 3 ... Negative electrode 4 .... Separator 5, 6 .... Insulating plate 7 .... Battery cover 8 .... Safety valve mechanism 9 .... Heat-sensitive element 10 ... Gasket 11 .... Disc plate 12. ..Center pin 13 ... Positive lead 14 ... Negative lead 20 ... Wound electrode body 30 ... Battery element 32 ... Positive lead 33 ... Negative lead 34, 35 ... Resin piece 36 ... Recess 37 ... Exterior material 42 ... Positive electrode 42A ... Positive electrode current collector 42B ... Positive electrode mixture layer 43 ... Negative electrode 43A ... Negative electrode current collector 43B ... Negative electrode mixture layer 44 ... Separator 45 ... Gel electrolyte layer

Claims (16)

リチウム(Li)と、コバルト(Co)とを少なくとも含む複合酸化物粒子の少なくとも一部に、少なくともニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を含む層を形成する工程と、
上記層が形成された上記複合酸物粒子を、空気より還元性のある雰囲気下で熱処理することにより、複合酸化物粒子の少なくとも一部に設けられ、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)およびコバルト(Co)のうちの少なくとも何れかの元素と、を含む酸化物を有する被覆層を形成する工程と、
を有すること
を特徴とする正極活物質の製造方法。
Forming a layer containing at least a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound on at least a part of the composite oxide particles containing at least lithium (Li) and cobalt (Co);
The composite oxide particles having the layer formed thereon are heat-treated in an atmosphere that is more reducible than air, so that the composite oxide particles are provided on at least a part of the lithium oxide (Li), nickel (Ni), Forming a coating layer having an oxide containing at least one of manganese (Mn) and cobalt (Co);
The manufacturing method of the positive electrode active material characterized by having.
上記熱処理において、少なくとも冷却過程が上記空気より還元性のある雰囲気下または該雰囲気以上に酸化性のある雰囲気下で行われること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
2. The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein in the heat treatment, at least a cooling process is performed in an atmosphere that is more reducible than the air or an atmosphere that is more oxidizing than the atmosphere.
上記熱処理において、昇温過程が空気より還元性のある雰囲気下で行われること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein in the heat treatment, the temperature raising process is performed in an atmosphere that is more reducible than air.
上記空気より還元性のある雰囲気下は、不活性雰囲気下であること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
2. The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein the atmosphere that is more reducible than air is an inert atmosphere.
上記ニッケル(Ni)の化合物は、ニッケル(Ni)の水酸化物であり、
上記マンガン(Mn)の化合物は、マンガン(Mn)の水酸化物であること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
The nickel (Ni) compound is a nickel (Ni) hydroxide,
2. The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein the compound of manganese (Mn) is a hydroxide of manganese (Mn).
上記ニッケル(Ni)の水酸化物および/または上記マンガン(Mn)の水酸化物を含む層の形成を、pH12以上の水を主体とする溶媒系で行うこと
を特徴とする請求項5記載の正極活物質の製造方法。
The formation of the layer containing the nickel (Ni) hydroxide and / or the manganese (Mn) hydroxide is carried out in a solvent system mainly composed of water having a pH of 12 or more. A method for producing a positive electrode active material.
上記複合酸化物粒子をpH12以上の水を主体とする溶媒系に分散し、これにニッケル(Ni)の化合物および/またはマンガン(Mn)の化合物を添加して、上記ニッケル(Ni)の水酸化物および/または上記マンガン(Mn)の水酸化物を含む層の形成を行うこと
を特徴とする請求項6記載の正極活物質の製造方法。
The composite oxide particles are dispersed in a solvent system mainly composed of water having a pH of 12 or more, and a nickel (Ni) compound and / or a manganese (Mn) compound is added thereto, and the nickel (Ni) hydroxide is added. The method for producing a positive electrode active material according to claim 6, wherein a layer containing an oxide and / or a hydroxide of manganese (Mn) is formed.
上記pH12以上の水を主体とする溶媒系は、水酸化リチウムを含むこと
を特徴とする請求項6記載の正極活物質の製造方法。
The method for producing a positive electrode active material according to claim 6, wherein the solvent system mainly composed of water having a pH of 12 or more contains lithium hydroxide.
上記層は、さらにリチウムの化合物を含み、
上記リチウム(Li)の化合物、上記ニッケル(Ni)の化合物および/または上記マンガン(Mn)の化合物として、易分解性金属化合物を用いること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
The layer further includes a lithium compound,
2. The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein an easily decomposable metal compound is used as the lithium (Li) compound, the nickel (Ni) compound, and / or the manganese (Mn) compound. .
上記易分解性金属化合物を含む層を、上記複合酸化物粒子に圧縮と剪断力を与えることで形成すること
を特徴とする請求項9記載の正極活物質の製造方法。
The method for producing a positive electrode active material according to claim 9, wherein the layer containing the easily decomposable metal compound is formed by applying compression and shearing force to the composite oxide particles.
上記複合酸化物粒子は、化1で平均組成が表されるものであること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
(化1)
Li(1+x)Co(1-y)y(2-z)
(化1中、Mはマグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)から選ばれた一種以上の元素である。式中x、y、zは、−0.10≦x≦0.10、0≦y<0.50、−0.10≦z≦0.20である。)
The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein the composite oxide particles have an average composition represented by chemical formula (1).
(Chemical formula 1)
Li (1 + x) Co ( 1-y) M y O (2-z)
(In the chemical formula 1, M is magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni ), Copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), and tungsten (W), wherein x, y, and z are −0.10. ≦ x ≦ 0.10, 0 ≦ y <0.50, −0.10 ≦ z ≦ 0.20.)
上記被覆層のニッケル(Ni)とマンガン(Mn)との構成比(Ni:Mn)がモル比で100:0〜30:70の範囲内であること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the composition ratio (Ni: Mn) of nickel (Ni) and manganese (Mn) in the coating layer is within a range of 100: 0 to 30:70 in terms of molar ratio. A method for producing a substance.
上記被覆層の酸化物は、上記ニッケル(Ni)および上記マンガン(Mn)の総量の40モル%以下を、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、タングステン(W)よりなる群から選ばれた少なくとも1種の金属元素で置き換えたものであること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
The oxide of the coating layer contains 40 mol% or less of the total amount of nickel (Ni) and manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium ( V), chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), at least selected from the group consisting of tungsten (W) 2. The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein the positive electrode active material is replaced with one kind of metal element.
上記被覆層における上記ニッケル(Ni)と上記マンガン(Mn)との構成比がモル比で100:0〜30:70の範囲内であること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the composition ratio of the nickel (Ni) and the manganese (Mn) in the coating layer is in a range of 100: 0 to 30:70 in terms of molar ratio. Method.
上記被覆層の量は、上記複合酸化物粒子に対して、0.5重量%〜50重量%の範囲内であること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein the amount of the coating layer is in the range of 0.5 wt% to 50 wt% with respect to the composite oxide particles.
上記正極活物質は、平均粒径が2.0μm〜50μmの範囲内であること
を特徴とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。
The method for producing a positive electrode active material according to claim 1, wherein the positive electrode active material has an average particle size in the range of 2.0 μm to 50 μm.
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