JP2009117261A - Positive-electrode active material for lithium secondary battery, and positive electrode and lithium secondary battery using positive electrode active material - Google Patents

Positive-electrode active material for lithium secondary battery, and positive electrode and lithium secondary battery using positive electrode active material Download PDF

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賢治 志塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive-electrode active material for a lithium secondary battery that makes improvement in load characteristics such as rate-output characteristics compatible with high densification. <P>SOLUTION: The positive-electrode active material for a lithium secondary battery is made of a mixture of lithium-containing transition metal compound powder A (spherical secondary particles having surface roughness and internal opening voids) and lithium-containing transition metal compound powder B (primary particles having sizes fillable into the surface roughness part and internal opening voids of the powder A). In the mercury intrusion curve by the mercury intrusion method, the mercury intrusion volume is ≤0.75 cm<SP>3</SP>/g during pressure rising from 3.86 kPa to 413 MPa. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池用正極活物質材料、この正極活物質材料を用いたリチウム二次電池用正極及びこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a positive electrode for a lithium secondary battery using the positive electrode active material, and a lithium secondary battery including the positive electrode for a lithium secondary battery.

リチウム二次電池は、エネルギー密度及び出力密度等に優れ、小型、軽量化に有効であるため、ノート型パソコン、携帯電話、ハンディビデオカメラ等の携帯機器の電源としてその需要は急激な伸びを示している。リチウム二次電池はまた、電気自動車や電力のロードレベリング等の電源としても注目されており、近年ではハイブリッド電気自動車用電源としての需要が急速に拡大しつつある。特に電気自動車用途においては、低コスト、安全性、寿命(特に高温下)、負荷特性に優れることが必要であり、材料面での改良が望まれている。   Lithium secondary batteries are excellent in energy density and output density, and are effective in reducing the size and weight. Therefore, the demand for lithium secondary batteries as a power source for portable devices such as notebook computers, mobile phones, and handy video cameras has increased rapidly. ing. Lithium secondary batteries are also attracting attention as power sources for electric vehicles and power load leveling, and in recent years, demand for power sources for hybrid electric vehicles is rapidly expanding. In particular, in electric vehicle applications, it is necessary to be excellent in low cost, safety, life (particularly under high temperature) and load characteristics, and improvements in materials are desired.

リチウム二次電池を構成する材料のうち、正極活物質材料としては、リチウムイオンを脱離・挿入可能な機能を有する物質が使用可能である。これら正極活物質材料は種々あり、それぞれ特徴を持っている。また、性能改善に向けた共通の課題として負荷特性向上が挙げられ、材料面での改良が強く望まれている。   Among the materials constituting the lithium secondary battery, as the positive electrode active material, a substance having a function capable of desorbing and inserting lithium ions can be used. There are various types of these positive electrode active material materials, each having its own characteristics. In addition, a common problem for improving performance is to improve load characteristics, and improvements in materials are strongly desired.

通常、レート・出力特性といった負荷特性向上という課題に対しては、活物質粒子を微細化したり、空隙量や比表面積を増大させたりするが、こうした方法によって負荷特性の向上を図ると、嵩密度や電極密度が低下したり、粉体としての取り扱いや電極調整が困難になるという問題を生じる。   Usually, for the problem of improving load characteristics such as rate and output characteristics, the active material particles are made finer and the void volume and specific surface area are increased. As a result, the density of the electrode and the electrode density are reduced, and it is difficult to handle the powder and adjust the electrode.

例えば、本発明者らは、レート・出力特性といった負荷特性向上を図るべく鋭意検討した結果、微細な一次粒子が単分散した形態とすることにより、負荷特性が飛躍的に向上したリチウム遷移金属系化合物粉体が得られることを見出したが、嵩密度や電極密度が低下するとともに、粉体としての取り扱いや電極調製が困難になるという問題が生じる場合があることが分かった。   For example, as a result of intensive investigations aimed at improving load characteristics such as rate and output characteristics, the present inventors have made a lithium transition metal system in which load characteristics are dramatically improved by adopting a monodispersed form of fine primary particles. It has been found that a compound powder can be obtained, but it has been found that there are cases where the bulk density and the electrode density are lowered, and the problem that handling as a powder and electrode preparation becomes difficult may occur.

そのため、向上させた負荷特性レベルを下げることなく、粉体としての取り扱いや電極調製が困難になるという問題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、表面凹凸と内部開口空隙を有する球状二次粒子体を形成させることにより、改善できることを見出した。しかしながら、得られた活物質粒子間の空隙は依然として大きく、嵩密度、電極密度の向上を図るためには、活物質粒子間の空隙を一層減らす工夫が必要であった。   Therefore, as a result of intensive investigations to solve the problem that handling as a powder and electrode preparation becomes difficult without lowering the improved load characteristic level, spherical secondary particles having surface irregularities and internal opening voids are obtained. It was found that it can be improved by forming a body. However, the gaps between the obtained active material particles are still large, and in order to improve the bulk density and the electrode density, a device for further reducing the gaps between the active material particles is required.

そこで、活物質粒子間の空隙を減らしながらも負荷特性の向上を図るべく鋭意検討を重ねた結果、一次粒子結晶が凝集してなる球状の二次粒子表面に凹凸を有し、かつ二次粒子内部に空隙を有するリチウム含有遷移金属化合物粉体と、その表面凹凸と内部開口空隙サイズよりも小さな微粒子からなるリチウム含有遷移金属化合物粉体との混合体とすることによって、後者が前者の表面凹凸と内部開口空隙に充填され、これによって嵩密度が向上し、更に負荷特性も向上することを見出し、本発明を完成した。したがって、本発明の特徴は、表面凹凸と内部開口空隙を有する球状二次粒子と、前記表面凹凸部と内部開口空隙に充填可能なサイズを有する一次粒子の混合体とすることによって、粒子間空隙を低減させて嵩密度を向上させつつ更なる高出力化を図ることにある。   Therefore, as a result of intensive studies to improve the load characteristics while reducing the voids between the active material particles, the surface of the spherical secondary particles formed by agglomeration of the primary particle crystals has irregularities, and the secondary particles By forming a mixture of lithium-containing transition metal compound powder having voids inside and lithium-containing transition metal compound powder consisting of fine particles smaller than the surface irregularities and the internal opening void size, the latter is the former surface irregularities The present invention was completed by finding that the inner opening gap was filled, thereby improving the bulk density and further improving the load characteristics. Therefore, the feature of the present invention is that the intergranular voids are formed by a mixture of spherical secondary particles having surface irregularities and internal opening voids, and primary particles having a size that can be filled in the surface irregularity portions and internal opening voids. Is to further increase the output while improving the bulk density.

これに対し、従来、リチウム二次電池用正極活物質粉体に対して、粉体物性パラメータを規定した混合体に関する公知の文献としては、以下の特許文献1〜15が開示されている。しかしながら、これら公知文献には、何れも本発明の粒子形態を特徴とした記載はない。   On the other hand, the following Patent Documents 1 to 15 have been disclosed as known documents relating to a mixture in which powder physical property parameters are defined for a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery. However, none of these known documents is characterized by the particle morphology of the present invention.

特許第3869605号公報Japanese Patent No. 3869605 特許第3867030号公報Japanese Patent No. 3867030 特許第3543437号公報Japanese Patent No. 3543437 特許第2865355号公報Japanese Patent No. 2865355 特許第3024636号公報Japanese Patent No. 3024636 特開2006−278322号公報JP 2006-278322 A 特開2006−228733号公報JP 2006-228733 A 特開2006−156004号公報JP 2006-156004 A 特開2005−019149号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-019149 WO2002−86993号公報WO2002-86993 特開2004−022239号公報JP 2004-022239 A 特開2003−229128号公報JP 2003-229128 A 特開2002−110253号公報JP 2002-110253 A 特開2003−173766号公報JP 2003-173766 A 特開2002−270247号公報JP 2002-270247 A

本発明の目的は、リチウム二次電池用正極活物質材料としての使用において、レート・出力特性といった負荷特性の向上を図りつつ、嵩密度及び電極密度の向上が図られたリチウム二次電池用正極活物質材料と、この正極活物質材料を用いたリチウム二次電池用正極、並びにこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a positive electrode for a lithium secondary battery in which the bulk density and the electrode density are improved while improving load characteristics such as rate and output characteristics in use as a positive electrode active material for a lithium secondary battery. An object is to provide an active material, a positive electrode for a lithium secondary battery using the positive electrode active material, and a lithium secondary battery including the positive electrode for a lithium secondary battery.

本発明者らは先の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、表面凹凸と内部開口空隙を有する球状二次粒子と、かかる粒子の表面凹凸部と内部開口空隙に充填可能なサイズを有する一次粒子との混合体からなり、水銀圧入曲線において、特定の水銀圧入量を有する正極活物質材料によって上記課題を解決することを見出して、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that spherical secondary particles having surface irregularities and internal opening voids, and sizes capable of filling the surface irregularities and internal opening voids of such particles. The present invention has been completed by finding that the above problems can be solved by a positive electrode active material having a specific amount of mercury intrusion in a mercury intrusion curve.

すなわち、本発明は、リチウム含有遷移金属化合物粉体A(表面凹凸と内部開口空隙を有する球状二次粒子)と、リチウム含有遷移金属化合物粉体B(前記粉体Aの表面凹凸部と内部開口空隙に充填可能なサイズを有する一次粒子)との混合体からなり、かつ水銀圧入法による水銀圧入曲線において、圧力3.86kPaから413MPaまでの昇圧時における水銀圧入量が0.75cm/g以下であることを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質材料を提供するものである(請求項1)。 That is, the present invention includes lithium-containing transition metal compound powder A (spherical secondary particles having surface irregularities and internal opening voids) and lithium-containing transition metal compound powder B (surface irregularities and internal openings of powder A). In the mercury intrusion curve by the mercury intrusion method, the intrusion amount of mercury at a pressure of 3.86 kPa to 413 MPa is 0.75 cm 3 / g or less. A positive electrode active material for a lithium secondary battery is provided (claim 1).

ここで、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、水銀圧入法による細孔分布曲線において、細孔半径80nm以上、800nm未満にピークトップが存在するピークを少なくとも1つ以上有することが好ましい(請求項2)。   Here, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention has at least one peak having a peak top at a pore radius of 80 nm or more and less than 800 nm in a pore distribution curve by a mercury intrusion method. Preferred (claim 2).

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、リチウム含有遷移金属化合物粉体AとBとの混合体であって、該粉体AとBの混合割合が、20:1〜1:20の範囲であることが好ましい(請求項3)。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is a mixture of lithium-containing transition metal compound powders A and B, and the mixing ratio of the powders A and B is 20: 1 to 1. : 20 is preferable (Claim 3).

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、嵩密度が1.6g/cm以上、2.4g/cm以下であることが好ましい(請求項4)。 Moreover, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention preferably has a bulk density of 1.6 g / cm 3 or more and 2.4 g / cm 3 or less (claim 4).

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定されたメジアン径が0.1μm以上、20μm以下であることが好ましい(請求項5)。   In addition, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is set to a refractive index of 1.24 using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the ultrasonic wave for 5 minutes with the particle size reference as the volume reference. It is preferable that the median diameter measured after dispersion (output: 30 W, frequency: 22.5 kHz) is 0.1 μm or more and 20 μm or less.

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、BET比表面積が0.5m/g以上、5m/g以下であることが好ましい(請求項6)。 In addition, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention preferably has a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more and 5 m 2 / g or less (Claim 6).

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率が1×10Ω・cm以上、1×10Ω・cm以下であることが好ましい(請求項7)。 Furthermore, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention preferably has a volume resistivity of 1 × 10 3 Ω · cm or more and 1 × 10 6 Ω · cm or less when consolidated at a pressure of 40 MPa. (Claim 7).

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、含有炭素濃度をC(重量%)とした時、C値が0.01重量%以上、0.3重量%以下であることが好ましい(請求項8)。   Moreover, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention preferably has a C value of 0.01 wt% or more and 0.3 wt% or less when the carbon concentration is C (wt%). (Claim 8).

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記リチウム含有遷移金属化合物粉体Aが、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程とを少なくとも含む製造方法により得られたものであることが好ましい(請求項9)。   Further, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, the lithium-containing transition metal compound powder A is obtained by pulverizing a lithium compound and at least one or more transition metal compounds in a liquid medium. A slurry preparation step for obtaining a slurry in which particles are uniformly dispersed, a spray drying step for spray-drying the obtained slurry, a firing step for firing the obtained spray-dried powder, and a classification for classifying the obtained fired body Preferably, it is obtained by a production method including at least a process.

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記スラリー調製工程において、上記リチウム化合物と上記遷移金属化合物とを、液体媒体中で、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定するメジアン径が0.4μm以下になるまで粉砕し、上記噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、50cp≦V≦4000cp、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行い、上記焼成工程において、上記噴霧乾燥粉体を、酸素含有ガス雰囲気下、700℃以上で焼成する製造方法で得られたリチウム含有遷移金属化合物粉体Aを用いることが好ましい(請求項10)。   Further, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is obtained by refracting the lithium compound and the transition metal compound in a liquid medium using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device in the slurry preparation step. The rate is set to 1.24, the particle diameter reference is volume reference, and the mixture is pulverized until the median diameter measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) becomes 0.4 μm or less, and the above spray In the drying process, when the slurry viscosity during spray drying is V (cp), the slurry supply amount is S (L / min), and the gas supply amount is G (L / min), 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp, 500 ≦ G / S ≦ 10000 is obtained by a production method in which spray drying is performed under the condition of ≦ 10000, and the spray-dried powder is fired at 700 ° C. or higher in an oxygen-containing gas atmosphere in the firing step. It was it is preferable to use a lithium-containing transition metal compound powder A (claim 10).

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記スラリー調製工程において、ホウ素含有化合物とタングステン含有化合物を、それぞれ主成分原料中の遷移金属元素の合計モル量に対して合計0.01モル%以上、2モル%未満の割合で併用添加した後、900℃以上で焼成されたリチウム含有遷移金属化合物粉体Aを用いることが好ましい(請求項11)。   Furthermore, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, in the slurry preparation step, the boron-containing compound and the tungsten-containing compound are each added in a total amount of 0.00 to the total molar amount of the transition metal elements in the main component raw material. It is preferable to use the lithium-containing transition metal compound powder A that has been added at a rate of 01 mol% or more and less than 2 mol% and then baked at 900 ° C. or more.

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記リチウム含有遷移金属化合物粉体Bが、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物と、焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程とを少なくとも含む製造方法により得られたものであることが好ましい(請求項12)。   Furthermore, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, the lithium-containing transition metal compound powder B contains a lithium compound, at least one transition metal compound, and grain growth and sintering during firing. A slurry preparation step for obtaining a slurry in which the additive to be crushed is pulverized in a liquid medium, and these are uniformly dispersed, a spray drying step for spray-drying the obtained slurry, and the obtained spray-dried powder. It is preferably obtained by a production method including at least a firing step for firing and a classification step for classifying the obtained fired body (claim 12).

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記スラリー調製工程において、上記リチウム化合物と上記遷移金属化合物と上記添加剤とを、液体媒体中で、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定するメジアン径が0.4μm以下になるまで粉砕し、上記噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、50cp≦V≦4000cp、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行い、上記焼成工程において、上記噴霧乾燥粉体を、酸素含有ガス雰囲気下、700℃以上で焼成する製造方法で得られたリチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Bを用いたものであることが好ましい(請求項13)。   Furthermore, the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention is a laser diffraction / scattering particle size distribution measurement in a liquid medium in the slurry preparation step, the lithium compound, the transition metal compound, and the additive. By means of an apparatus, the refractive index is set to 1.24, the particle diameter standard is the volume standard, and grinding is performed until the median diameter measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) is 0.4 μm or less. In the spray drying step, when the slurry viscosity during spray drying is V (cp), the slurry supply amount is S (L / min), and the gas supply amount is G (L / min), 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp And spray drying under conditions of 500 ≦ G / S ≦ 10000, and in the firing step, the spray-dried powder is fired at 700 ° C. or higher in an oxygen-containing gas atmosphere. It is preferable that a lithium-containing transition metal composite oxide powder B obtained by the method (claim 13).

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記リチウム含有遷移金属化合物粉体Bにおける焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤として、Mo、W、Nb、Ta及びReからなる群より選ばれる少なくとも1種類以上の元素を含有する酸化物を用いたものであることが好ましい(請求項14)。   Furthermore, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention includes Mo, W, Nb, Ta and Re as additives for suppressing grain growth and sintering during firing in the lithium-containing transition metal compound powder B. It is preferable to use an oxide containing at least one element selected from the group consisting of (claim 14).

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記リチウム遷移金属化合物粉体A及び/又はBが、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を主成分とするものであることが好ましい(請求項15)。   Furthermore, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide in which the lithium transition metal compound powder A and / or B includes a crystal structure belonging to a layered structure. It is preferable that the main component is a product (claim 15).

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記リチウム遷移金属化合物粉体A及び/又はBが、下記式(1)で示されるものであることが好ましい(請求項16)。
LiMO (1)
[式(1)中、Mは、Li、Ni及びMn、或いは、Li、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は0.1以上、5以下、Co/(Mn+Ni+Co)モル比は0以上、0.35以下、M中のLiモル比は0.001以上、0.2以下である。]
Furthermore, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, the lithium transition metal compound powder A and / or B is preferably represented by the following formula (1) (claim 16).
LiMO 2 (1)
[In Formula (1), M is an element comprised from Li, Ni, and Mn or Li, Ni, Mn, and Co, Mn / Ni molar ratio is 0.1-5, Co / ( Mn + Ni + Co) molar ratio is 0 or more and 0.35 or less, and Li molar ratio in M is 0.001 or more and 0.2 or less. ]

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記式(1)中のMが、下記式(2)で示されるものであることが好ましい(請求項17)。
Liz/(2+z)[(Ni(1+y)/2Mn(1-y)/21-xCox]2/(2+z) (2)
[式(2)中、0.1<x≦0.35、−0.1≦y≦0.1、
(1−x)(0.02−0.98y)≦z≦(1−x)(0.20−0.88y)である。]
Furthermore, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, M in the above formula (1) is preferably one represented by the following formula (2) (claim 17).
Li z / (2 + z) [(Ni (1 + y) / 2 Mn (1-y) / 2 ) 1-x Co x ] 2 / (2 + z) (2)
[In the formula (2), 0.1 <x ≦ 0.35, −0.1 ≦ y ≦ 0.1,
(1-x) (0.02-0.98y) ≤z≤ (1-x) (0.20-0.88y). ]

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、上記式(1)中のMが、下記式(3)で示されるものであることが好ましい(請求項18)。
Liz’/(2+z’)[(Ni(1+y’)/2Mn(1-y’)/2)1-x’Cox’]2/(2+z’) (3)
[式(3)中、0≦x’≦0.1、−0.1≦y’≦0.1、
(1−x’)(0.05−0.98y’)≦z’≦(1−x’)(0.20−0.88y’)
である。]
In the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, M in the above formula (1) is preferably one represented by the following formula (3) (claim 18).
Li z '/ (2 + z') [(Ni (1 + y ') / 2 Mn (1-y') / 2 ) 1-x ' Co x' ] 2 / (2 + z ') (3)
[In formula (3), 0 ≦ x ′ ≦ 0.1, −0.1 ≦ y ′ ≦ 0.1,
(1-x ′) (0.05−0.98y ′) ≦ z ′ ≦ (1-x ′) (0.20−0.88y ′)
It is. ]

更に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、その構成材料であるリチウム遷移金属複合酸化物粉体Bが、更に、Mo、W、Nb、Ta及びReからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有してなるものが好ましい(請求項19)。   Further, in the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, the lithium transition metal composite oxide powder B which is a constituent material thereof is further selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta and Re. Those containing one or more elements are preferred (claim 19).

本発明のリチウム二次電池用正極は、上記のリチウム二次電池用正極活物質材料と結着剤とを少なくとも含有する正極活物質層を集電体上に有することを特徴とする(請求項20)。   The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention has a positive electrode active material layer containing at least the positive electrode active material for a lithium secondary battery and a binder on the current collector (claim). 20).

本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵・放出可能な負極、リチウム塩を含有する非水電解質、及びリチウムを吸蔵・放出可能な正極を備えたリチウム二次電池であって、正極としてこのような本発明のリチウム二次電池用正極を用いたことを特徴とする(請求項21)。   The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium. Such a positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention is used (claim 21).

本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、リチウム二次電池用正極として用いた場合、レート・出力特性といった負荷特性の向上と高密度化の両立を図ることができるため、本発明によれば、性能の優れたリチウム二次電池を提供することができる。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention, when used as a positive electrode for a lithium secondary battery, can achieve both improvement in load characteristics such as rate and output characteristics and higher density, and therefore, in the present invention. According to this, a lithium secondary battery having excellent performance can be provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に特定されない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the gist of the present invention. It is not specified in the contents.

[リチウム二次電池用正極活物質材料]
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料(以下、「正極活物質」と記載する場合がある)は、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物からなり、少なくとも特定の2種類の化合物(リチウム含有遷移金属化合物粉体Aとリチウム含有遷移金属化合物粉体B)を混合したものであり、水銀圧入法による水銀圧入量が0.75cm/g以下であることを特徴とする。
[Positive electrode active material for lithium secondary battery]
The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “positive electrode active material”) is composed of a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, and at least specified. The two types of compounds (lithium-containing transition metal compound powder A and lithium-containing transition metal compound powder B) are mixed, and the mercury intrusion amount by the mercury intrusion method is 0.75 cm 3 / g or less. Features.

<リチウム含有遷移金属化合物粉体A>
本発明におけるリチウム含有遷移金属化合物粉体Aは、表面凹凸と内部空隙を有する球状二次粒子形態を有することを特徴とする。ここで、「表面凹凸を有する」とは、サイズや形態が一定ではない一次粒子同士がランダムに凝集して球状の二次粒子体を形成する結果、その表面が滑らかにはならず、起伏に富む形態を有することを指す。また、「内部空隙を有する」とは、二次粒子内部に少なからぬ空隙(開口空隙と閉口空隙の双方を含む)が存在することを指し、その空隙形状が入り組んだ形態を有していることも特徴の1つである。このような形態的特徴は、例えば、表面や断面の走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができ、粉体内に存在する空隙量の程度は、例えば、水銀圧入法による細孔容量を測定することにより、確認することができる。
<Lithium-containing transition metal compound powder A>
The lithium-containing transition metal compound powder A in the present invention is characterized by having a spherical secondary particle form having surface irregularities and internal voids. Here, “having surface irregularities” means that primary particles having a non-constant size and shape are randomly aggregated to form spherical secondary particles, and the surface is not smooth and undulated. It refers to having a rich form. In addition, “having internal voids” means that there are not a few voids (including both open voids and closed voids) in the secondary particles, and that the void shape is complicated. Is one of the features. Such morphological features can be confirmed, for example, by a scanning electron microscope (SEM) of the surface or cross section, and the degree of voids present in the powder is measured, for example, by pore volume by mercury porosimetry. This can be confirmed.

<リチウム含有遷移金属化合物粉体B>
本発明におけるリチウム含有遷移金属化合物粉体Bは、前記リチウム含有遷移金属化合物粉体Aの二次粒子表面凹凸部及び内部開口空隙に充填可能なサイズを有する一次粒子からなることを特徴とする。かかる一次粒子は、単分散した微細なものであることが好ましい。
<Lithium-containing transition metal compound powder B>
The lithium-containing transition metal compound powder B in the present invention is characterized by comprising primary particles having a size that can be filled in the surface irregularities of the secondary particles and the internal opening voids of the lithium-containing transition metal compound powder A. Such primary particles are preferably monodispersed and fine.

このリチウム含有遷移金属化合物粉体Bを得る方法としては、前記形態的特徴を得ることが可能であれば、特に限定されないが、例えば、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物と、焼成時の粒成長及び焼結を抑制する添加剤とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程とを少なくとも含む製造方法により得ることができる。   The method for obtaining the lithium-containing transition metal compound powder B is not particularly limited as long as the morphological characteristics can be obtained. For example, the lithium compound, at least one kind of transition metal compound, and firing A slurry preparation step for obtaining a slurry in which an additive for suppressing grain growth and sintering at the time is pulverized in a liquid medium to uniformly disperse them, and a spray drying step for spray drying the obtained slurry; It can be obtained by a production method including at least a firing step of firing the obtained spray-dried powder and a classification step of classifying the obtained fired body.

<水銀圧入法>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、前記リチウム含有遷移金属化合物粉体Aとリチウム含有遷移金属化合物粉体Bの混合体であって、水銀圧入法による測定において、特定の条件を満たすことを特徴としている。よって、水銀圧入法について、以下簡単に説明する。水銀圧入法は、多孔質粒子等の試料について、圧力を加えながらその細孔に水銀を浸入させ、圧力と圧入された水銀量との関係から、比表面積や細孔径分布等の情報を得る手法である。
<Mercury intrusion method>
The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is a mixture of the lithium-containing transition metal compound powder A and the lithium-containing transition metal compound powder B, and has specific conditions in the measurement by mercury porosimetry. It is characterized by satisfying. Therefore, the mercury intrusion method will be briefly described below. The mercury intrusion method is a method for obtaining information such as specific surface area and pore size distribution from the relationship between pressure and the amount of mercury intruded into a pore of a sample such as porous particles while applying pressure. It is.

具体的には、まず、試料の入った容器内を真空排気した上で、容器内に水銀を満たす。水銀は表面張力が高く、そのままでは試料表面の細孔には水銀は浸入しないが、水銀に圧力をかけ、徐々に昇圧していくと、径の大きい細孔から順に径の小さい孔へと、徐々に細孔の中に水銀が浸入していく。圧力を連続的に増加させながら水銀液面の変化(つまり細孔への水銀圧入量)を検出していけば、水銀に加えた圧力と水銀圧入量との関係を表す水銀圧入曲線が得られる。   Specifically, first, the container containing the sample is evacuated and filled with mercury. Mercury has a high surface tension, and as it is, mercury does not penetrate into the pores on the sample surface, but when pressure is applied to the mercury and the pressure is gradually increased, the pores increase in size from the smallest to the smallest. Gradually mercury enters the pores. If a change in the mercury liquid level (that is, the amount of mercury intruded into the pores) is detected while the pressure is continuously increased, a mercury intrusion curve representing the relationship between the pressure applied to the mercury and the amount of mercury intruded can be obtained. .

ここで、細孔の形状を円筒状と仮定し、その半径をr、水銀の表面張力をδ、接触角をθとすると、細孔から水銀を押し出す方向への大きさは、−2πrδ(cosθ)で表される(θ>90°なら、この値は正となる)。また、圧力P下で細孔へ水銀を押し込む方向への力の大きさはπrPで表されることから、これらの力の釣り合いから以下の数式(1)及び数式(2)が導かれることになる。 Here, assuming that the pore shape is cylindrical, the radius thereof is r, the surface tension of mercury is δ, and the contact angle is θ, the size in the direction of pushing mercury out of the pore is −2πrδ (cos θ (If θ> 90 °, this value is positive). Further, since the magnitude of the force in the direction of pushing mercury into the pores under the pressure P is represented by πr 2 P, the following formulas (1) and (2) are derived from the balance of these forces. It will be.

−2πrδ(cosθ)=πrP (1)
Pr=−2δ(cosθ) (2)
−2πrδ (cos θ) = πr 2 P (1)
Pr = -2δ (cos θ) (2)

水銀の場合、表面張力δ=480dyn/cm程度、接触角θ=140°程度の値が一般的によく用いられる。これらの値を用いた場合、圧力P下で水銀が圧入される細孔の半径は以下の数式(3)で表される。
r(nm)=(7.5×10)/P(Pa) (3)
In the case of mercury, values of surface tension δ = 480 dyn / cm and contact angle θ = 140 ° are generally used. When these values are used, the radius of the pore into which mercury is injected under the pressure P is expressed by the following formula (3).
r (nm) = (7.5 × 10 8 ) / P (Pa) (3)

すなわち、水銀に加えた圧力Pと水銀が浸入する細孔の半径rとの間には相関があることから、得られた水銀圧入曲線に基づいて、試料の細孔半径の大きさとその体積との関係を表す細孔分布曲線を得ることができる。例えば、圧力Pを0.1MPaから100MPaまで変化させると、7500nm程度から7.5nm程度までの範囲の細孔について測定が行えることになる。   That is, since there is a correlation between the pressure P applied to mercury and the radius r of the pore into which mercury enters, the size of the pore radius of the sample and its volume are calculated based on the obtained mercury intrusion curve. A pore distribution curve representing the relationship can be obtained. For example, when the pressure P is changed from 0.1 MPa to 100 MPa, the pores in the range from about 7500 nm to about 7.5 nm can be measured.

なお、水銀圧入法による細孔半径のおおよその測定限界は、下限が約2nm以上、上限が約200μm以下であり、後述する窒素吸着法に比べて、細孔半径が比較的大きな範囲における細孔分布の解析に向いているといえる。   Note that the approximate measurement limit of the pore radius by the mercury intrusion method is that the lower limit is about 2 nm or more and the upper limit is about 200 μm or less, and the pores in a relatively large range compared to the nitrogen adsorption method described later. It can be said that it is suitable for analysis of distribution.

水銀圧入法による測定は、水銀ポロシメータ等の装置を用いて行うことができる。水銀ポロシメータの具体例としては、Micromeritics社製オートポア、Quantachrome社製ポアマスター等が挙げられる。   Measurement by the mercury intrusion method can be performed using an apparatus such as a mercury porosimeter. Specific examples of the mercury porosimeter include an autopore manufactured by Micromeritics, a pore master manufactured by Quantachrome, and the like.

本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料は、水銀圧入法による水銀圧入曲線において、圧力3.86kPaから413MPaまでの昇圧時における水銀圧入量が、0.75cm/g以下であることを特徴とする。水銀圧入量は0.75cm/g以下が必須であるが、好ましくは0.73cm/g以下、より好ましくは0.70cm/g以下である。下限値は特に限定されないが、通常0.1cm/g以上、好ましくは0.2cm/g以上、より好ましくは0.4cm/g以上、特に好ましくは0.5cm/g以上である。この範囲の上限を超えると空隙が過大となり、本発明の正極活物質を正極材として用いる際に、正極板への該正極活物質の充填率が低くなってしまい、電池容量が制約されてしまう場合がある。一方、この範囲の下限を下回ると、粒子間の空隙が過小となってしまうため、本発明の正極活物質を正極材として電池を作製した場合に、粒子間のリチウム拡散が阻害され、負荷特性が低下する場合がある。 The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention has a mercury intrusion amount of 0.75 cm 3 / g or less at a pressure increase from a pressure of 3.86 kPa to 413 MPa in a mercury intrusion curve by a mercury intrusion method. Features. The mercury intrusion amount is essential to be 0.75 cm 3 / g or less, preferably 0.73 cm 3 / g or less, more preferably 0.70 cm 3 / g or less. The lower limit is not particularly limited, but is usually 0.1 cm 3 / g or more, preferably 0.2 cm 3 / g or more, more preferably 0.4 cm 3 / g or more, particularly preferably 0.5 cm 3 / g or more. . When the upper limit of this range is exceeded, the gap becomes excessive, and when the positive electrode active material of the present invention is used as the positive electrode material, the filling rate of the positive electrode active material into the positive electrode plate is lowered, and the battery capacity is restricted. There is a case. On the other hand, if the lower limit of this range is not reached, voids between the particles become excessively small. Therefore, when a battery is produced using the positive electrode active material of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between particles is inhibited, and load characteristics are reduced. May decrease.

本発明の正極活物質は、後述の水銀圧入法によって細孔分布曲線を測定した場合に、通常、以下に説明する特定のピークが存在することが好ましい。なお、本明細書において「細孔分布曲線」とは、細孔の半径の対数を横軸に、その半径以上の半径を有する細孔の単位重量(通常は1g)当たりの細孔体積の合計を、細孔半径の対数で微分した値(Log微分細孔容量(mL/g)(Log Differential Intrusion(mL/g)))を縦軸にプロットしたものであり、通常はプロットした点を結んだグラフとして表す。特に本発明の正極活物質を水銀圧入法により測定して得られた細孔分布曲線を、以下の記載では適宜「本発明における細孔分布曲線」という。   In the positive electrode active material of the present invention, when a pore distribution curve is measured by a mercury intrusion method described later, it is usually preferable that a specific peak described below is present. In the present specification, the “pore distribution curve” means the total pore volume per unit weight (usually 1 g) of pores having a radius equal to or larger than the logarithm of the radius of the pores on the horizontal axis. Is the value obtained by differentiating the logarithm of the pore radius (Log Differential Intrusion (mL / g)) on the vertical axis, and the plotted points are usually connected. Represent as a graph. In particular, a pore distribution curve obtained by measuring the positive electrode active material of the present invention by mercury porosimetry is referred to as “a pore distribution curve in the present invention” as appropriate in the following description.

また、本明細書において「ピークトップ」とは、細孔分布曲線が有する各ピークにおいて縦軸の座標値が最も大きい値をとる点をいう。   In the present specification, “peak top” refers to the point at which the coordinate value of the vertical axis takes the largest value in each peak of the pore distribution curve.

<細孔分布曲線が有するピーク>
本発明における細孔分布曲線が有するピークは、そのピークトップが、細孔半径が通常80nm以上、好ましくは100nm以上、更に好ましくは200nm以上、最も好ましくは300nm以上、また、通常800nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは600nm以下、更に好ましくは500nm以下、最も好ましくは400nm以下の範囲に存在していることが望ましい。
<Peak possessed by pore distribution curve>
In the peak of the pore distribution curve in the present invention, the peak top has a pore radius of usually 80 nm or more, preferably 100 nm or more, more preferably 200 nm or more, most preferably 300 nm or more, and usually 800 nm or less, preferably It is desirable that it exists in the range of 700 nm or less, more preferably 600 nm or less, more preferably 500 nm or less, and most preferably 400 nm or less.

この範囲の上限を超えると、本発明の正極材を用いて電池を作成した場合に、正極材内でのリチウム拡散が阻害され、又は導電パスが不足して、負荷特性が低下する場合がある。一方、この範囲の下限を下回ると、本発明の多孔質粒子を用いて正極を作製した場合に、導電材や結着剤の必要量が増加し、正極板(正極の集電体)への活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。また、微粒子化に伴い、塗料化時の塗膜の機械的性質が硬く、又は脆くなり、電池組立て時の捲回工程で塗膜の剥離が生じ易くなる場合がある。   When the upper limit of this range is exceeded, when a battery is produced using the positive electrode material of the present invention, lithium diffusion in the positive electrode material may be inhibited, or the conductive path may be insufficient, resulting in a decrease in load characteristics. . On the other hand, below the lower limit of this range, when a positive electrode is produced using the porous particles of the present invention, the necessary amount of conductive material and binder increases, and the positive electrode plate (positive electrode current collector) is increased. The filling rate of the active material is restricted, and the battery capacity may be restricted. In addition, with the formation of fine particles, the mechanical properties of the coating film at the time of coating become hard or brittle, and the coating film may be easily peeled off during the winding process during battery assembly.

また、本発明における細孔分布曲線が有する前記ピークの細孔容量は、好適には、通常0.01cm/g以上、好ましくは0.05cm/g以上、より好ましくは0.08cm/g以上、最も好ましくは0.1cm/g以上、また、通常0.5cm/g以下、好ましくは0.4cm/g以下、より好ましくは0.35cm/g以下、最も好ましくは0.3cm/g以下である。この範囲の上限を超えると空隙が過大となり、本発明の正極活物質を正極材として用いる際に、正極板への正極活物質の充填率が低くなってしまい、電池容量が制約されてしまう場合がある。一方、この範囲の下限を下回ると、粒子間の空隙が過小となってしまうため、本発明の正極活物質を正極材として電池を作製した場合に、二次粒子間のリチウム拡散が阻害され、負荷特性が低下する場合がある。 Further, the pore volume of the peak of the pore distribution curve in the present invention are preferably usually 0.01 cm 3 / g or more, preferably 0.05 cm 3 / g or more, more preferably 0.08 cm 3 / g or more, most preferably 0.1 cm 3 / g or more and usually 0.5 cm 3 / g or less, preferably 0.4 cm 3 / g or less, more preferably 0.35 cm 3 / g or less, and most preferably 0 .3 cm 3 / g or less. When the upper limit of this range is exceeded, the gap becomes excessive, and when the positive electrode active material of the present invention is used as the positive electrode material, the filling rate of the positive electrode active material into the positive electrode plate becomes low and the battery capacity is limited. There is. On the other hand, if the lower limit of this range is exceeded, voids between particles become excessively small, so when a battery is produced using the positive electrode active material of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between secondary particles is inhibited, Load characteristics may deteriorate.

本発明における細孔分布曲線は、上述の細孔半径の範囲に現れるピークに加えて、それ以外の範囲に複数のピークを有していてもよい。   The pore distribution curve in the present invention may have a plurality of peaks in other ranges in addition to the peak appearing in the range of the pore radius described above.

本発明における細孔分布曲線において、細孔半径が800nm以上2000nmにピークが存在する場合、その上限は好ましくは1800nm以下、特に好ましくは1500nm以下であり、その下限は、好ましくは1000nm以上、好ましくは1200nm以上である。また、その細孔容量は、好適には、通常0.5cm/g以下、好ましくは0.4cm/g以下、より好ましくは0.35cm/g以下、最も好ましくは0.3cm/g以下である。この細孔容量の範囲の上限を超えると二次粒子間の空隙が過大となり、本発明の正極活物質を正極材として用いる際に、正極板への正極活物質の充填率が低くなってしまい、電池容量が制約されてしまう場合がある。 In the pore distribution curve in the present invention, when a peak exists at a pore radius of 800 nm or more and 2000 nm, the upper limit thereof is preferably 1800 nm or less, particularly preferably 1500 nm or less, and the lower limit thereof is preferably 1000 nm or more, preferably It is 1200 nm or more. Further, the pore volume is preferably usually 0.5 cm 3 / g or less, preferably 0.4 cm 3 / g or less, more preferably 0.35 cm 3 / g or less, and most preferably 0.3 cm 3 / g or less. If the upper limit of the pore volume range is exceeded, voids between secondary particles become excessive, and when the positive electrode active material of the present invention is used as a positive electrode material, the filling rate of the positive electrode active material into the positive electrode plate becomes low. The battery capacity may be limited.

本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料の水銀圧入量は、本発明の正極活物質(混合体)となる前のリチウム含有遷移金属化合物粉体A又はBの何れか少ない水銀圧入量に対して、好ましくは98%以下、より好ましくは95%以下、特に好ましくは90%以下であり、通常40%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、特に好ましくは70%以上である。この範囲の上限を超えると空隙が過大となり、本発明の正極活物質を正極材として用いる際に、正極板への正極活物質の充填率が低くなってしまい、電池容量が制約されてしまう。一方、この範囲の下限を下回ると、粒子間の空隙が過小となってしまうため、本発明の正極活物質を正極材として電池を作製した場合に、粒子間のリチウム拡散が阻害され、負荷特性が低下する場合がある。   The mercury intrusion amount of the positive electrode active material for the lithium secondary battery of the present invention is the smaller amount of mercury intrusion of the lithium-containing transition metal compound powder A or B before becoming the positive electrode active material (mixture) of the present invention. On the other hand, it is preferably 98% or less, more preferably 95% or less, particularly preferably 90% or less, usually 40% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and particularly preferably 70% or more. is there. When the upper limit of this range is exceeded, the voids become excessive, and when the positive electrode active material of the present invention is used as the positive electrode material, the filling rate of the positive electrode active material into the positive electrode plate is lowered, and the battery capacity is restricted. On the other hand, if the lower limit of this range is not reached, voids between the particles become excessively small. Therefore, when a battery is produced using the positive electrode active material of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between particles is inhibited, and load characteristics are reduced. May decrease.

また、リチウム含有遷移金属化合物粉体Aとリチウム含有遷移金属化合物粉体Bの混合割合の範囲としては、重量比(A/B)で、通常20/1以下、好ましくは15/1以下、更に好ましくは10/1以下、最も好ましくは5/1以下、通常1/20以上、好ましくは1/15以上、更に好ましくは1/10以上、最も好ましくは1/5以上である。この範囲を逸脱すると、本発明の効果を得にくくなる場合がある。   Moreover, the range of the mixing ratio of the lithium-containing transition metal compound powder A and the lithium-containing transition metal compound powder B is usually 20/1 or less, preferably 15/1 or less, in terms of weight ratio (A / B). Preferably it is 10/1 or less, most preferably 5/1 or less, usually 1/20 or more, preferably 1/15 or more, more preferably 1/10 or more, and most preferably 1/5 or more. If it deviates from this range, it may be difficult to obtain the effects of the present invention.

<嵩密度>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料の嵩密度は、通常1.6g/cm以上、好ましくは1.7g/cm以上、より好ましくは1.8g/cm以上、最も好ましくは1.9g/cm以上で、通常2.4g/cm以下、好ましくは2.3g/cm以下、より好ましくは2.1g/cm以下、最も好ましくは2.0g/cm以下である。嵩密度がこの上限を上回ることは、粉体充填性や電極密度向上にとって好ましい一方、比表面積が低くなり過ぎる場合があり、電池性能が低下する場合がある。嵩密度がこの下限を下回ると、粉体充填性や電極調製に悪影響を及ぼす場合がある。
<Bulk density>
The bulk density of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is usually 1.6 g / cm 3 or more, preferably 1.7 g / cm 3 or more, more preferably 1.8 g / cm 3 or more, most preferably 1.9 g / cm 3 or more, usually 2.4 g / cm 3 or less, preferably 2.3 g / cm 3 or less, more preferably 2.1 g / cm 3 or less, and most preferably 2.0 g / cm 3 or less. is there. It is preferable for the bulk density to exceed this upper limit to improve the powder filling property and the electrode density, while the specific surface area may become too low, and the battery performance may deteriorate. When the bulk density is lower than this lower limit, the powder filling property and electrode preparation may be adversely affected.

なお、本発明では、嵩密度は、リチウム遷移金属系化合物粉体4g〜10gを10mLのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/cmとして求める。 In the present invention, the bulk density is 4 to 10 g of lithium transition metal compound powder in a 10 mL glass measuring cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm (tap density) g / Obtained as cm 3 .

<メジアン径及び90%積算径(D90)>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料のメジアン径は、通常0.1μm以上、好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、更に好ましくは0.8μm以上、最も好ましくは1μm以上で、通常20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下、更に好ましくは9μm以下、最も好ましくは6μm以下である。メジアン径がこの下限を下回ると、正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる場合があり、上限を超えると電池性能の低下をきたす場合がある。
<Median diameter and 90% integrated diameter ( D90 )>
The median diameter of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is usually 0.1 μm or more, preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferably 0.8 μm or more, and most preferably 1 μm. As described above, it is usually 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, still more preferably 9 μm or less, and most preferably 6 μm or less. When the median diameter is less than this lower limit, there may be a problem in applicability at the time of forming the positive electrode active material layer, and when the upper limit is exceeded, battery performance may be deteriorated.

また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料の二次粒子の90%積算径(D90)は通常40μm以下、好ましくは30μm以下、より好ましくは20μm以下、更に好ましくは18μm以下、最も好ましくは12μm以下で、通常0.5μm以上、好ましくは1μm以上、より好ましくは1.5μm以上、最も好ましくは2μm以上である。90%積算径(D90)が上記上限を超えると電池性能の低下を来たす場合があり、下限を下回ると正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる場合がある。 Further, the 90% cumulative diameter (D 90 ) of the secondary particles of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is usually 40 μm or less, preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, still more preferably 18 μm or less, most preferably It is preferably 12 μm or less, usually 0.5 μm or more, preferably 1 μm or more, more preferably 1.5 μm or more, and most preferably 2 μm or more. When the 90% cumulative diameter (D 90 ) exceeds the above upper limit, battery performance may be deteriorated. When the 90% integrated diameter (D 90 ) is less than the lower limit, there may be a problem in applicability when forming the positive electrode active material layer.

なお、本発明において、平均粒子径としてのメジアン径及び90%積算径(D90)は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準として測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。 In the present invention, the median diameter and the 90% integrated diameter (D 90 ) as the average particle diameter are set to a refractive index of 1.24 using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the particle diameter standard is determined. Measured as a volume reference. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

<BET比表面積>
本発明のリチウムリチウム二次電池用正極活物質材料は、BET比表面積が、通常0.5m/g以上、好ましくは0.8m/g以上、更に好ましくは1.0m/g以上、最も好ましくは1.3m/g以上で、通常5m/g以下、好ましくは4m/g以下、更に好ましくは3m/g以下、最も好ましくは2.8m/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいと嵩密度が上がりにくくなり、正極活物質形成時の塗布性に問題が発生しやすくなる場合がある。
<BET specific surface area>
The positive electrode active material for a lithium lithium secondary battery of the present invention has a BET specific surface area of usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 0.8 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, Most preferably, it is 1.3 m 2 / g or more, usually 5 m 2 / g or less, preferably 4 m 2 / g or less, more preferably 3 m 2 / g or less, and most preferably 2.8 m 2 / g or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance is likely to be lowered. If the BET specific surface area is larger, the bulk density is hardly increased, and a problem may occur in applicability at the time of forming the positive electrode active material.

なお、BET比表面積は、公知のBET式粉体比表面積測定装置によって測定する。本発明では、大倉理研製:AMS8000型全自動粉体比表面積測定装置を用い、吸着ガスに窒素、キャリアガスにヘリウムを使用し、連続流動法によるBET1点式法で測定を行ったものとして定義される。具体的には粉体試料を混合ガスにより150℃の温度で加熱脱気し、次いで液体窒素温度まで冷却して混合ガスを吸着させた後、これを水により室温まで加温して吸着された窒素ガスを脱着させ、その量を熱伝導検出器によって検出し、これから試料の比表面積を算出した。   The BET specific surface area is measured by a known BET powder specific surface area measuring device. In the present invention, Okura Riken: AMS8000 type fully automatic powder specific surface area measurement device is used, nitrogen is used as the adsorption gas, helium is used as the carrier gas, and the measurement is performed by the BET one-point method by the continuous flow method. Is done. Specifically, the powder sample was heated and deaerated with a mixed gas at a temperature of 150 ° C., then cooled to liquid nitrogen temperature to adsorb the mixed gas, and then heated to room temperature with water to be adsorbed. Nitrogen gas was desorbed, the amount was detected by a heat conduction detector, and the specific surface area of the sample was calculated therefrom.

<体積抵抗率>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料を40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率の値は、下限としては、1×10Ω・cm以上が好ましく、5×10Ω・cm以上がより好ましく、1×10Ω・cm以上が更に好ましい。上限としては、1×10Ω・cm以下が好ましく、5×10Ω・cm以下がより好ましく、1×10Ω・cm以下が更に好ましい。この体積抵抗率がこの上限を超えると電池とした時の負荷特性が低下する場合がある。一方、体積抵抗率がこの下限を下回ると、電池とした時の安全性等が低下する場合がある。
<Volume resistivity>
The volume resistivity value when the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is compacted at a pressure of 40 MPa is preferably 1 × 10 3 Ω · cm or more as a lower limit, and 5 × 10 3 Ω · cm. The above is more preferable, and 1 × 10 4 Ω · cm or more is even more preferable. The upper limit is preferably 1 × 10 6 Ω · cm or less, more preferably 5 × 10 5 Ω · cm or less, and still more preferably 1 × 10 5 Ω · cm or less. If this volume resistivity exceeds this upper limit, the load characteristics as a battery may deteriorate. On the other hand, if the volume resistivity falls below this lower limit, the safety and the like when used as a battery may be reduced.

なお、本発明において、リチウム二次電池用正極活物質材料の体積抵抗率は、四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mmで、印加電圧リミッタを90Vとして、リチウム遷移金属系化合物粉体を40MPaの圧力で圧密した状態で測定した体積抵抗率である。体積抵抗率の測定は、粉体抵抗測定装置(ダイアインスツルメンツ社製、ロレスターGP粉体抵抗測定システム)を用い、粉体用プローブユニットにより、所定の加圧下の粉体に対して行う。   In the present invention, the volume resistivity of the positive electrode active material for a lithium secondary battery is such that the four probe / ring electrode, the electrode spacing is 5.0 mm, the electrode radius is 1.0 mm, the sample radius is 12.5 mm, and the applied voltage limiter is Is the volume resistivity measured in a state where the lithium transition metal-based compound powder is compacted at a pressure of 40 MPa, with 90V. The volume resistivity is measured on a powder under a predetermined pressure by a powder probe unit using a powder resistance measurement device (Dia Instruments, Lorester GP powder resistance measurement system).

<含有炭素濃度C>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料の含有炭素濃度C(重量%)値は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.015重量%以上、更に好ましくは0.02重量%以上、最も好ましくは0.3重量%以上であり、通常0.25重量%以下、好ましくは0.2重量%以下、更に好ましくは0.15重量%以下、最も好ましくは0.1重量%以下である。この下限を下回ると電池性能が低下する場合があり、上限を超えると電池とした時のガス発生による膨れが増大したり、電池性能が低下したりする場合がある。
<Contained carbon concentration C>
The carbon concentration C (wt%) value of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is usually 0.01 wt% or more, preferably 0.015 wt% or more, more preferably 0.02 wt% or more. Most preferably 0.3% by weight or more, usually 0.25% by weight or less, preferably 0.2% by weight or less, more preferably 0.15% by weight or less, most preferably 0.1% by weight or less. is there. If the lower limit is not reached, battery performance may be reduced, and if the upper limit is exceeded, swelling due to gas generation when the battery is formed may increase or battery performance may be reduced.

本発明において、リチウム二次電池用正極活物質材料の含有炭素濃度Cは、後述の実施例で示すように、酸素気流中燃焼(高周波加熱炉式)赤外吸収法による測定で求められる。なお、後述の炭素分析により求めたリチウム二次電池用正極活物質材料の含有炭素成分は、炭酸化合物、特に炭酸リチウムの付着量についての情報を示すものとみなすことができる。これは、炭素分析により求めた炭素量を、全て炭酸イオン由来と仮定した数値と、イオンクロマトグラフィーにより分析した炭酸イオン濃度が概ね一致することによる。   In the present invention, the carbon content C of the positive electrode active material for a lithium secondary battery is determined by measurement by an oxygen gas combustion (high-frequency heating furnace type) infrared absorption method, as shown in the following examples. In addition, the carbon component contained in the positive electrode active material for a lithium secondary battery obtained by the carbon analysis described later can be regarded as indicating information on the amount of carbonic acid compound, particularly lithium carbonate. This is due to the fact that the carbon amount determined by carbon analysis is assumed to be all derived from carbonate ions, and the carbonate ion concentration analyzed by ion chromatography generally agrees.

一方、電子伝導性を高めるための手法として導電性カーボンと複合化処理をしたりする場合には、前記規定範囲を超えるC量が検出されることがあるが、そのような処理が施された場合におけるC値は、前記規定範囲に限定されるものではない。   On the other hand, when a composite treatment with conductive carbon is performed as a method for increasing the electron conductivity, a C amount exceeding the specified range may be detected, but such a treatment was performed. The C value in the case is not limited to the specified range.

ここで、リチウム含有遷移金属化合物粉体Aを製造する方法としては、前記形態的特徴を得ることが可能であれば、特に限定されないが、例えば、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程とを少なくとも含む製造方法により得ることができる。   Here, the method for producing the lithium-containing transition metal compound powder A is not particularly limited as long as the morphological characteristics can be obtained. For example, the lithium compound and at least one or more kinds of transition metal compounds are used. Are prepared in a liquid medium, and a slurry preparation step for obtaining a slurry in which these are uniformly dispersed, a spray drying step for spray-drying the obtained slurry, and a firing step for firing the obtained spray-dried powder And a production method including at least a classification step of classifying the obtained fired body.

また、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Aを製造するにあたり、スラリー調製工程において、リチウム化合物及び、前記遷移金属化合物を、液体媒体中で、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定するメジアン径が0.4μm以下になるまで粉砕し、噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、50cp≦V≦4000cp、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行い、焼成工程において、前記噴霧乾燥粉体を、酸素含有ガス雰囲気下、700℃以上で焼成することにより、特に優れた性能を発現できる。   Further, in producing the lithium-containing transition metal composite oxide powder A, in the slurry preparation step, the lithium compound and the transition metal compound are mixed in a liquid medium with a refractive index using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer. Is set to 1.24, the particle size reference is volume reference, and the mixture is pulverized until the median diameter measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) is 0.4 μm or less, and spray drying step , When the slurry viscosity at spray drying is V (cp), the slurry supply amount is S (L / min), and the gas supply amount is G (L / min), 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp, 500 ≦ G / S Spray drying is performed under the condition of ≦ 10000, and in the firing step, the spray-dried powder is fired at 700 ° C. or higher in an oxygen-containing gas atmosphere. Performance can express.

また、リチウム含有遷移金属化合物粉体Aを製造するにあたり、スラリー調製工程において、ホウ素含有化合物とタングステン含有化合物を、それぞれ主成分原料中の遷移金属元素の合計モル量に対して合計0.01モル%以上、2モル%未満の割合で併用添加した後、900℃以上で焼成することにより、特に優れた性能を発現できる。ここで、添加量の範囲は、通常0.01モル以上、2モル%未満であるが、好ましくは0.1モル%以上、1.9モル%以下、より好ましくは0.5モル%以上、1.8モル%以下、最も好ましくは1モル%以上、1.75モル%以下である。また焼成温度の範囲は、通常900℃以上であるが、好ましくは950℃以上、1200℃以下、より好ましくは975℃以上、1100℃以下、最も好ましくは、990℃以上、1050℃以下である。   Further, in producing the lithium-containing transition metal compound powder A, in the slurry preparation step, the boron-containing compound and the tungsten-containing compound are each 0.01 mol in total with respect to the total molar amount of the transition metal elements in the main component raw material. Particularly excellent performance can be exhibited by firing at 900 ° C. or higher after the combined addition at a ratio of% or more and less than 2 mol%. Here, the range of the addition amount is usually 0.01 mol or more and less than 2 mol%, preferably 0.1 mol% or more and 1.9 mol% or less, more preferably 0.5 mol% or more, It is 1.8 mol% or less, most preferably 1 mol% or more and 1.75 mol% or less. The range of the firing temperature is usually 900 ° C. or higher, preferably 950 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, more preferably 975 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, and most preferably 990 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower.

また、リチウム含有遷移金属化合物粉体Bを製造する方法としては、前記形態的特徴を得ることが可能であれば、特に限定されないが、例えば、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物と、焼成時の粒成長及び焼結を抑制する添加剤とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程とを少なくとも含む製造方法により得ることができる。   The method for producing the lithium-containing transition metal compound powder B is not particularly limited as long as the morphological characteristics can be obtained. For example, the lithium compound and at least one or more transition metal compounds , A slurry preparation step for obtaining a slurry in which the additives for suppressing grain growth and sintering during firing are pulverized in a liquid medium, and these are uniformly dispersed, and a spray drying step for spray drying the obtained slurry And a production method including at least a firing step of firing the obtained spray-dried powder and a classification step of classifying the obtained fired body.

また、リチウム含有遷移金属化合物粉体Bを製造するにあたり、スラリー調製工程において、リチウム化合物及び、前記遷移金属化合物と、前記添加剤とを、液体媒体中で、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定するメジアン径が0.4μm以下になるまで粉砕し、噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、50cp≦V≦4000cp、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行い、焼成工程において、前記噴霧乾燥粉体を、酸素含有ガス雰囲気下、900℃以上で焼成することにより、特に優れた性能を発現できる。   Further, in producing the lithium-containing transition metal compound powder B, in the slurry preparation step, the lithium compound, the transition metal compound, and the additive are mixed in a liquid medium with a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device. Then, the refractive index is set to 1.24, the particle diameter standard is the volume standard, and the mixture is pulverized until the median diameter measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) is 0.4 μm or less. In the spray drying process, when the slurry viscosity during spray drying is V (cp), the slurry supply amount is S (L / min), and the gas supply amount is G (L / min), 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp, 500 Spray drying is performed under the condition of ≦ G / S ≦ 10000, and the spray-dried powder is fired at 900 ° C. or higher in an oxygen-containing gas atmosphere in the firing step. More can be expressed particularly excellent performance.

<焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤>
本発明において、「焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤」とは、高温焼成時における正極活物質の一次粒子間又は二次粒子間の焼結を抑制する等して、活物質粒子の成長を抑制し、高結晶化を図りつつ、微細で多数空隙を有する粉体性状を得る効果があるものをいう。
<Additives that suppress grain growth and sintering during firing>
In the present invention, the “additive that suppresses grain growth and sintering during firing” refers to an active material that suppresses sintering between primary particles or secondary particles during positive electrode active material firing during high temperature firing. This refers to those that have the effect of suppressing the growth of particles and achieving high crystallization, and obtaining a fine powder property having a large number of voids.

本発明において、焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤として添加する特定の化合物が、焼成時の粒成長や焼結を抑制する効果を発現する機構は明らかではないが、実施例として原子価が5価又は6価をとり得る金属元素から構成される化合物が共通して効果を発現することから、これらが、リチウム遷移金属系化合物を構成するカチオン元素の何れとも異なる、5〜7価といった高価数状態を安定にとり得るものであり、固相反応によって殆ど固溶しない結果、リチウム遷移金属系化合物粒子の表面又は粒界に偏在することになる。そのため、正極材活物質粒子同士の接触による物質移動が阻害され、粒子の成長や焼結が抑制されたものと推察している。   In the present invention, the specific compound added as an additive that suppresses grain growth and sintering during firing is not clear as to the mechanism that exerts the effect of suppressing grain growth and sintering during firing. Since compounds composed of metal elements that can be pentavalent or hexavalent have common effects, they are different from any of the cationic elements that constitute the lithium transition metal compounds. It is possible to stably take an expensive number state such as a valence, and as a result of being hardly dissolved by a solid-phase reaction, it is unevenly distributed on the surface or grain boundary of the lithium transition metal compound particles. Therefore, it is presumed that the mass transfer due to the contact between the positive electrode active material particles is inhibited, and the growth and sintering of the particles are suppressed.

添加剤の種類としては、前記効果を発現するものであればその種類に格別の制限はないが、高価数状態が安定な、Mo、W、Nb、Ta及びReからなる群より選ばれる元素を含有する化合物が好ましく、通常は酸化物材料が用いられる。   The type of additive is not particularly limited as long as it exhibits the above effects, but an element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta, and Re, which is stable in the high number state. The compound to contain is preferable and an oxide material is used normally.

添加剤としての例示化合物としては、MoO、MoO、MoO、MoO、Mo、Mo、LiMoO、WO、WO、WO、WO、W、W、W1849、W2058、W2470、W2573、W40118、LiWO、NbO、NbO、NbO、Nb、NbO、NbO、LiNbO、TaO、TaO、Ta、LiTaO、ReO、ReO、Re等が挙げられ、好ましくはMoO、LiMoO、WO、LiWO、LiNbO、Ta、LiTaO、ReOが挙げられ、より好ましくはWO、LiWO、ReOが挙げられ、最も好ましくはWOが挙げられる。 Exemplary compounds as an additive, MoO, MoO 2, MoO 3 , MoO x, Mo 2 O 3, Mo 2 O 5, Li 2 MoO 4, WO, WO 2, WO 3, WO x, W 2 O 3 , W 2 O 5 , W 18 O 49 , W 20 O 58 , W 24 O 70 , W 25 O 73 , W 40 O 118 , Li 2 WO 4 , NbO, NbO 2 , Nb 2 O, Nb 2 O 5 , Nb 4 O, Nb 6 O, LiNbO 3 , TaO, TaO 2 , Ta 2 O 5 , LiTaO 3 , ReO 2 , ReO 3 , Re 2 O 3 and the like can be mentioned, preferably MoO 3 , Li 2 MoO 4 , WO 3, Li 2 WO 4, LiNbO 3, Ta 2 O 5, LiTaO 3, ReO 3 , and more preferably include include WO 3, Li 2 WO 4, ReO 3, most virtuous Properly it can be mentioned WO 3.

これらの添加剤の添加量の範囲としては、主成分原料を構成する遷移金属元素の合計モル量に対して、通常0.01モル%以上、好ましくは0.03モル%以上、より好ましくは0.04モル%以上、特に好ましくは0.05モル%以上、通常2モル%未満、好ましくは1.8モル%以下、更に好ましくは1.5モル%以下、特に好ましくは1.3モル%以下である。この下限を下回ると、前記効果が得られなくなる場合があり、上限を超えると電池性能の低下を招く場合がある。   The range of the amount of these additives is usually 0.01 mol% or more, preferably 0.03 mol% or more, more preferably 0, based on the total molar amount of transition metal elements constituting the main component raw material. 0.04 mol% or more, particularly preferably 0.05 mol% or more, usually less than 2 mol%, preferably 1.8 mol% or less, more preferably 1.5 mol% or less, particularly preferably 1.3 mol% or less. It is. If the lower limit is not reached, the above effect may not be obtained. If the upper limit is exceeded, battery performance may be reduced.

また、本発明におけるリチウム含有遷移金属化合物粉体A及び/又はBは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物等が挙げられる。硫化物としては、TiSやMoS等の二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MeMo(MeはPb、Ag、Cu等の各種遷移金属)で表される、強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物等が挙げられる。リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)で表され、具体的には例えば、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPO等が挙げられる。 In addition, the lithium-containing transition metal compound powder A and / or B in the present invention is a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, such as sulfides, phosphate compounds, and lithium transitions. Examples include metal complex oxides. As the sulfide, a strong compound represented by a compound having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 or MoS 2 or a general formula Me x Mo 6 S 8 (Me is various transition metals such as Pb, Ag, and Cu). Examples include a chevrel compound having a three-dimensional skeleton structure. Examples of the phosphate compound include those belonging to the olivine structure, and are generally represented by LiMePO 4 (Me is at least one or more transition metals). Specifically, for example, LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 4 and LiMnPO 4 .

リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的には例えば、LiMn、LiCoMnO、LiNi0.5Mn1.5、CoLiVO等が挙げられる。層状構造を有するものは、一般的にLiMeO(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的には例えば、LiCoO、LiNiO、LiNi1−xCo、LiNi1−x−yCoMn、LiNi0.5Mn0.5、Li1.2Cr0.4Mn0.4、Li1.2Cr0.4Ti0.4、LiMnO等が挙げられる。 Examples of the lithium transition metal composite oxide include spinel structures capable of three-dimensional diffusion and those belonging to a layered structure capable of two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally represented as LiMe 2 O 4 (Me is at least one or more transition metals), specifically, for example, LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1. 5 O 4 , CoLiVO 4 and the like. Those having a layered structure are generally expressed as LiMeO 2 (Me is at least one or more transition metals). Specifically, for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiNi 1 -x-y Co x Mn y O 2, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, Li 1.2 Cr 0.4 Mn 0.4 O 2, Li 1.2 Cr 0.4 Ti 0.4 O 2 , LiMnO 2 and the like.

本発明におけるリチウム含有遷移金属化合物粉体A及び/又はBは、リチウムイオン拡散の点からオリビン構造、スピネル構造、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるものが好ましい。中でも層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるものが特に好ましい。   The lithium-containing transition metal compound powder A and / or B in the present invention preferably includes a crystal structure belonging to an olivine structure, spinel structure, or layered structure from the viewpoint of lithium ion diffusion. Among these, those including a crystal structure belonging to a layered structure are particularly preferable.

ここで、層状構造に関して更に詳しく述べる。層状構造を有するものの代表的な結晶系としては、LiCoO、LiNiOのようなα−NaFeO型に属するものがあり、これらは六方晶系であり、その対称性から空間群
に帰属される。以下、これを「層状R(−3)m構造」と表記することがある。
Here, the layered structure will be described in more detail. As a typical crystal system having a layered structure, there are those belonging to the α-NaFeO 2 type such as LiCoO 2 and LiNiO 2 , which are hexagonal and have a space group due to their symmetry.
Is attributed to Hereinafter, this may be referred to as a “layered R (−3) m structure”.

ただし、層状LiMeOとは、層状R(−3)m構造に限るものではない。これ以外にも、いわゆる層状Mnと呼ばれるLiMnOは、斜方晶系で空間群Pm2mの層状化合物であり、また、いわゆる213相と呼ばれるLiMnOは、Li[Li1/3Mn2/3]Oとも表記でき、単斜晶系の空間群C2/m構造であるが、やはりLi層と[Li1/3Mn2/3]層及び酸素層が積層した層状化合物である。 However, the layered LiMeO 2 is not limited to the layered R (−3) m structure. In addition, LiMnO 2 called so-called layered Mn is an orthorhombic and space-group Pm2m layered compound, and Li 2 MnO 3 called so-called 213 phase is Li [Li 1/3 Mn 2 / 3 ] O 2 , which is a monoclinic space group C2 / m structure, but is also a layered compound in which a Li layer, a [Li 1/3 Mn 2/3 ] layer and an oxygen layer are laminated.

<リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物>
また、本発明におけるリチウム含有遷移金属化合物粉体A及び/又はBは、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を主成分としたものであることが好ましく、組成が下記(I)式で表されるものが、更に好ましい。
LiMO (I)
<Lithium nickel manganese cobalt based composite oxide>
In addition, the lithium-containing transition metal compound powder A and / or B in the present invention is mainly composed of a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide including a crystal structure belonging to a layered structure. It is more preferable that the composition is represented by the following formula (I).
LiMO 2 (I)

(I)式中、Mは、Li、Ni及びMn、或いは、Li、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は通常0.1以上、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.5以上、特に好ましくは0.6以上、更に好ましくは0.7以上、より一層好ましくは0.8以上、最も好ましくは0.9以上、通常5以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下、特に好ましくは2.5以下、最も好ましくは1.5以下である。Co/(Mn+Ni+Co)モル比は、通常0以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.03以上、最も好ましくは0.05以上、通常0.35以下、好ましくは0.345以下、より好ましくは0.34以下である。M中のLiモル比は、通常0.001以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.03以上、最も好ましくは0.04以上、通常0.2以下、好ましくは0.19以下、より好ましくは0.18以下、更に好ましくは0.17以下、最も好ましくは0.15以下である。   In the formula (I), M is an element composed of Li, Ni and Mn, or Li, Ni, Mn and Co, and the Mn / Ni molar ratio is usually 0.1 or more, preferably 0.3 or more. More preferably 0.5 or more, particularly preferably 0.6 or more, still more preferably 0.7 or more, still more preferably 0.8 or more, most preferably 0.9 or more, usually 5 or less, preferably 4 or less. , More preferably 3 or less, particularly preferably 2.5 or less, and most preferably 1.5 or less. The Co / (Mn + Ni + Co) molar ratio is usually 0 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.03 or more, most preferably 0.05 or more, usually 0.35 or less, Preferably it is 0.345 or less, More preferably, it is 0.34 or less. The molar ratio of Li in M is usually 0.001 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.03 or more, most preferably 0.04 or more, usually 0.2 or less. , Preferably 0.19 or less, more preferably 0.18 or less, still more preferably 0.17 or less, and most preferably 0.15 or less.

なお、上記組成式(I)においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。不定比性がある場合、酸素の原子比は、通常2±0.2の範囲、好ましくは2±0.15の範囲、より好ましくは2±0.12の範囲、更に好ましくは2±0.10の範囲、特に好ましくは2±0.05の範囲である。   In the above composition formula (I), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. In the case of non-stoichiometry, the atomic ratio of oxygen is usually in the range of 2 ± 0.2, preferably in the range of 2 ± 0.15, more preferably in the range of 2 ± 0.12, and even more preferably 2 ± 0. It is in the range of 10, particularly preferably in the range of 2 ± 0.05.

<好適組成>
本発明の構成要素であるリチウム含有遷移金属化合物粉体A及び/又はBは、前記組成式(I)におけるMサイト中の原子構成が、下記式(II)で示されるものが特に好ましい。
M=Liz/(2+z){(Ni(1+y)/2Mn(1-y)/2)1-xCox}2/(2+z) (II)
<Preferred composition>
The lithium-containing transition metal compound powders A and / or B that are constituent elements of the present invention are particularly preferably those in which the atomic configuration in the M site in the composition formula (I) is represented by the following formula (II).
M = Li z / (2 + z) {(Ni (1 + y) / 2 Mn (1-y) / 2 ) 1-x Co x } 2 / (2 + z) (II)

そして、上記式(II)中のx、y、zは、通常、以下の関係式を満たす。
0.1<x≦0.35、
−0.1≦y≦0.1、
(1−x)(0.02−0.98y)≦z≦(1−x)(0.20−0.88y)
And x, y, z in the above formula (II) usually satisfies the following relational expression.
0.1 <x ≦ 0.35,
−0.1 ≦ y ≦ 0.1,
(1-x) (0.02-0.98y) ≤z≤ (1-x) (0.20-0.88y)

上記(II)式において、xの値は、通常0.1より大きく、好ましくは0.15以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.25以上、最も好ましくは0.30以上、通常0.35以下、好ましくは0.345以下、最も好ましくは0.34以下である。   In the above formula (II), the value of x is usually larger than 0.1, preferably 0.15 or more, more preferably 0.2 or more, further preferably 0.25 or more, most preferably 0.30 or more, Usually 0.35 or less, preferably 0.345 or less, and most preferably 0.34 or less.

yの値は、通常−0.1以上、好ましくは−0.05以上、より好ましくは−0.03以上、最も好ましくは−0.02以上、通常0.1以下、好ましくは0.05以下、より好ましくは0.03以下、最も好ましくは0.02以下である。   The value of y is usually -0.1 or more, preferably -0.05 or more, more preferably -0.03 or more, most preferably -0.02 or more, usually 0.1 or less, preferably 0.05 or less. More preferably, it is 0.03 or less, and most preferably 0.02 or less.

zの値は、通常(1−x)(0.02−0.98y)以上、好ましくは(1−x)(0.03−0.98y)以上、より好ましくは(1−x)(0.04−0.98y)以上、更に好ましくは(1−x)(0.05−0.98y)以上、最も好ましくは(1−x)(0.10−0.98y)以上、通常(1−x)(0.20−0.88y)以下、好ましくは(1−x)(0.18−0.88y)以下、より好ましくは(1−x)(0.17−0.88y)、最も好ましくは(1−x)(0.16−0.88y)以下である。zがこの下限を下回ると導電性が低下し、上限を超えると遷移金属サイトに置換する量が多くなり過ぎて電池容量が低くなる等、これを使用したリチウム二次電池の性能低下を招く場合がある。また、zが大きすぎると、活物質粉体の炭酸ガス吸収性が増大するため、大気中の炭酸ガスを吸収しやすくなる場合がある。その結果、含有炭素濃度が大きくなると推定される。   The value of z is usually (1-x) (0.02-0.98y) or more, preferably (1-x) (0.03-0.98y) or more, more preferably (1-x) (0 0.04-0.98y) or more, more preferably (1-x) (0.05-0.98y) or more, most preferably (1-x) (0.10-0.98y) or more, usually (1 -X) (0.20-0.88y) or less, preferably (1-x) (0.18-0.88y) or less, more preferably (1-x) (0.17-0.88y), Most preferably, it is (1-x) (0.16-0.88y) or less. When z is less than this lower limit, the conductivity is reduced, and when it exceeds the upper limit, the amount of substitution to transition metal sites is excessive and the battery capacity is lowered, leading to a decrease in performance of a lithium secondary battery using this. There is. On the other hand, if z is too large, the carbon dioxide absorbability of the active material powder increases, which may make it easier to absorb carbon dioxide in the atmosphere. As a result, it is estimated that the concentration of contained carbon increases.

また、本発明の構成要素であるリチウム含有遷移金属化合物粉体Bは、前記組成式(I)におけるMサイト中の原子構成が下記式(III)で示されるものが特に好ましい。
M=Liz’/(2+z’){(Ni(1+y’)/2Mn(1-y’)/2)1-x’Cox’}2/(2+z’) (III)
ここで、
0≦x’≦0.1、
−0.1≦y’≦0.1、
(1−x’)(0.05−0.98y’)≦z’≦(1−x’)(0.20−0.88y’)
の範囲にあるものが好ましい。
In addition, the lithium-containing transition metal compound powder B which is a constituent element of the present invention is particularly preferably one in which the atomic configuration in the M site in the composition formula (I) is represented by the following formula (III).
M = Li z ′ / (2 + z ′) {(Ni (1 + y ′) / 2 Mn (1-y ′) / 2 ) 1-x ′ Co x ′ } 2 / (2 + z ′) ( III)
here,
0 ≦ x ′ ≦ 0.1,
−0.1 ≦ y ′ ≦ 0.1,
(1-x ′) (0.05−0.98y ′) ≦ z ′ ≦ (1-x ′) (0.20−0.88y ′)
Those within the range are preferred.

上記(III)式において、x’の値は通常0以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.03以上、最も好ましくは0.04以上、通常0.1以下、好ましくは0.098以下、より好ましくは0.09以下、更に好ましくは0.08以下、一層好ましくは0.07以下、最も好ましくは0.05以下である。y’の値は通常−0.1以上、好ましくは−0.05以上、より好ましくは−0.03以上、最も好ましくは−0.02以上、通常0.1以下、好ましくは0.05以下、より好ましくは0.03以下、最も好ましくは0.02以下である。   In the above formula (III), the value of x ′ is usually 0 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.03 or more, most preferably 0.04 or more, usually 0. 1 or less, preferably 0.098 or less, more preferably 0.09 or less, further preferably 0.08 or less, more preferably 0.07 or less, and most preferably 0.05 or less. The value of y ′ is usually −0.1 or more, preferably −0.05 or more, more preferably −0.03 or more, most preferably −0.02 or more, usually 0.1 or less, preferably 0.05 or less. More preferably, it is 0.03 or less, and most preferably 0.02 or less.

z’の値は通常(1−x’)(0.05−0.98y’)以上、好ましくは(1−x’)(0.06−0.98y’)以上、より好ましくは(1−x’)(0.07−0.98y’)以上、更に好ましくは(1−x’)(0.08−0.98y’)以上、最も好ましくは(1−x’)(0.10−0.98y’)以上、通常(1−x’)(0.20−0.88y’)以下、好ましくは(1−x’)(0.18−0.88y’)以下、より好ましくは(1−x’)(0.17−0.88y’)、最も好ましくは(1−x’)(0.16−0.88y’)以下である。この下限を下回ると導電性が低下し、上限を超えると遷移金属サイトに置換する量が多くなり過ぎて電池容量が低くなる等、これを使用したリチウム二次電池の性能低下を招く場合がある。また、z’が大きすぎると、活物質粉体の炭酸ガス吸収性が増大するため、大気中の炭酸ガスを吸収しやすくなる場合がある。その結果、含有炭素濃度が大きくなると推定される。   The value of z ′ is usually (1−x ′) (0.05−0.98y ′) or more, preferably (1−x ′) (0.06−0.98y ′) or more, more preferably (1− x ′) (0.07−0.98y ′) or more, more preferably (1−x ′) (0.08−0.98y ′) or more, most preferably (1−x ′) (0.10− 0.98y ') or more and usually (1-x') (0.20-0.88y ') or less, preferably (1-x') (0.18-0.88y ') or less, more preferably ( 1-x ') (0.17-0.88y'), most preferably (1-x ') (0.16-0.88y') or less. If the lower limit is not reached, the conductivity decreases, and if the upper limit is exceeded, the amount of substitution to the transition metal site becomes too large, resulting in a decrease in battery capacity. . On the other hand, if z ′ is too large, the carbon dioxide absorbability of the active material powder is increased, which may make it easier to absorb carbon dioxide in the atmosphere. As a result, it is estimated that the concentration of contained carbon increases.

ここで、x’値が0≦x’≦0.1と、Co量が少ない範囲にあると、コストが低減されることに加え、高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合において、充放電容量やサイクル特性、安全性が向上する。   Here, when the x ′ value is in the range of 0 ≦ x ′ ≦ 0.1 and the amount of Co is small, the cost is reduced and the lithium secondary battery is designed to be charged at a high charging potential. As a result, the charge / discharge capacity, cycle characteristics, and safety are improved.

また、本発明のリチウム含有遷移金属化合物粉体A及び/又はBは、異元素が導入されてもよい。異元素としては、B,Na,Mg,Al,Si,K,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sn,Sb,Te,Ba,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Pb,Bi,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,N,F,P,S,Cl,Br,Iの何れか1種以上の中から選択される。これらの異元素は、リチウム含有遷移金属化合物粉体A及び又はBの結晶構造内に取り込まれていてもよく、或いは、リチウム含有遷移金属化合物粉体A及び又はBの結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界等に単体もしくは化合物として偏在していてもよい。   In addition, foreign elements may be introduced into the lithium-containing transition metal compound powder A and / or B of the present invention. Different elements include B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, and Mo. , Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb, Te, Ba, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd , Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, N, F, P, S, Cl, Br, and I are selected from one or more. These foreign elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium-containing transition metal compound powder A and / or B, or may not be incorporated into the crystal structure of the lithium-containing transition metal compound powder A and / or B, It may be unevenly distributed as a simple substance or a compound on the particle surface, crystal grain boundary or the like.

なお、上記(II)、(III)式の組成範囲において、z、z’値が定比である下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が低くなる傾向が見られ、逆にz、z’値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、一方で容量が低下するという傾向が見られる。また、y、y’値が下限、つまりマンガン/ニッケル原子比が小さい程、低い充電電圧で容量が出るが、高い充電電圧を設定した電池のサイクル特性や安全性が低下する傾向が見られ、逆にy、y’値が上限に近い程、高い充電電圧で設定した電池のサイクル特性や安全性が向上する一方で、放電容量やレート特性、出力特性が低下する傾向が見られる。また、x、x’値が下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性といった負荷特性が低くなるという傾向が見られ、逆に、x、x’値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、この上限を超えると、高い充電電圧で設定した場合のサイクル特性や安全性が低下し、また原料コストが高くなる。前記組成パラメータx、x’、y、y’、z、z’を規定範囲とすることは、本発明の重要な構成要素である。   In addition, in the composition range of the above formulas (II) and (III), as the z and z ′ values are closer to the lower limit, which is a constant ratio, the rate characteristics and output characteristics of the battery tend to be lower, and vice versa. However, the closer the z and z ′ values are to the upper limit, the higher the rate characteristics and output characteristics of the battery, but there is a tendency for the capacity to decrease. In addition, the lower the y and y ′ values, that is, the smaller the manganese / nickel atomic ratio, the lower the charging voltage, the higher the capacity, the lower the cycle characteristics and safety of the battery set high charging voltage is seen, Conversely, as the y and y ′ values are closer to the upper limit, the cycle characteristics and safety of the battery set at a higher charge voltage are improved, while the discharge capacity, rate characteristics, and output characteristics tend to decrease. In addition, the closer the x and x ′ values are to the lower limit, the lower the load characteristics such as the rate characteristics and output characteristics of the battery, and conversely, the closer the x and x ′ values are to the upper limit, However, if this upper limit is exceeded, cycle characteristics and safety when set at a high charge voltage will be reduced, and raw material costs will be increased. It is an important component of the present invention that the composition parameters x, x ', y, y', z, and z 'are within a specified range.

ここで本発明の構成要素であるリチウム含有遷移金属化合物粉体Aの好適組成並びに(III)式で規定されるリチウム含有遷移金属化合物粉体Bの組成であるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物におけるLi組成(z、z’及びx、x’)の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。   Here, the preferred composition of the lithium-containing transition metal compound powder A which is a constituent element of the present invention and the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide which is the composition of the lithium-containing transition metal compound powder B defined by the formula (III) The chemical meaning of the Li composition (z, z ′ and x, x ′) will be described in more detail below.

前述のように層状構造は、必ずしもR(−3)m構造に限られるものではないが、R(−3)m構造に帰属し得るものであることが電気化学的な性能面から好ましい。   As described above, the layered structure is not necessarily limited to the R (-3) m structure, but is preferably one that can be attributed to the R (-3) m structure from the viewpoint of electrochemical performance.

上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のx、x’、y、y’、z、z’を求めるには、各遷移金属とLiを、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mn/Coの比を求めることで計算される。   To determine x, x ′, y, y ′, z, and z ′ of the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and Li are analyzed with an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES). And it calculates by calculating | requiring the ratio of Li / Ni / Mn / Co.

構造的視点では、z、z’に係るLiは、同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、z、z’に係るLiによって、電荷中性の原理によりNiの平均価数が2価より大きくなる(3価のNiが生成する)。z、z’はNi平均価数を上昇させるため、Ni価数(Ni(III)の割合)の指標となる。   From a structural point of view, it is considered that Li related to z and z ′ is substituted for the same transition metal site. Here, Li related to z and z 'causes the average valence of Ni to be greater than 2 due to the principle of charge neutrality (trivalent Ni is generated). Since z and z 'increase the Ni average valence, they become indices of the Ni valence (the ratio of Ni (III)).

なお、上記組成式から、z、z’の変化に伴うNi価数(m)を計算すると、Co価数は3価、Mn価数は4価であるとの前提で、
となる。
In addition, when calculating the Ni valence (m) accompanying the change of z and z ′ from the above composition formula, it is assumed that the Co valence is trivalent and the Mn valence is tetravalent.
It becomes.

この計算結果は、Ni価数はz、z’のみで決まるのではなく、x、x’及びy、y’の関数となっていることを意味している。z、z’=0かつy、y’=0であれば、x、x’の値に関係なくNi価数は2価のままである。z、z’が負の値になる場合は、活物質中に含まれるLi量が化学量論量より不足していることを意味し、あまり大きな負の値を有するものは本発明の効果がでない場合がある。一方、同じz、z’値であっても、Niリッチ(y値が大きい)及び/又はCoリッチ(x値が大きい)な組成ほどNi価数は高くなるということを意味し、電池に用いた場合、レート特性や出力特性が高くなるが、反面、容量低下しやすくなる結果となる。このことから、z、z’値の上限と下限はx、x’及びy、y’の関数として規定するのがより好ましいといえる。   This calculation result means that the Ni valence is not determined only by z and z ', but is a function of x, x' and y, y '. If z, z '= 0 and y, y' = 0, the Ni valence remains divalent regardless of the values of x, x '. When z and z ′ are negative values, it means that the amount of Li contained in the active material is less than the stoichiometric amount, and those having a very large negative value are effective for the present invention. It may not be. On the other hand, even if the z and z ′ values are the same, the Ni valence becomes higher as the composition is richer in Ni (larger y value) and / or richer in Co (larger x value). In this case, the rate characteristic and the output characteristic are improved, but on the other hand, the capacity tends to decrease. From this, it can be said that it is more preferable to define the upper and lower limits of the z and z 'values as a function of x, x' and y, y '.

また、本発明の構成成分であるリチウム含有遷移金属化合物粉体Bは、更に、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有していることが好ましく、中でもWを含有していることが特に好ましい。   The lithium-containing transition metal compound powder B, which is a constituent of the present invention, preferably further contains at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re. It is especially preferable that it contains.

<平均一次粒子径>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料の一次粒子の平均径(平均一次粒子径)としては、特に限定されないが、下限としては、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.1μm以上、最も好ましくは0.2μm以上、また、上限としては、好ましくは3μm以下、より好ましくは2.5μm以下、更に好ましくは2μm以下、最も好ましくは1.5μm以下である。平均一次粒子径が、上記上限を超えると、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が低下したりするために、レート特性や出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。一方、上記下限を下回ると、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる場合がある。
<Average primary particle size>
The average primary particle diameter (average primary particle diameter) of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more. The upper limit is preferably 3 μm or less, more preferably 2.5 μm or less, still more preferably 2 μm or less, and most preferably 1.5 μm or less. is there. When the average primary particle diameter exceeds the above upper limit, it may adversely affect the powder filling property or the specific surface area may decrease, which increases the possibility that the battery performance such as rate characteristics and output characteristics will decrease. There is. On the other hand, if the lower limit is not reached, problems such as inferior reversibility of charge and discharge may occur due to undeveloped crystals.

<本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料が上述の効果をもたらす理由>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料が上述の効果をもたらす理由としては、次のように考えられる。
すなわち、本発明の特定の混合物を使用すると、それぞれの単独のリチウム遷移金属複合酸化物粉体を使用した場合より、負荷特性と粉体物性(充填性)のバランスが向上した電池性能が発現できる。特に低温抵抗については、混合割合を最適化することにより、それぞれを単独で使用した場合よりも優れた性能を得ることが可能となる。また、嵩密度についても、それぞれを単独でしようした場合よりも向上させることが可能となる。ところで、特定の活物質粉体の混合物がそれぞれの単独物質より優れた特性をもたらす理由、並びに特定の活物質粉体の混合物が、そうでない混合物より優れた特性を示す理由として、粉体物性(モルフォロジー)の違いが、良い方向に作用しあった結果、相乗効果を発現したものと推察している。
<Reason why the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention brings about the above-mentioned effect>
The reason why the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention brings about the above-described effect is considered as follows.
In other words, when the specific mixture of the present invention is used, battery performance with improved balance between load characteristics and powder physical properties (fillability) can be exhibited as compared with the case where each single lithium transition metal composite oxide powder is used. . Particularly for low temperature resistance, by optimizing the mixing ratio, it is possible to obtain performance superior to the case where each is used alone. Also, the bulk density can be improved as compared with the case where each is used alone. By the way, as a reason why a mixture of specific active material powders provides superior characteristics than each single substance, and a reason why a mixture of specific active material powders exhibits characteristics superior to other mixtures, powder physical properties ( As a result of the difference in morphology) acting in a good direction, it is presumed that a synergistic effect was developed.

[リチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法]
本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する方法は、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程を含んで製造されたリチウム含有遷移金属化合物粉体Aと、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物と、焼成時の粒成長及び焼結を抑制する添加剤とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程を含んで製造されたリチウム含有遷移金属化合物粉体Bとを混合することにより好適に製造される。
[Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery]
In the method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention, a lithium compound and at least one transition metal compound are pulverized in a liquid medium to obtain a slurry in which these are uniformly dispersed. Lithium-containing produced by including a slurry preparation step, a spray drying step of spray drying the obtained slurry, a firing step of firing the obtained spray dried powder, and a classification step of classifying the obtained fired body The transition metal compound powder A, the lithium compound, at least one transition metal compound, and an additive that suppresses grain growth and sintering during firing are pulverized in a liquid medium, and these are uniformly dispersed. A slurry preparing step for obtaining the slurry, a spray drying step for spray drying the obtained slurry, a firing step for firing the obtained spray-dried powder, and a classification for classifying the obtained fired body It is suitably prepared by mixing the produced lithium-containing transition metal compound powder B contains degree.

以下に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法について、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を例にとって詳細に説明する。   Below, the manufacturing method of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries of this invention is demonstrated in detail taking a lithium nickel manganese cobalt type complex oxide as an example.

<スラリー調製工程>
本発明の方法により、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A及びBを製造するに当たり、スラリーの調製に用いる原料化合物のうち、リチウム化合物としては、LiCO、LiNO、LiNO、LiOH、LiOH・HO、LiH、LiF、LiCl、LiBr、LiI、CHOOLi、LiO、LiSO、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウム等が挙げられる。これらリチウム化合物の中で好ましいのは、焼成処理の際にSO、NO等の有害物質を発生させない点で、窒素原子や硫黄原子、ハロゲン原子を含有しないリチウム化合物であり、また、焼成時に分解ガスを発生すること等から、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に分解ガスを発生する等して空隙を形成しやすい化合物であり、これらの点を勘案すると、とりわけLiCO、LiOH、LiOH・HOが好ましく、なかでも取り扱い易く、比較的安価であることからLiCOが特に好ましい。これらのリチウム化合物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
<Slurry preparation process>
Among the raw material compounds used for preparing the slurry in producing the lithium-containing transition metal composite oxide powders A and B by the method of the present invention, the lithium compounds include Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiNO 2 and LiOH. , LiOH.H 2 O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI, CH 3 OOLi, Li 2 O, Li 2 SO 4 , dicarboxylic acid Li, Li citrate, fatty acid Li, alkyl lithium and the like. Among these lithium compounds, lithium compounds containing no nitrogen atom, sulfur atom, or halogen atom are preferable because they do not generate harmful substances such as SO x and NO x during the firing treatment. It is a compound that tends to form voids by generating cracked gas in the secondary particles of spray-dried powder due to generation of cracked gas, etc. Considering these points, Li 2 CO 3 , LiOH, among others LiOH.H 2 O is preferable, and Li 2 CO 3 is particularly preferable because it is easy to handle and relatively inexpensive. These lithium compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A及び/又はBの構成元素としてニッケルを含む場合、その製造に使用するニッケル化合物としては、Ni(OH)、NiO、NiOOH、NiCO、2NiCO・3Ni(OH)・4HO、NiC・2HO、Ni(NO・6HO、NiSO、NiSO・6HO、脂肪酸ニッケル、ニッケルハロゲン化物等が挙げられる。この中でも、焼成処理の際にSO、NO等の有害物質を発生させない点で、Ni(OH)、NiO、NiOOH、NiCO、2NiCO・3Ni(OH)・4HO、NiC・2HOのようなニッケル化合物が好ましい。また更に、工業原料として安価に入手できるという観点及び反応性が高いという観点から、Ni(OH)、NiO、NiOOH、NiCOが好ましく、更に、焼成時に分解ガスを発生すること等から、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に空隙を形成しやすい、という観点から、特に好ましいのは、Ni(OH)、NiOOH、NiCOである。これらのニッケル化合物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Further, when nickel is included as a constituent element of the lithium-containing transition metal composite oxide powder A and / or B, the nickel compound used for the production thereof is Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 , 2NiCO 3・ 3Ni (OH) 2 .4H 2 O, NiC 2 O 4 .2H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NiSO 4 , NiSO 4 .6H 2 O, fatty acid nickel, nickel halide, etc. It is done. Among these, Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 , 2NiCO 3 .3Ni (OH) 2 .4H 2 O, NiC are used in that no harmful substances such as SO X and NO X are generated during the firing process. Nickel compounds such as 2 O 4 .2H 2 O are preferred. Furthermore, Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, and NiCO 3 are preferable from the viewpoint of being inexpensively available as industrial raw materials and high reactivity, and further, since a decomposition gas is generated during firing, etc. Ni (OH) 2 , NiOOH, and NiCO 3 are particularly preferable from the viewpoint of easily forming voids in the secondary particles of the dry powder. These nickel compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A及び/又はBの構成元素としてマンガンを含む場合、その製造に使用するマンガン化合物としてはMn、MnO、Mn等のマンガン酸化物、MnCO、Mn(NO、MnSO、酢酸マンガン、ジカルボン酸マンガン、クエン酸マンガン、脂肪酸マンガン等のマンガン塩、オキシ水酸化物、塩化マンガン等のハロゲン化物等が挙げられる。これらのマンガン化合物の中でも、MnO、Mn、Mn、MnCOは、焼成処理の際にSO、NO等のガスを発生せず、更に工業原料として安価に入手できるため好ましい。これらのマンガン化合物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Further, when manganese is included as a constituent element of the lithium-containing transition metal composite oxide powder A and / or B, manganese compounds used for the production thereof include manganese oxidation such as Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 3 O 4, etc. Products, manganese salts such as MnCO 3 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4 , manganese acetate, manganese dicarboxylate, manganese citrate, and fatty acid manganese, and halides such as oxyhydroxide and manganese chloride. Among these manganese compounds, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , and MnCO 3 do not generate gases such as SO X and NO X during firing, and can be obtained at low cost as industrial raw materials. Therefore, it is preferable. These manganese compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A及び/又はBの構成元素としてニッケルを含む場合、その製造に使用するコバルト化合物としては、Co(OH)、CoOOH、CoO、Co、Co、Co(OCOCH・4HO、CoCl、Co(NO・6HO、Co(SO・7HO、CoCO等が挙げられる。中でも、焼成工程の際にSO、NO等の有害物質を発生させない点で、Co(OH)、CoOOH、CoO、Co、Co、CoCOが好ましく、更に好ましくは、工業的に安価に入手できる点及び反応性が高い点でCo(OH)、CoOOHである。加えて焼成時に分解ガスを発生する等して、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に空隙を形成しやすい、という観点から、特に好ましいのはCo(OH)、CoOOH、CoCOである。これらのコバルト化合物は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Further, when nickel is included as a constituent element of the lithium-containing transition metal composite oxide powder A and / or B, as the cobalt compound used for the production, Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , Examples thereof include Co 3 O 4 , Co (OCOCH 3 ) 2 .4H 2 O, CoCl 2 , Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Co (SO 4 ) 2 .7H 2 O, CoCO 3 and the like. Among them, Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , and CoCO 3 are preferable, and more preferably, from the viewpoint that no harmful substances such as SO X and NO X are generated during the firing process. Co (OH) 2 and CoOOH are industrially inexpensively available and highly reactive. In addition, Co (OH) 2 , CoOOH, and CoCO 3 are particularly preferable from the viewpoint of easily forming voids in the secondary particles of the spray-dried powder due to generation of decomposition gas during firing. These cobalt compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、遷移金属化合物原料としては、単一元素化合物に限らず、複合酸化物や複合水酸化物等、複数の元素が複合化した化合物を用いてもよい。例示化合物としては、
(Ni1−a−bMnaCo、(Ni1−a−bMnCo)(OH)等が挙げられる。
Further, the transition metal compound raw material is not limited to a single element compound, and a compound in which a plurality of elements are complexed such as a complex oxide or a complex hydroxide may be used. Examples of compounds include
(Ni 1-a-b Mn a Co b) 3 O 4, include (Ni 1-a-b Mn a Co b) (OH) 2 and the like.

また、上記のLi、Ni、Mn、Co原料化合物以外にも、他元素を用いたり、あるいは他元素置換を行って前述の異元素を導入したり、後述する噴霧乾燥にて形成される二次粒子内の空隙を効率よく形成させたりすることを目的とした化合物群を使用することが可能である。なお、ここで使用する、二次粒子の空隙を効率よく形成させることを目的として使用する化合物の添加段階は、その性質に応じて、原料混合前又は混合後の何れかを選択することが可能である。特に、混合工程によって機械的剪断応力が加わる等して分解しやすい化合物は混合工程後に添加することが好ましい。   In addition to the above Li, Ni, Mn, and Co raw material compounds, other elements are used, or other elements are substituted to introduce the above-mentioned foreign elements, or secondary formed by spray drying described later. It is possible to use a compound group for the purpose of efficiently forming voids in the particles. In addition, the addition stage of the compound used for the purpose of efficiently forming the voids of the secondary particles used here can be selected either before or after mixing the raw materials depending on the property. It is. In particular, it is preferable to add a compound which is easily decomposed due to mechanical shear stress applied by the mixing step after the mixing step.

また、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Bの製造に使用する、焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤としては、前述の如く、目的とする効果を発現するものであればその種類に格別の制限はないが、高価数状態が安定なMo、W、Nb、Ta、Reといった元素から選ばれる元素を含有する化合物が好ましく、通常は酸化物材料が用いられる。   Moreover, as an additive which suppresses the grain growth and sintering at the time of baking used for manufacture of lithium containing transition metal complex oxide powder B, as long as it expresses the target effect as mentioned above, Although there is no particular limitation on the type, a compound containing an element selected from elements such as Mo, W, Nb, Ta, and Re, which are stable in an expensive number state, is preferable, and an oxide material is usually used.

焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤の例示化合物としては、具体的には例えば、MoO、MoO、MoO、MoO、Mo、Mo、LiMoO、WO、WO、WO、WO、W、W、W1849、W2058、W2470,W2573、W40118、LiWO、NbO、NbO、NbO、Nb、NbO、NbO、LiNbO、TaO、TaO、Ta、LiTaO、ReO、ReO、Re等が挙げられ、好ましくはMoO、LiMoO、WO、LiWO、LiNbO、Ta、LiTaO、ReOが挙げられ、特に好ましくはWO、LiWO、ReOが挙げられ、最も好ましくはWOが挙げられる。これらの添加剤は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of additives that suppress grain growth and sintering during firing include, for example, MoO, MoO 2 , MoO 3 , MoO x , Mo 2 O 3 , Mo 2 O 5 , and Li 2 MoO 4. , WO, WO 2, WO 3 , WO x, W 2 O 3, W 2 O 5, W 18 O 49, W 20 O 58, W 24 O 70, W 25 O 73, W 40 O 118, Li 2 WO 4, NbO, NbO 2, Nb 2 O, Nb 2 O 5, Nb 4 O, Nb 6 O, LiNbO 3, TaO, TaO 2, Ta 2 O 5, LiTaO 3, ReO 2, ReO 3, Re 2 O 3 etc., and preferably MoO 3, Li 2 MoO 4, WO 3, Li 2 WO 4, LiNbO 3, Ta 2 O 5, LiTaO 3, ReO 3 . particularly preferred WO 3, L 2 WO 4, ReO 3, and the like, most preferably include WO 3. These additives may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

原料の混合方法は特に限定されるものではなく、湿式でも乾式でもよい。例えば、ボールミル、振動ミル、ビーズミル等の装置を使用する方法が挙げられる。原料化合物を水、アルコール等の液体媒体中で混合する湿式混合は、より均一な混合が可能であり、かつ焼成工程において混合物の反応性を高めることができるので好ましい。混合の時間は、混合方法により異なるが、原料が粒子レベルで均一に混合されていればよく、例えばボールミル(湿式又は乾式)では通常1時間から2日間程度、ビーズミル(湿式連続法)では滞留時間が通常0.1時間から6時間程度である。   The method for mixing the raw materials is not particularly limited, and may be wet or dry. For example, a method using an apparatus such as a ball mill, a vibration mill, or a bead mill can be used. Wet mixing in which the raw material compound is mixed in a liquid medium such as water or alcohol is preferable because more uniform mixing is possible and the reactivity of the mixture can be increased in the firing step. The mixing time varies depending on the mixing method, but it is sufficient that the raw materials are uniformly mixed at the particle level. For example, a ball mill (wet or dry type) usually takes about 1 to 2 days, and a bead mill (wet continuous method) residence time. Is usually about 0.1 to 6 hours.

なお、原料の混合段階においてはそれと並行して原料の粉砕が為されていることが好ましい。粉砕の程度としては、粉砕後の原料粒子の粒径が指標となるが、平均粒子径(メジアン径)として、通常0.4μm以下、好ましくは0.3μm以下、より好ましくは0.25μm以下、最も好ましくは0.2μm以下とする。粉砕後の原料粒子の平均粒子径が大きすぎると、焼成工程における反応性が低下するのに加え、組成が均一化し難くなる。ただし、必要以上に小粒子化することは、粉砕のコストアップに繋がるので、平均粒子径が通常0.01μm以上、好ましくは0.02μm以上、更に好ましくは0.05μm以上となるように粉砕すればよい。このような粉砕程度を実現するための手段としては特に限定されるものではないが、湿式粉砕法が好ましい。具体的にはダイノーミル等を挙げることができる。   In the raw material mixing stage, it is preferable that the raw material is pulverized in parallel. As the degree of pulverization, the particle diameter of the raw material particles after pulverization is an index, but the average particle diameter (median diameter) is usually 0.4 μm or less, preferably 0.3 μm or less, more preferably 0.25 μm or less, Most preferably, it is 0.2 μm or less. If the average particle size of the pulverized raw material particles is too large, the reactivity in the firing process is lowered, and the composition is difficult to homogenize. However, making particles smaller than necessary leads to an increase in the cost of pulverization, so that the average particle size is usually 0.01 μm or more, preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.05 μm or more. That's fine. A means for realizing such a degree of pulverization is not particularly limited, but a wet pulverization method is preferable. Specific examples include dyno mill.

なお、本発明においてスラリー中の粉砕粒子のメジアン径は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準に設定して測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。   In the present invention, the median diameter of the pulverized particles in the slurry was measured with a known laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus with a refractive index of 1.24 and a particle diameter standard set as a volume standard. Is. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

<噴霧乾燥工程>
湿式混合後は、次いで通常乾燥工程に供される。乾燥方法は特に限定されないが、生成する粒子状物の均一性や粉体流動性、粉体ハンドリング性能、乾燥粒子を効率よく製造できる等の観点から噴霧乾燥が好ましい。その際、噴霧方法は特に限定されないが、例えば、ノズル型アトマイザー(二流体ノズル、三流体ノズル、四流体ノズル)、回転円盤形アトマイザー等を用いた方法を挙げることができる。
<Spray drying process>
After the wet mixing, it is then usually subjected to a drying process. The drying method is not particularly limited, but spray drying is preferable from the viewpoints of uniformity of the generated particulate matter, powder fluidity, powder handling performance, and efficient production of dry particles. In this case, the spraying method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a nozzle type atomizer (two-fluid nozzle, three-fluid nozzle, four-fluid nozzle), a rotating disk-shaped atomizer, and the like.

(噴霧乾燥粉体)
本発明のリチウム含有遷移金属化合物粉体Aの製造方法においては、原料化合物を湿式粉砕して得られたスラリーを噴霧乾燥することにより、リチウム含有遷移金属化合物粉体Bの製造方法においては、原料化合物と添加剤とを湿式粉砕して得られたスラリーを噴霧乾燥することにより、一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる粉体を得る。一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる噴霧乾燥粉体は、本発明の噴霧乾燥粉体の形状的特徴である。形状の確認方法としては、例えば、SEM観察、断面SEM観察が挙げられる。
(Spray-dried powder)
In the method for producing the lithium-containing transition metal compound powder A of the present invention, the slurry obtained by wet pulverizing the raw material compound is spray-dried, whereby the method for producing the lithium-containing transition metal compound powder B includes the raw material. A slurry obtained by wet-grinding a compound and an additive is spray-dried to obtain a powder in which primary particles are aggregated to form secondary particles. The spray-dried powder formed by agglomerating primary particles to form secondary particles is a shape feature of the spray-dried powder of the present invention. Examples of the shape confirmation method include SEM observation and cross-sectional SEM observation.

本発明におけるリチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A及びBの焼成前駆体でもある噴霧乾燥により得られる粉体のメジアン径(ここでは超音波分散をかけずに測定した値)は、通常15μm以下、より好ましくは12μm以下、更に好ましくは9μm以下、最も好ましくは7μm以下となるようにする。ただし、あまりに小さな粒径は得にくい傾向にあるので、通常は3μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは6μm以上である。   The median diameter of the powder obtained by spray drying, which is also the firing precursor of the lithium-containing transition metal composite oxide powders A and B in the present invention (here, a value measured without applying ultrasonic dispersion) is usually 15 μm or less. More preferably, it is 12 μm or less, more preferably 9 μm or less, and most preferably 7 μm or less. However, since it tends to be difficult to obtain a too small particle size, it is usually 3 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 6 μm or more.

噴霧乾燥法で粒子状物を製造する場合、その粒子径は、噴霧形式、加圧気体流供給速度、スラリー供給速度、乾燥温度等を適宜選定することによって制御することができる。   In the case of producing a particulate material by the spray drying method, the particle size can be controlled by appropriately selecting the spray format, the pressurized gas flow supply rate, the slurry supply rate, the drying temperature, and the like.

すなわち、例えば、リチウム化合物、ニッケル化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、更にリチウム含有遷移金属化合物粉体Bを製造する場合、焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤を液体媒体中に分散させたスラリーを噴霧乾燥後、得られた粉体を焼成してリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体等のリチウム遷移金属系化合物粉体を製造するに当たり、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、スラリー粘度Vが、50cp≦V≦4000cpであって、かつ、気液比G/Sが、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行う。   That is, for example, when producing lithium compounds, nickel compounds, manganese compounds, cobalt compounds, and lithium-containing transition metal compound powders B, additives that suppress grain growth and sintering during firing are dispersed in the liquid medium. In the production of lithium transition metal-based compound powders such as lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powders by spray-drying the obtained slurry, the slurry viscosity during spray-drying is expressed as V (cp ), When the slurry supply amount is S (L / min) and the gas supply amount is G (L / min), the slurry viscosity V is 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp, and the gas-liquid ratio G / S is And spray drying under the condition of 500 ≦ G / S ≦ 10000.

スラリー粘度V(cp)が低すぎると一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる粉体を得にくくなる場合があり、高過ぎると供給ポンプが故障したり、ノズルが閉塞したりする場合がある。従って、スラリー粘度V(cp)は、下限値として通常50cp以上、好ましくは100cp以上、更に好ましくは300cp以上、最も好ましくは500cpであり、上限値としては通常4000cp以下、好ましくは3500cp以下、更に好ましくは3000cp以下、最も好ましくは2500cp以下である。   If the slurry viscosity V (cp) is too low, it may be difficult to obtain a powder formed by agglomerating primary particles to form secondary particles. If it is too high, the supply pump may fail or the nozzle may be blocked. There is a case. Therefore, the slurry viscosity V (cp) is usually 50 cp or more as a lower limit, preferably 100 cp or more, more preferably 300 cp or more, most preferably 500 cp, and the upper limit is usually 4000 cp or less, preferably 3500 cp or less. Is 3000 cp or less, most preferably 2500 cp or less.

また、気液比G/Sが上記下限を下回ると二次粒子サイズが粗大化したり乾燥性が低下したりしやすく、上限を超えると生産性が低下する場合がある。従って、気液比G/Sは、下限値として通常500以上、好ましくは1000以上、更に好ましくは1500以上、最も好ましくは1800以上であり、上限値としては通常10000以下、好ましくは9000以下、更に好ましくは8000以下、最も好ましくは7500以下である。   Further, when the gas-liquid ratio G / S is less than the lower limit, the secondary particle size is likely to be coarsened or the drying property is liable to be lowered, and when it exceeds the upper limit, the productivity may be lowered. Therefore, the gas-liquid ratio G / S is usually 500 or more as a lower limit, preferably 1000 or more, more preferably 1500 or more, most preferably 1800 or more, and the upper limit is usually 10,000 or less, preferably 9000 or less, Preferably it is 8000 or less, most preferably 7500 or less.

スラリー供給量Sやガス供給量Gは、噴霧乾燥に供するスラリーの粘度や用いる噴霧乾燥装置の仕様等によって適宜設定される。   The slurry supply amount S and the gas supply amount G are appropriately set according to the viscosity of the slurry used for spray drying, the specifications of the spray drying apparatus used, and the like.

本発明の方法においては、前述のスラリー粘度V(cp)を満たし、かつ用いる噴霧乾燥装置の仕様に適したスラリー供給量とガス供給量を制御して、前述の気液比G/Sを満たす範囲で噴霧乾燥を行えばよく、その他の条件については、用いる装置の種類等に応じて適宜設定されるが、更に次のような条件を選択することが好ましい。   In the method of the present invention, the above-mentioned gas-liquid ratio G / S is satisfied by controlling the slurry supply amount and gas supply amount that meet the above-mentioned slurry viscosity V (cp) and that are suitable for the specifications of the spray drying apparatus to be used. Spray drying may be performed within a range, and other conditions are appropriately set according to the type of apparatus to be used, but it is preferable to select the following conditions.

すなわち、スラリーの噴霧乾燥は、通常、50℃以上、好ましくは70℃以上、更に好ましくは120℃以上、最も好ましくは140℃以上で、通常300℃以下、好ましくは250℃以下、最も好ましくは200℃以下の温度で行うことが好ましい。この温度が高すぎると得られた造粒粒子が中空構造の多いものとなる場合があり、粉体の充填密度が低下する場合がある。一方、低すぎると粉体出口部分での水分結露による粉体固着・閉塞等の問題が生じる場合がある。   That is, spray drying of the slurry is usually 50 ° C. or higher, preferably 70 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, most preferably 140 ° C. or higher, usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, most preferably 200 ° C. It is preferable to carry out at a temperature of ℃ or less. When this temperature is too high, the obtained granulated particles may have a lot of hollow structures, and the packing density of the powder may decrease. On the other hand, if it is too low, problems such as powder sticking and blockage due to moisture condensation at the powder outlet may occur.

<焼成工程>
このようにして得られた焼成前駆体は、次いで焼成処理される。ここで、本発明において「焼成前駆体」とは、噴霧乾燥粉体を処理して得られる焼成前のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物等のリチウム含有遷移金属化合物の前駆体を意味する。例えば、前述の焼成時に分解ガスを発生又は昇華して、二次粒子内に空隙を形成させる化合物を、上述の噴霧乾燥粉体に含有させて焼成前駆体としてもよい。
<Baking process>
The fired precursor thus obtained is then fired. Here, the “firing precursor” in the present invention means a precursor of a lithium-containing transition metal compound such as a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide before firing obtained by treating a spray-dried powder. For example, the above spray-dried powder may contain a compound that generates or sublimates decomposition gas during the above-described firing to form voids in the secondary particles, and serves as a firing precursor.

この焼成条件は、組成や使用するリチウム化合物原料にも依存するが、傾向として、焼成温度が高すぎると、一次粒子が過度に成長し、粒子間の焼結が進行し過ぎ、比表面積が小さくなり過ぎる場合がある。逆に低すぎると、異相が混在し、また結晶構造が発達せずに格子歪が増大する。また比表面積が大きくなりすぎる場合がある。従って、焼成温度としては、通常700℃以上、好ましくは750℃以上、より好ましくは800℃以上、更に好ましくは850℃以上、特に好ましくは900℃以上であり、通常1500℃以下、好ましくは1300℃以下、より好ましくは1200℃以下、特に好ましくは1200℃以下である。ただし、前記組成式(I)(II)及び(III)で示される組成のリチウム含有遷移金属化合物粉体A及びBの製造においては、900℃以上が好ましく、より好ましくは925℃以上、更に好ましくは950℃以上、一層好ましくは975℃以上、最も好ましくは990℃以上であり、通常1200℃以下、好ましくは1175℃以下、更に好ましくは1150℃以下、最も好ましくは1125℃以下である。   This firing condition depends on the composition and the lithium compound raw material used, but as a tendency, if the firing temperature is too high, primary particles grow excessively, sintering between particles proceeds too much, and the specific surface area is small. Sometimes it becomes too much. On the other hand, if it is too low, heterogeneous phases are mixed, and the crystal structure does not develop and lattice strain increases. Moreover, the specific surface area may become too large. Accordingly, the firing temperature is usually 700 ° C. or higher, preferably 750 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. or higher, further preferably 850 ° C. or higher, particularly preferably 900 ° C. or higher, and usually 1500 ° C. or lower, preferably 1300 ° C. Hereinafter, it is more preferably 1200 ° C. or less, particularly preferably 1200 ° C. or less. However, in the production of the lithium-containing transition metal compound powders A and B having the composition represented by the composition formulas (I), (II) and (III), 900 ° C. or higher is preferable, more preferably 925 ° C. or higher, still more preferably. Is 950 ° C. or higher, more preferably 975 ° C. or higher, most preferably 990 ° C. or higher, usually 1200 ° C. or lower, preferably 1175 ° C. or lower, more preferably 1150 ° C. or lower, and most preferably 1125 ° C. or lower.

焼成には、例えば、箱形炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を使用することができる。焼成工程は、通常、昇温・最高温度保持・降温の3部分に分けられる。2番目の最高温度保持部分は必ずしも1回とは限らず、目的に応じて2段階又はそれ以上の段階をふませてもよく、二次粒子を破壊しない程度に凝集を解消することを意味する解砕工程又は、一次粒子或いは更に微小粉末まで砕くことを意味する粉砕工程を挟んで、昇温・最高温度保持・降温の工程を2回又はそれ以上繰り返してもよい。   For firing, for example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln or the like can be used. The firing process is usually divided into three parts: temperature increase, maximum temperature retention, and temperature decrease. The second maximum temperature holding portion is not necessarily limited to once, and may include two or more steps depending on the purpose, which means that aggregation is eliminated to the extent that secondary particles are not destroyed. The step of raising the temperature, maintaining the maximum temperature, and lowering the temperature may be repeated twice or more with the pulverization step or the pulverization step which means crushing to primary particles or even fine powder.

昇温工程は通常1℃/分以上10℃/分以下の昇温速度で炉内を昇温させる。この昇温速度があまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても炉によっては炉内温度が設定温度に追従しなくなる。昇温速度は、好ましくは1.2℃/分以上、より好ましくは1.5℃/分以上で、好ましくは7℃/分以下、より好ましくは5℃/分以下である。   In the temperature raising step, the temperature in the furnace is usually raised at a temperature raising rate of 1 ° C./min to 10 ° C./min. Even if this rate of temperature rise is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous. However, if it is too fast, the furnace temperature does not follow the set temperature depending on the furnace. The rate of temperature rise is preferably 1.2 ° C./min or more, more preferably 1.5 ° C./min or more, preferably 7 ° C./min or less, more preferably 5 ° C./min or less.

最高温度保持工程での保持時間は、温度によっても異なるが、前述の温度範囲であれば通常30分以上、好ましくは1時間以上、更に好ましくは2時間以上、一層好ましくは3時間以上、最も好ましくは5時間以上で、通常50時間以下、好ましくは25時間以下、更に好ましくは20時間以下、最も好ましくは15時間以下である。焼成時間が短すぎると、結晶性の良いリチウム遷移金属系化合物粉体が得られ難くなる場合がある。一方、焼成時間が長すぎると、その後解砕が必要になったり、解砕が困難になったりするので、不利となる場合がある。   Although the holding time in the maximum temperature holding step varies depending on the temperature, it is usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, more preferably 2 hours or longer, more preferably 3 hours or longer, most preferably within the above-mentioned temperature range. Is 5 hours or longer, usually 50 hours or shorter, preferably 25 hours or shorter, more preferably 20 hours or shorter, most preferably 15 hours or shorter. If the firing time is too short, it may be difficult to obtain a lithium transition metal compound powder having good crystallinity. On the other hand, if the firing time is too long, it may be disadvantageous because subsequent crushing becomes necessary or crushing becomes difficult.

降温工程では、通常0.1℃/分以上10℃/分以下の降温速度で炉内を降温させる。降温速度があまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても目的物の均一性に欠けたり、容器の劣化を早めたりする傾向にある。降温速度は、好ましくは1℃/分以上、より好ましくは3℃/分以上で、好ましくは7℃/分以下、より好ましくは5℃/分以下である。   In the temperature lowering step, the temperature in the furnace is normally decreased at a temperature decreasing rate of 0.1 ° C./min to 10 ° C./min. If the temperature lowering rate is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous, but if it is too fast, it tends to lack uniformity of the target product or accelerate deterioration of the container. The temperature lowering rate is preferably 1 ° C./min or more, more preferably 3 ° C./min or more, preferably 7 ° C./min or less, more preferably 5 ° C./min or less.

焼成時の雰囲気は、得ようとするリチウム遷移金属系化合物粉体の組成によって適切な酸素分圧領域があるため、それを満足するための適切な種々ガス雰囲気が用いられる。ガス雰囲気としては、例えば、酸素、空気、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素、及びそれらの混合ガス等を挙げることができる。本発明において具体的に実施しているリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体については、空気等の酸素含有ガス雰囲気を用いることができる。酸素濃度は通常1体積%以上、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上で、通常100体積%以下、好ましくは50体積%以下、より好ましくは25体積%以下の雰囲気とする。   Since the firing atmosphere has an appropriate oxygen partial pressure region depending on the composition of the lithium transition metal-based compound powder to be obtained, appropriate various gas atmospheres for satisfying the oxygen partial pressure region are used. Examples of the gas atmosphere include oxygen, air, nitrogen, argon, hydrogen, carbon dioxide, and a mixed gas thereof. An oxygen-containing gas atmosphere such as air can be used for the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder specifically implemented in the present invention. The oxygen concentration is usually 1% by volume or higher, preferably 10% by volume or higher, more preferably 15% by volume or higher, and usually 100% by volume or lower, preferably 50% by volume or lower, more preferably 25% by volume or lower.

このような製造方法において、本発明のリチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Aを製造するには、製造条件を一定とした場合には、例えば、リチウム化合物、ニッケル化合物、マンガン化合物、及びコバルト化合物と、焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤とを液体媒体中に分散させたスラリーを調製する際、各化合物の混合比を調整することで、目的とするLi/Ni/Mn/Coのモル比を制御することができる。   In such a production method, in order to produce the lithium-containing transition metal composite oxide powder A of the present invention, when the production conditions are constant, for example, a lithium compound, a nickel compound, a manganese compound, and a cobalt compound And a slurry in which an additive that suppresses grain growth and sintering at the time of firing is dispersed in a liquid medium, the target Li / Ni / Mn / The molar ratio of Co can be controlled.

続いて、このようにして得られたリチウム含有遷移金属化合物粉体Aと、リチウム含有遷移金属化合物粉体Bとを重量比で混合する。リチウム含有遷移金属化合物粉体Aとリチウム含有遷移金属化合物粉体Bとを混合するには、乾式混合でも湿式混合でもよい。例えば、人為的な手振り混合や乳鉢混合、機械的にはブレンダー、レディゲミキサー、メカノフュージョン等を挙げることができる。   Subsequently, the lithium-containing transition metal compound powder A thus obtained and the lithium-containing transition metal compound powder B are mixed at a weight ratio. In order to mix the lithium-containing transition metal compound powder A and the lithium-containing transition metal compound powder B, dry mixing or wet mixing may be used. For example, artificial hand shaking mixing and mortar mixing, mechanically blender, Redige mixer, mechano-fusion, etc. can be mentioned.

このようにして得られたリチウム二次電池用正極活物質材料は、嵩密度が高く、レート・出力等の負荷特性に優れ、性能バランスの良いリチウム二次電池用正極材料が提供される。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery thus obtained provides a positive electrode material for a lithium secondary battery having a high bulk density, excellent load characteristics such as rate and output, and a good performance balance.

[リチウム二次電池用正極]
本発明のリチウム二次電池用正極は、本発明のリチウム二次電池用正極活物質材料及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
[Positive electrode for lithium secondary battery]
The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention is obtained by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention and a binder on a current collector.

正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。   The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used if necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.

正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されているため好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。   As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. Of these, metal materials are preferable, and aluminum is particularly preferable. As for the shape, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.

正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また通常100mm以下、好ましくは1mm以下、より好ましくは50μm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する場合がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる場合がある。   When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 100 mm or less, preferably 1 mm or less, more preferably 50 μm or less. The range of is preferable. If it is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であればよいが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used during electrode production may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, Styrene / isoprene styrene bromide Such as thermoplastic elastomeric polymers such as copolymer and hydrogenated products thereof, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer, etc. Fluorine polymers such as soft resin-like polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、更に好ましくは5重量%以上であり、通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、更に好ましくは40重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and usually 80% by weight or less, preferably 60% by weight or less. More preferably, it is 40% by weight or less, and most preferably 10% by weight or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. It may lead to a decrease in capacity and conductivity.

正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料等を挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは1重量%以上であり、また、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは20重量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下する場合がある。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke. The carbon material etc. of this can be mentioned. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 30%. % By weight or less, more preferably 20% by weight or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.

スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウム遷移金属系化合物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としては、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As a liquid medium for forming a slurry, it is possible to dissolve or disperse a lithium transition metal compound powder as a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener used as necessary. If it is a solvent, there is no restriction | limiting in particular in the kind, You may use either an aqueous solvent or an organic solvent. Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. Can be mentioned. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added together with the thickener, and a slurry such as SBR is slurried. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の正極材料としての本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上であり、通常99.9重量%以下、好ましくは99重量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。   The content of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by weight or more, preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and usually 99%. .9% by weight or less, preferably 99% by weight or less. If the proportion of the lithium transition metal compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.

また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。   The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.

なお、塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、本発明のリチウム二次電池用正極が調製できる。
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
Thus, the positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention can be prepared.

[リチウム二次電池]
本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵・放出可能な上記の本発明のリチウム二次電池用正極と、リチウムを吸蔵・放出可能な負極と、リチウム塩を電解塩とする非水電解質とを備える。更に、正極と負極との間に、非水電解質を保持するセパレータを備えていてもよい。正極と負極との接触による短絡を効果的に防止するには、このようにセパレータを介在させることが望ましい。
[Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention includes the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention capable of occluding and releasing lithium, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte using a lithium salt as an electrolytic salt, Is provided. Furthermore, a separator that holds a non-aqueous electrolyte may be provided between the positive electrode and the negative electrode. In order to effectively prevent a short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode, it is desirable to interpose a separator in this way.

<負極>
負極は通常、正極と同様に、負極集電体上に負極活物質層を形成して構成される。負極集電体の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されていることから好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。負極集電体として金属薄膜を使用する場合、その好適な厚さの範囲は、正極集電体について上述した範囲と同様である。
<Negative electrode>
The negative electrode is usually configured by forming a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector, similarly to the positive electrode. As a material of the negative electrode current collector, a metal material such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or a carbon material such as carbon cloth or carbon paper is used. Among these, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. When a metal thin film is used as the negative electrode current collector, the preferred thickness range is the same as the range described above for the positive electrode current collector.

負極活物質層は、負極活物質を含んで構成される。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に他に制限はないが、通常は安全性の高さの面から、リチウムを吸蔵、放出できる炭素材料が用いられる。   The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions, but it can usually occlude and release lithium from the viewpoint of high safety. A carbon material is used.

炭素材料としては、その種類に特に制限はないが、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)や、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物が挙げられる。有機物の熱分解物としては、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチの炭化物、石油系ピッチの炭化物、或いはこれらピッチを酸化処理したものの炭化物、ニードルコークス、ピッチコークス、フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化物等及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。中でも黒鉛が好ましく、特に好適には、種々の原料から得た易黒鉛性ピッチに高温熱処理を施すことによって製造された、人造黒鉛、精製天然黒鉛、又はこれらの黒鉛にピッチを含む黒鉛材料等であって、種々の表面処理を施したものが主として使用される。これらの炭素材料は、それぞれ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Although there is no restriction | limiting in particular as a carbon material, The graphite (graphite), such as artificial graphite and natural graphite, and the thermal decomposition thing of organic substance on various thermal decomposition conditions are mentioned. Examples of pyrolysis products of organic matter include coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch carbide, petroleum-based pitch carbide, or carbide obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke, phenol resin, crystalline cellulose, etc. And carbon materials obtained by partially graphitizing these, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and the like. Among them, graphite is preferable, and particularly preferable is artificial graphite, purified natural graphite, or graphite material containing pitch in these graphites manufactured by subjecting easy-graphite pitch obtained from various raw materials to high-temperature heat treatment. Therefore, those subjected to various surface treatments are mainly used. One of these carbon materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

負極活物質として黒鉛材料を用いる場合、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離:d002)は、通常0.335nm以上、また、通常0.34nm以下、好ましくは0.337nm以下である。 When a graphite material is used as the negative electrode active material, the d value (interlayer distance: d 002 ) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 0.335 nm or more, and usually 0.34 nm. Hereinafter, it is preferably 0.337 nm or less.

また、黒鉛材料の灰分が、黒鉛材料の重量に対して通常1重量%以下、中でも0.5重量%以下、特に0.1重量%以下であることが好ましい。   Further, the ash content of the graphite material is usually 1% by weight or less, particularly 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less, based on the weight of the graphite material.

更に、学振法によるX線回折で求めた黒鉛材料の結晶子サイズ(Lc)が、通常30nm以上、中でも50nm以上が好ましく、特に100nm以上であることがより好ましい。   Furthermore, the crystallite size (Lc) of the graphite material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, and more preferably 100 nm or more.

また、レーザー回折・散乱法により求めた黒鉛材料のメジアン径が、通常1μm以上、中でも3μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、7μm以上が特に好ましい。また、通常100μm以下、中でも50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下であることが特に好ましい。   Further, the median diameter of the graphite material determined by the laser diffraction / scattering method is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and particularly preferably 7 μm or more. Further, it is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and particularly preferably 30 μm or less.

また、黒鉛材料のBET法比表面積は、通常0.5m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1.0m/g以上、更に好ましくは1.5m/g以上、また、通常25.0m/g以下、好ましくは20.0m/g以下、より好ましくは15.0m/g以下、更に好ましくは10.0m/g以下である。 Moreover, the BET specific surface area of the graphite material is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, and further preferably 1.5 m 2 / g. or more, and usually 25.0 m 2 / g or less, preferably 20.0 m 2 / g, more preferably 15.0 m 2 / g or less, still more preferably 10.0 m 2 / g or less.

更に、黒鉛材料についてアルゴンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析を行った場合に、1580〜1620cm−1の範囲で検出されるピークPの強度Iと、135
0〜1370cm-1の範囲で検出されるピークPの強度Iとの強度比I/Iが、0以上0.5以下であるものが好ましい。また、ピークPの半価幅は26cm-1以下が好ましく、25cm-1以下がより好ましい。
Further, when performing Raman spectroscopy using argon laser light for graphite material, and strength I A of the peak P A is detected in the range of 1580~1620cm -1, 135
Intensity ratio I A / I B of the intensity I B of a peak P B detected in the range of 0~1370Cm -1 is intended preferably 0 or more and 0.5 or less. Further, the half width of the peak P A is preferably 26cm -1 or less, 25 cm -1 or less is more preferable.

なお、上述の各種の炭素材料の他に、リチウムの吸蔵及び放出が可能なその他の材料の負極活物質として用いることもできる。炭素材料以外の負極活物質の具体例としては、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、Li2.6Co0.4N等の窒化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金等が挙げられる。これらの炭素材料以外の材料は、それぞれ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、上述の炭素材料と組み合わせて用いてもよい。 In addition to the above-mentioned various carbon materials, it can also be used as a negative electrode active material of other materials capable of inserting and extracting lithium. Specific examples of negative electrode active materials other than carbon materials include metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, nitrides such as Li 2.6 Co 0.4 N, lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys, and the like. Can be mentioned. One of these materials other than the carbon material may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Moreover, you may use in combination with the above-mentioned carbon material.

負極活物質層は、通常は正極活物質層の場合と同様に、上述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電材及び増粘剤とを液体媒体でスラリー化したものを負極集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。スラリーを形成する液体媒体や結着剤、増粘剤、導電材等としては、正極活物質層について上述したものと同様のものを使用することができる。   As in the case of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer is usually prepared by slurrying the above-described negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material and a thickener in a liquid medium. It can manufacture by apply | coating to a negative electrode electrical power collector, and drying. As the liquid medium, the binder, the thickener, the conductive material, and the like that form the slurry, the same materials as those described above for the positive electrode active material layer can be used.

<非水電解質>
非水電解質としては、例えば公知の有機電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解質、無機固体電解質等を用いることができるが、中でも有機電解液が好ましい。有機電解液は、有機溶媒に溶質(電解質)を溶解させて構成される。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, for example, known organic electrolytes, polymer solid electrolytes, gel electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like can be used. Of these, organic electrolytes are preferable. The organic electrolytic solution is configured by dissolving a solute (electrolyte) in an organic solvent.

ここで、有機溶媒の種類は特に限定されないが、例えばカーボネート類、エーテル類、ケトン類、スルホラン系化合物、ラクトン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、エーテル類、アミン類、エステル類、アミド類、リン酸エステル化合物等を使用することができる。   Here, the type of the organic solvent is not particularly limited. For example, carbonates, ethers, ketones, sulfolane compounds, lactones, nitriles, chlorinated hydrocarbons, ethers, amines, esters, amides. A phosphoric acid ester compound or the like can be used.

代表的なものを列挙すると、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、4−メチル−2−ペンタノン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、1,2−ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が挙げられ、これら化合物は、水素原子が一部ハロゲン原子で置換されていてもよい。また、これらの単独若しくは2種類以上の混合溶媒が使用できる。   Typical examples include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyl- 2-pentanone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, pro Examples include pionitrile, benzonitrile, butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphate, and triethyl phosphate. Is, these compounds, hydrogen atoms may be partially substituted with a halogen atom. Moreover, these single or 2 or more types of mixed solvents can be used.

上述の有機溶媒には、電解塩を解離させるために、高誘電率溶媒を含めることが好ましい。ここで、高誘電率溶媒とは、25℃における比誘電率が20以上の化合物を意味する。高誘電率溶媒の中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び、それらの水素原子をハロゲン等の他の元素又はアルキル基等で置換した化合物が、電解液中に含まれることが好ましい。高誘電率溶媒の電解液に占める割合は、好ましくは20重量%以上、更に好ましくは25重量%以上、最も好ましくは30重量%以上である。高誘電率溶媒の含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の電池特性が得られない場合がある。   The organic solvent described above preferably contains a high dielectric constant solvent in order to dissociate the electrolytic salt. Here, the high dielectric constant solvent means a compound having a relative dielectric constant of 20 or more at 25 ° C. Among the high dielectric constant solvents, it is preferable that ethylene carbonate, propylene carbonate, and compounds in which hydrogen atoms thereof are substituted with other elements such as halogen or alkyl groups are contained in the electrolytic solution. The proportion of the high dielectric constant solvent in the electrolyte is preferably 20% by weight or more, more preferably 25% by weight or more, and most preferably 30% by weight or more. If the content of the high dielectric constant solvent is less than the above range, desired battery characteristics may not be obtained.

また、有機電解液中には、CO、NO、CO、SO等のガスやビニレンカーボネート、ポリサルファイドS 2-等、負極表面にリチウムイオンの効率良い充放電を可能にする良好な被膜を形成する添加剤を任意の割合で添加してもよい。このような添加剤としてはなかでもとりわけビニレンカーボネートが好ましい。 In addition, in the organic electrolyte, a gas such as CO 2 , N 2 O, CO, SO 2 , vinylene carbonate, polysulfide S x 2−, etc., which enables efficient charge / discharge of lithium ions on the negative electrode surface You may add the additive which forms a film in arbitrary ratios. Among these additives, vinylene carbonate is particularly preferable.

更に、有機電解液中には、ジフルオロリン酸リチウム等、サイクル寿命や出力特性の向上に効果を発揮する化合物が任意の割合で含有されていてもよい。   Furthermore, the organic electrolyte solution may contain a compound that exhibits an effect of improving cycle life and output characteristics, such as lithium difluorophosphate, in an arbitrary ratio.

電解塩の種類も特に限定されず、従来公知の任意の溶質を使用することができる。具体的には、例えば、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiB(C、LiBOB、LiCl、LiBr、CHSOLi、CFSOLi、LiN(SOCF、LiN(SO、LiC(SOCF、LiN(SOCF等が挙げられる。これらの電解塩は任意の1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The type of the electrolytic salt is not particularly limited, and any conventionally known solute can be used. Specifically, for example, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiBOB, LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiC (SO 2 CF 3) 3, LiN (SO 3 CF 3) 2 and the like. Any one of these electrolytic salts may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

電解塩のリチウム塩は電解液中に、通常0.5mol/L以上1.5mol/L以下となるように含有させる。電解液中のリチウム塩濃度が0.5mol/L未満でも1.5mol/Lを超えても、電気伝導度が低下し、電池特性に悪影響を与える場合がある。この濃度の下限としては0.75mol/L以上が好ましく、上限として1.25mol/L以下が好ましい。   The lithium salt of the electrolytic salt is usually contained in the electrolytic solution so as to have a concentration of 0.5 mol / L to 1.5 mol / L. Even if the lithium salt concentration in the electrolytic solution is less than 0.5 mol / L or more than 1.5 mol / L, the electrical conductivity may be lowered, and the battery characteristics may be adversely affected. The lower limit of this concentration is preferably 0.75 mol / L or more, and the upper limit is preferably 1.25 mol / L or less.

高分子固体電解質を使用する場合にも、その種類は特に限定されず、固体電解質として公知の任意の結晶質・非晶質の無機物を用いることができる。結晶質の無機固体電解質としては、例えば、LiI、LiN、Li1+xTi2−x(PO(J=Al、Sc、Y、La)、Li0.5−3xRE0.5+xTiO(RE=La、Pr、Nd、Sm)等が挙げられる。また、非晶質の無機固体電解質としては、例えば、4.9LiI−34.1LiO−61B、33.3LiO−66.7SiO等の酸化物ガラス等が挙げられる。これらは任意の1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。 Even when a polymer solid electrolyte is used, the type thereof is not particularly limited, and any known crystalline / amorphous inorganic substance can be used as the solid electrolyte. Examples of the crystalline inorganic solid electrolyte include LiI, Li 3 N, Li 1 + x J x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (J = Al, Sc, Y, La), Li 0.5-3x RE 0. .5 + x TiO 3 (RE = La, Pr, Nd, Sm) and the like. Examples of the amorphous inorganic solid electrolyte include oxide glasses such as 4.9LiI-34.1Li 2 O-61B 2 O 5 and 33.3Li 2 O-66.7SiO 2 . Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.

<セパレータ>
電解質として前述の有機電解液を用いる場合には、電極同士の短絡を防止するために、正極と負極との間にセパレータが介装される。セパレータの材質や形状は特に制限されないが、使用する有機電解液に対して安定で、保液性に優れ、且つ、電極同士の短絡を確実に防止できるものが好ましい。好ましい例としては、各種の高分子材料からなる微多孔性のフィルム、シート、不織布等が挙げられる。高分子材料の具体例としては、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィン高分子が用いられる。特に、セパレータの重要な因子である化学的及び電気化学的な安定性の観点からは、ポリオレフィン系高分子が好ましく、電池におけるセパレータの使用目的の一つである自己閉塞温度の点からは、ポリエチレンが特に望ましい。
<Separator>
When the above-described organic electrolyte is used as the electrolyte, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the electrodes. The material and shape of the separator are not particularly limited, but those that are stable with respect to the organic electrolyte used, have excellent liquid retention properties, and can reliably prevent short-circuiting between electrodes are preferable. Preferable examples include microporous films, sheets, nonwoven fabrics and the like made of various polymer materials. Specific examples of the polymer material include polyolefin polymers such as nylon, cellulose acetate, nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, and polybutene. In particular, from the viewpoint of chemical and electrochemical stability, which is an important factor for separators, polyolefin polymers are preferable. From the viewpoint of self-occluding temperature, which is one of the purposes of use of separators in batteries, polyethylene is preferred. Is particularly desirable.

ポリエチレンからなるセパレータを用いる場合、高温形状維持性の点から、超高分子ポリエチレンを用いることが好ましく、その分子量の下限は好ましくは50万、更に好ましくは100万、最も好ましくは150万である。他方、分子量の上限は、好ましくは500万、更に好ましくは400万、最も好ましくは300万である。分子量が大きすぎると流動性が低くなりすぎてしまい、加熱された時にセパレータの孔が閉塞しない場合があるからである。   When using a separator made of polyethylene, it is preferable to use ultra-high molecular weight polyethylene from the viewpoint of maintaining high-temperature shape, and the lower limit of the molecular weight is preferably 500,000, more preferably 1,000,000, and most preferably 1,500,000. On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 5 million, more preferably 4 million, and most preferably 3 million. This is because if the molecular weight is too large, the fluidity becomes too low, and the pores of the separator may not close when heated.

<電池形状>
本発明のリチウム二次電池は、上述した本発明のリチウム二次電池用正極と、負極と、電解質と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。
<Battery shape>
The lithium secondary battery of the present invention is produced by assembling the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a negative electrode, an electrolyte, and a separator used as necessary into an appropriate shape. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary.

本発明のリチウム二次電池の形状は特に制限されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。一般的に採用されている形状の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。また、電池を組み立てる方法も特に制限されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。   The shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly employed shapes according to the application. Examples of commonly used shapes include a cylinder type with a sheet electrode and separator spiral, an inside-out cylinder type with a combination of pellet electrode and separator, a coin type with a stack of pellet electrode and separator, etc. Can be mentioned. The method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.

以上、本発明のリチウム二次電池の一般的な実施形態について説明したが、本発明のリチウム二次電池は上記実施形態に制限されるものではなく、その要旨を超えない限りにおいて、各種の変形を加えて実施することが可能である。   The general embodiment of the lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the lithium secondary battery of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible as long as the gist thereof is not exceeded. Can be implemented.

以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist.

[物性の測定方法]
後述の各実施例及び比較例において製造されたリチウム遷移金属系化合物粉体の物性等は、各々次のようにして測定した。
[Measurement method of physical properties]
The physical properties and the like of lithium transition metal-based compound powders produced in each Example and Comparative Example described below were measured as follows.

<組成(Li/Ni/Mn/Co)>
前記した方法で、誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−AES)により求めた。
<Composition (Li / Ni / Mn / Co)>
It was determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-AES) by the method described above.

<添加元素(W)の定量>
組成(Li/Ni/Mn/Co)と同様の方法で、ICP−AES分析により求めた。
<Quantification of additive element (W)>
It calculated | required by ICP-AES analysis by the method similar to a composition (Li / Ni / Mn / Co).

<二次粒子のメジアン径>
前記した方法で、すなわち、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定した。
<Median diameter of secondary particles>
With the above-described method, that is, with a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, the refractive index is set to 1.24, the particle diameter reference is the volume reference, and ultrasonic dispersion for 5 minutes (output 30 W, frequency 22.5 kHz). ) Measured later.

<嵩密度>
前記した方法で、すなわち、試料粉体4g〜10gを10mLのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度として求めた。
<Bulk density>
That is, the powder packing density when 4 to 10 g of the sample powder was put in a 10 mL glass graduated cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm was obtained by the method described above.

<比表面積>
前記した方法で、BET法により求めた。
<Specific surface area>
The BET method was used in the above method.

<含有炭素濃度C>
(株)堀場製作所製EMIA−520炭素硫黄分析計を使用した。数十から100mgの試料を、空焼きした磁性るつぼに秤り取り、助燃剤を加えて、酸素気流中、高周波加熱炉で炭素を燃焼抽出した。燃焼ガス中のCOを、非分散赤外吸光光度法により定量した。感度較正には、社団法人日本鉄鋼連盟製150−15低合金鋼1号(C保証値:0.469重量%)を使用した。
<Contained carbon concentration C>
An EMIA-520 carbon sulfur analyzer manufactured by HORIBA, Ltd. was used. A sample of several tens to 100 mg was weighed into an air-baked magnetic crucible, a combustion aid was added, and carbon was extracted by combustion in a high-frequency heating furnace in an oxygen stream. CO 2 in the combustion gas was quantified by non-dispersive infrared absorption spectrophotometry. For sensitivity calibration, 150-15 low alloy steel No. 1 (C guaranteed value: 0.469% by weight) manufactured by Japan Iron and Steel Federation was used.

<体積抵抗率>
粉体抵抗率測定装置(ダイアインスツルメンツ社製:ロレスターGP粉体低効率測定システムPD−41)を用い、試料重量2〜3gとし、粉体用プローブユニット(四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mm)により、印加電圧リミッタを90Vとして、種々加圧下の粉体の体積抵抗率[Ω・cm]を測定し、40MPaの圧力下における体積抵抗率の値について比較した。
<Volume resistivity>
Using a powder resistivity measuring device (Dia Instruments: Lorester GP powder low-efficiency measurement system PD-41), the sample weight is set to 2 to 3 g, and a powder probe unit (four probe / ring electrodes, electrode spacing 5) The volume resistivity [Ω · cm] of the powder under various pressures was measured at an applied voltage limiter of 90 V using an electrode radius of 1.0 mm, an electrode radius of 1.0 mm, and a sample radius of 12.5 mm. The rate values were compared.

<スラリー中の粉砕粒子のメジアン径>
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。また、分散媒としては0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。
<Median diameter of pulverized particles in slurry>
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, the refractive index was set to 1.24, and the particle diameter standard was measured as the volume standard. Further, a 0.1 wt% aqueous solution of sodium hexametaphosphate was used as a dispersion medium, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

[リチウム二次電池用正極活物質材料の製造(実施例及び比較例)]
実施例1
まず、リチウム含有遷移金属化合物粉体Aを得ることを目的として、以下の記載の通り合成を行った。
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=1.08:0.333:0.333:0.333のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機(DM45型)を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.34μmに粉砕した。
[Production of cathode active material for lithium secondary battery (Examples and Comparative Examples)]
Example 1
First, for the purpose of obtaining lithium-containing transition metal compound powder A, synthesis was performed as described below.
Weigh Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and CoOOH so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn: Co = 1.08: 0.333: 0.333: 0.333. After mixing, pure water was added to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.34 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer (DM45 type).

次に、このスラリー(固形分含有量20重量%、粘度1550cp)を、四流体ノズル型スプレードライヤー(藤崎電機(株)製:MDP−105型)を用いて噴霧乾燥した。この時の乾燥ガスとして空気を用い、乾燥ガス導入量Gは2100L/min、スラリー導入量Sは1800mL/minとした(気液比G/S=1167)。また、乾燥入り口温度は200℃とした。   Next, this slurry (solid content 20% by weight, viscosity 1550 cp) was spray dried using a four-fluid nozzle type spray dryer (Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDP-105 type). At this time, air was used as the dry gas, the dry gas introduction amount G was 2100 L / min, and the slurry introduction amount S was 1800 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 1167). The drying inlet temperature was 200 ° C.

スプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約1800gをアルミナ製角鉢に仕込み、空気雰囲気下、1007℃で約5時間焼成(昇温速度:約1.3℃/min、降温速度:約3.2℃/min)した後、目通し45μmのパウシフターを用いて分級し、表面凹凸と内部開口空隙を有する球状二次粒子体からなるリチウム含有遷移金属酸化物粉体A(これを「A1」と称する)を得た。   About 1800 g of particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer is charged into an alumina square bowl and fired at 1007 ° C. for about 5 hours in an air atmosphere (temperature increase rate: about 1.3 ° C./min, temperature decrease rate) : About 3.2 ° C./min), followed by classification using a Puffer filter with a 45 μm mesh, and lithium-containing transition metal oxide powder A composed of spherical secondary particles having surface irregularities and internal opening voids (hereinafter referred to as “ A1 ”).

このリチウム含有遷移金属酸化物粉体Aは、組成が、
Li(Li0.023Ni0.327Mn0.324Co0.326)Oの層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.334、y=0.006、z=0.048)であった。
This lithium-containing transition metal oxide powder A has a composition of
Lithium nickel manganese cobalt composite oxide having a layered structure of Li (Li 0.023 Ni 0.327 Mn 0.324 Co 0.326 ) O 2 (x = 0.334, y = 0.006, z = 0. 048).

次に、リチウム含有遷移金属化合物粉体Bを得ることを目的として、以下記載の通り合成を行った。
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、WOを、Li:Ni:Mn:Co:W=1.15:0.475:0.475:0.05:0.015のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.27μmに粉砕した。
Next, for the purpose of obtaining lithium-containing transition metal compound powder B, synthesis was performed as described below.
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, WO 3 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: W = 1.15: 0.475: 0.475: 0.05: 0. After weighing and mixing to a molar ratio of 015, pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.27 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.

次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度840cp)を、二流体ノズル型スプレードライヤー(大川原化工機(株)製:LT−8型)を用いて噴霧乾燥した。この時の乾燥ガスとして空気を用い、乾燥ガス導入量Gは45L/min、スラリー導入量Sは6×10−3mL/minとした(気液比G/S=7500)。また、乾燥入り口温度は150℃とした。 Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 840 cp) was spray-dried using a two-fluid nozzle type spray dryer (Okawara Kako Co., Ltd .: LT-8 type). Air was used as the drying gas at this time, the drying gas introduction amount G was 45 L / min, and the slurry introduction amount S was 6 × 10 −3 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 7500). The drying inlet temperature was 150 ° C.

スプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約120gをアルミナ製角鉢に仕込み、空気雰囲気下、1050℃で2時間焼成(昇温速度:約1.7℃/min、降温速度:約3.3℃/min)した後、目通し45μmの篩を用いて分級し、前記粉体A1の表面凹凸部及び内部開口空隙に充填可能なサイズを有するリチウム含有遷移金属酸化物粉体B(これを「B1」と称する)を得た。   About 120 g of particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer is charged in an alumina square bowl and fired at 1050 ° C. for 2 hours in an air atmosphere (temperature increase rate: about 1.7 ° C./min, temperature decrease rate: About 3.3 ° C./min), and then classified using a 45 μm sieve, the lithium-containing transition metal oxide powder B having a size that can fill the surface irregularities and the internal opening voids of the powder A1 ( This was referred to as “B1”).

このリチウム含有遷移金属酸化物粉体B1は、組成が、
Li(Li0.072Ni0.442Mn0.441Co0.045)Oの層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x’=0.048、y’=0.002、z’=0.156)であり、また、(Ni,Mn,Co)トータルのモル比を1とした時、Wの含有モル比率は1.46モル%であった。
The lithium-containing transition metal oxide powder B1 has a composition of
Lithium nickel manganese cobalt composite oxide having a layered structure of Li (Li 0.072 Ni 0.442 Mn 0.441 Co 0.045 ) O 2 (x ′ = 0.048, y ′ = 0.002, z ′ = 0.156). When the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 1.46 mol%.

次に、前記リチウム含有遷移金属化合物粉体A1とB1を、5:1(重量比)の比率で十分に混合し、目的とする混合粉体を得た。   Next, the lithium-containing transition metal compound powders A1 and B1 were sufficiently mixed at a ratio of 5: 1 (weight ratio) to obtain a target mixed powder.

この混合粉体の体積抵抗率は4.3×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.031重量%、メジアン径は5.1μm、90%積算径(D90)は9.0μm、嵩密度は1.8g/cm、BET比表面積は1.3m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 4.3 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.031 wt%, a median diameter of 5.1 μm, a 90% integrated diameter (D 90 ) of 9.0 μm, The bulk density was 1.8 g / cm 3 and the BET specific surface area was 1.3 m 2 / g.

実施例2
リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A1とB1を、1:1(重量比)の比率で混合した以外は実施例1と同様にして混合粉体を作製した。
Example 2
A mixed powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the lithium-containing transition metal composite oxide powders A1 and B1 were mixed at a ratio of 1: 1 (weight ratio).

この混合粉体の体積抵抗率は6.4×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.063重量%、メジアン径は1.9μm、90%積算径(D90)は9.9μm、嵩密度は1.9g/cm、BET比表面積は2.0m/gであった。 This mixed powder has a volume resistivity of 6.4 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.063 wt%, a median diameter of 1.9 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 9.9 μm, The bulk density was 1.9 g / cm 3 and the BET specific surface area was 2.0 m 2 / g.

実施例3
リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A1とB1を、1:5(重量比)の比率で混合した以外は実施例1と同様にして混合粉体を作製した。
Example 3
A mixed powder was produced in the same manner as in Example 1 except that the lithium-containing transition metal composite oxide powders A1 and B1 were mixed at a ratio of 1: 5 (weight ratio).

この混合粉体の体積抵抗率は7.2×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.084重量%、メジアン径は1.2μm、90%積算径(D90)は2.0μm、嵩密度は1.6g/cm、BET比表面積は2.8m/gであった。 This mixed powder has a volume resistivity of 7.2 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.084 wt%, a median diameter of 1.2 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 2.0 μm, The bulk density was 1.6 g / cm 3 and the BET specific surface area was 2.8 m 2 / g.

比較例1
実施例1乃至3で使用したリチウム含有遷移金属化合物粉体B1を、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Aと混合せずに評価を行った。
Comparative Example 1
The lithium-containing transition metal compound powder B1 used in Examples 1 to 3 was evaluated without being mixed with the lithium-containing transition metal composite oxide powder A.

この非混合粉体の体積抵抗率は7.4×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.106重量%、メジアン径は1.2μm、90%積算径(D90)は2.0μm、嵩密度は1.5g/cm、BET比表面積は3.1m/gであった。 This unmixed powder has a volume resistivity of 7.4 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.106 wt%, a median diameter of 1.2 μm, and a 90% integrated diameter (D 90 ) of 2.0 μm. The bulk density was 1.5 g / cm 3 and the BET specific surface area was 3.1 m 2 / g.

比較例2
実施例1乃至3で使用したリチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A1を、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Bと混合せずに評価を行った。
Comparative Example 2
The lithium-containing transition metal composite oxide powder A1 used in Examples 1 to 3 was evaluated without being mixed with the lithium-containing transition metal composite oxide powder B.

この非混合粉体の体積抵抗率は4.5×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.013重量%、メジアン径は8.2μm、90%積算径(D90)は12.8μm、嵩密度は1.5g/cm、BET比表面積は0.9m/gであった。 This unmixed powder has a volume resistivity of 4.5 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.013% by weight, a median diameter of 8.2 μm, and a 90% integrated diameter (D 90 ) of 12.8 μm. The bulk density was 1.5 g / cm 3 and the BET specific surface area was 0.9 m 2 / g.

比較例3
まず、リチウム含有遷移金属化合物粉体Aを得ることを目的として、以下の記載の通り合成を行った。
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=1.05:0.333:0.333:0.333のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機(DM20型)を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.33μmに粉砕した。
Comparative Example 3
First, for the purpose of obtaining lithium-containing transition metal compound powder A, synthesis was performed as described below.
Weigh Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and CoOOH so that the molar ratio is Li: Ni: Mn: Co = 1.05: 0.333: 0.333: 0.333. After mixing, pure water was added to prepare a slurry. While the slurry was stirred, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.33 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer (DM20 type).

次に、このスラリー(固形分含有量20重量%、粘度2320cp)を、四流体ノズル型スプレードライヤー(藤崎電機(株)製:MDP−50型)を用いて噴霧乾燥した。この時の乾燥ガスとして空気を用い、乾燥ガス導入量Gは1600L/min、スラリー導入量Sは780mL/minとした(気液比G/S=2051)。また、乾燥入り口温度は200℃とした。 スプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約1800gをアルミナ製角鉢に仕込み、空気雰囲気下、1000℃で約5時間焼成(昇温速度:約1.3℃/min、降温速度:約3.4℃/min)した後、目通し45μmのターボスクリーナーを用いて分級し、表面凹凸と内部開口空隙有する球状二次粒子形態からなるリチウム含有遷移金属酸化物粉体A(これを「A2」と称する)を得た。   Next, this slurry (solid content 20% by weight, viscosity 2320 cp) was spray-dried using a four-fluid nozzle type spray dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDP-50 type). At this time, air was used as the dry gas, the dry gas introduction amount G was 1600 L / min, and the slurry introduction amount S was 780 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 2051). The drying inlet temperature was 200 ° C. About 1800 g of particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer is charged in an alumina square bowl and fired at 1000 ° C. for about 5 hours in an air atmosphere (temperature increase rate: about 1.3 ° C./min, temperature decrease rate) : About 3.4 ° C./min), followed by classification using a turbo screener with a 45 μm mesh, and a lithium-containing transition metal oxide powder A (which has a spherical secondary particle form having surface irregularities and internal opening voids) (Referred to as “A2”).

このリチウム含有遷移金属酸化物粉体A2は、組成が、
Li(Li0.024Ni0.320Mn0.325Co0.331)Oの層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.339、y=−0.008、z=0.050)であった。
This lithium-containing transition metal oxide powder A2 has a composition of
Li (Li 0.024 Ni 0.320 Mn 0.325 Co 0.331) Lithium nickel manganese cobalt composite oxide having a layered structure of O 2 (x = 0.339, y = -0.008, z = 0 0.050).

次に、リチウム含有遷移金属化合物粉体Bを得ることを目的として、以下記載の通り合成を行った。
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、WOを、Li:Ni:Mn:Co:W=1.12:0.45:0.45:0.10:0.01のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.23μmに粉砕した。次に、このスラリー(固形分含有量16.5重量%、粘度1650cp)を、四流体ノズル型スプレードライヤー(藤崎電機(株)製:MDP−50型)を用いて噴霧乾燥した。この時の乾燥ガスとして空気を用い、乾燥ガス導入量Gは1600L/min、スラリー導入量Sは780mL/minとした(気液比G/S=2051)。また、乾燥入り口温度は200℃とした。
Next, for the purpose of obtaining lithium-containing transition metal compound powder B, synthesis was performed as described below.
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, WO 3 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: W = 1.12: 0.45: 0.45: 0.10: 0. After weighing and mixing to a molar ratio of 01, pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.23 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer. Next, this slurry (solid content 16.5% by weight, viscosity 1650 cp) was spray-dried using a four-fluid nozzle type spray dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDP-50 type). At this time, air was used as the dry gas, the dry gas introduction amount G was 1600 L / min, and the slurry introduction amount S was 780 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 2051). The drying inlet temperature was 200 ° C.

スプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約370gをアルミナ製角鉢に仕込み、空気雰囲気下、1000℃で2時間焼成(昇温速度:約1.7℃/min、降温速度:約3.3℃/min)した後、目通し45μmのパウシフター(ツカサ工業(株)製)を用いて分級し、前記粉体Aの表面凹凸部及び内部開口空隙に充填可能なサイズを有さない一次粒子形態からなるリチウム含有遷移金属酸化物粉体(これを「B’2」と称する)を得た。   About 370 g of particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer is charged into an alumina square bowl and fired at 1000 ° C. for 2 hours in an air atmosphere (temperature increase rate: about 1.7 ° C./min, temperature decrease rate: After about 3.3 ° C./min), the powder is classified using a Puffer footer (manufactured by Tsukasa Kogyo Co., Ltd.) with a 45 μm mesh, and does not have a size that can fill the surface irregularities and internal openings of the powder A. A lithium-containing transition metal oxide powder (referred to as “B′2”) having a primary particle form was obtained.

このリチウム含有遷移金属酸化物粉体B’2は、組成が、
Li(Li0.053Ni0.425Mn0.427Co0.095)Oの層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x’=0.100、y’=−0.002、z’=0.111)であり、また、(Ni,Mn,Co)トータルのモル比を1とした時、Wの含有モル比率は1.0モル%であった。
This lithium-containing transition metal oxide powder B′2 has a composition of
Li (Li 0.053 Ni 0.425 Mn 0.427 Co 0.095) Lithium nickel manganese cobalt composite oxide having a layered structure of O 2 (x '= 0.100, y' = - 0.002, z '= 0.111). When the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 1.0 mol%.

次に、リチウム含有遷移金属化合物粉体A2とB’2を、1:1(重量比)の比率で十分に混合し、混合粉体を得た。   Next, lithium-containing transition metal compound powders A2 and B′2 were sufficiently mixed at a ratio of 1: 1 (weight ratio) to obtain a mixed powder.

この混合粉体の体積抵抗率は8.2×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.024重量%、メジアン径は3.2μm、90%積算径(D90)は5.9μm、嵩密度は1.2g/cm、BET比表面積は1.9m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 8.2 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.024% by weight, a median diameter of 3.2 μm, a 90% integrated diameter (D 90 ) of 5.9 μm, The bulk density was 1.2 g / cm 3 and the BET specific surface area was 1.9 m 2 / g.

比較例4
リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A2とB’2を、1:5(重量比)の比率で混合した以外は比較例3と同様にして混合粉体を作製した。
Comparative Example 4
A mixed powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that lithium-containing transition metal composite oxide powders A2 and B′2 were mixed at a ratio of 1: 5 (weight ratio).

この混合粉体の体積抵抗率は6.8×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.029重量%、メジアン径は2.2μm、90%積算径(D90)は4.4μm、嵩密度は1.0g/cm、BET比表面積は2.6m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 6.8 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.029% by weight, a median diameter of 2.2 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 4.4 μm, The bulk density was 1.0 g / cm 3 and the BET specific surface area was 2.6 m 2 / g.

比較例5
リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A2とB’2を、5:1(重量比)の比率で混合した以外は比較例3と同様にして混合粉体を作製した。
Comparative Example 5
A mixed powder was produced in the same manner as in Comparative Example 3 except that the lithium-containing transition metal composite oxide powders A2 and B′2 were mixed at a ratio of 5: 1 (weight ratio).

この混合粉体の体積抵抗率は6.8×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.029重量%、メジアン径は2.2μm、90%積算径(D90)は4.4μm、嵩密度は1.0g/cm、BET比表面積は2.6m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 6.8 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.029% by weight, a median diameter of 2.2 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 4.4 μm, The bulk density was 1.0 g / cm 3 and the BET specific surface area was 2.6 m 2 / g.

比較例6
比較例3乃至5で使用したリチウム含有遷移金属複合酸化物粉体A2を、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Bと混合せずに評価を行った。
Comparative Example 6
The lithium-containing transition metal composite oxide powder A2 used in Comparative Examples 3 to 5 was evaluated without being mixed with the lithium-containing transition metal composite oxide powder B.

この非混合粉体の体積抵抗率は1.6×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.013重量%、メジアン径は5.6μm、90%積算径(D90)は10.1μm、嵩密度は1.5g/cm、BET比表面積は1.0m/gであった。 This unmixed powder has a volume resistivity of 1.6 × 10 5 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.013% by weight, a median diameter of 5.6 μm, and a 90% integrated diameter (D 90 ) of 10.1 μm. The bulk density was 1.5 g / cm 3 and the BET specific surface area was 1.0 m 2 / g.

比較例7
比較例3乃至5で使用したリチウム含有遷移金属複合酸化物粉体B’2を、リチウム含有遷移金属複合酸化物粉体Aと混合せずに評価を行った。この非混合粉体の体積抵抗率は6.3×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.031重量%、メジアン径は2.7μm、90%積算径(D90)は4.9μm、嵩密度は1.0g/cm、BET比表面積は2.8m/gであった。
Comparative Example 7
The lithium-containing transition metal composite oxide powder B′2 used in Comparative Examples 3 to 5 was evaluated without being mixed with the lithium-containing transition metal composite oxide powder A. This unmixed powder has a volume resistivity of 6.3 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.031 wt%, a median diameter of 2.7 μm, and a 90% integrated diameter (D 90 ) of 4.9 μm. The bulk density was 1.0 g / cm 3 and the BET specific surface area was 2.8 m 2 / g.

比較例8
Li(OH)、NiO、Co(OH)、AlOOHを、Li:Ni:Co:Al=1.05:0.80:0.15:0.05のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分を粉砕した。
Comparative Example 8
Li (OH) 2 , NiO, Co (OH) 2 , and AlOOH are weighed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Co: Al = 1.05: 0.80: 0.15: 0.05, After mixing, pure water was added thereto to prepare a slurry. While the slurry was stirred, the solid content in the slurry was pulverized using a circulating medium stirring wet pulverizer.

次に、このスラリーを、四流体ノズル型スプレードライヤー(藤崎電機(株)製:MDP−50型)を用いて噴霧乾燥した。スプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、をアルミナ製角鉢に仕込み、酸素雰囲気下740℃で焼成した後、分級し、若干の表面凹凸を有するが、内部開口空隙を有さない球状二次粒子からなるリチウム含有遷移金属酸化物粉体(これを「A’3」と称する)を得た。   Next, this slurry was spray-dried using a four-fluid nozzle type spray dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDP-50 type). Particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer is charged into an alumina square bowl, fired at 740 ° C. in an oxygen atmosphere, classified, and has some surface irregularities, but does not have internal opening voids. A lithium-containing transition metal oxide powder (referred to as “A′3”) composed of spherical secondary particles was obtained.

このリチウム含有遷移金属酸化物粉体は、組成が、
Li1.040Ni0.798Co0.152Al0.049の層状構造を有するリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物であった。
This lithium-containing transition metal oxide powder has the following composition:
It was a lithium nickel cobalt aluminum composite oxide having a layered structure of Li 1.040 Ni 0.798 Co 0.152 Al 0.049 O 2 .

次に、前記リチウム含有遷移金属化合物粉体A’3と、比較例3乃至5及び7で用いたのと同様のリチウム含有遷移金属酸化物粉体B’2を、1:1(重量比)の比率で十分に混合し、混合粉体を得た。   Next, the lithium-containing transition metal compound powder A′3 and the same lithium-containing transition metal oxide powder B′2 as used in Comparative Examples 3 to 5 and 7 were mixed 1: 1 (weight ratio). The mixture was sufficiently mixed to obtain a mixed powder.

この混合粉体の体積抵抗率は6.3×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.067重量%、メジアン径は3.0μm、90%積算径(D90)は5.8μm、嵩密度は1.3g/cm、BET比表面積は1.5m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 6.3 × 10 2 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.067% by weight, a median diameter of 3.0 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 5.8 μm, The bulk density was 1.3 g / cm 3 and the BET specific surface area was 1.5 m 2 / g.

比較例9
リチウム含有遷移金属化合物粉体A’3とB’2を、1:5(重量比)の比率で混合した以外は比較例8と同様にして混合粉体を作製した。
Comparative Example 9
A mixed powder was produced in the same manner as in Comparative Example 8 except that lithium-containing transition metal compound powders A′3 and B′2 were mixed at a ratio of 1: 5 (weight ratio).

この混合粉体の体積抵抗率は3.0×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.045重量%、メジアン径は2.1μm、90%積算径(D90)は4.1μm、嵩密度は1.0g/cm、BET比表面積は2.5m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 3.0 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.045% by weight, a median diameter of 2.1 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 4.1 μm, The bulk density was 1.0 g / cm 3 and the BET specific surface area was 2.5 m 2 / g.

比較例10
リチウム含有遷移金属化合物粉体A’3とB’2を、5:1(重量比)の比率で混合した以外は比較例8と同様にして混合粉体を作製した。
Comparative Example 10
A mixed powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 8 except that lithium-containing transition metal compound powders A′3 and B′2 were mixed at a ratio of 5: 1 (weight ratio).

この混合粉体の体積抵抗率は1.6×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.076重量%、メジアン径は5.4μm、90%積算径(D90)は9.2μm、嵩密度は1.8g/cm、BET比表面積は1.1m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 1.6 × 10 2 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.076% by weight, a median diameter of 5.4 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 9.2 μm, The bulk density was 1.8 g / cm 3 and the BET specific surface area was 1.1 m 2 / g.

比較例11
比較例8乃至10で使用したリチウム含有遷移金属化合物粉体A’3を、別のリチウム含有遷移金属複合酸化物粉体と混合せずに評価を行った。この非混合粉体の体積抵抗率は1.3×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.089重量%、メジアン径は7.3μm、90%積算径(D90)は11.8μm、嵩密度は2.0g/cm、BET比表面積は0.7m/gであった。
Comparative Example 11
The lithium-containing transition metal compound powder A′3 used in Comparative Examples 8 to 10 was evaluated without being mixed with another lithium-containing transition metal composite oxide powder. This unmixed powder has a volume resistivity of 1.3 × 10 2 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.089% by weight, a median diameter of 7.3 μm, and a 90% integrated diameter (D 90 ) of 11.8 μm. The bulk density was 2.0 g / cm 3 and the BET specific surface area was 0.7 m 2 / g.

比較例12
表面凹凸を有するが、内部開口空隙を殆ど有さない球状二次粒子からなるリチウム含有遷移金属酸化物粉体(これを「A’4」と称する)を得た。このリチウム含有遷移金属酸化物粉体A’4は、組成がLi(Li0.03Mn1.85Al0.12)Oのスピネル構造を有するリチウムマンガンアルミニウム複合酸化物であった。
Comparative Example 12
A lithium-containing transition metal oxide powder (referred to as “A′4”) composed of spherical secondary particles having surface irregularities but almost no internal opening voids was obtained. This lithium-containing transition metal oxide powder A′4 was a lithium manganese aluminum composite oxide having a spinel structure with a composition of Li (Li 0.03 Mn 1.85 Al 0.12 ) O 4 .

次に、前記リチウム含有遷移金属化合物粉体A’4と、比較例3乃至5及び7乃至10で用いたのと同様のリチウム含有遷移金属化合物粉体B’2を、1:1(重量比)の比率で十分に混合し、混合粉体を得た。   Next, the lithium-containing transition metal compound powder A′4 and the same lithium-containing transition metal compound powder B′2 used in Comparative Examples 3 to 5 and 7 to 10 were mixed at 1: 1 (weight ratio). ) To obtain a mixed powder.

この混合粉体の体積抵抗率は3.0×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.025重量%、メジアン径は2.7μm、90%積算径(D90)は5.9μm、嵩密度は1.3g/cm、BET比表面積は1.7m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 3.0 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.025 wt%, a median diameter of 2.7 μm, a 90% cumulative diameter (D 90 ) of 5.9 μm, The bulk density was 1.3 g / cm 3 and the BET specific surface area was 1.7 m 2 / g.

比較例13
比較例12で使用したリチウム含有遷移金属化合物粉体A’4を、別のリチウム含有遷移金属化合物粉体と混合せずに評価を行った。
Comparative Example 13
The lithium-containing transition metal compound powder A′4 used in Comparative Example 12 was evaluated without being mixed with another lithium-containing transition metal compound powder.

この非混合粉体の体積抵抗率は1.3×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.001重量%、メジアン径は11.7μm、90%積算径(D90)は18.0μm、嵩密度は1.8g/cm、BET比表面積は0.7m/gであった。 This unmixed powder has a volume resistivity of 1.3 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.001% by weight, a median diameter of 11.7 μm, and a 90% integrated diameter (D 90 ) of 18.0 μm. The bulk density was 1.8 g / cm 3 and the BET specific surface area was 0.7 m 2 / g.

比較例14
板状の一次粒子からなり、組成がLi1.03Co1.00の層状構造を有するリチウムコバルト複合酸化物粉体(これを「B’3」と称する)と、比較例7で使用したリチウム含有繊維金属化合物粉体B’2を、1:1(重量比)の比率で十分に混合し、混合粉体を得た。
Comparative Example 14
Lithium cobalt composite oxide powder (referred to as “B′3”) composed of plate-like primary particles and having a layered structure with a composition of Li 1.03 Co 1.00 O 2 and used in Comparative Example 7 The lithium-containing fiber metal compound powder B′2 was sufficiently mixed at a ratio of 1: 1 (weight ratio) to obtain a mixed powder.

この混合粉体の体積抵抗率は2.3×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.041重量%、メジアン径は2.6μm、90%積算径(D90)は5.6μm、嵩密度は1.4g/cm、BET比表面積は1.7m/gであった。 The mixed powder has a volume resistivity of 2.3 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.041% by weight, a median diameter of 2.6 μm, a 90% integrated diameter (D 90 ) of 5.6 μm, The bulk density was 1.4 g / cm 3 and the BET specific surface area was 1.7 m 2 / g.

比較例15
比較例14で使用したリチウムコバルト複合酸化物粉体B’3を、別のリチウム含有遷移金属化合物粉体と混合せずに評価を行った。この非混合粉体の体積抵抗率は1.3×10Ω・cm、含有炭素濃度Cは0.026重量%、メジアン径は11.6μm、90%積算径(D90)は16.9μm、嵩密度は2.6g/cm、BET比表面積は0.7m/gであった。
Comparative Example 15
The lithium cobalt composite oxide powder B′3 used in Comparative Example 14 was evaluated without being mixed with another lithium-containing transition metal compound powder. This unmixed powder has a volume resistivity of 1.3 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration C of 0.026 wt%, a median diameter of 11.6 μm, and a 90% integrated diameter (D 90 ) of 16.9 μm. The bulk density was 2.6 g / cm 3 and the BET specific surface area was 0.7 m 2 / g.

上記、実施例及び比較例で製造したリチウム二次電池用正極活物質材料の粉体物性値を、表1に示す。   Table 1 shows the powder property values of the positive electrode active material materials for lithium secondary batteries produced in the above Examples and Comparative Examples.

〔電池の作製及び評価〕
上述の実施例1〜3及び比較例1〜15で製造したリチウム遷移金属系化合物粉体を、それぞれ正極材料(正極活物質)として用いて、以下の方法によりリチウム二次電池を作製し、評価を行った。
[Production and evaluation of batteries]
Using the lithium transition metal-based compound powders produced in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 15 as positive electrode materials (positive electrode active materials), lithium secondary batteries were prepared and evaluated by the following methods. Went.

(1)レート試験:
実施例1〜3及び比較例1〜15で製造したリチウム遷移金属系化合物粉体の各々75重量%と、アセチレンブラック20重量%、ポリテトラフルオロエチレンパウダー5重量%の割合で秤量したものを乳鉢で十分混合し、薄くシート状にしたものを9mmφのポンチを用いて打ち抜いた。この際、全体重量は約8mgになるように調整した。これをアルミニウムエキスパンドメタルに圧着して、9mmφの正極とした。
(1) Rate test:
A mortar obtained by weighing 75% by weight of each of the lithium transition metal compound powders produced in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 15, 20% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polytetrafluoroethylene powder. Were mixed thoroughly and made into a thin sheet, and punched out using a 9 mmφ punch. At this time, the total weight was adjusted to about 8 mg. This was pressure-bonded to an aluminum expanded metal to obtain a 9 mmφ positive electrode.

この9mmφの正極を試験極とし、リチウム金属板を対極とし、EC(エチレンカーボネート):DMC(ジメチルカーボネート):EMC(エチルメチルカーボネート)=3:3:4(容量比)の溶媒に、LiPFを1mol/Lで溶解した電解液を用い、厚さ25μmの多孔性ポリエチレンフィルムをセパレータとしてコイン型セルを組み立てた。 The positive electrode of 9 mmφ was used as a test electrode, a lithium metal plate was used as a counter electrode, and a solvent of EC (ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio) was mixed with LiPF 6. A coin cell was assembled using a 25 μm thick porous polyethylene film as a separator.

得られたコイン型セルについて、1サイクル目を、上限電圧4.2Vで0.2mA/cmの定電流定電圧充電、下限電圧3.0Vで0.2mA/cmの定電流放電試験を行い、2サイクル目を、上限電圧4.2Vで0.5mA/cmの定電流定電圧充電、下限電圧3.0Vで0.2mA/cmの定電流放電試験を行い、引き続いて、3サイクル目を、0.5mA/cmの定電流充電、11mA/cmの定電流放電試験を行った。 The obtained coin-type cell was subjected to a constant current constant voltage charge of 0.2 mA / cm 2 at an upper limit voltage of 4.2 V and a constant current discharge test of 0.2 mA / cm 2 at a lower limit voltage of 3.0 V for the first cycle. In the second cycle, a constant current constant voltage charge of 0.5 mA / cm 2 at an upper limit voltage of 4.2 V and a constant current discharge test of 0.2 mA / cm 2 at a lower limit voltage of 3.0 V were conducted. the cycle, constant current charge of 0.5 mA / cm 2, was constant current discharge test of 11 mA / cm 2.

なお、実施例の合格判定基準として、前記1サイクル目の初期放電容量が140mAh/g以上、3サイクル目の11mA/cmでのハイレート放電容量が100mAh/g以上を設定した。 As an acceptance criterion for the examples, the initial discharge capacity in the first cycle was set to 140 mAh / g or more, and the high rate discharge capacity at 11 mA / cm 2 in the third cycle was set to 100 mAh / g or more.

(2)低温負荷特性試験及び高温サイクル試験:
実施例1〜3及び比較例1〜15で製造した混合粉体を各々75重量%、アセチレンブラック20重量%、ポリテトラフルオロエチレンパウダー5重量%の割合で秤量したものを乳鉢で十分混合し、薄くシート状にしたものを12mmφのポンチを用いて打ち抜いた。この際、全体重量は約18mgになるように調整した。これをアルミニウムエキスパンドメタルに圧着して、12mmφの正極とした。
(2) Low temperature load characteristic test and high temperature cycle test:
Each of the mixed powders produced in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 15 was weighed in a ratio of 75% by weight, 20% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polytetrafluoroethylene powder. A thin sheet was punched out using a 12 mmφ punch. At this time, the total weight was adjusted to about 18 mg. This was pressure-bonded to an aluminum expanded metal to obtain a 12 mmφ positive electrode.

(1)のレート試験における1サイクル目の充放電の結果を用い、正極活物質単位重量当たりの初期充電容量をQs(C)[mAh/g]、初期放電容量をQs(D)[mAh/g]とした。   Using the results of charge and discharge in the first cycle in the rate test of (1), the initial charge capacity per unit weight of the positive electrode active material is Qs (C) [mAh / g], and the initial discharge capacity is Qs (D) [mAh / g].

負極活物質として、平均粒子径8〜10μmの黒鉛粉末(d002=3.35Å)、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンをそれぞれ用い、これらを重量比で92.5:7.5の割合で秤量し、これをN−メチルピロリドン溶液中で混合し、負極合剤スラリーとした。このスラリーを20μmの厚さの銅箔の片面に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発させた後、12mmφに打ち抜き、0.5ton/cm(49MPa)でプレス処理をしたものを負極とした。この時、電極上の負極活物質の量は約5〜9mgになるように調節した。 As the negative electrode active material, graphite powder having an average particle diameter of 8 to 10 μm (d 002 = 3.35 Å) and polyvinylidene fluoride as a binder were weighed in a weight ratio of 92.5: 7.5, This was mixed in an N-methylpyrrolidone solution to obtain a negative electrode mixture slurry. This slurry was applied to one side of a 20 μm thick copper foil, dried to evaporate the solvent, punched to 12 mmφ, and pressed at 0.5 ton / cm 2 (49 MPa) to form a negative electrode. At this time, the amount of the negative electrode active material on the electrode was adjusted to be about 5 to 9 mg.

なお、この負極を試験極とし、リチウム金属を対極として電池セルを組み、0.2mA/cm−3mVの定電流−定電圧法(カット電流0.05mA)で、負極にリチウムイオンを吸蔵させる試験を下限0Vで行った際の、負極活物質単位重量当たりの初期吸蔵容量をQ[mAh/g]とした。 In addition, this negative electrode is used as a test electrode, a battery cell is assembled using lithium metal as a counter electrode, and the negative electrode is made to occlude lithium ions by a constant current-constant voltage method (cut current 0.05 mA) of 0.2 mA / cm 2 -3 mV The initial storage capacity per unit weight of the negative electrode active material when the test was performed at the lower limit of 0 V was defined as Q f [mAh / g].

上記正極と負極を組み合わせ、コインセルを使用して試験用電池を組み立て、その電池性能を評価した。すなわち、コインセルの正極缶の上に、作製した上述の正極を置き、その上にセパレータとして厚さ25μmの多孔性ポリエチレンフィルムを置き、ポリプロピレン製ガスケットで押さえた後、非水電解液として、EC(エチレンカーボネート):DMC(ジメチルカーボネート):EMC(エチルメチルカーボネート)=3:3:4(容量比)の溶媒に、LiPFを1mol/Lで溶解した電解液を用い、これを缶内に加えてセパレータに十分染み込ませた後、上述の負極Bを置き、負極缶を載せて封口し、コイン型のリチウム二次電池を作製した。なお、この時、正極活物質の重量と負極活物質重量のバランスは、ほぼ以下の式を満たすように設定した。
正極活物質重量[g]/負極活物質重量[g]
=(Q[mAh/g]/1.2)Qs(C)[mAh/g]
The positive electrode and the negative electrode were combined, a test battery was assembled using a coin cell, and the battery performance was evaluated. That is, the above-described positive electrode prepared was placed on the positive electrode can of the coin cell, a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm was placed thereon as a separator, pressed with a polypropylene gasket, and then EC ( Using an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L in a solvent of ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio), this was added to the can. Then, the separator was sufficiently infiltrated, and then the negative electrode B described above was placed, the negative electrode can was placed and sealed, and a coin-type lithium secondary battery was produced. At this time, the balance between the weight of the positive electrode active material and the weight of the negative electrode active material was set so as to satisfy the following expression.
Positive electrode active material weight [g] / Negative electrode active material weight [g]
= (Q f [mAh / g] /1.2) Qs (C) [mAh / g]

こうして得られた電池の低温負荷特性を測定するため、電池の1時間率電流値、すなわち1Cを下式の様に設定し、以下の試験を行った。
1C[mA]=Qs(D)×正極活物質重量[g]/時間[h]
In order to measure the low-temperature load characteristics of the battery thus obtained, the hourly rate current value of the battery, that is, 1C was set as in the following equation, and the following tests were performed.
1C [mA] = Qs (D) × positive electrode active material weight [g] / hour [h]

まず、室温で定電流0.2C充放電2サイクル及び定電流1C充放電1サイクルを行った。なお、充電上限は4.1V、下限電圧は3.0Vとした。次に、1/3C定電流充放電により、充電深度40%に調整したコインセルを−30℃の低温雰囲気に1時間以上保持した後、定電流0.5C[mA]で10秒間放電させた時の10秒後の電圧をV[mV]、放電前の電圧をV[mV]とした時、ΔV=V−Vとして下式より抵抗値R[Ω]を算出した。
R[Ω]=ΔV[mV]/0.5C[mA]
First, a constant current 0.2C charge / discharge cycle and a constant current 1C charge / discharge cycle were performed at room temperature. The upper limit of charging was 4.1 V, and the lower limit voltage was 3.0 V. Next, when a coin cell adjusted to a charging depth of 40% is held in a low temperature atmosphere of −30 ° C. for 1 hour or longer by 1/3 C constant current charging / discharging and then discharged for 10 seconds at a constant current of 0.5 C [mA]. Assuming that the voltage after 10 seconds is V [mV] and the voltage before discharge is V 0 [mV], the resistance value R [Ω] is calculated from the following equation as ΔV = V−V 0 .
R [Ω] = ΔV [mV] /0.5C [mA]

次に、60℃の高温で定電流0.2C充放電1サイクル、ついで定電流1C充放電100サイクルの試験を行った。なお、充電上限は4.1V、下限電圧は3.0Vとした。この時、60℃での1C充放電100サイクル目の放電容量Qh(100)の割合を、下記の式で高温サイクル容量維持率Pとして算出し、この値で電池の高温特性を比較した。
P[%]={Qh(100)/Qh(1)}×100
Next, a constant current 0.2C charge / discharge cycle was conducted at a high temperature of 60 ° C., followed by a constant current 1C charge / discharge cycle 100. The upper limit of charging was 4.1 V, and the lower limit voltage was 3.0 V. At this time, the ratio of the discharge capacity Qh (100) at the 100th cycle of 1C charge / discharge at 60 ° C. was calculated as the high-temperature cycle capacity retention ratio P by the following formula, and the high-temperature characteristics of the batteries were compared with this value.
P [%] = {Qh (100) / Qh (1)} × 100

次に、上記と同様にして高温サイクル試験後の抵抗値R[Ω]を算出した。   Next, the resistance value R [Ω] after the high-temperature cycle test was calculated in the same manner as described above.

表2に、実施例1〜3及び比較例1〜15のリチウム二次電池用正極活物質材料をそれぞれ使用した電池の低温抵抗値と60℃サイクル維持率を示す。抵抗値が小さい程、低温負荷特性が良好であり、維持率が高い程、高温サイクル特性が良好であることを表す。なお、実施例の合格判定基準として、サイクル前後の低温抵抗値がともに430Ω以下、60℃サイクル維持率が80%以上であることを設定した。   Table 2 shows the low-temperature resistance values and 60 ° C. cycle maintenance rates of the batteries using the positive electrode active material materials for lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 15, respectively. The smaller the resistance value, the better the low temperature load characteristic, and the higher the maintenance ratio, the better the high temperature cycle characteristic. In addition, it set as the acceptance criterion of an Example that the low temperature resistance value before and behind a cycle is 430 ohms or less, and a 60 degreeC cycle maintenance factor is 80% or more.

表1及び2より、本発明のリチウム二次電池正極活物質材料によれば、充填性(嵩密度)が高く、容量特性、サイクル特性、負荷特性(ハイレート性能、低温出力性能)に優れたリチウム二次電池を実現することができることが分かる。比較例3、4及び9は、電池性能の判定結果は良好であるが、充填性(嵩密度)が低く使用できない。   From Tables 1 and 2, according to the positive electrode active material of the lithium secondary battery of the present invention, lithium having high filling property (bulk density) and excellent capacity characteristics, cycle characteristics, and load characteristics (high rate performance, low temperature output performance). It can be seen that a secondary battery can be realized. In Comparative Examples 3, 4 and 9, the determination result of the battery performance is good, but the filling property (bulk density) is low and cannot be used.

実施例1において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Example 1, it is the SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 実施例2において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Example 2, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary batteries. 実施例3において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Example 3, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary batteries. 比較例1において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)((a):倍率×10,000、(b):倍率×30,000)である。In the comparative example 1, it is a SEM image (photograph) ((a): magnification x10,000, (b): magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 比較例2において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)((a):倍率×10,000、(b):倍率×30,000)である。In the comparative example 2, it is a SEM image (photograph) ((a): magnification x10,000, (b): magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 比較例3において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In the comparative example 3, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 比較例4において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In the comparative example 4, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 比較例5において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Comparative example 5, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary batteries. 比較例6において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)((a):倍率×10,000、(b):倍率×30,000)である。In the comparative example 6, it is a SEM image (photograph) ((a): magnification x10,000, (b): magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 比較例7において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)((a):倍率×10,000、(b):倍率×30,000)である。In the comparative example 7, it is a SEM image (photograph) ((a): magnification x10,000, (b): magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 比較例8において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In the comparative example 8, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary batteries. 比較例9において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Comparative Example 9, it is an SEM image (photograph) (magnification × 30,000) of the manufactured positive electrode active material for a lithium secondary battery. 比較例10において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Comparative Example 10, it is a SEM image (photograph) (magnification × 30,000) of the manufactured positive electrode active material for a lithium secondary battery. 比較例11において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)((a):倍率×10,000、(b):倍率×50,000)である。In Comparative example 11, it is a SEM image (photograph) ((a): magnification x10,000, (b): magnification x50,000) of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary batteries. 比較例12において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Comparative example 12, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the cathode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例13において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)((a):倍率×10,000、(b):倍率×30,000)である。In the comparative example 13, it is a SEM image (photograph) ((a): magnification x10,000, (b): magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material material for lithium secondary batteries. 比較例14において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)(倍率×30,000)である。In Comparative example 14, it is a SEM image (photograph) (magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary batteries. 比較例15において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料のSEM画像(写真)((a):倍率×10,000、(b):倍率×30,000)である。In the comparative example 15, it is a SEM image (photograph) ((a): magnification x10,000, (b): magnification x30,000) of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary batteries. 実施例1において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。横軸は細孔半径(Pore Radius)(Å)であり、例えば「1.E+04」等は「10」等を示す。縦軸はLog微分細孔容量(mL/g)(Log Differential Intrusion(mL/g))である。以下同様である。In Example 1, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. The horizontal axis is the pore radius (Pore Radius) (Å). For example, “1.E + 04” or the like indicates “10 4 ” or the like. The vertical axis represents Log differential pore volume (mL / g) (Log Differential Intrusion (mL / g)). The same applies hereinafter. 実施例2において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 実施例3において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 3, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例1において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 1, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例2において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 2, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例3において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 3, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例4において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In the comparative example 4, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例5において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In the comparative example 5, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例6において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 6, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例7において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 7, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例8において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 8, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例9において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 9, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例10において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 10, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例11において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 11, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例12において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 12, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例13において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative Example 13, it is a graph showing the pore distribution curve of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary battery. 比較例14において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 14, it is a graph which shows the pore distribution curve of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries manufactured. 比較例15において、製造されたリチウム二次電池用正極活物質材料の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative Example 15, it is a graph showing the pore distribution curve of the manufactured positive electrode active material for lithium secondary battery.

Claims (21)

リチウム含有遷移金属化合物粉体A(表面凹凸と内部開口空隙を有する球状二次粒子)と、リチウム含有遷移金属化合物粉体B(前記粉体Aの表面凹凸部と内部開口空隙に充填可能なサイズを有する一次粒子)との混合体からなり、かつ水銀圧入法による水銀圧入曲線において、圧力3.86kPaから413MPaまでの昇圧時における水銀圧入量が0.75cm/g以下であることを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質材料。 Lithium-containing transition metal compound powder A (spherical secondary particles having surface irregularities and internal opening voids) and lithium-containing transition metal compound powder B (size capable of filling the surface irregularities and internal opening voids of the powder A) And a mercury intrusion curve by a mercury intrusion method has a mercury intrusion amount of 0.75 cm 3 / g or less at a pressure increase from 3.86 kPa to 413 MPa. A positive electrode active material for a lithium secondary battery. 水銀圧入法による細孔分布曲線において、細孔半径80nm以上、800nm未満にピークトップが存在するピークを少なくとも1つ以上有することを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   2. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, which has at least one peak having a peak top at a pore radius of 80 nm or more and less than 800 nm in a pore distribution curve by a mercury intrusion method. material. 表面凹凸と内部開口空隙を有する球状二次粒子からなるリチウム含有遷移金属化合物粉体A、及び前記表面凹凸部と内部開口空隙に充填可能なサイズを有する一次粒子からなるリチウム含有遷移金属化合物粉体Bとの混合体であって、該粉体AとBの混合割合が、20:1〜1:20の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   Lithium-containing transition metal compound powder A comprising spherical secondary particles having surface irregularities and internal opening voids, and lithium-containing transition metal compound powder comprising primary particles having a size capable of filling the surface irregularities and internal opening voids The positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the mixture is a mixture with B, and the mixing ratio of the powders A and B is in the range of 20: 1 to 1:20. Active material. 嵩密度が1.6g/cm以上、2.4g/cm以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。 4. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the bulk density is 1.6 g / cm 3 or more and 2.4 g / cm 3 or less. 5. レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定されたメジアン径が0.1μm以上、20μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   The median diameter measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer with a refractive index of 1.24 and a particle size standard as a volume standard. 5 is 0.1 μm or more and 20 μm or less, The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 4. BET比表面積が0.5m/g以上、5m/g以下であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。 6. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the BET specific surface area is 0.5 m 2 / g or more and 5 m 2 / g or less. 40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率が1×10Ω・cm以上、1×10Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1乃至6何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。 The volume resistivity when consolidated at a pressure of 40 MPa is 1 × 10 3 Ω · cm or more and 1 × 10 6 Ω · cm or less. 7. Positive electrode active material for secondary batteries. 含有炭素濃度をC(重量%)とした時、C値が0.01重量%以上、0.3重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   The lithium according to any one of claims 1 to 7, wherein the C value is 0.01 wt% or more and 0.3 wt% or less when the carbon concentration is C (wt%). Positive electrode active material for secondary batteries. 上記リチウム含有遷移金属化合物粉体Aが、リチウム化合物と少なくとも1種類以上の遷移金属化合物とを液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程とを少なくとも含む製造方法により得られたものであることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   A slurry preparation step in which the lithium-containing transition metal compound powder A is obtained by pulverizing a lithium compound and at least one or more transition metal compounds in a liquid medium, and uniformly dispersing them, and the resulting slurry Characterized in that it is obtained by a production method comprising at least a spray-drying step for spray-drying, a firing step for firing the obtained spray-dried powder, and a classification step for classifying the obtained fired body. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 8. 上記スラリー調製工程において、上記リチウム化合物と上記遷移金属化合物とを、液体媒体中で、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定するメジアン径が0.4μm以下になるまで粉砕し、上記噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、50cp≦V≦4000cp、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行い、上記焼成工程において、上記噴霧乾燥粉体を、酸素含有ガス雰囲気下で、700℃以上で焼成する製造方法で得られたリチウム含有遷移金属化合物粉体Aを用いることを特徴とする請求項9に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   In the slurry preparation step, the lithium compound and the transition metal compound are set in a liquid medium by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device with a refractive index of 1.24, and a particle diameter reference is a volume reference. Grind until the median diameter measured after ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) for 5 minutes is 0.4 μm or less, and in the spray drying step, the slurry viscosity at the time of spray drying is V (cp), When the slurry supply amount is S (L / min) and the gas supply amount is G (L / min), spray drying is performed under the conditions of 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp and 500 ≦ G / S ≦ 10000, and the firing step Use a lithium-containing transition metal compound powder A obtained by a production method in which the spray-dried powder is fired at 700 ° C. or higher in an oxygen-containing gas atmosphere. Positive electrode active material for lithium secondary battery according to claim 9, characterized. 上記スラリー調製工程において、ホウ素含有化合物とタングステン含有化合物を、それぞれ主成分原料中の遷移金属元素の合計モル量に対して合計0.01モル%以上、2モル%未満の割合で併用添加した後、900℃以上で焼成されたリチウム含有遷移金属化合物粉体Aを用いることを特徴とする請求項9又は10に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   In the slurry preparation step, after the boron-containing compound and the tungsten-containing compound are added in combination at a ratio of 0.01 mol% or more and less than 2 mol% in total with respect to the total molar amount of the transition metal elements in the main component raw materials, respectively. 11. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 9, wherein the lithium-containing transition metal compound powder A fired at 900 ° C. or higher is used. 上記リチウム含有遷移金属化合物粉体Bが、リチウム化合物と、少なくとも1種類以上の遷移金属化合物と、焼成時の粒成長や焼結を抑制する添加剤とを、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを得るスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥粉体を焼成する焼成工程と、得られた焼成体を分級する分級工程とを少なくとも含む製造方法により得られたものであることを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   The lithium-containing transition metal compound powder B is pulverized in a liquid medium with a lithium compound, at least one transition metal compound, and an additive that suppresses grain growth and sintering during firing. A slurry preparation step for obtaining a uniformly dispersed slurry, a spray drying step for spray-drying the obtained slurry, a firing step for firing the obtained spray-dried powder, and a classification step for classifying the obtained fired body 9. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material is obtained by a production method including at least: 上記スラリー調製工程において、上記リチウム化合物と上記遷移金属化合物と上記添加剤とを、液体媒体中で、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定するメジアン径が0.4μm以下になるまで粉砕し、上記噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、50cp≦V≦4000cp、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行い、上記焼成工程において、上記噴霧乾燥粉体を、酸素含有ガス雰囲気下、700℃以上で焼成する製造方法で得られたリチウム含有遷移金属化合物粉体Bを用いることを特徴とする請求項12に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   In the slurry preparation step, the lithium compound, the transition metal compound, and the additive are set in a liquid medium with a refractive index of 1.24 using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer, Is used as a volume reference and pulverized until the median diameter measured after ultrasonic dispersion for 5 minutes (output: 30 W, frequency: 22.5 kHz) is 0.4 μm or less. In the spray drying step, the slurry viscosity during spray drying is V (Cp) When the slurry supply amount is S (L / min) and the gas supply amount is G (L / min), spray drying is performed under the conditions of 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp and 500 ≦ G / S ≦ 10000. In the firing step, the lithium-containing transition metal compound powder B obtained by the production method in which the spray-dried powder is fired at 700 ° C. or higher in an oxygen-containing gas atmosphere. Positive electrode active material for lithium secondary battery according to claim 12, characterized in that there. 上記添加剤が、Mo、W、Nb、Ta及びReからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有する酸化物を用いたものであることを特徴とする請求項12又は13に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   14. The additive according to claim 12 or 13, wherein the additive is an oxide containing at least one element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta and Re. Positive electrode active material for lithium secondary battery. 上記リチウム含有遷移金属化合物粉体A及び/又はBが、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を主成分とするものであることを特徴とする請求項1乃至14の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   The lithium-containing transition metal compound powder A and / or B is mainly composed of a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide including a crystal structure belonging to a layered structure. Item 15. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of Items 1 to 14. 上記リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物の組成が、下記式(1)で示されるものであることを特徴とする請求項15に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。
LiMO (1)
[式(1)中、Mは、Li、Ni及びMn、或いは、Li、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は0.1以上、5以下、Co/(Mn+Ni+Co)モル比は0以上、0.35以下、M中のLiモル比は0.001以上、0.2以下である。]
The composition of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide is represented by the following formula (1), and the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 15.
LiMO 2 (1)
[In Formula (1), M is an element comprised from Li, Ni, and Mn or Li, Ni, Mn, and Co, Mn / Ni molar ratio is 0.1-5, Co / ( Mn + Ni + Co) molar ratio is 0 or more and 0.35 or less, and Li molar ratio in M is 0.001 or more and 0.2 or less. ]
上記式(1)中のMが、下記式(2)で示されるものであることを特徴とする請求項16に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。
Liz/(2+z)[(Ni(1+y)/2Mn(1-y)/21-xCox]2/(2+z) (2)
[式(2)中、0.1<x≦0.35、−0.1≦y≦0.1、
(1−x)(0.02−0.98y)≦z≦(1−x)(0.20−0.88y)である。]
The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 16, wherein M in the formula (1) is represented by the following formula (2).
Li z / (2 + z) [(Ni (1 + y) / 2 Mn (1-y) / 2 ) 1-x Co x ] 2 / (2 + z) (2)
[In the formula (2), 0.1 <x ≦ 0.35, −0.1 ≦ y ≦ 0.1,
(1-x) (0.02-0.98y) ≤z≤ (1-x) (0.20-0.88y). ]
上記式(1)中のMが、下記式(3)式で示されるものであることを特徴とする請求項16に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。
Liz’/(2+z’)[(Ni(1+y’)/2Mn(1-y’)/2)1-x’Cox’]2/(2+z’) (3)
[式(3)中、0≦x’≦0.1、−0.1≦y’≦0.1、
(1−x’)(0.05−0.98y’)≦z’≦(1−x’)(0.20−0.88y’)である。]
The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 16, wherein M in the formula (1) is represented by the following formula (3).
Li z '/ (2 + z') [(Ni (1 + y ') / 2 Mn (1-y') / 2 ) 1-x ' Co x' ] 2 / (2 + z ') (3)
[In formula (3), 0 ≦ x ′ ≦ 0.1, −0.1 ≦ y ′ ≦ 0.1,
(1-x ′) (0.05−0.98y ′) ≦ z ′ ≦ (1-x ′) (0.20−0.88y ′). ]
リチウム含有遷移金属化合物粉体Bが、更に、Mo、W、Nb、Ta及びReからなる群より選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有してなることを特徴とする請求項15乃至18の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料。   The lithium-containing transition metal compound powder B further contains at least one element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta, and Re. 2. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1. 請求項1乃至19の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質材料と結着剤とを少なくとも含有する正極活物質層を集電体上に有することを特徴とするリチウム二次電池用正極。   A lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer containing at least the positive electrode active material material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 19 and a binder on a current collector. Battery positive electrode. リチウムを吸蔵・放出可能な負極、リチウム塩を含有する非水電解質、及びリチウムを吸蔵・放出可能な正極を備えたリチウム二次電池であって、正極として請求項20に記載のリチウム二次電池用正極を用いたことを特徴とするリチウム二次電池。   21. A lithium secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, wherein the lithium secondary battery according to claim 20 is used as the positive electrode. A lithium secondary battery using a positive electrode for a battery.
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