JP2009289726A - Lithium transition metal system compound powder, method of manufacturing the same, and spray-dried material to become its calcination precursor, and positive electrode for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary cell - Google Patents

Lithium transition metal system compound powder, method of manufacturing the same, and spray-dried material to become its calcination precursor, and positive electrode for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary cell Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium transition metal system compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material capable of making its cost lower, capacity higher, output higher, life longer and safety higher. <P>SOLUTION: The lithium transition metal system compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material contains one or more elements selected from Mo, W, Nb and Re of 0.1 to 5 mol% to a total mol volume of Mn, Ni and Co in a formula (I) [L]<SB>3a</SB>[M]<SB>3b</SB>[O<SB>2</SB>]<SB>6c</SB>, wherein L=Li, M=Ni, Mn and Co, or Li, Ni, Mn and Co. 0.4≤Ni/(Mn+Ni+Co) mol ratio <0.7, 0.1<Mn/(Mn+Ni+Co) mol ratio ≤0.4, 0.1≤Co/(Mn+Ni+Co) mol ratio ≤0.3. A Li mol ratio in M is 0 to 0.05. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池正極材料として用いられるリチウム遷移金属系化合物粉体及びその製造方法と、このリチウム遷移金属系化合物粉体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に関する。   The present invention relates to a lithium transition metal-based compound powder used as a lithium secondary battery positive electrode material, a method for producing the same, a positive electrode for a lithium secondary battery using the lithium transition metal-based compound powder, and the lithium secondary battery The present invention relates to a lithium secondary battery including a positive electrode for a 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、携帯電話及び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 power supplies for portable devices such as notebook computers, mobile phones, and handy video cameras is growing 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。
さらに、低コスト、安全性、寿命(特に高温下)にも優れた、性能バランスの良い材料が求められている。
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.
Furthermore, there is a demand for a material with a good performance balance that is excellent in low cost, safety, and life (particularly under high temperatures).

現在、リチウム二次電池用の正極活物質材料としては、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物、層状リチウムニッケル系複合酸化物、層状リチウムコバルト系複合酸化物などが実用化されている。これらのリチウム含有複合酸化物を用いたリチウム二次電池は、いずれも特性面で利点と欠点を有する。即ち、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物は、安価かつ合成が比較的容易であり、電池とした時の安全性に優れる一方、容量が低く、高温特性(サイクル、保存)が劣る。層状リチウムニッケル系複合酸化物は、容量が高く、高温特性に優れる反面、合成が難しく、電池とした時の安全性に劣り、保管にも注意を要する等の欠点を抱えている。層状リチウムコバルト系複合酸化物は、合成が容易かつ電池性能バランスが優れているため、携帯機器用の電源として広く用いられているが、安全性が不十分な点や高コストである点が大きな欠点となっている。   Currently, lithium manganese composite oxides having a spinel structure, layered lithium nickel composite oxides, layered lithium cobalt composite oxides, and the like have been put into practical use as positive electrode active material materials for lithium secondary batteries. All of the lithium secondary batteries using these lithium-containing composite oxides have advantages and disadvantages in terms of characteristics. That is, a lithium manganese composite oxide having a spinel structure is inexpensive and relatively easy to synthesize, and is excellent in safety when used as a battery, but has a low capacity and inferior high-temperature characteristics (cycle and storage). Layered lithium-nickel composite oxides have high capacity and excellent high-temperature characteristics, but are difficult to synthesize, have inferior safety when used as batteries, and have drawbacks such as requiring careful storage. Layered lithium cobalt-based composite oxides are widely used as power sources for portable devices because they are easy to synthesize and have an excellent balance of battery performance. However, they are not sufficient in safety and costly. It is a drawback.

こうした現状において、これらの正極活物質材料が抱えている欠点が克服乃至は極力低減され、かつ電池性能バランスに優れる活物質材料の有力候補として、層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物が提案されている。特に近年における低コスト化要求、高容量化要求、安全化要求、高出力化要求、高寿命化要求の高まりの中で、これらの要求に応え得る正極活物質材料として有望視されている。   Under these circumstances, lithium nickel manganese cobalt-based composite oxides having a layered structure have been overcome as disadvantages of these positive electrode active material materials as possible candidates for active material materials that can overcome or be reduced as much as possible and are excellent in battery performance balance. Proposed. In particular, in recent years, demands for cost reduction, high capacity, safety, high output, and long life have been increasing, and it is considered promising as a positive electrode active material that can meet these demands.

特に、その低コスト化、高容量化の要求に対する選択肢の一つとしては、高価なコバルトの比率を低減し、かつニッケル/マンガン比を概ね1以下として、より高い充電電圧を設定して使用する方法がある。しかしながら、より高い充電電圧の設定は、電解液に対する負荷が大きく、ガス発生や保存特性低下をもたらすのが問題とされている。これに代わる選択肢としては、高価なコバルトの比率を低減しつつ、ニッケル/マンガン比を概ね1以上として、高い充電電圧を設定せずに使用する方法がある。しかしながら、このような組成範囲のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物は、比較的低い焼成温度で焼結しやすくなるため、生産性が低下したり、高結晶が得られなくなったりする結果、これを正極材料として使用したリチウム二次電池は、容量も比較的低く、出力特性も低い。よって、実用化に際しては、更なる改良が必要であった。   In particular, as one of the options for reducing the cost and increasing the capacity, the ratio of expensive cobalt is reduced and the nickel / manganese ratio is set to approximately 1 or less, and a higher charging voltage is set and used. There is a way. However, setting a higher charging voltage has a problem that the load on the electrolytic solution is large, resulting in gas generation and deterioration in storage characteristics. As an alternative, there is a method in which the ratio of expensive cobalt is reduced and the nickel / manganese ratio is set to about 1 or more without using a high charging voltage. However, the lithium nickel manganese cobalt composite oxide having such a composition range is easily sintered at a relatively low firing temperature, and as a result, productivity is lowered or high crystals cannot be obtained. The lithium secondary battery used as the positive electrode material has a relatively low capacity and low output characteristics. Therefore, further improvement was necessary for practical use.

そこで、本発明者らは、コスト低減、高容量化、高寿命化を図りつつ、出力特性向上という課題をも解決するためには、限られた組成範囲を選択し、これを焼成する段階において十分に結晶性の高いものとしつつも焼結を抑えることに加え、電池とした時に活物質と電解液界面の抵抗が低くなる様な粒子表面に改質されることが重要と考え、鋭意検討した結果、特定の組成領域の層状リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物において、W等の元素を含有する化合物を添加後、一定以上の温度で焼成することにより、焼結が抑えられかつ、電池とした時に電解液との界面抵抗が大幅に低減された表面状態を有する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、本発明を完成するに至った。本発明によれば、リチウム二次電池正極材料として、低コスト化、高容量化、高寿命化に加え、出力特性の向上が可能なものとする。   Therefore, in order to solve the problem of improving the output characteristics while reducing the cost, increasing the capacity, and extending the life, the inventors select a limited composition range and in the stage of firing the selected composition range. In addition to suppressing sintering while maintaining sufficiently high crystallinity, it is important to modify the particle surface so that the resistance at the interface between the active material and the electrolyte is low when it is made into a battery. As a result, in the layered lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide of a specific composition region, after adding a compound containing an element such as W, sintering is suppressed by firing at a temperature of a certain level or more, and As a result, it was found that a lithium transition metal compound powder having a surface state in which the interfacial resistance with the electrolytic solution was greatly reduced was obtained, and the present invention was completed. According to the present invention, as a positive electrode material for a lithium secondary battery, it is possible to improve output characteristics in addition to cost reduction, capacity increase, and life extension.

したがって、本発明の特徴は、ニッケル/マンガン比を1以上かつコバルト比の低減された特定の組成領域の層状リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物において、Mo、W、Nb、Ta、Reから選択される少なくとも1種以上の特定元素を含有する化合物を高度に均一になるように添加した後、一定以上の温度で焼成処理することにある。   Therefore, the feature of the present invention is that the layered lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having a specific composition region with a nickel / manganese ratio of 1 or more and a reduced cobalt ratio is selected from Mo, W, Nb, Ta, and Re. And adding a compound containing at least one or more specific elements so as to be highly uniform, followed by firing at a certain temperature or higher.

これに対し、正極活物質の改良を目的として、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物において、本発明が開示するところのW、Mo、Nb、Ta、Re含有化合物を添加処理した公知の文献として以下の特許文献1〜13及び非特許文献1、2が開示されている。
特許第3088716号公報 特許第3362025号公報 特開2002−151071号公報 WO2002−41419号公報 特開2003−68298号公報 特開2004−303673号公報 特開2005−235628号公報 特開2005−251716号公報 特開2006−164934号公報 特開2006−202647号公報 特開2006−202702号公報 特開2007−18985号公報 特開2007−242581号公報 Microelectronics Journal, 36 (2005) 491. J. Power Sources, 162 (2006) 1367.
On the other hand, for the purpose of improving the positive electrode active material, in the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide, as a known document in which the W, Mo, Nb, Ta, and Re-containing compounds disclosed in the present invention are added and treated as follows, Patent Documents 1 to 13 and Non-Patent Documents 1 and 2 are disclosed.
Japanese Patent No. 3088716 Japanese Patent No. 3362025 JP 2002-151071 A WO2002-41419 JP 2003-68298 A JP 2004-303673 A JP 2005-235628 A JP-A-2005-251716 JP 2006-164934 A JP 2006-202647 A JP 2006-202702 A JP 2007-18985 A JP 2007-242581 A Microelectronics Journal, 36 (2005) 491. J. Power Sources, 162 (2006) 1367.

特許文献1、2には、層状構造を有するリチウムニッケル系複合酸化物において、遷移金属サイトへの置換元素としてW,Mo,Ta,Nbを用いることが開示されており、これにより、充電状態における熱安定性が向上すると記載されている。しかしながら、LiとNiを主成分とした組成であるため依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Documents 1 and 2 disclose that lithium, nickel-based composite oxide having a layered structure uses W, Mo, Ta, and Nb as substitution elements for transition metal sites. It is described that the thermal stability is improved. However, since the composition is mainly composed of Li and Ni, there is still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances cannot be obtained.

特許文献3には、リチウムニッケルマンガンコバルトニオブ系複合酸化物を用いることが開示されている。しかしながら、遷移金属サイト中のMnモル比率が0.1以下と少なく、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 3 discloses the use of lithium nickel manganese cobalt niobium composite oxide. However, the Mn molar ratio in the transition metal site is as low as 0.1 or less, and there is still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances cannot be obtained.

特許文献4には、リチウムニッケルマンガンコバルト系酸化物において、W,Moを含んだものを用いることが開示されており、これにより、LiCoOより安価かつ高容量で充電状態での熱安定性に優れたものとなることが記載されている。しかしながら、実施例を見ると、平均粒子径が10μmもあるNi−Mn−Co複合酸化物と水酸化リチウムと三酸化タングステン又は三酸化モリブデンとを混合して焼成しているため、反応が不均一となる結果、六方晶結晶構造に帰属する主回折ピークに加えて、LiとWの複合酸化物及び/またはLiとMoの複合酸化物の回折ピークを含むことになり、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得るに至らないという問題があった。 Patent Document 4 discloses that lithium nickel manganese cobalt-based oxides containing W and Mo are used, which makes the thermal stability in a charged state cheaper and higher in capacity than LiCoO 2. It is described that it is excellent. However, in the examples, since the Ni—Mn—Co composite oxide having an average particle diameter of 10 μm, lithium hydroxide and tungsten trioxide or molybdenum trioxide are mixed and fired, the reaction is not uniform. As a result, in addition to the main diffraction peak attributed to the hexagonal crystal structure, a diffraction peak of Li and W composite oxide and / or Li and Mo composite oxide is included, and various battery characteristics balance still remains. There was a problem that an excellent active material could not be obtained.

特許文献5には、層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系酸化物において、遷移金属サイトへの置換元素としてTa,Nbを用いることが開示されており、これにより、使用可能な電圧範囲が広く、充放電サイクル耐久性が良好であるとともに、容量が高く安全性の高いものとなることが記載されている。しかしながら、実施例を見ると、平均粒子径が8μmもあるNi−Mn−Co共沈酸化物粉末と酸化ニオブ粉末と水酸化リチウム粉末とを混合して焼成しているため、反応が不均一となる結果、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 5 discloses that in a lithium nickel manganese cobalt-based oxide having a layered structure, Ta, Nb is used as a substitution element for a transition metal site, and thus a usable voltage range is wide, It describes that the charge / discharge cycle durability is good and the capacity is high and the safety is high. However, looking at the examples, Ni-Mn-Co coprecipitated oxide powder having an average particle size of 8 μm, niobium oxide powder, and lithium hydroxide powder are mixed and fired, and therefore the reaction is non-uniform. As a result, there was still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances could not be obtained.

特許文献6には、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物において、遷移金属サイトにWを置換した実施例が開示されている。しかしながら、遷移金属サイト中のMnモル比率が0.01と極めて少なく、Niモル比率が0.8と極めて多い組成であるため、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 6 discloses an example in which W is substituted for a transition metal site in a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide. However, since the Mn molar ratio in the transition metal site is as extremely small as 0.01 and the Ni molar ratio is as large as 0.8, it is still impossible to obtain an active material excellent in various battery characteristic balances. was there.

特許文献7には、単斜晶構造のリチウムマンガンニッケル系複合酸化物において、その遷移金属サイトにNb,Mo,Wが置換されたものを正極活物質とすることが開示されており、これにより、高エネルギー密度、高電圧で、信頼性の高いリチウム二次電池を提供することができると記載されている。しかしながら、遷移金属元素としてCoを含有しないため、結晶が十分に発達せず、さらにNb,Mo,Wのモル比率が5モル%と高すぎるため、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 7 discloses that in a monoclinic lithium manganese nickel-based composite oxide, a transition metal site substituted with Nb, Mo, W is used as a positive electrode active material. It is described that a lithium secondary battery with high energy density, high voltage, and high reliability can be provided. However, since Co is not contained as a transition metal element, crystals are not sufficiently developed, and the molar ratio of Nb, Mo, and W is too high as 5 mol%, so that an active material having an excellent balance of various battery characteristics is still obtained. There was a problem that I could not.

特許文献8には、層状構造のリチウム遷移金属酸化物粒子の少なくとも表面にモリブデン、タングステンを有する化合物を有することが開示されており、これにより、より一層厳しい使用環境下においても優れた電池特性を有することが記載されている。しかしながら、実施例によれば、Co/(Ni+Co+Mn)モル比率が0.33と多すぎるため、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 8 discloses that a lithium-transition metal oxide particle having a layered structure has a compound having molybdenum and tungsten on at least the surface thereof, thereby providing excellent battery characteristics even in a more severe use environment. It is described that it has. However, according to the examples, since the Co / (Ni + Co + Mn) molar ratio is too large, 0.33, there is still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances cannot be obtained.

特許文献9には、リチウムニッケルマンガンコバルトモリブデン系複合酸化物を用いることが開示されている。しかしながら、実施例を見ると、LiOHとMn−Ni−Co共沈水酸化物と酸化モリブデンとをらいかい式乳鉢で混合、焼成しているため、反応が不均一となることに加え、Co/(Ni+Mn+Co)モル比が0.34とCo比率が高く、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 9 discloses the use of a lithium nickel manganese cobalt molybdenum composite oxide. However, in the examples, LiOH, Mn—Ni—Co coprecipitated hydroxide and molybdenum oxide are mixed and fired in a rough mortar, so that the reaction becomes non-uniform and Co / ( Ni + Mn + Co) has a high Co ratio of 0.34, and there is still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances cannot be obtained.

特許文献10及び特許文献11には、Nb,Mo,Wを含有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を用いることが開示されている。しかしながら、実施例を見ると、前記三元素のいずれも使用されておらず、さらにMn/Niモル比も1のものしか実施されていないため、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Documents 10 and 11 disclose the use of lithium nickel manganese cobalt-based composite oxides containing Nb, Mo, and W. However, looking at the examples, none of the above three elements are used, and since only Mn / Ni molar ratio of 1 has been implemented, it is still possible to obtain an active material excellent in various battery characteristic balances. There was a problem that could not.

特許文献12には、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物の表層部にW,Nb,Ta,Mo有することが開示されている。しかしながら、実施例の製造方法を見ると、正極活物質に対して前記元素を比較的低温で処理して表面に担持する製法であるため、活物質の表層部は添加元素のみが存在していると考えられ、一次粒子表面から深さ方向に非直線的な濃度勾配を持って存在する連続的組成傾斜構造を有さないと予想される。従って、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 12 discloses that the surface layer of a lithium nickel manganese cobalt composite oxide has W, Nb, Ta, and Mo. However, looking at the manufacturing method of the example, since the above-described element is processed at a relatively low temperature on the positive electrode active material and supported on the surface, only the additive element exists in the surface layer portion of the active material. Therefore, it is expected not to have a continuous composition gradient structure that exists with a non-linear concentration gradient in the depth direction from the primary particle surface. Therefore, there is still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances cannot be obtained.

特許文献13には、遷移金属の含まれるサイト中にLiを含有する層状リチウムニッケルマンガン系複合酸化物において、さらにNb,W,Moを含むことが開示されている。しかしながら、Coを有さないことに加え、実施例には、Ni/Mnモル比が1以下の組成しかなく、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。   Patent Document 13 discloses that a layered lithium nickel manganese composite oxide containing Li in a site containing a transition metal further contains Nb, W, and Mo. However, in addition to not having Co, the examples had a composition with a Ni / Mn molar ratio of 1 or less, and there was still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances could not be obtained.

非特許文献1には、層状構造を有するLiNi1/3Mn1/3Mo1/3複合酸化物が開示されている。しかしながら、Moの含有量が高すぎることに加え、Coを含有しないため、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。 Non-Patent Document 1 discloses a LiNi 1/3 Mn 1/3 Mo 1/3 O 2 composite oxide having a layered structure. However, in addition to the Mo content being too high, since Co is not contained, there is still a problem that an active material having an excellent balance of various battery characteristics cannot be obtained.

非特許文献2には、MoドープされたLiNi1/3Mn1/3Co1/3複合酸化物が開示されている。しかしながら、Co/(Ni+Mn+Co)モル比が1/3と大きいことに加え、Ni/Mnモル比が1の組成しかなく、さらに、この組成にしては、最高焼成温度が900℃と低い。さらにMo原料として酸化物(MoO3)を使用している以外は、他の原料はすべて酢酸塩(水溶性)である。非特許文献2のSEM像を見る限り、800℃という低い焼成温度でも、一次粒子サイズが2ミクロン程度に成長している。従って、依然として種々電池特性バランスに優れた活物質を得ることができないという問題があった。 Non-Patent Document 2 discloses a Mo-doped LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 composite oxide. However, in addition to the large Co / (Ni + Mn + Co) molar ratio of 1/3, there is only a composition with a Ni / Mn molar ratio of 1, and for this composition, the maximum firing temperature is as low as 900 ° C. Furthermore, all the other raw materials are acetate (water-soluble) except that oxide (MoO3) is used as the Mo raw material. As can be seen from the SEM image of Non-Patent Document 2, the primary particle size grows to about 2 microns even at a firing temperature as low as 800 ° C. Therefore, there is still a problem that an active material excellent in various battery characteristic balances cannot be obtained.

即ち、本発明の目的は、リチウム二次電池正極材料としての使用において、高容量化を図りつつ出力特性の改善を図り、さらに好ましくは低コスト化及び長寿命化との両立が可能なリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体、及び、その製造方法と、このリチウム遷移金属系化合物粉体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。   That is, the object of the present invention is to improve the output characteristics while increasing the capacity in use as a positive electrode material for a lithium secondary battery, and more preferably to reduce the cost and extend the life. Lithium transition metal compound powder for secondary battery positive electrode material, production method thereof, positive electrode for lithium secondary battery using this lithium transition metal compound powder, and lithium equipped with this positive electrode for lithium secondary battery It is to provide a secondary battery.

本発明者らは、高容量化を図りつつ出力特性の改善を図るという課題を解決するためには、ニッケル/マンガン比を1以上かつコバルト比の低減された特定の組成領域の層状リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物において、W等の特定元素を含有する化合物を高度に均一になるように添加した後、一定以上の温度で焼成処理することにより、リチウム二次電池正極材料として、優れた容量特性と高い出力特性、長寿命特性を示し、低コスト化が可能なリチウム遷移金属系化合物粉体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the problem of improving the output characteristics while increasing the capacity, the present inventors have made layered lithium nickel manganese having a specific composition region in which the nickel / manganese ratio is 1 or more and the cobalt ratio is reduced. In a cobalt-based composite oxide, a compound containing a specific element such as W is added so as to be highly uniform, and then fired at a temperature of a certain level or more, so that it has an excellent capacity as a positive electrode material for a lithium secondary battery. The inventors have found that lithium transition metal-based compound powders exhibiting characteristics, high output characteristics and long life characteristics and capable of reducing costs can be obtained, and the present invention has been completed.

即ち、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、組成が下記式(I)で示され、かつ、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素が、式(I)におけるMn、Ni及びCoの合計モル量に対して、0.1モル%以上、5モル%以下の割合で含有されていることを特徴とする(請求項1)。
[L]3a[M]3b[O6c …(I)
(ただし、上記式(I)中、Lは少なくともLiを含む元素であり、Mは、少なくともNi、Mn及びCo、或いは、Li、Ni、Mn及びCoを含む元素であり、
0.4≦Ni/(Mn+Ni+Co)モル比<0.7
0.1<Mn/(Mn+Ni+Co)モル比≦0.4
0.1≦Co/(Mn+Ni+Co)モル比≦0.3
であり、M中のLiモル比は0以上、0.05以下である。
また、[ ]の次の添え字は、結晶構造におけるサイトを表し、3aサイトはLiサイト、3bサイトは遷移金属サイト、6cサイトは酸素サイトとする。)
That is, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a composition represented by the following formula (I) and at least one selected from Mo, W, Nb, Ta and Re. Is contained in a proportion of 0.1 mol% or more and 5 mol% or less with respect to the total molar amount of Mn, Ni and Co in the formula (I) (Claim 1). .
[L] 3a [M] 3b [O 2 ] 6c (I)
(However, in the above formula (I), L is an element containing at least Li, and M is an element containing at least Ni, Mn and Co, or Li, Ni, Mn and Co,
0.4 ≦ Ni / (Mn + Ni + Co) molar ratio <0.7
0.1 <Mn / (Mn + Ni + Co) molar ratio ≦ 0.4
0.1 ≦ Co / (Mn + Ni + Co) molar ratio ≦ 0.3
And the molar ratio of Li in M is 0 or more and 0.05 or less.
The subscript next to [] represents a site in the crystal structure, the 3a site being the Li site, the 3b site being the transition metal site, and the 6c site being the oxygen site. )

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、前記式(I)中のMが、下記式(II)で表されることが好ましい(請求項2)。
M=Liz/(2+z)(Ni1−x−yMnCo2/(2+z) …(II)
(ただし、上記式(II)中、
0.1<x≦0.4
0.15≦y≦0.25
0.001≦z≦0.1
である。)
In the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, M in the formula (I) is preferably represented by the following formula (II) (claim 2).
M = Li z / (2 + z) (Ni 1-xy Mn x Co y ) 2 / (2 + z) (II)
(However, in the above formula (II),
0.1 <x ≦ 0.4
0.15 ≦ y ≦ 0.25
0.001 ≦ z ≦ 0.1
It is. )

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、CuKα線を使用した粉末X線回折測定において、回折角2θが64.5〜65°付近に存在する(110)回折ピークのCuKα1線に由来する半価幅をFWHM(110)とした時に、0.01≦FWHM(110)≦0.3で表されることが好ましい(請求項3)。   In addition, the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a diffraction angle 2θ of around 64.5 to 65 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays (110). When the half width derived from the CuKα1 line of the diffraction peak is FWHM (110), it is preferably represented by 0.01 ≦ FWHM (110) ≦ 0.3 (Claim 3).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、CuKα線を使用した粉末X線回折測定において、回折角2θが64〜64.5°付近に存在する(018)回折ピーク、64.5〜65°付近に存在する(110)回折ピーク、及び68〜68.5°付近に存在する(113)回折ピークにおいて、それぞれのピークトップよりも高角側に、異相由来の回折ピークを持たないか、あるいは異相由来の回折ピークを有する場合、本来の結晶相の回折ピークに対する異相ピークの積分強度比が、各々、以下の範囲内にあることが好ましい(請求項4)。
0≦I018 /I018≦0.10
0≦I110 /I110≦0.15
0≦I113 /I113≦0.30
(ここで、I018、I110、I113は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークの積分強度を表し、I018 、I110 、I113 は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークのピークトップよりも高角側に現れる異相由来の回折ピークの積分強度を表す。)
In addition, the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a diffraction angle 2θ of around 64 to 64.5 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays (018). In the diffraction peak, the (110) diffraction peak existing in the vicinity of 64.5 to 65 °, and the (113) diffraction peak existing in the vicinity of 68 to 68.5 °, derived from a different phase at a higher angle side than the respective peak tops. When it has no diffraction peak or has a diffraction peak derived from a different phase, it is preferable that the integrated intensity ratio of the different phase peak to the diffraction peak of the original crystal phase is in the following range, respectively.
0 ≦ I 018 * / I 018 ≦ 0.10
0 ≦ I 110 * / I 110 ≦ 0.15
0 ≦ I 113 * / I 113 ≦ 0.30
(Here, I 018 , I 110 , and I 113 represent the integrated intensities of the diffraction peaks, respectively (018), (110), and (113), and I 018 * , I 110 * , and I 113 * are (018 ), (110), (113) represents the integrated intensity of a diffraction peak derived from a different phase appearing at a higher angle than the peak top of the diffraction peak.)

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、リチウム遷移金属系化合物粉体の一次粒子が凝集して二次粒子を形成しており、二次粒子のメジアン径Aと平均径(平均一次粒子径B)との比A/Bが8〜100の範囲にあることが好ましい(請求項5)。   Further, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is such that primary particles of the lithium transition metal compound powder aggregate to form secondary particles, and the median diameter of the secondary particles The ratio A / B between A and the average diameter (average primary particle diameter B) is preferably in the range of 8 to 100 (Claim 5).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、一次粒子の表面部分のLi並びにMo、W、Nb、Ta及びRe以外の金属元素の合計に対するMo、W、Nb、Ta及びReの合計の原子比が、一次粒子全体の該原子比の5倍以上であることが好ましい(請求項6)。   In addition, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is composed of Mo, W, Nb with respect to the total of Li and Mo, W, Nb, Ta and Re in the surface part of the primary particles. The total atomic ratio of Ta, Re is preferably 5 times or more the atomic ratio of the entire primary particle (claim 6).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、一次粒子最表面におけるLi並びにMo、W、Nb、Ta及びRe以外の金属元素の合計に対するMo、W、Nb、Ta及びReの合計の原子比Rと、一次粒子表面から深さ10nmにおけるLi及び前記金属元素以外の金属元素の合計に対する該金属元素の合計の原子比R10との割合R/R10が、3倍以上であることが好ましい(請求項7)。 The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is composed of Mo, W, Nb, and Li on the outermost surface of the primary particles with respect to the total of metal elements other than Mo, W, Nb, Ta, and Re. ratio of Ta and total atomic ratio R 0 of Re, a total atomic ratio R 10 of the metal element to the sum of Li and a metal element other than the metal element in the depth 10nm from the surface of the primary particles R 0 / R 10 Is preferably 3 times or more (claim 7).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素が、一次粒子表面から深さ方向に非直線的な濃度勾配を持って存在する連続的組成傾斜構造を有することが好ましい(請求項8)。   In addition, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention contains at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re in the depth direction from the surface of the primary particles. It is preferable to have a continuous composition gradient structure that exists with a linear concentration gradient (claim 8).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、前記式(I)において、3aサイトへのLi以外の金属元素の混入率が6%以下であることが好ましい(請求項9)。   Moreover, in the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, in the formula (I), the mixing ratio of metal elements other than Li to the 3a site is preferably 6% or less ( Claim 9).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、赤外線吸収スペクトルにおいて、560〜610cm−1付近に出現するピークと、515〜540cm−1付近に出現するピークとの差が、40cm−1以上、80cm−1以下となる結合構造を有することが好ましい(請求項10)。 Further, the lithium secondary battery positive electrode material for a lithium transition metal based compound powder according to the present invention, in the infrared absorption spectrum, a peak appeared in the vicinity 560~610Cm -1, the peak appeared in the vicinity 515~540Cm -1 It is preferable to have a bonded structure in which the difference is 40 cm −1 or more and 80 cm −1 or less (claim 10).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、表面増強ラマン分光スペクトルにおいて、530cm−1以上、630cm−1以下にピークAを有することが好ましい(請求項11)。 Further, the lithium secondary battery positive electrode material for a lithium transition metal based compound powder according to the present invention, a surface enhanced Raman spectrum, 530 cm -1 or more, and preferably has a peak A to 630 cm -1 or less (claim 11) .

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率が1×10Ω・cm以上、5×10Ω・cm以下であることが好ましい(請求項12)。 The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a volume resistivity of 1 × 10 1 Ω · cm or more and 5 × 10 6 Ω · cm or less when consolidated at a pressure of 40 MPa. (Claim 12).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、含有炭素濃度をC値(重量%)とした時、C値が0.005%以上、0.25重量%以下であることが好ましい(請求項13)。   In addition, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a C value of 0.005% or more and 0.25% by weight or less when the carbon concentration is C value (% by weight). (Claim 13).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、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1μm以上、20μm以下であることが好ましい(請求項14)。   Further, the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is set to a refractive index of 1.24 by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device, and a particle diameter reference is a volume reference. The median diameter measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) is preferably 1 μm or more and 20 μm or less (claim 14).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、一次粒子の平均径が0.1μm以上、1μm以下であることが好ましい(請求項15)。   In the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, the average primary particle diameter is preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less (claim 15).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、BET比表面積が0.5m/g以上、3m/gであることが好ましい(請求項16)。 The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention preferably has a BET specific surface area of 0.5 m 2 / g or more and 3 m 2 / g (Claim 16).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、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、0.4cm/g以上、1.2cm/g以下であることが好ましい(請求項17)。 The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a mercury intrusion amount of 0.4 cm 3 in a mercury intrusion curve by a mercury intrusion method at a pressure of 3.86 kPa to 413 MPa. / G or more and 1.2 cm 3 / g or less (claim 17).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、水銀圧入法による細孔分布曲線が、細孔半径400nm以上、1500nm以下にピークトップが存在するメインピークを少なくとも1つ以上有し、かつ、細孔半径80nm以上、400nm未満にピークトップが存在するサブピークを有することが好ましい(請求項18)。   In addition, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has at least one main peak having a peak top at a pore radius of 400 nm or more and 1500 nm or less as measured by a mercury intrusion method. And a sub-peak having a peak top at a pore radius of 80 nm or more and less than 400 nm (claim 18).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、水銀圧入法による細孔分布曲線において、細孔半径400nm以上、1500nm以下にピークトップが存在するメインピークに係る細孔容量が0.2cm/g以上、0.8cm/g以下であり、かつ、細孔半径80nm以上、400nm未満にピークトップが存在するサブピークに係る細孔容量が0.01cm/g以上、0.2cm/g以下であることが好ましい(請求項19)。 In addition, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a fine peak related to a main peak having a peak top at a pore radius of 400 nm or more and 1500 nm or less in a pore distribution curve by a mercury intrusion method. The pore volume of the sub-peak in which the pore volume is 0.2 cm 3 / g or more and 0.8 cm 3 / g or less and the peak top exists at a pore radius of 80 nm or more and less than 400 nm is 0.01 cm 3 / g. As mentioned above, it is preferable that it is 0.2 cm < 3 > / g or less (Claim 19).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、嵩密度が1.0g/cm以上、2.5g/cm以下であることが好ましい(請求項20)。 In addition, the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention preferably has a bulk density of 1.0 g / cm 3 or more and 2.5 g / cm 3 or less (claim 20).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、リチウム原料として炭酸リチウムを使用し、かつ、酸素含有ガス雰囲気下において、焼成温度1150−500(1−x−y)(ただし、x、yは、前記式(II)におけるx,yと同義であり、0.1≦x≦0.4、0.15≦y≦0.25を表す。)℃以上で焼成されたものであることが好ましい(請求項21)。   Moreover, the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention uses lithium carbonate as a lithium raw material, and in an oxygen-containing gas atmosphere, a firing temperature of 1150-500 (1-xy). (However, x and y are synonymous with x and y in the formula (II), and represent 0.1 ≦ x ≦ 0.4 and 0.15 ≦ y ≦ 0.25.) It is preferable that it is made (claim 21).

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法は、炭酸リチウムと、Ni化合物、Mn化合物、Co化合物と、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む金属化合物とを、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噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする(請求項22)。   The method for producing a lithium transition metal compound powder for a positive electrode material of a lithium secondary battery according to the present invention is at least one selected from lithium carbonate, Ni compound, Mn compound, Co compound, and Mo, W, Nb, Ta, and Re. A spray drying step of spraying a slurry obtained by pulverizing a metal compound containing more than one element in a liquid medium and uniformly dispersing them, and a firing step of firing the obtained spray-dried body (Claim 22).

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法は、スラリー調整工程において、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0.5μm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うことが好ましい(請求項23)。   The method for producing a lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to the present invention has a refractive index of 1. in a slurry adjustment step using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device in a liquid medium. In the spray drying process, the particle size reference is set to 24, and 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 0.5 μm or less. When the slurry viscosity during 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 It is preferable to perform spray drying under the following conditions (claim 23).

本発明の噴霧乾燥体は、炭酸リチウムと、Ni化合物、Mn化合物、Co化合物と、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む金属化合物とを、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噴霧乾燥して得られる、リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の前駆体となる噴霧乾燥体であって、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、超音波分散をかけずに測定されたメジアン径D50[US0]に対する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D50[US5]の比、D50[US5]/D50[US0]が0.03以上、0.7以下であることを特徴とする(請求項24)。 The spray-dried product of the present invention comprises lithium carbonate, a Ni compound, a Mn compound, a Co compound, and a metal compound containing at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta, and Re in a liquid medium. A spray-dried product that is obtained by spray-drying a slurry in which these are uniformly dispersed and spray-dried, and is a precursor of a lithium transition metal compound powder for a positive electrode material for a lithium secondary battery, and is laser diffraction / scattering Ultrasonic dispersion for 5 minutes with respect to the median diameter D 50 [US0] measured without applying ultrasonic dispersion, with the refractive index set to 1.24 by the particle size distribution measuring apparatus using the particle diameter standard as the volume standard ( that the output 30 W, frequency 22.5 kHz) measured ratio of median diameter D 50 [US5] after, D 50 [US5] / D 50 [US0] 0.03 or more and 0.7 or less Wherein (claim 24).

本発明の噴霧乾燥体は、BET比表面積が10m/g以上、100m/g以下であることが好ましい(請求項25)。 The spray-dried body of the present invention preferably has a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less (claim 25).

本発明のリチウム二次電池用正極は、上述の本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体と結着剤とを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26)。   The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention has, on a current collector, a positive electrode active material layer containing the above-described lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention and a binder. (Claim 26).

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27)。   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 according to the present invention is used (claim 27).

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、リチウム二次電池正極材料として用いた場合、低コスト化及び高安全性化と高負荷特性、粉体取り扱い性向上の両立を図ることができる。このため、本発明によれば、安価で取り扱い性に優れ、安全性が高く、性能の優れたリチウム二次電池が提供される。   The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, when used as a lithium secondary battery positive electrode material, achieves both low cost and high safety, high load characteristics, and improved powder handleability. Can be achieved. For this reason, according to the present invention, a lithium secondary battery that is inexpensive, excellent in handleability, high in safety, and excellent in performance is 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、これらの内容に特定はされない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not specified by these contents.

[リチウム遷移金属系化合物粉体]
以下に本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体について説明する。
[Lithium transition metal compound powder]
The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention will be described below.

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体(以下「正極活物質」と称す場合がある。)は、組成が下記式(I)で示され、かつ、Mo、W、Nb、Ta及びZeから選ばれる少なくとも1種以上の元素が、式(I)におけるMn、Ni及びCoの合計モル量に対して、0.1モル%以上、5モル%以下の割合で含有されていることを特徴とする。   The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “positive electrode active material”) has a composition represented by the following formula (I), and Mo, W, At least one element selected from Nb, Ta and Ze is contained in a proportion of 0.1 mol% or more and 5 mol% or less with respect to the total molar amount of Mn, Ni and Co in formula (I). It is characterized by.

[L]3a[M]3b[O6c …(I)
(ただし、上記式(I)中、Lは少なくともLiを含む元素であり、Mは、少なくともNi、Mn及びCo、或いは、Li、Ni、Mn及びCoを含む元素であり、
0.4≦Ni/(Mn+Ni+Co)モル比<0.7
0.1<Mn/(Mn+Ni+Co)モル比≦0.4
0.1≦Co/(Mn+Ni+Co)モル比≦0.3
であり、M中のLiモル比は0以上、0.05以下である。
また、[ ]の次の添え字は、結晶構造におけるサイトを表し、3aサイトはLiサイト、3bサイトは遷移金属サイト、6cサイトは酸素サイトとする。)
[L] 3a [M] 3b [O 2 ] 6c (I)
(However, in the above formula (I), L is an element containing at least Li, and M is an element containing at least Ni, Mn and Co, or Li, Ni, Mn and Co,
0.4 ≦ Ni / (Mn + Ni + Co) molar ratio <0.7
0.1 <Mn / (Mn + Ni + Co) molar ratio ≦ 0.4
0.1 ≦ Co / (Mn + Ni + Co) molar ratio ≦ 0.3
And the molar ratio of Li in M is 0 or more and 0.05 or less.
The subscript next to [] represents a site in the crystal structure, the 3a site being the Li site, the 3b site being the transition metal site, and the 6c site being the oxygen site. )

<組成>
本発明のリチウム含有遷移金属化合物粉体は、前記式(I)で示されるリチウム遷移金属系複合酸化物粉体である。
Lは少なくともLiを含む元素である。Li以外の元素としては、例えば、Ni、Mn、Coなどの金属元素が挙げられる。
Mは、少なくともNi、Mn及びCo、或いは、Li、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Ni/(Mn+Ni+Co)モル比は0.4以上、好ましくは0.42以上、より好ましくは0.45以上、最も好ましくは0.48以上、通常0.7未満、好ましくは0.68以下、より好ましくは0.65以下、最も好ましくは0.62以下である。
<Composition>
The lithium-containing transition metal compound powder of the present invention is a lithium transition metal-based composite oxide powder represented by the formula (I).
L is an element containing at least Li. Examples of elements other than Li include metal elements such as Ni, Mn, and Co.
M is an element composed of at least Ni, Mn, and Co, or Li, Ni, Mn, and Co, and the Ni / (Mn + Ni + Co) molar ratio is 0.4 or more, preferably 0.42 or more, more preferably 0.45 or more, most preferably 0.48 or more, usually less than 0.7, preferably 0.68 or less, more preferably 0.65 or less, and most preferably 0.62 or less.

Mn/(Mn+Ni+Co)モル比は0.1より大きく、好ましくは0.12以上、より好ましくは0.15以上、最も好ましくは0.18以上、通常0.4以下、好ましくは0.38以下、より好ましくは0.35以下、最も好ましくは0.32以下である。   Mn / (Mn + Ni + Co) molar ratio is greater than 0.1, preferably 0.12 or more, more preferably 0.15 or more, most preferably 0.18 or more, usually 0.4 or less, preferably 0.38 or less, More preferably, it is 0.35 or less, and most preferably 0.32 or less.

Co/(Mn+Ni+Co)モル比は0.1以上、好ましくは0.12以上、より好ましくは0.15以上、最も好ましくは0.18以上、通常0.3以下、0.30が好ましく、更に好ましくは0.28以下、より好ましくは0.25以下、最も好ましくは0.22以下である。   Co / (Mn + Ni + Co) molar ratio is 0.1 or more, preferably 0.12 or more, more preferably 0.15 or more, most preferably 0.18 or more, usually 0.3 or less, preferably 0.30, and more preferably Is 0.28 or less, more preferably 0.25 or less, and most preferably 0.22 or less.

M中のLiモル比は0以上、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、さらに好ましくは0.01以上、最も好ましくは0.02以上、通常0.05以下、好ましくは0.045以下、より好ましくは0.04以下、さらに好ましくは0.035以下、最も好ましくは0.03以下である。   The Li molar ratio in M is 0 or more, preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, still more preferably 0.01 or more, most preferably 0.02 or more, usually 0.05 or less, preferably 0. 0.045 or less, more preferably 0.04 or less, further preferably 0.035 or less, and most preferably 0.03 or less.

組成が上記範囲外であると、本発明で目的とする効果が容易に得られない場合がある。   If the composition is out of the above range, the intended effect of the present invention may not be easily obtained.

なお、上記式(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、さらに好ましくは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 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 ± 0.10. And particularly preferably in the range of 2 ± 0.05.

また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、少なくともMo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種の元素が含まれているが、その他の異元素が導入されてもよい。その他の異元素としては、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、Sb、Te、Ba、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、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物の結晶構造内に取り込まれていてもよく、あるいは、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物の結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界などに単体もしくは化合物として偏在していてもよい。なお、本願発明においては、Mo、W、Nb、Ta、Reを含む前記元素を、「添加元素」あるいは「添加剤」と称することもある。   Further, the lithium transition metal-based compound powder of the present invention contains at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re, but other foreign elements may be introduced. Other different elements include B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ag In, Sn, Sb, Te, Ba, 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, or I. These foreign elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide, or may not be incorporated into the crystal structure of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide. It may be unevenly distributed as a single substance or a compound in the boundary. In the present invention, the element containing Mo, W, Nb, Ta, and Re may be referred to as “additive element” or “additive”.

<好適組成>
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系複合酸化物粉体は、前記式(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。
<Preferred composition>
The lithium transition metal-based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is particularly preferably one in which the atomic configuration in the M site in the formula (I) is represented by the following formula (II).

M=Liz/(2+z)(Ni1−x−yMnCo2/(2+z) …(II)
(ただし、上記式(II)中、
0.1<x≦0.4
0.15≦y≦0.25
0.001≦z≦0.1
である。)
M = Li z / (2 + z) (Ni 1-xy Mn x Co y ) 2 / (2 + z) (II)
(However, in the above formula (II),
0.1 <x ≦ 0.4
0.15 ≦ y ≦ 0.25
0.001 ≦ z ≦ 0.1
It is. )

また、上記式(II)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0.28以上、通常0.4以下、好ましくは0.38以下、より好ましくは0.36以下、更に好ましくは0.34以下、最も好ましくは0.32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, still more preferably 0.25 or more, most preferably 0.28 or more. In general, it is 0.4 or less, preferably 0.38 or less, more preferably 0.36 or less, still more preferably 0.34 or less, and most preferably 0.32 or less.

yの値は通常0.15以上、好ましくは0.16以上、最も好ましくは0.18以上、通常0.25以下、好ましくは0.24以下、より好ましくは0.23以下、最も好ましくは0.22以下である。   The value of y is usually 0.15 or more, preferably 0.16 or more, most preferably 0.18 or more, usually 0.25 or less, preferably 0.24 or less, more preferably 0.23 or less, most preferably 0. .22 or less.

zの値は通常0.001以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、さらに好ましくは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0.09以下、より好ましくは0.08以下、最も好ましくは0.075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可能性がある。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し、大気中の炭酸ガスを吸収しやすくなる。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 0.001 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, further preferably 0.03 or more, most preferably 0.04 or more, usually 0.1 or less, preferably 0. 0.09 or less, more preferably 0.08 or less, and most preferably 0.075 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 and the battery capacity becomes low. is there. On the other hand, when z is too large, the carbon dioxide absorbability of the active material powder increases, and it becomes easy to absorb carbon dioxide in the atmosphere. As a result, it is estimated that the concentration of contained carbon increases.

上記式(II)の組成範囲において、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、x値が下限に近い程、高容量を発現するが、化学的安定性や安全性が低下する傾向が見られ、逆にx値が上限に近い程、化学的安定性や安全性が向上する一方で、容量が低下する傾向が見られる。また、y値が下限に近い程、レート特性や出力特性が低くなるという傾向が見られ、逆にy値が上限に近い程、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、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、y、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 the composition range of the above formula (II), as the z value is closer to the lower limit of the constant ratio, the battery tends to have lower rate characteristics and output characteristics, while the z value is closer to the upper limit. Although the rate characteristics and output characteristics of the battery are improved, there is a tendency for the capacity to decrease. In addition, the closer the x value is to the lower limit, the higher the capacity is developed, but the chemical stability and safety tend to decrease. Conversely, the closer the x value is to the upper limit, the more chemical stability and safety are exhibited. While improving, the capacity tends to decrease. In addition, as the y value is closer to the lower limit, there is a tendency that the rate characteristic and the output characteristic are lowered. Conversely, as the y value is closer to the upper limit, the rate characteristic and the output characteristic are increased, but when this upper limit is exceeded, Cycle characteristics and safety are reduced, and raw material costs are increased. Setting the composition parameters x, y, and z within a specified range is an important component of the present invention.

ここで本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の好適組成における過剰Li(z)の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。
前述のように層状構造は必ずしも層状R(−3)m構造に限られるものではないが、層状R(−3)m構造に帰属しうるものであることが電気化学的な性能面から好ましい。
上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のx、y、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(ICX−AES)で分析して、Li/Ni/Mn/Coの比を求める事で計算される。
Here, the chemical meaning of excess Li (z) in the preferred composition of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention will be described in more detail below.
As described above, the layered structure is not necessarily limited to the layered R (-3) m structure, but it is preferable from the viewpoint of electrochemical performance that it can belong to the layered R (-3) m structure.
In order to obtain x, y, and z in the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and Li are analyzed by an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICX-AES), and Li / Ni / Mn / Co It is calculated by calculating the ratio of.

構造的視点では、zに係るLiは、同じ遷移金属サイト(3b)に置換されていると考
えられる。ここで、zに係るLiによって、電荷中性の原理によりNiの平均価数が大きくなる(3価のNiが生成する)。つまり、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, Li related to z is considered to be substituted with the same transition metal site (3b). Here, the Li related to z increases the average valence of Ni based on the principle of charge neutrality (trivalent Ni is generated). That is, z increases the Ni average valence, and thus becomes an index of the Ni valence (the ratio of Ni (III)).

なお、上記組成式から、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、   From the above composition formula, when calculating the Ni valence (m) accompanying the change of z, the Co valence is trivalent and the Mn valence is tetravalent,

Figure 2009289726
Figure 2009289726

となる。この計算結果は、Ni価数はzのみで決まるのではなく、x及びyの関数となっていることを意味している。x=z、つまりMn量と過剰Li量が等しい場合、y値(Co量)に関係なくNi価数は3価になることを示唆する。z値(過剰Li量)が0、かつx(Mn量)=1−x−y(Ni量)となる場合は、Ni価数は2価になることを示す。同じz値であっても、Niリッチ(1−x−y値が大きい)及び/又はMnプア(x値が小さい)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。 It becomes. This calculation result means that the Ni valence is not determined only by z but is a function of x and y. When x = z, that is, when the amount of Mn is equal to the amount of excess Li, it is suggested that the Ni valence becomes trivalent regardless of the y value (Co amount). When the z value (excess Li amount) is 0 and x (Mn amount) = 1−xy (Ni amount), the Ni valence is divalent. This means that even if the z value is the same, the Ni valence becomes higher as the composition is richer in Ni (1-xy value is larger) and / or Mn poor (smaller in x value), and used in the battery. In this case, the rate characteristic and the output characteristic are improved, but on the other hand, the capacity tends to decrease.

また、y値が0.15≦y≦0.25と、Co量が適当な範囲にあると、充放電容量やレート特性が向上し、電池性能バランスの優れた電池となるため、コストパフォーマンス的に好ましい。   Moreover, if the y value is 0.15 ≦ y ≦ 0.25 and the amount of Co is in an appropriate range, the charge / discharge capacity and rate characteristics are improved, and the battery has an excellent battery performance balance. Is preferable.

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体中において、Mo、W、Nb、Ta、Reのいずれか1種以上の元素が特定量含有される由来は、前記元素を含有する化合物を意図的に添加処理することによるものである。前記元素を含有する化合物をリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物の焼成前駆体に微細かつ均一になるように添加した後、高温下で熱処理を施すことにより、焼成時の粒成長や焼結を抑制する効果を発揮し、かつ、活物質粒子表面に濃化するとともに粒子表面から深さ方向に非直線的な濃度勾配をもって分布する連続的組成傾斜構造を有することによって、出力特性を大幅に向上させる効果をも発揮することを見出している。   In the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, the source containing a specific amount of any one or more of Mo, W, Nb, Ta, and Re contains the element. This is by intentionally adding the compound to be added. After adding the compound containing the element to the firing precursor of the lithium transition metal compound for lithium secondary battery positive electrode material so as to be fine and uniform, heat treatment is performed at a high temperature, so that grain growth during firing By having a continuous composition gradient structure that exerts the effect of suppressing sintering and is concentrated on the active material particle surface and distributed with a non-linear concentration gradient from the particle surface in the depth direction, the output characteristics are improved. It has been found that it also has the effect of greatly improving.

添加する際に使用される、前記元素を含有する化合物としては、その種類に格別の制限はないが、通常は酸化物が用いられる。例示化合物しては、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などが挙げられ、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、Ta、ReOが挙げられる。 The compound containing the element used for the addition is not particularly limited in type, but an oxide is usually used. Is exemplified compounds, 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, preferably MoO 3 , Li 2 MoO 4 , WO 3 , Li 2 WO 4 , LiNbO 3 , Ta 2 O 5 , LiTaO 3 and ReO 3 are mentioned, and particularly preferred are WO 3 , Li 2 WO 4 , Ta 2 O 5 and ReO 3 .

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体中における前記元素の含有量の合計は、(Mn,Ni,Co)の合計モル量に対して、通常0.1モル%以上、好ましくは0.2モル%以上、より好ましくは0.4モル%以上、更に好ましくは0.6モル%以上、最も好ましくは0.8モル%以上であり、通常、5モル%以下、好ましくは4モル%以下、より好ましくは3モル%以下、更に好ましくは2モル%以下、最も好ましくは1.5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可能性があり、上限を超えると電池性能の低下を招く可能性がある。   The total content of the elements in the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is usually 0.1 mol% or more with respect to the total molar amount of (Mn, Ni, Co). , Preferably 0.2 mol% or more, more preferably 0.4 mol% or more, further preferably 0.6 mol% or more, most preferably 0.8 mol% or more, and usually 5 mol% or less, preferably Is 4 mol% or less, more preferably 3 mol% or less, still more preferably 2 mol% or less, and most preferably 1.5 mol% or less. If the lower limit is not reached, the above effects may not be obtained. If the upper limit is exceeded, battery performance may be reduced.

本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、その一次粒子の表面部分に、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素が濃化して存在していることが特徴である。具体的には、一次粒子の表面部分のLi及び前記元素以外の金属元素(即ち、Liと前記元素、以外の金属元素)の合計に対する前記元素の合計のモル比が、通常、粒子全体の該原子比の5倍以上である。この比率の下限は6倍以上であることが好ましく、7倍以上であることがより好ましく、8倍以上であることが特に好ましい。上限は通常、特に制限されないが、100倍以下であることが好ましく、50倍以下であることがより好ましく、30倍以下であることが特に好ましく、20倍以下であることが最も好ましい。この比率が小さすぎると電池性能の改善効果が小さく、反対に大きすぎると電池性能の悪化を招く場合がある。   The lithium transition metal-based compound powder of the present invention is characterized in that at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re is present on the surface of the primary particles in a concentrated manner. is there. Specifically, the molar ratio of the total of the elements to the total of Li on the surface portion of the primary particles and the metal elements other than the elements (that is, Li and the metal elements other than the elements) is usually that of the entire particle. More than 5 times the atomic ratio. The lower limit of this ratio is preferably 6 times or more, more preferably 7 times or more, and particularly preferably 8 times or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 100 times or less, more preferably 50 times or less, particularly preferably 30 times or less, and most preferably 20 times or less. If this ratio is too small, the effect of improving battery performance is small, while if too large, battery performance may be deteriorated.

リチウム遷移金属系化合物粉体の一次粒子の表面部分の組成の分析は、X線光電子分光法(XPS)により、X線源として単色光AlKαを用い、分析面積0.8mm径、取り出し角65°の条件で行う。一次粒子の組成により、分析可能な範囲(深さ)は異なるが、通常0.1nm以上50nm以下、特に正極活物質においては通常1nm以上10nm以下となる。従って、本発明において、リチウム遷移金属系化合物粉体の一次粒子の表面部分とは、この条件において測定可能な範囲を示す。   Analysis of the composition of the surface part of the primary particles of the lithium transition metal compound powder was performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), using monochromatic light AlKα as an X-ray source, an analysis area of 0.8 mm diameter, and an extraction angle of 65 °. Perform under the conditions of Although the range (depth) that can be analyzed varies depending on the composition of the primary particles, it is usually 0.1 nm to 50 nm, particularly 1 nm to 10 nm for a positive electrode active material. Therefore, in the present invention, the surface portion of the primary particles of the lithium transition metal-based compound powder indicates a measurable range under these conditions.

リチウム遷移金属系化合物粉体の粒子表面からの深さ方向に対する組成は、Arイオン銃スパッタリングと上記の同様のXPS測定とを交互に行うことで分析することができる。スパッタリングによって表面付近の原子が取り除かれるため、その後のXPS測定はスパッタリング前より粒子内部の組成を反映したものとなる。ここで、スパッタリングによって除去される表面層の厚さを正確に知ることは困難であるため、同条件でSiO薄膜のスパッタリングを行って除去されるSiO表面層の厚さをもって代用する。従って、本発明において、リチウム遷移金属系化合物の粒子表面からの深さとは、この方法によって推測された深さを示す。 The composition of the lithium transition metal-based compound powder in the depth direction from the particle surface can be analyzed by alternately performing Ar ion gun sputtering and the same XPS measurement as described above. Since atoms near the surface are removed by sputtering, the subsequent XPS measurement reflects the composition inside the particles before sputtering. Here, since it is difficult to accurately know the thickness of the surface layer removed by sputtering, the thickness of the SiO 2 surface layer removed by performing sputtering of the SiO 2 thin film under the same conditions is substituted. Therefore, in the present invention, the depth from the particle surface of the lithium transition metal compound indicates the depth estimated by this method.

本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の粒子最表面におけるLi及び前記元素以外の金属元素(即ち、LiとMo、W、Nb、Ta、Re以外の金属元素)の合計に対する該元素の合計の原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける原子比R10との割合R/R10は、通常3倍以上、好ましくは3.2倍以上であり、通常10倍以下、好ましくは8倍以下、より好ましくは7倍以下、さらに好ましくは6倍以下、最も好ましくは5倍以下である。 The total of the elements with respect to the total of Li and metal elements other than the above elements (that is, metal elements other than Li and Mo, W, Nb, Ta, and Re) on the outermost surface of the particles of the lithium transition metal compound powder of the present invention The ratio R 0 / R 10 between the atomic ratio R 0 and the atomic ratio R 10 at a depth of 10 nm from the particle surface is usually 3 times or more, preferably 3.2 times or more, and usually 10 times or less, preferably 8 It is not more than twice, more preferably not more than 7 times, still more preferably not more than 6 times, and most preferably not more than 5 times.

<添加元素の存在形態>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、前記添加元素が粒子表面から深さ方向に濃度勾配を持って存在する連続的組成傾斜構造を有していることが好ましい。
<Presence form of additive element>
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention preferably has a continuous composition gradient structure in which the additive element exists with a concentration gradient in the depth direction from the particle surface.

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系複合酸化物粉体は、精密X線回折のリートベルト解析から得られる3aサイトへのLi以外の金属元素の混入率が6%以下であるものが好ましく、5.5%以下であるものがより好ましく、5%以下であるものが特に好ましい。上記範囲を逸脱する場合、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。   The lithium transition metal-based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a mixing ratio of metal elements other than Li to the 3a site obtained from the Rietveld analysis of precision X-ray diffraction is 6% or less. Is preferably 5.5% or less, more preferably 5% or less. When deviating from the above range, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained.

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系複合酸化物粉体は、精密X線回折のリートベルト解析から得られた原子位置座標より、(Ni、Mn、Co)原子を中心とした酸素八面体の歪み(ODP=Octahedral Distoration Parameter)ODP=do−o,intra/do−o,inter ただし、do−o,intraはa軸とb軸で作られる面内の酸素原子間距離、do−o,interは(Ni、Mn、Co)原子層を挟んだ面外の酸素原子間距離を求めた場合、該ODP値の下限が1.050以上になるものが好ましく、1.055以上になるものがより好ましく、1.057以上になるものが特に好ましい。上限は1.075以下になるものが好ましく、1.070以下になるものがより好ましく、1.065以下になるものが特に好ましい。上記範囲を逸脱する場合、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。   In addition, the lithium transition metal-based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is centered on (Ni, Mn, Co) atoms from atomic position coordinates obtained from Rietveld analysis of precision X-ray diffraction. The oxygen octahedron distortion (ODP = Octahedral Displacement Parameter) ODP = do-o, intra / do-o, inter where do-o, intra is the distance between oxygen atoms in the plane formed by the a-axis and b-axis , Do-o, inter are preferably those in which the lower limit of the ODP value is 1.050 or more when the out-of-plane oxygen interatomic distance across the (Ni, Mn, Co) atomic layer is determined. What becomes above is more preferable, and what becomes 1.057 or more is especially preferable. The upper limit is preferably 1.075 or less, more preferably 1.070 or less, and particularly preferably 1.065 or less. When deviating from the above range, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained.

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系複合酸化物粉体は、赤外線吸収スペクトル(FT−IR)測定において、560〜610cm−1付近にピークAが出現し、515〜540cm−1付近にピークBが出現し、ピークAとピークB間の差Δが40cm−1以上、80cm−1以下であることが好ましい。この差Δ値の下限は、45cm−1以上であることがより好ましく、50cm−1以上であることが更に好ましく、55cm−1以上であることが最も好ましい。上限は、75cm−1以下であることがより好ましく、70cm−1以下であることが更に好ましく、65cm−1以下であることが最も好ましい。Δ値が規定値を逸脱した場合、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。 In the lithium transition metal-based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, a peak A appears in the vicinity of 560 to 610 cm −1 in an infrared absorption spectrum (FT-IR) measurement, and 515 to 540 cm −1. It is preferable that the peak B appears in the vicinity, and the difference Δ between the peak A and the peak B is 40 cm −1 or more and 80 cm −1 or less. The lower limit of the difference Δ value is more preferably 45 cm −1 or more, further preferably 50 cm −1 or more, and most preferably 55 cm −1 or more. The upper limit is more preferably 75 cm −1 or less, still more preferably 70 cm −1 or less, and most preferably 65 cm −1 or less. If the Δ value deviates from the specified value, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained.

本発明においては、表面増強ラマン分光スペクトルにおいて、530cm−1以上、かつ、630cm−1以下にピークAを有する。ピークAの位置は、通常530cm−1以上、好ましくは540cm−1以上、より好ましくは550cm−1以上、さらに好ましくは560cm−1以上、最も好ましくは570cm−1以上であり、通常630cm−1以下、好ましくは600cm−1以下、より好ましくは590cm−1以下、最も好ましくは580cm−1以下である。この範囲を逸脱すると、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。 In the present invention, the surface-enhanced Raman spectrum has a peak A at 530 cm −1 or more and 630 cm −1 or less. Position of the peak A is usually 530 cm -1 or more, preferably 540 cm -1 or more, more preferably 550 cm -1 or more, more preferably 560 cm -1 or more, and most preferably at 570 cm -1 or more and usually 630 cm -1 or less , preferably 600 cm -1 or less, more preferably 590 cm -1 or less, and most preferably 580 cm -1 or less. If it deviates from this range, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained.

ここで、表面増強ラマン分光法(以下SERSと略す)は、試料表面に銀などの貴金属をごく薄く海島状に蒸着することにより、試料最表面の分子振動に由来するラマンスペクトルを選択的に増幅する方法である。通常のラマン分光法における検出深さはおおよそ0.1〜1μmとされているが、SERSでは貴金属粒子に接した表層部分の信号が大部分を占めることになる。   Here, surface-enhanced Raman spectroscopy (hereinafter abbreviated as SERS) selectively amplifies the Raman spectrum derived from molecular vibrations on the outermost surface of the sample by depositing a noble metal such as silver on the surface of the sample in a very thin sea-island shape. It is a method to do. The detection depth in ordinary Raman spectroscopy is approximately 0.1 to 1 μm, but in SERS, the signal of the surface layer portion in contact with the noble metal particles occupies most of the signal.

また、本発明においては、SERSスペクトルにおいて、800cm−1以上、かつ、900cm−1以下にピークBを有するものが好ましい。ピークBの位置は、通常800cm−1以上、好ましくは810cm−1以上、より好ましくは820cm−1以上、さらに好ましくは825cm−1以上、最も好ましくは830cm−1以上であり、通常900cm−1以下、好ましくは860cm−1以下、より好ましくは850cm−1以下、最も好ましくは840cm−1以下である。この範囲を逸脱すると、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。 In the present invention, the SERS spectrum, 800 cm -1 or more, and preferably one having a peak B to 900 cm -1 or less. Position of the peak B is usually 800 cm -1 or more, preferably 810 cm -1 or more, more preferably 820 cm -1 or more, more preferably 825cm -1 or more, and most preferably at 830 cm -1 or more and usually 900 cm -1 or less , preferably 860 cm -1 or less, more preferably 850 cm -1 or less, and most preferably 840 cm -1 or less. If it deviates from this range, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained.

さらに、本発明の正極活物質は、上記に示したように、SERSにおいて600±50cm−1のピークBの強度に対するピークAの強度が0.04より大きいことが好ましく、0.05以上であることがさらに好ましい。ここで、600±50cm−1のピークBはM'O(M'は正極活物質中の金属元素である)の伸縮振動に由来するピークである。ピークBに対するピークAの強度が小さい場合、本発明の効果が十分に得られない可能性がある。 Furthermore, as described above, the positive electrode active material of the present invention preferably has a peak A intensity greater than 0.04 with respect to the peak B intensity of 600 ± 50 cm −1 in SERS, and is 0.05 or more. More preferably. Here, the peak B of 600 ± 50 cm −1 is a peak derived from stretching vibration of M′O 6 (M ′ is a metal element in the positive electrode active material). When the intensity of peak A relative to peak B is small, the effects of the present invention may not be sufficiently obtained.

<体積抵抗率>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体を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以上がさらに好ましく、5×10Ω・cm以上が最も好ましい。上限としては、5×10Ω・cm以下が好ましく、1×10Ω・cm以下がより好ましく、8×10Ω・cm以下がさらに好ましく、5×10Ω・cm以下が最も好ましい。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可能性がある。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などが低下する可能性がある。
<Volume resistivity>
The volume resistivity value when the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is compacted at a pressure of 40 MPa is preferably 1 × 10 1 Ω · cm or more as a lower limit, and more preferably 5 × 10 1 Ω · cm or more. More preferably, 1 × 10 2 Ω · cm or more is more preferable, and 5 × 10 2 Ω · cm or more is most preferable. The upper limit is preferably 5 × 10 6 Ω · cm or less, more preferably 1 × 10 6 Ω · cm or less, further preferably 8 × 10 5 Ω · cm or less, and most preferably 5 × 10 5 Ω · cm or less. . If this volume resistivity exceeds this upper limit, the load characteristics when used as a battery may be reduced. On the other hand, if the volume resistivity is below this lower limit, the safety of the battery may be reduced.

なお、本発明において、リチウム遷移金属系化合物粉体の体積抵抗率は、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、例えば、粉体抵抗測定装置(例えば、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ことができる。   In the present invention, the volume resistivity of the lithium transition metal based compound powder 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 90 V. The volume resistivity measured in a state where the lithium transition metal-based compound powder is compacted at a pressure of 40 MPa. The volume resistivity can be measured, for example, by using a powder resistance measuring device (for example, Lorester GP powder resistance measuring system manufactured by Dia Instruments Co., Ltd.) with a powder probe unit on a powder under a predetermined pressure. It can be carried out.

<含有炭素濃度C>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の含有炭素濃度C(重量%)値は、通常0.005重量%以上、好ましくは0.01重量%以上、更に好ましくは0.03重量%以上、最も好ましくは0.06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、より好ましくは0.18重量%以下、更に好ましくは0.15重量%以下、最も好ましくは0.12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可能性があり、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可能性がある。
<Contained carbon concentration C>
The carbon concentration C (wt%) value of the lithium transition metal compound powder of the present invention is usually 0.005 wt% or more, preferably 0.01 wt% or more, more preferably 0.03 wt% or more, most Preferably it is 0.06% by weight or more, usually 0.25% by weight or less, preferably 0.2% by weight or less, more preferably 0.18% by weight or less, still more preferably 0.15% by weight or less, most preferably Is 0.12% by weight or less. If the lower limit is not reached, battery performance may be reduced. If the upper limit is exceeded, swelling due to gas generation when the battery is produced may increase or battery performance may be reduced.

本発明において、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の含有炭素濃度Cは、後述の実施例の項で示すように、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ニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の含有炭素成分は、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 concentration C of the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder is determined by measurement using an oxygen gas combustion (high-frequency heating furnace type) infrared absorption method, as shown in the Examples section below. It is done.
In addition, the carbon component contained in the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder obtained by 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.

<二次粒子形状>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、好ましくは一次粒子結晶が凝集して球状の二次粒子を形成してなるものであるが、特に一次粒子結晶がランダムに凝集して球状の二次粒子を形成してなるものが好ましい。一次粒子結晶がランダムに凝集しているか否かは、断面SEMにおいて観察することができる。こうした形態は、二次粒子が結晶異方性を実質的に有さないことを示す。このことにより、二次粒子内において、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴う結晶の膨張収縮が緩和され、電池特性としてサイクル可逆性に優れ、第1発明の物質規定による効果との組み合わせにより、従来品に比べて更なる高密度化に加え、各種電池特性がバランス良く改善された性能を有するものとなる。
なお、本発明において、「球状」とは後述の実施例で得られたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体のSEM写真に示されるように、一次粒子結晶が凝集して形成される二次粒子の最大径[La(μm)]に対する該最大径方向に直交する方向で、その中点における小径[Lb(μm)]の比[Lb/La]の平均値が0.8以上であることをさす。
<Secondary particle shape>
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention is preferably formed by agglomerating primary particle crystals to form spherical secondary particles, and in particular, primary particle crystals are randomly aggregated to form spherical secondary particles. What formed the particle | grains is preferable. Whether or not the primary particle crystals are randomly aggregated can be observed in the cross-sectional SEM. Such a form indicates that the secondary particles have substantially no crystal anisotropy. As a result, in the secondary particles, the expansion and contraction of the crystal accompanying the occlusion / release of lithium ions is relieved, the battery characteristics are excellent in cycle reversibility, and in combination with the effect of the substance provision of the first invention, In addition to further higher density, the battery characteristics are improved in a balanced manner.
In the present invention, “spherical” means secondary particles formed by agglomeration of primary particle crystals as shown in the SEM photograph of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder obtained in Examples described later. The average value of the ratio [Lb / La] of the small diameter [Lb (μm)] at the midpoint in the direction perpendicular to the maximum diameter direction with respect to the maximum diameter [La (μm)] is 0.8 or more. Sure.

<平均一次粒子径B>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の一次粒子の平均径(平均一次粒子径B)は、特に限定されないが、下限としては、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上、更に好ましくは0.3μm以上、最も好ましくは0.4μm以上、また、上限としては、好ましくは1μm以下、より好ましくは0.9μm以下、さらに好ましくは0.7μm以下、最も好ましくは0.5μm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可能性がある。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可能性がある。
<Average primary particle size B>
The average primary particle diameter (average primary particle diameter B) of the lithium transition metal compound powder of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, and further Preferably it is 0.3 μm or more, most preferably 0.4 μm or more, and the upper limit is preferably 1 μm or less, more preferably 0.9 μm or less, further preferably 0.7 μm or less, and most preferably 0.5 μm or less. is there. If the average primary particle size exceeds the above upper limit, it may adversely affect the powder filling property or the specific surface area will decrease, which may increase the possibility that the battery performance such as rate characteristics and output characteristics will decrease. There is sex. If the lower limit is not reached, there is a possibility that problems such as inferior reversibility of charge / discharge due to the undeveloped crystals.

なお、本発明における平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した平均径であり、粒子のサイズに応じて、3,000倍、10,000倍、30,000倍のいずれかのSEM画像を用いて、10〜30個程度の一次粒子の粒子径の平均値として求めることができる。   In addition, the average primary particle diameter in this invention is an average diameter observed with the scanning electron microscope (SEM), and is either 3,000 times, 10,000 times, or 30,000 times according to the size of particle | grains. Can be obtained as an average value of the particle diameter of about 10 to 30 primary particles.

<二次粒子のメジアン径Aと平均一次粒子径Bとの比A/B>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の二次粒子のメジアン径Aと平均一次粒子径Bとの比A/Bは、正極活物質粉の二次粒子サイズと一次粒子サイズの傾向を表し、この比A/Bが8〜100であることは、嵩密度等の粉体特性とレート等の電池特性がバランスよく良好な状態であることを意味する。この比A/Bが上記下限を下回ると球状二次粒子を形成し難くなるために粉体充填性が低下しやすく、上限を上回ると二次粒子を形成する一次粒子の充填性が高くなりすぎて電池特性が却って低下しやすくなる。このため、A/Bは8以上、好ましくは9以上、より好ましくは10以上で、100以下、好ましくは80以下、より好ましくは50以下である。
<Ratio A / B of median diameter A and average primary particle diameter B of secondary particles>
The ratio A / B between the median diameter A and the average primary particle diameter B of the secondary particles of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention represents the tendency of the secondary particle size and the primary particle size of the positive electrode active material powder, The ratio A / B of 8 to 100 means that the powder characteristics such as bulk density and the battery characteristics such as rate are in good balance. If this ratio A / B is less than the above lower limit, it becomes difficult to form spherical secondary particles, so the powder filling property tends to be lowered, and if it exceeds the upper limit, the filling property of the primary particles forming the secondary particles becomes too high. The battery characteristics tend to deteriorate. For this reason, A / B is 8 or more, preferably 9 or more, more preferably 10 or more, and is 100 or less, preferably 80 or less, more preferably 50 or less.

<メジアン径A及び90%積算径(D90)>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体のメジアン径(二次粒子のメジアン径A)は、通常1μm以上、好ましくは1.5μm以上、より好ましくは2μm以上、更に好ましくは2.5μm以上、最も好ましくは3μm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8μm以下である。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可能性があり、上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性がある。
<Median diameter A and 90% integrated diameter ( D90 )>
The median diameter (median diameter A of the secondary particles) of the lithium transition metal compound powder of the present invention is usually 1 μm or more, preferably 1.5 μm or more, more preferably 2 μm or more, still more preferably 2.5 μm or more, most It is preferably 3 μm or more, 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 8 μm or less. If the lower limit is not reached, there may be a problem in applicability at the time of forming the positive electrode active material layer, and if the upper limit is exceeded, battery performance may be lowered.

また、本発明のリチウムリチウム遷移金属系化合物粉体の二次粒子の90%積算径(D90)は通常30μm以下、好ましくは25μm以下、より好ましくは20μm以下、最も好ましくは15μm以下で、通常2μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは4μm以上、最も好ましくは4.5μm以上である。上記上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性があり、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可能性がある。 In addition, the 90% cumulative diameter (D 90 ) of the secondary particles of the lithium lithium transition metal compound powder of the present invention is usually 30 μm or less, preferably 25 μm or less, more preferably 20 μm or less, and most preferably 15 μm or less. It is 2 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 4 μm or more, and most preferably 4.5 μm or more. If the upper limit is exceeded, battery performance may be reduced, and if the lower limit is not reached, 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遷移金属系化合物粉体はまた、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1.5m/g以上で、通常3m/g以下、好ましくは2.8m/g以下、更に好ましくは2.5m/g以下、最も好ましくは2.0m/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可能性がある。
<BET specific surface area>
The lithium-lithium transition metal compound powder of the present invention also 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 1.5 m 2 / g or more, usually 3 m 2 / g or less, preferably 2.8 m 2 / g or less, more preferably 2.5 m 2 / g or less, most preferably 2.0 m 2 / g or less. is there. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance is likely to be lowered, and if it is larger, the bulk density is difficult to increase, and there is a possibility that a problem is likely to occur in the coating property 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できる。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点式法測定を行った。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 can be measured by a known BET type powder specific surface area measuring device. In the present invention, an OMS Riken: AMS8000 type automatic powder specific surface area measuring device was used, nitrogen was used as an adsorption gas, and helium was used as a carrier gas. 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.

<水銀圧入法>
本発明のリチウムリチウム遷移金属系化合物粉体は、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、本発明の粒子について説明する前に、まず水銀圧入法について簡単に説明する。
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などの情報を得る手法である。
<Mercury intrusion method>
The lithium-lithium transition metal-based compound powder of the present invention is characterized by satisfying specific conditions in measurement by mercury porosimetry. Therefore, before describing the particles of the present invention, the mercury intrusion method will be briefly described first.
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)、数式(2)が導かれることになる。 Here, assuming that the pore shape is cylindrical, the radius 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). Moreover, 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 (cosθ) = 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良く用いられる。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。   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).

Figure 2009289726
Figure 2009289726

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言える。
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。
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.
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.

本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、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、0.4cm/g以上、1.2cm/g以下であることが好ましい。
水銀圧入量は通常0.4cm/g以上、好ましくは0.45cm/g以上、より好ましくは0.5cm/g以上、更に好ましくは0.55cm/g以上、最も好ましくは0.6cm/g以上であり、通常1.2cm/g以下、好ましくは1.1cm/g以下、更に好ましくは1.0cm/g以下、最も好ましくは0.9cm/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、本発明の粒子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、本発明の粒子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。
Lithium transition metal based compound powder according to the present invention, in a mercury intrusion curve obtained by mercury intrusion porosimetry, mercury penetration amount at boosting the pressure 3.86kPa to 413MPa is, 0.4 cm 3 / g or more, 1.2 cm 3 / g or less is preferable.
Mercury intrusion volume is usually 0.4 cm 3 / g or more, preferably 0.45 cm 3 / g or more, more preferably 0.5 cm 3 / g or more, more preferably 0.55 cm 3 / g or more, and most preferably 0. 6 cm 3 / g or more, usually 1.2 cm 3 / g or less, preferably 1.1 cm 3 / g or less, more preferably 1.0 cm 3 / g or less, and most preferably 0.9 cm 3 / g or less. . When the upper limit of this range is exceeded, the voids become excessive, and when the particles of the present invention are 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 the range is not reached, voids between the particles become excessively small. Therefore, when a battery is produced using the particles of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between the particles is inhibited and load characteristics are deteriorated. To do.

本発明の粒子は、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メインピークが現れる。
なお、本明細書において「細孔分布曲線」とは、細孔の半径を横軸に、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。特本発明にの粒子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「本発明にかかる細孔分布曲線」という。
In the particles of the present invention, when a pore distribution curve is measured by a mercury intrusion method described later, a specific main peak described below usually appears.
In the present specification, the “pore distribution curve” refers to the total pore volume per unit weight (usually 1 g) of pores having a radius equal to or larger than the radius of the pores on the horizontal axis, The value obtained by differentiating the logarithm of the pore radius is plotted on the vertical axis, and is usually expressed as a graph connecting the plotted points. The pore distribution curve obtained by measuring the particles according to the present invention by the mercury intrusion method is referred to as “the pore distribution curve according to the present invention” as appropriate in the following description.

また、本明細書において「メインピーク」とは、細孔分布曲線が有するピークの内で最も大きいピークをいい、「サブピーク」とは、細孔分布曲線が有するメインピーク以外のピークを表す。
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 this specification, “main peak” refers to the largest peak among the peaks of the pore distribution curve, and “sub peak” refers to peaks other than the main peak of the pore distribution curve.
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.

<メインピーク>
本発明に係る細孔分布曲線が有するメインピークは、そのピークトップが、細孔半径が通常400nm以上、好ましくは600nm以上、より好ましくは700nm以上、さらに好ましくは800nm以上、最も好ましくは900nm以上、また、通常1500nm以下、好ましくは1200nm以下、より好ましくは1000nm以下、更に好ましくは980nm以下、最も好ましくは950nm以下の範囲に存在する。この範囲の上限を超えると、本発明の多孔質粒子を正極材とし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可能性がある。
<Main peak>
The main peak of the pore distribution curve according to the present invention has a peak top whose pore radius is usually 400 nm or more, preferably 600 nm or more, more preferably 700 nm or more, more preferably 800 nm or more, most preferably 900 nm or more, Moreover, it exists normally in 1500 nm or less, Preferably it is 1200 nm or less, More preferably, it is 1000 nm or less, More preferably, it is 980 nm or less, Most preferably, it exists in the range of 950 nm or less. When the upper limit of this range is exceeded, when a battery is produced using the porous particles of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion in the positive electrode material is inhibited, or the conductive path is insufficient, and load characteristics may be reduced. There is sex.

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可能性がある。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可能性がある。   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 there is a possibility that the coating film is likely to be peeled off during the winding process during battery assembly.

また、本発明に係る細孔分布曲線が有するメインピークの細孔容量は、好適には、通常0.2cm/g以上、好ましくは0.25cm/g以上、より好ましくは0.3cm/g以上、最も好ましくは0.32cm/g以上、また、通常0.8cm/g以下、好ましくは0.7cm/g以下、より好ましくは0.6cm/g以下、最も好ましくは0.5cm/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、本発明の粒子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可能性がある。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、本発明の粒子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可能性がある。 Further, the pore volume of the main peak included in the pore distribution curve according to the present invention is suitably usually 0.2 cm 3 / g or more, preferably 0.25 cm 3 / g or more, more preferably 0.3 cm 3. / g or more, most preferably 0.32 cm 3 / g or more and usually 0.8 cm 3 / g or less, preferably 0.7 cm 3 / g or less, more preferably 0.6 cm 3 / g or less, and most preferably 0.5 cm 3 / g or less. When the upper limit of this range is exceeded, the voids become excessive, and when the particles of the present invention are used as the positive electrode material, the positive electrode active material filling rate into the positive electrode plate may be low, and the battery capacity may be limited. is there. 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 particles of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between secondary particles is inhibited, and load characteristics are reduced. May be reduced.

<サブピーク>
本発明に係る細孔分布曲線は、上述のメインピークに加えて、複数のサブピークを有していてもよく、特には80nm以上、400nm未満の細孔半径の範囲内に存在することを特徴とする。
<Sub-peak>
The pore distribution curve according to the present invention may have a plurality of sub-peaks in addition to the main peak described above, and is particularly present in a pore radius range of 80 nm or more and less than 400 nm. To do.

また、本発明に係る細孔分布曲線が有する上述のサブ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0.02cm/g以上、より好ましくは0.03cm/g以上、最も好ましくは0.04cm/g以上、また、通常0.2cm/g以下、好ましくは0.18cm/g以下、より好ましくは0.15cm/g以下、最も好ましくは0.1cm/g以下である。こ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、本発明の粒子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可能性がある。一方、この範囲の下限を下回ると、二次粒子間の空隙が過小となってしまうため、本発明の粒子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可能性がある。
In addition, the pore volume of the above-mentioned sub-peak included in the pore distribution curve according to the present invention is suitably usually 0.01 cm 3 / g or more, preferably 0.02 cm 3 / g or more, more preferably 0.03 cm. 3 / g or more, most preferably 0.04 cm 3 / g or more and usually 0.2 cm 3 / g or less, preferably 0.18 cm 3 / g or less, more preferably 0.15 cm 3 / g or less, and most preferably Is 0.1 cm 3 / g or less. If the upper limit of this range is exceeded, the voids between the secondary particles become excessive, and when the particles of the present invention are used as the positive electrode material, the positive electrode active material filling rate into the positive electrode plate becomes low, and the battery capacity is restricted. There is a possibility that. On the other hand, if the lower limit of this range is exceeded, voids between the secondary particles become excessively small, so when a battery is produced using the particles of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between the secondary particles is inhibited, Load characteristics may be degraded.

<嵩密度>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の嵩密度は通常1.0g/cm以上、好ましくは1.1g/cm以上、より好ましくは1.3g/cm以上、最も好ましくは1.5g/cm以上である。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可能性があり、また、これを活物質とする正極は通常2.5g/cm以下、好ましくは2.4g/cm以下、より好ましくは2.2g/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可能性があり、電池性能が低下する可能性がある。
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と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5〜10g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を求めた。
<Bulk density>
The bulk density of the lithium transition metal compound powder of the present invention is usually 1.0 g / cm 3 or more, preferably 1.1 g / cm 3 or more, more preferably 1.3 g / cm 3 or more, most preferably 1.5 g. / Cm 3 or more. Below this lower limit, the powder filling property and electrode preparation may be adversely affected, and the positive electrode using this as an active material is usually 2.5 g / cm 3 or less, preferably 2.4 g / cm 3 or less, More preferably, it is 2.2 g / cm 3 or less, and most preferably 2.0 g / cm 3 or less. While the bulk density exceeding this upper limit is preferable for improving powder filling properties and electrode density, the specific surface area may become too low, and battery performance may be reduced.
In the present invention, the bulk density is obtained when 5 to 10 g of lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder as a lithium transition metal compound powder is placed in a 10 ml glass graduated cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm. The powder packing density (tap density) of g / cm 3 was determined.

<結晶構造>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、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が好ましい。
ここで、層状構造に関してさらに詳しく述べる。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
<Crystal structure>
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention is preferably composed mainly of a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide including a crystal structure belonging to a layered structure.
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.

Figure 2009289726
Figure 2009289726

(以下「層状R(−3)m構造」と表記することがある。)に帰属される。
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]層および酸素層が積層した層状化合物である。
(Hereinafter referred to as “layered R (−3) m structure”).
However, the layered LiMeO 2 is not limited to the layered R (−3) m structure. This LiMnO 2 also so-called layered Mn besides are layered compound space group Pm2m in orthorhombic, also, Li 2 MnO 3 so-called 213 phase, Li [Li 1/3 Mn 2/3] O 2 , which is a monoclinic space group C2 / m structure, is also a layered compound in which a Li layer, a [Li 1/3 Mn 2/3 ] layer, and an oxygen layer are stacked.

<粉末X線回折ピーク>
本発明において、前記組成式(I)及び(II)を満たす組成を有す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は、CuKα線を使用した粉末X線回折パターンにおいて、回折角2θが64.5〜65°付近に存在する(110)回折ピークのCuKα1線に由来する半価幅をFWHM(110)とした時に、0.1≦FWHM(110)≦0.3の範囲にあることを特徴とする。一般に、結晶性の尺度としてX線回折ピークの半価幅が用いられることから、結晶性と電池性能の相関について鋭意検討を行った。その結果、FWHM(110)が、規定した範囲内にあるものが良好な電池性能を発現することを見出した。
<Powder X-ray diffraction peak>
In the present invention, the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder having a composition satisfying the composition formulas (I) and (II) has a diffraction angle 2θ of 64.5 in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. It is characterized by being in the range of 0.1 ≦ FWHM (110) ≦ 0.3, where FWHM (110) is the half width derived from the CuKα1 line of the (110) diffraction peak existing around ˜65 ° To do. In general, since the half-value width of the X-ray diffraction peak is used as a measure of crystallinity, an extensive study was conducted on the correlation between crystallinity and battery performance. As a result, it was found that a battery having a FWHM (110) within a specified range expresses good battery performance.

本発明において、FWHM(110)は通常0.01以上、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.10以上、更に好ましくは0.12以上、最も好ましくは0.14以上、通常0.3以下、好ましくは0.28以下、より好ましくは0.25以下、更に好ましくは0.23以下、最も好ましくは0.2以下である。   In the present invention, the FWHM (110) is usually 0.01 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.10 or more, still more preferably 0.12 or more, most preferably 0.14 or more, usually 0.3. Hereinafter, it is preferably 0.28 or less, more preferably 0.25 or less, further preferably 0.23 or less, and most preferably 0.2 or less.

また、本発明において、前記組成式(I)及び(II)を満たす組成を有す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は、CuKα線を使用した粉末X線回折測定において、回折角2θが64〜64.5°付近に存在する(018)回折ピーク、64.5〜65°付近に存在する(110)回折ピーク、及び68〜68.5°付近に存在する(113)回折ピークにおいて、それぞれのピークトップよりも高角側に、異相由来の回折ピークを持たないか、あるいは異相由来の回折ピークを有する場合、本来の結晶相の回折ピークに対する異相ピークの積分強度比が、各々、以下の範囲内にあることが好ましい。   In the present invention, the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder having a composition satisfying the composition formulas (I) and (II) has a diffraction angle 2θ of 64 in powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays. In the (018) diffraction peak existing in the vicinity of ˜64.5 °, the (110) diffraction peak existing in the vicinity of 64.5 to 65 °, and the (113) diffraction peak existing in the vicinity of 68 to 68.5 °, respectively. When there is no foreign phase-derived diffraction peak on the high angle side of the peak top of the above, or when it has a foreign phase-derived diffraction peak, the integrated intensity ratio of the different phase peak to the diffraction peak of the original crystal phase is in the following range, respectively. It is preferable to be within.

0≦I018 /I018≦0.10
0≦I110 /I110≦0.15
0≦I113 /I113≦0.30
(ここで、I018、I110、I113は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークの積分強度を表し、I018 、I110 、I113 は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークのピークトップよりも高角側に現れる異相由来の回折ピークの積分強度を表す。)
0 ≦ I 018 * / I 018 ≦ 0.10
0 ≦ I 110 * / I 110 ≦ 0.15
0 ≦ I 113 * / I 113 ≦ 0.30
(Here, I 018 , I 110 , and I 113 represent the integrated intensities of the diffraction peaks, respectively (018), (110), and (113), and I 018 * , I 110 * , and I 113 * are (018 ), (110), (113) represents the integrated intensity of a diffraction peak derived from a different phase appearing at a higher angle than the peak top of the diffraction peak.)

ところで、この異相由来の回折ピークの原因物質の詳細は明らかではないが、異相が含まれると、電池とした時の容量やレート特性、サイクル特性等が低下する。このため、回折ピークは本願発明の電池性能に悪影響を与えない程度の回折ピークを有していてもよいが、前記範囲の割合であることが好ましく、それぞれの回折ピークに対する異相由来の回折ピークの積分強度比は、通常I018 /I018≦0.10、I110 /I110≦0.15、I113 /I113≦0.30、好ましくはI018 /I018≦0.08、I110 /I110≦0.13、I113 /I113≦0.25、より好ましくはI018 /I018≦0.06、I110 /I110≦0.10、I113 /I113≦0.23、更に好ましくはI018 /I018≦0.04、I110 /I110≦0.08、I113 /I113≦0.20であり、最も好ましくは異相由来の回折ピークが無いことが特に好ましい。 By the way, although the details of the causative substance of the diffraction peak derived from this heterogeneous phase are not clear, when a heterogeneous phase is included, the capacity, rate characteristics, cycle characteristics, etc. when it is made into a battery are lowered. For this reason, the diffraction peak may have a diffraction peak that does not adversely affect the battery performance of the present invention, but it is preferably a ratio in the above range, and the diffraction peak derived from a different phase with respect to each diffraction peak. The integrated intensity ratio is usually I 018 * / I 018 ≦ 0.10, I 110 * / I 110 ≦ 0.15, I 113 * / I 113 ≦ 0.30, preferably I 018 * / I 018 ≦ 0. 08, I 110 * / I 110 ≦ 0.13, I 113 * / I 113 ≦ 0.25, more preferably I 018 * / I 018 ≦ 0.06, I 110 * / I 110 ≦ 0.10, I 113 * / I 113 ≦ 0.23, more preferably I 018 * / I 018 ≦ 0.04 , I 110 * / I 110 ≦ 0.08, be a I 113 * / I 113 ≦ 0.20 Most preferably it is particularly preferred no diffraction peaks derived from heterogeneous phases.

<格子定数>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成され、その格子定数が2.860Å≦a≦2.890Å、14.200≦c≦14.280Åの範囲にあることが好ましい。結晶構造及び格子定数は、本発明ではCuKα線を使用した粉末X線回折測定によって得ることができる。
<Lattice constant>
The lithium transition metal compound powder of the present invention has a crystal structure including a layered R (-3) m structure, and its lattice constant is 2.860Å ≦ a ≦ 2.890Å, 14.200 ≦ c ≦ 14. It is preferably in the range of 280cm. In the present invention, the crystal structure and lattice constant can be obtained by powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays.

本発明において、格子定数a(Å)は、通常2.860Å≦a≦2.890Å、好ましくは2.863Å≦a≦2.885Å、より好ましくは2.865Å≦a≦2.880Å、特に好ましくは、2.870Å≦a≦2.878Åであり、格子定数c(Å)は通常14.200Å≦c≦14.280Å、好ましくは14.205Å≦c≦14.278Å、より好ましくは14.210Å≦c≦14.275Å、特に好ましくは、14.212Å≦c≦14.272Åである。   In the present invention, the lattice constant a (Å) is usually 2.860Å ≦ a ≦ 2.890Å, preferably 2.863Å ≦ a ≦ 2.885Å, more preferably 2.865Å ≦ a ≦ 2.880Å, particularly preferably. Is 2.870Å ≦ a ≦ 2.878Å, and the lattice constant c (Å) is usually 14.200Å ≦ c ≦ 14280Å, preferably 14.205Å ≦ c ≦ 14.278Å, more preferably 14.210Å. ≦ c ≦ 14.275Å, particularly preferably 14.212Å ≦ c ≦ 14.272Å.

また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、正極活物質の結晶性を高めるために酸素含有ガス雰囲気下で高温焼成、特に焼成温度1150−500(1−x−y)(ただし、x、yは、前記式(II)におけるx,yと同義であり、0.1≦x≦0.4、0.15≦y≦0.25を表す。)℃以上で焼成されたものであることが好ましい。具体的な焼成温度の下限は特に、上記組成式(I)で示される組成を持つリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物においては、通常800℃以上、好ましくは850℃以上、より好ましくは900度以上、更に好ましくは950℃以上、最も好ましくは975℃以上であり、上限は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。焼成温度が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。逆に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。   In addition, the lithium transition metal compound powder of the present invention is fired at a high temperature in an oxygen-containing gas atmosphere in order to enhance the crystallinity of the positive electrode active material, particularly a firing temperature of 1150-500 (1-xy) (where x Y is synonymous with x and y in the formula (II), and represents 0.1 ≦ x ≦ 0.4 and 0.15 ≦ y ≦ 0.25.) It is preferable. In particular, the lower limit of the specific firing temperature is usually 800 ° C. or higher, preferably 850 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher in the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having the composition represented by the composition formula (I). More preferably, it is 950 ° C. or more, most preferably 975 ° C. or more, and the upper limit is 1200 ° C. or less, preferably 1175 ° C. or less, more preferably 1150 ° C. or less, and most preferably 1125 ° C. or less. If the firing temperature is too low, heterogeneous phases are mixed, and the lattice distortion increases without developing a crystal structure. Moreover, the specific surface area becomes too large. Conversely, if the firing temperature is too high, the primary particles grow excessively, sintering between the particles proceeds too much, and the specific surface area becomes too small.

<本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体が上述の効果をもたらす理由>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体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。
即ち、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、特定の組成領域の層状リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物において、W等の元素を含有する化合物を添加後、一定以上の温度で焼成することにより、焼結が抑えられかつ、電池とした時に電解液との界面抵抗が大幅に低減された表面状態を有するために、これを用いて電池を作製した場合に、優れた特性バランスを達成できたものと推定される。
<Reason why the lithium transition metal-based compound powder of the present invention provides the above effects>
The reason why the lithium transition metal-based compound powder of the present invention brings about the above-described effect is considered as follows.
That is, the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is fired at a certain temperature or higher after adding a compound containing an element such as W in a layered lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having a specific composition region. Therefore, when the battery is manufactured using this, it can achieve an excellent balance of characteristics. Estimated.

[リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法]
以下に、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法について説明する。
[Method for producing lithium transition metal compound powder for positive electrode material of lithium secondary battery]
Below, the manufacturing method of the lithium transition metal type compound powder for lithium secondary battery positive electrode materials of this invention is demonstrated.

本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体を製造する方法は、特定の製法に限定されるものではないが、炭酸リチウムと、Ni化合物、Mn化合物、Co化合物と、Mo,W,Nb,Ta,Reから選ばれる少なくとも1種類以上の元素を含む金属化合物とを、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、得られた噴霧乾燥体を焼成する焼成工程を含む本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法により、好適に製造される。   The method for producing the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is not limited to a specific production method, but lithium carbonate, Ni compound, Mn compound, Co compound, Mo, W, Nb, Ta, A slurry preparation step of obtaining a slurry in which a metal compound containing at least one element selected from Re is pulverized in a liquid medium and uniformly dispersing them, and a spray drying step of spray drying the obtained slurry And the manufacturing method of the lithium transition metal type compound powder for lithium secondary battery positive electrode materials of this invention including the baking process of baking the obtained spray-dried body is suitably manufactured.

<スラリー調製工程>
本発明の方法により、リチウム遷移金属系化合物粉体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、主としてLiCOを使用するが、これを単独で使用する以外に、異なる1種以上のリチウム化合物と併用しても良い。異なるリチウム化合物としては、例えば、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。
<Slurry preparation process>
Of the raw material compounds used in the preparation of the slurry in the production of the lithium transition metal-based compound powder by the method of the present invention, Li 2 CO 3 is mainly used as the lithium compound, except that this is used alone. In addition, one or more different lithium compounds may be used in combination. Examples of the different lithium compounds include LiNO 3 , LiNO 2 , LiOH, LiOH.H 2 O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI, CH 3 OOLi, Li 2 O, Li 2 SO 4 , dicarboxylic acid Li, and citrate. Examples include acid Li, fatty acid Li, and alkyl lithium.

また、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観点、及び反応性が高い、という観点からNi(OH)、NiO、NiOOH、NiCO、さらに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良く、2種以上を併用しても良い。 Moreover, as a nickel compound, 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, nickel fatty acid, nickel halide and the like. 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. Further, from the viewpoint that it can be obtained as an industrial raw material at a low cost and from the viewpoint of high reactivity, Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 , and further, a decomposition gas is generated at the time of firing. Ni (OH) 2 , NiOOH, and NiCO 3 are particularly preferable from the viewpoint of easily forming voids in the secondary particles. These nickel compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、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。さらにこれらのマンガン化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 In addition, manganese compounds such as Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 3 O 4 , manganese oxide, MnCO 3 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4 , manganese acetate, manganese dicarboxylate, manganese citrate, fatty acid manganese And manganese salts such as oxyhydroxide, manganese chloride and the like. 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. Furthermore, these manganese compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、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良く、2種以上を併用しても良い。 Further, as the cobalt compound, Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , 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、Mo,W,Nb,Ta,Reの化合物としては、その種類に格別の制限はないが、通常は酸化物が用いられる。例示化合物しては、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などが挙げられ、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、Ta、ReOが挙げられる。これらの化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 In addition, as the compound of Mo, W, Nb, Ta, and Re, there is no particular limitation on the type, but an oxide is usually used. Is exemplified compounds, 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, preferably MoO 3 , Li 2 MoO 4 , WO 3 , Li 2 WO 4 , LiNbO 3 , Ta 2 O 5 , LiTaO 3 and ReO 3 are mentioned, and particularly preferred are WO 3 , Li 2 WO 4 , Ta 2 O 5 and ReO 3 . These compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、上記のLi、Ni、Mn、Co原料化合物以外にも他元素置換を行って前述の異元素を導入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。   In addition to the above Li, Ni, Mn, and Co raw material compounds, it is possible to use a compound group for the purpose of introducing the above-mentioned foreign elements by performing substitution of other elements.

原料の混合方法は、高度に均一な混合ができる方法であれば特に限定されるものではなく、乾式でも湿式でもよい。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。さらに、本発明においては、原料化合物とMo、W、Nb、Ta、Re等の異元素とを一緒に湿式粉砕混合することにより、微細かつ高度に均一混合することが重要である。
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良く、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 raw material mixing method is not particularly limited as long as it is a method capable of highly uniform mixing, and may be dry or wet. 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. Furthermore, in the present invention, it is important to finely and highly uniformly mix the raw material compound and a different element such as Mo, W, Nb, Ta, and Re together by wet pulverization.
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, in a ball mill (wet or dry type), usually about 1 to 2 days, and in a bead mill (wet continuous method), a 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0.5μm以下、好ましくは0.4μm以下、さらに好ましくは0.35μm以下、最も好ましくは0.3μm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0.1μm以上、さらに好ましくは0.2μm以上となるように粉砕すれば良い。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 0.5 μm or less, preferably 0.4 μm or less, more preferably 0.35 μm or less, most preferably Preferably, it is 0.3 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 pulverization cost, so that the average particle size is usually 0.01 μm or more, preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more. It ’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。後述の噴霧乾燥体のメジアン径については、それぞれ0、1、3、5分間の超音波分散後に測定を行った他は同様の条件である。   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). The median diameter of the spray-dried body described later is the same as that except that the measurement was performed after ultrasonic dispersion for 0, 1, 3, and 5 minutes, respectively.

<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。
<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.

<噴霧乾燥粉体>
本発明の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、本発明品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 lithium transition metal-based compound powder such as lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder of the present invention, the slurry obtained by wet-grinding the raw material compound and the additive is spray-dried, A powder obtained by agglomerating primary particles to form secondary particles is obtained. The spray-dried powder formed by agglomerating primary particles to form secondary particles is a geometric feature of the spray-dried powder of the present invention. Examples of the shape confirmation method include SEM observation and cross-sectional SEM observation.

本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体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22μm以下、より好ましくは17μm以下、更に好ましくは12μm以下、一層好ましくは11μm以下、最も好ましくは10μm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4μm以上、より好ましくは5μm以上である。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。   The median diameter (value measured without applying ultrasonic dispersion) of the powder obtained by spray drying, which is also a firing precursor of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention, is usually 22 μm or less, more preferably. Is 17 μm or less, more preferably 12 μm or less, more preferably 11 μm or less, and most preferably 10 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 4 μm or more, more preferably 5 μm or more. 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.

即ち、炭酸リチウム、ニッケル化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、及び、W,Nb,Ta,Reから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む金属化合物を、メジアン径が0.5μm以下となるまで粉砕混合し、液体媒体中に均一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。   In other words, lithium carbonate, nickel compound, manganese compound, cobalt compound, and metal compound containing at least one element selected from W, Nb, Ta, Re are pulverized and mixed until the median diameter becomes 0.5 μm or less. Then, after the slurry uniformly dispersed in the liquid medium is spray-dried, the powder obtained is fired to produce a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder. ), 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虞があり、高過ぎると供給ポンプが故障したり、ノズルが閉塞する虞がある。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 obtained by agglomerating primary particles to form secondary particles. If the slurry viscosity V (cp) is too high, the supply pump may fail or the nozzle may be blocked. is there. 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、乾燥性が低下しやすくなる虞があり、上限を超えると生産効率が低下する虞がある。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800以上、更に好ましくは1000以上、最も好ましくは1500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。   Moreover, when gas-liquid ratio G / S is less than the said minimum, there exists a possibility that drying property may fall easily, and when it exceeds an upper limit, there exists a possibility that production efficiency may fall. Therefore, the gas-liquid ratio G / S is usually 500 or more, preferably 800 or more, more preferably 1000 or more, most preferably 1500 or more as the lower limit, and usually 10,000 or less, preferably 9000 or less, as the upper limit. 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.

即ち、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、更に好ましくは230℃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可能性があり、粉体の充填密度が低下する虞がある。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可能性がある。   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, more preferably 230. It is preferable to carry out at a temperature of not higher than ℃, most preferably not higher than 200 ℃. If this temperature is too high, the resulting granulated particles may have a lot of hollow structures, which may reduce the packing density of the powder. 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.

また、本発明に係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等のリチウム遷移金属系化合物粉体の噴霧乾燥粉体は、一次粒子間の凝集力が弱いのが特徴であり、超音波分散に伴うメジアン径の変化の程度を調べることによって確認できる。たとえば、超音波分散せずに測定されたメジアン径D50[US0分](μm)に対する5分間の超音波分散後に測定されたメジアン径D50[US5分](μm)の比:D50[US5]/D50[US0]として表した場合、その下限は通常0.03以上、好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.07以上であり、上限は0.7以下、好ましくは0.6以下、更に好ましくは0.5以下である。D50[US5]/D50[US0]が上記の値より大きい噴霧乾燥粒子を用いて焼成されたリチウム遷移金属系化合物粒子は、二次粒子内の空隙が少なくなる結果、出力特性が低下する虞がある。一方、D50[US5]/D50[US0]が上記の値より小さい噴霧乾燥粒子を用いて焼成されたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粒子は、粒子間の空隙が多くなりすぎ、嵩密度が低下したり、塗布特性が悪くなったりするなどの問題が生じやすくなる虞がある。 In addition, spray-dried powders of lithium transition metal-based compound powders such as lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powders according to the present invention are characterized by weak cohesion between primary particles, and are suitable for ultrasonic dispersion. This can be confirmed by examining the degree of change in the median diameter. For example, the ratio of the median diameter D 50 that is measured without ultrasonic dispersion [US0 minutes] 5 minutes median diameter D 50 measured after ultrasonic dispersion [US5 min] for (μm) (μm): D 50 [ When expressed as US5] / D 50 [US0], the lower limit is usually 0.03 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.07 or more, and the upper limit is 0.7 or less, preferably 0.8. 6 or less, more preferably 0.5 or less. D 50 [US5] / D 50 [US0] is above a value larger than the spray-dried particles of lithium transition metal-based compound particles calcined using a result of the air gap is reduced in the secondary particle, the output characteristics are degraded There is a fear. On the other hand, D 50 [US5] / D 50 [US0] is above values lithium nickel was fired using a smaller spray-dried particles manganese cobalt-based composite oxide particles, too many voids between the particles, the bulk density There is a possibility that problems such as lowering of the coating speed and deterioration of the coating properties are likely to occur.

また、噴霧乾燥により得られる粉体は、比表面積が小さいと、焼成反応に際して、反応性が低下してしまうため、前記の如く、噴霧乾燥前に出発原料を粉砕するなどの手段により、できるだけ高比表面積化されていることが好ましい。一方で、過度に高比表面積化しようとすると、工業的に不利となるだけでなく、本発明のリチウム遷移金属系化合物が得られなくなる可能性がある。従って、これによって得られた噴霧乾燥粒子は、BET比表面積にして通常10m/g以上、好ましくは30m/g以上、更に好ましくは50m/g以上、最も好ましくは60m/g以上で、通常100m/g以下、好ましくは90m/g以下、更に好ましくは80m/g以下、最も好ましくは75m/g以下とすることが好ましい。 In addition, if the specific surface area of the powder obtained by spray drying is low, the reactivity decreases during the firing reaction. Therefore, as described above, the powder is obtained as high as possible by means such as pulverizing the starting material before spray drying. It is preferable to have a specific surface area. On the other hand, excessively high specific surface area is not only industrially disadvantageous, but also may result in failure to obtain the lithium transition metal compound of the present invention. Accordingly, the spray-dried particles thus obtained have a BET specific surface area of usually 10 m 2 / g or more, preferably 30 m 2 / g or more, more preferably 50 m 2 / g or more, most preferably 60 m 2 / g or more. Usually, it is preferably 100 m 2 / g or less, preferably 90 m 2 / g or less, more preferably 80 m 2 / g or less, and most preferably 75 m 2 / g or less.

<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遷移金属系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 transition metal compound such as a lithium nickel manganese cobalt 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、組成や使用する原料化合物種にも依存するが、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。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。焼成温度としては、前記式(I)で示される組成においては通常800℃以上であり、好ましくは850℃以上、より好ましくは900℃以上、さらに好ましくは950℃以上、最も好ましくは975℃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 type of raw material compound used, but as a tendency, if the firing temperature is too high, primary particles grow excessively, sintering between the particles proceeds too much, and the specific surface area decreases. Pass. On the other hand, if it is too low, heterogeneous phases are mixed, and the lattice distortion increases without developing the crystal structure. Moreover, the specific surface area becomes too large. The firing temperature is usually 800 ° C. or higher, preferably 850 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, further preferably 950 ° C. or higher, most preferably 975 ° C. or higher in the composition represented by the formula (I). It is 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、ローラーハース炉、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・降温の三部分に分けられる。二番目の最高温度保持部分は必ずしも一回とは限らず、目的に応じて二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または、一次粒子或いはさら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・降温の工程を二回又はそれ以上繰り返しても良い。   For firing, for example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a roller hearth 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 one time, and may include two or more stages depending on the purpose, which means that aggregation is eliminated to the extent that secondary particles are not destroyed. The temperature raising, maximum temperature holding, and temperature lowering steps may be repeated twice or more with a crushing step or a pulverization step which means crushing to primary particles or even fine powder.

昇温工程は通常0.1℃/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0.5℃/分以上、より好ましくは1℃/分以上、さらに好ましくは1.5℃/分以上で、好ましくは8℃/分以下、より好ましくは6℃/分以下、さらに好ましくは4℃/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 0.1 ° 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 temperature rising rate is preferably 0.5 ° C./min or more, more preferably 1 ° C./min or more, further preferably 1.5 ° C./min or more, preferably 8 ° C./min or less, more preferably 6 ° C./min. Min. Or less, more preferably 4 ° 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、通常前述の温度範囲であれば30分以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上、更に好ましくは3時間以上、最も好ましくは5時間以上で、50時間以下、好ましくは25時間以下、より好ましくは20時間以下、更に好ましくは15時間以下、一層好ましくは10時間以下、最も好ましくは8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ニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体が得られ難くなり、長すぎるのは実用的ではない。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、不利である。   The holding time in the maximum temperature holding step varies depending on the temperature, but 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 more, 50 hours or less, preferably 25 hours or less, more preferably 20 hours or less, further preferably 15 hours or less, more preferably 10 hours or less, and most preferably 8 hours or less. If the firing time is too short, it becomes difficult to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder with good crystallinity, and it is not practical to be too long. If the firing time is too long, it will be disadvantageous because it will be necessary to crush afterwards or it will be difficult to crush.

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。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 it is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous. However, if it is too fast, the uniformity of the target product tends to be lacking or the deterioration of the container tends to be accelerated. 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.

焼成時の雰囲気は酸素含有ガス雰囲気であるが、得ようとするリチウム遷移金属系化合物粉体の組成に応じた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、又は酸素や空気と、窒素やアルゴン等の不活性ガスとの任意の割合の混合ガスを挙げることができる。通常は酸素濃度が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、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。   The atmosphere during firing is an oxygen-containing gas atmosphere, but since there is an appropriate oxygen partial pressure region corresponding to the composition of the lithium transition metal compound powder to be obtained, various gas atmospheres suitable for satisfying it Is used. Examples of the gas atmosphere include oxygen, air, or a mixed gas having an arbitrary ratio of oxygen or air and an inert gas such as nitrogen or argon. Usually, the atmosphere has an oxygen concentration of 1% by volume or more, preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, and 100% by volume or less, preferably 50% by volume or less, more preferably 25% by volume or less.

このような製造方法において、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体を製造するには、製造条件を一定とした場合には、炭酸リチウム、ニッケル化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、及びMo,W,Nb,Ta,Reから選ばれる少なくとも一種以上の金属化合物とを、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 transition metal compound powder of the present invention, lithium carbonate, nickel compound, manganese compound, cobalt compound, and Mo, W, When preparing a slurry in which at least one metal compound selected from Nb, Ta, and Re is dispersed in a liquid medium, the target molar ratio is controlled by adjusting the mixing ratio of each compound. Can do.

<分級工程>
焼成により得られた焼成粉体は次いで、解砕したり、電極調製にとって好ましい粒度分布状態に調整したり、粗大異物等を除去したりするために分級を行う。分級法としては、その目的を達成できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、篩分級(振動篩、遠心篩)、気力分級などが挙げられる。具体的な装置としては、例えばダルトン社の「超音波式振動篩」、ツカサ工業社の「パウシフター」、ターボ工業社の「ターボスクリーナー」、ホソカワミクロン社の「ターボプレックス」等を挙げることができるが、これらに限定されない。
<Classification process>
The fired powder obtained by firing is then classified in order to crush it, adjust it to a particle size distribution preferable for electrode preparation, or remove coarse foreign matters and the like. The classification method is not particularly limited as long as the object can be achieved, and examples thereof include sieve classification (vibrating sieve, centrifugal sieve), and pneumatic classification. Specific examples of the apparatus include Dalton's “Ultrasonic Vibrating Sieve”, Tsukasa Industries '“Powder Footer”, Turbo Industries' “Turbo Screener”, Hosokawa Micron's “Turboplex”, and the like. However, it is not limited to these.

このようにして得られた本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体によれば、容量が高く、出力特性、寿命特性に優れた、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。   According to the lithium transition metal-based compound powder of the present invention thus obtained, a positive electrode material for a lithium secondary battery with high capacity, excellent output characteristics and life characteristics, and a good performance balance is provided.

[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正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体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。ここで、正極材料としては、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の1種のみを用いても良く、2種以上を混合して用いても良く、また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の1種以上と、それ以外の正極活物質粉体の1種以上とを混合して用いても良い。本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体と、それ以外の正極活物質とを併用する場合、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体による十分な効果を得るために、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体とそれ以外の正極活物質との合計に対する本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が15重量%以上となるようにすることが好ましく、30重量%以上となるようにすることがより好ましく、50重量%以上となるようにすることが最も好ましい。
[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 lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention and a binder on a current collector. It is. Here, as the positive electrode material, only one kind of the lithium transition metal compound powder of the present invention may be used, or two or more kinds may be mixed and used, or the lithium transition metal compound of the present invention may be used. You may mix and use 1 or more types of powder, and 1 or more types of the other positive electrode active material powder. When the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is used in combination with the other positive electrode active material, the lithium transition metal-based compound of the present invention is used in order to obtain a sufficient effect by the lithium transition metal-based compound powder of the present invention. The ratio of the lithium transition metal based compound powder of the present invention to the total of the compound powder and the other positive electrode active material is preferably 15% by weight or more, and preferably 30% by weight or more. Is more preferable, and 50% by weight or more is most preferable.

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良い。   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可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。   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良いが、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良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   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 ratios.

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可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。   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. Battery capacity and conductivity may be reduced.

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など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良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。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ことがある。   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. And carbon materials. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. 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良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、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良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   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 and alcohol. 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, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. 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整できる。
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 adjusted.

[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良い。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のが望ましい。
[Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention includes a positive electrode for a lithium secondary battery according to the present invention that can occlude and release lithium, a negative electrode that can occlude and release lithium, and a non-aqueous electrolyte that uses a lithium salt as an electrolytic salt. Prepare. Further, a separator for holding a nonaqueous 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良い。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良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。   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)が、通常0.335nm以上、また、通常0.34nm以下、好ましくは0.337nm以下であるものが好ましい。 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. In the following, it is preferable that the thickness is 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(L)が、通常30nm以上、中でも50nm以上、特に100nm以上であることが好ましい。 Further, the crystallite size (L c ) of the graphite material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, particularly 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、更には5μm以上、特に7μm以上、また、通常100μm以下、中でも50μm以下、更には40μm以下、特に30μm以下であることが好ましい。   The median diameter of the graphite material determined by the laser diffraction / scattering method is usually 1 μm or more, especially 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, especially 7 μm or more, and usually 100 μm or less, especially 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, especially 40 μm or less. It is preferable that it is 30 micrometers 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PAの強度Iと、1350〜1370cm−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 PA detected in the range of 1580~1620Cm -1, is detected in the range of 1350 -1 It is preferable that the intensity ratio I A / I B of the peak P B with the intensity I B is 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
化錫や酸化ケイ素などの金属酸化物、Li2.6Co0.4Nなどの窒化物、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などが挙げられる。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良い。また、上述の炭素材料と組み合わせて用いても良い。
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, and lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys. 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。代表的なものを列挙すると、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。   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. 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, propionitrile Benzonitrile, butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, etc. Et 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−など、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良い。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, and SO 2 , vinylene carbonate, polysulfide S x 2−, and the like that enables efficient charge and 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.

さらに、有機電解液中には、ジフルオロリン酸リチウムなど、サイクル寿命や出力特性の向上に効果を発揮する添加剤を任意の割合で添加しても良い。   Furthermore, an additive that exhibits an effect of improving cycle life and output characteristics, such as lithium difluorophosphate, may be added to the organic electrolyte at 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。具体例としては、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良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 The type of the electrolytic salt is not particularly limited, and any conventionally known solute can be used. Specific examples include 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ことがある。この濃度の下限としては0.75mol/L以上、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 electric 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 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良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いても良い。 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などが挙げられる。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 in a spiral shape, a cylinder type with an inside-out structure combining a pellet electrode and a separator, and a coin type with stacked pellet electrodes and a separator. 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、これらの実施例によってなんら制限されるものではない。   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 as long as the gist of the present invention is not exceeded.

[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.

<平均一次粒子径>
比較例2については3,000倍、比較例5については10,000倍、その他は30,000倍のSEM画像により求めた。
<Average primary particle size>
The comparison example 2 was obtained from an SEM image of 3,000 times, the comparative example 5 was obtained from a 10,000 times image, and the others were obtained from a 30,000 times image.

<二次粒子径>
二次粒子のメジアン径は超音波分散5分後に測定した。
<Secondary particle size>
The median diameter of secondary particles was measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion.

<嵩密度>
試料粉体4〜10g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>
4 to 10 g of the sample powder was put into a 10 ml glass graduated cylinder, and the powder packing density when tapped 200 times with a stroke of about 20 mm was obtained.

<水銀圧入法による各種物性の測定>
水銀圧入法による測定装置としては、Micromeritics社製オートポアIII9420型を用いた。また、水銀圧入法の測定条件としては、室温で3.86kPaから413MPaまで昇圧しながら測定を行った。なお、水銀の表面張力の値としては480dyn/cm、接触角の値としては141.3°を用いた。
<Measurement of various physical properties by mercury intrusion method>
As a measuring device by the mercury intrusion method, Autopore III9420 manufactured by Micromeritics was used. Moreover, as measurement conditions of the mercury intrusion method, measurement was performed while increasing the pressure from 3.86 kPa to 413 MPa at room temperature. The mercury surface tension value was 480 dyn / cm, and the contact angle value was 141.3 °.

<比表面積>
BET法により求めた。
<Specific surface area>
Obtained by BET method.

<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2g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 measurement device (Dia Instruments: Lorester GP powder low efficiency measurement system PD-41), the sample weight is 2 g, and a powder probe unit (four probe / ring electrode, electrode spacing 5.0 mm) , Electrode radius 1.0 mm, sample radius 12.5 mm), the applied voltage limiter is 90 V, the volume resistivity [Ω · cm] of the powder under various pressures is measured, and the volume resistivity under a pressure of 40 MPa is measured. The values were compared.

<組成(Li/Ni/Mn/Co)>
ICP−AES分析により求めた。
<Composition (Li / Ni / Mn / Co)>
It was determined by ICP-AES analysis.

<添加元素(W,Ta)及び異元素(B)の定量>
ICP−AES分析により求めた。
<Quantification of additive elements (W, Ta) and foreign elements (B)>
It was determined by ICP-AES analysis.

<SERS測定>
装置:Thermo Fisher Scientific製Nicoret
Almega XR
前処理:銀蒸着(10nm)
励起波長:532nm
励起出力:試料位置で0.5mW以下
解析方法:各ピークから直線バックグラウンドを除いた高さ及び半値幅を測定
スペクトル分解能:10cm−1
<SERS measurement>
Device: Thermo Fisher Scientific's Nicolet
Almega XR
Pretreatment: Silver deposition (10nm)
Excitation wavelength: 532 nm
Excitation output: 0.5 mW or less at the sample position Analysis method: Measure the height and half-value width excluding the linear background from each peak Spectral resolution: 10 cm −1

<IRスペクトル測定>
装置:Nicoret Magna560
測定法:透過法(KBr)
分解能:4cm−1
積算回数:100回
試料調整方法:試料0.5mgとKBr0.2gを計り取り、乳鉢で手早く混合し、
この混合粉全量をφ10mmのプレス治具に入れ、8tonのプレ
ス圧で成型した。
<IR spectrum measurement>
Device: Nicolet Magna 560
Measurement method: Transmission method (KBr)
Resolution: 4cm -1
Number of integrations: 100 Sample preparation method: Weigh 0.5mg of sample and 0.2g of KBr and mix quickly in a mortar.
Put the total amount of the mixed powder into a φ10mm press jig and place 8ton
Molded with pressure.

<X線光電子分光法(XPS)による一次粒子表面の組成分析>
(XPS測定)
Physical Electronics社製 X線光電子分光装置「ESCA−5700」を用い、下記条件で行った。
X線源:単色化AlKα
分析面積:0.8mm径
取り出し角:65°
定量方法:B1s、Mn2p1/2、Co2p3/2、Ni2p3/2、W4f、
Ta4f
各ピークの面積を感度係数で補正。
(表面スパッタリング)
イオン種:Ar
加速電圧:3kV
イオン電流:4.7nA(実施例1〜5、比較例3)
6.9nA(実施例6,7)
6.6nA(比較例1)
スパッタリングレート:
2.91nm/min(SiO換算)(実施例1〜5、比較例3)
2.31nm/min(SiO換算)(実施例6,7)
2.29nm/min(SiO換算)(比較例1)
<Composition analysis of primary particle surface by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)>
(XPS measurement)
The measurement was performed under the following conditions using an X-ray photoelectron spectrometer “ESCA-5700” manufactured by Physical Electronics.
X-ray source: Monochromatic AlKα
Analysis area: 0.8mm diameter Extraction angle: 65 °
Quantitative method: B1s, Mn2p1 / 2 , Co2p3 / 2 , Ni2p3 / 2 , W4f,
Ta4f
The area of each peak is corrected with a sensitivity coefficient.
(Surface sputtering)
Ion species: Ar
Acceleration voltage: 3 kV
Ion current: 4.7 nA (Examples 1 to 5, Comparative Example 3)
6.9 nA (Examples 6 and 7)
6.6 nA (Comparative Example 1)
Sputtering rate:
2.91 nm / min (SiO 2 equivalent) (Examples 1 to 5, Comparative Example 3)
2.31 nm / min (in terms of SiO 2 ) (Examples 6 and 7)
2.29 nm / min (in terms of SiO 2 ) (Comparative Example 1)

<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保障値: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.

<結晶相(層状構造)の確認、半価幅FWHM(110)の測定、(018)、(110)、(113)回折ピーク中の異相ピークの有無確認並びに異相ピーク/本来の結晶相ピークの積分強度及び積分強度比の算出>
以下に記載のCuKα線を使用した粉末X線回折測定により求めた。測定は可変スリットモードで行い、強度(固定)=強度(可変)/sinθの計算式により固定スリットを使用した場合の強度に変換した。各試料で観測された六方晶系R−3m(No.166)由来の(018)、(110)、(113)回折ピークについてプロファイルフィッティングを実施し、CuKα1由来のピーク半価幅FWHM(110)、積分強度、積分強度比を算出した。
(粉末X線回折測定装置仕様)
装置名:オランダ PANalytical社製
X‘Pert Pro MPD
光学系:集中法光学系
(測定条件)
X線出力(CuKα):40kV、30mA、走査軸:θ/2θ
走査範囲(2θ):10.0−155.0°
<Confirmation of crystal phase (layered structure), measurement of half-width FWHM (110), (018), (110), (113) Confirmation of presence / absence of heterophase peak in diffraction peak and heterophase peak / original crystal phase peak Calculation of integral intensity and integral intensity ratio>
It calculated | required by the powder X-ray-diffraction measurement using the CuK (alpha) ray described below. The measurement was performed in the variable slit mode, and the intensity was converted to the intensity when the fixed slit was used according to the formula of intensity (fixed) = intensity (variable) / sin θ. Profile fitting was performed on the (018), (110), and (113) diffraction peaks derived from the hexagonal R-3m (No. 166) observed in each sample, and the peak half-value width FWHM derived from CuKα1 (110) The integrated intensity and the integrated intensity ratio were calculated.
(Powder X-ray diffraction measurement device specifications)
Device name: X'Pert Pro MPD manufactured by PANallytical, Netherlands
Optical system: Concentrated optical system (measurement conditions)
X-ray output (CuKα): 40 kV, 30 mA, scanning axis: θ / 2θ
Scanning range (2θ): 10.0-155.0 °

<格子定数、原子座標、ODP、サイト占有率の算出>
X線回折図形をリートベルト解析プログラムRIETAN−FPにより解析した。結晶構造モデルの空間群をR(−3)m[166]、遷移金属元素を(Ni、Mn、Co)を組成比で足し合わせた電子密度を有する仮想原子M=(1−x−y)Ni+xMn+yCo、3a(Li)サイトの占有率および3b(M)サイトの占有率の和をそれぞれ1(Li3a+M3a=1、M3b+Li3b=1)とした。(Ni、Mn、Co)原子を中心とした酸素八面体の歪みODPは次式により求めた。

Figure 2009289726
<Calculation of lattice constant, atomic coordinates, ODP, site occupancy>
The X-ray diffraction pattern was analyzed by the Rietveld analysis program Rietan-FP. A virtual group M = (1-xy) having an electron density obtained by adding R (−3) m [166] as a space group of the crystal structure model and adding (Ni, Mn, Co) as a transition metal element at a composition ratio. The sum of the occupation ratios of Ni + xMn + yCo, 3a (Li) site and 3b (M) site was 1 (Li 3a + M 3a = 1, M 3b + Li 3b = 1), respectively. The strain ODP of the oxygen octahedron centered on (Ni, Mn, Co) atoms was determined by the following equation.
Figure 2009289726

ここでzは、リートベルト解析により求めた酸素原子のz軸座標を示し、0.25からのずれが酸素原子の変位量となる。3aサイトのLi以外の金属元素混入率(%)、格子定数、酸素原子座標z及びODP値をまとめて表3に示した。 Here, z O represents the z-axis coordinate of the oxygen atom obtained by Rietveld analysis, and the deviation from 0.25 is the displacement amount of the oxygen atom. Table 3 shows the mixing ratio (%) of metal elements other than Li at the 3a site, the lattice constant, the oxygen atom coordinate z O and the ODP value.

<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).

<原料LiCO粉末の平均粒子径としてのメジアン径>
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−920)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、分散媒としてエチルアルコールを用い、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 as Average Particle Diameter of Raw Material Li 2 CO 3 Powder>
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.), the refractive index was set to 1.24, and the particle diameter standard was measured as a volume standard. Further, ethyl alcohol was used as a dispersion medium, and measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

<噴霧乾燥により得られた粒子状粉体の物性>
形態はSEM観察及び断面SEM観察により確認した。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(堀場製作所製、LA−920)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、0分、1分、3分、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。比表面積は、BET法により求めた。嵩密度は、試料粉体4〜10g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。
<Physical properties of particulate powder obtained by spray drying>
The form was confirmed by SEM observation and cross-sectional SEM observation. The median diameter and 90% cumulative 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 (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.) The particle diameter standard was measured using the volume standard. Further, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium, and measurement was performed after 0 minutes, 1 minute, 3 minutes, and 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz). The specific surface area was determined by the BET method. The bulk density was determined as 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.

[電池の作製及び評価]
以下の実施例及び比較例で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化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 battery]
Using the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders produced in the following examples and comparative examples as positive electrode materials (positive electrode active materials), lithium secondary batteries were produced and evaluated by the following methods.

(1)レート試験:
得られたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体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:
What was weighed in a ratio of 75% by weight of the obtained lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder, 20% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polytetrafluoroethylene powder, was thoroughly mixed in a mortar and made into a thin sheet. Was 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。 This 9 mmφ positive electrode is used as a test electrode, a lithium metal plate is used as a counter electrode, and LiPF 6 is added to a solvent of EC (ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio). Using an electrolytic solution dissolved at 1 mol / L, a coin-type cell was assembled using a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm as a separator.

得られたコイン型セルについて、1サイクル目に、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サイクル目に、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サイクル目に、0.5mA/cmの定電流充電、11mA/cmの定電流放電試験を行った。
この時の1サイクル目の0.1C放電容量(mAh/g)(初回放電容量)と3サイクル目の0.1C放電容量(mAh/g)(3サイクル目放電容量)を調べた。
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 in 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.
At this time, the 0.1 C discharge capacity (mAh / g) (initial discharge capacity) of the first cycle and the 0.1 C discharge capacity (mAh / g) (third discharge capacity) of the third cycle were examined.

(2)低温負荷特性試験及び高温サイクル試験:
得られたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体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:
What was weighed in a ratio of 75% by weight of the obtained lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder, 20% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polytetrafluoroethylene powder was sufficiently mixed in a mortar to form a thin sheet. Punched 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7〜8mgになるように調節した。 Graphite powder having an average particle size of 8 to 10 μm (d 002 = 3.35 Å) was used as the negative electrode active material, and polyvinylidene fluoride was used as the binder, and these were weighed at a weight ratio of 92.5: 7.5. Were 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 7 to 8 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。 A test in which a negative electrode is used as a test electrode, a battery cell is assembled using lithium metal as a counter electrode, and lithium ions are occluded in the negative electrode by a constant current-constant voltage method (cut current 0.05 mA) of 0.2 mA / cm 2 -3 mV. The initial occlusion capacity per unit weight of the negative electrode active material when performing at a 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。即ち、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 is placed on the positive electrode can of the coin cell, a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm is placed thereon as a separator, pressed with a polypropylene gasket, and then EC ( An electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at a rate of 1 mol / L in a solvent of ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio) was added to the can. After fully infiltrating the separator, the above-described negative electrode was placed, a 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、即ち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 1 hour rate current value of the battery, that is, 1C, was set as shown 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として下式より低温抵抗値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 low-temperature 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
次に上記と同様にして、この高温サイクル試験後の抵抗値R[Ω]を算出した。
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
Next, in the same manner as described above, the resistance value R [Ω] after this high-temperature cycle test was calculated.

電池の低温抵抗値が小さい程、低温負荷特性が良好であり、高温サイクル容量維持率が高い程、高温サイクル特性が良好であることを表す。   The smaller the low-temperature resistance value of the battery, the better the low-temperature load characteristics, and the higher the high-temperature cycle capacity retention rate, the better the high-temperature cycle characteristics.

[リチウム遷移金属複合酸化物粉体の製造(実施例及び比較例)]
<実施例1>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、WOを、Li:Ni:Mn:Co:W=1.05:0.50:0.30:0.20:0.010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0.30μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度1290cp)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7×10−3mL/minとした(気液比G/S=6429)。また、乾燥入り口温度は150℃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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、1000℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が6.7×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.042重量%、組成がLi(Li0.030Ni0.485Mn0.293Co0.192)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.302、y=0.198、z=0.061)を得た。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0.96モル%であった。この平均一次粒径は0.4μmで、メジアン径は6.0μm、90%積算径(D90)は9.4μm、嵩密度は1.5g/cm、BET比表面積は1.7m/gであった。さらに、粒子全体のW(タングステン)の原子比(W/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のWの原子比は17.0倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの合計の原子比R10との割合R/R10は4.5であった。
[Production of Lithium Transition Metal Composite Oxide Powder (Examples and Comparative Examples)]
<Example 1>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, WO 3 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: W = 1.05: 0.50: 0.30: 0.20: 0. After weighing and mixing so that the molar ratio was 010, pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.30 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 1290 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 7 × 10 −3 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 6429). The drying inlet temperature was 150 ° C. Particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer, about 15 g, was charged into an alumina crucible, fired at 1000 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating temperature rate 3.33 ° C./min.), And then classified ( performed 45 [mu] m), 10 3 Omega volume resistivity of 6.7 × · cm, the carbon concentration is 0.042 wt%, the composition is Li (Li 0.030 Ni 0.485 Mn 0.293 Co 0.192) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.302, y = 0.198, z = 0.061) was obtained. When the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 0.96 mol%. The average primary particle diameter is 0.4 μm, the median diameter is 6.0 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 9.4 μm, the bulk density is 1.5 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 1.7 m 2 / g. Further, the atomic ratio of W on the primary particle surface was 17.0 times the atomic ratio of W (tungsten) of the whole particle (W / (Ni + Mn + Co)). Further, in the particle outermost surface (Ni, Mn, Co) and the atomic ratio R 0 of W relative to the total of, at a depth of 10nm from the particle surface (Ni, Mn, Co) to the total atomic ratio R 10 of W to the sum of The ratio R 0 / R 10 of was 4.5.

<実施例2>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、WOを、Li:Ni:Mn:Co:W=1.05:0.50:0.30:0.20:0.010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0.32μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量18重量%、粘度1330cp)を、四流体ノズル型スプレードライヤー(藤崎電機(株)製:MDP−050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500gをアルミナ製角鉢に仕込み、空気雰囲気下、1000℃で4.75時間焼成(昇温速度1.85℃/min、降温速度:約3.33℃/min)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が8.8×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.054重量%、組成がLi(Li0.022Ni0.493Mn0.292Co0.193)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.299、y=0.197、z=0.045)を得た。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0.96モル%であった。この平均一次粒径は0.3μmで、メジアン径は7.1μm、90%積算径(D90)は11.4μm、嵩密度は1.6g/cm、BET比表面積は1.7m/gであった。さらに、粒子全体のW(タングステン)の原子比(W/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のWの原子比は16.3倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの合計の原子比R10との割合R/R10は4.4であった。
<Example 2>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, WO 3 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: W = 1.05: 0.50: 0.30: 0.20: 0. After weighing and mixing so that the molar ratio was 010, pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.32 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer (DM45 type).
Next, this slurry (solid content 18% by weight, viscosity 1330 cp) was spray-dried using a four-fluid nozzle type spray dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDP-050 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 500 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 4.75 hours in an air atmosphere (temperature increase rate 1.85 ° C./min, temperature decrease rate: After about 3.33 ° C./min), classification (45 μm) is performed, the volume resistivity is 8.8 × 10 3 Ω · cm, the carbon concentration is 0.054 wt%, and the composition is Li (Li 0.022). Ni 0.493 Mn 0.292 Co 0.193) lithium nickel manganese cobalt composite oxide of O 2 (x = 0.299, y = 0.197, z = 0.045) was obtained. When the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 0.96 mol%. The average primary particle diameter is 0.3 μm, the median diameter is 7.1 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 11.4 μm, the bulk density is 1.6 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 1.7 m 2 / g. Further, the atomic ratio of W on the primary particle surface was 16.3 times the atomic ratio of W (tungsten) of the whole particle (W / (Ni + Mn + Co)). Further, in the particle outermost surface (Ni, Mn, Co) and the atomic ratio R 0 of W relative to the total of, at a depth of 10nm from the particle surface (Ni, Mn, Co) to the total atomic ratio R 10 of W to the sum of The ratio R 0 / R 10 was 4.4.

<実施例3>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、HBO、WOを、Li:Ni:Mn:Co:B:W=1.05:0.50:0.30:0.20:0.0025:0.010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0.28μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度1160cp)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。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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、975℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が4.9×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.055重量%、組成がLi(Li0.024Ni0.489Mn0.293Co0.194)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.301、y=0.199、z=0.049)を得た。また、(Ni,Mn,Co)トータルのモル比を1とした時、B及びWの含有モル比率はそれぞれ0.96モル%、0.24モル%であった。この平均一次粒径は0.4μmで、メジアン径4.6μm、90%積算径(D90)は6.9μm、嵩密度は1.8g/cm、BET比表面積は1.7m/gであった。さらに、粒子全体のB(ホウ素)の原子比(B/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のBの原子比は32.0倍、粒子全体のW(タングステン)の原子比(W/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のWの原子比は13.5倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するBまたはWの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するBまたはWの合計の原子比R10との割合R/R10は、Bが3.3、Wが4.0であった。
<Example 3>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, H 3 BO 3 , WO 3 are replaced with Li: Ni: Mn: Co: B: W = 1.05: 0.50: 0.30. : Weighed and mixed so that the molar ratio was 0.20: 0.0025: 0.010, and then added pure water to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.28 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 1160 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. About 15 g of particulate powder obtained by spray-drying with a spray dryer is placed in an alumina crucible, fired at 975 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating rate of 3.33 ° C./min.), And then crushed. to a volume resistivity of 4.9 × 10 4 Ω · cm, the carbon concentration is 0.055 wt%, the composition is Li (Li 0.024 Ni 0.489 Mn 0.293 Co 0.194) O 2 Of lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.301, y = 0.199, z = 0.049) was obtained. When the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the molar ratios of B and W were 0.96 mol% and 0.24 mol%, respectively. The average primary particle size is 0.4 μm, the median diameter is 4.6 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 6.9 μm, the bulk density is 1.8 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 1.7 m 2 / g. Met. Further, the atomic ratio of B on the primary particle surface is 32.0 times the atomic ratio of B (boron) of the entire particle (B / (Ni + Mn + Co)), and the atomic ratio of W (tungsten) of the entire particle (W / With respect to (Ni + Mn + Co)), the atomic ratio of W on the primary particle surface was 13.5 times. Further, the atomic ratio R 0 of B or W with respect to the sum of (Ni, Mn, Co) on the outermost surface of the particle and the sum of atoms of B or W with respect to the sum of (Ni, Mn, Co) at a depth of 10 nm from the particle surface. The ratio R 0 / R 10 with respect to the ratio R 10 was 3.3 for B and 4.0 for W.

<実施例4>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、WOを、Li:Ni:Mn:Co:W=1.05:0.40:0.40:0.20:0.010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0.25μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度980cp)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。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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、1000℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が4.8×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.025重量%、組成がLi(Li0.035Ni0.386Mn0.389Co0.190)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.404、y=0.197、z=0.073)を得た。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0.95モル%であった。この平均一次粒径は0.3μmで、メジアン径は2.5μm、90%積算径(D90)は4.6μm、嵩密度は1.1g/cm、BET比表面積は2.7m/gであった。さらに、粒子全体のW(タングステン)の原子比(W/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のWの原子比は10.1倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの合計の原子比R10との割合R/R10は4.0であった。
<Example 4>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, WO 3 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: W = 1.05: 0.40: 0.40: 0.20: 0. After weighing and mixing so that the molar ratio was 010, 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 0.25 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 980 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. About 15 g of particulate powder obtained by spray-drying with a spray dryer was placed in an alumina crucible, fired at 1000 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating temperature rate 3.33 ° C./min.), And then classified ( 45 μm), volume resistivity is 4.8 × 10 5 Ω · cm, carbon concentration is 0.025 wt%, composition is Li (Li 0.035 Ni 0.386 Mn 0.389 Co 0.190 ) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.404, y = 0.197, z = 0.073) was obtained. Further, when the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 0.95 mol%. The average primary particle diameter is 0.3 μm, the median diameter is 2.5 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 4.6 μm, the bulk density is 1.1 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 2.7 m 2 / g. Furthermore, the atomic ratio of W on the primary particle surface was 10.1 times the atomic ratio of W (tungsten) of the whole particle (W / (Ni + Mn + Co)). Further, in the particle outermost surface (Ni, Mn, Co) and the atomic ratio R 0 of W relative to the total of, at a depth of 10nm from the particle surface (Ni, Mn, Co) to the total atomic ratio R 10 of W to the sum of The ratio R 0 / R 10 was 4.0.

<実施例5>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、WOを、Li:Ni:Mn:Co:W=1.05:0.60:0.20:0.20:0.010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0.30μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度1480cp)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6.7×10−3mL/minとした(気液比G/S=6716)。また、乾燥入り口温度は150℃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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、850℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が5.3×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.119重量%、組成がLi(Li0.028Ni0.587Mn0.193Co0.192)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.199、y=0.197、z=0.058)を得た。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0.95モル%であった。この平均一次粒径は0.2μmで、メジアン径は5.0μm、90%積算径(D90)は7.5μm、嵩密度は1.9g/cm、BET比表面積は1.6m/gであった。さらに、粒子全体のW(タングステン)の原子比(W/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のWの原子比は8.6倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの合計の原子比R10との割合R/R10は3.4であった。
<Example 5>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, and WO 3 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: W = 1.05: 0.60: 0.20: 0.20: 0. After weighing and mixing so that the molar ratio was 010, pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.30 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 1480 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 6.7 × 10 −3 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 6716). The drying inlet temperature was 150 ° C. About 15 g of particulate powder obtained by spray-drying with a spray dryer was placed in an alumina crucible and fired at 850 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating rate of 3.33 ° C./min.), Followed by classification ( 45 μm), volume resistivity is 5.3 × 10 2 Ω · cm, carbon concentration is 0.119 wt%, composition is Li (Li 0.028 Ni 0.587 Mn 0.193 Co 0.192 ) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.199, y = 0.197, z = 0.58) was obtained. Further, when the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 0.95 mol%. The average primary particle diameter is 0.2 μm, the median diameter is 5.0 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 7.5 μm, the bulk density is 1.9 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 1.6 m 2 / g. Further, the atomic ratio of W on the primary particle surface was 8.6 times the atomic ratio of W (tungsten) of the whole particle (W / (Ni + Mn + Co)). Further, in the particle outermost surface (Ni, Mn, Co) and the atomic ratio R 0 of W relative to the total of, at a depth of 10nm from the particle surface (Ni, Mn, Co) to the total atomic ratio R 10 of W to the sum of The ratio R 0 / R 10 of was 3.4.

<実施例6>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、Taを、Li:Ni:Mn:Co:Ta=1.05:0.50:0.30:0.20:0.010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0.29μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度1670cp)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7×10−3mL/minとした(気液比G/S=6429)。また、乾燥入り口温度は150℃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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、900℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が2.5×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.054重量%、組成がLi(Li0.044Ni0.472Mn0.295Co0.189)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.308、y=0.198、z=0.091)を得た。また、(Ni,Mn,Co)トータルのモル比を1とした時、Taの含有モル比率は0.92モル%であった。この平均一次粒径は0.3μmで、メジアン径は3.7μm、90%積算径(D90)は6.1μm、嵩密度は1.3g/cm、BET比表面積は2.2m/gであった。さらに、粒子全体のTa(タンタル)の原子比(Ta/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のTaの原子比は7.6倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するTaの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するTaの合計の原子比R10との割合R/R10は4.3であった。
比表面積は0.7m/gであった。
<Example 6>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, Ta 2 O 5 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: Ta = 1.05: 0.50: 0.30: 0.20: After weighing and mixing to a molar ratio of 0.010, 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 0.29 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 1670 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 7 × 10 −3 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 6429). The drying inlet temperature was 150 ° C. About 15 g of particulate powder obtained by spray-drying with a spray dryer was placed in an alumina crucible and calcined at 900 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating / cooling rate 3.33 ° C./min.), Then classified ( 45 μm), the volume resistivity is 2.5 × 10 3 Ω · cm, the carbon concentration is 0.054% by weight, and the composition is Li (Li 0.044 Ni 0.472 Mn 0.295 Co 0.189 ). A lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.308, y = 0.198, z = 0.091) of O 2 was obtained. Further, when the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the Ta molar ratio was 0.92 mol%. The average primary particle diameter is 0.3 μm, the median diameter is 3.7 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 6.1 μm, the bulk density is 1.3 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 2.2 m 2 / g. Furthermore, the atomic ratio of Ta on the surface of the primary particles was 7.6 times the Ta (tantalum) atomic ratio of the entire particle (Ta / (Ni + Mn + Co)). Further, the atomic ratio R 0 of Ta to the total of (Ni, Mn, Co) on the outermost surface of the particle, and the atomic ratio R 10 of total Ta to the total of (Ni, Mn, Co) at a depth of 10 nm from the particle surface The ratio R 0 / R 10 was 4.3.
The specific surface area was 0.7 m 2 / g.

<実施例7>
焼成温度を950℃とした以外は実施例6と同様に作製し、体積抵抗率が6.1×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.033重量%、組成がLi(Li0.046Ni0.473Mn0.293Co0.188)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.307、y=0.197、z=0.097)を得た。また、(Ni,Mn,Co)トータルのモル比を1とした時、Taの含有モル比率は0.98モル%であった。この平均一次粒径は0.6μmで、メジアン径は5.0μm、90%積算径(D90)は7.3μm、嵩密度は1.4g/cm、BET比表面積は1.0m/gであった。さらに、粒子全体のTa(タンタル)の原子比(Ta/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のTaの原子比は8.7倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するTaの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するTaの合計の原子比R10との割合R/R10は5.1であった。
<Example 7>
It was produced in the same manner as in Example 6 except that the firing temperature was 950 ° C., the volume resistivity was 6.1 × 10 3 Ω · cm, the contained carbon concentration was 0.033 wt%, and the composition was Li (Li 0.046 Ni 0.473 Mn 0.293 Co 0.188) lithium nickel manganese cobalt composite oxide of O 2 (x = 0.307, y = 0.197, z = 0.097) was obtained. Further, when the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the Ta molar ratio was 0.98 mol%. The average primary particle diameter is 0.6 μm, the median diameter is 5.0 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 7.3 μm, the bulk density is 1.4 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 1.0 m 2 / g. Further, the atomic ratio of Ta on the primary particle surface was 8.7 times the Ta (tantalum) atomic ratio of the entire particle (Ta / (Ni + Mn + Co)). Further, the atomic ratio R 0 of Ta to the total of (Ni, Mn, Co) on the outermost surface of the particle, and the atomic ratio R 10 of total Ta to the total of (Ni, Mn, Co) at a depth of 10 nm from the particle surface The ratio R 0 / R 10 was 5.1.

<比較例1>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、WOを、Li:Ni:Mn:Co:W=1.12:0.45:0.45:0.10:0.010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0.23μm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−050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、体積抵抗率が6.3×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.031重量%、組成がLi(Li0.053Ni0.425Mn0.427Co0.095)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.451、y=0.100、z=0.111)を得た。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1.01モル%であった。この平均一次粒径は0.2μmで、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。さらに、粒子全体のW(タングステン)の原子比(W/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のWの原子比は7.8倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの合計の原子比R10との割合R/R10は4.5であった。
<Comparative Example 1>
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 so that the molar ratio was 010, pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring the 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 (DM45 type).
Next, this slurry (solid content 16.5 wt%, viscosity 1650 cp) was spray-dried using a four-fluid nozzle type spray dryer (Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDP-050 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 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 1.7 ° C./min, temperature decrease rate: about 3 3 ° C./min), and then classified using a Puffer footer (manufactured by Tsukasa Kogyo Co., Ltd.) with a 45 μm mesh, the volume resistivity is 6.3 × 10 4 Ω · cm, and the carbon concentration is 0.031 wt% , composition Li (Li 0.053 Ni 0.425 Mn 0.427 Co 0.095) lithium nickel manganese cobalt composite oxide of O 2 (x = 0.451, y = 0.100, z = 0.111 ) Further, when the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 1.01 mol%. The average primary particle diameter is 0.2 μm, the median diameter is 2.7 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 4.9 μm, the bulk density is 1.0 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 2.8 m 2 / g. Further, the atomic ratio of W on the primary particle surface was 7.8 times the atomic ratio of W (tungsten) of the whole particle (W / (Ni + Mn + Co)). Further, in the particle outermost surface (Ni, Mn, Co) and the atomic ratio R 0 of W relative to the total of, at a depth of 10nm from the particle surface (Ni, Mn, Co) to the total atomic ratio R 10 of W to the sum of The ratio R 0 / R 10 of was 4.5.

<比較例2>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=1.05:0.50:0.30:0.20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0.26μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度1690cp)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7.0×10−3mL/minとした(気液比G/S=6429)。また、乾燥入り口温度は150℃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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、1000℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が1.0×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.024重量%、組成がLi(Li0.033Ni0.483Mn0.293Co0.191)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.303、y=0.198、z=0.068)を得た。この平均一次粒径は5.1μmで、メジアン径は8.9μm、90%積算径(D90)は13.5μm、嵩密度は2.7g/cm、BET比表面積は0.7m/gであった。
<Comparative Example 2>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH are weighed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn: Co = 1.05: 0.50: 0.30: 0.20 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 0.26 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 1690 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 7.0 × 10 −3 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 6429). The drying inlet temperature was 150 ° C. About 15 g of particulate powder obtained by spray-drying with a spray dryer was placed in an alumina crucible, fired at 1000 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating temperature rate 3.33 ° C./min.), And then classified ( performed 45 [mu] m), 10 3 Omega volume resistivity of 1.0 × · cm, the carbon concentration is 0.024 wt%, the composition is Li (Li 0.033 Ni 0.483 Mn 0.293 Co 0.191) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.303, y = 0.198, z = 0.068) was obtained. The average primary particle diameter is 5.1 μm, the median diameter is 8.9 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 13.5 μm, the bulk density is 2.7 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 0.7 m 2 / g.

<比較例3>
焼成温度を850℃とした以外は実施例1と同様に作製し、体積抵抗率が1.3×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.088重量%、組成がLi(Li0.043Ni0.472Mn0.294Co0.191)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.307、y=0.199、z=0.091)を得た。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0.94モル%であった。この平均一次粒径は0.2μmで、メジアン径は3.9μm、90%積算径(D90)は6.4μm、嵩密度は1.4g/cm、BET比表面積は4.0m/gであった。さらに、粒子全体のW(タングステン)の原子比(W/(Ni+Mn+Co))に対して、一次粒子表面のWの原子比は6.1倍となっていた。また、粒子最表面における(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの原子比Rと、粒子表面から深さ10nmにおける(Ni,Mn,Co)の合計に対するWの合計の原子比R10との割合R/R10は3.2であった。
<Comparative Example 3>
It was produced in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was 850 ° C., the volume resistivity was 1.3 × 10 3 Ω · cm, the carbon concentration was 0.088 wt%, and the composition was Li (Li 0.043 Ni 0.472 Mn 0.294 Co 0.191) lithium nickel manganese cobalt composite oxide of O 2 (x = 0.307, y = 0.199, to obtain a z = 0.091). Further, when the total molar ratio of (Ni, Mn, Co) was 1, the W molar ratio was 0.94 mol%. The average primary particle diameter is 0.2 μm, the median diameter is 3.9 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 6.4 μm, the bulk density is 1.4 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 4.0 m 2 / g. Furthermore, the atomic ratio of W on the primary particle surface was 6.1 times the atomic ratio of W (tungsten) for the entire particle (W / (Ni + Mn + Co)). Further, in the particle outermost surface (Ni, Mn, Co) and the atomic ratio R 0 of W relative to the total of, at a depth of 10nm from the particle surface (Ni, Mn, Co) to the total atomic ratio R 10 of W to the sum of The ratio R 0 / R 10 of was 3.2.

<比較例4>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=1.05:0.40:0.40:0.20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。
次に、このスラリー(固形分含有量15重量%、粘度1260cp)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6.7×10−3mL/minとした(気液比G/S=6716)。また、乾燥入り口温度は150℃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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、1000℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が5.1×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.027重量%、組成がLi(Li0.037Ni0.384Mn0.389Co0.190)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.404、y=0.197、z=0.076)を得た。この平均一次粒径は0.6μmで、メジアン径は4.2μm、90%積算径(D90)は6.5μm、嵩密度は1.3g/cm、BET比表面積は2.7m/gであった。
<Comparative example 4>
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and CoOOH are weighed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn: Co = 1.05: 0.40: 0.40: 0.20 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 0.27 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 15% by weight, viscosity 1260 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 6.7 × 10 −3 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 6716). The drying inlet temperature was 150 ° C. About 15 g of particulate powder obtained by spray-drying with a spray dryer was placed in an alumina crucible, fired at 1000 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating temperature rate 3.33 ° C./min.), And then classified ( 45 μm), volume resistivity is 5.1 × 10 4 Ω · cm, carbon concentration is 0.027 wt%, and composition is Li (Li 0.037 Ni 0.384 Mn 0.389 Co 0.190 ) A lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.404, y = 0.197, z = 0.076) of O 2 was obtained. The average primary particle diameter is 0.6 μm, the median diameter is 4.2 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 6.5 μm, the bulk density is 1.3 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 2.7 m 2 / g.

<比較例5>
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=1.05:0.60:0.20:0.20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0.29μmに粉砕した。
次に、このスラリー(固形分含有量14重量%、粘度1610cp)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6.7×10−3mL/minとした(気液比G/S=6716)。また、乾燥入り口温度は150℃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15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、900℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、分級(45μm)を行い、体積抵抗率が2.7×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.270重量%、組成がLi(Li0.038Ni0.577Mn0.194Co0.191)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.202、y=0.198、z=0.078)を得た。この平均一次粒径は1.5μmで、メジアン径は4.0μm、90%積算径(D90)は12.9μm、嵩密度は2.6g/cm、BET比表面積は1.4m/gであった。
<Comparative Example 5>
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: 0.60: 0.20: 0.20. 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 0.29 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Next, this slurry (solid content 14% by weight, viscosity 1610 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 6.7 × 10 −3 mL / min (gas-liquid ratio G / S = 6716). The drying inlet temperature was 150 ° C. About 15 g of particulate powder obtained by spray-drying with a spray dryer was placed in an alumina crucible and calcined at 900 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating / cooling rate 3.33 ° C./min.), Then classified ( 45 μm), the volume resistivity is 2.7 × 10 3 Ω · cm, the carbon concentration is 0.270 wt%, and the composition is Li (Li 0.038 Ni 0.577 Mn 0.194 Co 0.191 ) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.202, y = 0.198, z = 0.078) was obtained. The average primary particle diameter is 1.5 μm, the median diameter is 4.0 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 12.9 μm, the bulk density is 2.6 g / cm 3 , and the BET specific surface area is 1.4 m 2 / g.

上記実施例1〜7及び比較例1〜5で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の組成及び物性値を、表1〜7に示す。また、焼成前駆体である噴霧乾燥体の粉体性状を表8に示す。   The compositions and physical property values of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powders produced in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 are shown in Tables 1 to 7. Table 8 shows the powder properties of the spray-dried body, which is a firing precursor.

また、実施例1〜7及び比較例1,3で製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物における添加元素の表面からの深さ方向の濃度分布曲線(XPS分析)を、図1〜9にそれぞれ示し、実施例1〜7及び比較例1〜5で製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体のSERSパターンを、図10〜21にそれぞれ示し、細孔分布曲線を、図22〜33にそれぞれ示し、SEM画像(写真)(倍率×10,000)を図34〜45にそれぞれ示し、粉末X線回折パターンを図46〜57にそれぞれ示す。   Moreover, the concentration distribution curve (XPS analysis) of the depth direction from the surface of the additive element in the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured in Examples 1-7 and Comparative Examples 1 and 3 is shown in FIGS. The SERS patterns of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders produced in Examples 1-7 and Comparative Examples 1-5 are shown in FIGS. 10-21, and the pore distribution curves are shown in FIGS. SEM images (photographs) (magnification × 10,000) are shown in FIGS. 34 to 45, respectively, and powder X-ray diffraction patterns are shown in FIGS. 46 to 57, respectively.

Figure 2009289726
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<電池の作製及び評価>
実施例1〜7及び比較例1〜5で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体をそれぞれ正極材料(正極活物質)として用いて、前述の方法によりリチウム二次電池を作製して評価を行い、結果を表9に示した。
<Production and evaluation of battery>
Using the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders produced in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 as positive electrode materials (positive electrode active materials), lithium secondary batteries were produced and evaluated by the method described above. The results are shown in Table 9.

なお、(1)レート試験における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150mAh/g以上、3サイクル目の11mA/cmでのハイレート放電容量が115mAh/g以上を設定した。また、(2)低温負荷特性試験及び高温サイクル試験実施例の合格判定基準として、サイクル前の低温抵抗値が350Ω以下、サイクル後の低温抵抗値が550Ω以下、60℃サイクル維持率が85%以上であることを設定した。 In addition, (1) as an acceptance criterion of the example in the rate test, the initial discharge capacity in the first cycle is set to 150 mAh / g or more, and the high rate discharge capacity at 11 mA / cm 2 in the third cycle is set to 115 mAh / g or more. did. Moreover, (2) Low temperature load characteristic test and high temperature cycle test Examples of acceptance criteria of the low temperature resistance value before the cycle is 350Ω or less, the low temperature resistance value after the cycle is 550Ω or less, and the 60 ° C. cycle maintenance rate is 85% or more. Was set to be.

Figure 2009289726
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表9より、本発明のリチウム二次電池正極材料用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よれば、負荷特性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。   From Table 9, it can be seen that according to the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, a lithium secondary battery excellent in load characteristics can be realized.

本発明のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、自動車用動力源等を挙げることができる。   The use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. Electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, strobes, cameras, automobile power sources, and the like.

実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのW濃度分布を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows W density | concentration distribution to the depth direction from the particle | grain surface of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのW濃度分布を示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows W density | concentration distribution to the depth direction from the particle | grain surface of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのB及びW濃度分布を示すグラフである。In Example 3, it is a graph which shows B and W density | concentration distribution from the particle | grain surface of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured to the depth direction. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのW濃度分布を示すグラフである。In Example 4, it is a graph which shows W density | concentration distribution to the depth direction from the particle | grain surface of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのW濃度分布を示すグラフである。In Example 5, it is a graph which shows W density | concentration distribution to the depth direction from the particle | grain surface of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのTa濃度分布を示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows Ta concentration distribution to the depth direction from the particle | grain surface of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのTa濃度分布を示すグラフである。In Example 7, it is a graph which shows Ta concentration distribution to the depth direction from the particle | grain surface of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのW濃度分布を示すグラフである。In Comparative Example 1, it is a graph showing the W concentration distribution in the depth direction from the particle surface of the manufactured lithium nickel manganese cobalt composite oxide. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粒子表面から深さ方向へのW濃度分布を示すグラフである。In the comparative example 3, it is a graph which shows W concentration distribution from the particle | grain surface of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured to the depth direction. 実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Example 3, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Example 4, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Example 5, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Example 7, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Comparative example 1, it is a graph which shows the SERS pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In the comparative example 2, it is a graph which shows the SERS pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In the comparative example 3, it is a graph which shows the SERS pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 比較例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Comparative Example 4, it is a graph which shows the SERS pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSERSパターンを示すグラフである。In Comparative example 5, it is a graph which shows the SERS pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the pore distribution curve of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体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 lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体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 lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 4, it is a graph which shows the pore distribution curve of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 5, it is a graph which shows the pore distribution curve of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows the pore distribution curve of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 7, it is a graph which shows the pore distribution curve of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体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 lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 比較例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体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 lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体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 lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 比較例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 4, it is a graph which shows the pore distribution curve of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 比較例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative Example 5, it is a graph showing a pore distribution curve of the manufactured lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder. 実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Example 1, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Example 2, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧15kV、倍率×10,000)である。In Example 3, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 15 kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Example 4, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3 kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Example 5, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3 kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Example 6, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Example 7, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3 kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧15kV、倍率×10,000)である。In Comparative example 1, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 15kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Comparative example 2, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Comparative example 3, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧3kV、倍率×10,000)である。In Comparative example 4, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 3kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(加速電圧15kV、倍率×10,000)である。In Comparative example 5, it is a SEM image (photograph) (acceleration voltage 15kV, magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 3, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 4, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 5, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 7, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Comparative example 1, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例2において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In the comparative example 2, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In the comparative example 3, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例4において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Comparative example 4, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Comparative example 5, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide.

Claims (27)

組成が下記式(I)で示され、かつ、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素が、式(I)におけるMn、Ni及びCoの合計モル量に対して、0.1モル%以上、5モル%以下の割合で含有されていることを特徴とするリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
[L]3a[M]3b[O6c …(I)
(ただし、上記式(I)中、Lは少なくともLiを含む元素であり、Mは、少なくともNi、Mn及びCo、或いは、Li、Ni、Mn及びCoを含む元素であり、
0.4≦Ni/(Mn+Ni+Co)モル比<0.7
0.1<Mn/(Mn+Ni+Co)モル比≦0.4
0.1≦Co/(Mn+Ni+Co)モル比≦0.3
であり、M中のLiモル比は0以上、0.05以下である。
また、[ ]の次の添え字は、結晶構造におけるサイトを表し、3aサイトはLiサイト、3bサイトは遷移金属サイト、6cサイトは酸素サイトとする。)
The composition is represented by the following formula (I), and at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re is based on the total molar amount of Mn, Ni and Co in formula (I). The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material, characterized by being contained in a proportion of 0.1 mol% or more and 5 mol% or less.
[L] 3a [M] 3b [O 2 ] 6c (I)
(However, in the above formula (I), L is an element containing at least Li, and M is an element containing at least Ni, Mn and Co, or Li, Ni, Mn and Co,
0.4 ≦ Ni / (Mn + Ni + Co) molar ratio <0.7
0.1 <Mn / (Mn + Ni + Co) molar ratio ≦ 0.4
0.1 ≦ Co / (Mn + Ni + Co) molar ratio ≦ 0.3
And the molar ratio of Li in M is 0 or more and 0.05 or less.
The subscript next to [] represents a site in the crystal structure, the 3a site being the Li site, the 3b site being the transition metal site, and the 6c site being the oxygen site. )
前記式(I)中のMが、下記式(II)で表され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正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
M=Liz/(2+z)(Ni1−x−yMnCo2/(2+z) …(II)
(ただし、上記式(II)中、
0.1<x≦0.4
0.15≦y≦0.25
0.001≦z≦0.1
である。)
M in said Formula (I) is represented by following formula (II), The lithium transition metal type compound powder for lithium secondary battery positive electrode materials of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
M = Li z / (2 + z) (Ni 1-xy Mn x Co y ) 2 / (2 + z) (II)
(However, in the above formula (II),
0.1 <x ≦ 0.4
0.15 ≦ y ≦ 0.25
0.001 ≦ z ≦ 0.1
It is. )
CuKα線を使用した粉末X線回折測定において、回折角2θが64.5〜65°付近に存在する(110)回折ピークのCuKα1線に由来する半価幅をFWHM(110)とした時に、0.01≦FWHM(110)≦0.3で表され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正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   In powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays, when the half-value width derived from the CuKα1 rays of the (110) diffraction peak having a diffraction angle 2θ of around 64.5 to 65 ° is FWHM (110), 0 The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein the powder is represented by .01 ≦ FWHM (110) ≦ 0.3. CuKα線を使用した粉末X線回折測定において、回折角2θが64〜64.5°付近に存在する(018)回折ピーク、64.5〜65°付近に存在する(110)回折ピーク、及び68〜68.5°付近に存在する(113)回折ピークにおいて、それぞれのピークトップよりも高角側に、異相由来の回折ピークを持たないか、あるいは異相由来の回折ピークを有する場合、本来の結晶相の回折ピークに対する異相ピークの積分強度比が、各々、以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
0≦I018 /I018≦0.10
0≦I110 /I110≦0.15
0≦I113 /I113≦0.30
(ここで、I018、I110、I113は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークの積分強度を表し、I018 、I110 、I113 は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークのピークトップよりも高角側に現れる異相由来の回折ピークの積分強度を表す。)
In the powder X-ray diffraction measurement using CuKα ray, the diffraction angle 2θ is (018) diffraction peak existing in the vicinity of 64 to 64.5 °, (110) diffraction peak existing in the vicinity of 64.5 to 65 °, and 68 In the (113) diffraction peak existing around ˜68.5 °, when there is no diffraction peak derived from a different phase or a diffraction peak derived from a different phase on the higher angle side of each peak top, the original crystal phase 4. The lithium transition metal-based compound for a lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein the integrated intensity ratio of the heterophasic peak to the diffraction peak is in the following range, respectively. powder.
0 ≦ I 018 * / I 018 ≦ 0.10
0 ≦ I 110 * / I 110 ≦ 0.15
0 ≦ I 113 * / I 113 ≦ 0.30
(Here, I 018 , I 110 , and I 113 represent the integrated intensities of the diffraction peaks, respectively (018), (110), and (113), and I 018 * , I 110 * , and I 113 * are (018 ), (110), (113) represents the integrated intensity of a diffraction peak derived from a different phase appearing at a higher angle than the peak top of the diffraction peak.)
リチウム遷移金属系化合物粉体の一次粒子が凝集して二次粒子を形成しており、二次粒子のメジアン径Aと平均径(平均一次粒子径B)との比A/Bが8〜100の範囲にあることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   The primary particles of the lithium transition metal compound powder are aggregated to form secondary particles, and the ratio A / B between the median diameter A and the average diameter (average primary particle diameter B) of the secondary particles is 8 to 100. 5. The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein the powder is in the range of 一次粒子の表面部分のLi並びにMo、W、Nb、Ta及びRe以外の金属元素の合計に対するMo、W、Nb、Ta及びReの合計の原子比が、一次粒子全体の該原子比の5倍以上であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   The atomic ratio of the total of Mo, W, Nb, Ta, and Re to the total of Li and metal elements other than Mo, W, Nb, Ta, and Re in the surface portion of the primary particle is five times the atomic ratio of the entire primary particle. The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to any one of claims 1 to 5, which is as described above. 一次粒子最表面におけるLi並びにMo、W、Nb、Ta及びRe以外の金属元素の合計に対するMo、W、Nb、Ta及びReの合計の原子比Rと、一次粒子表面から深さ10nmにおけるLi及び前記金属元素以外の金属元素の合計に対する該金属元素の合計の原子比R10との割合R/R10が、3倍以上であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 The atomic ratio R 0 of the total of Mo, W, Nb, Ta and Re to the total of Li and the metal elements other than Mo, W, Nb, Ta and Re on the outermost surface of the primary particle, and Li at a depth of 10 nm from the surface of the primary particle And the ratio R 0 / R 10 of the total atomic ratio R 10 of the metal elements to the total of metal elements other than the metal elements is 3 times or more, 7. The lithium transition metal type compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material described in the item. Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素が、一次粒子表面から深さ方向に非直線的な濃度勾配を持って存在する連続的組成傾斜構造を有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   It has a continuous composition gradient structure in which at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re exists with a non-linear concentration gradient in the depth direction from the primary particle surface. The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to any one of claims 1 to 7. 前記式(I)において、3aサイトへのLi以外の金属元素の混入率が6%以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   9. The lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein a mixing ratio of a metal element other than Li to the 3a site in the formula (I) is 6% or less. Lithium transition metal compound powder. 赤外線吸収スペクトルにおいて、560〜610cm−1付近に出現するピークと、515〜540cm−1付近に出現するピークとの差が、40cm−1以上、80cm−1以下となる結合構造を有することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 In the infrared absorption spectrum, comprising: the peak appeared in the vicinity 560~610Cm -1, the difference between the peaks appearing in the vicinity of 515~540Cm -1 is, 40 cm -1 or more, the coupling structure comprising a 80 cm -1 or less The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to any one of claims 1 to 9. 表面増強ラマン分光スペクトルにおいて、530cm−1以上、630cm−1以下にピークAを有することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 In surface-enhanced Raman spectrum, 530 cm -1 or more, of claims 1 to lithium secondary battery positive electrode material for a lithium transition metal-based according to any one of 10 and having a peak A to 630 cm -1 or less Compound powder. 40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率が1×10Ω・cm以上、5×10Ω・cm以下であることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 12. The lithium according to claim 1, wherein the volume resistivity when consolidated at a pressure of 40 MPa is 1 × 10 1 Ω · cm or more and 5 × 10 6 Ω · cm or less. Lithium transition metal compound powder for secondary battery positive electrode material. 含有炭素濃度をC値(重量%)とした時、C値が0.005%以上、0.25重量%以下であることを特徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   The lithium according to any one of claims 1 to 12, wherein the C value is 0.005% or more and 0.25% by weight or less when the carbon content is C value (wt%). Lithium transition metal compound powder for secondary battery positive electrode material. 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1μm以上、20μm以下であることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   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. The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to any one of claims 1 to 13, wherein is 1 to 20 µm. 一次粒子の平均径が0.1μm以上、1μm以下であることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   15. The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein the average diameter of the primary particles is 0.1 μm or more and 1 μm or less. BET比表面積が0.5m/g以上、3m/gであることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 16. The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein the BET specific surface area is 0.5 m 2 / g or more and 3 m 2 / g. . 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、0.4cm/g以上、1.2cm/g以下であることを特徴とする請求項1ないし16のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 2. The mercury intrusion curve according to the mercury intrusion method has a mercury intrusion amount of 0.4 cm 3 / g or more and 1.2 cm 3 / g or less when the pressure is increased from 3.86 kPa to 413 MPa. The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material as described in any one of 1 to 16. 水銀圧入法による細孔分布曲線が、細孔半径400nm以上、1500nm以下にピークトップが存在するメインピークを少なくとも1つ以上有し、かつ、細孔半径80nm以上、400nm未満にピークトップが存在するサブピークを有することを特徴とする請求項1ないし17のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   The pore distribution curve by the mercury intrusion method has at least one main peak having a peak top at a pore radius of 400 nm or more and 1500 nm or less, and has a peak top at a pore radius of 80 nm or more and less than 400 nm. The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to any one of claims 1 to 17, wherein the powder has a sub-peak. 水銀圧入法による細孔分布曲線において、細孔半径400nm以上、1500nm以下にピークトップが存在するメインピークに係る細孔容量が0.2cm/g以上、0.8cm/g以下であり、かつ、細孔半径80nm以上、400nm未満にピークトップが存在するサブピークに係る細孔容量が0.01cm/g以上、0.2cm/g以下であることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 In the pore distribution curve by the mercury intrusion method, the pore volume related to the main peak having a peak top at a pore radius of 400 nm or more and 1500 nm or less is 0.2 cm 3 / g or more and 0.8 cm 3 / g or less, The pore volume according to a sub-peak in which a peak top exists at a pore radius of 80 nm or more and less than 400 nm is 0.01 cm 3 / g or more and 0.2 cm 3 / g or less. The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to any one of the above. 嵩密度が1.0g/cm以上、2.5g/cm以下であることを特徴とする請求項1ないし19のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 20. The lithium transition metal compound for a lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein the bulk density is 1.0 g / cm 3 or more and 2.5 g / cm 3 or less. powder. リチウム原料として炭酸リチウムを使用し、かつ、酸素含有ガス雰囲気下において、焼成温度1150−500(1−x−y)(ただし、x、yは、前記式(II)におけるx,yと同義であり、0.1≦x≦0.4、0.15≦y≦0.25を表す。)℃以上で焼成されたものであることを特徴とする請求項1ないし20のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   Lithium carbonate is used as the lithium raw material, and in an oxygen-containing gas atmosphere, the firing temperature is 1150-500 (1-xy) (where x and y are the same as x and y in the formula (II)). 21) represents 0.1 ≦ x ≦ 0.4 and 0.15 ≦ y ≦ 0.25.) It is fired at a temperature equal to or higher than ° C. 21. The lithium transition metal type compound powder for lithium secondary battery positive electrode materials as described. 炭酸リチウムと、Ni化合物、Mn化合物、Co化合物と、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む金属化合物とを、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噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥体を焼成する焼成工程とを含むことを特徴とする請求項1ないし21のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法。   Lithium carbonate, Ni compound, Mn compound, Co compound, and metal compound containing at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re are pulverized in a liquid medium, and these are uniformly distributed The lithium secondary battery positive electrode according to any one of claims 1 to 21, comprising a spray drying step of spray drying the dispersed slurry and a firing step of firing the obtained spray dried body. Method for producing lithium transition metal compound powder for material. スラリー調整工程において、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0.5μm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うことを特徴とする請求項22に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法。   In the slurry adjustment step, in a liquid medium, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device is used to set the refractive index to 1.24, the particle size reference is the volume reference, and the ultrasonic dispersion for 5 minutes (output 30 W, frequency 22.5 kHz) After pulverizing until the median diameter measured becomes 0.5 μm or less, in the spray drying process, the slurry viscosity during spray drying is V (cp), the slurry supply amount is S (L / min), and the gas supply 23. The lithium secondary battery positive electrode material according to claim 22, wherein spray drying is performed under the conditions of 50 cp ≦ V ≦ 4000 cp and 500 ≦ G / S ≦ 10000 when the amount is G (L / min). For producing lithium transition metal-based compound powders for use in medical applications. 炭酸リチウムと、Ni化合物、Mn化合物、Co化合物と、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む金属化合物とを、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噴霧乾燥して得られる、リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の前駆体となる噴霧乾燥体であって、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、超音波分散をかけずに測定されたメジアン径D50[US0]に対する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D50[US5]の比、D50[US5]/D50[US0]が0.03以上、0.7以下であることを特徴とする噴霧乾燥体。 Lithium carbonate, Ni compound, Mn compound, Co compound, and metal compound containing at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re are pulverized in a liquid medium, and these are uniformly distributed A spray-dried product that is obtained by spray-drying the dispersed slurry and serves as a precursor of a lithium transition metal compound powder for a positive electrode material for a lithium secondary battery, and is refracted by a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer. The rate is set at 1.24, the particle size standard is the volume standard, and the ultrasonic dispersion for 5 minutes with respect to the median diameter D 50 [US0] measured without applying ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) after the measured ratio of the median diameter D 50 [US5], D 50 [US5] / D 50 [US0] is 0.03 or more, spray-dried product, characterized in that is 0.7 or less BET比表面積が10m/g以上、100m/g以下であることを特徴とする請求項24に記載の噴霧乾燥体。 The spray-dried product according to claim 24, wherein the BET specific surface area is 10 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less. 請求項1ないし21のいずれか1項に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体と結着剤とを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。   It has the positive electrode active material layer containing the lithium transition metal type compound powder for lithium secondary battery positive electrode materials and binder as described in any one of Claims 1 thru | or 21 on a collector, A positive electrode for a lithium secondary battery. 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26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。   27. 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 26 is used as the positive electrode. A lithium secondary battery using a positive electrode for a battery.
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