JP2010123401A - Electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it - Google Patents

Electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it Download PDF

Info

Publication number
JP2010123401A
JP2010123401A JP2008296109A JP2008296109A JP2010123401A JP 2010123401 A JP2010123401 A JP 2010123401A JP 2008296109 A JP2008296109 A JP 2008296109A JP 2008296109 A JP2008296109 A JP 2008296109A JP 2010123401 A JP2010123401 A JP 2010123401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
electrode
electrode material
secondary battery
electrolyte secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008296109A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Saito
陽介 齋藤
Kaoru Terada
薫 寺田
Takashi Harada
隆 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2008296109A priority Critical patent/JP2010123401A/en
Publication of JP2010123401A publication Critical patent/JP2010123401A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery with high discharge capacity and excellent cycle characteristics, and an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same, as well as a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same. <P>SOLUTION: The electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery contains TiO<SB>2</SB>(B) and/or its element substitute, and satisfies following requirements (1), (2). (1) When a half-value width of a diffraction peak 'a' in which a diffraction angle 2θ in powder X-ray diffraction measurement using CuKα<SB>1</SB>rays exists around 22 to 27° is FWHMa, an FWHMa value is to be 0.6 or more. (2) When a half-value width of a diffraction peak b in which a diffraction angle 2θ in powder X-ray diffraction measurement using CuKα<SB>1</SB>rays exists around 43.5° is FWHMb, an X-ray half-width value ratio XFab value stipulated in a formula (1) below is to be 1 or less. Formula (1): XFab value=FWHMb/FWHMa. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水電解質二次電池用電極材、非水電解質二次電池用電極及びそれを用いた非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same.

近年、電気自動車やロードレーベリング用等の電源として大型の二次電池が要望されており、特に、ニッケル・カドミウム、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度の高い非水溶媒系リチウム二次電池が注目されてきている。   In recent years, there has been a demand for large-sized secondary batteries as power sources for electric vehicles and road labeling, and in particular, non-aqueous solvent lithium secondary batteries with higher energy density compared to nickel-cadmium and nickel-hydrogen batteries. Has attracted attention.

リチウム二次電池の負極材料としては、これまで黒鉛等が検討されている。黒鉛はサイクル特性に優れ、電極膨張が小さく、且つ安価であるために使用されてきた。しかしながら、黒鉛からなる負極材料は、大型二次電池の特性として重要な項目の一つである高入出力特性が低いという課題がある。そこで、近年は黒鉛負極の代わりに、入出力特性に優れるスピネル型構造を有するチタン酸リチウム(以下適宜、「LiTi12」と略す場合がある)等の検討がなされている。特に、チタン酸リチウムは、レート特性(入出力特性)に優れ、且つサイクル特性にも優れているので、負極としての研究が数多く試みられている。しかしながら、チタン酸リチウムの理論容量は、175mAh/gと、現行の黒鉛系負極の理論容量372mAh/gに比べて小さく、より高容量、高入出力なチタン酸化物系負極材の開発が望まれている。 As a negative electrode material for a lithium secondary battery, graphite and the like have been studied so far. Graphite has been used because of its excellent cycle characteristics, small electrode expansion, and low cost. However, a negative electrode material made of graphite has a problem of low high input / output characteristics, which is one of the important characteristics of large secondary batteries. Therefore, in recent years, lithium titanate having a spinel structure excellent in input / output characteristics (hereinafter sometimes abbreviated as “Li 4 Ti 5 O 12 ”, etc.) has been studied in place of the graphite negative electrode. In particular, since lithium titanate is excellent in rate characteristics (input / output characteristics) and cycle characteristics, many studies have been made as negative electrodes. However, the theoretical capacity of lithium titanate is 175 mAh / g, which is smaller than the theoretical capacity of 372 mAh / g of the current graphite-based negative electrode, and the development of a higher capacity, higher input / output titanium oxide negative electrode material is desired. ing.

こうした中で、非特許文献1には、アナターゼ型酸化チタン粒子に水酸化ナトリウム水溶液中で水熱処理を施した後、イオン交換することで層状構造のチタン酸化物であるTiO(B)負極材粉末とし、レート特性に優れた負極材を得ることが記載されている。 Under these circumstances, Non-Patent Document 1 discloses a TiO 2 (B) negative electrode material that is a titanium oxide having a layered structure by subjecting anatase-type titanium oxide particles to hydrothermal treatment in a sodium hydroxide aqueous solution and then ion exchange. It is described that a negative electrode material having excellent rate characteristics can be obtained as a powder.

また、特許文献1には、非特許文献1と同様に、アナターゼ型酸化チタン粒子に水酸化ナトリウム水熱処理を施した後にイオン交換すること、又はTiO粒子を炭酸セシウム若しくは硝酸カリウムと、混合、焼成することで、TiO(B)構造を持つ負極材粉末とし、レート特性に優れた負極材を得ることが記載されている。 In Patent Document 1, as in Non-Patent Document 1, anatase-type titanium oxide particles are subjected to sodium hydroxide hydrothermal treatment and then ion-exchanged, or TiO 2 particles are mixed with cesium carbonate or potassium nitrate and fired. Thus, it is described that a negative electrode material powder having a TiO 2 (B) structure is obtained and a negative electrode material having excellent rate characteristics is obtained.

また、特許文献2には、TiO粒子を炭酸セシウム又は硝酸カリウムと、混合、焼成することで、ミクロンサイズの等方的な形状を有するTiO(B)負極材粉末とし、優れた初期効率を持つ負極材を得ることが記載されている。 In Patent Document 2, TiO 2 particles are mixed with cesium carbonate or potassium nitrate and fired to obtain a TiO 2 (B) negative electrode material powder having an isotropic shape of micron size and excellent initial efficiency. It is described that a negative electrode material is obtained.

G.Armstrong and P.G.Bruce,Electrochem.Solid−State Lett.9,A139−A143(2006)G. Armstrong and P.M. G. Bruce, Electrochem. Solid-State Lett. 9, A139-A143 (2006) WO2006/033069号公報WO2006 / 033069 特開2008−117625号公報JP 2008-117625 A

前述の通り、近年の電池に対する更なる高入出力化の必要性に伴い、容量が高く、高入出力可能なチタン酸化物系負極材の活用が望まれているが、例えば、高容量化可能な層状構造を有するチタン酸化物系負極材では理論容量対して発現容量が小さい、サイクル特性が劣化し易いといった問題がある。従って、例えば、リチウム二次電池の更なる高容量化、サイクル特性の向上等においてチタン酸化物粒子中でのリチウムイオンの移動を効率化
させる工夫が強く求められている。
As mentioned above, due to the recent need for higher input / output for batteries, utilization of titanium oxide-based negative electrode materials with high capacity and high input / output is desired. The titanium oxide negative electrode material having a simple layered structure has a problem that the developed capacity is small relative to the theoretical capacity, and the cycle characteristics are liable to deteriorate. Therefore, for example, in order to further increase the capacity of the lithium secondary battery, improve the cycle characteristics, etc., there is a strong demand for a device for improving the efficiency of lithium ion migration in the titanium oxide particles.

しかしながら、上記の公知文献に記載のTiO(B)を用いた電極材では、本願発明のように特定の軸方向への結晶子成長を抑制させることにより、電池の特性、特に放電容量を向上させることについては、検討されていなかった。例えば、非特許文献1に記載のTiO(B)において、記載のXRDチャートから見てとれるように、特定の軸方向への結晶子成長の抑制は十分ではない。 However, in the electrode material using TiO 2 (B) described in the above-mentioned known document, the characteristics of the battery, in particular, the discharge capacity is improved by suppressing the crystallite growth in a specific axial direction as in the present invention. It was not considered to make it. For example, in TiO 2 (B) described in Non-Patent Document 1, as can be seen from the described XRD chart, the suppression of crystallite growth in a specific axial direction is not sufficient.

また、特許文献1に記載のTiO(B)は、放電容量が不十分である(後述の比較例3参照)。このTiO(B)を用いた電極では、特定の軸方向への結晶子成長の抑制が必ずしも十分ではないと考えられる。 Further, TiO 2 (B) described in Patent Document 1 has an insufficient discharge capacity (see Comparative Example 3 described later). In the electrode using TiO 2 (B), it is considered that the suppression of crystallite growth in a specific axial direction is not necessarily sufficient.

また、特許文献2に記載のTiO(B)において、放電容量が不十分であるという問題がある。記載されているXRDパターンからわかるように(110)面起因のピークがシャープであり、特定の軸方向への結晶子成長の抑制が十分ではない。 Further, TiO 2 (B) described in Patent Document 2 has a problem that the discharge capacity is insufficient. As can be seen from the described XRD pattern, the peak due to the (110) plane is sharp, and the suppression of crystallite growth in a specific axial direction is not sufficient.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、放電容量が高く、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池を提供し得る非水電解質二次電池用電極材およびこれを用いた非水電解質二次電池用電極ならびにこれらを用いた非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high discharge capacity and excellent cycle characteristics, and a non-aqueous electrolyte using the same It aims at providing the electrode for secondary batteries, and the nonaqueous electrolyte secondary battery using these.

本発明者らは特定のチタン酸化物について鋭意検討した結果、チタン酸化物粒子において特定の軸方向への結晶子成長を小さくすることで、リチウムイオンの拡散距離を縮めることで、放電容量とサイクル特性が良好なチタン酸化物を見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies on specific titanium oxides, the present inventors have reduced the lithium ion diffusion distance by reducing the crystallite growth in the specific axial direction of the titanium oxide particles, thereby reducing the discharge capacity and cycle. A titanium oxide with good characteristics was found and the present invention was completed.

すなわち、本発明の要旨は、以下の通りである。
(1)TiO(B)及び/又はその元素置換体を含む電極材であって、以下の要件(イ)及び(ロ)を満たすことを特徴とする非水電解質二次電池用電極材。
(イ)CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの半価幅をFWHMaとした時に、FWHMa値が0.6以上である。
(ロ)CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが43.5°付近に存在する回折ピークbの半価幅をFWHMbとした時に、下記式(1)で規定されるX線半価幅比XFab値が1以下である。
XFab値=FWHMb/FWHMa・・・(1)
(2)以下の要件(ハ)を満たすことを特徴とする(1)に記載の非水電解質二次電池用電極材。
(ハ)TiO(B)及び/又はその元素置換体を含む電極材を用い、CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの面積をAa、43.5°付近に存在する回折ピークbの面積をAbとした時に、下記式(2)で規定されるX線ピーク面積比XAab値が0.27以下である。
XAab値=Ab/Aa・・・(2)
(3)電極活物質として(1)または(2)に記載の電極材を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用電極。
(4)リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極並びに電解質を備える非水電解質二次電池において、該電極が(3)に記載の非水電解質二次電池用電極であることを特徴とする非水電解質二次電池。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) An electrode material for TiO 2 (B) and / or an element substitution product thereof, which satisfies the following requirements (A) and (B): A nonaqueous electrolyte secondary battery electrode material.
(A) The FWHMa value is 0.6 or more when the half-value width of the diffraction peak a having a diffraction angle 2θ in the vicinity of 22 to 27 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line is FWHMa.
(B) X defined by the following formula (1) when the half-value width of the diffraction peak b where the diffraction angle 2θ exists in the vicinity of 43.5 ° in the powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line is FWHMb The line half width ratio XFab value is 1 or less.
XFab value = FWHMb / FWHMa (1)
(2) The electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (1), wherein the following requirement (c) is satisfied.
(C) Using an electrode material containing TiO 2 (B) and / or its element substitution product, a diffraction peak a having a diffraction angle 2θ in the vicinity of 22 to 27 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line When the area is Aa and the area of the diffraction peak b existing in the vicinity of 43.5 ° is Ab, the X-ray peak area ratio XAab value defined by the following formula (2) is 0.27 or less.
XAab value = Ab / Aa (2)
(3) An electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the electrode material according to (1) or (2) as an electrode active material.
(4) A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and an electrolyte, wherein the electrode is the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (3). Non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明によれば、放電容量が高く、初期及びサイクル中の放電効率が高くサイクル特性に優れた高性能の非水電解質二次電池を安定して効率的に実現することができる。   According to the present invention, it is possible to stably and efficiently realize a high-performance nonaqueous electrolyte secondary battery having a high discharge capacity, high initial discharge efficiency during cycles and high cycle characteristics, and excellent cycle characteristics.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

[1] 非水電解質二次電池用電極材
本発明の非水二次電池用電極材は、TiO(B)及び/又はその元素置換体を含む電極材であって、以下の要件(イ)及び(ロ)を満たすことを特徴とする非水電解質二次電池用電極材である。
(イ)CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの半価幅をFWHMaとした時に、FWHMa値が0.6以上である。
(ロ)CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが43.5°付近に存在する回折ピークbの半価幅をFWHMbとした時に、下記式(1)で規定されるX線半価幅比XFab値が1以下である。
XFab値=FWHMb/FWHMa・・・(1)
[1] Electrode Material for Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery The electrode material for nonaqueous secondary battery of the present invention is an electrode material containing TiO 2 (B) and / or an element substitution product thereof, and has the following requirements ( ) And (b). An electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
(A) The FWHMa value is 0.6 or more when the half-value width of the diffraction peak a having a diffraction angle 2θ in the vicinity of 22 to 27 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line is FWHMa.
(B) X defined by the following formula (1) when the half-value width of the diffraction peak b where the diffraction angle 2θ exists in the vicinity of 43.5 ° in the powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line is FWHMb The line half width ratio XFab value is 1 or less.
XFab value = FWHMb / FWHMa (1)

<TiO(B)>
本発明における「TiO(B)」とは、空間群C2/mに属する結晶構造を持つTiOのことを意味し、TiO(B)は、層状構造を有するTiOの一種である。また、β−TiOと呼ばれることもある。TiO(B)は、CuKαのX線回折パターンにおいて、14.2°、15.2°、24.9°、28.6°付近に回折ピークを有する。
<TiO 2 (B)>
In the present invention, “TiO 2 (B)” means TiO 2 having a crystal structure belonging to the space group C2 / m, and TiO 2 (B) is a kind of TiO 2 having a layered structure. Moreover, sometimes referred to as beta-TiO 2. TiO 2 (B) has diffraction peaks in the vicinity of 14.2 °, 15.2 °, 24.9 °, and 28.6 ° in the X-ray diffraction pattern of CuKα.

<TiO(B)の元素置換体>
本発明における「TiO(B)の元素置換体」とは、Tiを他の元素Mで一部置換した化合物のことをいい、少なくとも、Ti、O、元素Mから構成され、かつB相構造を有するものである。ここで「B相構造」とは、TiO(B)と同様の原子配置からなる類似の結晶構造を指し、その空間群がC2/m以外に変化したものも含む。
<Element substitution of TiO 2 (B)>
The “element-substituted product of TiO 2 (B)” in the present invention refers to a compound in which Ti is partially substituted with another element M, and is composed of at least Ti, O, and element M, and has a B phase structure. It is what has. Here, the “B phase structure” refers to a similar crystal structure having an atomic arrangement similar to that of TiO 2 (B), and includes those whose space group is changed to other than C2 / m.

以下の方法で規定される「Ti元素と元素Mの原子比率M/Ti」は、通常0.01以上、好ましくは0.03以上、更に好ましくは0.05以上、特に好ましくは0.08以上で、また、通常0.5以下、好ましくは0.45以下、更に好ましくは0.40以下、特に好ましくは0.35以下である。   “Atomic ratio M / Ti of element Ti and element M” defined by the following method is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.05 or more, and particularly preferably 0.08 or more. In addition, it is usually 0.5 or less, preferably 0.45 or less, more preferably 0.40 or less, and particularly preferably 0.35 or less.

本発明の電極材の原子比率M/Tiは、以下のエネルギー分散型X線分析(EDX)や誘導プラズマ型発光分光分析(ICP−AES)や原子吸光分析等から求められ、次のように定義される。何れか1種で測定した値が上記範囲に入っていれば好ましい。   The atomic ratio M / Ti of the electrode material of the present invention is determined from the following energy dispersive X-ray analysis (EDX), induction plasma emission spectroscopic analysis (ICP-AES), atomic absorption analysis, etc., and is defined as follows: Is done. It is preferable if the value measured by any one of them is within the above range.

[EDX測定から求める方法]
エネルギー分散型X線分析装置(例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「NORAN VANTAGE」)を用い、本発明の電極材を試料台に載せ、加速電圧20KeVで検出された元素Mに相当するピーク(例えば、Na−Kα、K−Kα、Cs−Lα、Rb−Lα)とTi元素に相当するピーク(Ti−Kα)から、元素Mの割合とTi元素の割合を算出し原子比率M/Tiを求める。この時、元素Mが複数検出される場合は、各元素の割合を算出、合算し元素Mの割合とし原子比率M/Tiを求める。
[Method to obtain from EDX measurement]
Using an energy dispersive X-ray analyzer (for example, “NORAN VANTAGE” manufactured by Thermo Fisher Scientific), the electrode material of the present invention is placed on a sample stage, and a peak corresponding to the element M detected at an acceleration voltage of 20 KeV ( For example, the ratio of the element M and the ratio of the Ti element are calculated from the peak (Ti-Kα) corresponding to the Ti element (Na-Kα, K-Kα, Cs-Lα, Rb-Lα), and the atomic ratio M / Ti is calculated. Ask. At this time, when a plurality of elements M are detected, the ratios of the respective elements are calculated and added to obtain the atomic ratio M / Ti as the ratio of the elements M.

[ICP−AES測定と原子吸光分析から求める方法]
(誘導プラズマ型発光分光測定)
誘導プラズマ型発光分光測定としては、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(例えば、JOBIN YVON社製「Ultima 2C」)を用い、ICP−AES測定を実施する。ここで、測定前処理として硫酸中に負極材粉末を加え分解を行い、その後、硝酸を加え加熱分解を行い、更に過酸化水素を加え加熱分解を行い、濃度調整後、測定溶液として用いる。
[Method determined from ICP-AES measurement and atomic absorption analysis]
(Inductive plasma emission spectroscopy)
As the induction plasma emission spectroscopic measurement, ICP-AES measurement is performed using an inductively coupled plasma emission spectroscopic analyzer (for example, “Utima 2C” manufactured by JOBIN YVON). Here, as a pretreatment for measurement, the anode material powder is added to sulfuric acid for decomposition, then nitric acid is added for thermal decomposition, hydrogen peroxide is further added for thermal decomposition, and the concentration is adjusted and used as a measurement solution.

(原子吸光分光測定)
原子吸光分光測定としては、原子吸光分光光度計(バリアン テクノロジーズ ジャパン リミテッド社製「SpectraAA 220」)にて、ICP測定と同様の前処理を施した測定溶液を用い原子吸光分光測定を行なう。
(Atomic absorption spectrometry)
As atomic absorption spectrometry, atomic absorption spectrometry is performed using an atomic absorption spectrophotometer (“SpectraAA 220” manufactured by Varian Technologies Japan Limited) using a measurement solution that has been subjected to the same pretreatment as ICP measurement.

前述のICP−AES測定、又は原子吸光分光測定を用いて検出したピークから、検量線を用いて元素MやTi元素の濃度を算出し、原子比率M/Tiを求める。この時、元素Mが複数検出される場合は、各元素の割合を算出、合算し元素Mの割合とし原子比率M/Tiを求める。   From the peak detected using the above-mentioned ICP-AES measurement or atomic absorption spectrometry, the concentration of element M or Ti element is calculated using a calibration curve, and the atomic ratio M / Ti is obtained. At this time, when a plurality of elements M are detected, the ratios of the respective elements are calculated and added to obtain the atomic ratio M / Ti as the ratio of the elements M.

<元素M>
元素Mは特に限定はないが、H、P、B、Zr、Hf、V、Nb又はTaが好ましい。ここで、本発明における「元素M」は、チタン酸化物中に存在している元素のことであり、例えば、チタン酸化物表面に付着している塩(NaCl、KCl等)等の元素は含まれない。チタン酸化物表面に付着している塩は、例えば水溶液中で洗浄することで簡単に除去できる。
<Element M>
The element M is not particularly limited, but H, P, B, Zr, Hf, V, Nb or Ta is preferable. Here, the “element M” in the present invention is an element present in the titanium oxide, and includes, for example, elements such as salts (NaCl, KCl, etc.) adhering to the titanium oxide surface. I can't. The salt adhering to the titanium oxide surface can be easily removed by washing in an aqueous solution, for example.

ここで本発明の半価幅FWHMa値について説明する。
半価幅FWHMa値はX線回折測定法を用いて求めることができ、CuKα線を使用した粉末X線回折測定において回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの半価幅をFWHMaと定義する。なお、ここで回折ピークaは22〜27°付近に出現するピークのうち最大強度を持つものを指す。
Here, the half width FWHMa value of the present invention will be described.
The half-value width FWHMa value can be determined by using an X-ray diffraction measurement method, and in the powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line, the half-value width of a diffraction peak a having a diffraction angle 2θ of around 22 to 27 °. Is defined as FWHMa. Here, the diffraction peak a indicates a peak having the maximum intensity among peaks appearing in the vicinity of 22 to 27 °.

次に本発明の半価幅比XFab値について説明する。
半価幅比XFab値はX線回折測定を用いて求めることができ、CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの半価幅をFWHMa、43.5°付近に存在する回折ピークbの半価幅をFWHMbとした時に、X線半価幅比XFab値は下記式(1)のように定義される。なお、回折ピークbは43.2〜44.2の範囲に最大強度を有するピークのことを指し、FWHMbはCuKα線由来の値を用いる。回折ピークbが他のピークと重なっているときは、FWHMbはピーク分離解析によって求める必要がある。
XFab値=FWHMb/FWHMa‥(1)
Next, the half width ratio XFab value of the present invention will be described.
The half-value width ratio XFab value can be determined using X-ray diffraction measurement, and the half-value width of diffraction peak a having a diffraction angle 2θ of around 22 to 27 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line. Where FWHMMa is the full width at half maximum of the diffraction peak b existing in the vicinity of 43.5 °, and the X-ray half width ratio XFab value is defined by the following formula (1). The diffraction peak b indicates a peak having the maximum intensity in the range of 43.2 to 44.2, and the value derived from the CuKα 1 line is used for FWHMb. When the diffraction peak b overlaps with other peaks, FWHMb needs to be obtained by peak separation analysis.
XFab value = FWHMb / FWHMMa (1)

次に本発明のXピーク面積比XAab値について説明する。
Xピーク面積比はX線回折測定を用いて求めることができ、XAab値CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの面積をAa、43.5°付近に存在する回折ピークの面積をAbとした時に、X線ピーク面積比XAab値は下記式(2)のように定義される。
XAab値=Ab/Aa‥(2)
Next, the X peak area ratio XAab value of the present invention will be described.
The X peak area ratio can be determined using X-ray diffraction measurement, and the area of the diffraction peak a having a diffraction angle 2θ in the vicinity of 22 to 27 ° in powder X-ray diffraction measurement using the XAab value CuKα 1 line is defined as Aa The X-ray peak area ratio XAab value is defined as the following formula (2), where Ab is the area of the diffraction peak present near 43.5 °.
XAab value = Ab / Aa (2)

<X線回折測定>
X線回折測定としては、例えば電極材粉末試料をガラス製試料ホルダに詰め照射面にセットし、粉末X線回折装置(例えば、パナリティカル製「X‘Pert Pro MPD
」)を用いて測定することができ、測定条件においては後述の実施例において示す通りである。
<X-ray diffraction measurement>
As an X-ray diffraction measurement, for example, an electrode material powder sample is packed in a glass sample holder and set on an irradiation surface, and a powder X-ray diffractometer (for example, “X'Pert Pro MPD made by Panalical)
The measurement conditions are as shown in the examples described later.

また、ここで、ピークaは主としてTiO(B)の(110)面に由来するピークである。X線回折ピークの半価幅は一般に結晶子サイズの指標として用いられ、結晶子サイズが大きくなるほど半価幅は小さくなる。したがって、ピークaの半価幅FWHMa値は、TiO(B)の結晶子の(110)面に直交する方向の結晶子サイズを反映した値となり、(110)面に由来するピークの半価幅はa軸またはb軸方向への結晶成長のよい指標となる。なお、ピークaの領域にはほかにTiO(B)の(201)面、不純物であるTiO(アナターゼ)の(101)面に由来する弱いピークが現れることがあるが、結晶性が低い場合これらをTiO(B)の(110)面に由来するピークと明確に分離することは困難であるため、そのような場合は1つのピークとして取り扱うこととする。
また、ピークbはTiO(B)の(003)面に由来するピークであり、ピークbの半価幅はc軸方向への結晶成長の度合いを示す。よってピークaとピークbの半価幅比XFab値はTiO(B)の結晶子のa軸またはb軸方向への成長の度合いに対して、(003)面に直交するc軸方向への成長の度合いの比率を示す。例えは、c軸に対して、著しくa軸またはb軸方向への成長が阻害されていれば半価幅比XFab値は小さな値となる。
同様にX線ピーク面積比XAabも同様にTiO(B)の結晶子のa軸またはb軸方向への成長の度合いに対して、c軸方向への成長の度合いの比率を示す。例えは、c軸に対して、著しくa軸またはb軸方向への成長が阻害されていればX線ピーク面積比XAab値は小さな値となる。
Here, the peak a is a peak mainly derived from the (110) plane of TiO 2 (B). The half width of the X-ray diffraction peak is generally used as an index of crystallite size, and the half width becomes smaller as the crystallite size increases. Accordingly, the half width FWHMa value of the peak a is a value reflecting the crystallite size in the direction orthogonal to the (110) plane of the crystallite of TiO 2 (B), and the half value of the peak derived from the (110) plane. The width is a good index for crystal growth in the a-axis or b-axis direction. In addition, a weak peak derived from the (201) plane of TiO 2 (B) and the (101) plane of TiO 2 (anatase) as an impurity may appear in the region of peak a, but the crystallinity is low. In this case, it is difficult to clearly separate these from the peak derived from the (110) plane of TiO 2 (B). In such a case, the peak is treated as one peak.
Peak b is a peak derived from the (003) plane of TiO 2 (B), and the half width of peak b indicates the degree of crystal growth in the c-axis direction. Therefore, the half-value width ratio XFab value between the peak a and the peak b is in the c-axis direction orthogonal to the (003) plane with respect to the degree of growth of the TiO 2 (B) crystallite in the a-axis or b-axis direction. Indicates the rate of growth. For example, if the growth in the a-axis or b-axis direction is significantly inhibited with respect to the c-axis, the half-value width ratio XFab value is small.
Similarly, the X-ray peak area ratio XAab similarly indicates the ratio of the degree of growth in the c-axis direction to the degree of growth of the TiO 2 (B) crystallites in the a-axis or b-axis direction. For example, if the growth in the a-axis or b-axis direction is significantly inhibited with respect to the c-axis, the X-ray peak area ratio XAab value becomes a small value.

本発明の電極は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えたリチウム二次電池等の非水電解質二次電池における電極活物質として極めて有用である。例えば、負極として本発明の電極を使用し、通常使用されるリチウム二次電池用の金属カルコゲナイド系正極及びカーボネート系溶媒を主体とする有機電解液を組み合わせて構成した非水電解質二次電池は、容量が大きく、サイクル特性に優れ、大型電池や車載用の電池として極めて優れたものである。   The electrode of the present invention is extremely useful as an electrode active material in a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium secondary battery including a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. For example, a non-aqueous electrolyte secondary battery composed of a combination of a metal chalcogenide-based positive electrode for a lithium secondary battery that is normally used and an organic electrolyte mainly composed of a carbonate-based solvent, using the electrode of the present invention as a negative electrode, It has a large capacity, excellent cycle characteristics, and is extremely excellent as a large-sized battery or a vehicle-mounted battery.

<TiO(B)又はその元素置換体を含む電極材の半価幅FWHMa値>
本発明のTiO(B)又はその元素置換体を含む電極材の粉末についてCuKα線を使用した粉末X線回折測定法により測定した半価幅FWHMa値は、通常0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは0.9以上である。FWHMa値がこの値を下回るとa軸またはb軸方向への結晶成長が進み、Li拡散経路が長くなることによって優れた発現容量、良好なサイクル特性が得難くなる。FWHMa値の上限値は通常5以下、好ましくは4.5以下、さらに好ましくは4である。FWHMa値がこの値を上回ると、優れた発現容量、良好なサイクル特性が得難くなる。
<Half Width FWHMa Value of Electrode Material Containing TiO 2 (B) or its Element Substitute>
The half width FWHMa value measured by the powder X-ray diffraction measurement method using CuKα 1 line for the powder of the electrode material containing TiO 2 (B) or an element substitution product thereof of the present invention is usually 0.6 or more, preferably It is 0.7 or more, more preferably 0.8 or more, and still more preferably 0.9 or more. If the FWHMa value is lower than this value, crystal growth proceeds in the a-axis or b-axis direction and the Li diffusion path becomes longer, so that it is difficult to obtain an excellent expression capacity and good cycle characteristics. The upper limit of the FWHMa value is usually 5 or less, preferably 4.5 or less, more preferably 4. When the FWHMa value exceeds this value, it becomes difficult to obtain an excellent expression capacity and good cycle characteristics.

<TiO(B)又はその元素置換体を含む電極材の半価幅比XFab値>
本発明のTiO(B)又はその元素置換体を含む電極材の粉末についてCuKα線を使用した粉末X線回折測定法により測定した半価幅比XFab値は、通常1以下、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.9以下、更に好ましくは0.85以下である。XFab値がこの値を上回るとc軸方向への結晶成長に対して、a軸またはb軸方向への結晶成長が進み、Li拡散経路が長くなることによって優れた発現容量、サイクル特性が得難くなる。XFab値の下限値は通常0以上、好ましくは0.03、さらに好ましくは0.06である。XFab値がこの値を下回ると、優れた発現容量、良好なサイクル特性が得難くなる。
<Half Width Ratio XFab Value of Electrode Material Containing TiO 2 (B) or its Element Substitute>
The half-value width ratio XFab value measured by the powder X-ray diffraction measurement method using CuKα 1 line for the powder of the electrode material containing TiO 2 (B) or its element substitution product of the present invention is usually 1 or less, preferably 0. .95 or less, more preferably 0.9 or less, and still more preferably 0.85 or less. When the XFab value exceeds this value, the crystal growth in the a-axis or b-axis direction advances with respect to the crystal growth in the c-axis direction, and it is difficult to obtain excellent expression capacity and cycle characteristics by extending the Li diffusion path. Become. The lower limit of the XFab value is usually 0 or more, preferably 0.03, and more preferably 0.06. When the XFab value is lower than this value, it is difficult to obtain excellent expression capacity and good cycle characteristics.

<TiO(B)又はその元素置換体を含む電極材のX線ピーク面積比XAab値>
本発明のTiO(B)又はその元素置換体を含む電極材の粉末についてCuKα線を使用した粉末X線回折測定法により測定したX線ピーク面積比XAab値は通常0.27以下、好ましくは0.25以下、より好ましくは0.23以下、更に好ましくは0.21以下である。XAab値がこの値が上回るとc軸方向への結晶成長に対して、a軸またはb軸方向への結晶成長が進み、Li拡散経路が長くなることによって優れた発現容量、サイクル特性が得難くなる。XAab値の下限値は通常0以上、好ましくは0.03以上、さらに好ましくは0.06以上である。XAab値がこの値を下回ると、優れた発現容量、良好なサイクル特性が得難くなる。
<X-ray peak area ratio XAab value of electrode material containing TiO 2 (B) or its element substitution product>
The X-ray peak area ratio XAab value measured by the powder X-ray diffraction measurement method using CuKα 1 line for the powder of the electrode material containing TiO 2 (B) or its element substitution product of the present invention is usually 0.27 or less, preferably Is 0.25 or less, more preferably 0.23 or less, and still more preferably 0.21 or less. When the XAab value exceeds this value, the crystal growth in the a-axis or b-axis direction advances with respect to the crystal growth in the c-axis direction, and it is difficult to obtain excellent expression capacity and cycle characteristics by extending the Li diffusion path. Become. The lower limit value of the XAab value is usually 0 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.06 or more. When the XAab value is lower than this value, it is difficult to obtain excellent expression capacity and good cycle characteristics.

半価幅FWHMa値、半価幅比XFab値、X線ピーク面積比XAab値は、例えば、前述に示したような条件でX線回折測定法により求めることができる。   The half-value width FWHMa value, the half-value width ratio XFab value, and the X-ray peak area ratio XAab value can be obtained by, for example, the X-ray diffraction measurement method under the conditions described above.

なお、以下において、本発明の電極材を活物質として用い、集電体上に活物質を含む層を設けたものが「電極」である。本発明の電極材は負極にも正極にも用いることができるが、負極に用いることが好ましい。本発明の電極材を負極活物質として用い、集電体上に負極活物質を含む層を設けたものが「負極」である。   In the following, an “electrode” is a material in which the electrode material of the present invention is used as an active material and a layer containing the active material is provided on a current collector. The electrode material of the present invention can be used for both the negative electrode and the positive electrode, but is preferably used for the negative electrode. A “negative electrode” is a material in which the electrode material of the present invention is used as a negative electrode active material and a layer containing the negative electrode active material is provided on a current collector.

[その他の物性]
<BET比表面積>
本発明の電極材のBET比表面積は、特に制限されないが、通常は0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上、更に好ましくは2m/g以上、また、通常は300m/g以下、好ましくは280m/g以下、更に好ましくは260m/g以下の範囲である。BET比表面積の値がこの範囲であれば、電池の高速充放電においてリチウムの出し入れが速く、レート特性に優れるので好ましい。
[Other physical properties]
<BET specific surface area>
BET specific surface area of the electrode material of the present invention is not particularly limited, usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 2m 2 / g or more, and usually 300 meters 2 / g or less, preferably 280 m 2 / g or less, more preferably 260 m 2 / g or less. If the value of the BET specific surface area is within this range, it is preferable because lithium can be taken in and out quickly and the rate characteristics are excellent in high-speed charge / discharge of the battery.

BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、電極材に対して窒素流通下300℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値を用いる。   The BET specific surface area is determined by using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Ritsu Okura), preliminarily drying the electrode material at 300 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow, and then relative pressure of nitrogen with respect to atmospheric pressure. A value measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method is used, using a nitrogen-helium mixed gas that has been accurately adjusted so that the value of is 0.3.

<体積基準平均粒径>
本発明の電極材の体積基準平均粒径は、特に制限されないが、通常0.1μm以上、好ましくは1μm以上、更に好ましくは3μm以上、また通常60μm以下、好ましくは55μm以下、更に好ましくは50μm以下である。電極材の体積基準平均粒径がこの範囲を下回ると、粒径が小さすぎるため、電極材粉末間の導電パスや、電極材粉末と後述の導電剤等との間の導電パスが取り難くなり、サイクル特性が悪化する場合もある。一方、この範囲を上回ると、後述の如く塗布により集電体上に電極活物質層を製造する時にむらが生じ易い場合もある。
<Volume standard average particle size>
The volume-based average particle diameter of the electrode material of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.1 μm or more, preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, and usually 60 μm or less, preferably 55 μm or less, more preferably 50 μm or less. It is. If the volume-based average particle size of the electrode material is below this range, the particle size is too small, and it is difficult to take a conductive path between the electrode material powder and a conductive path between the electrode material powder and the conductive agent described later. In some cases, the cycle characteristics may deteriorate. On the other hand, if it exceeds this range, unevenness may easily occur when an electrode active material layer is produced on the current collector by coating as described later.

体積基準平均粒径は、測定対象に界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの2体積%水溶液(約1mL)を混合し、イオン交換水を分散媒としてレーザー回折式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製「LA−920」)にて、体積基準の平均粒径(メジアン径)を測定した値を用いる。後述の実施例では、この方法により体積基準平均粒径を求めた。   The volume-based average particle size is measured by mixing a 2% by volume aqueous solution (about 1 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and laser diffraction particle size distribution using ion-exchanged water as a dispersion medium. A value obtained by measuring a volume-based average particle diameter (median diameter) with a meter (for example, “LA-920” manufactured by Horiba, Ltd.) is used. In Examples described later, the volume-based average particle diameter was determined by this method.

<一次粒子の平均粒径>
本発明の電極材の一次粒子の平均粒径は、特に制限されないが、通常は5nm以上、好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上、また、通常は20μm以下、好ましくは15μm以下、更に好ましくは10μm以下の範囲である。一次粒子の平均粒径の
値がこの範囲であれば、電池の高速充放電においてリチウムの出し入れが早く、レート特性に優れるので好ましい。
<Average particle size of primary particles>
The average particle size of the primary particles of the electrode material of the present invention is not particularly limited, but is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and usually 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably The range is 10 μm or less. If the value of the average particle diameter of the primary particles is within this range, it is preferable because lithium can be taken in and out quickly and the rate characteristics are excellent in high-speed charge / discharge of the battery.

一次粒子の平均粒径は、電極材をSEMにて異なる3視野以上を観察し、その平均値から一次粒子の平均粒径を求める。なお、一次粒子が繊維状の場合は繊維径方向を、楕円形の場合は短軸方向を平均粒径として用いた。後述の実施例では、この方法により一次粒子の平均粒径を求めた。   The average particle size of the primary particles is obtained by observing three or more fields of view of the electrode material with an SEM and determining the average particle size of the primary particles from the average value. When the primary particles are fibrous, the fiber diameter direction is used as the average particle diameter, and when the primary particles are elliptical, the minor axis direction is used as the average particle diameter. In Examples described later, the average particle size of primary particles was determined by this method.

<タップ密度>
本発明の電極材のタップ密度は、特に制限されないが、通常0.1g/cm以上、好ましくは0.4g/cm以上、更に好ましくは0.7g/cm以上、また、通常4.0g/cm以下、好ましくは3.0g/cm以下の範囲である。タップ密度がこの範囲であれば、電極活物質層の充填密度を上げ易く、レート特性に優れた高容量の電池を得易い。
<Tap density>
The tap density of the electrode material of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.4 g / cm 3 or more, more preferably 0.7 g / cm 3 or more, and usually 4. The range is 0 g / cm 3 or less, preferably 3.0 g / cm 3 or less. When the tap density is within this range, it is easy to increase the packing density of the electrode active material layer, and it is easy to obtain a high-capacity battery excellent in rate characteristics.

タップ密度は、目開き300μmの篩を使用し、20cmのタッピングセルに電極材を落下させてセルを満杯に充填した後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行ない、その時のタッピング密度を測定した値を用いる。 The tap density is measured using a sieve having a mesh opening of 300 μm, dropping the electrode material onto a 20 cm 3 tapping cell to fill the cell, and then using a powder density measuring device (eg, tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Then, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and a value obtained by measuring the tapping density at that time is used.

[製造方法]
本発明の電極に用いる電極材の製造方法には特に制限はないが、例えば、以下に挙げる製造法等によって製造することができる。
[Production method]
Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the electrode material used for the electrode of this invention, For example, it can manufacture by the manufacturing method etc. which are mentioned below.

<原料>
電極材の原料(以下適宜、「原料」と記す場合がある)のうち、Ti原料としては、例えば金属チタン、酸化チタン(アナターゼ型、ルチル型等)、チタン錯体(グリコール酸チタン錯体等)、チタンアルコキシド(チタンイソプロポキシド等)、チタン塩(硫酸チタン等)、チタン塩化物(四塩化チタン等)等を用いることができる。
<Raw material>
Among the raw materials for electrode materials (hereinafter sometimes referred to as “raw materials” as appropriate), as Ti raw materials, for example, metal titanium, titanium oxide (anatase type, rutile type, etc.), titanium complexes (titanium glycolate complex, etc.), Titanium alkoxide (titanium isopropoxide, etc.), titanium salt (titanium sulfate, etc.), titanium chloride (titanium tetrachloride, etc.), etc. can be used.

元素M原料としては、H、P、B、Zr、Hf、V、Nb、Taを用いることができる。例えば、燐酸、硼酸、金属ジルコニウム、酸化ジルコニウムゾル、酸化ジルコニウム、四臭化ジルコニウム、四塩化ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、ヒドロオキシ塩化ジルコニウム、四塩化ジシュウ酸ジルコニウムナトリウム、クエン酸ジルコニウムアンモニウム等のジルコニウム錯塩の水酸化ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、金属ハフニウム、酸化ハフニウム、四塩化ハフニウム、ホウ化ハフニウム、金属バナジウム、五酸化バナジウム、ホウ化バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、シュウ酸バナジル。酸化バナジウムゾル、金属ニオブ、酸化ニオブゾル、五酸化ニオブ、五塩化ニオブ、ホウ化ニオブ、シュウ酸ニオブアンモニウム、金属タンタル、五酸化タンタル、五塩化タンタル、ホウ化タンタル、シュウ酸タンタルゾルが挙げられる。   As the element M raw material, H, P, B, Zr, Hf, V, Nb, and Ta can be used. For example, phosphoric acid, boric acid, zirconium metal, zirconium oxide sol, zirconium oxide, zirconium tetrabromide, zirconium tetrachloride, zirconium boride, zirconium oxychloride, zirconium hydroxychloride, sodium zirconium tetraoxalate, ammonium zirconium citrate, etc. Zirconium complex salts of zirconium hydroxide, zirconium carbonate, metal hafnium, hafnium oxide, hafnium tetrachloride, hafnium boride, metal vanadium, vanadium pentoxide, vanadium boride, ammonium metavanadate, vanadyl oxalate. Examples thereof include vanadium oxide sol, metal niobium, niobium oxide sol, niobium pentoxide, niobium pentachloride, niobium boride, niobium oxalate, metal tantalum, tantalum pentoxide, tantalum pentachloride, tantalum boride, and tantalum oxalate.

酸素原料としては、酸素を含有するガス(空気、酸素等)、前記Tiや元素M原料としての酸化物中の酸素、炭酸塩中の酸素等を用いることができる。   As an oxygen source, oxygen-containing gas (air, oxygen, etc.), Ti, oxygen in oxide as element M source, oxygen in carbonate, etc. can be used.

Ti、元素M、酸素の原料としては、Ti、元素M、酸素を組み合わせた単一の化合物(若しくは元素)を用いてもよく、複数の化合物として用いてもよい。   As a raw material for Ti, element M, and oxygen, a single compound (or element) combining Ti, element M, and oxygen may be used, or a plurality of compounds may be used.

また、これらTi、元素M、酸素原料の形態は、例えば、粉末状、顆粒状、ペレット状、塊状、板状等として用いることができる。   Moreover, the form of these Ti, the element M, and oxygen raw material can be used as a powder form, a granular form, a pellet form, a lump shape, a plate shape etc., for example.

<方法>
電極材の製造方法としては、
(1)水熱合成処理を用いる方法
(2)固相反応処理を用いる方法
(3)錯体重合反応処理を用いる方法
(4)錯体を水熱合成処理する方法
等が挙げられる。
以下に、(1)、(2)、(3)、(4)の製造方法について説明する。
<Method>
As an electrode material manufacturing method,
(1) Method using hydrothermal synthesis treatment
(2) Method using solid-phase reaction treatment
(3) Method using complex polymerization reaction treatment
(4) Method of hydrothermal synthesis treatment of complex
Etc.
Below, the manufacturing method of (1), (2), (3), (4) is demonstrated.

(1)水熱合成処理を用いる方法
本発明における水熱合成処理を用いる方法とは、水熱合成処理と、イオン交換処理と、焼成処理の工程からなる。
(1) Method using hydrothermal synthesis treatment
The method using the hydrothermal synthesis process in the present invention includes a hydrothermal synthesis process, an ion exchange process, and a firing process.

(水熱合成処理)
水熱合成とは、一般的に高温の水、特に高温高圧の水の存在下で行なわれる物質の合成及び結晶成長の方法のことをいうが、本発明における水熱合成処理とは、前述のTi原料とアルカリの水溶液、又はアルカリの水溶液とアルコールの混合溶液とを、オートクレーブ等の圧力容器内で100℃以上の温度にて反応させる工程のことである。
(Hydrothermal synthesis treatment)
Hydrothermal synthesis generally refers to a method for synthesizing a substance and crystal growth performed in the presence of high-temperature water, particularly high-temperature and high-pressure water. It is a step of reacting a Ti raw material and an aqueous solution of alkali or a mixed solution of an aqueous solution of alkali and alcohol at a temperature of 100 ° C. or higher in a pressure vessel such as an autoclave.

前記アルカリ水溶液のアルカリ原料としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属の水酸化物を用いることができる。また、アルカリ水溶液の濃度は、特に限定はされないが、通常7〜13M程度であり、好ましくは10M程度である。   As the alkali raw material of the alkali aqueous solution, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide and the like can be used. The concentration of the aqueous alkaline solution is not particularly limited, but is usually about 7 to 13M, preferably about 10M.

水熱合成処理の温度としては、合成する電極材に合わせて適宜設定することができるが、通常100℃〜250℃、好ましくは150℃〜200℃である。また、水熱合成処理の圧力としては、例えば0.1MPa〜1.6MPa程度であり、水熱合成処理の時間としては、例えば1時間〜10日間程度である。また、水熱合成処理中は撹拌を行なっても、静置状態のままでも構わない。   Although it can set suitably according to the electrode material to synthesize | combine as a temperature of a hydrothermal synthesis process, it is 100 to 250 degreeC normally, Preferably it is 150 to 200 degreeC. In addition, the hydrothermal synthesis treatment pressure is, for example, about 0.1 MPa to 1.6 MPa, and the hydrothermal synthesis treatment time is, for example, about 1 hour to 10 days. Moreover, stirring may be performed during the hydrothermal synthesis process, or the stationary state may be maintained.

(イオン交換処理)
イオン交換処理とは、前述のアルカリ水溶液を中和しイオン交換する工程のことである。具体的には、例えば、前記水熱合成処理で得られたスラリーを、濾過や遠心分離等の方法を用い固体(粉末)とアルカリ水溶液に分離し、得られた粉末を酸の水溶液中に投入、保持することにより部分的にイオン交換処理を行ない、更に濾過や遠心分離とこのイオン交換処理の操作を繰り返し、濾液や上澄み液のpHが5〜6程度になるまで行い、更に水洗を施し、イオン交換した粉末を得る。
(Ion exchange treatment)
The ion exchange treatment is a step of neutralizing and ion-exchanging the above alkaline aqueous solution. Specifically, for example, the slurry obtained by the hydrothermal synthesis treatment is separated into a solid (powder) and an aqueous alkaline solution using a method such as filtration or centrifugation, and the obtained powder is put into an aqueous acid solution. , By performing a partial ion exchange treatment by holding, further repeating the filtration and centrifugation and the operation of this ion exchange treatment, until the pH of the filtrate and the supernatant is about 5-6, further washing with water, An ion-exchanged powder is obtained.

前記イオン交換用の水溶液としては、例えば、塩酸、硝酸等の水溶液を用いることができる。   As the aqueous solution for ion exchange, for example, an aqueous solution of hydrochloric acid, nitric acid or the like can be used.

(焼成処理)
焼成処理とは、前記イオン交換処理で得られた粉末を乾燥、焼成する工程のことである。具体的には、例えば、乾燥は60〜120℃程度の温度で1〜24時間程度保持することで電極材を得る。乾燥時の雰囲気としては、真空下であっても不活性雰囲気や大気雰囲気等であっても構わない。乾燥に用いる装置としては、特に制限はないが、熱風式の箱型乾燥器・トンネル乾燥器・回転乾燥器・噴霧乾燥器や、伝導式のドラム乾燥器や、赤外線乾燥器等が挙げられる。また、例えば、焼成は250℃〜600℃程度の温度で0.5時間〜10日程度保持する。焼成時の雰囲気としては、真空下であっても不活性雰囲気や大気雰囲気等であっても構わないが、チタン酸化物を安定に製造するために酸化性の雰囲気
が好ましい。焼成に用いる装置としては、特に制限はないが、シャトル炉、トンネル炉、電気炉、リードハンマー炉、ロータリーキルン等が挙げられる。
(Baking process)
The firing treatment is a step of drying and firing the powder obtained by the ion exchange treatment. Specifically, for example, drying is performed at a temperature of about 60 to 120 ° C. for about 1 to 24 hours to obtain an electrode material. The atmosphere during drying may be a vacuum or an inert atmosphere or an air atmosphere. The apparatus used for drying is not particularly limited, and examples thereof include a hot air type box dryer, a tunnel dryer, a rotary dryer, a spray dryer, a conductive drum dryer, an infrared dryer, and the like. Further, for example, the baking is held at a temperature of about 250 ° C. to 600 ° C. for about 0.5 hours to 10 days. The atmosphere during firing may be a vacuum, an inert atmosphere, an air atmosphere, or the like, but an oxidizing atmosphere is preferable in order to stably produce titanium oxide. The apparatus used for firing is not particularly limited, and examples include a shuttle furnace, a tunnel furnace, an electric furnace, a lead hammer furnace, and a rotary kiln.

(その他の処理)
前記焼成処理の後に、必要に応じて更に粉砕、分級処理を施しても構わない。粉砕に用いる装置については、特に制限はないが、例えば、粗粉砕機としてはジョークラッシャー、衝撃式クラッシャー、コーンクラッシャー等が挙げられ、中間粉砕機としてはロールクラッシャー、ハンマーミル等が挙げられ、微粉砕機としてはボールミル、振動ミル、ピンミル、攪拌ミル、ジェットミル等が挙げられる。
(Other processing)
After the baking treatment, further pulverization and classification treatment may be performed as necessary. The apparatus used for pulverization is not particularly limited. For example, examples of the coarse pulverizer include a jaw crusher, an impact crusher, and a cone crusher. Examples of the intermediate pulverizer include a roll crusher and a hammer mill. Examples of the pulverizer include a ball mill, a vibration mill, a pin mill, a stirring mill, and a jet mill.

分級処理に用いる装置としては、特に制限はないが、例えば、乾式篩い分けの場合:回転式篩い、動揺式篩い、旋動式篩い、振動式篩い等を用いることができ、乾式気流式分級の場合:重力式分級機、慣性力式分級機、遠心力式分級機(クラシファイア、サイクロン等)等を用いることができ、湿式篩い分けの場合:機械的湿式分級機、水力分級機、沈降分級機、遠心式湿式分級機等を用いることができる。   There are no particular restrictions on the apparatus used for the classification process. For example, in the case of dry sieving: rotary sieving, oscillating sieving, rotating sieving, vibrating sieving, etc. can be used. Cases: Gravity classifiers, inertial classifiers, centrifugal classifiers (classifiers, cyclones, etc.) can be used. In the case of wet sieving: mechanical wet classifiers, hydraulic classifiers, sedimentation classifiers A centrifugal wet classifier or the like can be used.

(2)固相反応処理を用いる方法
本発明における固相反応処理を用いる方法とは、固相反応処理と、イオン交換処理と、焼成処理の工程からなる。
(2) Method using solid-phase reaction treatment
The method using the solid phase reaction treatment in the present invention comprises steps of a solid phase reaction treatment, an ion exchange treatment, and a baking treatment.

(固相反応処理)
固相反応とは、一般的に、固体内又は固体間で起こる化学反応のことをいうが、本発明における固相反応処理とは、前述のTi原料と炭酸塩や硝酸塩等を混合、熱処理し反応させる工程のことである。
(Solid-phase reaction treatment)
The solid-phase reaction generally refers to a chemical reaction that occurs in or between solids. The solid-phase reaction treatment in the present invention is a mixture of the above-described Ti raw material and carbonate or nitrate, and heat treatment. It is the process of making it react.

前記炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩を用いることができ、硝酸塩としては、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム等のアルカリ金属の硝酸塩を用いることができる。   As the carbonate, alkali metal carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and cesium carbonate can be used, and as nitrates, alkali metal nitrates such as sodium nitrate, potassium nitrate, and cesium nitrate can be used.

固相反応処理の熱処理温度は、700〜1100℃程度の温度で1〜48時間程度保持することで固相反応させた粉末を得る。熱処理時の雰囲気としては、真空下であっても不活性雰囲気や大気雰囲気等であっても構わない。   The heat treatment temperature of the solid phase reaction treatment is maintained at a temperature of about 700 to 1100 ° C. for about 1 to 48 hours to obtain a powder subjected to the solid phase reaction. The atmosphere during the heat treatment may be a vacuum, an inert atmosphere, an air atmosphere, or the like.

(イオン交換処理)
前述のイオン交換処理と同様な方法を用いることができる。
(Ion exchange treatment)
A method similar to the above-described ion exchange treatment can be used.

(焼成処理)
前述の焼成処理と同様な方法を用いることができる。
(Baking process)
A method similar to the above-described baking treatment can be used.

(その他の処理)
前述のその他の処理と同様な方法を用いることができる。
(Other processing)
A method similar to the other processing described above can be used.

(3)錯体重合反応処理を用いる方法
本発明における固相反応処理を用いる方法とは、錯体重合反応処理と、イオン交換処理と、焼成処理の工程からなる。
(3) Method using complex polymerization reaction treatment
The method using the solid phase reaction treatment in the present invention comprises steps of a complex polymerization reaction treatment, an ion exchange treatment, and a baking treatment.

(錯体重合反応処理)
錯体重合反応とは、第一に構成金属元素を金属錯体として安定化し、第二にこの金属錯体の分解や沈殿析出を防ぐために有機高分子の網の中に固定する化学反応のことをいうが、本発明における錯体重合反応処理とは、前述のTi原料であるTi錯体と炭酸塩や硝酸
塩Ti錯体を形成する酸やグリコール溶液に融解、混合させ、水分を蒸発させることによりゲル化、更に熱処理を加えることで炭化させる。更に熱処理することで脱炭酸させ、また更に熱処理を加えることで結晶化させる工程のことである。
(Complex polymerization reaction treatment)
The complex polymerization reaction is a chemical reaction that first stabilizes a constituent metal element as a metal complex, and secondly fixes it in an organic polymer network to prevent decomposition or precipitation of the metal complex. The complex polymerization reaction treatment in the present invention is the above-mentioned Ti raw material, which is gelled by further melting and mixing the Ti complex and carbonate or nitrate Ti complex forming an acid or glycol solution, and evaporating the moisture, and further heat treatment. To carbonize. It is a step of decarboxylation by further heat treatment and crystallization by further heat treatment.

前記炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩を用いることができ、硝酸塩としては、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム等のアルカリ金属の硝酸塩を用いることができる。   As the carbonate, alkali metal carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and cesium carbonate can be used, and as nitrates, alkali metal nitrates such as sodium nitrate, potassium nitrate, and cesium nitrate can be used.

錯体重合反応処理の熱処理温度は、500〜1100℃程度の温度で1〜48時間程度保持することで錯体重合反応させた粉末を得る。熱処理時の雰囲気としては、真空下であっても不活性雰囲気や大気雰囲気等であっても構わない。   The heat treatment temperature of the complex polymerization reaction treatment is maintained at a temperature of about 500 to 1100 ° C. for about 1 to 48 hours to obtain a powder that has undergone the complex polymerization reaction. The atmosphere during the heat treatment may be a vacuum, an inert atmosphere, an air atmosphere, or the like.

(イオン交換処理)
前述のイオン交換処理と同様な方法を用いることができる。
(Ion exchange treatment)
A method similar to the above-described ion exchange treatment can be used.

(焼成処理)
前述の焼成処理と同様な方法を用いることができる。
(Baking process)
A method similar to the above-described baking treatment can be used.

(その他の処理)
前述のその他の処理と同様な方法を用いることができる。
(Other processing)
A method similar to the other processing described above can be used.

(4)錯体を水熱合成処理する方法
本発明における錯体を水熱合成処理する方法とは、錯体原料の水熱合成処理と、乾燥処理工程からなる。
(4) Method of hydrothermal synthesis treatment of complex
The method for hydrothermal synthesis treatment of the complex in the present invention comprises hydrothermal synthesis treatment of the complex raw material and a drying treatment step.

(錯体原料の水熱合成処理)
本発明における錯体原料の水熱合成処理とは、前述のチタン錯体と酸の水溶液、又は酸の水溶液とアルコールの混合溶液と、元素M原料とを混合し、酸若しくはアルカリにてpH調整をした後、オートクレーブ等の圧力容器内で100℃以上の温度にて反応させる工程のことである。
(Hydrothermal synthesis treatment of complex raw materials)
In the hydrothermal synthesis treatment of the complex raw material in the present invention, the titanium complex and the acid aqueous solution, or the acid aqueous solution and alcohol mixed solution and the element M raw material were mixed, and the pH was adjusted with acid or alkali. Then, it is the process made to react at the temperature of 100 degreeC or more within pressure vessels, such as an autoclave.

前記酸の水溶液の酸原料としては、硫酸、塩酸、硝酸等を用いることができる。   As the acid raw material for the acid aqueous solution, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like can be used.

また、前記pH調整後のpHとしては、通常pH=0.1〜7程度であり、好ましくはpH=0.25〜5程度であり、更に好ましくはpH=0.5〜3程度である。   Moreover, as pH after the said pH adjustment, it is about pH = 0.1-7 normally, Preferably it is about pH = 0.25-5, More preferably, it is about pH = 0.5-3.

水熱合成処理の温度としては、合成する電極材に合わせて適宜設定することができるが、通常100℃〜250℃、好ましくは150℃〜200℃である。また、水熱合成処理の圧力としては、例えば0.1MPa〜1.6MPa程度であり、水熱合成処理の時間としては、例えば1時間〜10日間程度である。また、水熱合成処理中は撹拌を行なっても、静置状態のままでも構わない。   Although it can set suitably according to the electrode material to synthesize | combine as a temperature of a hydrothermal synthesis process, it is 100 to 250 degreeC normally, Preferably it is 150 to 200 degreeC. In addition, the hydrothermal synthesis treatment pressure is, for example, about 0.1 MPa to 1.6 MPa, and the hydrothermal synthesis treatment time is, for example, about 1 hour to 10 days. Moreover, stirring may be performed during the hydrothermal synthesis process, or the stationary state may be maintained.

(乾燥処理)
乾燥処理とは、前述の酸水溶液を中和、濾過後、乾燥する工程のことである。具体的には、例えば、前記水熱合成処理で得られたスラリーを、濾過や遠心分離等の方法を用い固体(粉末)と酸水溶液に分離し、得られた粉末をアルカリ若しくは水溶液中に投入、保持することにより中和処理を行ない、更に濾過や遠心分離を繰り返し行なう。得られた粉末を50〜200℃程度の温度で1〜48時間乾燥する。
(Drying process)
A drying process is a process of drying after neutralizing and filtering the above-mentioned aqueous acid solution. Specifically, for example, the slurry obtained by the hydrothermal synthesis treatment is separated into a solid (powder) and an acid aqueous solution using a method such as filtration or centrifugation, and the obtained powder is put into an alkali or an aqueous solution. Then, neutralization is performed by holding, and filtration and centrifugation are repeated. The obtained powder is dried at a temperature of about 50 to 200 ° C. for 1 to 48 hours.

(その他の処理)
前述のその他の処理と同様な方法を用いることができる。
(Other processing)
A method similar to the other processing described above can be used.

[2]非水電解質二次電池用電極
本発明の非水電解質二次電池用電極は、電極活物質として本発明の電極材を用いたものであり、一般的には、集電体上に本発明の電極材を含む電極活物質層を導電性が確保されるように設けてなるものである。
[2] Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery
The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses the electrode material of the present invention as an electrode active material, and in general, an electrode active material layer containing the electrode material of the present invention on a current collector Is provided so as to ensure conductivity.

このような本発明の電極は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えたリチウム二次電池等の非水電解質二次電池における電極(正極と負極を含む)として極めて有用である。特に、本発明の電極を負極として使用し、通常使用されるリチウム二次電池用の金属カルコゲナイド系正極及びカーボネート系溶媒を主体とする有機電解液を組み合わせて構成した非水電解質二次電池は、放電容量が大きく、レート特性に優れ、またサイクル特性に優れ、サイクル後の電極膨張が抑制された極めて優れたものである。   Such an electrode of the present invention is extremely useful as an electrode (including a positive electrode and a negative electrode) in a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a positive and negative electrodes capable of inserting and extracting lithium ions, and a lithium secondary battery equipped with an electrolyte. It is. In particular, using the electrode of the present invention as a negative electrode, a non-aqueous electrolyte secondary battery configured by combining a metal chalcogenide-based positive electrode for a lithium secondary battery that is normally used and an organic electrolyte mainly composed of a carbonate solvent, The discharge capacity is large, the rate characteristics are excellent, the cycle characteristics are excellent, and the electrode expansion after the cycle is suppressed.

[電極活物質]
本発明の電極活物質には、本発明の電極材を用いるが、本発明の効果を妨げない限り、電極材に本発明の電極材以外の電極材(以下「電極材A」と称す。)を混合して用いてもよい。電極材Aを用いる場合、電極材Aは、リチウムイオンを充放電可能であれば何でもよい。例えば、電極材を負極として用いる場合、電極材Aとしては天然黒鉛(鱗片状黒鉛、球形化黒鉛等)、人造黒鉛(メソカーボンマイクロビーズ等)のグラファイト類、ピッチや樹脂等を焼成した非晶質炭素類、黒鉛と非晶質炭素を複合化した多相構造材料類、アルミニウム、錫等の金属類、SiO等の酸化物類が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[Electrode active material]
As the electrode active material of the present invention, the electrode material of the present invention is used. As long as the effect of the present invention is not hindered, the electrode material is an electrode material other than the electrode material of the present invention (hereinafter referred to as “electrode material A”). May be used in combination. When the electrode material A is used, the electrode material A may be anything as long as it can charge and discharge lithium ions. For example, when the electrode material is used as a negative electrode, the electrode material A is an amorphous material obtained by firing natural graphite (scaly graphite, spheroidized graphite, etc.), artificial graphite (mesocarbon microbeads, etc.), pitch, resin, etc. Examples include carbonaceous materials, multiphase structural materials obtained by combining graphite and amorphous carbon, metals such as aluminum and tin, and oxides such as SiO 2 . These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

電極材Aの添加量は、特に限定されないが、本発明の電極材に対して、通常1質量%以上、好ましくは5質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、また、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下である。   The addition amount of the electrode material A is not particularly limited, but is usually 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and usually 80% by mass or less with respect to the electrode material of the present invention. Preferably, it is 70 mass% or less, More preferably, it is 60 mass% or less.

[集電体]
集電体としては、例えば、金属円柱、金属コイル、金属板、金属箔膜、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が用いられる。この中でも特に金属箔膜が、現在工業化製品に使用されているために好ましい。なお、金属薄膜は適宣メッシュ状にして用いてもよい。
[Current collector]
As the current collector, for example, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal foil film, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder, or the like is used. Among these, a metal foil film is particularly preferable because it is currently used in industrialized products. The metal thin film may be used in a suitable mesh shape.

金属箔膜の厚さは、特に限定はされないが、通常1μm以上、好ましくは5μm以上、更に好ましくは10μm以上、また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、更に好ましくは20μm以下である。上記範囲よりも薄い金属箔膜の場合、集電体として必要な強度が不足する場合がある。   The thickness of the metal foil film is not particularly limited, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less. In the case of a metal foil film thinner than the above range, the strength required as a current collector may be insufficient.

また、集電体に用いられる金属としては、具体的には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。   Specific examples of the metal used for the current collector include copper, nickel, stainless steel, iron, titanium, aluminum, and an aluminum alloy.

[物性]
<充填密度>
電極の充填密度は、特に制限されないが、通常0.1g/cm以上、好ましくは0.5g/cm以上、また通常5.0g/cm以下、好ましくは4.0g/cm以下である。電極の充填密度がこの範囲を下回ると、高容量の電池を得難い場合もある。一方、この範囲を上回ると電極中の気孔量が少なくなる場合があり、好ましい電池特性を得難い場合もある。電極の充填密度は、集電体を除く電極重量を、電極面積と電極厚みで除して求めた値を用いる。
[Physical properties]
<Filling density>
The packing density of the electrode is not particularly limited, but is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.5 g / cm 3 or more, and usually 5.0 g / cm 3 or less, preferably 4.0 g / cm 3 or less. is there. If the electrode packing density is below this range, it may be difficult to obtain a high-capacity battery. On the other hand, if it exceeds this range, the amount of pores in the electrode may be reduced, and it may be difficult to obtain favorable battery characteristics. As the electrode packing density, a value obtained by dividing the electrode weight excluding the current collector by the electrode area and the electrode thickness is used.

<空隙率>
電極の空隙率は、特に制限されないが、通常10%以上、好ましくは20%以上、また通常50%以下、好ましくは40%以下である。電極の空隙率がこの範囲を下回ると、電極中の気孔が少なく電解液が浸透し難くなり、好ましい電池特性を得難い場合もある。一方、この範囲を上回ると、電極中の気孔が多く電極強度が弱くなりすぎて、好ましい電池特性を得難い場合もある。電極の空隙率は、電極の水銀ポロシメータによる細孔分布測定によって得られる全細孔容積を、集電体を除いた電極材活物質層の見掛け体積で割った値の百分率を用いる。
<Porosity>
The porosity of the electrode is not particularly limited, but is usually 10% or more, preferably 20% or more, and usually 50% or less, preferably 40% or less. When the porosity of the electrode is below this range, there are few pores in the electrode, and the electrolyte does not easily penetrate, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics. On the other hand, if this range is exceeded, there may be many pores in the electrode, and the electrode strength becomes too weak, making it difficult to obtain favorable battery characteristics. As the porosity of the electrode, a percentage obtained by dividing the total pore volume obtained by measuring the pore distribution with the mercury porosimeter of the electrode by the apparent volume of the electrode material active material layer excluding the current collector is used.

<導電剤>
電極活物質層には、導電剤を含んでもよい。導電剤は、用いる電極活物質の充放電電位において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカ−ボンブラック類、炭素繊維、気相成長炭素繊維(VGCF)、金属繊維等の導電性繊維類、フッ化カーボン、銅等の金属粉末類等を単独又はこれらの混合物として含ませることができる。これらの導電剤のなかで、アセチレンブラック、VGCFが特に好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。導電剤の添加量は、特に限定されないが、電極活物質に対して、1〜30質量%が好ましく、特に1〜15質量%が好ましい。
<Conductive agent>
The electrode active material layer may contain a conductive agent. The conductive agent may be any electronic conductive material that does not cause a chemical change at the charge / discharge potential of the electrode active material to be used. For example, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, carbon fibers, vapor grown carbon fibers (VGCF), conductive fibers such as metal fibers, fluorine Metal powders such as carbonized carbon and copper can be contained alone or as a mixture thereof. Of these conductive agents, acetylene black and VGCF are particularly preferable. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. Although the addition amount of a electrically conductive agent is not specifically limited, 1-30 mass% is preferable with respect to an electrode active material, and 1-15 mass% is especially preferable.

<結着剤>
結着剤としては、後述する液体溶媒に対して安定な高分子が好ましい。例えば、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、芳香族ポリアミド、セルロース等の樹脂系高分子、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム又はエチレン・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、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、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、エチレン・酢酸ビニル共重合体、又はプロピレン・α−オレフィン(炭素数2〜12)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、又は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。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Binder>
As the binder, a polymer that is stable against a liquid solvent described later is preferable. For example, resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, cellulose, rubbery polymers such as styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber or ethylene / propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block Polymers, hydrogenated products thereof, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers and thermoplastic elastomeric polymers such as hydrogenated products, syndiotactic 1,2-polybutadiene , Ethylene / vinyl acetate copolymer, or soft resinous polymer such as propylene / α-olefin (carbon number 2 to 12) copolymer, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or polytetrafluoroethylene / ethylene The fluoropolymer of the polymer such as, a polymer composition or the like having an ionic conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) can be mentioned. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

上記のイオン伝導性を有する高分子組成物としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物や、ポリエーテル化合物の架橋体高分子や、ポリエピクロルヒドリン、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、又はポリアクリロニトリル等の高分子化合物に、リチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩かを複合させた高分子、又はこれにプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の高い誘電率又はイオン−双極子相互作用力かを有する有機化合物を配合した高分子を用いることができる。   Examples of the polymer composition having ion conductivity include polyether polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, crosslinked polymers of polyether compounds, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polysiloxane, and polyvinylpyrrolidone. , A polymer in which a lithium salt or an alkali metal salt mainly composed of lithium is combined with a polymer compound such as polyvinylidene carbonate or polyacrylonitrile, or a high dielectric such as propylene carbonate, ethylene carbonate, or γ-butyrolactone. A polymer in which an organic compound having a rate or an ion-dipole interaction force is blended can be used.

具体的には、通常、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、芳香族ポリアミド、又はセルロース及びその誘導体(例えばカルボキシメチルセルロース)等の樹脂系高分子、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、又はエチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、又は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、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物、ポリ
エーテル化合物の架橋体高分子が挙げられ、好ましくは、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン・ブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、又はポリエチレンオキシドが挙げられ、更に好ましくは、ポリエチレン、スチレン・ブタジエンゴム、ポリフッ化ビニリデン、又はポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。これらは、現在工業的に一般に使用されており、扱い易いため好適である。
Specifically, resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, or cellulose and derivatives thereof (for example, carboxymethylcellulose), styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, or ethylene / propylene are usually used. Rubber-like polymers such as rubber, fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, polyether polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyethers Examples include crosslinked polymers of the compound, preferably polyethylene, polypropylene, styrene / butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, or polyethylene oxide. Is, more preferably, polyethylene, styrene-butadiene, polyvinylidene fluoride, or polytetrafluoroethylene. These are currently used industrially and are suitable because they are easy to handle.

この電極の構造は、本発明の電極材と、電極材A及び/又は導電剤と、結着剤を分散液中に分散させたスラリー状のものを、集電体基板上に薄く塗布・乾燥する工程、続いて所定の厚み・密度まで圧密するプレス工程により製造される。   The structure of this electrode is that the electrode material of the present invention, electrode material A and / or a conductive agent, and a slurry in which a binder is dispersed in a dispersion liquid are thinly applied and dried on a current collector substrate. Followed by a pressing step of compacting to a predetermined thickness and density.

電極活物質、必要に応じて用いられる導電剤と結着剤を混合して集電体上に塗布する際の電極活物質スラリーの調製には、水系溶媒又は有機溶媒が分散媒として用いられる。水系溶媒としては、通常、水が用いられるが、これにエタノール等のアルコール類、N−メチルピロリドン等の環状アミド類等の添加剤を水に対して、30質量%以下程度まで添加することもできる。   An aqueous solvent or an organic solvent is used as a dispersion medium for preparing an electrode active material slurry when an electrode active material, a conductive agent and a binder used as necessary are mixed and applied onto a current collector. As the aqueous solvent, water is usually used, and additives such as alcohols such as ethanol and cyclic amides such as N-methylpyrrolidone may be added to water up to about 30% by mass or less. it can.

また、有機溶媒としては、通常、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類、アニソール、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類が挙げられ、中でも、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類等が好ましい。   As the organic solvent, usually, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and aromatic carbonization such as anisole, toluene and xylene Examples thereof include alcohols such as hydrogens, butanol and cyclohexanol, among which cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide are preferable. .

負極活物質、結着剤及び必要に応じて配合される導電剤をこれらの溶媒に混合して負極活物質スラリーを調製し、これを負極用集電体基板に所定の厚みとなるように塗布することにより負極活物質層が形成されるが、この負極活物質スラリー中の負極活物質の濃度の上限は通常70質量%以下、好ましくは55質量%以下であり、下限は通常30質量%以上、好ましくは40質量%以上である。負極活物質の濃度がこの上限を超えると負極活物質スラリー中の負極活物質が凝集し易くなり、下限を下回ると負極活物質スラリーの保存中に負極活物質が沈降し易くなる。   A negative electrode active material, a binder, and a conductive agent blended as necessary are mixed with these solvents to prepare a negative electrode active material slurry, and this is applied to the negative electrode current collector substrate so as to have a predetermined thickness. Thus, the negative electrode active material layer is formed. The upper limit of the concentration of the negative electrode active material in the negative electrode active material slurry is usually 70% by mass or less, preferably 55% by mass or less, and the lower limit is usually 30% by mass or more. , Preferably it is 40 mass% or more. When the concentration of the negative electrode active material exceeds this upper limit, the negative electrode active material in the negative electrode active material slurry tends to aggregate, and when the concentration is lower than the lower limit, the negative electrode active material tends to settle during storage of the negative electrode active material slurry.

また、負極活物質スラリー中の結着剤の濃度の上限は通常30質量%以下、好ましくは10質量%以下であり、下限は通常0.1質量%以上、好ましくは0.5重量以上である。結着剤の濃度がこの上限を超えると得られる負極の内部抵抗が大きくなり、下限を下回ると負極活物質層の結着性に劣るものとなる。   The upper limit of the binder concentration in the negative electrode active material slurry is usually 30% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and the lower limit is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% or more. . When the concentration of the binder exceeds this upper limit, the internal resistance of the negative electrode obtained increases, and when the concentration is lower than the lower limit, the binding property of the negative electrode active material layer becomes poor.

[3]非水電解質二次電池
本発明の非水電解質二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備える非水電解質二次電池において、電極として本発明の電極を用いたものである。
[3] Non-aqueous electrolyte secondary battery
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses the electrode of the present invention as an electrode in a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte.

本発明の非水電解質二次電池を構成する正極、電解質等の電池構成上必要な、電極以外の部材の選択については特に制限されない。以下において、本発明の電極を負極として用いた場合の非水電解質二次電池を構成する負極以外の部材の材料等を例示するが、使用し得る材料はこれらの具体例に限定されるものではない。   There is no particular limitation on the selection of members other than the electrodes necessary for the battery configuration such as the positive electrode and the electrolyte constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. In the following, materials of members other than the negative electrode constituting the nonaqueous electrolyte secondary battery when the electrode of the present invention is used as a negative electrode will be exemplified, but the materials that can be used are not limited to these specific examples. Absent.

[正極]
正極は、集電体基板上に、正極活物質と、結着及び増粘効果を有する有機物(結着剤)を含有する活物質層を形成してなり、通常、正極活物質と結着剤を、水又は有機溶媒中に分散させたスラリー状のものを、集電体基板上に薄く塗布・乾燥する工程、続いて所定の厚み・密度まで圧密するプレス工程により形成される。
[Positive electrode]
The positive electrode is formed by forming a positive electrode active material and an active material layer containing an organic substance (binder) having a binding and thickening effect on a current collector substrate. Usually, the positive electrode active material and the binder are used. The slurry is dispersed in water or an organic solvent, and is applied by a thin coating and drying process on a current collector substrate, followed by a pressing process for compacting to a predetermined thickness and density.

<正極活物質>
正極活物質には、リチウムを吸蔵・放出できる機能を有している限り特に制限はないが、例えば、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物材料;二酸化マンガン等の遷移金属酸化物材料;フッ化黒鉛等の炭素質材料等を使用することができる。具体的には、LiFeO、LiCoO、LiNiO、LiMn及びこれらの非定比化合物、MnO、TiS、FeS、Nb、Mo、CoS、V、P、CrO、V、TeO、GeO等を用いることができる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it has a function capable of inserting and extracting lithium. For example, lithium transition metal composite oxide materials such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and lithium manganese oxide Transition metal oxide materials such as manganese dioxide; carbonaceous materials such as graphite fluoride can be used. Specifically, LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and their non-stoichiometric compounds, MnO 2 , TiS 2 , FeS 2 , Nb 3 S 4 , Mo 3 S 4 , CoS 2 , V 2 O 5 , P 2 O 5 , CrO 3 , V 3 O 3 , TeO 2 , GeO 2 or the like can be used. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

<導電剤>
正極活物質層には、正極用導電剤を用いることができる。正極用導電剤は、用いる正極活物質の充放電電位において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト類;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカ−ボンブラック類;炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類;フッ化カーボン類;アルミニウム等の金属粉末類;酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類;酸化チタン等の導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料;等を単独又はこれらの混合物として含ませることができる。これらの導電剤のなかで、人造黒鉛、アセチレンブラック等が特に好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Conductive agent>
A positive electrode conductive agent can be used for the positive electrode active material layer. The positive electrode conductive agent may be any electron conductive material that does not cause a chemical change at the charge / discharge potential of the positive electrode active material used. For example, graphite such as natural graphite (flaky graphite etc.), artificial graphite, etc .; carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black; carbon fiber, metal fiber, etc. Conductive fibers of: carbon fluorides; metal powders such as aluminum; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives; Etc. can be included alone or as a mixture thereof. Among these conductive agents, artificial graphite, acetylene black and the like are particularly preferable. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

導電剤の添加量は、特に限定されないが、正極活物質に対して、1〜50質量%が好ましく、特に1〜30質量%が好ましい。カーボンやグラファイトでは、2〜15質量%が特に好ましい。   Although the addition amount of a electrically conductive agent is not specifically limited, 1-50 mass% is preferable with respect to a positive electrode active material, and 1-30 mass% is especially preferable. In the case of carbon or graphite, 2 to 15% by mass is particularly preferable.

<結着剤>
正極活物質層の形成に用いられる結着剤としては、特に制限はなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れであってもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体を挙げることができ、これらの材料を単独又は混合物として用いることができる。これらの材料の中でより好ましい材料はポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である。
<Binder>
There is no restriction | limiting in particular as a binder used for formation of a positive electrode active material layer, Any of a thermoplastic resin and a thermosetting resin may be sufficient. For example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), Tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin) , Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrif Oroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid copolymer or (Na + ) ion crosslinked product of the material, ethylene-methyl acrylate copolymer, or (Na + ) ion crosslinked product of the material, ethylene-methacrylic acid Examples thereof include an acid methyl copolymer or a (Na + ) ion-crosslinked product of the above materials, and these materials can be used alone or as a mixture. Among these materials, more preferable materials are polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE).

<その他の添加剤>
正極活物質層には、前述の導電剤の他、更にフィラー、分散剤、イオン伝導体、圧力増
強剤及びその他の各種添加剤を配合することができる。フィラーは、構成された電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素等の繊維が用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、活物質層中の含有量として0〜30質量%が好ましい。
<Other additives>
In addition to the conductive agent described above, the positive electrode active material layer may further contain a filler, a dispersant, an ionic conductor, a pressure enhancer, and other various additives. Any filler can be used as long as it is a fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery. Usually, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, and fibers such as glass and carbon are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 mass% is preferable as content in an active material layer.

<溶媒>
正極活物質スラリーの調製には、水系溶媒又は有機溶媒が分散媒として用いられる。水系溶媒としては、通常、水が用いられるが、これにエタノール等のアルコール類、N−メチルピロリドン等の環状アミド類等の添加剤を水に対して、30質量%以下程度まで添加することもできる。また、有機溶媒としては、通常、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類、アニソール、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類が挙げられ、中でも、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類等が好ましい。
<Solvent>
In preparing the positive electrode active material slurry, an aqueous solvent or an organic solvent is used as a dispersion medium. As the aqueous solvent, water is usually used, and additives such as alcohols such as ethanol and cyclic amides such as N-methylpyrrolidone may be added to water up to about 30% by mass or less. it can. As the organic solvent, usually, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and aromatic carbonization such as anisole, toluene and xylene Examples thereof include alcohols such as hydrogens, butanol and cyclohexanol, among which cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide are preferable. .

正極活物質、結着剤である結着及び増粘効果を有する有機物及び必要に応じて配合される正極用導電剤、その他フィラー等をこれらの溶媒に混合して正極活物質スラリーを調製し、これを正極用集電体基板に所定の厚みとなるように塗布することにより正極活物質層が形成される。   A positive electrode active material, a binder as a binder, an organic substance having a thickening effect, a positive electrode conductive agent blended as necessary, and other fillers are mixed in these solvents to prepare a positive electrode active material slurry, The positive electrode active material layer is formed by applying this to the positive electrode current collector substrate so as to have a predetermined thickness.

なお、この正極活物質スラリー中の正極活物質の濃度の上限は通常70質量%以下、好ましくは55質量%以下であり、下限は通常30質量%以上、好ましくは40質量%以上である。正極活物質の濃度がこの上限を超えると正極活物質スラリー中の正極活物質が凝集し易くなり、下限を下回ると正極活物質スラリーの保存中に正極活物質が沈降し易くなる。   The upper limit of the concentration of the positive electrode active material in the positive electrode active material slurry is usually 70% by mass or less, preferably 55% by mass or less, and the lower limit is usually 30% by mass or more, preferably 40% by mass or more. When the concentration of the positive electrode active material exceeds this upper limit, the positive electrode active material in the positive electrode active material slurry tends to aggregate, and when the concentration is lower than the lower limit, the positive electrode active material tends to settle during storage of the positive electrode active material slurry.

また、正極活物質スラリー中の結着剤の濃度の上限は通常30質量%以下、好ましくは10質量%以下であり、下限は通常0.1質量%以上、好ましくは0.5重量以上である。結着剤の濃度がこの上限を超えると得られる正極の内部抵抗が大きくなり、下限を下回ると正極活物質層の結着性に劣るものとなる場合もある。   Further, the upper limit of the concentration of the binder in the positive electrode active material slurry is usually 30% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and the lower limit is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% or more. . When the concentration of the binder exceeds this upper limit, the internal resistance of the positive electrode obtained increases, and when it falls below the lower limit, the binding property of the positive electrode active material layer may be inferior.

<集電体>
正極用集電体としては、例えば、電解液中での陽極酸化によって表面に不動態皮膜を形成する弁金属又はその合金を用いるのが好ましい。弁金属としては、周期表4族、5族、13族に属する金属及びこれらの合金を例示することができる。具体的には、Al、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及びこれらの金属を含む合金等を例示することができ、Al、Ti、Ta及びこれらの金属を含む合金を好ましく使用することができる。特にAl及びその合金は軽量であるためエネルギー密度が高くて望ましい。正極用集電体の厚みは特に限定されないが通常1〜50μm程度である。
<Current collector>
As the positive electrode current collector, for example, it is preferable to use a valve metal or an alloy thereof that forms a passive film on the surface by anodic oxidation in an electrolytic solution. Examples of the valve metal include metals belonging to Groups 4, 5, and 13 of the periodic table and alloys thereof. Specifically, Al, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta and alloys containing these metals can be exemplified, and Al, Ti, Ta and alloys containing these metals can be preferably used. . In particular, Al and its alloys are desirable because of their light weight and high energy density. The thickness of the positive electrode current collector is not particularly limited, but is usually about 1 to 50 μm.

[電解質]
電解質としては、電解液や固体電解質等、任意の電解質を用いることができる。なおここで電解質とはイオン導電体すべてのことをいい、電解液及び固体電解質は共に電解質に含まれるものとする。
[Electrolytes]
Any electrolyte such as an electrolytic solution or a solid electrolyte can be used as the electrolyte. Here, the electrolyte refers to all ionic conductors, and both the electrolytic solution and the solid electrolyte are included in the electrolyte.

電解液としては、例えば、非水系溶媒に溶質を溶解したものを用いることができる。溶質としては、アルカリ金属塩や4級アンモニウム塩等を用いることができる。具体的には、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO
、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSO等が好ましく用いられる。これらの溶質は、1種類を選択して使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。電解液中のこれらの溶質の含有量は、0.2mol/L以上、特に0.5mol/L以上で、2mol/L以下、特に1.5mol/L以下であることが好ましい。
As the electrolytic solution, for example, a solution obtained by dissolving a solute in a non-aqueous solvent can be used. As the solute, an alkali metal salt, a quaternary ammonium salt, or the like can be used. Specifically, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 )
2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and the like are preferably used. One kind of these solutes may be selected and used, or two or more kinds may be mixed and used. The content of these solutes in the electrolytic solution is preferably 0.2 mol / L or more, particularly 0.5 mol / L or more, and 2 mol / L or less, particularly 1.5 mol / L or less.

非水系溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状カーボネート、γ−ブチロラクトン等の環状エステル化合物;1,2−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル;クラウンエーテル、2−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジメチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル;ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート等を用いることができる。これらの中でも、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含有する非水溶媒が好ましい。
これらの溶媒は1種類を選択して使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate, cyclic ester compounds such as γ-butyrolactone; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane; crown ethers, 2- Cyclic ethers such as methyltetrahydrofuran, 1,2-dimethyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, and tetrahydrofuran; chain carbonates such as diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate can be used. Among these, a nonaqueous solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is preferable.
One type of these solvents may be selected and used, or two or more types may be mixed and used.

本発明に係る非水系電解液は、分子内に不飽和結合を有する環状炭酸エステルや従来公知の過充電防止剤、脱酸剤、脱水剤等の種々の助剤を含有していてもよい。   The nonaqueous electrolytic solution according to the present invention may contain various auxiliary agents such as a cyclic carbonate having an unsaturated bond in the molecule, a conventionally known overcharge inhibitor, a deoxidizer, and a dehydrator.

分子内に不飽和結合を有する環状炭酸エステルとしては、例えば、ビニレンカーボネート系化合物、ビニルエチレンカーボネート系化合物、メチレンエチレンカーボネート系化合物等が挙げられる。
ビニレンカーボネート系化合物としては、例えば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、4,5−ジエチルビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、トリフルオロメチルビニレンカーボネート等が挙げられる。
ビニルエチレンカーボネート系化合物としては、例えば、ビニルエチレンカーボネート、4−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4−エチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4−n−プロピル−4−ビニルエチレンカーボネート、5−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート等が挙げられる。
メチレンエチレンカーボネート系化合物としては、例えば、メチレンエチレンカーボネート、4,4−ジメチル−5−メチレンエチレンカーボネート、4,4−ジエチル−5−メチレンエチレンカーボネート等が挙げられる。
これらのうち、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートが好ましく、特にビニレンカーボネートが好ましい。
これらは1種を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
Examples of the cyclic carbonate having an unsaturated bond in the molecule include vinylene carbonate compounds, vinyl ethylene carbonate compounds, methylene ethylene carbonate compounds, and the like.
Examples of the vinylene carbonate compounds include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4,5-diethyl vinylene carbonate, fluoro vinylene carbonate, trifluoromethyl vinylene carbonate, and the like.
Examples of the vinyl ethylene carbonate compound include vinyl ethylene carbonate, 4-methyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4-ethyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4-n-propyl-4-vinyl ethylene carbonate, 5-methyl- Examples include 4-vinylethylene carbonate, 4,4-divinylethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, and the like.
Examples of the methylene ethylene carbonate compound include methylene ethylene carbonate, 4,4-dimethyl-5-methylene ethylene carbonate, 4,4-diethyl-5-methylene ethylene carbonate, and the like.
Of these, vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate are preferable, and vinylene carbonate is particularly preferable.
These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

非水系電解液が分子内に不飽和結合を有する環状炭酸エステル化合物を含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.3質量%以上、最も好ましくは0.5質量%以上であり、通常8質量%以下、好ましくは4質量%以下、特に好ましくは3質量%以下である。
分子内に不飽和結合を有する環状炭酸エステルを電解液に含有させることにより、電池のサイクル特性を向上させることができる。その理由は明かではないが、負極の表面に安定な保護被膜を形成することができるためと推測される。ただし、その含有量が少ないとこの特性が十分に向上しない。しかし、含有量が多すぎると高温保存時にガス発生量が増大する傾向にあるので、電解液中の含有量は上記の範囲にするのが好ましい。
When the non-aqueous electrolyte contains a cyclic carbonate compound having an unsaturated bond in the molecule, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, particularly Preferably it is 0.3 mass% or more, Most preferably, it is 0.5 mass% or more, Usually 8 mass% or less, Preferably it is 4 mass% or less, Most preferably, it is 3 mass% or less.
By including in the electrolyte a cyclic carbonate having an unsaturated bond in the molecule, the cycle characteristics of the battery can be improved. Although the reason is not clear, it is presumed that a stable protective film can be formed on the surface of the negative electrode. However, when the content is small, this property is not sufficiently improved. However, if the content is too large, the gas generation amount tends to increase during high-temperature storage, so the content in the electrolyte is preferably in the above range.

過充電防止剤としては、例えば、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミル
ベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール;2,6−ジフルオロアニソ−ル等の含フッ素アニソール化合物等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上併用してもよい。
非水系電解液中における過充電防止剤の割合は、通常0.1〜5質量%である。過充電防止剤を含有させることにより、過充電等のときに電池の破裂・発火を抑制することができる。
Examples of the overcharge inhibitor include aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran; 2-fluoro Partially fluorinated products of the above aromatic compounds such as biphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene; fluorine-containing compounds such as 2,4-difluoroanisole and 2,5-difluoroanisole; Anisole compounds and the like can be mentioned.
These may be used alone or in combination of two or more.
The ratio of the overcharge inhibitor in the non-aqueous electrolyte is usually 0.1 to 5% by mass. By containing an overcharge preventing agent, rupture / ignition of the battery can be suppressed during overcharge or the like.

他の助剤としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート、メトキシエチル−メチルカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、テトラメチルチウラムモノスルフィド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシイミド等の含窒素化合物;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上併用して用いてもよい。
非水系電解液中におけるこれらの助剤の割合は、通常0.1〜5質量%である。これらの助剤を含有することにより、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。
Other auxiliary agents include, for example, carbonate compounds such as fluoroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, phenylethylene carbonate, erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl-methyl carbonate; succinic anhydride, anhydrous glutar Carboxylic acid anhydrides such as acid, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, phenylsuccinic anhydride; Ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone, tetramethylthiuram monosulfide Sulfur-containing compounds such as N, N-dimethylmethanesulfonamide and N, N-diethylmethanesulfonamide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3 -Nitrogen-containing compounds such as dimethyl-2-imidazolidinone and N-methylsuccinimide; hydrocarbon compounds such as heptane, octane and cycloheptane; fluorine-containing compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene and benzotrifluoride An aromatic compound etc. are mentioned.
These may be used alone or in combination of two or more.
The ratio of these auxiliaries in the nonaqueous electrolytic solution is usually 0.1 to 5% by mass. By containing these auxiliaries, capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage can be improved.

また、非水系電解液は、電解液中に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状、ゴム状、固体シート状等の固体電解質としてもよい。この場合、有機高分子化合物の具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物;ポリエーテル系高分子化合物の架橋体高分子;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等のビニルアルコール系高分子化合物;ビニルアルコール系高分子化合物の不溶化物;ポリエピクロルヒドリン;ポリフォスファゼン;ポリシロキサン;ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリル等のビニル系高分子化合物;ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート)、ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート−co−メチルメタクリレート)等のポリマー共重合体等が挙げられる。   Further, the non-aqueous electrolyte solution may include an organic polymer compound in the electrolyte solution, and may be a solid electrolyte such as a gel, rubber, or solid sheet. In this case, specific examples of the organic polymer compound include polyether polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide; crosslinked polymers of polyether polymer compounds; vinyl alcohol polymers such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral. Compound; insolubilized product of vinyl alcohol polymer; polyepichlorohydrin; polyphosphazene; polysiloxane; vinyl polymer such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), Examples thereof include polymer copolymers such as poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate).

[その他の構成部材]
非水電解質二次電池には、電解質、負極、及び正極の他に、更に必要に応じて、外缶、セパレータ、ガスケット、封口板、セルケース等を用いることもできる。
セパレータの材質や形状は特に制限されない。セパレータは正極と負極が物理的に接触しないように分離するものであり、イオン透過性が高く、電気抵抗が低いものであるのが好ましい。セパレータは電解液に対して安定で保液性が優れた材料の中から選択するのが好ましい。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布が挙げられる。
[Other components]
In addition to the electrolyte, the negative electrode, and the positive electrode, an outer can, a separator, a gasket, a sealing plate, a cell case, and the like can be used for the non-aqueous electrolyte secondary battery as necessary.
The material and shape of the separator are not particularly limited. The separator is separated so that the positive electrode and the negative electrode do not come into physical contact with each other, and preferably has high ion permeability and low electrical resistance. The separator is preferably selected from materials that are stable with respect to the electrolyte and excellent in liquid retention. Specific examples include porous sheets or nonwoven fabrics made from polyolefins such as polyethylene and polypropylene.

[非水電解質二次電池の形状]
本発明の非水電解質二次電池の形状は特に制限されず、例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等にすることができる。
[Shape of non-aqueous electrolyte secondary battery]
The shape of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a pellet electrode and a separator It can be made into the coin type etc. which were laminated | stacked.

[非水電解質二次電池の製造方法]
電解質、負極及び正極を少なくとも有する本発明の非水電解質二次電池を製造する方法は特に限定されず、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。本発明の非水電解質二次電池の製造方法の一例を挙げると、外缶上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池を組み立てる方法が挙げられる。
[Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery]
The method for producing the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention having at least an electrolyte, a negative electrode, and a positive electrode is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly employed methods. An example of the method for producing the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is as follows: a negative electrode is placed on an outer can, an electrolytic solution and a separator are provided thereon, and a positive electrode is placed so as to face the negative electrode; A method of assembling the battery by caulking with a sealing plate is mentioned.

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何ら限定されるものではない。また、「%」は特に断りのない限り、「質量%」を示す。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded. “%” Means “% by mass” unless otherwise specified.

[実施例1]
(チタン錯体合成処理)
金属チタン粉末を、モル比でTi:NH:H:HO=0.03:0.44:1.06:5.75となるよう調整した氷冷アンモニア、H混合水溶液中に投入し、溶解後、グリコール酸をモル比でTi:グリコール酸=3:8となるように添加した。その混合水溶液を80℃で蒸発乾固後、水中に再溶解することでチタン錯体水溶液とした。
[Example 1]
(Titanium complex synthesis treatment)
Ice-cooled ammonia and H 2 O 2 prepared by adjusting the metal titanium powder to have a molar ratio of Ti: NH 3 : H 2 O 2 : H 2 O = 0.03: 0.44: 1.06: 5.75 After throwing into the mixed aqueous solution and dissolution, glycolic acid was added so that the molar ratio of Ti: glycolic acid was 3: 8. The mixed aqueous solution was evaporated to dryness at 80 ° C. and then redissolved in water to obtain a titanium complex aqueous solution.

(水熱合成処理)
得られたチタン錯体水溶液を、硫酸(純正化学株式会社製)でpHを調整した後、テフロン(登録商標)容器に入れた。このpHを調整したチタン錯体水溶液の入ったテフロン(登録商標)容器を、容器ごとステンレス製の耐圧容器に入れ、200℃で水熱合成処理を行なった。得られた水熱合成処理したスラリーを遠心分離、洗浄を繰り返した。得られた洗浄後の粉末を、乾燥機を用いて100℃で一晩乾燥した。
(Hydrothermal synthesis treatment)
The obtained aqueous solution of titanium complex was adjusted in pH with sulfuric acid (manufactured by Junsei Co., Ltd.) and then placed in a Teflon (registered trademark) container. The Teflon (registered trademark) container containing the titanium complex aqueous solution whose pH was adjusted was placed in a stainless steel pressure vessel together with the container, and hydrothermal synthesis treatment was performed at 200 ° C. The obtained slurry subjected to hydrothermal synthesis treatment was repeatedly centrifuged and washed. The obtained powder after washing was dried overnight at 100 ° C. using a dryer.

(再水熱処理)
得られた乾燥後の粉末をテフロン(登録商標)容器に入れた塩酸水溶液中に投入、混合しスラリーとした。この混合スラリーが入っているテフロン(登録商標)容器を、容器ごとステンレス製の耐圧容器に入れ、180℃で、水熱合成処理を行なった。得られた再水熱処理後のスラリーを水洗し、保留粒子0.2μmのろ紙を用いて吸引濾過し、白色の粉末を得た。得られた粉末を、乾燥機を用いて80℃で一晩乾燥し電極材とした。
(Rehydrothermal treatment)
The obtained powder after drying was put into a hydrochloric acid aqueous solution in a Teflon (registered trademark) container and mixed to obtain a slurry. The Teflon (registered trademark) container containing the mixed slurry was placed in a stainless steel pressure vessel together with the container, and hydrothermal synthesis treatment was performed at 180 ° C. The obtained slurry after the rehydrothermal treatment was washed with water and suction filtered using a filter paper having retention particles of 0.2 μm to obtain a white powder. The obtained powder was dried overnight at 80 ° C. using a dryer to obtain an electrode material.

上記で得られた電極材のSEM写真から、電極材を無作為に10個選択し、差し渡し長さを定規で測定し、相加平均をとることによって求めた「電極材の一次粒子径」は、0.02μm(=20nm)であった。   From the SEM photograph of the electrode material obtained above, 10 primary electrode materials were selected at random, the length measured with a ruler, and the "primary particle diameter of the electrode material" determined by taking the arithmetic mean is 0.02 μm (= 20 nm).

前述の方法に従って、電極材の体積基準平均粒径とBET比表面積を求めたところ、体積基準平均粒径は20μmで、BET比表面積は231m/gであった。これらの測定値を表1に示した。 When the volume-based average particle diameter and the BET specific surface area of the electrode material were determined according to the method described above, the volume-based average particle diameter was 20 μm and the BET specific surface area was 231 m 2 / g. These measured values are shown in Table 1.

下記の方法に従ってX線回折測定にて電極材の半価幅FWHMa値を求めたところ2.35であり、半価幅比XFab値を求めたところ0.24であった。また、電極材の半価幅FWHMbについても半価幅FWHMa値と同様に求めたところ、0.568であった
。更にX線ピーク面積比XAab値を求めたところ、0.19であり、その時に用いたX線回折パターンを図2に示し、これらの測定値を表2に示した。
When the half-value width FWHMa value of the electrode material was determined by X-ray diffraction measurement according to the following method, it was 2.35, and when the half-value width ratio XFab value was determined, it was 0.24. Further, the half-value width FWHMb of the electrode material was 0.568 when determined in the same manner as the half-value width FWHMMa value. Further, the X-ray peak area ratio XAab value was determined to be 0.19. FIG. 2 shows the X-ray diffraction pattern used at that time, and Table 2 shows these measured values.

また、X線回折パターンから、得られた電極材は層状構造を有するTiO(B)を含むチタン酸化物と同定された。 Further, from the X-ray diffraction pattern, the obtained electrode material was identified as a titanium oxide containing TiO 2 (B) having a layered structure.

<電極材のX線回折の測定方法>
上記で得られた、TiO(B)又はその元素置換体を含む電極材の粉末を、試料ホルダに詰め照射面にセットし、下記の粉末X線回折装置を用い、下記の測定条件で測定した。
<Method for measuring X-ray diffraction of electrode material>
The powder of the electrode material containing TiO 2 (B) or its element substitution product obtained above is packed in a sample holder, set on the irradiation surface, and measured under the following measurement conditions using the following powder X-ray diffractometer. did.

<X線回折の測定装置と測定条件>
X線回折の測定は、以下の条件で行った。
(実施例1・2、比較例1・2)
X線回折装置 パナリティカル PW1700
ゴニオ半径:173mm
走査軸:θ−2θ
走査範囲:2θ=5−60°
[入射側]
封入式X線管(CuKα、40kV−30mA)
ソーラースリット
発散スリット(1°)
[受光側]
散乱スリット(1°)
受光スリット(0.2mm)
モノクロメータ
ソーラースリット
シンチレーション検出器
(実施例3)
X線回折装置 日本電子 JDX−3500
ゴニオ半径:250mm
走査軸:θ−2θ
走査範囲:2θ=5−60°
[入射側]
回転対陰極式X線管(CuKα、30kV−200mA)
ソーラースリット
発散スリット(1/2°)
[受光側]
散乱スリット(1/2°)
受光スリット(0.2mm)
モノクロメータ
ソーラースリット
シンチレーション検出器
(比較例3)
X線回折装置 パナリティカル X‘Pert Pro MPD
ゴニオ半径:240mm
走査軸:θ−2θ
走査範囲:2θ=6−60°
[受光側]
封入式X線管球(CuKα、45kV−40mA)
ソーラースリット(0.04rad)
発散スリット(1/2°)
入射側散乱防止スリット
[受光側]
半導体検出器(PIXcel)
グラファイトモノクロメータ
ソーラースリット(0.04rad)
<X-ray diffraction measurement device and measurement conditions>
X-ray diffraction measurement was performed under the following conditions.
(Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2)
X-ray diffractometer Panalytic PW1700
Gonio radius: 173mm
Scanning axis: θ-2θ
Scanning range: 2θ = 5-60 °
[Incoming side]
Enclosed X-ray tube (CuKα, 40kV-30mA)
Solar slit diverging slit (1 °)
[Light receiving side]
Scattering slit (1 °)
Receiving slit (0.2mm)
Monochromator Solar Slit Scintillation Detector (Example 3)
X-ray diffractometer JEOL JDX-3500
Gonio radius: 250mm
Scanning axis: θ-2θ
Scanning range: 2θ = 5-60 °
[Incoming side]
Rotating anti-cathode X-ray tube (CuKα, 30 kV-200 mA)
Solar slit divergence slit (1/2 °)
[Light receiving side]
Scattering slit (1/2 °)
Receiving slit (0.2mm)
Monochromator Solar Slit Scintillation Detector (Comparative Example 3)
X-ray diffractometer panalical X'Pert Pro MPD
Gonio radius: 240mm
Scanning axis: θ-2θ
Scanning range: 2θ = 6-60 °
[Light receiving side]
Enclosed X-ray tube (CuKα, 45kV-40mA)
Solar slit (0.04 rad)
Divergent slit (1/2 °)
Incident side anti-scattering slit [receiving side]
Semiconductor detector (PIXcel)
Graphite Monochromator Solar Slit (0.04 rad)

22〜27°付近に存在する回折ピークaの半価幅FWHMaは、図1のようにバックグラウンドの補正を2θ=21〜24度付近と、26〜29度付近を直線で結び行い、ピークトップから垂線を下ろした。その垂線の中点を通るようにバックグラウンドと平行な直線を引き、その直線とピークの交点の2θを読みとり、半価幅を求めた。回折ピークaの面積Aaは、Materials Data Inc.製解析ソフトJADE5Jのピーク面積ツールを用いて算出した。43.5°付近に存在する回折ピークbの半価幅FWHMbおよびピーク面積Abは、JADE5Jのピーク分離ツール(フィッティング関数:ピアソンVII)を用い、003ピークと近接する−601ピークを分離した上で算出し
た。
The full width at half maximum FWHMa of the diffraction peak a existing in the vicinity of 22 to 27 ° is obtained by connecting the background correction with a straight line between 2θ = 21 to 24 ° and 26 to 29 ° as shown in FIG. The vertical line was dropped. A straight line parallel to the background was drawn so as to pass through the midpoint of the perpendicular, and 2θ at the intersection of the straight line and the peak was read to obtain the half width. The area Aa of the diffraction peak a is measured by Materials Data Inc. Calculation was performed using a peak area tool of analysis software JADE5J. The half width FWHMb and the peak area Ab of the diffraction peak b existing around 43.5 ° are obtained by separating the −601 peak adjacent to the 003 peak using the peak separation tool (fitting function: Pearson VII) of JADE5J. Calculated.

<リチウム二次電池の作製方法>
得られた負極をアルゴン雰囲気下のグローブボックスへ移し、電解液としてエチレンカーボネート(EC)/ジエチルカーボネート(EMC)=3/7(重量比)の混合液を溶媒とした1mol/L−LiPF電解液と、セパレータとしてポリエチレンセパレータと、対極としてリチウム金属対極とを用い、コイン電池(リチウム二次電池)を作製した。
<Method for producing lithium secondary battery>
The obtained negative electrode was transferred to a glove box under an argon atmosphere, and 1 mol / L-LiPF 6 electrolysis using a mixed liquid of ethylene carbonate (EC) / diethyl carbonate (EMC) = 3/7 (weight ratio) as a solvent as an electrolytic solution. A coin battery (lithium secondary battery) was manufactured using the liquid, a polyethylene separator as a separator, and a lithium metal counter electrode as a counter electrode.

<放電容量評価>
0.15mA/cmの電流密度でリチウム対極に対して1.0Vまで充電し、更に、10mVの一定電圧で電流値が0.02mAになるまで充電し、負極中にリチウムをドープした後、0.15mA/cmの電流密度でリチウム対極に対して2.5Vまで放電を行なう充放電サイクルを5サイクル繰り返し、3サイクル目の放電の平均値を放電容量とした。また、重量当りの放電容量とする場合は、活物質重量は負極重量から導電助剤とバインダーとステンレスメッシュの重量を差し引くことで求め、以下に従って計算した。
放電容量(mAh/g)
=3サイクル目の平均放電容量(mAh)/活物質重量(g)
活物質重量(g)
=負極重量(g)−(バインダー重量(g)+導電助剤重量(g)+ステンレスメッシュ重量(g))
<Evaluation of discharge capacity>
After charging to 1.0 V with respect to the lithium counter electrode at a current density of 0.15 mA / cm 2 , and further charging until the current value becomes 0.02 mA at a constant voltage of 10 mV, after doping lithium into the negative electrode, A charge / discharge cycle of discharging to a lithium counter electrode up to 2.5 V at a current density of 0.15 mA / cm 2 was repeated 5 times, and the average value of the discharge in the third cycle was defined as the discharge capacity. Further, when the discharge capacity per weight was determined, the weight of the active material was obtained by subtracting the weight of the conductive additive, the binder, and the stainless mesh from the weight of the negative electrode, and calculated according to the following.
Discharge capacity (mAh / g)
= Average discharge capacity (mAh) at the third cycle / Weight of active material (g)
Active material weight (g)
= Negative electrode weight (g)-(Binder weight (g) + Conductive auxiliary agent weight (g) + Stainless steel mesh weight (g))

<サイクル特性評価>
上述の放電容量の測定方法に従い、この充放電サイクルを50回繰り返し、以下に従ってサイクル維持率を計算した。
サイクル維持率(%)
={50サイクル後の放電容量(mAh)/3〜5サイクルの平均放電容量(mAh)}×100
<Cycle characteristic evaluation>
This charge / discharge cycle was repeated 50 times in accordance with the above-described discharge capacity measurement method, and the cycle retention rate was calculated as follows.
Cycle maintenance rate (%)
= {Discharge capacity after 50 cycles (mAh) / 3 to 5 cycles average discharge capacity (mAh)} × 100

この電極材の電池評価結果を表3に示す。   Table 3 shows the battery evaluation results of this electrode material.

[実施例2]
(チタン錯体合成処理)
金属チタン粉末を、モル比でTi:NH:H:HO=0.03:0.44:
1.06:5.75となるよう調整した氷冷アンモニア、H混合水溶液中に投入し、溶解後、グリコール酸をモル比でTi:グリコール酸=3:8となるように添加した。その混合水溶液を80℃で蒸発乾固後、水中に再溶解することでチタン錯体水溶液とした。
[Example 2]
(Titanium complex synthesis treatment)
Titanium metal powder in molar ratio Ti: NH 3 : H 2 O 2 : H 2 O = 0.03: 0.44:
It was added to an ice-cold ammonia and H 2 O 2 mixed aqueous solution adjusted to 1.06: 5.75, and after dissolution, glycolic acid was added in a molar ratio of Ti: glycolic acid = 3: 8. . The mixed aqueous solution was evaporated to dryness at 80 ° C. and then redissolved in water to obtain a titanium complex aqueous solution.

(水熱合成処理)
得られたチタン錯体水溶液を、硫酸(純正化学株式会社製)でpHを調整した後、テフロン(登録商標)容器に入れた。このpHを調整したチタン錯体水溶液の入ったテフロン(登録商標)容器を、容器ごとステンレス製の耐圧容器に入れ、200℃で水熱合成処理を行なった。得られた水熱合成処理したスラリーを遠心分離、洗浄を繰り返した。得られた洗浄後の粉末を、乾燥機を用いて100℃で一晩乾燥した。
(Hydrothermal synthesis treatment)
The obtained aqueous solution of titanium complex was adjusted in pH with sulfuric acid (manufactured by Junsei Co., Ltd.) and then placed in a Teflon (registered trademark) container. The Teflon (registered trademark) container containing the titanium complex aqueous solution whose pH was adjusted was placed in a stainless steel pressure vessel together with the container, and hydrothermal synthesis treatment was performed at 200 ° C. The obtained slurry subjected to hydrothermal synthesis treatment was repeatedly centrifuged and washed. The obtained powder after washing was dried overnight at 100 ° C. using a dryer.

(再水熱処理)
得られた乾燥後の粉末をテフロン(登録商標)容器に入れた塩酸水溶液中に投入、混合しスラリーとした。この混合スラリーが入っているテフロン(登録商標)容器を、容器ごとステンレス製の耐圧容器に入れ、200℃で、水熱合成処理を行なった。得られた再水熱処理後のスラリーを水洗し、保留粒子0.2μmのろ紙を用いて吸引濾過し、白色の粉末を得た。得られた粉末を、乾燥機を用いて80℃で一晩乾燥し電極材とした。
(Rehydrothermal treatment)
The obtained powder after drying was put into a hydrochloric acid aqueous solution in a Teflon (registered trademark) container and mixed to obtain a slurry. The Teflon (registered trademark) container containing the mixed slurry was placed in a stainless steel pressure resistant container together with the container, and hydrothermal synthesis treatment was performed at 200 ° C. The obtained slurry after the rehydrothermal treatment was washed with water and suction filtered using a filter paper having retention particles of 0.2 μm to obtain a white powder. The obtained powder was dried overnight at 80 ° C. using a dryer to obtain an electrode material.

得られた電極材のSEM写真から、電極材の一次粒子径は約0.06μm(=約60nm)であった。実施例1と同様に電極材の体積基準平均粒径を測定したところ31μmであった。また、実施例1と同様にして電極材の比表面積値を求めたところ244m/gであった。これらの測定値を表1に示した。 From the SEM photograph of the obtained electrode material, the primary particle diameter of the electrode material was about 0.06 μm (= about 60 nm). It was 31 micrometers when the volume reference | standard average particle diameter of the electrode material was measured similarly to Example 1. FIG. Moreover, it was 244 m < 2 > / g when the specific surface area value of the electrode material was calculated | required like Example 1. FIG. These measured values are shown in Table 1.

X線回折測定にて電極材の半価幅FWHMa値を求めたところ2.03であり、半価幅比XFab値を求めたところ0.29であった。また、電極材の半価幅FWHMbについても半価幅FWHMa値と同様に求めたところ、0.596であった。更にX線ピーク面積比XAab値を求めたところ、0.17であり、その時に用いたX線回折パターンを図3に示し、これらの測定値を表2に示した。   When the half-value width FWHMa value of the electrode material was determined by X-ray diffraction measurement, it was 2.03, and when the half-value width ratio XFab value was determined, it was 0.29. Further, the half-value width FWHMb of the electrode material was 0.596 when determined in the same manner as the half-value width FWHMMa value. Further, the X-ray peak area ratio XAab value was determined to be 0.17. The X-ray diffraction pattern used at that time is shown in FIG. 3, and these measured values are shown in Table 2.

また、X線回折パターンから、得られた電極材は層状構造を有するTiO(B)を含むチタン酸化物と同定された。 Further, from the X-ray diffraction pattern, the obtained electrode material was identified as a titanium oxide containing TiO 2 (B) having a layered structure.

この電極材を用いて実施例1と同様にして、負極及びコイン電池の作製、並びに評価を行い、結果を表3に示した。   Using this electrode material, a negative electrode and a coin battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

[実施例3]
(水熱合成処理)
ホウ酸水溶液にTiイソプロポキシドのエタノール溶液を滴下。生じたスラリー溶液から水とエタノールをエバポレータで除去後、100℃・一晩乾燥させた粉末を、テフロン(登録商標)容器に入れた10モルの水酸化ナトリウム水溶液70ml中に投入、混合しスラリーとした。
この混合スラリーが入っているテフロン(登録商標)容器を、容器ごとステンレス製の耐圧容器に入れ、15rpmで回転させ200℃で、水熱合成処理を行なった。
(イオン交換処理)
得られた水熱合成処理したスラリーを保留粒子1μmの濾紙を用いて吸引濾過し、白色の粉末を得た。次に、この粉末を0.05Mの塩酸水溶液100ml中に投入、撹拌し、30分間イオン交換を行ない、更に前記と同様な吸引濾過を行ない部分的にイオン交換した粉末を得た。この塩酸イオン交換と濾過の操作を3回繰り返した。
(焼成処理)
得られたイオン交換した粉末を乾燥器を用いて100℃で12時間乾燥後、電気炉を用いて大気雰囲気下、400℃で5時間焼成し電極材粉末とした。
[Example 3]
(Hydrothermal synthesis treatment)
An ethanol solution of Ti isopropoxide was added dropwise to an aqueous boric acid solution. After removing water and ethanol from the resulting slurry solution with an evaporator, the powder dried overnight at 100 ° C. is put into 70 ml of 10 molar aqueous sodium hydroxide solution in a Teflon (registered trademark) container, and mixed with the slurry. did.
The Teflon (registered trademark) container containing the mixed slurry was placed in a stainless steel pressure resistant container together with the container, rotated at 15 rpm, and subjected to hydrothermal synthesis at 200 ° C.
(Ion exchange treatment)
The obtained hydrothermal synthesis-treated slurry was subjected to suction filtration using a filter paper with 1 μm retained particles to obtain a white powder. Next, this powder was put into 100 ml of 0.05 M hydrochloric acid aqueous solution, stirred, ion exchanged for 30 minutes, and further subjected to suction filtration as described above to obtain a partially ion exchanged powder. This hydrochloric acid ion exchange and filtration operation was repeated three times.
(Baking process)
The obtained ion-exchanged powder was dried at 100 ° C. for 12 hours using a drier, and then fired at 400 ° C. for 5 hours in an air atmosphere using an electric furnace to obtain an electrode material powder.

得られた電極材のSEM写真から、電極材の一次粒子径は約2μmであった。実施例1と同様に電極材の体積基準平均粒径を測定したところ41μmであった。また、実施例1と同様にして電極材の比表面積値を求めたところ51m/gであった。これらの測定値を表1に示した。 From the SEM photograph of the obtained electrode material, the primary particle diameter of the electrode material was about 2 μm. It was 41 micrometers when the volume reference | standard average particle diameter of the electrode material was measured similarly to Example 1. FIG. Moreover, it was 51 m < 2 > / g when the specific surface area value of the electrode material was calculated | required like Example 1. FIG. These measured values are shown in Table 1.

X線回折測定にて電極材の半価幅FWHMa値を求めたところ0.92であり、半価幅比XFab値を求めたところ0.97であった。また、電極材の半価幅FWHMbについても半価幅FWHMa値と同様に求めたところ、0.896であった。更にX線ピーク面積比XAab値を求めたところ、0.18であり、その時に用いたX線回折パターンを図4に示し、これらの測定値を表2に示した。   When the half-value width FWHMa value of the electrode material was determined by X-ray diffraction measurement, it was 0.92, and when the half-value width ratio XFab value was determined, it was 0.97. Further, the half-value width FWHMb of the electrode material was 0.896 as determined in the same manner as the half-value width FWHMMa value. Further, the X-ray peak area ratio XAab value was determined to be 0.18. FIG. 4 shows the X-ray diffraction pattern used at that time, and Table 2 shows the measured values.

また、X線回折パターンから、得られた電極材は層状構造を有するTiO(B)を含むチタン酸化物と同定された。 Further, from the X-ray diffraction pattern, the obtained electrode material was identified as a titanium oxide containing TiO 2 (B) having a layered structure.

この電極材を用いて実施例1と同様にして、負極及びコイン電池の作製、並びに評価を行い、結果を表3に示した。   Using this electrode material, a negative electrode and a coin battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

[比較例1]
(チタン錯体水溶液の調製)
金属チタン粉末を、モル比でTi:NH:H:HO=0.03:0.44:1.1:5.8となるよう調整した氷冷したアンモニア、H混合水溶液中に投入し、溶解後、クエン酸をモル比でTi:クエン酸=1:1となるように添加した。その混合水溶液を80℃で蒸発乾固後、水中に再溶解することでチタン錯体水溶液を得た。
[Comparative Example 1]
(Preparation of titanium complex aqueous solution)
Ice-cooled ammonia, H 2 O, in which the metal titanium powder was adjusted to have a molar ratio of Ti: NH 3 : H 2 O 2 : H 2 O = 0.03: 0.44: 1.1: 5.8 The mixture was poured into a mixed aqueous solution and dissolved, and citric acid was added at a molar ratio of Ti: citric acid = 1: 1. The mixed aqueous solution was evaporated to dryness at 80 ° C. and then redissolved in water to obtain an aqueous titanium complex solution.

(前駆体KTiの合成)
上記で得られたチタン錯体水溶液に、前記で添加したクエン酸量の10倍量のクエン酸と、モル比でK:Ti=2:3.7になるように炭酸カリウムを投入し溶解させ、ホットプレート上で加熱処理を行うことで水分を蒸発させ、ゲル化させ、更に加熱することで炭化させ、黒色粉末を得た。
(Synthesis of precursor K 2 Ti 4 O 9 )
In the titanium complex aqueous solution obtained above, 10 times the amount of citric acid added above and citric acid at a molar ratio of K: Ti = 2: 3.7 were added and dissolved, Moisture was evaporated by performing heat treatment on a hot plate, gelled, and further carbonized by heating to obtain a black powder.

得られた黒色粉末を陶器製るつぼに入れ、電気炉を用いて大気雰囲気下、500℃で焼成した。更に自然放冷した後、再度、乳鉢中で粉砕・混合を行い、電気炉を用いて大気雰囲気下、1023℃で焼成を行い、前駆体であるKTiを得た。 The obtained black powder was put into a ceramic crucible and fired at 500 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace. Further, after naturally cooling, the mixture was pulverized and mixed again in a mortar, and baked at 1023 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace to obtain a precursor K 2 Ti 4 O 9 .

(イオン交換処理)
上記で合成されたKTiの粉砕物を塩酸水溶液に浸漬し、イオン交換処理を行った。その後、水洗し、得られたスラリーを、保留粒子0.2μmのろ紙を用いて吸引ろ過し、白色の粉末を得た。
(Ion exchange treatment)
The pulverized product of K 2 Ti 4 O 9 synthesized above was immersed in an aqueous hydrochloric acid solution and subjected to ion exchange treatment. Then, it washed with water and the obtained slurry was suction-filtered using the filter paper of a retention particle 0.2 micrometer, and white powder was obtained.

(焼成処理)
得られたイオン交換した白色の粉末を、乾燥機を用いて100℃で一晩乾燥後、電気炉を用いて大気雰囲気下、325℃で焼成し電極材の粉末を得た。
(Baking process)
The obtained ion-exchanged white powder was dried at 100 ° C. overnight using a dryer and then baked at 325 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace to obtain a powder of an electrode material.

得られた電極材のSEM写真から、電極材の一次粒子径は約8nmであった。実施例1と同様に電極材の体積基準平均粒径を測定したところ3μmであった。また、実施例1と同様にして電極材の比表面積値を求めたところ12m/gであった。これらの測定値を表1に示した。 From the SEM photograph of the obtained electrode material, the primary particle diameter of the electrode material was about 8 nm. It was 3 micrometers when the volume reference | standard average particle diameter of the electrode material was measured similarly to Example 1. FIG. Moreover, it was 12 m < 2 > / g when the specific surface area value of the electrode material was calculated | required similarly to Example 1. FIG. These measured values are shown in Table 1.

X線回折測定にて電極材の半価幅FWHMa値を求めたところ0.57であり、半価幅比XFab値を求めたところ1.25であった。また、電極材の半価幅FWHMbについても半価幅FWHMa値と同様に求めたところ、0.710であった。更にX線ピーク面積比XAab値を求めたところ、0.30であり、その時に用いたX線回折パターンを図5に示し、これらの測定値を表2に示した。   When the half-value width FWHMa value of the electrode material was determined by X-ray diffraction measurement, it was 0.57, and when the half-value width ratio XFab value was determined, it was 1.25. Further, the half-value width FWHMb of the electrode material was 0.710 when determined in the same manner as the half-value width FWHMMa value. Further, the X-ray peak area ratio XAab value was determined to be 0.30. The X-ray diffraction pattern used at that time is shown in FIG. 5, and the measured values are shown in Table 2.

また、X線回折パターンから、得られた電極材は層状構造を有するTiO(B)を含むチタン酸化物と同定された。 Further, from the X-ray diffraction pattern, the obtained electrode material was identified as a titanium oxide containing TiO 2 (B) having a layered structure.

この電極材を用いて実施例1と同様にして、負極及びコイン電池の作製、並びに評価を行い、結果を表3に示した。   Using this electrode material, a negative electrode and a coin battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

[比較例2]
(チタン錯体水溶液の調製)
比較例1と同様にチタン錯体水溶液の調整を行った。
[Comparative Example 2]
(Preparation of titanium complex aqueous solution)
In the same manner as in Comparative Example 1, a titanium complex aqueous solution was prepared.

(前駆体KTiの合成)
比較例1と同様に前駆体KTiの合成を行った。
(Synthesis of precursor K 2 Ti 4 O 9 )
The precursor K 2 Ti 4 O 9 was synthesized in the same manner as in Comparative Example 1.

(イオン交換処理)
比較例1と同様にイオン交換処理を行なった。
(Ion exchange treatment)
Ion exchange treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1.

(焼成処理)
得られたイオン交換した白色の粉末を、乾燥機を用いて100℃で一晩乾燥後、電気炉を用いて大気雰囲気下、350℃で焼成し電極材の粉末を得た。
(Baking process)
The obtained ion-exchanged white powder was dried at 100 ° C. overnight using a dryer, and then fired at 350 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace to obtain an electrode material powder.

得られた電極材のSEM写真から、電極材の一次粒子径は約9μmであった。実施例1と同様に電極材の体積基準平均粒径を測定したところ3μmであった。また、実施例1と同様にして電極材の比表面積値を求めたところ12m/gであった。これらの測定値を表1に示した。 From the SEM photograph of the obtained electrode material, the primary particle diameter of the electrode material was about 9 μm. It was 3 micrometers when the volume reference | standard average particle diameter of the electrode material was measured similarly to Example 1. FIG. Moreover, it was 12 m < 2 > / g when the specific surface area value of the electrode material was calculated | required similarly to Example 1. FIG. These measured values are shown in Table 1.

X線回折測定にて電極材の半価幅FWHMa値を求めたところ0.47であり、半価幅比XFab値を求めたところ1.26であった。また、電極材の半価幅FWHMbについても半価幅FWHMa値と同様に求めたところ、0.590であった。更にX線ピーク面積比XAab値を求めたところ、0.28であり、その時に用いたX線回折パターンを図6に示し、これらの測定値を表2に示した。   When the half-value width FWHMa value of the electrode material was determined by X-ray diffraction measurement, it was 0.47, and when the half-value width ratio XFab value was determined, it was 1.26. Further, the half-value width FWHMb of the electrode material was also found to be 0.590 in the same manner as the half-value width FWHMMa value. Further, the X-ray peak area ratio XAab value was determined to be 0.28. FIG. 6 shows the X-ray diffraction pattern used at that time, and Table 2 shows the measured values.

また、X線回折パターンから、得られた電極材は層状構造を有するTiO(B)を含むチタン酸化物と同定された。 Further, from the X-ray diffraction pattern, the obtained electrode material was identified as a titanium oxide containing TiO 2 (B) having a layered structure.

この電極材を用いて実施例1と同様にして、負極及びコイン電池の作製、並びに評価を行い、結果を表3に示した。   Using this electrode material, a negative electrode and a coin battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

[比較例3]
(前駆体NaTiの合成処理)
チタン原料としてアナターゼ型の酸化チタン粉末(和光純薬工業(株)社製「酸化チタン(IV)、アナターゼ型」)と炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)社製「炭酸ナトリウム[炭酸ナトリウム(無水)]」)をモル比でNa:Ti=2:3となるように秤量した。これらを乳鉢中で混合した後、ペレット成形して、陶器製のるつぼにいれ、電気炉を
もちいて大気雰囲気下、800℃焼成した。更に自然放冷した後、再度乳鉢中で粉砕・混合を行い、ペレット成形して、電気炉をもちいて大気雰囲気下、800℃で焼成を行い、前駆体であるNaTiを得た。
[Comparative Example 3]
(Synthesis treatment of precursor Na 2 Ti 3 O 7 )
Anatase type titanium oxide powder (“Titanium (IV) oxide, anatase type” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and sodium carbonate (sodium carbonate [sodium carbonate (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as titanium raw materials) Anhydrous)]]) was weighed so that the molar ratio was Na: Ti = 2: 3. These were mixed in a mortar, pelletized, placed in a ceramic crucible, and fired at 800 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace. Further, after naturally cooling, the mixture is pulverized and mixed again in a mortar, pelletized, and fired at 800 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace to obtain a precursor Na 2 Ti 3 O 7 . It was.

(イオン交換処理)
比較例1と同様にイオン交換処理を行なった。
(Ion exchange treatment)
Ion exchange treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1.

(焼成処理)
得られたイオン交換した白色の粉末を、乾燥機を用いて100℃で一晩乾燥後、電気炉を用いて大気雰囲気下、300℃で焼成し電極材の粉末を得た。
(Baking process)
The obtained ion-exchanged white powder was dried at 100 ° C. overnight using a dryer, and then fired at 300 ° C. in an air atmosphere using an electric furnace to obtain a powder of an electrode material.

得られた電極材のSEM写真から、電極材の一次粒子径は約1μmであった。実施例1と同様に電極材の体積基準平均粒径を測定したところ2μmであった。また、実施例1と同様にして電極材の比表面積値を求めたところ5m/gであった。 From the SEM photograph of the obtained electrode material, the primary particle diameter of the electrode material was about 1 μm. It was 2 micrometers when the volume reference | standard average particle diameter of the electrode material was measured similarly to Example 1. As shown in FIG. Moreover, it was 5 m < 2 > / g when the specific surface area value of the electrode material was calculated | required like Example 1. FIG.

X線回折測定にて電極材の半価幅FWHMa値を求めたところ0.22であり、半価幅比XFab値を求めたところ1.6であった。また、電極材の半価幅FWHMbについても半価幅FWHMa値と同様に求めたところ、0.352であった。更にX線ピーク面積比XAab値を求めたところ、0.54であり、その時に用いたX線回折パターンを図7に示し、これらの測定値を表2に示した。 When the half-value width FWHMa value of the electrode material was determined by X-ray diffraction measurement, it was 0.22, and when the half-value width ratio XFab value was determined, it was 1.6. Further, the half-value width FWHMb of the electrode material was found to be 0.352 in the same manner as the half-value width FWHMMa value. Further, the X-ray peak area ratio XAab value was determined to be 0.54. FIG. 7 shows the X-ray diffraction pattern used at that time, and Table 2 shows these measured values.

また、X線回折パターンから、得られた電極材は層状構造を有するTiO(B)を含むチタン酸化物と同定された。 Further, from the X-ray diffraction pattern, the obtained electrode material was identified as a titanium oxide containing TiO 2 (B) having a layered structure.

この電極材を用いて実施例1と同様にして、負極及びコイン電池の作製、並びに評価を行い、結果を表3に示した。   Using this electrode material, a negative electrode and a coin battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

Figure 2010123401
Figure 2010123401

Figure 2010123401
Figure 2010123401

Figure 2010123401
Figure 2010123401

表3の結果から分かるように、本発明の電極材を用いた実施例1〜3の非水電解質二次電池は、放電容量が高く、サイクル特性に優れていた。一方で、比較例1〜3の電極材を用いた非水電解質二次電池は、放電容量が低く、サイクル特性が劣っていた。   As can be seen from the results in Table 3, the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 3 using the electrode material of the present invention had high discharge capacity and excellent cycle characteristics. On the other hand, the nonaqueous electrolyte secondary batteries using the electrode materials of Comparative Examples 1 to 3 had low discharge capacity and poor cycle characteristics.

本発明の電極材を用いた非水電解質二次電池は、放電容量が高く、レート特性、サイクル特性に優れているため、電気自動車やロードレーベリング用等の電源をはじめ、二次電池が用いられる全ての分野に広く利用されるものである。   The non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrode material of the present invention has a high discharge capacity and is excellent in rate characteristics and cycle characteristics. Therefore, secondary batteries such as power sources for electric vehicles and road labeling are used. It is widely used in all fields.

回折ピークaの半価幅FWHMaの補正方法を示す図である。It is a figure which shows the correction method of the half value width FWHMa of the diffraction peak a. 実施例1で得られた電極材のX線回折パターンである。2 is an X-ray diffraction pattern of an electrode material obtained in Example 1. FIG. 実施例2で得られた電極材のX線回折パターンである。3 is an X-ray diffraction pattern of an electrode material obtained in Example 2. FIG. 実施例3で得られた電極材のX線回折パターンである。3 is an X-ray diffraction pattern of an electrode material obtained in Example 3. FIG. 比較例1で得られた電極材のX線回折パターンである。2 is an X-ray diffraction pattern of an electrode material obtained in Comparative Example 1. FIG. 比較例2で得られた電極材のX線回折パターンである。3 is an X-ray diffraction pattern of an electrode material obtained in Comparative Example 2. FIG. 比較例3で得られた電極材のX線回折パターンである。4 is an X-ray diffraction pattern of an electrode material obtained in Comparative Example 3.

Claims (4)

TiO(B)及び/又はその元素置換体を含む電極材であって、以下の要件(イ)及び(ロ)を満たすことを特徴とする非水電解質二次電池用電極材。
(イ)CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの半価幅をFWHMaとした時に、FWHMa値が0.6以上である。
(ロ)CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが43.5°付近に存在する回折ピークbの半価幅をFWHMbとした時に、下記式(1)で規定されるX線半価幅比XFab値が1以下である。
XFab値=FWHMb/FWHMa・・・(1)
An electrode material containing TiO 2 (B) and / or an element substitution product thereof, which satisfies the following requirements (A) and (B): An electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery.
(A) The FWHMa value is 0.6 or more when the half-value width of the diffraction peak a having a diffraction angle 2θ in the vicinity of 22 to 27 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line is FWHMa.
(B) X defined by the following formula (1) when the half-value width of the diffraction peak b where the diffraction angle 2θ exists in the vicinity of 43.5 ° in the powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line is FWHMb The line half width ratio XFab value is 1 or less.
XFab value = FWHMb / FWHMa (1)
以下の要件(ハ)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用電極材。
(ハ)TiO(B)及び/又はその元素置換体を含む電極材を用い、CuKα線を使用した粉末X線回折測定における回折角2θが22〜27°付近に存在する回折ピークaの面積をAa、43.5°付近に存在する回折ピークbの面積をAbとした時に、下記式(2)で規定されるX線ピーク面積比XAab値が0.27以下である。
XAab値=Ab/Aa・・・(2)
The electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the following requirement (c) is satisfied.
(C) Using an electrode material containing TiO 2 (B) and / or its element substitution product, a diffraction peak a having a diffraction angle 2θ in the vicinity of 22 to 27 ° in powder X-ray diffraction measurement using CuKα 1 line When the area is Aa and the area of the diffraction peak b existing in the vicinity of 43.5 ° is Ab, the X-ray peak area ratio XAab value defined by the following formula (2) is 0.27 or less.
XAab value = Ab / Aa (2)
電極活物質として請求項1または2に記載の電極材を含むことを特徴とする非水電解質二次電池用電極。   A nonaqueous electrolyte secondary battery electrode comprising the electrode material according to claim 1 or 2 as an electrode active material. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極並びに電解質を備える非水電解質二次電池において、該電極が請求項3に記載の非水電解質二次電池用電極であることを特徴とする非水電解質二次電池。   A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and an electrolyte, wherein the electrode is the electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 3. Secondary battery.
JP2008296109A 2008-11-19 2008-11-19 Electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it Pending JP2010123401A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008296109A JP2010123401A (en) 2008-11-19 2008-11-19 Electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008296109A JP2010123401A (en) 2008-11-19 2008-11-19 Electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010123401A true JP2010123401A (en) 2010-06-03

Family

ID=42324568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008296109A Pending JP2010123401A (en) 2008-11-19 2008-11-19 Electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010123401A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011048977A (en) * 2009-08-26 2011-03-10 Toshiba Corp Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
CN102315435A (en) * 2010-07-06 2012-01-11 株式会社东芝 Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, power brick and automobile
CN102347484A (en) * 2010-07-29 2012-02-08 株式会社东芝 Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, battery pack, and vehicle
JP2012124182A (en) * 2012-03-22 2012-06-28 Toshiba Corp Battery active material, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP5017493B2 (en) * 2009-07-22 2012-09-05 株式会社東芝 Non-aqueous electrolyte battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
JP5017492B2 (en) * 2009-05-28 2012-09-05 株式会社東芝 Non-aqueous electrolyte battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
JPWO2010137156A1 (en) * 2009-05-28 2012-11-12 株式会社東芝 Battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
CN103000872A (en) * 2011-09-14 2013-03-27 株式会社东芝 Active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2013201144A (en) * 2013-06-28 2013-10-03 Toshiba Corp Active material and manufacturing method thereof, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
CN103782421A (en) * 2011-07-29 2014-05-07 学校法人同志社 Negative electrode material for lithium ion batteries containing surface-fluorinated b-type titanium oxide powder, method for producing same, and lithium ion battery using same
JP2016500635A (en) * 2012-10-17 2016-01-14 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ Method for preparing titanium and niobium mixed oxide by solvothermal treatment, and electrode and lithium storage battery containing the mixed oxide
CN115385691A (en) * 2022-09-23 2022-11-25 江苏嘉明碳素新材料有限公司 Preparation method of ultra-long regenerated graphite electrode

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5017492B2 (en) * 2009-05-28 2012-09-05 株式会社東芝 Non-aqueous electrolyte battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
US8647774B2 (en) 2009-05-28 2014-02-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Non-aqueous electrolytic batteries containing an active material including a monoclinic B-type titanium composite oxide
JPWO2010137156A1 (en) * 2009-05-28 2012-11-12 株式会社東芝 Battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
US8673500B2 (en) 2009-07-22 2014-03-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Active material for batteries, non-aqueous electrolyte battery, and battery pack
JP5017493B2 (en) * 2009-07-22 2012-09-05 株式会社東芝 Non-aqueous electrolyte battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
JP2011048977A (en) * 2009-08-26 2011-03-10 Toshiba Corp Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
US9150425B2 (en) 2009-08-26 2015-10-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Active material for battery, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
KR101496086B1 (en) 2010-07-06 2015-02-25 가부시끼가이샤 도시바 Method for manufacturing negative-electrode active material for battery
KR101401792B1 (en) * 2010-07-06 2014-05-29 가부시끼가이샤 도시바 Negative-electrode active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle
JP2012018778A (en) * 2010-07-06 2012-01-26 Toshiba Corp Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, battery pack, and automobile
CN102315435A (en) * 2010-07-06 2012-01-11 株式会社东芝 Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, power brick and automobile
JP2012033355A (en) * 2010-07-29 2012-02-16 Toshiba Corp Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, battery pack, and automobile
CN102347484A (en) * 2010-07-29 2012-02-08 株式会社东芝 Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, battery pack, and vehicle
US8691440B2 (en) 2010-07-29 2014-04-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, battery pack, and vehicle
CN103782421A (en) * 2011-07-29 2014-05-07 学校法人同志社 Negative electrode material for lithium ion batteries containing surface-fluorinated b-type titanium oxide powder, method for producing same, and lithium ion battery using same
JP2013062183A (en) * 2011-09-14 2013-04-04 Toshiba Corp Active material for battery, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
CN103000872A (en) * 2011-09-14 2013-03-27 株式会社东芝 Active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2012124182A (en) * 2012-03-22 2012-06-28 Toshiba Corp Battery active material, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP2016500635A (en) * 2012-10-17 2016-01-14 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ Method for preparing titanium and niobium mixed oxide by solvothermal treatment, and electrode and lithium storage battery containing the mixed oxide
JP2013201144A (en) * 2013-06-28 2013-10-03 Toshiba Corp Active material and manufacturing method thereof, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
CN115385691A (en) * 2022-09-23 2022-11-25 江苏嘉明碳素新材料有限公司 Preparation method of ultra-long regenerated graphite electrode
CN115385691B (en) * 2022-09-23 2023-02-03 江苏嘉明碳素新材料有限公司 Preparation method of ultra-long regenerated graphite electrode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6524158B2 (en) Negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode, non-aqueous electrolyte secondary battery, battery pack and vehicle
US11271200B2 (en) Positive-electrode active material containing lithium composite oxide, and battery including the same
JP2010055855A (en) Electrode material electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using same
JP5205923B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery electrode material, non-aqueous electrolyte secondary battery electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
JP2010287496A (en) Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it
KR101601917B1 (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same
JP2010123401A (en) Electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using it
JP2016164869A (en) Cathode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20200045018A (en) Negative electrode for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery
JP2012234772A (en) Lithium-transition metal-based compound powder for lithium secondary battery positive electrode material, and manufacturing method thereof, positive electrode for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary battery
US11233237B2 (en) Positive electrode active material containing lithium composite oxide and battery including the same
WO2012169331A1 (en) Lithium titanate primary particles, lithium titanate aggregate, lithium ion secondary battery using lithium titanate primary particles or lithium titanate aggregate, and lithium ion capacitor using lithium titanate primary particles or lithium titanate aggregate
JP5665896B2 (en) Active material and lithium ion battery
JP7281689B2 (en) POSITIVE ACTIVE MATERIAL AND BATTERY INCLUDING SAME
CN114556633A (en) Positive electrode active material, method of preparing the same, and lithium secondary battery comprising the same
JP7190650B2 (en) POSITIVE ACTIVE MATERIAL AND BATTERY INCLUDING SAME
JP7363747B2 (en) Method for manufacturing positive electrode active material, method for manufacturing positive electrode active material and lithium ion battery
WO2020044653A1 (en) Positive electrode active material and battery provided with same
JP7262419B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6865601B2 (en) Positive electrode active material for sodium ion secondary battery and its manufacturing method, and sodium ion secondary battery
JP2012109279A (en) Negative electrode active material, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP7209163B2 (en) POSITIVE ACTIVE MATERIAL AND BATTERY INCLUDING SAME
JP7142302B2 (en) POSITIVE ACTIVE MATERIAL AND BATTERY INCLUDING SAME
CN112054169A (en) Positive electrode active material and battery
WO2017002933A1 (en) Lithium titanate powder for power storage device electrode, active material, and electrode sheet and power storage device using same