JP2010267487A - Lithium transition metal composite oxide and method of manufacturing the same, as well as nonaqueous electrolyte secondary battery using the same - Google Patents

Lithium transition metal composite oxide and method of manufacturing the same, as well as nonaqueous electrolyte secondary battery using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2010267487A
JP2010267487A JP2009117783A JP2009117783A JP2010267487A JP 2010267487 A JP2010267487 A JP 2010267487A JP 2009117783 A JP2009117783 A JP 2009117783A JP 2009117783 A JP2009117783 A JP 2009117783A JP 2010267487 A JP2010267487 A JP 2010267487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transition metal
composite oxide
metal composite
lithium transition
lithium
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
JP2009117783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Takagi
隆 高木
Yayoi Katsu
弥生 勝
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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 Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2009117783A priority Critical patent/JP2010267487A/en
Publication of JP2010267487A publication Critical patent/JP2010267487A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium transition metal composite oxide having satisfactory initial charge and discharge characteristics, a method for manufacturing the same, and a nonaqueous electrolyte secondary battery. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the lithium transition metal composite oxide uses a baking tool which is subjected to heat treatment at least once together with a lithium compound as a baking tool used for baking a raw material of the lithium transition metal composite oxide. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物及びその製造方法並びにそれを用いた非水電解質二次電池に関するものである。     The present invention relates to a lithium transition metal composite oxide, a method for producing the same, and a nonaqueous electrolyte secondary battery using the same.

近年、ポータブル機器や自動車などの電源として、小型・軽量であって高いエネルギー密度を有する非水電解質二次電池の需要が急速に伸びている。中でも、負極にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料などを、正極にリチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウムイオン二次電池は、単位電気量当たりの重量が小さく、エネルギー密度が高いため急速に普及している。   In recent years, demand for non-aqueous electrolyte secondary batteries that are small and light and have a high energy density as a power source for portable devices and automobiles is rapidly increasing. Among them, lithium ion secondary batteries using a carbon material that can occlude and release lithium ions for the negative electrode and a lithium transition metal composite oxide for the positive electrode are rapid because of their low weight per unit of electricity and high energy density. Is popular.

現在、リチウム遷移金属複合酸化物としてはリチウム・マンガン複合酸化物、リチウム・コバルト複合酸化物又はリチウム・ニッケル複合酸化物や、これら複合酸化物の遷移金属の一部を他の金属で置換した複合酸化物が用いられている。   Currently, lithium transition metal composite oxides include lithium-manganese composite oxides, lithium-cobalt composite oxides, or lithium-nickel composite oxides, and composites in which some of the transition metals in these composite oxides are replaced with other metals. An oxide is used.

これらのリチウム遷移金属複合酸化物は一般に、原料となる化合物を混合、焼成し合成されている。   These lithium transition metal composite oxides are generally synthesized by mixing and firing a compound as a raw material.

特許文献1には、原料としてLiOH、Ni(OH)、MnおよびCo(OH)を湿式粉砕してスラリーを作製し、作製したスラリーを噴霧乾燥した後、アルミナ製のるつぼに入れ酸素中または大気中で焼成しLi1.05(Ni0.33Mn0.33Co0.33)Oを合成する方法が記載されている。 In Patent Document 1, LiOH, Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 and Co (OH) 2 as raw materials are wet pulverized to prepare a slurry, and the prepared slurry is spray-dried, and then placed in an alumina crucible. A method of synthesizing Li 1.05 (Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 ) O 2 by firing in oxygen or in the air is described.

特開2005−141983号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-141983

しかしながら、リチウム遷移金属複合酸化物の原料を焼成する際の焼成用治具として、アルミナなどを主成分とする耐熱性セラミックス製焼成治具を使用した場合、良好な初回充放電特性を有する電極活物質を合成することが困難であった。そこで、本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、本発明は従来よりも初回充放電特性の良好なリチウム遷移金属複合酸化物を提供する。   However, when a firing jig made of a heat-resistant ceramic mainly composed of alumina or the like is used as a firing jig when firing the raw material of the lithium transition metal composite oxide, an electrode active having good initial charge / discharge characteristics is used. It was difficult to synthesize the material. Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and the present invention provides a lithium transition metal composite oxide having better initial charge / discharge characteristics than before.

本発明者等は上記目的を達成するため鋭意検討した結果、原料を焼成する際に用いる焼成用治具として、リチウム化合物と共に少なくとも1回熱処理を行った焼成用治具を使用することにより、初回充放電特性の高いリチウム遷移金属複合酸化物を合成できるという知見を得た。
すなわち本発明は、リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法であって、前記リチウム遷移金属複合酸化物の原料を混合し混合物を得る混合工程と、前記混合物を焼成してリチウム遷移金属複合酸化物を得る焼成工程とを有し、前記焼成工程において、前処理として少なくともリチウム化合物と共に少なくとも1回熱処理を行った焼成用治具を使用することを特徴としている。
また、前記リチウム遷移金属複合酸化物がニッケルを含有することが好ましい。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have used the firing jig that has been heat-treated at least once with the lithium compound as the firing jig used when firing the raw material. We obtained the knowledge that lithium transition metal complex oxides with high charge / discharge characteristics can be synthesized.
That is, the present invention is a method for producing a lithium transition metal composite oxide, comprising: mixing a raw material of the lithium transition metal composite oxide to obtain a mixture; and firing the mixture to obtain a lithium transition metal composite oxide. A firing jig that has been heat-treated at least once with a lithium compound as a pretreatment in the firing step.
The lithium transition metal composite oxide preferably contains nickel.

さらに、前記リチウム化合物として炭酸リチウムを使用することが好ましい。
また、前記焼成治具が耐熱性セラミックスを主成分とすることが好ましい。
前記熱処理において、焼成治具とリチウム化合物とを600℃から1000℃で熱処理することが好ましい。
Furthermore, it is preferable to use lithium carbonate as the lithium compound.
Moreover, it is preferable that the said baking jig has a heat resistant ceramic as a main component.
In the heat treatment, it is preferable to heat treat the firing jig and the lithium compound at 600 ° C. to 1000 ° C.

本発明のリチウム遷移金属複合酸化物は前記製造方法により製造されたものである。   The lithium transition metal composite oxide of the present invention is produced by the above production method.

本発明の非水電解質二次電池は、前記リチウム遷移金属複合酸化物を電極活物質に用いたことを特徴としている。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized in that the lithium transition metal composite oxide is used as an electrode active material.

本発明によれば、初回充放電特性の良好なリチウム遷移金属複合酸化物を得ることができる。   According to the present invention, a lithium transition metal composite oxide having good initial charge / discharge characteristics can be obtained.

次に、本発明の実施の形態を詳説する。
本発明はリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法である。本発明の製造方法は、前記リチウム遷移金属複合酸化物の原料を混合し混合物を得る工程と、前記混合物を焼成してリチウム遷移金属複合酸化物を得る焼成工程とを有する。本発明は、前記焼成工程において前処理として、リチウム化合物と共に少なくとも1回熱処理を行った焼成用治具を使用するとこを特徴としている。
本発明の製造方法で合成したリチウム遷移金属複合酸化物を電極活物質に用いることで、初回充放電容量の高い非水電解質二次電池が得られる。
リチウム遷移金属複合酸化物としては、リチウム・マンガン複合酸化物、リチウム・コバルト複合酸化物又はリチウム・ニッケル複合酸化物や、これら複合酸化物の遷移金属の一部を他の金属で置換した複合酸化物を用いることが可能である。前記他の金属元素の例として、リチウム、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、バナジウム、チタン、銅、アルミニウム、ガリウム、ビスマス、スズ、亜鉛、マグネシウム、ゲルマニウム、ニオブ、タンタル、ジルコニウム等の各種の金属元素が挙げられ、これらの複数種を併用することもできる。本発明者等は、中でもリチウムの他、ニッケルを含有するリチウム・ニッケル複合酸化物や、リチウムやニッケルの一部を他の金属で置換した複合酸化物の場合、本発明の効果が顕著に表れるという知見を得た。中でも、リチウム含有遷移金属複合酸化物のNi含有率がモル比でLi:Ni=1.0:0.4以上含まれていると、本発明の効果がより顕著に表れることを見出した。
すなわち、リチウム遷移金属複合酸化物がニッケルを含有することがより好ましい。
また、リチウム遷移金属酸化物の原料としては、リチウム、ニッケルや上記金属元素の化合物が用いられる。具体的には、前記金属元素の酸化物、炭酸塩、無機酸塩、有機酸塩や塩化物などが挙げられる。
本発明で用いられる焼成治具 は筒状、平板状、箱状など、形状に限定されない。
また、本発明で用いられる焼成治具は耐熱性セラミックスを主成分とすることが好ましい。耐熱性セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカなどを主成分とするセラミックスが好ましい。さらに好ましくはアルミナを主成分とするセラミックスが好ましい。アルミナやジルコニア、マグネシア、シリカなど主成分以外のその他の酸化物を複数含有していてもよい。
本発明は、焼成用治具の前処理として、焼成治具とリチウム化合物とを共に少なくとも1回熱処理することを特徴としている。前記リチウム化合物としては、LiCO、LiNO、LiOH、LiOH・HO、LiH、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiO、硫酸リチウム、亜硝酸リチウム、酢酸リチウム、ジカルボン酸リチウム、クエン酸リチウム、脂肪酸リチウム、アルキルリチウム、リチウムハロゲン化物等が挙げられる。中でも、リチウム化合物が炭酸リチウムであるとより好ましい。さらに、リチウム化合物の他、上記に示したようなリチウム遷移金属酸化物の構成元素である他の金属元素を含有していてもよい。また、それらの化合物を含有していてもよい。
また、本発明の熱処理温度は600℃から1000℃の範囲であることが好ましい。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail.
The present invention is a method for producing a lithium transition metal composite oxide. The production method of the present invention includes a step of mixing the raw materials of the lithium transition metal composite oxide to obtain a mixture, and a firing step of firing the mixture to obtain a lithium transition metal composite oxide. The present invention is characterized in that as a pretreatment in the firing step, a firing jig that has been heat-treated at least once with a lithium compound is used.
By using the lithium transition metal composite oxide synthesized by the production method of the present invention as an electrode active material, a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high initial charge / discharge capacity can be obtained.
Lithium transition metal composite oxides include lithium-manganese composite oxides, lithium-cobalt composite oxides or lithium-nickel composite oxides, and composite oxides in which some of the transition metals in these composite oxides are replaced with other metals. Can be used. Examples of the other metal elements include various metal elements such as lithium, nickel, cobalt, iron, chromium, vanadium, titanium, copper, aluminum, gallium, bismuth, tin, zinc, magnesium, germanium, niobium, tantalum, and zirconium. These can be used in combination. The inventors of the present invention have a remarkable effect in the case of a lithium / nickel composite oxide containing nickel, or a composite oxide obtained by substituting a part of lithium or nickel with another metal, in addition to lithium. I got the knowledge. In particular, it has been found that when the Ni content of the lithium-containing transition metal composite oxide is included in a molar ratio of Li: Ni = 1.0: 0.4 or more, the effects of the present invention are more remarkably exhibited.
That is, it is more preferable that the lithium transition metal composite oxide contains nickel.
Moreover, as a raw material for the lithium transition metal oxide, lithium, nickel, or a compound of the above metal element is used. Specific examples include oxides, carbonates, inorganic acid salts, organic acid salts, and chlorides of the metal elements.
The firing jig used in the present invention is not limited to a shape such as a cylindrical shape, a flat plate shape, or a box shape.
Moreover, it is preferable that the firing jig used in the present invention is mainly composed of heat-resistant ceramics. As the heat-resistant ceramic, a ceramic mainly composed of alumina, zirconia, magnesia, silica or the like is preferable. More preferably, a ceramic mainly composed of alumina is preferable. A plurality of oxides other than the main components such as alumina, zirconia, magnesia, and silica may be contained.
The present invention is characterized in that as a pretreatment of the firing jig, both the firing jig and the lithium compound are heat-treated at least once. Examples of the lithium compound include Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiOH, LiOH · H 2 O, LiH, LiCl, LiF, LiBr, LiI, Li 2 O, lithium sulfate, lithium nitrite, lithium acetate, lithium dicarboxylate, Examples include lithium citrate, fatty acid lithium, alkyl lithium, and lithium halide. Among these, it is more preferable that the lithium compound is lithium carbonate. Furthermore, in addition to the lithium compound, other metal elements that are constituent elements of the lithium transition metal oxide as described above may be contained. Moreover, those compounds may be contained.
The heat treatment temperature of the present invention is preferably in the range of 600 ° C to 1000 ° C.

次に、本発明の製造方法により製造されたリチウム遷移金属複合酸化物を電極活物質として使用した非水電解質二次電池について詳述する。   Next, a nonaqueous electrolyte secondary battery using the lithium transition metal composite oxide produced by the production method of the present invention as an electrode active material will be described in detail.

非水電解質二次電池の構成として、少なくとも正極および負極から構成され、液体電解質または、固体電解質と、正極と負極を隔離するためのセパレーターとを含んで良い。   The configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery may include at least a positive electrode and a negative electrode, and may include a liquid electrolyte or a solid electrolyte, and a separator for separating the positive electrode and the negative electrode.

次に、上記非水電解質二次電池の製造方法の一例を詳述する。   Next, an example of a method for producing the nonaqueous electrolyte secondary battery will be described in detail.

まず、電極活物質を電極形状に形成する。たとえば、電極活物質を導電補助剤、バインダー、場合によっては固体電解質、と共に混合し、有機溶剤を加えてスラリーとし、該スラリーを正極集電体上に任意の塗工方法で塗工し、乾燥することにより正極を形成する。   First, an electrode active material is formed into an electrode shape. For example, an electrode active material is mixed with a conductive additive, a binder, and in some cases, a solid electrolyte, and an organic solvent is added to form a slurry. The slurry is applied onto the positive electrode current collector by an arbitrary coating method, and dried. By doing so, a positive electrode is formed.

ここで、導電補助剤としては、特に限定されるものなく、たとえば、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子、気相成長炭素繊維(VGCF)、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等の炭素繊維、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子などを使用することができる。また、これらの導電補助剤を2種類以上混合して用いることもできる。なお、正極中の導電補助剤の含有率は3〜80重量%が好ましい、
また、バインダーも特に限定させるものでなく、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、エチレン―プロピレン―ジエン三元共重合体、スチレン―ブタジエンゴム、アクリロニトリル―ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリエチレンオキシド、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロース等の各種樹脂を用いることができる。
Here, the conductive auxiliary agent is not particularly limited, and examples thereof include carbonaceous fine particles such as graphite, carbon black, and acetylene black, carbon fibers such as vapor grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotube, and carbon nanohorn, Conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, and polyacene can be used. Further, two or more kinds of these conductive auxiliary agents can be mixed and used. The content of the conductive auxiliary agent in the positive electrode is preferably 3 to 80% by weight,
Also, the binder is not particularly limited. Polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene Various resins such as rubber, fluororubber, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyethylene, polyethylene oxide, carboxymethyl cellulose, and nitrocellulose can be used.

さらに、有機溶剤についても、特に限定されるものではなく、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ―ブチロラクトン等の塩基性溶媒、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ニトロベンゼン、アセトン等の非水溶媒、メタノール、エタノール等のプロトン性溶媒等を使用することができる。   Further, the organic solvent is not particularly limited, and basic solvents such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, propylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and γ-butyrolactone, acetonitrile, tetrahydrofuran, nitrobenzene, Nonaqueous solvents such as acetone, protic solvents such as methanol and ethanol, and the like can be used.

固体電解質としては、特に限定されるものではなくポリエチレンオキサイド系重合体、ポリオルガノシロキサン鎖またはポリオキシアルキレン鎖を含む重合体、LiS−SiS、LiS-GeS、LiS-P、LiS-Bなどが挙げられる。 The solid electrolyte is not particularly limited, and is a polyethylene oxide polymer, a polymer containing a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain, Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—. such as P 2 S 5, Li 2 S -B 2 S 3 and the like.

また、有機溶剤の種類、配合比、固体電解質の種類とその添加量等は、二次電池の要求特性や生産性等を考慮し任意に設定することができる。   In addition, the type of organic solvent, the blending ratio, the type of solid electrolyte and the amount of addition thereof can be arbitrarily set in consideration of the required characteristics and productivity of the secondary battery.

こうして成形された正極、電解質、セパレーター、負極を用いてコイン型二次電池が作製される。   A coin-type secondary battery is manufactured using the positive electrode, electrolyte, separator, and negative electrode thus formed.

また、上記負極を構成する負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な炭素質物、アルミニウム、マグネシウム、スズ、ケイ素等の金属、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、リチウム合金などを使用することができる。例えば前記炭素質物としては、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料、熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体などが挙げられる。   Moreover, as the negative electrode active material constituting the negative electrode, carbonaceous materials capable of inserting and extracting lithium ions, metals such as aluminum, magnesium, tin, and silicon, metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, A lithium alloy or the like can be used. Examples of the carbonaceous material include graphite materials such as graphite, coke, carbon fiber, and spherical carbon or carbonaceous materials, thermosetting resins, isotropic pitches, mesophase pitch-based carbon fibers, and mesophase microspheres.

電解質としては液体または固体の電解質が使用できる。液体電解質としては、通常、リチウム塩を有機溶媒に溶解した非水電解液が使用される。リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiOSOCF、LiAlCl、LiN(SOCF)、LiC(SOCF)、LiOSOなどが挙げられる。 A liquid or solid electrolyte can be used as the electrolyte. As the liquid electrolyte, a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is usually used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiOSO 2 CF 3 , LiAlCl 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ), LiOSO 2 C 4 F 9 and the like. Can be mentioned.

また、有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネートなどのカーボネート系溶媒、γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチルなどのエステル系溶媒などが挙げられる。これらの有機溶媒は1種または2種類以上を組み合わせて使用してもよい。また、ビニレンカーボネートなどの添加剤を添加することも可能である。   Examples of the organic solvent include carbonate solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl isopropyl carbonate, and ester solvents such as γ-butyrolactone, methyl formate, and methyl acetate. . These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. It is also possible to add additives such as vinylene carbonate.

固体電解質としては、上記に示した電解質などが挙げられ、また、ポリエチレンオキサイド系重合体に前記液体電解質を保持させたゲル状のものを使用することもできる。
また、電解質の種類やその配合比、添加剤の種類やその添加量等は、二次電池の要求特性や生産性等を考慮し任意に設定することができる。
Examples of the solid electrolyte include the electrolytes described above, and a gel-like one in which the liquid electrolyte is held in a polyethylene oxide polymer can also be used.
In addition, the type of electrolyte, the blending ratio thereof, the type of additive, the amount of addition thereof, and the like can be arbitrarily set in consideration of the required characteristics and productivity of the secondary battery.

セパレーターとしては、通常微多孔性の高分子フィルムが用いられる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂などが用いられる。また、ガラス繊維等の不織布フィルターや、ガラス繊維と高分子繊維との不織布フィルターなども用いることができる。   As the separator, a microporous polymer film is usually used. For example, polytetrafluoroethylene, polyester, nylon, cellulose acetate, nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and the like are used. Moreover, a nonwoven fabric filter such as glass fiber, a nonwoven fabric filter of glass fiber and polymer fiber, or the like can also be used.

なお本発明に係るリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されず、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などのいずれであってもよい。また、外装方法も特に限定されず、金属ケースや、モールド樹脂、アルミラミネートフィルム等を使用してもよい。   The shape of the lithium ion secondary battery according to the present invention is not particularly limited, and may be any of a paper type, a coin type, a cylindrical type, and a square type. Also, the exterior method is not particularly limited, and a metal case, mold resin, aluminum laminate film, or the like may be used.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from a summary.

なお、以下に示す実施例は一例であり、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   In addition, the Example shown below is an example and this invention is not limited to the following Example.

焼成治具の前処理
焼成用治具として、Al:91wt%、SiO:9wt%からなるセラミックス製の匣を用いた。
電極活物質の原料となるLiCO、NiO、Coをモル比でLi:Ni:Co=1.10:0.8:0.2となるように秤量し、乾式混合して前記匣に入れた。この匣を酸素中、700℃、8時間熱処理を行った。冷却後、匣中の粉体を取り出して焼成用治具の前処理とした。
リチウム遷移金属複合酸化物の作製
電極活物質の原料となるLiCO、NiO、Coをモル比でLi:Ni:Co=1.10:0.8:0.2となるように秤量し、純水と混合しスラリーを作成した。得られたスラリーを噴霧乾燥した。乾燥粉末を、前記前処理を行った焼成治具に入れ、酸素中、700℃にて8時間熱処理を行い、リチウム遷移金属複合酸化物を合成した。
電池の作製
正極活物質として上記方法で合成したリチウム遷移金属複合酸化物85wt%、導電助剤としてアセチレンブラック7.5wt%およびバインダーとしてポリフッ化ビニリデン7.5wt%を混合し、N-メチル-2-ピロリドン中に分散させてスラリーを作製した。これを20μm厚のアルミニウム箔上に12mg/cmとなるように塗布し、乾燥後プレスすることにより電極シートを作成した。前記電極シートを直径14mmに打ち抜き正極とした。
負極として金属リチウム、セパレーターとしてポリエチレン多孔膜、電解液として1mol/LのLiPFを支持塩とするエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの3:7(体積比)混合液を用いて電池を作成した。
As before firing jig processing <br/> firing jig, Al 2 O 3: 91wt% , SiO 2: using ceramic Napishtim- consisting 9 wt%.
Li 2 CO 3 , NiO, and Co 3 O 4 as raw materials for the electrode active material are weighed in a molar ratio of Li: Ni: Co = 1.10: 0.8: 0.2, and dry mixed. Placed in the basket. The soot was heat-treated in oxygen at 700 ° C. for 8 hours. After cooling, the powder in the basket was taken out and used as a pretreatment for the firing jig.
Li is a raw material for manufacturing <br/> electrode active material of lithium transition metal complex oxide Li 2 CO 3, NiO, and Co 3 O 4 in a molar ratio: Ni: Co = 1.10: 0.8 : 0. 2 was weighed and mixed with pure water to prepare a slurry. The resulting slurry was spray dried. The dry powder was put into the firing jig subjected to the pretreatment, and heat-treated in oxygen at 700 ° C. for 8 hours to synthesize a lithium transition metal composite oxide.
Preparation of Battery As a positive electrode active material, 85 wt% of the lithium transition metal composite oxide synthesized by the above method, 7.5 wt% of acetylene black as a conductive auxiliary agent and 7.5 wt% of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed, and N-methyl-2 -A slurry was prepared by dispersing in pyrrolidone. This was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm so as to be 12 mg / cm 2 , dried and pressed to prepare an electrode sheet. The electrode sheet was punched out to a diameter of 14 mm to make a positive electrode.
A battery was prepared using metallic lithium as a negative electrode, a polyethylene porous membrane as a separator, and a 3: 7 (volume ratio) mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate using 1 mol / L LiPF 6 as a supporting salt as an electrolyte.

作成した電池の充放電性能評価を行った。3.0V−4.3Vの電圧範囲で電流値を200μAとして充放電性能を評価した。   The charge / discharge performance evaluation of the produced battery was performed. The charge / discharge performance was evaluated by setting the current value to 200 μA in the voltage range of 3.0V-4.3V.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回充電容量は206mAh/g、初回放電容量は184mAh/gと高い値を示し、良好な初回充放電特性が得られた。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. The initial charge capacity was 206 mAh / g and the initial discharge capacity was as high as 184 mAh / g, and good initial charge / discharge characteristics were obtained.

実施例1と同様の方法で焼成用治具の前処理を行った。ただし、前処理を行う際の化合物として、LiCO、NiO、Co、Mnをモル比でLi:Ni:Co:Mn=1.10:0.45:0.10:0.45となるように秤量して用いた。
電極活物質の原料となるLiCO、NiO、Co、Mnをモル比でLi:Ni:Co:Mn=1.10:0.45:0.10:0.45となるように秤量し、純水と混合しスラリーを作成した。得られたスラリーを噴霧乾燥した。乾燥粉末を、前記前処理を行った焼成治具に入れ、酸素中、950℃にて20時間熱処理を行い、リチウム遷移金属複合酸化物を合成した。
得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で電池を作製し、充放電性能を測定した。
The firing jig was pretreated in the same manner as in Example 1. However, Li 2 CO 3 , NiO, Co 3 O 4 , and Mn 3 O 4 in a molar ratio of Li: Ni: Co: Mn = 1.10: 0.45: 0.10 are used as compounds for the pretreatment. : Weighed to use 0.45.
Li 2 CO 3 , NiO, Co 3 O 4 , and Mn 3 O 4 used as raw materials for the electrode active material in a molar ratio of Li: Ni: Co: Mn = 1.10: 0.45: 0.10: 0.45 And was mixed with pure water to prepare a slurry. The resulting slurry was spray dried. The dry powder was put in the baking jig subjected to the pretreatment, and heat-treated at 950 ° C. for 20 hours in oxygen to synthesize a lithium transition metal composite oxide.
Using the obtained lithium transition metal composite oxide, a battery was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge performance was measured.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回充電容量は175mAh/g、初回放電容量は149mAh/gと高い値を示し、良好な初回充放電特性が得られた。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. The initial charge capacity was 175 mAh / g and the initial discharge capacity was as high as 149 mAh / g, and good initial charge / discharge characteristics were obtained.

実施例1と同様の方法で焼成用治具の前処理を行った。ただし、前処理を行う際の化合物として、LiCO、NiO、Co、Mnをモル比でLi:Ni:Co:Mn=1.10:0.33:0.33:0.33となるように秤量し用いた。
電極活物質の原料となるLiCO、NiO、Co、Mnをモル比でLi:Ni:Co:Mn=1.10:0.33:0.33:0.33となるように秤量し、純水と混合しスラリーを作成した。得られたスラリーを噴霧乾燥した。乾燥粉末を、前記前処理を行った焼成治具に入れ、大気中、950℃にて20時間熱処理を行い、リチウム遷移金属複合酸化物を合成した。
得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で電池を作製し、充放電性能を測定した。
The firing jig was pretreated in the same manner as in Example 1. However, Li 2 CO 3 , NiO, Co 3 O 4 , and Mn 3 O 4 in a molar ratio of Li: Ni: Co: Mn = 1.10: 0.33: 0.33 are used as pretreatment compounds. : Weighed and used to 0.33.
Li 2 CO 3 , NiO, Co 3 O 4 , and Mn 3 O 4 used as raw materials for the electrode active material in a molar ratio of Li: Ni: Co: Mn = 1.10: 0.33: 0.33: 0.33 And was mixed with pure water to prepare a slurry. The resulting slurry was spray dried. The dry powder was put in the firing jig subjected to the pretreatment, and heat-treated in the atmosphere at 950 ° C. for 20 hours to synthesize a lithium transition metal composite oxide.
Using the obtained lithium transition metal composite oxide, a battery was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge performance was measured.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回充電容量は175mAh/gと熱処理を行っていない焼成治具を用いた場合と変化はなかったが、初回放電容量は157mAh/gと高い値を示し、良好な初回充放電特性が得られた。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. The initial charge capacity was 175 mAh / g, which was the same as when using a non-heat-treated firing jig, but the initial discharge capacity was as high as 157 mAh / g, and good initial charge / discharge characteristics were obtained. .

実施例1と同様の方法で焼成用治具の前処理を行った。ただし、前処理を行う際の化合物として、LiCO、Mn、Al23をモル比でLi:Mn:Al=1.025:1.962:0.013となるように秤量し用いた。
電極活物質の原料となるLiCO、Mn、Al23をモル比でLi:Mn:Al=1.025:1.962:0.013となるように秤量し、純水と混合しスラリーを作成した。得られたスラリーを噴霧乾燥した。乾燥粉末を、前記前処理を行った焼成治具に入れ、大気中、850℃にて20時間熱処理を行い、リチウム遷移金属複合酸化物を合成した。
得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で電池を作製し、充放電性能を測定した。
The firing jig was pretreated in the same manner as in Example 1. However, Li 2 CO 3 , Mn 3 O 4 , and Al 2 O 3 are used as a compound for the pretreatment so that the molar ratio of Li: Mn: Al = 1.025: 1.962: 0.013. Weighed and used.
Li 2 CO 3 , Mn 3 O 4 , and Al 2 O 3 that are raw materials for the electrode active material are weighed so that the molar ratio is Li: Mn: Al = 1.005: 1.962: 0.013, and pure A slurry was prepared by mixing with water. The resulting slurry was spray dried. The dry powder was put in the firing jig subjected to the pretreatment, and heat-treated in the atmosphere at 850 ° C. for 20 hours to synthesize a lithium transition metal composite oxide.
Using the obtained lithium transition metal composite oxide, a battery was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge performance was measured.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回放電容量は114mAh/gであったが、初回充電容量は121mAh/gと高い値を示し、良好な初回充放電特性が得られた。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. Although the initial discharge capacity was 114 mAh / g, the initial charge capacity was as high as 121 mAh / g, and good initial charge / discharge characteristics were obtained.

比較例1Comparative Example 1

実施例1と同様の方法でリチウム遷移金属複合酸化物を合成した。ただし、焼成治具として前処理を行っていない焼成治具を用いた。
得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で電池を作製し、充放電性能を測定した。
A lithium transition metal composite oxide was synthesized in the same manner as in Example 1. However, a firing jig that was not pretreated was used as the firing jig.
Using the obtained lithium transition metal composite oxide, a battery was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge performance was measured.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回充電容量は202mAh/g、初回放電容量は169mAh/gであった。実施例1と比較して劣る結果となった。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. The initial charge capacity was 202 mAh / g, and the initial discharge capacity was 169 mAh / g. The results were inferior to those of Example 1.

比較例2Comparative Example 2

実施例2と同様の方法でリチウム遷移金属複合酸化物を合成した。ただし、焼成治具には前処理を行っていないものを使用した。
得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で電池を作製し、充放電性能を測定した。
A lithium transition metal composite oxide was synthesized in the same manner as in Example 2. However, a firing jig that had not been pretreated was used.
Using the obtained lithium transition metal composite oxide, a battery was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge performance was measured.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回充電容量は172mAh/g、初回放電容量は138mAh/gであった。実施例2と比較して劣る結果となった。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. The initial charge capacity was 172 mAh / g, and the initial discharge capacity was 138 mAh / g. The result was inferior to that of Example 2.

比較例3Comparative Example 3

実施例3と同様の方法でリチウム遷移金属複合酸化物を合成した。ただし、焼成治具には前処理を行っていないものを使用した。
得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で電池を作製し、充放電性能を測定した。
A lithium transition metal composite oxide was synthesized in the same manner as in Example 3. However, a firing jig that had not been pretreated was used.
Using the obtained lithium transition metal composite oxide, a battery was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge performance was measured.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回充電容量は175mAh/g、初回放電容量は156mAh/gであった。実施例3と比較して劣る結果となった。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. The initial charge capacity was 175 mAh / g, and the initial discharge capacity was 156 mAh / g. The results were inferior to those of Example 3.

比較例4Comparative Example 4

実施例4と同様の方法でリチウム遷移金属複合酸化物を合成した。ただし、焼成治具には前処理を行っていないものを使用した。
得られたリチウム遷移金属複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で電池を作製し、充放電性能を測定した。
A lithium transition metal composite oxide was synthesized in the same manner as in Example 4. However, a firing jig that had not been pretreated was used.
Using the obtained lithium transition metal composite oxide, a battery was produced in the same manner as in Example 1, and the charge / discharge performance was measured.

表1に充放電性能評価の結果を示す。初回充電容量は119mAh/g、初回放電容量は115mAh/gであった。実施例4と比較して劣る結果となった。   Table 1 shows the results of charge / discharge performance evaluation. The initial charge capacity was 119 mAh / g, and the initial discharge capacity was 115 mAh / g. The results were inferior to those of Example 4.

Claims (7)

リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の原料を混合し混合物を得る混合工程と、
前記混合物を焼成してリチウム遷移金属複合酸化物を得る焼成工程とを有し、
前記焼成工程において、前処理として少なくともリチウム化合物と共に少なくとも1回熱処理を行った焼成用治具を使用することを特徴とするリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。
A method for producing a lithium transition metal composite oxide, comprising:
Mixing step of mixing raw materials of the lithium transition metal composite oxide to obtain a mixture;
Firing the mixture to obtain a lithium transition metal composite oxide,
A method for producing a lithium transition metal composite oxide, characterized in that, in the firing step, a firing jig subjected to heat treatment at least once together with a lithium compound is used as a pretreatment.
前記リチウム遷移金属複合酸化物がニッケルを含有することを特徴とする請求項1に記載のリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。 The method for producing a lithium transition metal composite oxide according to claim 1, wherein the lithium transition metal composite oxide contains nickel. 前記リチウム化合物として、炭酸リチウムを使用することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。   3. The method for producing a lithium transition metal composite oxide according to claim 1, wherein lithium carbonate is used as the lithium compound. 前記焼成治具が耐熱性セラミックスを主成分とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium transition metal composite oxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the firing jig includes a heat-resistant ceramic as a main component. 前記熱処理の温度が600℃から1000℃であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法。   5. The method for producing a lithium transition metal composite oxide according to claim 1, wherein a temperature of the heat treatment is 600 ° C. to 1000 ° C. 6. 請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法により製造されたリチウム遷移金属複合酸化物。   The lithium transition metal complex oxide manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-5. 請求項6に記載のリチウム遷移金属複合酸化物を電極活物質として用いた非水電解質二次電池。 A nonaqueous electrolyte secondary battery using the lithium transition metal composite oxide according to claim 6 as an electrode active material.
JP2009117783A 2009-05-14 2009-05-14 Lithium transition metal composite oxide and method of manufacturing the same, as well as nonaqueous electrolyte secondary battery using the same Pending JP2010267487A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009117783A JP2010267487A (en) 2009-05-14 2009-05-14 Lithium transition metal composite oxide and method of manufacturing the same, as well as nonaqueous electrolyte secondary battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009117783A JP2010267487A (en) 2009-05-14 2009-05-14 Lithium transition metal composite oxide and method of manufacturing the same, as well as nonaqueous electrolyte secondary battery using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010267487A true JP2010267487A (en) 2010-11-25

Family

ID=43364283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009117783A Pending JP2010267487A (en) 2009-05-14 2009-05-14 Lithium transition metal composite oxide and method of manufacturing the same, as well as nonaqueous electrolyte secondary battery using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010267487A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111837264A (en) * 2018-07-25 2020-10-27 株式会社Lg化学 Method for pretreating lithium metal for lithium secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111837264A (en) * 2018-07-25 2020-10-27 株式会社Lg化学 Method for pretreating lithium metal for lithium secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102106151B1 (en) Negative electrode for non-aqueous secondary battery, and non-aqueous secondary battery
JP5277656B2 (en) Negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode and lithium ion secondary battery
JP7113300B2 (en) Positive electrode active material and battery
JP5757148B2 (en) Negative electrode active material for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using the negative electrode active material
JP4985524B2 (en) Lithium secondary battery
JP2022510983A (en) Positive electrode additive for lithium secondary battery, its manufacturing method, positive electrode for lithium secondary battery including it and lithium secondary battery containing it
JP2008210618A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR102419885B1 (en) Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery and system thereof
KR20120124452A (en) High capacity lithium-ion electrochemical cells
CN106104874B (en) Binder composition for lithium ion secondary battery electrode, slurry composition, lithium ion secondary battery, and electrode
JPWO2017217408A1 (en) Lithium ion secondary battery
JP7113301B2 (en) Positive electrode active material and battery
JP5546009B2 (en) Cathode active material for lithium battery, method for producing the same, and lithium battery using the same
KR101592773B1 (en) Anode active material and secondary battery comprising the same
JP2021513193A (en) Positive electrode active material and lithium ion battery
JP5713071B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2017050204A (en) Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, method for manufacturing the same and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN106252643B (en) Positive electrode active material and battery
JP2003197192A (en) Nonaqueous secondary battery
KR101553389B1 (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, coating material for positive active material, method of manufacturing the same and rechargeable lithium battery including same
WO2018123671A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery positive electrode and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20200036623A (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same
JP6468025B2 (en) Non-aqueous lithium secondary battery
KR101609244B1 (en) Positive active material for rechargeable lithium battery, method for manufacturing the same, and rechargeable lithium battery including the same
CN110767882B (en) Negative electrode composite material, preparation method thereof and lithium ion battery