JP2011082133A - Positive electrode active material, positive electrode, and nonaqueous electrolyte cell, and method of preparing positive electrode active material - Google Patents

Positive electrode active material, positive electrode, and nonaqueous electrolyte cell, and method of preparing positive electrode active material Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive-electrode active material having high capacity, superior capacity for charging/discharging cycle, and at the same time, with less degradation, when under high-temperature atmosphere. <P>SOLUTION: The positive-electrode active material is used with a composition such that at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) exists in the aggregate on the surface of a complex-oxide particle containing transition metal and metallic element M; and that the metallic element M has concentration gradient getting concentrated toward the surface from the center of the complex-oxide particle. The positive-electrode active material having such a composition can be constituted, by preliminarily mixing and burning the compound containing lithium, the compound containing the transition metal, and the compound containing the metallic element M; by depositing the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) on the surface of the complex-oxide particle; and by burning it again. It is preferable that the compound or its thermolysis product have a melting point of ≥70°C and ≤600°C. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、正極活物質、正極、非水電解質電池および正極活物質の製造方法に関し、特に、高性能で、高温環境下で充放電を行った場合における容量劣化の少ない非水電解質電池を実現するための正極活物質、正極、非水電解質電池および正極活物質の製造方法に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode, a nonaqueous electrolyte battery, and a method for producing a positive electrode active material, and in particular, realizes a high performance nonaqueous electrolyte battery with little capacity deterioration when charged and discharged in a high temperature environment. The present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode, a nonaqueous electrolyte battery, and a method for producing a positive electrode active material.

近年、ビデオカメラやノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル機器の普及に伴い、小型高容量の二次電池に対する需要が高まっている。現在使用されている二次電池にはアルカリ電解液を用いたニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池があるが、電池電圧が約1.2Vと低く、エネルギー密度の向上は困難である。このため、現在では、他の電池系に比して高電圧で、エネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池が広く用いられている。   In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras and notebook personal computers, the demand for small, high-capacity secondary batteries has increased. Currently used secondary batteries include nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries using an alkaline electrolyte, but the battery voltage is as low as about 1.2 V, and it is difficult to improve the energy density. For this reason, at present, lithium ion secondary batteries having a high voltage and a high energy density are widely used compared to other battery systems.

ところが、リチウムイオン二次電池は、他の電池系に対するその充電電圧の高さゆえに、充電状態にて長時間放置されるような使用形態では容量劣化を起こし、電池寿命が短くなってしまう。また、高温環境下で使用した場合に内部抵抗の上昇が進行し、十分な容量が取り出せない等の課題があり、これらを解決することが要望されている。   However, the lithium ion secondary battery has a high charging voltage with respect to other battery systems, so that the capacity is deteriorated in a usage mode in which the lithium ion secondary battery is left in a charged state for a long time, and the battery life is shortened. In addition, when used in a high temperature environment, there is a problem that the internal resistance increases and a sufficient capacity cannot be taken out, and it is desired to solve these problems.

例えば、下記の特許文献1では、金属の塩または水酸化物を正極に添加する方法が示されている。また、特許文献2では、コバルト酸リチウム(LiCoO2)の表面をリン(P)で被覆する技術が示されている。特許文献3では、正極活物質や正極電極の表面に金属酸化物を被覆する方法が示されている For example, Patent Document 1 below shows a method of adding a metal salt or hydroxide to a positive electrode. Patent Document 2 discloses a technique of covering the surface of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) with phosphorus (P). In patent document 3, the method of coat | covering a metal oxide on the surface of a positive electrode active material or a positive electrode is shown.

特許文献4等には、リチウム遷移金属複合酸化物を粒子表面に均一に被覆する方法や表面から拡散させる方法が示されている。また、特許文献5には、金属酸化物層の上に金属酸化物の塊が付着された正極活物質が示されている。特許文献6には、リチウム化合物を含むコアの表面に2つ以上のコーティング元素を含む1つ以上の表面処理層を形成した正極活物質が示されている。   Patent Document 4 and the like show a method of uniformly coating a lithium transition metal composite oxide on the particle surface and a method of diffusing from the surface. Patent Document 5 discloses a positive electrode active material in which a lump of metal oxide is attached on a metal oxide layer. Patent Document 6 discloses a positive electrode active material in which one or more surface treatment layers containing two or more coating elements are formed on the surface of a core containing a lithium compound.

特許文献7には、金属フッ化物からなる被膜を粒子表面に有する正極活物質が開示されており、また、特許文献8には、結晶性の金属フッ化物による被覆が示されている。また、特開2003−221235には粒子表面のフッ素のXPSエネルギー値を規定する旨が示されている。本発明者が開示されたように金属フッ化物を混合・熱処理する方法によって正極活物質を作製したところ、実際に高温保存性能に対する効果はみられたが、粒子表面における効果に限定されており、実使用性能に対しては不十分なものであった。さらに、特許文献9には、リチウムと親和性が高く、カチオンを供給する化合物とリチウム遷移金属複合酸化物を反応させた材料が開示されている。   Patent Document 7 discloses a positive electrode active material having a coating film made of a metal fluoride on the particle surface, and Patent Document 8 shows a coating with a crystalline metal fluoride. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-221235 discloses that the XPS energy value of fluorine on the particle surface is specified. When the positive electrode active material was produced by the method of mixing and heat treating the metal fluoride as disclosed by the present inventor, the effect on the high temperature storage performance was actually observed, but the effect on the particle surface was limited, The actual usage performance was insufficient. Further, Patent Document 9 discloses a material having a high affinity for lithium and a reaction between a compound supplying a cation and a lithium transition metal composite oxide.

特許第3197763号公報Japanese Patent No. 3197763 特開平5−47383号公報JP-A-5-47383 特許第3172388号Japanese Patent No. 3172388 特開平7−235292号公報JP 7-235292 A 特開2001−256979号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-256969 特開2002−164053号公報JP 2002-164053 A 特許第3157413号公報Japanese Patent No. 3157413 特許第3141858号公報Japanese Patent No. 3141858 米国特許第7364793号公報U.S. Pat. No. 7,364,793

しかしながら、特許文献1の方法のように通常の均一な形態を有するリチウム遷移金属酸化物に対して添加する形態では、電極の抵抗が上昇し、十分な容量が得られなかった。また、特許文献2の方法では、被覆による容量低下が大きく実際の使用には不十分であった。特許文献3の方法では、開示されている被覆元素、被覆方法、被覆形態のみでは高温環境下での性能向上手法としては不十分であり、効果を得るために被覆量を多くすると、リチウムイオンの拡散を阻害するため、実用領域の充放電電流値では十分な容量が得られない結果となるため不十分であった。   However, in the form added to the lithium transition metal oxide having a normal uniform form as in the method of Patent Document 1, the resistance of the electrode is increased and a sufficient capacity cannot be obtained. Further, the method of Patent Document 2 has a large capacity drop due to coating and is insufficient for actual use. In the method of Patent Document 3, the disclosed covering element, coating method, and coating form alone are not sufficient as a performance improvement technique in a high temperature environment. In order to inhibit diffusion, the charge / discharge current value in the practical range is insufficient because a sufficient capacity cannot be obtained.

特許文献4で開示された方法は、高い容量を維持できるものの、高度にサイクル特性を向上させ、更に高温使用時の抵抗上昇を抑制するには不十分であった。特許文献5では、開示された製法、構造にて作製したところ、十分な充放電効率が得られず、容量が大きく低下する結果となった。特許文献6の方法では、表面処理のみでは効果が限定され、実際に開示された製法にて正極活物質を作製したところ、均一な多重層が形成され、特に高温使用時の抵抗上昇に対しては効果が認められなかった。   Although the method disclosed in Patent Document 4 can maintain a high capacity, it is insufficient for improving cycle characteristics to a high degree and further suppressing an increase in resistance during high temperature use. In patent document 5, when it manufactured with the disclosed manufacturing method and structure, sufficient charging / discharging efficiency was not obtained and it resulted in a capacity | capacitance falling significantly. In the method of Patent Document 6, the effect is limited only by the surface treatment, and when the positive electrode active material is produced by the actually disclosed manufacturing method, a uniform multi-layer is formed, particularly with respect to an increase in resistance at high temperature use. Was not effective.

特許文献8では、電子伝導性やリチウムイオン伝導性の低い金属フッ化物によって単純に被覆するのみでは充放電性能の低下が著しく、高温環境での充放電特性に対する効果も不十分であった。また、特許文献9は、本発明者らが開示された方法で正極活物質を作製したところ、被覆材として添加した材料のムラや脱落が生じ、酸化物やフッ化リチウム等の不活性な化合物が形成されるため、被覆機能を十分発揮できなかった。また、充放電時のリチウムイオンの移動を固液界面で阻害したりするために実用レベルでの充放電性能は得られなかった。また、リチウム遷移金属複合酸化物からリチウムが奪われるために容量が低下する傾向もみられ、不十分なものであった。   In Patent Document 8, simply by covering with a metal fluoride having low electron conductivity and low lithium ion conductivity, the charge / discharge performance is significantly lowered, and the effect on the charge / discharge characteristics in a high temperature environment is insufficient. Further, in Patent Document 9, when a positive electrode active material was produced by the method disclosed by the present inventors, unevenness and dropping of a material added as a coating material occurred, and an inert compound such as an oxide or lithium fluoride was produced. As a result, the covering function could not be fully exhibited. Moreover, since the movement of lithium ions during charge / discharge is inhibited at the solid-liquid interface, charge / discharge performance at a practical level could not be obtained. Moreover, since lithium was deprived from the lithium transition metal composite oxide, the capacity tended to decrease, which was insufficient.

したがって、この発明は、上述の問題点を解消しようとするものであり、高容量で充放電サイクルに優れ、同時に高温環境での使用時に劣化の少ない正極活物質、正極、非水電解質電池および正極活物質の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention is intended to solve the above-described problems, and is a positive electrode active material, a positive electrode, a nonaqueous electrolyte battery, and a positive electrode that have a high capacity, excellent charge / discharge cycles, and at the same time, little deterioration when used in a high temperature environment. It aims at providing the manufacturing method of an active material.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成して複合酸化物粒子を形成し、
複合酸化物粒子酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させ、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた複合酸化物粒子を焼成することにより、
複合酸化物粒子の中心から表面に向かって金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在する正極活物質である。
In order to solve the above-described problem, the first invention mixes and fires a compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal. To form composite oxide particles,
A compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited on the surface of the composite oxide particle oxide particle,
By firing the composite oxide particles on which the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
It is a positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is present in an aggregated form on the surface of the composite oxide particle.

また、第2の発明は、リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成して複合酸化物粒子を形成し、
複合酸化物粒子酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させ、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた複合酸化物粒子を焼成することにより、
複合酸化物粒子の中心から表面に向かって金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在する正極活物質を含む正極である。
In the second invention, a compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal are mixed and fired to form composite oxide particles. And
A compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited on the surface of the composite oxide particle oxide particle,
By firing the composite oxide particles to which the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
It is a positive electrode including a positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is present in an aggregated state on the surface of the composite oxide particle.

第3の発明は、正極と、負極と、電解質とを備え、
正極が、
リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成して複合酸化物粒子を形成し、
複合酸化物粒子酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させ、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた複合酸化物粒子を焼成することにより、
複合酸化物粒子の中心から表面に向かって金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在する正極活物質を含む非水電解質電池である。
A third invention comprises a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte,
The positive electrode
A compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal are mixed and fired to form composite oxide particles,
A compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited on the surface of the composite oxide particle oxide particle,
By firing the composite oxide particles on which the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
The nonaqueous electrolyte battery includes a positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is present in an aggregated state on the surface of the composite oxide particle.

第1ないし第3の発明では、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物の融点を70℃以上600℃以下とし、平均粒径を30μm以下とすることが好ましい。   In the first to third inventions, the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) has a melting point of 70 ° C. or more and 600 ° C. or less and an average particle size of 30 μm or less. It is preferable.

第4の発明は、リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成し、複合酸化物粒子を形成する複合酸化物粒子形成工程と、
複合酸化物粒子酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させる被着工程と、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた複合酸化物粒子を焼成する焼成工程と
からなり、
複合酸化物粒子の中心から表面に向かって金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在するようにした
正極活物質の製造方法である。
The fourth invention is a composite in which a compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal are mixed and fired to form composite oxide particles. An oxide particle forming step;
A deposition step of depositing a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) on the surface of the composite oxide particle oxide particles;
A firing step of firing composite oxide particles on which a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
This is a method for producing a positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is present in an aggregated form on the surface of the composite oxide particle.

第4の発明では、複合酸化物粒子の表面に被着された硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは化合物の熱分解物を溶融させて、複合酸化物粒子の表面を均一に被覆させることが好ましい。また、複合酸化物粒子の表面において、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物のカチオンを消失させるとともに、この化合物のアニオンと複合酸化物粒子に含まれる元素とを反応させることが好ましい。   In the fourth invention, a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) deposited on the surface of the composite oxide particles or a pyrolyzate of the compound is melted, It is preferable to uniformly coat the surface of the composite oxide particles. Further, on the surface of the composite oxide particle, the cation of the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) disappears, and the anion of the compound and the composite oxide particle include It is preferable to react with the element.

また、第4の発明では、融点が70℃以上600℃以下、平均粒径が30μm以下の硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を用いることが好ましい。   In the fourth invention, a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) having a melting point of 70 ° C. or more and 600 ° C. or less and an average particle size of 30 μm or less is used. preferable.

この発明では、金属元素Mが、複合酸化物粒子の中心から表面に向けて濃くなる濃度勾配を有し、かつ複合酸化物粒子の表面に硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在するため、正極活物質とその界面での安定化を図ることができる。   In this invention, the metal element M has a concentration gradient that increases from the center of the composite oxide particle toward the surface, and sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) on the surface of the composite oxide particle. Since at least one of them is present in an aggregated form on the surface of the composite oxide particle, stabilization at the positive electrode active material and its interface can be achieved.

この発明によれば、高容量で充放電サイクルに優れ、同時に高温環境での使用時に劣化の少ない電池を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle, and at the same time, having little deterioration when used in a high temperature environment.

この発明の実施の形態による非水電解質電池の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one structural example of the nonaqueous electrolyte battery by embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体10のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of the winding electrode body 10 shown in FIG. この発明の実施の形態による非水電解質電池の一構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the nonaqueous electrolyte battery by embodiment of this invention. 図3に示した巻回電極体30の一部を拡大して表す断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of a wound electrode body 30 illustrated in FIG. 3. この発明の実施の形態による非水電解質電池の一構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the nonaqueous electrolyte battery by embodiment of this invention.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下に説明する実施の形態は、この発明の具体的な例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、実施の形態に限定されないものとする。なお、説明は、以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(非水電解質電池の第1の例)
2.第2の実施の形態(非水電解質電池の第2の例)
3.第3の実施の形態(非水電解質電池の第3の例)
4.第4の実施の形態(非水電解質電池の第4の例)
5.他の実施の形態(変形例)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The embodiments described below are specific examples of the present invention, and various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to the embodiment. The description will be given in the following order.
1. First Embodiment (First Example of Nonaqueous Electrolyte Battery)
2. Second embodiment (second example of nonaqueous electrolyte battery)
3. Third embodiment (third example of nonaqueous electrolyte battery)
4). Fourth Embodiment (Fourth Example of Nonaqueous Electrolyte Battery)
5). Other embodiment (modification)

[この発明の概要]
コバルト酸リチウム(LiCoO2)やニッケル酸リチウム(LiNiO2)をはじめとするリチウム含有遷移金属酸化物は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として広く用いられている。しかしながら、充電状態における安定性に課題があり、特に正極活物質と電解液との界面での反応性が上がることにより、正極から遷移金属成分が溶出し、活物質の劣化や、溶出した金属が負極側で析出するという問題が生じる。これにより、リチウム(Li)吸蔵放出の阻害を引き起こしてしまう。
[Outline of the Invention]
Lithium-containing transition metal oxides such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ) and lithium nickelate (LiNiO 2 ) are widely used as positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries. However, there is a problem in the stability in the charged state, in particular, the reactivity at the interface between the positive electrode active material and the electrolyte increases, so that the transition metal component is eluted from the positive electrode, the active material is deteriorated, and the eluted metal is The problem of precipitation on the negative electrode side arises. This causes inhibition of lithium (Li) storage / release.

また、界面での電解液の分解反応を加速させ、表面に皮膜を生成させたり、ガス発生を引き起こすなど電池特性の劣化を引き起こしていると考えられる。また、適切に正極負極比を設計した状態で最高充電電圧が4.20V以上、好ましくは4.35V以上、より好ましくは4.40V以上になるように充電を行うことで、充電時の電池のエネルギー密度を向上させることが可能である。しかしながら充電電圧を上昇させるにつれて、4.25V以上の高充電電圧状態で充放電を繰り返した場合には前述の活物質や電解液の劣化が加速され、充放電サイクル寿命の低下や高温保存後の性能劣化を引き起こす事が判明した。   Further, it is considered that the degradation of the battery characteristics is caused by accelerating the decomposition reaction of the electrolyte solution at the interface, generating a film on the surface, and causing gas generation. In addition, by charging the battery so that the maximum charging voltage is 4.20V or higher, preferably 4.35V or higher, more preferably 4.40V or higher in a properly designed positive / negative ratio, It is possible to improve the energy density. However, as charging voltage is increased, when charging / discharging is repeated at a high charging voltage state of 4.25 V or higher, the deterioration of the active material or the electrolyte solution is accelerated, and the charge / discharge cycle life is reduced or after high temperature storage. It has been found that it causes performance degradation.

そこで本発明者らはこの点について鋭意検討を行い、粒子表面を改質されたリチウム遷移金属複合酸化物において、粒子表面に金属化合物を存在させる事により、電池特性の向上に対して大きな相乗効果や新規の効果が生じることを見出した。この発明は、この事実に基づくものであり、高度に電池特性、信頼性を向上せしめるリチウムイオン二次電池用の正極活物質を提供するものである。   Therefore, the present inventors have intensively studied this point, and in the lithium transition metal composite oxide whose particle surface has been modified, the presence of a metal compound on the particle surface has a great synergistic effect on the improvement of battery characteristics. And found new effects. The present invention is based on this fact, and provides a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery that is highly improved in battery characteristics and reliability.

1.第1の実施の形態(非水電解質電池の第1の例)
図1は、この発明の第1の実施形態による非水電解質電池の一構成例を示す斜視図である。この非水電解質電池は、例えば、非水電解質二次電池である。この非水電解質電池は、正極リード11および負極リード12が取り付けられた巻回電極体10をフィルム状の外装部材1の内部に収納した構成とされており、扁平型の形状を有するものである。
1. First Embodiment (First Example of Nonaqueous Electrolyte Battery)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment of the present invention. This nonaqueous electrolyte battery is, for example, a nonaqueous electrolyte secondary battery. This nonaqueous electrolyte battery has a configuration in which a wound electrode body 10 to which a positive electrode lead 11 and a negative electrode lead 12 are attached is housed inside a film-like exterior member 1 and has a flat shape. .

正極リード11および負極リード12は、それぞれ例えば短冊状であり、外装部材1の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード11は、例えばアルミニウム(Al)などの金属材料により構成されており、負極リード12は、例えばニッケル(Ni)などの金属材料により構成されている。   Each of the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 has a strip shape, for example, and is led out from the inside of the exterior member 1 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 11 is made of a metal material such as aluminum (Al), and the negative electrode lead 12 is made of a metal material such as nickel (Ni).

外装部材1は、例えば、絶縁層、金属層および最外層をこの順に積層しラミネート加工などにより貼り合わせた構造を有するラミネートフィルムである。外装部材1は、例えば、絶縁層の側を内側として、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。   The exterior member 1 is a laminated film having a structure in which, for example, an insulating layer, a metal layer, and an outermost layer are laminated in this order and bonded together by a lamination process or the like. For example, the exterior member 1 has the insulating layer side as the inner side, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive.

絶縁層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレンあるいはこれらの共重合体などのポリオレフィン樹脂により構成されている。水分透過性を低くすることができ、気密性に優れているからである。金属層は、箔状あるいは板状のアルミニウム、ステンレス、ニッケルあるいは鉄などにより構成されている。最外層は、例えば絶縁層と同様の樹脂により構成されていてもよいし、ナイロンなどにより構成されていてもよい。破れや突き刺しなどに対する強度を高くすることができるからである。外装部材1は、絶縁層、金属層および最外層以外の他の層を備えていてもよい。   The insulating layer is made of, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, modified polypropylene, or a copolymer thereof. This is because moisture permeability can be lowered and airtightness is excellent. The metal layer is made of foil-like or plate-like aluminum, stainless steel, nickel, iron, or the like. The outermost layer may be made of, for example, the same resin as the insulating layer, or may be made of nylon or the like. This is because the strength against tearing and piercing can be increased. The exterior member 1 may include a layer other than the insulating layer, the metal layer, and the outermost layer.

外装部材1と正極リード11および負極リード12との間には、正極リード11および負極リード12と、外装部材1の内側との密着性を向上させ、外気の侵入を防止するための密着フィルム2が挿入されている。密着フィルム2は、正極リード11および負極リード12に対して密着性を有する材料により構成されている。正極リード11および負極リード12が上述した金属材料により構成される場合には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されることが好ましい。   Between the exterior member 1 and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12, an adhesion film 2 for improving the adhesion between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the inside of the exterior member 1 and preventing intrusion of outside air. Has been inserted. The adhesion film 2 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12. When the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are made of the above-described metal material, it is preferably made of a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

図2は、図1に示した巻回電極体10のII−II線に沿った断面図である。巻回電極体10は、正極13と負極14とをセパレータ15および電解質16を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ17により保護されている。   FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the spirally wound electrode body 10 shown in FIG. The wound electrode body 10 is obtained by stacking and winding a positive electrode 13 and a negative electrode 14 with a separator 15 and an electrolyte 16, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 17.

[正極]
正極13は、例えば、正極集電体13Aと、この正極集電体13Aの両面に設けられた正極活物質層13Bとを有している。正極集電体13Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔を用いることができる。
[Positive electrode]
The positive electrode 13 includes, for example, a positive electrode current collector 13A and a positive electrode active material layer 13B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 13A. As the positive electrode current collector 13A, for example, a metal foil such as an aluminum foil can be used.

正極活物質層13Bは、さらに炭素材料などの導電助剤およびポリフッ化ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレンなどの結着剤を含む。   The positive electrode active material layer 13B further includes a conductive additive such as a carbon material and a binder such as polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene.

[正極活物質]
正極活物質は、例えば複合酸化物粒子内部に主要遷移金属とは異なる金属元素Mを含み、金属元素Mが粒子の中心から粒子表面に向かって濃度勾配を有している。濃度勾配は、粒子表面に近づくにしたがって、金属元素Mの濃度が濃くなるものである。そして、複合酸化物粒子の表面には硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)から選ばれる少なくとも1種の元素を凝集した形態で含むリチウム含有遷移金属複合酸化物を用いている。なお、リチウム遷移金属複合酸化物表面の状態は、得られた粉末をSEM/EDX(Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive X-ray spectrometer)によって観察することにより確認できる。
[Positive electrode active material]
The positive electrode active material includes, for example, a metal element M different from the main transition metal inside the composite oxide particle, and the metal element M has a concentration gradient from the center of the particle toward the particle surface. The concentration gradient is such that the concentration of the metal element M increases as it approaches the particle surface. A lithium-containing transition metal composite oxide containing at least one element selected from sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) in an aggregated form is used on the surface of the composite oxide particles. The state of the surface of the lithium transition metal composite oxide can be confirmed by observing the obtained powder with SEM / EDX (Scanning Electron Microscopy / Energy Dispersive X-ray spectrometer).

金属元素Mは特に限定されるものではないが、複合酸化物粒子内部に金属元素Mをあらかじめ存在させ、これと硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)から選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物と反応させる事により金属元素Mの表面濃度を上昇させたリチウム含有遷移金属複合酸化物である事が好ましい。   The metal element M is not particularly limited, but the metal element M is present in advance in the composite oxide particle, and at least one selected from sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F). A lithium-containing transition metal composite oxide in which the surface concentration of the metal element M is increased by reacting with a compound containing an element is preferable.

金属元素Mをあらかじめ複合酸化物粒子中に均一に分布させてから表面濃度を上げるようにすることで、金属元素Mを表面にムラなく存在させることができる。これにより、金属元素Mによる粒子表面の改質効果を最大限発揮させることができる。   By increasing the surface concentration after the metal element M is uniformly distributed in the composite oxide particles in advance, the metal element M can be present evenly on the surface. Thereby, the modification effect of the particle | grain surface by the metal element M can be exhibited to the maximum.

金属元素Mとしては複合酸化物粒子内部の主要遷移金属元素Aに対して固溶置換可能な少なくとも1種の元素であることが好ましく、なかでもマンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、コバルト(Co)および鉄(Fe)から選ばれる少なくとも1種の元素である事が好ましい。金属元素Mは粒子表面において、主要遷移金属元素Aを置換した状態あるいは粒子表面近傍の内部に拡散し、粒子の中心方向に連続的な濃度分布を有する状態が有効である。   The metal element M is preferably at least one element that can be substituted with the main transition metal element A in the composite oxide particle. Among them, manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al ), Nickel (Ni), boron (B), titanium (Ti), cobalt (Co) and iron (Fe). It is effective that the metal element M is in a state in which the main transition metal element A is substituted on the particle surface or diffuses in the vicinity of the particle surface and has a continuous concentration distribution in the center direction of the particle.

なお、マグネシウム濃度は、リチウム遷移金属複合酸化物の断面を切削して、半径方向の元素分布をオージェ電子分光法により測定することにより確認できる。   The magnesium concentration can be confirmed by cutting the cross section of the lithium transition metal composite oxide and measuring the radial element distribution by Auger electron spectroscopy.

更に硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)から選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物と反応させて金属元素Mの表面濃度を上昇させる際にリチウム(Li)化合物を共存させることが好ましい。Li化合物を共存させることでリチウム含有複合酸化物中のLi量を調整し、表面改質による容量低下を抑制することができるからである。   Furthermore, when reacting with a compound containing at least one element selected from sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) to increase the surface concentration of the metal element M, a lithium (Li) compound is allowed to coexist. Is preferred. This is because the Li amount in the lithium-containing composite oxide can be adjusted by coexisting the Li compound, and the capacity reduction due to surface modification can be suppressed.

粒子内部のリチウム遷移金属複合酸化物としては、公知の物質が使用可能であるが、層状岩塩構造を有し、構成する主要遷移金属元素Aが少なくともニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)から選ばれることが好ましい。高い容量を得ることができるためである。また、少量の添加元素を固溶置換した公知の物質を用いる事も可能である。   As the lithium transition metal composite oxide inside the particle, a known substance can be used, but it has a layered rock salt structure, and the main transition metal element A constituting it is at least nickel (Ni), cobalt (Co), manganese ( Mn) and iron (Fe) are preferably selected. This is because a high capacity can be obtained. It is also possible to use a known substance in which a small amount of additive element is replaced by solid solution.

なお、正極の母材となる複合酸化物粒子は、例えば、(化1)で平均組成が表される層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物粒子である。このリチウム複合酸化物粒子は、一次粒子であってもよく、二次粒子であってもよい。   The composite oxide particles serving as the base material of the positive electrode are, for example, lithium composite oxide particles having a layered rock salt type structure whose average composition is represented by (Chemical Formula 1). The lithium composite oxide particles may be primary particles or secondary particles.

(化1)
Liab1-bc
(式中、Mは、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、コバルト(Co)および鉄(Fe)から選ばれる少なくとも1種以上の元素であることが好ましい。a、bおよびcはそれぞれ0.2≦a≦1.4、0≦b≦1.0、1.8≦c≦2.2の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、aの値は完全放電状態における値を表している。)
(Chemical formula 1)
Li a A b M 1-b O c
(Wherein M is at least selected from manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), nickel (Ni), boron (B), titanium (Ti), cobalt (Co) and iron (Fe). It is preferable that the element is at least one element, and a, b, and c are values in the range of 0.2 ≦ a ≦ 1.4, 0 ≦ b ≦ 1.0, and 1.8 ≦ c ≦ 2.2, respectively Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of a represents the value in a fully discharged state.)

ここで、(化1)において、aの範囲は、例えば、0.2≦a≦1.4である。この値が小さくなると、リチウム複合酸化物の基本的な結晶構造の層状岩塩構造が崩れ、再充電が困難となり、容量が大幅に低下してしまう。この値が大きくなると、リチウムが上述の複合酸化物粒子外に拡散し、次の処理工程の塩基性度の制御の障害となると共に、最終的には、正極ペーストの混練中のゲル化促進の弊害の原因となる。   Here, in (Chemical Formula 1), the range of a is, for example, 0.2 ≦ a ≦ 1.4. When this value is decreased, the layered rock salt structure of the basic crystal structure of the lithium composite oxide is destroyed, so that recharging becomes difficult and the capacity is significantly reduced. When this value increases, lithium diffuses out of the composite oxide particles described above, which hinders control of the basicity of the next processing step, and ultimately promotes gelation during kneading of the positive electrode paste. Causes harmful effects.

なお、(化1)のリチウム複合酸化物は、従来よりリチウムを過剰に含むようにしてもよいものとなっている。すなわち、(化1)のリチウム複合酸化物のリチウム組成を示すaは、1.2より大きくてもよい。ここで、1.2という値は従来のこの種のリチウム複合酸化物のリチウム組成として開示されているものであり、a=1の場合と同様の結晶構造により、本願における同様の作用・効果を得られる(例えば本出願人の先願である特開2008−251434号公報参照)。   Note that the lithium composite oxide of (Chemical Formula 1) may contain excessive lithium as compared with the conventional lithium composite oxide. That is, a indicating the lithium composition of the lithium composite oxide of (Chemical Formula 1) may be greater than 1.2. Here, the value of 1.2 is disclosed as the lithium composition of the conventional lithium composite oxide of this type, and the same action and effect in the present application can be obtained by the same crystal structure as in the case of a = 1. (For example, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-251434, which is a prior application of the present applicant).

(化1)のリチウム複合酸化物のリチウム組成を示すaが、1.2より大きくても、リチウム複合酸化物の結晶構造は、aが1.2以下の場合と同様である。また、化1におけるリチウム組成を示すaが、1.2より大きくても、1.4以下であれば、充放電に伴う酸化還元反応におけるリチウム複合酸化物を構成する遷移金属の化学状態は、aが1.2以下の場合と比して、大幅には変わらない。   Even if a indicating the lithium composition of the lithium composite oxide of (Chemical Formula 1) is larger than 1.2, the crystal structure of the lithium composite oxide is the same as that when a is 1.2 or less. In addition, even if a indicating the lithium composition in Chemical Formula 1 is greater than 1.2 and 1.4 or less, the chemical state of the transition metal constituting the lithium composite oxide in the oxidation-reduction reaction associated with charge / discharge is: Compared with the case where a is 1.2 or less, there is no significant change.

bの範囲は、例えば、0≦b≦1.0である。この範囲外に値が小さくなると、正極活物質の放電容量が減少してしまう。この範囲外に値が大きくなると、複合酸化物粒子の結晶構造の安定性が低下し、正極活物質の充放電の繰返しの容量低下と、安全性の低下の原因となる。   The range of b is, for example, 0 ≦ b ≦ 1.0. When the value decreases outside this range, the discharge capacity of the positive electrode active material decreases. If the value is increased outside this range, the stability of the crystal structure of the composite oxide particles decreases, which causes a decrease in the capacity of repeated charge / discharge of the positive electrode active material and a decrease in safety.

cの範囲は、例えば、1.8≦c≦2.2である。この範囲外に値が小さくなる場合ならびにこの範囲外に値が大きくなる場合には、複合酸化物粒子の結晶構造の安定性が低下し、正極活物質の充放電の繰返しの容量低下と、安全性の低下の原因となって、正極活物質の放電容量が減少する。   The range of c is, for example, 1.8 ≦ c ≦ 2.2. When the value decreases outside this range and when the value increases outside this range, the stability of the crystal structure of the composite oxide particles decreases, the capacity of the positive electrode active material is repeatedly reduced and the safety decreases. As a result, the discharge capacity of the positive electrode active material decreases.

[粒径]
正極活物質の平均粒径は、2.0μm以上50μm以下であることが好ましい。平均粒径が2.0μm未満であると、正極作製時に正極活物質層をプレスする際に正極活物質層が剥離してしまう。また、正極活物質の表面積が増えるために、導電剤や結着剤の添加量を増やす必要があり、単位重量あたりのエネルギー密度が小さくなってしまう傾向がある。一方、この平均粒径が50μmを超えると、粒子がセパレータを貫通し、短絡を引き起こす傾向がある。
[Particle size]
The average particle diameter of the positive electrode active material is preferably 2.0 μm or more and 50 μm or less. When the average particle size is less than 2.0 μm, the positive electrode active material layer is peeled off when the positive electrode active material layer is pressed during the production of the positive electrode. Further, since the surface area of the positive electrode active material is increased, it is necessary to increase the amount of the conductive agent and the binder added, and the energy density per unit weight tends to be reduced. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 50 μm, the particles tend to penetrate the separator and cause a short circuit.

このような正極13は、厚みが250μm以下であることが好ましい。   Such a positive electrode 13 preferably has a thickness of 250 μm or less.

[負極]
負極14は、例えば、負極集電体14Aと、この負極集電体14Aの両面に設けられた負極活物質層14Bとを有している。負極集電体14Aは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。
[Negative electrode]
The negative electrode 14 includes, for example, a negative electrode current collector 14A and a negative electrode active material layer 14B provided on both surfaces of the negative electrode current collector 14A. The negative electrode current collector 14A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil.

負極活物質層14Bは、例えば、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて導電助剤および結着剤を含んでいてもよい。   The negative electrode active material layer 14B includes, for example, one or more negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode active material, and a conductive additive as necessary. And may contain a binder.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化性炭素あるいは易黒鉛化炭素などの炭素材料が挙げられる。炭素材料には、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよく、また、平均粒子径の異なる2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. Any one of these carbon materials may be used alone, or two or more of them may be mixed and used, or two or more of them having different average particle diameters may be mixed and used.

また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素を構成元素として含む材料が挙げられる。具体的には、リチウムと合金を形成可能な金属元素の単体、合金、あるいは化合物、またはリチウムと合金を形成可能な半金属元素の単体、合金、あるいは化合物、またはこれらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。   Further, examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a material containing a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element. Specifically, a simple substance, alloy, or compound of a metal element capable of forming an alloy with lithium, or a simple substance, alloy, or compound of a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, or one or more of these. The material which has these phases in at least one part is mentioned.

このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)あるいはスズ(Sn)である。ケイ素(Si)およびスズ(Sn)はリチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Examples of such metal elements or metalloid elements include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), and bismuth (Bi). , Cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium (Hf) Is mentioned. Among them, the group 14 metal element or metalloid element in the long-period periodic table is preferable, and silicon (Si) or tin (Sn) is particularly preferable. This is because silicon (Si) and tin (Sn) have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.

ケイ素(Si)の合金としては、例えば、ケイ素(Si)以外の第2の構成元素として、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。スズ(Sn)の合金としては、例えば、スズ(Sn)以外の第2の構成元素として、ケイ素(Si)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。   As an alloy of silicon (Si), for example, as a second constituent element other than silicon (Si), tin (Sn), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr). The thing containing 1 type is mentioned. As an alloy of tin (Sn), for example, as a second constituent element other than tin (Sn), silicon (Si), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr). The thing containing 1 type is mentioned.

ケイ素(Si)の化合物あるいはスズ(Sn)の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、ケイ素(Si)またはスズ(Sn)に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。   Examples of the compound of silicon (Si) or tin (Sn) include those containing oxygen (O) or carbon (C), and in addition to silicon (Si) or tin (Sn), Two constituent elements may be included.

[セパレータ]
セパレータ15は、電気的に安定であると共に、正極活物質、負極活物質あるいは溶媒に対して化学的に安定であり、かつ電気伝導性を有していなければどのようなものを用いてもよい。例えば、高分子の不織布、多孔質フィルム、ガラスあるいはセラミックスの繊維を紙状にしたものを用いることができ、これらを複数積層して用いてもよい。特に、多孔質ポリオレフィンフィルムを用いることが好ましく、これをポリイミド、ガラスあるいはセラミックスの繊維などよりなる耐熱性の材料と複合させたものを用いてもよい。
[Separator]
Any separator may be used as long as it is electrically stable, chemically stable with respect to the positive electrode active material, the negative electrode active material, or the solvent, and has no electrical conductivity. . For example, a polymer nonwoven fabric, a porous film, glass or ceramic fibers in a paper shape can be used, and a plurality of these may be laminated. In particular, a porous polyolefin film is preferably used, and a composite of this with a heat-resistant material made of polyimide, glass, ceramic fibers, or the like may be used.

[電解質]
電解質16は、電解液と、この電解液を保持する高分子化合物を含む保持体とを含有しており、いわゆるゲル状となっている。電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する溶媒とを含んでいる。電解質塩としては、例えば、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、あるいはLiAsF6などのリチウム塩が挙げられる。電解質塩にはいずれか1種を用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。
[Electrolytes]
The electrolyte 16 contains an electrolytic solution and a holding body containing a polymer compound that holds the electrolytic solution, and is in a so-called gel form. The electrolytic solution includes an electrolyte salt and a solvent that dissolves the electrolyte salt. Examples of the electrolyte salt include lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , or LiAsF 6 . Any one of the electrolyte salts may be used, or two or more of them may be mixed and used.

溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトンなどのラクトン系溶媒、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチルなどの炭酸エステル系溶媒、1,2−ジメトキシエタン、1−エトキシ−2−メトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフランあるいは2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類などの非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the solvent include lactone solvents such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. Carbonate ester solvents such as 1,2-dimethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ether solvents such as tetrahydrofuran or 2-methyltetrahydrofuran, nitrile solvents such as acetonitrile, Nonaqueous solvents such as sulfolane-based solvents, phosphoric acids, phosphate ester solvents, or pyrrolidones are mentioned. Any one type of solvent may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

また、溶媒として、環状エステルまたは鎖状エステルの水素の一部または全部がフッ素化された化合物を含むことが好ましい。このフッ素化された化合物としては、ジフルオロエチレンカーボネート(4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン)を用いることが好ましい。負極活物質としてケイ素(Si)、スズ(Sn)、ゲルマニウム(Ge)などの化合物を含む負極14を用いた場合であっても、充放電サイクル特性を向上させることができ、特にジフルオロエチレンカーボネートがサイクル特性改善効果に優れるからである。   The solvent preferably contains a compound in which part or all of hydrogen of the cyclic ester or chain ester is fluorinated. As the fluorinated compound, difluoroethylene carbonate (4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one) is preferably used. Even when the negative electrode 14 containing a compound such as silicon (Si), tin (Sn), or germanium (Ge) is used as the negative electrode active material, the charge / discharge cycle characteristics can be improved. In particular, difluoroethylene carbonate is used. This is because the cycle characteristic improvement effect is excellent.

高分子化合物は、溶媒を吸収してゲル化するものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデンあるいはビニリデンフルオロライドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素系高分子化合物、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレンオキサイドあるいはポリメチルメタクリレートを繰返し単位として含むものなどが挙げられる。高分子化合物には、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   The polymer compound may be any one that gels upon absorption of a solvent. For example, a fluorine-based polymer compound such as polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polyethylene oxide or polyethylene oxide. And ether-based polymer compounds such as crosslinked products containing polyacrylonitrile, polypropylene oxide, or polymethyl methacrylate as repeating units. Any one of these polymer compounds may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

特に、酸化還元安定性の点からは、フッ素系高分子化合物が望ましく、中でも、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとを成分として含む共重合体が好ましい。さらに、この共重合体は、モノメチルマレイン酸エステルなどの不飽和二塩基酸のモノエステル、三フッ化塩化エチレンなどのハロゲン化エチレン、炭酸ビニレンなどの不飽和化合物の環状炭酸エステル、またはエポキシ基含有アクリルビニルモノマーなどを成分とし
て含んでいてもよい。より高い特性を得ることができるからである。
In particular, from the viewpoint of redox stability, a fluorine-based polymer compound is desirable, and among them, a copolymer containing vinylidene fluoride and hexafluoropropylene as components is preferable. Furthermore, this copolymer contains monoesters of unsaturated dibasic acids such as monomethylmaleic acid ester, halogenated ethylenes such as ethylene trifluorochloride, cyclic carbonates of unsaturated compounds such as vinylene carbonate, or epoxy group-containing compounds. An acrylic vinyl monomer may be included as a component. This is because higher characteristics can be obtained.

さらに、固体電解質としては、リチウムイオン導電性を有する材料であれば無機固体電解質、高分子固体電解質いずれも用いることができる。無機固体電解質として、窒化リチウム、よう化リチウム等が挙げられる。高分子固体電解質は電解質塩とそれを溶解する高分子化合物からなり、その高分子化合物はポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ(メタクリレート)エステル系、アクリレート系などを単独あるいは分子中に共重合、または混合して用いることができる。   Furthermore, as the solid electrolyte, any inorganic solid electrolyte or polymer solid electrolyte can be used as long as the material has lithium ion conductivity. Examples of the inorganic solid electrolyte include lithium nitride and lithium iodide. A polymer solid electrolyte is composed of an electrolyte salt and a polymer compound that dissolves the electrolyte salt. The polymer compound is composed of an ether polymer such as poly (ethylene oxide) or a crosslinked product, a poly (methacrylate) ester, an acrylate, or the like. It can be used alone, copolymerized or mixed in the molecule.

[正極の製造方法]
まず、この発明における金属元素Mを含む複合酸化物粒子を合成する。複合酸化物粒子を合成する手段は特に限定されない。更に硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)から選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物と反応させて金属元素Mの表面濃度を上昇させる方法に関しても公知の各種の方法が適用可能である。
[Production method of positive electrode]
First, composite oxide particles containing the metal element M in the present invention are synthesized. The means for synthesizing the composite oxide particles is not particularly limited. Furthermore, various known methods can be applied to the method of increasing the surface concentration of the metal element M by reacting with a compound containing at least one element selected from sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F). It is.

また、複合酸化物粒子の表面を被覆する方法の一例として、金属元素Mを含むリチウム遷移金属複合酸化物と硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)を含む化合物とをボールミル、擂潰機、微粉砕機などを用いて粉砕混合被着する方法を用いる事が可能である。この場合、水で例示できる、多少の液体分を添加して行なうことも有効である。また、メカノケミカル処理による被着や、スパッタやCVD(Chemical Vapor Deposition ;化学気相成長)法のような気相法によって金属化合物を被着させることもできる。   As an example of a method for coating the surface of the composite oxide particles, a lithium transition metal composite oxide containing a metal element M and a compound containing sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) are mixed with a ball mill, It is possible to use a method of crushing and adhering using a crusher or a fine crusher. In this case, it is also effective to add a small amount of liquid which can be exemplified by water. Alternatively, the metal compound can be deposited by mechanochemical treatment or by a vapor phase method such as sputtering or CVD (Chemical Vapor Deposition).

さらに、原料を水中やエタノールなどの溶媒中で混合することや、液相における中和による晶析等によりリチウム遷移金属複合酸化物粒子上に元素硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)を含む表面を形成することもできる。このようにして金属元素Mを含むリチウム遷移金属複合坂物に硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)を存在させた後、熱処理を行うことで金属元素Mの表面濃度を上昇させることが好ましい。熱処理は、例えば350〜900℃程度、で行われる。得られたリチウム遷移金属複合酸化物は粉体物性の調整など、公知の技術が施されたものであっても良い。   Furthermore, elemental sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) are mixed on the lithium transition metal composite oxide particles by mixing raw materials in a solvent such as water or ethanol, or by crystallization by neutralization in the liquid phase. ) Can also be formed. Thus, after sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) are present in the lithium transition metal composite slope including the metal element M, the surface concentration of the metal element M is increased by performing heat treatment. It is preferable. The heat treatment is performed at about 350 to 900 ° C., for example. The obtained lithium transition metal composite oxide may be subjected to a known technique such as adjustment of powder physical properties.

続いて、正極活物質と、結着剤と、炭素材料などの導電助剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散して正極合剤スラリーを調製する。結着剤は、ポリフッ化ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレンなどを用いる。   Subsequently, a positive electrode active material, a binder, and a conductive additive such as a carbon material are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. To prepare a positive electrode mixture slurry. As the binder, polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene is used.

次に、この正極合剤スラリーを正極集電体13Aに塗布し乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層13Bを形成し、正極13を得る。なお、炭素材料などの導電助剤は、正極合剤を調製する際に必要に応じて混合する。   Next, this positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 13A and dried, and then compression-molded by a roll press or the like to form the positive electrode active material layer 13B, whereby the positive electrode 13 is obtained. In addition, a conductive additive such as a carbon material is mixed as necessary when preparing the positive electrode mixture.

[負極の製造方法]
次に、負極14は、以下のようにして作製する。まず、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体14Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層14Bを形成し、負極14を得る。
[Production method of negative electrode]
Next, the negative electrode 14 is produced as follows. First, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a negative electrode mixture slurry. Next, after applying this negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector 14A and drying the solvent, the negative electrode active material layer 14B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 14 is obtained.

[非水電解質電池の製造方法]
この非水電解質電池は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、正極13および負極14のそれぞれに、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質16を形成する。そののち、正極集電体13Aの端部に正極リード11を溶接により取り付けると共に、負極集電体14Aの端部に負極リード12を溶接により取り付ける。
[Method for producing non-aqueous electrolyte battery]
This non-aqueous electrolyte battery can be manufactured, for example, as follows. First, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 13 and the negative electrode 14, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte 16. After that, the positive electrode lead 11 is attached to the end of the positive electrode current collector 13A by welding, and the negative electrode lead 12 is attached to the end of the negative electrode current collector 14A by welding.

次に、電解質16が形成された正極13と負極14とをセパレータ15を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ17を接着して巻回電極体10を形成する。最後に、例えば、外装部材1の間に巻回電極体10を挟み込み、外装部材1の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード11および負極リード12と外装部材1との間には密着フィルム2を挿入する。これにより、図1および図2に示した非水電解質電池が完成する。   Next, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 on which the electrolyte 16 is formed are laminated through a separator 15 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction and the protective tape 17 is adhered to the outermost peripheral portion. Thus, the wound electrode body 10 is formed. Finally, for example, the wound electrode body 10 is sandwiched between the exterior members 1 and the outer edge portions of the exterior member 1 are brought into close contact with each other by thermal fusion or the like and sealed. At that time, the adhesion film 2 is inserted between the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 and the exterior member 1. Thereby, the nonaqueous electrolyte battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

また、この非水電解質電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述のようにして正極13および負極14を作製し、正極13および負極14に正極リード11および負極リード12を取り付ける。そして、正極13と負極14とをセパレータ15を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ17を接着して、巻回電極体10の前駆体である巻回体を形成する。次に、この巻回体を外装部材1に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材1の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材1の内部に注液する。   Further, this nonaqueous electrolyte battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are prepared as described above, and the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are attached to the positive electrode 13 and the negative electrode 14. And the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are laminated | stacked and wound via the separator 15, the protective tape 17 is adhere | attached on the outermost periphery part, and the winding body which is the precursor of the winding electrode body 10 is formed. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 1, and the outer peripheral edge except for one side is heat-sealed to form a bag shape, which is stored inside the exterior member 1. Subsequently, an electrolyte composition including an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the interior of the exterior member 1 is prepared. Inject the solution.

電解質用組成物を注入したのち、外装部材1の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質16を形成し、図1および図2に示した非水電解質電池を組み立てる。   After injecting the electrolyte composition, the opening of the exterior member 1 is heat-sealed in a vacuum atmosphere and sealed. Next, heat is applied to polymerize the monomer to obtain a polymer compound, thereby forming the gel electrolyte 16 and assembling the nonaqueous electrolyte battery shown in FIGS.

サイクル特性等の改善の詳細は明らかではないが、次のような機構によるものと推測される。充電状態にあるリチウムイオン二次電池内部では、正極は強い酸化性を有する状態にあり、正極に接する電解液は、特に高温環境下では酸化分解が進みやすい環境にある。電解液の分解が進行すると、不活性な被膜が正極活物質粒子上に形成されて電子移動やリチウムイオンの移動を阻害する。   Details of the improvement in cycle characteristics and the like are not clear, but are presumed to be due to the following mechanism. Inside the lithium ion secondary battery in a charged state, the positive electrode is in a state having strong oxidizability, and the electrolytic solution in contact with the positive electrode is in an environment in which oxidative decomposition easily proceeds particularly in a high temperature environment. As decomposition of the electrolytic solution proceeds, an inactive film is formed on the positive electrode active material particles, thereby inhibiting electron transfer and lithium ion transfer.

更に、分解された成分は非常に活性な分子を電極細孔内の電解液中に生成し、電解液の劣化を加速させたり、正極活物質を攻撃して構成元素を溶解させ、容量を減少させたりする。すなわち、このような現象を抑制するためには、正極活物質粒子と電解液の界面の安定化のみでは不十分で、更に正極活物質粒子外の粒子近傍で活性分子を安定化の両方の作用を協奏させる事が必要である。   In addition, the decomposed components generate very active molecules in the electrolyte in the electrode pores, accelerating the deterioration of the electrolyte or attacking the positive electrode active material to dissolve the constituent elements and reduce the capacity I will let you. In other words, in order to suppress such a phenomenon, it is not sufficient to stabilize the interface between the positive electrode active material particles and the electrolyte solution. Furthermore, both active molecules are stabilized in the vicinity of the particles outside the positive electrode active material particles. Must be concerted.

この発明におけるリチウム含有遷移金属酸化物では、粒子内部の主要遷移金属とは異なる金属元素Mを粒子表面に配する事により、正極活物質と電解液界面の安定化を図り、更に粒子近傍に硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)から選ばれる少なくとも1種の元素を凝集した形態で含むリチウム遷移金属複合酸化物を配する事により活性分子の安定化を図ることができる。これにより、両者の相乗効果を誘起させる事で非常に高いレベルの電池性能の向上を実現していると考えられる。   In the lithium-containing transition metal oxide according to the present invention, the metal element M different from the main transition metal inside the particle is arranged on the particle surface, thereby stabilizing the positive electrode active material and the electrolyte solution interface, and sulfur in the vicinity of the particle. By arranging a lithium transition metal composite oxide containing at least one element selected from (S), phosphorus (P) and fluorine (F) in an aggregated form, the active molecule can be stabilized. Thereby, it is considered that a very high level of battery performance improvement is realized by inducing a synergistic effect of the two.

さらにあらかじめ粒子内部に金属元素Mを均一に存在させてから表面の金属元素Mの濃度上げることにより金属元素Mの表面の存在状態を均一にし、金属元素Mによる安定化効果を最大限発揮させることが出来、性能向上が図られているものと考えられる。   Furthermore, by making the metal element M uniformly present inside the particles in advance and then increasing the concentration of the metal element M on the surface, the surface state of the metal element M is made uniform, and the stabilization effect by the metal element M is maximized. It can be considered that the performance has been improved.

〔効果〕
この発明の第1の実施の形態の非水電解質電池によれば、サイクル特性の劣化や高温環境での充放電による内部抵抗の上昇を抑制し、高容量化と電池特性の両立を図ることができる。
〔effect〕
According to the nonaqueous electrolyte battery of the first embodiment of the present invention, it is possible to suppress the deterioration of cycle characteristics and the increase in internal resistance due to charging / discharging in a high temperature environment, thereby achieving both high capacity and battery characteristics. it can.

2.第2の実施の形態(非水電解質電池の第2の例)
この発明の第2に実施の形態について説明する。この発明の第2の実施の形態による非水電解質電池は、第1の実施の形態の非水電解質電池において、より均一に被覆材を被覆させた正極活物質材料を用いた正極を備えるものである。
2. Second embodiment (second example of nonaqueous electrolyte battery)
A second embodiment of the present invention will be described. The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment of the present invention is the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment, and includes a positive electrode using a positive electrode active material material coated with a coating material more uniformly. is there.

なお、第2の実施の形態の非水電解質電池は、正極活物質以外は第1の実施の形態の非水電解質電池と同じ材料および構成であるため、説明を省略する。   The nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment is the same material and configuration as the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment except for the positive electrode active material, and thus the description thereof is omitted.

[正極活物質]
正極活物質は、第1の実施の形態と同様に、例えば複合酸化物粒子内部に主要遷移金属とは異なる金属元素Mを含み、金属元素Mが粒子の中心から粒子表面に向かって濃度勾配を有している。濃度勾配は、粒子表面に近づくにしたがって、金属元素Mの濃度が濃くなるものである。そして、複合酸化物粒子の表面には硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)から選ばれる少なくとも1種の元素を凝集した形態で含むリチウム含有遷移金属複合酸化物を用いている。
[Positive electrode active material]
As in the first embodiment, the positive electrode active material includes, for example, a metal element M different from the main transition metal inside the composite oxide particle, and the metal element M has a concentration gradient from the center of the particle toward the particle surface. Have. The concentration gradient is such that the concentration of the metal element M increases as it approaches the particle surface. A lithium-containing transition metal composite oxide containing at least one element selected from sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) in an aggregated form is used on the surface of the composite oxide particles.

第2の実施の形態では、被覆材として用いられる硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)から選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物の融点、もしくはこの化合物の熱分解物の融点が、70℃以上600℃以下であることを特徴としている。複合酸化物粒子の表面にボールミル等によって被着された化合物もしくは化合物の熱分解物は、加熱によって溶融して液状となり、複合酸化物粒子表面を均一に覆うことができる。この後、加熱により溶融した化合物もしくは化合物の熱分解物と、複合酸化物粒子との間に反応が生じる。これにより、第1の実施の形態の正極活物質よりも、被覆材をより効率よく均一に被覆させることができる。   In the second embodiment, the melting point of a compound containing at least one element selected from sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) used as a coating material, or the melting point of a thermal decomposition product of this compound Is 70 ° C. or more and 600 ° C. or less. The compound or thermal decomposition product of the compound deposited on the surface of the composite oxide particle by a ball mill or the like is melted by heating to become a liquid and can uniformly cover the surface of the composite oxide particle. Thereafter, a reaction occurs between the compound melted by heating or a thermal decomposition product of the compound and the composite oxide particles. Thereby, the coating material can be more efficiently and uniformly coated than the positive electrode active material of the first embodiment.

また、600℃を超える温度で熱処理された場合、複合酸化物粒子自体に構造変化等の反応が生じてしまう。しかしながら、第2の実施の形態の正極活物質では、複合酸化物粒子自体に構造変化等の反応が生じてしまう前に、被覆材が溶融して表面を覆うため、上述のような構造変化の前に安定な構造を形成できる。   In addition, when heat treatment is performed at a temperature exceeding 600 ° C., a reaction such as structural change occurs in the composite oxide particles themselves. However, in the positive electrode active material of the second embodiment, the coating material melts and covers the surface before a reaction such as a structural change occurs in the composite oxide particle itself. A stable structure can be formed before.

ここで、化合物もしくは化合物の熱分解物の融点が600℃を超える場合には、融点に達する前に被覆処理が開始される。すなわち複合酸化物粒子と化合物または化合物の熱分解物が溶融して複合酸化物粒子表面を均一に覆う前に化合物または化合物の熱分解物と複合酸化物粒子との反応が開始される。この場合、被覆材が複合酸化物粒子と接している部分のみ反応が生じるため、被覆処理が不均一になってしまい好ましくない。また、600℃を超える温度で熱処理された場合、複合酸化物粒子自体に構造変化等の反応が生じてしまう。一方、化合物もしくは化合物の熱分解物の融点が70℃未満である場合には、ボールミル等による複合酸化物粒子表面への被覆材の被覆処理の際に被覆材が溶解または分解してしまい、均一な被覆がなされないため好ましくない。   Here, when the melting point of the compound or the thermal decomposition product of the compound exceeds 600 ° C., the coating treatment is started before the melting point is reached. That is, the reaction between the compound or the thermal decomposition product of the compound and the composite oxide particle is started before the composite oxide particle and the compound or the thermal decomposition product of the compound are melted to uniformly cover the surface of the composite oxide particle. In this case, since the reaction occurs only in the portion where the coating material is in contact with the composite oxide particles, the coating treatment becomes non-uniform, which is not preferable. In addition, when heat treatment is performed at a temperature exceeding 600 ° C., a reaction such as structural change occurs in the composite oxide particles themselves. On the other hand, when the melting point of the compound or the pyrolyzate of the compound is less than 70 ° C., the coating material is dissolved or decomposed when the coating material is coated on the surface of the composite oxide particles by a ball mill or the like. It is not preferable because it is not covered properly.

被覆材の平均粒径は、30μm以下であることが好ましい。被覆材を均一に被覆させることができるからである。被覆材の平均粒径が大きすぎる場合、被覆材と複合酸化物粒子の混合時において充分に混合されない。このため、ボールミル等による被覆材の被着時に、均一に被着することができなくなってしまう。なお、被覆材の平均粒径については、下限はなく、平均粒径が小さいほど被覆材が均一に被着する。しかしながら、被覆材は粉砕によって粒径が調整され、粉砕により形成できる粒子の粒径の下限は1μm程度となる。   The average particle diameter of the covering material is preferably 30 μm or less. This is because the coating material can be uniformly coated. When the average particle diameter of the coating material is too large, the coating material and the composite oxide particles are not sufficiently mixed. For this reason, it becomes impossible to deposit uniformly when the covering material is deposited by a ball mill or the like. In addition, there is no lower limit about the average particle diameter of a coating | covering material, and a coating | covering material adheres uniformly, so that an average particle diameter is small. However, the particle size of the coating material is adjusted by pulverization, and the lower limit of the particle size of particles that can be formed by pulverization is about 1 μm.

このような被覆材としては、リン酸水素二アンモニウム((NH42HPO4)、リン酸二水素アンモニウム(NH42PO4)、硫酸アンモニウム((NH42HPO4)、リン酸(H3PO4)等が挙げられる。これら材料は、熱処理の際にカチオンが蒸発等により除去される。これにより、正極活物質に不純物が残らないため、容量の低下を防止するとともに、不純物による弊害を防止する。 Examples of such a covering material include diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), and phosphoric acid. (H 3 PO 4 ) and the like. In these materials, cations are removed by evaporation or the like during the heat treatment. As a result, no impurities remain in the positive electrode active material, thereby preventing a decrease in capacity and preventing harmful effects due to the impurities.

第2の実施の形態では、金属元素Mの表面濃度が上昇し、複合酸化物粒子の中心から表面に向かって金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有する。そして、熱処理後の正極活物質は、表面に被覆材のカチオンが消失し、被覆材のアニオンに起因する硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)等が均一に点在する。また、被覆材のアニオンと、複合酸化物粒子表面とが反応し、被覆材のアニオンに起因する硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)と、例えば複合酸化物粒子のリチウムとからなる化合物が複合酸化物粒子表面に存在する。   In the second embodiment, the surface concentration of the metal element M increases, and the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface. And the positive electrode active material after heat processing lose | disappears the cation of a coating | covering material on the surface, and sulfur (S), phosphorus (P), fluorine (F), etc. which originate in the anion of a coating | covering material are scattered uniformly. Further, the anion of the coating material reacts with the surface of the composite oxide particle, and from sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) resulting from the anion of the coating material, for example, lithium of the composite oxide particle Is present on the surface of the composite oxide particle.

なお、複合酸化物粒子および複合酸化物粒子に含まれる主要遷移金属とは異なる金属元素Mは、第1の実施の形態と同様の材料を用いることができる。   In addition, the metal element M different from the main transition metal contained in the composite oxide particles and the composite oxide particles can be the same material as in the first embodiment.

[正極活物質の製造方法]
第2の実施の形態における正極は、例えば次のようにして作製することができる。
[Method for producing positive electrode active material]
The positive electrode in 2nd Embodiment can be produced as follows, for example.

まず、複合酸化物粒子の表面を被覆材被覆する。複合酸化物粒子の表面を被覆する方法の一例としては、第1の実施の形態と同様に、金属元素Mを含むリチウム遷移金属複合酸化物と硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)を含む化合物とをボールミル、擂潰機、微粉砕機などを用いて粉砕混合被着する方法を用いる事が可能である。この場合、水で例示できる、多少の液体分を添加して行なうことも有効である。また、メカノケミカル処理による被着や、スパッタやCVD(Chemical Vapor Deposition ;化学気相成長)法のような気相法によって金属化合物を被着させることもできる。   First, the surface of the composite oxide particle is coated with a coating material. As an example of the method for coating the surface of the composite oxide particles, as in the first embodiment, a lithium transition metal composite oxide containing a metal element M and sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F ) Can be used to pulverize, mix and deposit using a ball mill, a pulverizer, a fine pulverizer or the like. In this case, it is also effective to add a small amount of liquid which can be exemplified by water. Alternatively, the metal compound can be deposited by mechanochemical treatment or by a vapor phase method such as sputtering or CVD (Chemical Vapor Deposition).

このようにして金属元素Mを含むリチウム遷移金属複合坂物に硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)を存在させた後、熱処理を行うことで金属元素Mの表面濃度を上昇させることが好ましい。熱処理は、例えば700〜900℃程度で行われることが好ましい。得られたリチウム遷移金属複合酸化物は粉体物性の調整など、公知の技術が施されたものであっても良い。   Thus, after sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) are present in the lithium transition metal composite slope including the metal element M, the surface concentration of the metal element M is increased by performing heat treatment. It is preferable. The heat treatment is preferably performed at about 700 to 900 ° C., for example. The obtained lithium transition metal composite oxide may be subjected to a known technique such as adjustment of powder physical properties.

熱処理時には、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)を含む化合物が溶融し、液状となって、複合酸化物粒子の表面が均一に覆われる。そして、さらに熱処理を続けることにより、被覆材が熱分解した後にカチオンが消失し、アニオンと複合酸化物粒子に含まれる金属元素Mとが反応する。なお、複合酸化物粒子表面において被覆材が溶融した後、熱処理の処理温度を上げて被覆材と複合酸化物粒子とを反応させるようにしても良い。   At the time of heat treatment, the compound containing sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is melted and becomes liquid, and the surface of the composite oxide particles is uniformly covered. Further, by continuing the heat treatment, the cation disappears after the coating material is thermally decomposed, and the anion reacts with the metal element M contained in the composite oxide particle. Note that after the coating material is melted on the surface of the composite oxide particles, the temperature of the heat treatment may be increased to cause the coating material and the composite oxide particles to react.

〔効果〕
この発明の第2の実施の形態では、複合酸化物粒子の構造変化等が生じる前に、被覆材により複合酸化物粒子の表面をより均一に覆うことができる。このため、正極活物質としての機能を向上させ、非水電解質電池の電池特性をより向上させることができる。
〔effect〕
In the second embodiment of the present invention, the surface of the composite oxide particle can be more uniformly covered with the coating material before the structural change or the like of the composite oxide particle occurs. For this reason, the function as a positive electrode active material can be improved, and the battery characteristic of a nonaqueous electrolyte battery can be improved more.

3.第3の実施の形態(非水電解質電池の第3の例)
この発明の第3の実施の形態について説明する。この発明の第3の実施の形態による非水電解質電池は、第1の実施の形態の非水電解質電池において、ゲル状の電解質16に代えて電解液を用いるものである。この場合、電解液はセパレータ15に含浸される。電解液としては、上述の第1の実施形態と同様のものを用いることができる。
3. Third embodiment (third example of nonaqueous electrolyte battery)
A third embodiment of the present invention will be described. The nonaqueous electrolyte battery according to the third embodiment of the present invention uses an electrolyte solution instead of the gel electrolyte 16 in the nonaqueous electrolyte battery according to the first embodiment. In this case, the electrolytic solution is impregnated in the separator 15. As the electrolytic solution, the same one as in the first embodiment described above can be used.

このような構成を有する非水電解質電池は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、正極13および負極14を作製する。正極13および負極14の作製は、第1の実施の形態の説明と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。   The nonaqueous electrolyte battery having such a configuration can be manufactured, for example, as follows. First, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are produced. Since the production of the positive electrode 13 and the negative electrode 14 is the same as that described in the first embodiment, a detailed description thereof is omitted here.

次に、正極13および負極14に、正極リード11および負極リード12を取り付けたのち、正極13と負極14とをセパレータ15を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ17を接着する。   Next, after attaching the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 to the positive electrode 13 and the negative electrode 14, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are laminated and wound via the separator 15, and the protective tape 17 is adhered to the outermost peripheral portion. .

これにより、巻回電極体10の構成において、電解質16を省略した構成の巻回電極体を得る。この巻回電極体を外装部材1の間に挟み込んだのち、電解液を注入して外装部材1を密閉する。以上により、この発明の第3の実施の形態による非水電解質電池が得られる。   Thereby, in the structure of the wound electrode body 10, the wound electrode body of the structure which abbreviate | omitted the electrolyte 16 is obtained. After sandwiching the wound electrode body between the exterior members 1, the exterior member 1 is sealed by injecting an electrolytic solution. As described above, the nonaqueous electrolyte battery according to the third embodiment of the present invention is obtained.

〔効果〕
この発明の第3の実施形態では、上述の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、サイクル特性の劣化や高温環境での充放電による内部抵抗の上昇を抑制し、高容量化と電池特性の両立を図ることができる。
〔effect〕
In the third embodiment of the present invention, the same effect as in the first embodiment described above can be obtained. That is, deterioration of cycle characteristics and increase in internal resistance due to charging / discharging in a high temperature environment can be suppressed, and both high capacity and battery characteristics can be achieved.

4.第4の実施の形態(非水電解質電池の第4の例)
次に、図3〜図4を参照しながら、この発明の第4の実施の形態による非水電解質電池の構成について説明する。図3は、この発明の第4の実施の形態による非水電解質電池の構成を示す。
4). Fourth Embodiment (Fourth Example of Nonaqueous Electrolyte Battery)
Next, the configuration of a nonaqueous electrolyte battery according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows a configuration of a nonaqueous electrolyte battery according to the fourth embodiment of the present invention.

この非水電解質電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶21の内部に、帯状の正極31と帯状の負極32とがセパレータ33を介して巻回された巻回電極体30を有している。   This non-aqueous electrolyte battery is a so-called cylindrical type, in which a strip-shaped positive electrode 31 and a strip-shaped negative electrode 32 are wound through a separator 33 inside a substantially hollow cylindrical battery can 21. An electrode body 30 is provided.

セパレータ33には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電池缶21は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶21の内部には、巻回電極体30を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板22、23がそれぞれ配置されている。   The separator 33 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. The battery can 21 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 21, a pair of insulating plates 22 and 23 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 30.

電池缶21の開放端部には、電池蓋24と、この電池蓋24の内側に設けられた安全弁機構25および熱感抵抗(PTC:Positive Temperature Coefficient)素子26とが、ガスケット27を介してかしめられることにより取り付けられている。これにより、電池缶21の内部は密閉されている。   At the open end of the battery can 21, a battery lid 24, a safety valve mechanism 25 and a heat sensitive resistance (PTC) element 26 provided inside the battery lid 24 are caulked via a gasket 27. It is attached by being. Thereby, the inside of the battery can 21 is sealed.

電池蓋24は、例えば、電池缶21と同様の材料により構成されている。安全弁機構25は、熱感抵抗素子26を介して電池蓋24と電気的に接続されている。安全弁機構25は、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板25Aが反転して電池蓋24と巻回電極体30との電気的接続を切断するようになっている。   The battery lid 24 is made of the same material as the battery can 21, for example. The safety valve mechanism 25 is electrically connected to the battery lid 24 via the heat sensitive resistance element 26. The safety valve mechanism 25 causes the disk plate 25 </ b> A to reverse and disconnect the electrical connection between the battery lid 24 and the wound electrode body 30 when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. It has become.

熱感抵抗素子26は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット27は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   When the temperature rises, the heat-sensitive resistor element 26 limits the current by increasing the resistance value, and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 27 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体30は、例えば、センターピン34を中心に巻回されている。巻回電極体30の正極31にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード35が接続されており、負極32にはニッケル(Ni)などよりなる負極リード36が接続されている。正極リード35は安全弁機構25に溶接されることにより電池蓋24と電気的に接続されており、負極リード36は電池缶21に溶接され電気的に接続されている。   The wound electrode body 30 is wound around a center pin 34, for example. A positive electrode lead 35 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 31 of the spirally wound electrode body 30, and a negative electrode lead 36 made of nickel (Ni) or the like is connected to the negative electrode 32. The positive electrode lead 35 is welded to the safety valve mechanism 25 to be electrically connected to the battery lid 24, and the negative electrode lead 36 is welded to and electrically connected to the battery can 21.

図4は、図3に示した巻回電極体30の一部を拡大して表す断面図ある。巻回電極体30は、正極31と負極32とをセパレータ33を介して積層し、巻回したものである。   4 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of the spirally wound electrode body 30 illustrated in FIG. The wound electrode body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 31 and a negative electrode 32 with a separator 33 interposed therebetween.

正極31は、例えば、正極集電体31Aと、この正極集電体31Aの両面に設けられた正極活物質層31Bとを有している。負極32は、例えば、負極集電体32Aと、この負極集電体32Aの両面に設けられた負極活物質層32Bとを有している。正極集電体31A、正極活物質層31B、負極集電体32A、負極活物質層32B、セパレータ33および電解液の構成はそれぞれ、上述の第1の実施形態における正極集電体13A、正極活物質層13B、負極集電体14A、負極活物質層14B、セパレータ15および電解液と同様である。   The positive electrode 31 includes, for example, a positive electrode current collector 31A and a positive electrode active material layer 31B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 31A. The negative electrode 32 includes, for example, a negative electrode current collector 32A and a negative electrode active material layer 32B provided on both surfaces of the negative electrode current collector 32A. The configurations of the positive electrode current collector 31A, the positive electrode active material layer 31B, the negative electrode current collector 32A, the negative electrode active material layer 32B, the separator 33, and the electrolyte solution are respectively the positive electrode current collector 13A and the positive electrode active material in the first embodiment described above. This is the same as the material layer 13B, the negative electrode current collector 14A, the negative electrode active material layer 14B, the separator 15, and the electrolytic solution.

[非水電解質電池の製造方法]
次に、この発明の第4の実施の形態による非水電解質電池の製造方法について説明する。正極31は、以下のようにして作製する。まず、正極活物質と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散して正極合剤スラリーを調製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体31Aに塗布し乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層31Bを形成し、正極31を得る。
[Method for producing non-aqueous electrolyte battery]
Next explained is a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte battery according to the fourth embodiment of the invention. The positive electrode 31 is produced as follows. First, a positive electrode active material and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode mixture slurry. Next, this positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 31A and dried, and then compression molded by a roll press machine or the like to form the positive electrode active material layer 31B, whereby the positive electrode 31 is obtained.

負極32は、以下のようにして作製する。まず、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとする。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体32Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層32Bを形成し、負極32を得る。   The negative electrode 32 is produced as follows. First, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a negative electrode mixture slurry. Next, after applying this negative electrode mixture slurry to the negative electrode current collector 32A and drying the solvent, the negative electrode active material layer 32B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 32 is obtained.

次に、正極集電体31Aに正極リード35を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体32Aに負極リード36を溶接などにより取り付ける。その後、正極31と負極32とをセパレータ33を介して巻回し、正極リード35の先端部を安全弁機構25に溶接すると共に、負極リード36の先端部を電池缶21に溶接する。   Next, the positive electrode lead 35 is attached to the positive electrode current collector 31A by welding or the like, and the negative electrode lead 36 is attached to the negative electrode current collector 32A by welding or the like. Thereafter, the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are wound through the separator 33, and the front end portion of the positive electrode lead 35 is welded to the safety valve mechanism 25 and the front end portion of the negative electrode lead 36 is welded to the battery can 21.

そして、巻回した正極31および負極32を一対の絶縁板22、23で挟み、電池缶21の内部に収納する。正極31および負極32を電池缶21の内部に収納したのち、電解質を電池缶21の内部に注入し、セパレータ33に含浸させる。   Then, the wound positive electrode 31 and negative electrode 32 are sandwiched between a pair of insulating plates 22 and 23 and housed inside the battery can 21. After the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are accommodated in the battery can 21, the electrolyte is injected into the battery can 21 and impregnated in the separator 33.

その後、電池缶21の開口端部に電池蓋24、安全弁機構25および熱感抵抗素子26を、ガスケット27を介してかしめることにより固定する。以上により、図3に示した非水電解質電池が作製される。   Thereafter, the battery lid 24, the safety valve mechanism 25, and the heat sensitive resistance element 26 are fixed to the opening end portion of the battery can 21 by caulking through the gasket 27. As described above, the nonaqueous electrolyte battery shown in FIG. 3 is manufactured.

〔効果〕
この発明の第4の実施の形態による非水電解質電池では、ガス発生を抑制し、内圧の上昇による破損を防止できる。
〔effect〕
In the nonaqueous electrolyte battery according to the fourth embodiment of the present invention, gas generation can be suppressed and damage due to an increase in internal pressure can be prevented.

5.他の実施の形態(変形例)
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、非水電解質電池の形状は、上述のものに限定されるものではない。例えば、コイン型などであってもよい。
5). Other embodiment (modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, the shape of the nonaqueous electrolyte battery is not limited to that described above. For example, it may be a coin type.

また、例えば、イオン伝導性高分子材料から構成される高分子固体電解質、またはイオン伝導性を有する無機材料から構成される無機固体電解質などを、電解質として用いてもよい。イオン伝導性高分子材料としては、例えば、ポリエーテル、ポリエステル、ポリフォスファゼン、あるいはポリシロキサンなどを挙げることができる。また、無機固体電解質としては、例えばイオン伝導性セラミックス、イオン伝導性結晶あるいはイオン伝導性ガラスなどを挙げることができる。   Further, for example, a polymer solid electrolyte composed of an ion conductive polymer material or an inorganic solid electrolyte composed of an ion conductive inorganic material may be used as the electrolyte. Examples of the ion conductive polymer material include polyether, polyester, polyphosphazene, and polysiloxane. Examples of the inorganic solid electrolyte include ion conductive ceramics, ion conductive crystals, and ion conductive glass.

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
実施例1では、複合酸化物粒子に対する被覆材の添加量を変化させて、複合酸化物粒子表面における被覆材の分布状態が異なる用にした正極活物質を用いた場合の電池特性を確認する。
<実施例1−1>
[正極の作製]
炭酸リチウム(Li2CO3)と酸化コバルト(Co34)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、炭酸マグネシウム(MgCO3)とをLi:Co:Al:Mg=1.00:0.98:0.01:0.01のモル比で混合した後、空気中において900℃で5時間焼成した。これにより、リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)を得た。このリチウム・コバルト複合酸化物の平均粒子径をレーザ散乱法により測定したところ、平均粒子径が13μmであった。
<Example 1>
In Example 1, the amount of the coating material added to the composite oxide particles was changed, and the battery characteristics when using a positive electrode active material for which the distribution state of the coating material on the surface of the composite oxide particles was different were confirmed.
<Example 1-1>
[Production of positive electrode]
Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), and magnesium carbonate (MgCO 3 ) are mixed with Li: Co: Al: Mg = 1.00: 0. After mixing at a molar ratio of .98: 0.01: 0.01, the mixture was fired in air at 900 ° C. for 5 hours. As a result, a lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) was obtained. When the average particle size of the lithium-cobalt composite oxide was measured by a laser scattering method, the average particle size was 13 μm.

続いて、このリチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して炭酸リチウム(Li2CO3)とリン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)が原子比でCo:Li:P=98:1:1となるように秤量・混合した。そして、リチウム・コバルト複合酸化物含む混合材料をメカノケミカルミカル装置によって1時間処理した。これにより、リチウム・コバルト複合酸化物粒子を中心材として、その表面に炭酸リチウムとリン酸水素二アンモニウムとが被着された焼成前駆体を作製した。 Subsequently, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) in atomic ratio to this lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ). It was weighed and mixed so that Co: Li: P = 98: 1: 1. Then, the mixed material containing lithium-cobalt composite oxide was treated for 1 hour by a mechanochemical mical apparatus. As a result, a calcined precursor in which lithium carbonate and diammonium hydrogen phosphate were deposited on the surface of the lithium / cobalt composite oxide particles as a central material was produced.

この焼成前駆体を毎分3℃の速度で昇温し、900℃で3時間保持した後、徐冷してこの発明のリチウム遷移金属複合酸化物を得た。リチウム遷移金属複合酸化物は、マグネシウム(Mg)がリチウム・コバルト複合酸化物粒子表面に均一に分布していた。また、マグネシウム(Mg)の表面濃度が粒子内部に比べて高く、さらにリン酸リチウム(Li3PO4)が粒子表面に点在して存在していた。 The calcined precursor was heated at a rate of 3 ° C. per minute, held at 900 ° C. for 3 hours, and then gradually cooled to obtain a lithium transition metal composite oxide of the present invention. In the lithium transition metal composite oxide, magnesium (Mg) was uniformly distributed on the surface of the lithium / cobalt composite oxide particles. Further, the surface concentration of magnesium (Mg) was higher than that inside the particle, and lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) was scattered on the particle surface.

なお、リチウム遷移金属複合酸化物表面の状態は、得られた粉末をSEM/EDXによって観察することにより確認した。上述のリチウム遷移金属複合酸化物の表面には、マグネシウム(Mg)が粒子表面に均一に分布し、さらにリン(P)が粒子表面に点在して存在することが確認された。また、マグネシウム濃度は、リチウム遷移金属複合酸化物の断面を切削して、半径方向の元素分布をオージェ電子分光法により測定することにより確認した。上述のリチウム遷移金属複合酸化物を確認したところ、マグネシウム濃度が表面から連続的に変化している様が観察された。   In addition, the state of the lithium transition metal complex oxide surface was confirmed by observing the obtained powder by SEM / EDX. It was confirmed that magnesium (Mg) was uniformly distributed on the particle surface and phosphorus (P) was scattered on the particle surface on the surface of the above-mentioned lithium transition metal composite oxide. The magnesium concentration was confirmed by cutting the cross section of the lithium transition metal composite oxide and measuring the elemental distribution in the radial direction by Auger electron spectroscopy. When the above-described lithium transition metal composite oxide was confirmed, it was observed that the magnesium concentration continuously changed from the surface.

また、この粉末についてCuKαを用いた粉末X線回折パターンを測定したところ、層状岩塩構造を有するLiCoO2に相当する回折ピークに加えてLi3PO4の回折ピークが確認された。 Further, this was measured powder X-ray diffraction pattern using CuKα the powder diffraction peaks of Li 3 PO 4 was confirmed in addition to a diffraction peak corresponding to LiCoO 2 having a layered rock salt structure.

以上のようにして得られたリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用い、以下に記すように非水電解質二次電池を作製し、高温時のサイクル特性および内部抵抗の変化を評価した。   Using the lithium transition metal composite oxide obtained as described above as a positive electrode active material, a non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared as described below, and changes in cycle characteristics and internal resistance at high temperatures were evaluated.

上述の正極活物質を98重量%、アモルファス性炭素粉(ケッチェンブラック)1.5重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)3重量%とを混合して正極合剤を調製した。この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリーを作製した後、この正極合剤スラリーを帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体の両面に均一に塗布した。続いて、正極集電体表面の正極合剤スラリーを温風乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成型し、正極合剤層を形成した。   A positive electrode mixture was prepared by mixing 98% by weight of the positive electrode active material described above, 1.5% by weight of amorphous carbon powder (Ketjen Black) and 3% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF). After this positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to produce a positive electrode mixture slurry, this positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector made of a strip-shaped aluminum foil. . Subsequently, the positive electrode mixture slurry on the surface of the positive electrode current collector was dried with hot air, and then compression molded with a roll press to form a positive electrode mixture layer.

[負極の作製]
黒鉛粉末95重量%と、PVdF5重量%とを混合して負極合剤を調製した。この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーを作製した後、負極合剤スラリーを帯状銅箔よりなる負極集電体の両面に均一に塗布し、さらに、これを加熱プレス成型することにより、負極合剤層を形成した。
[Production of negative electrode]
A negative electrode mixture was prepared by mixing 95% by weight of graphite powder and 5% by weight of PVdF. After this negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to produce a negative electrode mixture slurry, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both sides of a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil. Was subjected to hot press molding to form a negative electrode mixture layer.

[電解液の作製]
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とを体積比で1:1となるように混合した混合溶媒に、濃度が1mol/dm3となるように六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を溶解して非水電解液を調製した。
[Preparation of electrolyte]
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) are mixed at a volume ratio of 1: 1 so that the concentration becomes 1 mol / dm 3. Was dissolved to prepare a non-aqueous electrolyte.

[電池の組み立て]
以上のように作製された帯状の正極および負極を、多孔性ポリオレフィンフィルムからなるセパレータを介して多数回巻回し、渦巻き型の巻回電極体を作製した。この巻回電極体を、ニッケルめっきを施した鉄製電池缶に収納し、巻回電極体の上下両巻回面に絶縁板を配置した。次に、負極集電体と接続されたニッケル製の負極端子を電池缶の底部に溶接した。また、正極集電体と接続されたアルミニウム製の正極端子を、電池蓋と電気的な導通が確保された安全弁の突起部に溶接した。
[Battery assembly]
The strip-like positive electrode and negative electrode produced as described above were wound many times through a separator made of a porous polyolefin film, to produce a spiral wound electrode body. This wound electrode body was housed in a nickel-plated iron battery can, and insulating plates were disposed on both the upper and lower winding surfaces of the wound electrode body. Next, a nickel negative electrode terminal connected to the negative electrode current collector was welded to the bottom of the battery can. Moreover, the positive electrode terminal made from aluminum connected with the positive electrode electrical power collector was welded to the protrusion part of the safety valve with which electrical conduction with the battery cover was ensured.

最後に、上述の巻回電極体が組み込まれた電池缶内に非水電解液を注入した後、絶縁封口ガスケットを介して電池缶をかしめることにより、安全弁、PTC素子ならびに電池蓋を固定する。これにより、外径が18mm、高さが65mmの円筒型電池を作製した。   Finally, after injecting the non-aqueous electrolyte into the battery can in which the above-described wound electrode body is incorporated, the safety can, the PTC element, and the battery lid are fixed by caulking the battery can through an insulating sealing gasket. . Thereby, a cylindrical battery having an outer diameter of 18 mm and a height of 65 mm was produced.

[電池の評価]
(a)初回容量
以上のようにして作製した円筒型電池について、環境温度45℃の環境下において、充電電流1.5Aで充電電圧が4.35Vとなるまで定電流充電を行った後、定電圧充電に切り替えて、総充電時間が2.5時間となった時点で充電を終了した。その後、直ちに放電電流2.0Aでの放電を行い、電池電圧が3.0Vとなった時点で放電を終了した。このときの放電容量を測定して初期容量としたところ、初期容量は9.1Whであった。
[Battery evaluation]
(A) Initial capacity The cylindrical battery manufactured as described above was subjected to constant current charging at a charging current of 1.5 A and a charging voltage of 4.35 V under an environment temperature of 45 ° C. Switching to voltage charging ended charging when the total charging time reached 2.5 hours. Thereafter, discharge was immediately performed at a discharge current of 2.0 A, and the discharge was terminated when the battery voltage reached 3.0 V. When the discharge capacity at this time was measured and used as the initial capacity, the initial capacity was 9.1 Wh.

(b)容量維持率
初回容量測定時の充放電条件と同様の条件で充放電を繰り返し300サイクル目の放電容量を測定して、初期容量に対する容量維持率を求めたところ、容量維持率は82%であった。
(B) Capacity maintenance rate Charging / discharging was repeated under the same conditions as the charge / discharge conditions at the time of initial capacity measurement, the discharge capacity at the 300th cycle was measured, and the capacity maintenance rate relative to the initial capacity was determined. %Met.

<実施例1−2>
充電時の電池電圧を4.20Vとした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が8.0Wh、容量維持率は85%となった。なお、実施例1−2以降において、正極活物質における濃度分布、表面の状態は、下記の表1に記載した。
<Example 1-2>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the battery voltage during charging was changed to 4.20V. When the battery was evaluated, the initial capacity was 8.0 Wh, and the capacity retention rate was 85%. In Example 1-2 and later, the concentration distribution and surface state of the positive electrode active material are shown in Table 1 below.

<実施例1−3>
充電時の電池電圧を4.4Vとした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.4Wh、容量維持率は80%となった。
<Example 1-3>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the battery voltage at the time of charging was set to 4.4V. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.4 Wh and the capacity retention rate was 80%.

<実施例1−4>
充電時の電池電圧を4.5Vとした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が10.0Wh、容量維持率は61%となった。
<Example 1-4>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the battery voltage at the time of charging was set to 4.5V. When the battery was evaluated, the initial capacity was 10.0 Wh, and the capacity retention rate was 61%.

<実施例1−5>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料をリン酸水素二アンモニウム((NH42HPO4)のみとした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は80%となった。
<Example 1-5>
Except that only the diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) was used as the deposition material to be deposited on the lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ), Example 1- In the same manner as in Example 1, a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 80%.

<実施例1−6>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)とし、焼成温度を700℃とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は81%となった。
<Example 1-6>
Example except that lithium-fluorophosphate (LiPF 6 ) was used as the material to be deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) and the firing temperature was 700 ° C. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in 1-1. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 81%.

<実施例1−7>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)とし、焼成温度を700℃とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は76%となった。
<Example 1-7>
Example except that the deposition material to be deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) was lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) and the firing temperature was 700 ° C. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in 1-1. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 76%.

<実施例1−8>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を硫黄(S)とし、焼成温度を700℃とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は64%となった。
<Example 1-8>
Except that the deposition material to be deposited on the lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) is sulfur (S) and the firing temperature is 700 ° C., the same as in Example 1-1. Thus, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 64%.

<実施例1−9>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)、炭酸リチウム(Li2CO3)およびリン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)の混合比を原子比でCo:Li:P=98:0.5:0.5とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は80%となった。
<Example 1-9>
The mixing ratio of lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) in terms of atomic ratio is Co: Li : P = 98: 0.5: A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that 0.5: 0.5. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 80%.

<実施例1−10>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)、炭酸リチウム(Li2CO3)およびリン酸水素二アンモニウム((NH4) 2HPO4)の混合比を原子比でCo:Li:P=98:2.5:2.5とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が8.9Wh、容量維持率は75%となった。
<Example 1-10>
The mixing ratio of lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) in terms of atomic ratio is Co: Li : P = 98: 2.5: A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that 2.5: 2.5. When the battery was evaluated, the initial capacity was 8.9 Wh, and the capacity retention rate was 75%.

<実施例1−11>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)、炭酸リチウム(Li2CO3)およびリン酸水素二アンモニウム((NH4) 2HPO4)の混合比を原子比でCo:Li:P=98:5:5とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が8.2Wh、容量維持率は69%となった。
<Example 1-11>
The mixing ratio of lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) in terms of atomic ratio is Co: Li : P = 98: 5: 5 A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the ratio was changed to 98: 5: 5. When the battery was evaluated, the initial capacity was 8.2 Wh, and the capacity retention rate was 69%.

<実施例1−12>
リチウム・コバルト複合酸化物の組成比を(LiCo0.97Al0.01Mg0.022)とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.0Wh、容量維持率は84%となった。
<Example 1-12>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the composition ratio of the lithium-cobalt composite oxide was changed to (LiCo 0.97 Al 0.01 Mg 0.02 O 2 ). When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.0 Wh, and the capacity retention rate was 84%.

<実施例1−13>
リチウム・コバルト複合酸化物の組成比を(LiCo0.95Al0.01Mg0.042)とした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が8.8Wh、容量維持率は82%となった。
<Example 1-13>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the composition ratio of the lithium-cobalt composite oxide was changed to (LiCo 0.95 Al 0.01 Mg 0.04 O 2 ). When the battery was evaluated, the initial capacity was 8.8 Wh, and the capacity retention rate was 82%.

<比較例1−1>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)の被覆処理を行わない以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.2Wh、容量維持率は31%となった。
<Comparative Example 1-1>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the coating treatment of lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) was not performed. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.2 Wh, and the capacity retention rate was 31%.

<比較例1−2>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)の被覆処理を行わず、充電時の電池電圧を4.2Vとした以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が8.1Wh、容量維持率は71%となった。
<Comparative Example 1-2>
Non-aqueous electrolyte secondary as in Example 1-1, except that the coating treatment of lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) was not performed and the battery voltage during charging was changed to 4.2 V. A battery was produced. When the battery was evaluated, the initial capacity was 8.1 Wh, and the capacity retention rate was 71%.

<比較例1−3>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)の被覆処理を行わず、充電時の電池電圧を4.4Vとした以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.5Wh、容量維持率は25%となった。
<Comparative Example 1-3>
Non-aqueous electrolyte secondary as in Example 1-1, except that the coating treatment of lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) was not performed and the battery voltage during charging was set to 4.4 V. A battery was produced. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.5 Wh and the capacity retention rate was 25%.

<比較例1−4>
リチウム・コバルト複合酸化物の組成比を(LiCoO2)とし、リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)に対して被着させる被着材料を炭酸リチウム(Li2CO3)、炭酸マグネシウム(MgCO3)およびリン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)とした。リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)、炭酸リチウム(Li2CO3)、炭酸マグネシウム(MgCO3)およびリン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)の混合比を原子比でCo:Li:Mg:P=100:1:1:1となるように秤量・混合した。これ以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は32%となった。
<Comparative Example 1-4>
The composition ratio of the lithium cobalt complex oxide and (LiCoO 2), lithium cobalt complex oxide (LiCoO 2) the deposition material lithium carbonate depositing respect (Li 2 CO 3), magnesium carbonate (MgCO 3 ) And diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ). A mixture ratio of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), magnesium carbonate (MgCO 3 ), and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) in atomic ratio is Co: Weigh and mix so that Li: Mg: P = 100: 1: 1: 1. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as Example 1-1 except for this. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 32%.

<比較例1−5>
リチウム・コバルト複合酸化物の組成比を(LiCoO2)とし、リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)に対して被着させる被着材料をフッ化アルミニウム(AlF3)とした。リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)と、フッ化アルミニウム(AlF3)の混合比を原子比でCo:Al=100:1となるように秤量・混合した。これ以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は30%となった。
<Comparative Example 1-5>
The composition ratio of the lithium cobalt complex oxide and (LiCoO 2), lithium cobalt complex oxide deposition material depositing respect (LiCoO 2) was aluminum fluoride (AlF 3). Lithium / cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) and aluminum fluoride (AlF 3 ) were weighed and mixed so that the atomic ratio was Co: Al = 100: 1. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as Example 1-1 except for this. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh, and the capacity retention rate was 30%.

<比較例1−6>
リチウム・コバルト複合酸化物の組成比を(LiCoO2)とし、リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)に対して被着させる被着材料をリン酸アルミニウム(AlPO4)とした。リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)と、リン酸アルミニウム(AlPO4)の混合比を原子比でCo:Al=100:1となるように秤量・混合した。これ以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は25%となった。
<Comparative Example 1-6>
The composition ratio of the lithium cobalt complex oxide and (LiCoO 2), and the aluminum phosphate deposition material depositing (AlPO 4) with respect to lithium cobalt complex oxide (LiCoO 2). Lithium / cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) and aluminum phosphate (AlPO 4 ) were weighed and mixed so that the atomic ratio of Co: Al = 100: 1. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as Example 1-1 except for this. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 25%.

<比較例1−7>
リチウム・コバルト複合酸化物の組成比を(LiCoO2)とした以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は20%となった。
<Comparative Example 1-7>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the composition ratio of the lithium-cobalt composite oxide was changed to (LiCoO 2 ). When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 20%.

<比較例1−8>
リチウム・コバルト複合酸化物の組成比を(LiCoO2)とし、リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)に対して被着させる被着材料をリン酸リチウム(Li3PO4)とした。リチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2)と、リン酸リチウム(Li3PO4)の混合比を原子比でCo:P=100:1となるように秤量・混合した。これ以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は15%となった。
<Comparative Example 1-8>
The composition ratio of the lithium cobalt complex oxide and (LiCoO 2), and lithium phosphate deposition material depositing (Li 3 PO 4) with respect to lithium cobalt complex oxide (LiCoO 2). Lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) and lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) were weighed and mixed so that the atomic ratio was Co: P = 100: 1. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as Example 1-1 except for this. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 15%.

<比較例1−9>
リン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)被覆処理後の焼成温度を300℃とした以外は実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が8.6Wh、容量維持率は35%となった。
<Comparative Example 1-9>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the firing temperature after the coating treatment with diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) was 300 ° C. When the battery was evaluated, the initial capacity was 8.6 Wh, and the capacity retention rate was 35%.

以下の表1に、評価の結果を示す。   Table 1 below shows the results of the evaluation.

Figure 2011082133
Figure 2011082133

評価結果から分かるように、マグネシウム(Mg)が均一で粒子内部から表面に向かって濃度分布があり、かつ表面を硫黄(S)、リン(P)等が点在するように被覆した正極活物質を用いた実施例では、初期容量とともに高い容量維持率を実現することができた。   As can be seen from the evaluation results, the positive electrode active material in which magnesium (Mg) is uniform and has a concentration distribution from the inside of the particle to the surface, and the surface is coated with sulfur (S), phosphorus (P), etc. In the example using the above, it was possible to realize a high capacity retention ratio together with the initial capacity.

これに対して、被覆材の無い比較例1−1〜比較例1−3では、電池の充電電圧が高くなるほど、顕著に容量維持率が低下してしまった。また、粒子内部のマグネシウム(Mg)が不均一である比較例1−4〜比較例1−6の場合には、濃度分布があったとしても、高い容量維持率を維持することができなかった。さらに、上述したような金属元素Mが無い場合には、表面に硫黄(S)、リン(P)等が点在していても、容量維持率が非常に低くなってしまった。   On the other hand, in Comparative Examples 1-1 to 1-3 without the covering material, the capacity retention rate was significantly reduced as the charging voltage of the battery was increased. In the case of Comparative Examples 1-4 to 1-6 in which the magnesium (Mg) inside the particles is non-uniform, a high capacity retention rate could not be maintained even if there was a concentration distribution. . Further, in the absence of the metal element M as described above, the capacity retention rate was very low even if sulfur (S), phosphorus (P), etc. were scattered on the surface.

<実施例2>
実施例2では、融点の異なる被覆材を用いた場合の電池特性を確認する。
<Example 2>
In Example 2, battery characteristics when using coating materials having different melting points are confirmed.

<実施例2−1>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が10μmであり、融点が190℃のリン酸水素二アンモニウム((NH42HPO4)のみとした以外は、実施例1−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。実施例1−1と同様に満充電圧を4.35Vとして電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は85%となった。
<Example 2-1>
A deposition material to be deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) has an average particle diameter measured by a laser scattering method of 10 μm and a melting point of 190 ° C. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that only ammonium ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) was used. When the battery was evaluated at a full charge pressure of 4.35 V in the same manner as in Example 1-1, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 85%.

<実施例2−2>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が10μmであり、融点が513℃の硫酸アンモニウム((NH42HSO4)とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は87%となった。
<Example 2-2>
A material to be deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) has an average particle diameter measured by a laser scattering method of 10 μm and a melting point of 513 ° C. ammonium sulfate ((NH 4 ) A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that 2 HSO 4 ) was used. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 87%.

<実施例2−3>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が30μmであり、融点が190℃のリン酸水素二アンモニウム((NH42HPO4)とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は80%となった。
<Example 2-3>
An adherent material to be deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) has an average particle diameter measured by a laser scattering method of 30 μm and a melting point of 190 ° C. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that ammonium ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) was used. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 80%.

<実施例2−4>
被覆材の被覆処理を行うリチウム・コバルト複合酸化物の構成をLiNi0.79Co0.19Al0.01Mg0.012とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が10.9Wh、容量維持率は81%となった。
<Example 2-4>
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the composition of the lithium-cobalt composite oxide for coating the coating material was LiNi 0.79 Co 0.19 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 . When the battery was evaluated, the initial capacity was 10.9 Wh and the capacity retention rate was 81%.

<実施例2−5>
被覆材の被覆処理を行うリチウム・コバルト複合酸化物の構成をLiNi0.49Co0.19Mn0.29Al0.02Mg0.012とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.5Wh、容量維持率は80%となった。
<Example 2-5>
A non-aqueous electrolyte secondary battery is fabricated in the same manner as in Example 2-1, except that the composition of the lithium-cobalt composite oxide for coating the coating material is LiNi 0.49 Co 0.19 Mn 0.29 Al 0.02 Mg 0.01 O 2 did. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.5 Wh, and the capacity retention rate was 80%.

<実施例2−6>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が10μmであり、融点が43℃のリン酸(H3PO4)とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は53%となった。
<Example 2-6>
Phosphoric acid (H) having an average particle diameter measured by a laser scattering method of 10 μm and a melting point of 43 ° C. on an adherend to be deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that 3 PO 4 ) was used. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 53%.

<実施例2−7>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が10μmであり、融点が480℃の硫酸第二鉄(Fe2(SO43)とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が8.9Wh、容量維持率は80%となった。
<Example 2-7>
Ferric sulfate having an average particle diameter of 10 μm and a melting point of 480 ° C. measured by a laser scattering method for a deposition material deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 2-1, except that (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) was used. When the battery was evaluated, the initial capacity was 8.9 Wh, and the capacity retention rate was 80%.

<実施例2−8>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が100μmであり、融点が190℃のリン酸水素二アンモニウム((NH42HPO4)とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.1Wh、容量維持率は58%となった。
<Example 2-8>
A deposition material to be deposited on lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) has an average particle diameter measured by a laser scattering method of 100 μm and a melting point of 190 ° C. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that ammonium ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) was used. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.1 Wh and the capacity retention rate was 58%.

<実施例2−9>
リチウム・コバルト複合酸化物(LiCo0.98Al0.01Mg0.012)に対して被着させる被着材料を、レーザ散乱法により測定した平均粒子径が10μmであり、融点が837℃のリン酸リチウム(Li3PO4)とした以外は、実施例2−1と同様にして非水電解質二次電池を作製した。電池の評価を行ったところ、初回容量が9.0Wh、容量維持率は60%となった。
<Example 2-9>
Lithium-cobalt composite oxide (LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 ) was deposited on a lithium phosphate having an average particle diameter of 10 μm measured by a laser scattering method and a melting point of 837 ° C. A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that Li 3 PO 4 ) was used. When the battery was evaluated, the initial capacity was 9.0 Wh, and the capacity retention rate was 60%.

以下の表2に、評価の結果を示す。なお、表2では、比較のために比較例1−1の結果を併せて示す。   Table 2 below shows the results of the evaluation. In Table 2, the results of Comparative Example 1-1 are also shown for comparison.

Figure 2011082133
Figure 2011082133

評価結果から分かるように、実施例2−1〜実施例2−5では、リン、およびフッ素を含む化合物または化合物の熱分解物の融点が80℃から600℃の範囲にある。このため、900℃で焼成した際に、リン、およびフッ素を含む化合物または化合物の熱分解物が液状となることで、複合酸化物粒子の表面を硫黄、リン、およびフッ素の化合物が均一に覆うことが可能となり、容量維持率の高い正極活物質を得たと考えられる。また、分解物のアンモニウムが気化することで活物質内に残らず、初期容量も高いままを維持した。   As can be seen from the evaluation results, in Examples 2-1 to 2-5, the melting point of the phosphorus or fluorine-containing compound or the thermal decomposition product of the compound is in the range of 80 ° C. to 600 ° C. For this reason, when calcined at 900 ° C., the compound containing phosphorus and fluorine or a thermal decomposition product of the compound becomes liquid, so that the surfaces of the composite oxide particles are uniformly covered with the compound of sulfur, phosphorus and fluorine. It is considered that a positive electrode active material having a high capacity retention rate was obtained. In addition, the decomposition product ammonium vaporized, so that it did not remain in the active material, and the initial capacity was kept high.

また、実施例2−4、実施例2−5では、正極活物質の中心材である複合酸化物粒子としてリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物、または、リチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物を用いた場合においても、金属元素Mの濃度が高くなる濃度勾配を有する活物質を得ることができ、容量維持率の高い正極活物質を得た。   Further, in Example 2-4 and Example 2-5, lithium / nickel / cobalt composite oxide or lithium / nickel / cobalt / manganese composite oxide was used as the composite oxide particles as the central material of the positive electrode active material. Even when it was used, an active material having a concentration gradient in which the concentration of the metal element M was increased was obtained, and a positive electrode active material having a high capacity retention rate was obtained.

また、実施例2−6では、被覆のメカノケミカル処理中にリン酸が溶解したため、容量維持率は向上したものの実施例2−1〜実施例2−5程良好な被覆を達成することができず、被覆材を用いることによる容量維持率の向上が小さくなった。これは、メカノケミカル処理によって生じる処理温度よりもリン酸の融点が低いためである。実施例2−7では、融点は70℃から600℃の範囲にあり良好な被覆を得られたものの、分解物として鉄化合物が正極表面に残ってしまった。このため、充放電に寄与しない不純物の存在により、初期放電容量がやや減少した。   Moreover, in Example 2-6, since phosphoric acid dissolved during the mechanochemical treatment of the coating, the capacity retention rate was improved, but the coating as good as Example 2-1 to Example 2-5 could be achieved. However, the improvement of the capacity retention rate by using the coating material was reduced. This is because the melting point of phosphoric acid is lower than the processing temperature generated by mechanochemical processing. In Example 2-7, although the melting point was in the range of 70 ° C. to 600 ° C. and a good coating was obtained, the iron compound remained as a decomposition product on the surface of the positive electrode. For this reason, the initial discharge capacity slightly decreased due to the presence of impurities that do not contribute to charge / discharge.

実施例2−8では、被覆材の平均粒子径が大きすぎるために複合酸化物粒子と充分に混合されなかった。このため、容量維持率は向上したものの実施例2−1〜実施例2−5程良好な被覆を達成することができず、被覆材を用いることによる容量維持率の向上が小さくなった。これは、混合状態が不十分であるために被覆が良好な部分と不良な部分に分かれたためである。実施例2−9では、容量維持率は向上したものの実施例2−1〜実施例2−5程大きい向上とはならなかった。これは、被覆材の融点が600℃より高い837℃と焼成温度に近く、被覆材が溶解して良好な被覆を形成する前に、局所的に被覆材との反応が進行し始め良好な被覆を得ることができなかったためである。   In Example 2-8, since the average particle diameter of the coating material was too large, it was not sufficiently mixed with the composite oxide particles. For this reason, although the capacity retention rate was improved, the coating as good as Example 2-1 to Example 2-5 could not be achieved, and the improvement in the capacity retention rate due to the use of the coating material was reduced. This is because the coating state is divided into a good part and a bad part because the mixed state is insufficient. In Example 2-9, although the capacity retention rate was improved, the improvement was not as great as in Example 2-1 to Example 2-5. This is because the melting point of the coating material is 837 ° C., which is higher than 600 ° C., close to the firing temperature, and the reaction with the coating material starts to proceed locally before the coating material dissolves to form a good coating. It was because I could not get.

この発明の正極活物質を用いることにより、高容量で充放電サイクルに優れた非水電解質電池を得ることができる。   By using the positive electrode active material of the present invention, a non-aqueous electrolyte battery having a high capacity and excellent charge / discharge cycle can be obtained.

1・・・外装部材
2・・・密着フィルム
10、30、53・・・巻回電極体
11、35・・・正極リード
12、36・・・負極リード
13、31・・・正極
13A、31A・・・正極集電体
13B、31B・・・正極活物質層
14、32・・・負極
14A、32A・・・負極集電体
14B、32B・・・負極活物質層
15、33・・・セパレータ
16・・・電解質
17・・・保護テープ
21・・・電池缶
22、23・・・絶縁板
24・・・電池蓋
25・・・安全弁機構
25A・・・ディスク板
26・・・熱感抵抗素子
27・・・ガスケット
34・・・センターピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exterior member 2 ... Adhesion film 10, 30, 53 ... Winding electrode body 11, 35 ... Positive electrode lead 12, 36 ... Negative electrode lead 13, 31 ... Positive electrode 13A, 31A ... Positive current collector 13B, 31B ... Positive electrode active material layer 14, 32 ... Negative electrode 14A, 32A ... Negative electrode current collector 14B, 32B ... Negative electrode active material layer 15, 33 ... Separator 16 ... Electrolyte 17 ... Protective tape 21 ... Battery can 22,23 ... Insulating plate 24 ... Battery cover 25 ... Safety valve mechanism 25A ... Disk plate 26 ... Heat feeling Resistance element 27 ... Gasket 34 ... Center pin

Claims (18)

リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、該遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成して複合酸化物粒子を形成し、
上記複合酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させ、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた上記複合酸化物粒子を焼成することにより、
上記複合酸化物粒子の中心から表面に向かって上記金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、上記複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在する
正極活物質。
A compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal are mixed and fired to form composite oxide particles,
A compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited on the surface of the composite oxide particles,
By firing the composite oxide particles to which the compound containing at least one of the sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
A positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is present in an aggregated state on the surface of the composite oxide particles.
上記遷移金属が、少なくともニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)から選択される
請求項1に記載の正極活物質。
The positive electrode active material according to claim 1, wherein the transition metal is selected from at least nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), and iron (Fe).
上記金属元素Mが、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、コバルト(Co)および鉄(Fe)のうちの少なくとも一種である
請求項1に記載の正極活物質。
The metal element M is at least one of manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), nickel (Ni), boron (B), titanium (Ti), cobalt (Co) and iron (Fe). The positive electrode active material according to claim 1, wherein
リチウムを含む化合物を共存させて上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた上記複合酸化物粒子の焼成を行った
請求項1に記載の正極活物質。
The composite oxide particles in which the compound containing lithium and the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) are deposited are calcined in the presence of a compound containing lithium. The positive electrode active material as described.
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは該化合物の熱分解物の融点が、70℃以上600℃以下である
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の正極活物質。
The melting point of a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) or a thermal decomposition product of the compound is 70 ° C or higher and 600 ° C or lower. The positive electrode active material in any one.
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは該化合物の平均粒径が、30μm以下である
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の正極活物質。
5. The positive electrode according to claim 1, wherein the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) or an average particle diameter of the compound is 30 μm or less. Active material.
リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、該遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成して複合酸化物粒子を形成し、
上記複合酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させ、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた上記複合酸化物粒子を焼成することにより、
上記複合酸化物粒子の中心から表面に向かって上記金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、上記複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在する正極活物質を含む正極。
A compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal are mixed and fired to form composite oxide particles,
A compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited on the surface of the composite oxide particles,
By firing the composite oxide particles to which the compound containing at least one of the sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
A positive electrode comprising a positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is present in an aggregated state on the surface of the composite oxide particles.
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは該化合物の熱分解物の融点が、70℃以上600℃以下である
請求項7に記載の正極。
The positive electrode according to claim 7, wherein a melting point of a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) or a thermal decomposition product of the compound is 70 ° C or higher and 600 ° C or lower.
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは該化合物の平均粒径が、30μm以下である
請求項7に記載の正極活物質。
The positive electrode active material according to claim 7, wherein the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) or an average particle diameter of the compound is 30 μm or less.
正極と、負極と、電解質とを備え、
上記正極が、
リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、該遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成して複合酸化物粒子を形成し、
上記複合酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させ、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた上記複合酸化物粒子を焼成することにより、
上記複合酸化物粒子の中心から表面に向かって上記金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、上記複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在する正極活物質を含む
非水電解質電池。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The positive electrode is
A compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal are mixed and fired to form composite oxide particles,
A compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited on the surface of the composite oxide particles,
By firing the composite oxide particles to which the compound containing at least one of the sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
A nonaqueous electrolyte battery comprising a positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is present on the surface of the composite oxide particles.
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは該化合物の熱分解物の融点が、70℃以上600℃以下である
請求項10に記載の非水電解質電池。
The non-aqueous solution according to claim 10, wherein a melting point of a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) or a thermal decomposition product of the compound is 70 ° C or higher and 600 ° C or lower. Electrolyte battery.
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは該化合物の平均粒径が、30μm以下である
請求項10に記載の正極活物質。
The positive electrode active material according to claim 10, wherein the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) or an average particle diameter of the compound is 30 μm or less.
リチウムを含む化合物と、固溶される遷移金属を含む化合物と、該遷移金属とは異なる金属元素Mを含む化合物とを混合して焼成し、複合酸化物粒子を形成する複合酸化物粒子形成工程と、
上記複合酸化物粒子の表面に、硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させる被着工程と、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を被着させた上記複合酸化物粒子を焼成する焼成工程と
からなり、
上記複合酸化物粒子の中心から表面に向かって上記金属元素Mの濃度が濃くなる濃度勾配を有し、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種が、上記複合酸化物粒子表面に凝集した形態で存在するようにした
正極活物質の製造方法。
A composite oxide particle forming step of forming a composite oxide particle by mixing and firing a compound containing lithium, a compound containing a transition metal to be dissolved, and a compound containing a metal element M different from the transition metal When,
A deposition step of depositing a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) on the surface of the composite oxide particles;
A firing step of firing the composite oxide particles to which the compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) is deposited,
A concentration gradient in which the concentration of the metal element M increases from the center of the composite oxide particle toward the surface;
A method for producing a positive electrode active material in which at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is present in an aggregated form on the surface of the composite oxide particles.
上記焼成工程において、
上記複合酸化物粒子の表面に被着された上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物もしくは該化合物の熱分解物を溶融させ、
溶融した上記化合物もしくは該化合物の熱分解物により、上記複合酸化物粒子の表面を均一に被覆させる
請求項13に記載の正極活物質の製造方法。
In the firing step,
Melting a compound containing at least one of the sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) deposited on the surface of the composite oxide particle or a thermal decomposition product of the compound;
The method for producing a positive electrode active material according to claim 13, wherein the surface of the composite oxide particles is uniformly coated with the molten compound or a thermal decomposition product of the compound.
上記焼成工程において、
上記複合酸化物粒子の表面に被着された上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物のカチオンを消失させるとともに、
上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物のアニオンと、上記複合酸化物粒子に含まれる元素とを反応させる
請求項14に記載の正極活物質の製造方法。
In the firing step,
While eliminating the cation of the compound containing at least one of the sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) deposited on the surface of the composite oxide particles,
The positive electrode active material according to claim 14, wherein an anion of a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P), and fluorine (F) is reacted with an element contained in the composite oxide particle. Production method.
融点が70℃以上600℃以下である上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を用いる
請求項13〜請求項15のいずれかに記載の正極活物質の製造方法。
The positive electrode active according to any one of claims 13 to 15, wherein a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) having a melting point of 70 ° C or higher and 600 ° C or lower is used. A method for producing a substance.
平均粒径が30μm以下である上記硫黄(S)、リン(P)およびフッ素(F)のうちの少なくとも一種を含む化合物を用いる
請求項13〜請求項15のいずれかに記載の正極活物質の製造方法。
The positive electrode active material according to any one of claims 13 to 15, wherein a compound containing at least one of sulfur (S), phosphorus (P) and fluorine (F) having an average particle size of 30 µm or less is used. Production method.
上記焼成工程における焼成温度が、700℃以上900℃以下である
請求項13〜請求項15のいずれかに記載の正極活物質の製造方法。
The method for producing a positive electrode active material according to any one of claims 13 to 15, wherein a firing temperature in the firing step is 700 ° C or higher and 900 ° C or lower.
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