JP2011113783A - Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, high-output electronic equipment, and automobile - Google Patents

Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, high-output electronic equipment, and automobile Download PDF

Info

Publication number
JP2011113783A
JP2011113783A JP2009268387A JP2009268387A JP2011113783A JP 2011113783 A JP2011113783 A JP 2011113783A JP 2009268387 A JP2009268387 A JP 2009268387A JP 2009268387 A JP2009268387 A JP 2009268387A JP 2011113783 A JP2011113783 A JP 2011113783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
active material
average particle
electrode active
particle diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009268387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Matsui
貴昭 松井
Takehiko Ishii
武彦 石井
Kokuka Ri
国華 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2009268387A priority Critical patent/JP2011113783A/en
Publication of JP2011113783A publication Critical patent/JP2011113783A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery with high energy density achieved and having high cycle characteristics, to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery, to provide high-output electronic equipment using the battery, and to provide an automobile. <P>SOLUTION: A first positive electrode active material consisting of an olivine compound with an average particle diameter D1, and a second positive electrode active material consisting of an oxide with an average particle diameter D2 are used as a mixture, with an average particle diameter D1 of the olivine compound to be 8 μm or less, and a particle diameter ratio D2/D1 of the average particle diameter D2 of the olivine compound to the average particle diameter D1 of the oxide to be 1.5 or more. The first positive electrode active material is preferred to be secondary particles made by assembling a plurality of primary particles of the olivine compound, and preferably consists of secondary particles with an electron conductive substance intervened between primary particles. At this time, an average particle diameter of the primary particles is preferably to be 10 μm or more, and 600 μm or less, with an amount of mixed volume of the first positive electrode active material preferred to be 15 wt.% or more, and 70 wt.% or less, and an amount of mixed volume of the second positive electrode active material to be 30 wt.% or more, and 85 wt.% or less. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、正極活物質としてリチウム複合酸化物を用いた正極および非水電解質電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode using a lithium composite oxide as a positive electrode active material and a non-aqueous electrolyte battery.

近年、ビデオカメラ、携帯電話、ノート型パソコンなどのポータブル機器の普及に伴い、その電源として小型かつ軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつある。そのような需要に応える二次電池を構成する正極活物質として、コバルト酸リチウム(LiCoO2)の他、コバルト酸リチウム(LiCoO2)と同じ空間群R3m/層構造を有するニッケル酸リチウム(LiNiO2)、正スピネル型構造を持ち、空間群Fd3mを有するマンガン酸リチウム(LiMn24)等が実用化されている。 In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras, mobile phones, and notebook computers, there is an increasing demand for secondary batteries that are small, lightweight, and high capacity as power sources. As a positive electrode active material constituting the secondary battery to meet such a demand, other lithium cobalt oxide (LiCoO 2), lithium nickel oxide having the same space group R3m / layered structure as lithium cobaltate (LiCoO 2) (LiNiO 2 ), Lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) having a positive spinel structure and having a space group Fd3m has been put into practical use.

このようなニッケル酸リチウムにおいては、コバルト酸リチウムの放電容量が150mAh/g程度であるのに対して、180〜200mAh/g程度の放電容量が得られる。また、ニッケル酸リチウムの原材料であるニッケル(Ni)の価格はコバルト(Co)に比べ安価であるため、ニッケル酸リチウムはコスト面においてもコバルト酸リチウムよりも優れている。さらに、ニッケルは原料の供給安定性がコバルトよりも良い。このため、原料の供給安定性の面でもニッケル酸リチウムの方が優れている。   In such lithium nickelate, the discharge capacity of lithium cobaltate is about 150 mAh / g, whereas a discharge capacity of about 180 to 200 mAh / g is obtained. In addition, since nickel (Ni), which is a raw material of lithium nickelate, is cheaper than cobalt (Co), lithium nickelate is superior to lithium cobaltate in terms of cost. Furthermore, nickel has better raw material supply stability than cobalt. For this reason, lithium nickelate is superior in terms of supply stability of raw materials.

しかしながら、ニッケル酸リチウムを用いた正極活物質は、理論容量が大きく、かつ高放電電位を有するという長所があるものの、充放電サイクルが繰り返されることに伴ってニッケル酸リチウムの結晶構造が崩壊してしまう。その結果、ニッケル酸リチウムを正極活物質として用いた電池では、放電容量の低下や熱安定性の劣化等の問題点が生じていた。   However, although the positive electrode active material using lithium nickelate has the advantages of large theoretical capacity and high discharge potential, the crystal structure of lithium nickelate collapses as the charge / discharge cycle is repeated. End up. As a result, in the battery using lithium nickelate as the positive electrode active material, problems such as a decrease in discharge capacity and deterioration in thermal stability have occurred.

そこで、鉄(Fe)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)およびニッケル(Ni)等の遷移金属のリン酸化合物を正極活物質として用いたリチウム電池が提案されている。この正極活物質はオリビン型結晶構造を有しており、オリビン型結晶構造を有するリン酸化合物としては、例えば資源的に豊富かつ安価な金属である鉄(Fe)を用いたリン酸鉄リチウム(LiFePO4)が挙げられる。例えば下記の特許文献1に示すように、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)を正極活物質として用いたリチウム電池が提案されている。 Therefore, a lithium battery using a phosphate compound of a transition metal such as iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co) and nickel (Ni) as a positive electrode active material has been proposed. This positive electrode active material has an olivine type crystal structure. As the phosphate compound having an olivine type crystal structure, for example, lithium iron phosphate using iron (Fe), which is a resource-rich and inexpensive metal ( LiFePO 4 ). For example, as shown in Patent Document 1 below, a lithium battery using lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as a positive electrode active material has been proposed.

これらのオリビン化合物は二次電池の正極活物質として使われた際、充放電に伴う結晶構造変化が少ないためサイクル特性に優れる。また結晶中の酸素原子がリン(P)との共有結合により安定して存在するため、電池が高温環境下に晒された際にも酸素放出の可能性が小さく安全性に優れるというメリットがある。   When these olivine compounds are used as a positive electrode active material of a secondary battery, they have excellent cycle characteristics because of little change in crystal structure accompanying charge / discharge. In addition, since oxygen atoms in the crystal are stably present due to covalent bonds with phosphorus (P), there is a merit that the possibility of oxygen release is small and the safety is excellent even when the battery is exposed to a high temperature environment. .

しかしながら、オリビン化合物は前述のような長所をもつ一方、エネルギー密度が低いという欠点がある。すなわち、重量当たりの放電容量は、一般的にリチウムイオン二次電池に用いられているコバルト酸リチウムが150mAh/g程度、ニッケル酸リチウムが180〜200mAh/g程度である。これに対して、オリビン化合物の重量当たりの放電容量は、充放電能力の高いものでもせいぜいコバルト酸リチウムと同等程度でしかない。さらに、材料の真密度はコバルト酸リチウムが5.1g/cm3、ニッケル酸リチウムが4.8g/cm3であるのに対して、オリビン化合物の真密度は3.5g/cm3程度であり、約30%も低い。 However, while the olivine compound has the advantages as described above, it has a drawback of low energy density. That is, the discharge capacity per weight is generally about 150 mAh / g for lithium cobaltate and about 180 to 200 mAh / g for lithium nickelate, which are generally used for lithium ion secondary batteries. On the other hand, the discharge capacity per weight of the olivine compound is at most equivalent to that of lithium cobaltate even if it has a high charge / discharge capacity. Furthermore, the true density of the material is 5.1 g / cm 3 for lithium cobaltate and 4.8 g / cm 3 for lithium nickelate, whereas the true density of the olivine compound is about 3.5 g / cm 3 . About 30% lower.

このため、オリビン化合物を単独で正極活物質として用いた場合には、電池の体積当たりのエネルギー密度が低くなってしまう。加えて、オリビン化合物は電子伝導性が低いという欠点があることから、オリビン化合物を単独で使用した場合には、負荷特性がコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムに比べて劣るという問題がある。   For this reason, when an olivine compound is used alone as the positive electrode active material, the energy density per volume of the battery is lowered. In addition, since the olivine compound has a drawback of low electronic conductivity, when the olivine compound is used alone, there is a problem that load characteristics are inferior to lithium cobaltate and lithium nickelate.

このような問題点を解決するために、特許文献2には、LiFePO4またはLiFe0.4Mn0.6PO4と、LiMO2(ただし、MはCoおよびNiの少なくとも一方である。)またはLiMn24とを混合した正極活物質を用いることが記載されている。 In order to solve such problems, Patent Document 2 describes LiFePO 4 or LiFe 0.4 Mn 0.6 PO 4 and LiMO 2 (where M is at least one of Co and Ni) or LiMn 2 O 4. It is described that a positive electrode active material mixed with is used.

特開平9−134724号公報JP-A-9-134724 特許3959929号公報Japanese Patent No. 3959929

上述の特許文献2では、従来よりも低コストなリチウムイオン電池を構築しつつ、過放電や充放電中の不連続な電圧変化を最小限に抑え、安定した充放電特性を確保することが提案されている。しかしながら、エネルギー密度を高める具体的な実現手段は示されていない。   In the above-mentioned Patent Document 2, it is proposed to construct a lithium-ion battery that is lower in cost than conventional ones, while minimizing discontinuous voltage changes during overdischarge and charge / discharge, and to ensure stable charge / discharge characteristics. Has been. However, no specific means for increasing the energy density is shown.

したがって、この発明は、上述のような課題に鑑みて、高いエネルギー密度を実現し、かつ高いサイクル特性を有する非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池およびそれを用いた高出力電子機器、自動車を提供することにある。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention realizes a high energy density and has a high cycle characteristic, a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a nonaqueous electrolyte secondary battery, and the same The purpose is to provide high-power electronic devices and automobiles.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
平均粒径D1が8μm以下であり、
平均粒径D1と平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である
非水電解質電池用正極活物質である。
(化1)
LiaMnbFecdPO4
(式中、0≦a≦2、b+c+d≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1であり、マンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種である。)
(化2)
LivwM’xM’’yz
(式中、0<v<2、w+x+y≦1、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0<z<3であり、M、M’およびM’’はNi(ニッケル)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)から選択される少なくとも1種以上である。)
In order to solve the above-described problem, the first invention includes a first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and an average particle diameter D2 represented by chemical formula 2. A second positive electrode active material,
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
This is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte battery having a particle size ratio D2 / D1 between the average particle size D1 and the average particle size D2 of 1.5 or more.
(Chemical formula 1)
Li a Mn b Fe c M d PO 4
(Where, 0 ≦ a ≦ 2, b + c + d ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (At least one selected from (Al), tungsten (W), niobium (Nb), titanium (Ti), silicon (Si), chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn)).
(Chemical formula 2)
Li v M w M ′ x M ″ y O z
(Where 0 <v <2, w + x + y ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z <3, and M, M ′ and M ″ are Ni (Nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Mn (manganese), Cu (copper), Zn (zinc), Al (aluminum), Cr (chromium), V (vanadium), Ti (titanium), Mg (At least one selected from (magnesium) and Zr (zirconium).)

上述の第1の正極活物質は、平均組成が化1で表される一次粒子を複数集合してなる二次粒子からなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在されることが好ましい。また、一次粒子の平均粒径が10μm以上600μm以下と小さいことが好ましい。さらに、第1の正極活物質の混合量が15重量%以上70重量%以下であり、第2の正極活物質の混合量が30重量%以上85重量%以下であることが好ましい。   The first positive electrode active material described above is preferably composed of secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles whose average composition is represented by chemical formula 1, and an electron conductive material is preferably interposed between the primary particles. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a primary particle is as small as 10 micrometers or more and 600 micrometers or less. Furthermore, the mixing amount of the first positive electrode active material is preferably 15% by weight or more and 70% by weight or less, and the mixing amount of the second positive electrode active material is preferably 30% by weight or more and 85% by weight or less.

第2の発明は、平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
平均粒径D1が8μm以下であり、
平均粒径D1と平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である正極活物質を含む正極と、
負極と、
非水電解質と
を備える非水電解質電池である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and a second positive electrode active material having an average particle diameter D2 represented by chemical formula 2. Including
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
A positive electrode including a positive electrode active material having a particle size ratio D2 / D1 between the average particle size D1 and the average particle size D2 of 1.5 or more;
A negative electrode,
A non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte.

第3の発明は、平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
平均粒径D1が8μm以下であり、
平均粒径D1と平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である正極活物質を含む正極と、
負極と、
非水電解質と
を備える非水電解質電池を用いた高出力電子機器である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and a second positive electrode active material having an average particle diameter D2 represented by chemical formula 2. Including
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
A positive electrode including a positive electrode active material having a particle size ratio D2 / D1 between the average particle size D1 and the average particle size D2 of 1.5 or more;
A negative electrode,
A high-power electronic device using a non-aqueous electrolyte battery including a non-aqueous electrolyte.

第4の発明は、平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
平均粒径D1が8μm以下であり、
平均粒径D1と平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である正極活物質を含む正極と、
負極と、
非水電解質と
を備える非水電解質電池を用いた自動車である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and a second positive electrode active material having an average composition D2 represented by chemical formula 2. Including
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
A positive electrode including a positive electrode active material having a particle size ratio D2 / D1 between the average particle size D1 and the average particle size D2 of 1.5 or more;
A negative electrode,
An automobile using a non-aqueous electrolyte battery including a non-aqueous electrolyte.

この発明では、安定性の高い第1の正極活物質と、放電容量の大きい第2の正極活物質とを混合し、やや電子伝導性に劣る第1の正極活物質の平均粒径を小さくして第1の正極活物質における電子伝導性の低下を抑制すると共に、粒径比D2/D1を調整することにより、正極活物質の体積密度を向上させることができる。   In the present invention, the first positive electrode active material having high stability and the second positive electrode active material having large discharge capacity are mixed, and the average particle diameter of the first positive electrode active material slightly inferior in electronic conductivity is reduced. Thus, the volume density of the positive electrode active material can be improved by suppressing the decrease in the electronic conductivity in the first positive electrode active material and adjusting the particle size ratio D2 / D1.

この発明によれば、エネルギー密度を向上し、高い放電容量を得るとともに、正極活物質の安定性を高めて優れたサイクル特性を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the energy density, obtain a high discharge capacity, increase the stability of the positive electrode active material, and obtain excellent cycle characteristics.

この発明の一実施形態による正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第1の例の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 1st example of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material by one Embodiment of this invention. この発明の一実施形態による正極活物質を用いた非水電解質二次電池の第2の例の概略図である。It is the schematic of the 2nd example of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material by one Embodiment of this invention. 図2に示した電池素子の一部の拡大断面である。FIG. 3 is an enlarged cross section of a part of the battery element shown in FIG. 2. 実施例1における放電容量の測定結果を示すグラフである。3 is a graph showing the measurement results of discharge capacity in Example 1. 実施例1における容量維持率の測定結果を示すグラフである。3 is a graph showing a measurement result of a capacity retention rate in Example 1.

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)
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 otherwise stated, it 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)

1.第1の実施の形態(非水電解質電池の第1の例) 1. First Embodiment (First Example of Nonaqueous Electrolyte Battery)

[非水電解質電池の構成]
図1は、この発明の一実施の形態による方法で製造された正極活物質を用いた非水電解質電池の断面構造を表すものである。
[Configuration of non-aqueous electrolyte battery]
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a nonaqueous electrolyte battery using a positive electrode active material manufactured by a method according to an embodiment of the present invention.

この非水電解質電池はいわゆるコイン型といわれるものであり、正極缶5内に収容された円板状の正極2と、負極缶6内に収容された円板状の負極3とが、セパレータ4を介して積層されたものである。セパレータ4には液状の電解質である非水電解液が含浸されており、正極缶5および負極缶6の周縁部はガスケット7を介してかしめられることにより密閉されている。ガスケット7は、正極缶5および負極缶6内に充填された非水電解液の漏出を防止するためのものであり、負極缶5に組み込まれ一体化されている。また、非水電解液と共に、もしくは非水電解液の替わりに固体電解質やゲル電解質を用いる場合には、固体電解質層やゲル電解質層を正極2および負極3上に形成する。   This non-aqueous electrolyte battery is a so-called coin-type battery. A disc-shaped positive electrode 2 accommodated in a positive electrode can 5 and a disc-shaped negative electrode 3 accommodated in a negative electrode can 6 are separated by a separator 4. Are stacked. The separator 4 is impregnated with a non-aqueous electrolyte that is a liquid electrolyte, and the peripheral portions of the positive electrode can 5 and the negative electrode can 6 are sealed by caulking through a gasket 7. The gasket 7 is for preventing leakage of the non-aqueous electrolyte filled in the positive electrode can 5 and the negative electrode can 6, and is incorporated in and integrated with the negative electrode can 5. When a solid electrolyte or gel electrolyte is used together with the nonaqueous electrolyte or instead of the nonaqueous electrolyte, a solid electrolyte layer or a gel electrolyte layer is formed on the positive electrode 2 and the negative electrode 3.

[外装缶]
正極缶5および負極缶6は、例えば、ステンレスあるいはアルミニウム(Al)などの金属によりそれぞれ構成されている。正極缶5は正極2を収容するものであり、非水電解質電池1の正極側外部端子としての機能を兼ねている。負極缶6は負極3を収容するものであり、非水電解質電池1の負極側外部端子としての機能を兼ねている。
[Exterior can]
The positive electrode can 5 and the negative electrode can 6 are made of, for example, a metal such as stainless steel or aluminum (Al). The positive electrode can 5 accommodates the positive electrode 2, and also functions as a positive electrode side external terminal of the nonaqueous electrolyte battery 1. The negative electrode can 6 accommodates the negative electrode 3, and also serves as a negative electrode-side external terminal of the nonaqueous electrolyte battery 1.

[正極]
正極2は、例えば、正極集電体2Aと、正極集電体2A上に設けられた正極活物質層2Bとを有している。正極集電体2Aは、例えば、アルミニウム(Al)箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層2Bは正極活物質を含有しており、必要に応じて、カーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)などの結着剤とを含んでいても良い。
[Positive electrode]
The positive electrode 2 includes, for example, a positive electrode current collector 2A and a positive electrode active material layer 2B provided on the positive electrode current collector 2A. The positive electrode current collector 2A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum (Al) foil. The positive electrode active material layer 2B contains a positive electrode active material, and may contain a conductive agent such as carbon black or graphite and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVdF) as necessary.

正極活物質としては、下記の(化1)で示すオリビン型結晶構造を有する第1の正極活物質と、下記の(化2)で示す層状構造、もしくはスピネル構造を有する第2の正極活物質とを混合して用いる。   As the positive electrode active material, a first positive electrode active material having an olivine type crystal structure represented by the following (Chemical Formula 1) and a second positive electrode active material having a layered structure or a spinel structure represented by the following (Chemical Formula 2) Are mixed and used.

(化1)
LiaMnbFecdPO4
(式中、0≦a≦2、b+c+d≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1であり、マンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種である。)
(Chemical formula 1)
Li a Mn b Fe c M d PO 4
(Where, 0 ≦ a ≦ 2, b + c + d ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (At least one selected from (Al), tungsten (W), niobium (Nb), titanium (Ti), silicon (Si), chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn)).

(化2)
LivwM’xM’’yz
(式中、0<v<2、w+x+y≦1、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0<z<3であり、M、M’およびM’’はNi(ニッケル)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)から選択される少なくとも1種以上である。)
(Chemical formula 2)
Li v M w M ′ x M ″ y O z
(Where 0 <v <2, w + x + y ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z <3, and M, M ′ and M ″ are Ni (Nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Mn (manganese), Cu (copper), Zn (zinc), Al (aluminum), Cr (chromium), V (vanadium), Ti (titanium), Mg (At least one selected from (magnesium) and Zr (zirconium).)

なお、(化1)で示されるオリビン型結晶構造を有する第1の正極活物質は、オリビン化合物の一次粒子を二次粒子化したものである。また、二次粒子化する前の一次粒子は、粒子表面の電子伝導性を向上させる目的で、例えば炭素材料等の電子伝導性物質で被覆されることが好ましい。第1の正極活物質の構成については、後述する。   In addition, the 1st positive electrode active material which has an olivine type crystal structure shown by (Chemical Formula 1) makes primary particles of the olivine compound into secondary particles. Moreover, it is preferable that the primary particles before the secondary particles are coated with an electron conductive material such as a carbon material for the purpose of improving the electron conductivity on the particle surface. The configuration of the first positive electrode active material will be described later.

また、この発明では、(化1)で示されるオリビン型結晶構造を有する第1の正極活物質の平均粒径D1と、(化2)で示される層状構造もしくはスピネル構造を有する第2の正極活物質の平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上であることを特徴としている。   Moreover, in this invention, the average particle diameter D1 of the 1st positive electrode active material which has the olivine type crystal structure shown by (Chemical Formula 1), and the 2nd positive electrode which has the layered structure or spinel structure shown by (Chemical Formula 2). The particle size ratio D2 / D1 with respect to the average particle size D2 of the active material is 1.5 or more.

[第1の正極活物質および第2の正極活物質の特性]
一般式LivwM’xM’’yzで表され、層状もしくはスピネル構造を有する第2の正極活物質は、活物質の重量当たりの放電容量が大きいという特性を有している。その反面、二次電池の正極活物質として使われた際に充電状態での安定性が低くなってしまう。これは、充電時に生成する遷移金属周りの正八面体結晶構造の安定性が低く、電解液との反応性が高いためである。
[Characteristics of first positive electrode active material and second positive electrode active material]
Is represented by the general formula Li v M w M 'x M ''y O z, a second cathode active material having a layered or spinel structure has a characteristic that the discharge capacity per weight of active material is large . On the other hand, when used as a positive electrode active material of a secondary battery, the stability in a charged state is lowered. This is because the stability of the octahedral crystal structure around the transition metal produced during charging is low and the reactivity with the electrolyte is high.

これに対して、一般式LiaMnbFecdPO4で表され、オリビン型結晶構造を有する第1の正極活物質は、二次電池の正極活物質として使われた際に、充放電に伴う結晶構造変化が少ないためサイクル特性に優れるという特性を有している。また、結晶中の酸素原子がリン(P)との共有結合により安定して存在するため、電池が高温環境下に晒された際にも酸素放出の可能性が小さく安全性に優れるという利点がある。さらに、オリビン化合物は、コバルト(Co)よりも資源的に豊富で安価な材料である鉄(Fe)やマンガン(Mn)をベースとした材料であるため、安価な非水電解質電池が実現できる。 In contrast, the first positive electrode active material represented by the general formula Li a Mn b Fe c M d PO 4 and having an olivine type crystal structure is charged when used as the positive electrode active material of the secondary battery. Since the crystal structure change due to the discharge is small, the cycle characteristics are excellent. In addition, since oxygen atoms in the crystal are stably present due to covalent bond with phosphorus (P), there is an advantage that the possibility of oxygen release is small and the safety is excellent even when the battery is exposed to a high temperature environment. is there. Furthermore, since the olivine compound is a material based on iron (Fe) or manganese (Mn), which are more resource-rich and cheaper than cobalt (Co), an inexpensive non-aqueous electrolyte battery can be realized.

その反面、第1の正極活物質は単独で正極活物質として用いた場合には体積当たりのエネルギー密度が低く、高容量化を満たすことができない。オリビン化合物の重量当たりの放電容量は、充放電能力の高いものでもせいぜいコバルト酸リチウムと同等程度でしかない。さらに、オリビン化合物の真密度はコバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムに対して30%程度も低い。また、オリビン化合物は抵抗が高く、電子伝導性が低いという問題もある。   On the other hand, when the first positive electrode active material is used alone as the positive electrode active material, the energy density per volume is low and the increase in capacity cannot be satisfied. The discharge capacity per weight of the olivine compound is at most equivalent to that of lithium cobaltate even if it has a high charge / discharge capacity. Furthermore, the true density of the olivine compound is about 30% lower than that of lithium cobaltate and lithium nickelate. In addition, the olivine compound has a problem of high resistance and low electron conductivity.

したがって、正極活物質として第1の正極活物質と、第2の正極活物質とを混合することにより、サイクル特性およびエネルギー密度に優れた非水電解質電池を構成することができる。上述の酸化物は高い電子伝導性を有するため、酸化物とオリビン化合物とが混合されることにより、オリビン化合物自体の電子伝導性の低さが補われる。   Therefore, a nonaqueous electrolyte battery excellent in cycle characteristics and energy density can be configured by mixing the first positive electrode active material and the second positive electrode active material as the positive electrode active material. Since the above-mentioned oxide has high electronic conductivity, the low conductivity of the olivine compound itself is compensated by mixing the oxide and the olivine compound.

このとき、第1の正極活物質の電子伝導性を向上させるために、平均粒径を小さくする。具体的には、オリビン化合物の一次粒子を二次粒子化して第1の正極活物質とし、第1の正極活物質(オリビン化合物の二次粒子)の平均粒径D1が、第2の正極活物質よりも小さくなる(D2/D1≧1.5)ようにする。これにより、酸化物の隙間にオリビン化合物が混入して正極活物質の体積密度が向上し、体積当たりの放電容量が向上する。   At this time, in order to improve the electronic conductivity of the first positive electrode active material, the average particle size is reduced. Specifically, primary particles of the olivine compound are converted into secondary particles to form a first positive electrode active material, and the average particle diameter D1 of the first positive electrode active material (secondary particles of the olivine compound) is the second positive electrode active material. It becomes smaller than the substance (D2 / D1 ≧ 1.5). As a result, the olivine compound is mixed in the gap between the oxides, the volume density of the positive electrode active material is improved, and the discharge capacity per volume is improved.

ここで、2種類の正極活物質の体積密度を向上させるには、一方の正極活物質の平均粒径が他方の平均粒径に対して小さくなっていればよい。しかしながら、この発明では、オリビン化合物と酸化物とのそれぞれの正極活物質としての特性に鑑み、オリビン化合物が酸化物の粒径よりも小さくなるように制御する。   Here, in order to improve the volume density of two types of positive electrode active materials, the average particle diameter of one positive electrode active material should just be small with respect to the other average particle diameter. However, in the present invention, in view of the characteristics of the olivine compound and the oxide as positive electrode active materials, the olivine compound is controlled to be smaller than the particle size of the oxide.

オリビン化合物の一次粒子の平均粒径は、例えば10nm以上600nm以下とすることが好ましい。また、オリビン化合物の二次粒子である第1の正極活物質の平均粒径は、例えば8μm以下であることが好ましい。第1の正極活物質の平均粒径は、二次粒子を造粒する際の条件、および造粒後の二次粒子の分級等により調整することができる。   The average particle size of the primary particles of the olivine compound is preferably, for example, from 10 nm to 600 nm. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of the 1st positive electrode active material which is a secondary particle of an olivine compound is 8 micrometers or less, for example. The average particle diameter of the first positive electrode active material can be adjusted by conditions for granulating secondary particles, classification of secondary particles after granulation, and the like.

オリビン化合物を二次粒子化して用いるのは、電子伝導性を得ると共に、結着剤の使用量を少なくするためである。粒子を小さくすると比表面積が大きくなるため、例えば平均粒径が10nm以上600nm以下の粒子を正極活物質として用いる場合に多量の結着剤が必要となる。このため、一次粒子間に電子伝導性物質を介在させた二次粒子を第1の正極活物質として用いることで、結着剤の使用量を増やすことなくエネルギー密度を格段に向上させることができる。   The reason why the olivine compound is used as secondary particles is to obtain electronic conductivity and reduce the amount of binder used. When the particles are made smaller, the specific surface area becomes larger. For example, when particles having an average particle diameter of 10 nm or more and 600 nm or less are used as the positive electrode active material, a large amount of binder is required. For this reason, energy density can be remarkably improved without increasing the usage-amount of a binder by using as a 1st positive electrode active material the secondary particle which interposed the electroconductive substance between primary particles. .

一方、酸化物は、電子伝導性が高いため、平均粒径D2がやや大きい場合でも充分な電池特性を得ることができる。酸化物の平均粒径は、粒径比D2/D1が1.5以上の条件を満たす領域において、20μm以下程度とすることが好ましい。   On the other hand, since the oxide has high electron conductivity, sufficient battery characteristics can be obtained even when the average particle diameter D2 is slightly large. The average particle size of the oxide is preferably about 20 μm or less in a region where the particle size ratio D2 / D1 satisfies the condition of 1.5 or more.

また、第1の正極活物質表面の電子伝導性を向上させるために、オリビン化合物の一次粒子表面に炭素材料を被覆・被着することが好ましい。第1の正極活物質を、一次粒子が複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子とすることにより、電子伝導性を向上させることができる。   Moreover, in order to improve the electronic conductivity of the surface of the first positive electrode active material, it is preferable to coat and deposit a carbon material on the primary particle surface of the olivine compound. By making the first positive electrode active material a secondary particle in which a plurality of primary particles are aggregated and an electron conductive material is interposed between the primary particles, the electron conductivity can be improved.

なお、オリビン化合物の二次粒子は、例えば噴霧乾燥(スプレードライ)法により造粒することができる。また、一次粒子の表面に炭素質材料を被覆・被着させる場合には、二次粒子の造粒時に、分散媒に炭素質材料と一次粒子とを合わせて分散させ二次粒子を造粒することにより、炭素質材料で被覆された一次粒子が複数集まった二次粒子とすることができる。   The secondary particles of the olivine compound can be granulated by, for example, a spray drying method. In addition, when the surface of the primary particles is coated / attached with the carbonaceous material, the secondary particles are granulated by dispersing the carbonaceous material and the primary particles together in the dispersion medium when the secondary particles are granulated. Thus, secondary particles in which a plurality of primary particles coated with a carbonaceous material are collected can be obtained.

ここで、この発明において、上述の「平均粒径D1」および「平均粒径D2」は、それぞれ第1の正極活物質および第2の正極活物質のメジアン径(D50)を示す。なお、第1の正極活物質の95体積%以上の粒子が、平均粒径D1の0.3倍以上2.5倍以下の範囲に存在することが好ましい。また、第2の正極活物質の95体積%以上の粒子が、平均粒径D2の0.3倍以上2.5倍以下の範囲に存在することが好ましい。   Here, in the present invention, the above-mentioned “average particle diameter D1” and “average particle diameter D2” indicate the median diameters (D50) of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material, respectively. Note that it is preferable that 95% by volume or more of the first positive electrode active material is present in a range of 0.3 to 2.5 times the average particle diameter D1. Further, it is preferable that 95% by volume or more of the second positive electrode active material is present in a range of 0.3 to 2.5 times the average particle diameter D2.

この発明では、第1の正極活物質LiaMnbFecdPO4の混合量が15重量%以上70重量%の範囲であり、かつ第2の正極活物質LivwM’xM’’yzの混合量が30重量%以上85重量%以下であることが好ましい。すなわち、第1の正極活物質と第2の正極活物質との重量混合比が、15:85〜70:30の範囲内であることが好ましい。第1の正極活物質の混合量が小さすぎると、正極活物質全体としての安定性が低下し、サイクル特性が低下してしまう。一方、第2の正極活物質の混合量が小さすぎると、放電容量が低下してしまう。 In the present invention, the mixing amount of the first positive electrode active material Li a Mn b Fe c M d PO 4 is in the range of 15 wt% to 70 wt%, and the second positive electrode active material Li v M w M ′ x The mixing amount of M ″ y O z is preferably 30% by weight or more and 85% by weight or less. That is, the weight mixing ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material is preferably in the range of 15:85 to 70:30. When the mixing amount of the first positive electrode active material is too small, the stability of the whole positive electrode active material is lowered, and the cycle characteristics are lowered. On the other hand, when the mixing amount of the second positive electrode active material is too small, the discharge capacity is lowered.

結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を用いることができる。導電剤としては、繊維状炭素やカーボンブラック等の炭素材料を用いることができる。   As the binder, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF) or polytetrafluoroethylene (PTFE) can be used. As the conductive agent, carbon materials such as fibrous carbon and carbon black can be used.

[負極]
負極3は、例えば、負極集電体3Aと、負極集電体3Aに設けられた負極活物質層4Bとを有している。負極集電体3Aは、例えば、銅(Cu)箔などの金属箔により構成されている。
[Negative electrode]
The negative electrode 3 includes, for example, a negative electrode current collector 3A and a negative electrode active material layer 4B provided on the negative electrode current collector 3A. The negative electrode current collector 3A is made of, for example, a metal foil such as a copper (Cu) foil.

負極活物質層4Bは、例えば、負極活物質として、リチウムを吸蔵および離脱可能な負極材料、金属リチウム、リチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属あるいは半導体、またはこれらの合金あるいは化合物から選択されるいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じて、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤と共に構成されている。   The negative electrode active material layer 4B is selected from, for example, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, metal lithium, a metal or semiconductor capable of forming an alloy or compound with lithium, or an alloy or compound thereof as the negative electrode active material. Any one or two or more types are contained, and are configured with a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary.

リチウムを吸蔵および離脱可能な負極材料としては、例えば、炭素質材料、金属化合物、スズ、スズ合金、ケイ素、ケイ素合金あるいは導電性ポリマが挙げられ、これらのいずれか1種または2種以上が混合して用いられる。この発明の一実施の形態による正極活物質を用いる場合、負極材料としては、炭素質材料が好ましく用いられる。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include carbonaceous materials, metal compounds, tin, tin alloys, silicon, silicon alloys, and conductive polymers, and any one or more of these are mixed. Used. When the positive electrode active material according to one embodiment of the present invention is used, a carbonaceous material is preferably used as the negative electrode material.

炭素質材料としては、例えば難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等のコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂やフラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭、カーボンブラック類等が挙げられる。炭素質材料の電子伝導性が集電の目的に対して充分でない場合、導電剤を添加することも好ましい。   Examples of the carbonaceous material include non-graphitizable carbon, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic carbon, pitch coke, needle coke, petroleum coke, and other cokes, graphite, glassy carbon, phenolic resin, and furan resin. And the like, and carbonized organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, activated carbon, carbon blacks and the like. If the carbonaceous material has insufficient electronic conductivity for the purpose of current collection, it is also preferable to add a conductive agent.

金属リチウム、リチウムと合金あるいは化合物としては、例えば、化学式DsEtLiu(式中、Dはリチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素および半導体元素の少なくとも一種であり、EはリチウムおよびD以外の金属元素および半導体元素の少なくとも1種である。また、s、tおよびuの値は、それぞれs>0、t≧0、u≧0である。)で表される材料が挙げられる。   Examples of the metal lithium, lithium alloy or compound include, for example, the chemical formula DsEtLiu (wherein D is at least one of a metal element and a semiconductor element capable of forming an alloy or compound with lithium, and E is a metal element other than lithium and D) And at least one kind of semiconductor element, and values of s, t, and u are s> 0, t ≧ 0, and u ≧ 0, respectively.

化学式DsEtLiuで表される材料の中でも、特にリチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素あるいは半導体元素としては、4B族の金属元素あるいは半導体元素が好ましく、特に好ましくはケイ素(Si)あるいはスズ(Sn)であり、最も好ましくはケイ素(Si)である。酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタン、酸化スズ等の比較的電位が卑な電位でリチウムをドープ脱ドープする酸化物やその他窒化物なども同様に使用可能である。   Among the materials represented by the chemical formula DsEtLiu, the metal element or semiconductor element capable of forming an alloy or compound with lithium is particularly preferably a group 4B metal element or semiconductor element, particularly preferably silicon (Si) or tin (Sn). And most preferably silicon (Si). Oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, titanium oxide, tin oxide, etc. that dope and dedoped lithium with a relatively low potential, and other nitrides can also be used.

また、負極活物質としては、チタン含有金属複合酸化物またはチタン系酸化物のようなチタン含有酸化物でもよい。チタン含有金属複合酸化物としては、例えば酸化物合成時はリチウムを含まないチタン系酸化物、リチウムチタン酸化物、リチウムチタン酸化物の構成元素の一部を異種元素で置換したリチウムチタン複合酸化物などを挙げることができる。リチウムチタン酸化物としては、例えばスピネル構造を有するチタン酸リチウム(例えばLi4+xTi512(xは0≦x≦3))、ラムステライド型のチタン酸リチウム(例えばLi2+yTi37(yは0≦y≦3)などを挙げることができる。これらのチタン酸リチウムは、リチウムの電極電位に対して約1.5Vの電位でリチウムイオンを吸蔵し、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔の集電体に対して電気化学的に非常に安定な材料であるため好ましい。 The negative electrode active material may be a titanium-containing oxide such as a titanium-containing metal composite oxide or a titanium-based oxide. Examples of titanium-containing metal composite oxides include titanium-based oxides that do not contain lithium during lithium oxide synthesis, lithium-titanium oxides, and lithium-titanium composite oxides in which some of the constituent elements of lithium-titanium oxide are replaced with different elements. And so on. Examples of the lithium titanium oxide include lithium titanate having a spinel structure (for example, Li 4 + x Ti 5 O 12 (x is 0 ≦ x ≦ 3)), ramsteride type lithium titanate (for example, Li 2 + y Ti 3 O 7 (where y is 0 ≦ y ≦ 3), etc. These lithium titanates occlude lithium ions at a potential of about 1.5 V with respect to the electrode potential of lithium, and aluminum foil or aluminum This is preferable because it is an electrochemically very stable material with respect to the current collector of the alloy foil.

[セパレータ]
セパレータ4は、正極2と負極3とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ4の材料としては、従来の電池に使用されてきたものを利用することが可能であり、そのなかでも、ショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上が可能なポリオレフィン製微孔性フィルムを使用することが特に好ましい。例えば、ポリエチレンやポリプロピレン樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
[Separator]
The separator 4 separates the positive electrode 2 and the negative electrode 3 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. As the material of the separator 4, those that have been used in conventional batteries can be used. Among them, a polyolefin fine material that has an excellent short-circuit prevention effect and can improve battery safety due to a shutdown effect. It is particularly preferred to use a porous film. For example, a microporous film made of polyethylene or polypropylene resin is preferable.

さらに、セパレータ4の材料としては、シャットダウン温度がより低いポリエチレンと耐酸化性に優れるポリプロピレンを積層または混合したものを用いることもできる。このような材料からなるセパレータは、シャットダウン性能とフロート特性との両立が図れる点からより好ましい。なお、電解質として固体電解質、ゲル電解質を用いた場合には、セパレータ4は必ずしも必要でない。   Further, as the material of the separator 4, a material obtained by laminating or mixing polyethylene having a lower shutdown temperature and polypropylene having excellent oxidation resistance can be used. A separator made of such a material is more preferable in terms of achieving both shutdown performance and float characteristics. In the case where a solid electrolyte or a gel electrolyte is used as the electrolyte, the separator 4 is not necessarily required.

[非水電解液]
非水電解液は、非水溶媒に電解質塩を溶解させたものであり、電解質塩が電離することによりイオン伝導性を示すようになっている。電解液はセパレータ4に含浸されている。セパレータ4としては、特に限定されることなく従来の非水溶媒系電解液などが用いられる。
[Non-aqueous electrolyte]
The nonaqueous electrolytic solution is obtained by dissolving an electrolyte salt in a nonaqueous solvent, and exhibits ion conductivity when the electrolyte salt is ionized. The electrolytic solution is impregnated in the separator 4. The separator 4 is not particularly limited, and a conventional non-aqueous solvent electrolyte or the like is used.

電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム(Li(C25SO22N)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiSO3CF3)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(Li(CF3SO22N)、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルリチウム(LiC(SO2CF33)、塩化リチウム(LiCl)、臭化リチウム(LiBr)、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiAlCl4、LiSiF6、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、あるいはリチウムビスオキサレートボレートなどが挙げられる。中でも、LiPF6 は、高いイオン伝導性を得ることができると共にサイクル特性を向上させることができるので特に好ましい。電解質塩には、上述から選択されるいずれか1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide lithium (Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N), lithium perchlorate (LiClO 4 ), Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Li (CF 3 SO 2 ) 2 N), tris (trifluoromethanesulfonyl) methyllithium (LiC (SO 2 CF 3 ) 3 ), lithium chloride (LiCl), lithium bromide (LiBr), LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiAlCl 4, LiSiF 6, difluoro [oxalato O, O '] lithium borate, or the like of lithium bis (oxalato) borate. Among these, LiPF 6 is particularly preferable because it can obtain high ionic conductivity and improve cycle characteristics. As the electrolyte salt, any one selected from the above may be used alone, or a plurality of kinds may be mixed and used.

電解質塩を溶解する非水溶媒としては、例えば、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、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレンスルフィト、あるいはビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリメチルヘキシルアンモニウムなどの常温溶融塩が挙げられる。中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいはエチレンスルフィトは、優れた充放電容量特性および充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。溶媒には、いずれか1種を単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the non-aqueous solvent for dissolving the electrolyte salt include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, γ -Butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, acetonitrile , Glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide Room temperature molten salts such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethylene sulfite, bistrifluoromethylsulfonylimide, and trimethylhexylammonium. Among them, ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or ethylene sulfite has excellent charge / discharge capacity characteristics and charge / discharge cycle characteristics. This is preferable. Any one of the solvents may be used alone, or a plurality of the solvents may be mixed and used.

この非水電解質電池では、放電を行うと、例えば、負極3からリチウムイオンが離脱するかまたはリチウム金属がリチウムイオンとなって溶出し、電解液を介して正極活物質層2Bと反応する。充電を行うと、例えば、正極活物質層2Bからリチウムイオンが離脱し、電解液を介して負極3に吸蔵されるかまたはリチウム金属となって析出する。   In this nonaqueous electrolyte battery, when discharged, for example, lithium ions are released from the negative electrode 3 or lithium metal is eluted as lithium ions, and reacts with the positive electrode active material layer 2B through the electrolytic solution. When charging is performed, for example, lithium ions are separated from the positive electrode active material layer 2B, and are inserted into the negative electrode 3 through the electrolytic solution or deposited as lithium metal.

(1−2)非水電解質電池の製造方法
次に、第1の例による非水電解質電池の製造方法について説明する。
(1-2) Manufacturing Method of Nonaqueous Electrolyte Battery Next, a manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery according to the first example will be described.

[正極の製造方法]
正極2は、以下に述べるようにして作製する。まず、この発明の第1の正極活物質の合成について説明する。
[Production method of positive electrode]
The positive electrode 2 is produced as described below. First, the synthesis of the first positive electrode active material of the present invention will be described.

第1の正極活物質は、オリビン化合物LiaMnbFecdPO4(式中、0≦a≦2、b+c+d≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1であり、Mは、マンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn))からなる一次粒子を複数集合してなる二次粒子であり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在することが好ましい。 The first positive electrode active material is an olivine compound Li a Mn b Fe c M d PO 4 (where 0 ≦ a ≦ 2, b + c + d ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, and M is manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), tungsten (W), niobium (Nb), titanium (Ti), silicon (Si) , Chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn)) is a secondary particle obtained by aggregating a plurality of primary particles, and it is preferable that an electron conductive substance is interposed between the primary particles.

まず、水を主成分とする溶媒に、Li源、Mn源、Fe源、M源(Mはマンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn))、PO4源、さらには、電子伝導性物質またはこの電子伝導性物質の前駆体を加え、次いで、この溶液または懸濁液を噴霧乾燥(スプレードライ)法等により二次粒子化して乾燥状態の粒子を形成する。 First, in a solvent containing water as a main component, Li source, Mn source, Fe source, M source (M is manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), tungsten (W), Niobium (Nb), Titanium (Ti), Silicon (Si), Chromium (Cr), Copper (Cu), Zinc (Zn)), PO 4 source, and electron conductive material or precursor of this electron conductive material The body is added, and then the solution or suspension is made into secondary particles by spray drying or the like to form dry particles.

次に、乾燥状態の粒子を350〜1150℃、好ましくは350〜1100℃にて熱処理する。熱処理により、この発明の第1の正極活物質が形成される。   Next, the dried particles are heat-treated at 350 to 1150 ° C, preferably 350 to 1100 ° C. By the heat treatment, the first positive electrode active material of the present invention is formed.

水を主成分とする溶媒としては、純水、水−アルコール溶液、水−ケトン溶液、水−エーテル溶液、のいずれかを用いることができるが、使い易さ、安全性の点から純水が好ましい。   As a solvent containing water as a main component, pure water, water-alcohol solution, water-ketone solution, or water-ether solution can be used. However, pure water is preferable from the viewpoint of ease of use and safety. preferable.

電極材料の原料は特に限定されないが、Li源としては、例えば、塩化リチウム、臭化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、リン酸リチウム、水酸化リチウムなどのリチウム無機酸塩、酢酸リチウム、蓚酸リチウムなどのリチウム有機酸塩、あるいは、リチウムエトキシドなどのリチウムアルコキシドなどのリチウム含有有機金属化合物が用いられる。   The raw material of the electrode material is not particularly limited. Examples of the Li source include lithium inorganic acid salts such as lithium chloride, lithium bromide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium phosphate, and lithium hydroxide, lithium acetate, Lithium organic acid compounds such as lithium organic acid salts such as lithium oxalate or lithium alkoxides such as lithium ethoxide are used.

Fe源としては、例えば、蓚酸鉄(II)二水和物、リン酸鉄(II)八水和物、塩化鉄(II)水和物、硫酸鉄(II)七水和物、酢酸鉄(II)四水和物、リン酸鉄(III)水和物などが用いられる。   Examples of the Fe source include iron (II) oxalate dihydrate, iron (II) phosphate octahydrate, iron (II) chloride hydrate, iron (II) sulfate heptahydrate, iron acetate ( II) Tetrahydrate, iron (III) phosphate hydrate, etc. are used.

Mn源としては、例えば塩化マンガン(II)、酢酸マンガン(II)、リン酸マンガン(II)・三水和物などの塩が用いられる。   As the Mn source, for example, a salt such as manganese chloride (II), manganese acetate (II), manganese phosphate (II) trihydrate and the like is used.

PO4源としては、例えば、オルトリン酸、メタリン酸などのリン酸、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)などのリン酸水素アンモニウム塩が用いられる。 Examples of the PO 4 source include phosphoric acids such as orthophosphoric acid and metaphosphoric acid, and phosphoric acids such as diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ) and ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ). An ammonium hydrogen salt is used.

M源としては、特に限定されることはないが、例えばアルミニウム(Al)であれば、水酸化アルミニウム、アルミニウムアルコキシド等の塩が挙げられる。   Although it does not specifically limit as M source, For example, if it is aluminum (Al), salts, such as aluminum hydroxide and aluminum alkoxide, will be mentioned.

電子伝導性物質としては、炭素(C)、もしくは、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、チタン(Ti)、V(バナジウム)、Sn(スズ)、Nb(ニオブ)、Zr(ジルコニウム)、Mo(モリブデン)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)またはこれらの酸化物の群から選択された1種または2種以上の元素を含む化合物であることが好ましく、これらの中でも、化学的安定性、安全性および製造コストなどから炭素が最も好ましい。炭素以外では、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)などの貴金属が好ましく、これらの中でも銀(Ag)がより好ましい。   Examples of the electron conductive material include carbon (C), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), titanium (Ti), V (vanadium), Sn (tin), Nb (niobium), and Zr. (Zirconium), Mo (molybdenum), palladium (Pd), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), iridium (Ir) or a compound containing one or more elements selected from the group of these oxides Among these, carbon is most preferable from the viewpoints of chemical stability, safety, production cost, and the like. Other than carbon, noble metals such as gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), palladium (Pd), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), iridium (Ir) are preferable, and among these, silver (Ag) ) Is more preferable.

炭素としては、炭素単体が用いられる。炭素単体としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイトなどを用いることができるが、特に、カーボンブラック、アセチレンブラックが好ましい。   As carbon, simple carbon is used. As the carbon simple substance, for example, carbon black, acetylene black, graphite and the like can be used, and carbon black and acetylene black are particularly preferable.

電子伝導性物質の前駆体としては、加熱により電子伝導性物質となるものが用いられ、このような物質の中でも、有機化合物、金属塩、金属のアルコキシド、金属の錯体などが好適に用いられる。有機化合物としては、加熱時に揮発しないものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸メチル、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドンなどの高分子化合物、糖アルコール、糖エステル、セルロースなどの糖類、ポリグリセリン、ポリグリセリンエステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンソルビタンなどの水溶性有機界面活性剤、リン酸エステル、リン酸エステル塩などが好適に用いられる。   As the precursor of the electron conductive substance, a substance that becomes an electron conductive substance upon heating is used, and among these substances, organic compounds, metal salts, metal alkoxides, metal complexes, and the like are preferably used. The organic compound is not particularly limited as long as it does not volatilize when heated. For example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethyleneimine, polyvinyl alcohol, ethyl polyacrylate, methyl polyacrylate, polyvinyl butyral, polyvinyl Polymer compounds such as pyrrolidone, sugars such as sugar alcohol, sugar ester, cellulose, water-soluble organic surfactants such as polyglycerol, polyglycerol ester, sorbitan ester, polyoxyethylene sorbitan, phosphate ester, phosphate ester salt, etc. Are preferably used.

なお、電子伝導性物質として炭素を用いるために、上述の溶液または懸濁液に電子伝導性物質の前駆体として有機化合物を配合する場合には、有機化合物として溶媒に可溶なものを使用することが好ましい。これにより、他の成分だけでなく、炭素も溶液中に分子レベルで均一に分散、混合され、二次粒子を生成する際に、この二次粒子中により均一に炭素を存在させることができる。   In addition, in order to use carbon as an electron conductive substance, when an organic compound is blended as a precursor of an electron conductive substance in the above-described solution or suspension, an organic compound soluble in a solvent is used. It is preferable. As a result, not only other components but also carbon is uniformly dispersed and mixed in the solution at the molecular level, and when the secondary particles are produced, carbon can be present more uniformly in the secondary particles.

噴霧乾燥(スプレードライ)法では、一次粒子を被覆する炭素質材料とともに溶媒中に分散し、高温雰囲気下に噴霧することにより、瞬時に溶媒を飛ばして電子伝導性物質が被覆された一次粒子が凝集した二次粒子を形成することができる。一次粒子を分散させる溶媒の濃度、その他の造粒条件の調整および二次粒子の分級により、第1の正極活物質の平均粒径を変化させることができる。   In the spray-drying (spray-drying) method, primary particles coated with an electron-conducting substance are instantaneously dispersed by dispersing in a solvent together with the carbonaceous material covering the primary particles and spraying in a high-temperature atmosphere. Aggregated secondary particles can be formed. The average particle diameter of the first positive electrode active material can be changed by adjusting the concentration of the solvent in which the primary particles are dispersed, adjusting other granulation conditions, and classifying the secondary particles.

次に、上述のようにして二次粒子化したオリビン化合物からなる第1の正極活物質と、酸化物からなる第2の正極活物質とを、所定の重量混合比となるようにそれぞれ秤量し、混合する。このとき、第1の正極活物質の平均粒径D1と、第2の正極活物質の平均粒径D2の粒径比D2/D1が1.5以上となるように調整される。そして、混合した正極活物質と、導電剤と、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(NMP)などの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。   Next, the first positive electrode active material composed of the olivine compound secondary particles as described above and the second positive electrode active material composed of the oxide are weighed so as to have a predetermined weight mixing ratio. , Mix. At this time, the particle size ratio D2 / D1 between the average particle diameter D1 of the first positive electrode active material and the average particle diameter D2 of the second positive electrode active material is adjusted to be 1.5 or more. Then, a mixed positive electrode active material, a conductive agent, 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 (NMP). A positive electrode mixture slurry is obtained.

続いて、正極合剤スラリーを正極集電体2Aに塗布し溶剤を除去した後、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層2Bを形成し、ペレット状に打ち抜くことにより正極2を作製する。   Subsequently, after applying the positive electrode mixture slurry to the positive electrode current collector 2A and removing the solvent, the positive electrode active material layer 2B is formed by compression molding with a roll press or the like, and the positive electrode 2 is produced by punching into a pellet shape. To do.

[負極の製造方法]
負極3は、以下に述べるようにして作製する。まず、例えば、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3Aに塗布し溶剤を除去した後、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層4Bを形成し、ペレット状に打ち抜くことにより負極3を作製する。
[Production method of negative electrode]
The negative electrode 3 is produced as described below. First, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the 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 3A and removing the solvent, the negative electrode active material layer 4B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 3 is formed by punching into a pellet. Make it.

また、負極活物質層4Bは、例えば、気相法、液相法、焼成法により形成してもよく、それらの2以上を組み合わせてもよい。なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱CVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相成長)法あるいはプラズマCVD法などが利用可能である。液相法としては電解鍍金あるいは無電解鍍金などの公知の手法が利用可能である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法あるいはホットプレス焼成法が利用可能である。   Moreover, the negative electrode active material layer 4B may be formed by, for example, a vapor phase method, a liquid phase method, or a firing method, or a combination of two or more thereof. As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method can be used. Specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition), or the like. A chemical vapor deposition method) or a plasma CVD method can be used. As the liquid phase method, a known method such as electrolytic plating or electroless plating can be used. A known method can also be used for the firing method, and for example, an atmosphere firing method, a reaction firing method, or a hot press firing method can be used.

[非水電解質電池の組み立て]
続いて、負極缶6の中央部に負極3およびセパレータ4をこの順に収容し、セパレータ4の上から電解液を注液する。続いて、正極2を入れた正極缶5を負極缶6に被せてガスケット7を介してかしめて正極缶5と負極缶6とを固定する。以上により、図1に示すような非水電解質電池1が形成される。
[Assembly of non-aqueous electrolyte battery]
Subsequently, the negative electrode 3 and the separator 4 are accommodated in this order in the central portion of the negative electrode can 6, and an electrolytic solution is injected from above the separator 4. Subsequently, the positive electrode can 5 containing the positive electrode 2 is placed on the negative electrode can 6 and caulked through the gasket 7 to fix the positive electrode can 5 and the negative electrode can 6. Thus, the nonaqueous electrolyte battery 1 as shown in FIG. 1 is formed.

第1の実施の形態で作製した非水電解質電池は、二次粒子化させたオリビン化合物化からなる第1の正極活物質と、酸化物からなり、第1の正極活物質よりも平均粒径の大きい第2の正極活物質とを混合して正極に用いる。これにより、高いエネルギー密度とサイクル特性を両立することができる。また、このような性能を有するこの発明の非水電解質電池は、この性能を活かして高機能化に伴う消費電力の大きな携帯機器や、駆動に大電流が必要とされる自動車、電動自転車、オートバイ、電動工具のような高出力電子機器などの電源の用途に好適に用いることができる。   The nonaqueous electrolyte battery produced in the first embodiment is composed of a first positive electrode active material made of olivine compound formed into secondary particles and an oxide, and has an average particle diameter larger than that of the first positive electrode active material. A second positive electrode active material having a large size is mixed and used for the positive electrode. Thereby, both high energy density and cycle characteristics can be achieved. In addition, the nonaqueous electrolyte battery of the present invention having such performances can be used for portable devices that consume a large amount of power due to high functionality, automobiles, electric bicycles, motorcycles that require a large current for driving. It can be suitably used for power supply applications such as high-power electronic devices such as electric tools.

2.第2の実施の形態(非水電解質電池の第2の例)
第2の実施の形態では、ラミネートフィルムで外装された非水電解質電池について説明する。
2. Second embodiment (second example of nonaqueous electrolyte battery)
In the second embodiment, a nonaqueous electrolyte battery covered with a laminate film will be described.

[非水電解質電池の構成]
図2は、この発明の一実施の形態による正極活物質を用いた非水電解質電池の構造を示す。図2に示すように、この非水電解質電池は、電池素子10を防湿性ラミネートフィルムからなる外装材19に収容し、電池素子10の周囲を溶着することにより封止してなる。電池素子10には、正極端子15および負極端子16が備えられ、これらのリードは、外装材19に挟まれて外部へと引き出される。正極端子15および負極端子16のそれぞれの両面には、外装材19との接着性を向上させるために密着フィルム17が被覆されている。
[Configuration of non-aqueous electrolyte battery]
FIG. 2 shows the structure of a nonaqueous electrolyte battery using a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the nonaqueous electrolyte battery is sealed by housing the battery element 10 in an exterior material 19 made of a moisture-proof laminate film and welding the periphery of the battery element 10. The battery element 10 is provided with a positive electrode terminal 15 and a negative electrode terminal 16, and these leads are sandwiched between outer packaging materials 19 and pulled out to the outside. An adhesive film 17 is coated on both surfaces of the positive electrode terminal 15 and the negative electrode terminal 16 in order to improve the adhesion to the exterior material 19.

外装材19は、例えば、接着層、金属層、表面保護層を順次積層した積層構造を有する。接着層は高分子フィルムからなり、この高分子フィルムを構成する材料としては、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)が挙げられる。金属層は金属箔からなり、この金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム(Al)が挙げられる。また、金属箔を構成する材料としては、例えばアルミニウム(Al)以外の金属を用いることも可能である。表面保護層を構成する材料としては、例えばナイロン(Ny)、ポリエチレンテレフタレート(PET)が挙げられる。なお、接着層側の面が、電池素子10を収納する側の収納面となる。   The exterior material 19 has, for example, a laminated structure in which an adhesive layer, a metal layer, and a surface protective layer are sequentially laminated. The adhesive layer is made of a polymer film. Examples of the material constituting the polymer film include polypropylene (PP), polyethylene (PE), unstretched polypropylene (CPP), linear low density polyethylene (LLDPE), and low density. A polyethylene (LDPE) is mentioned. The metal layer is made of a metal foil, and an example of a material constituting the metal foil is aluminum (Al). Moreover, as a material which comprises metal foil, it is also possible to use metals other than aluminum (Al), for example. Examples of the material constituting the surface protective layer include nylon (Ny) and polyethylene terephthalate (PET). The surface on the adhesive layer side is a storage surface on the side where the battery element 10 is stored.

電池素子10は、例えば、図3に示すように、両面にゲル電解質層13が設けられた帯状の負極12と、セパレータ14と、両面にゲル電解質層13が設けられた帯状の正極11と、セパレータ14とを積層し、長手方向に巻回されてなる巻回型の電池素子10である。   For example, as shown in FIG. 3, the battery element 10 includes a strip-shaped negative electrode 12 having a gel electrolyte layer 13 provided on both sides, a separator 14, and a strip-shaped positive electrode 11 having a gel electrolyte layer 13 provided on both sides, This is a wound battery element 10 that is laminated with a separator 14 and wound in the longitudinal direction.

正極11は、帯状の正極集電体11Aと、この正極集電体11Aの両面に形成された正極活物質層11Bとからなる。正極活物質層11Bは、第1の実施の形態と同様にして形成することができる。   The positive electrode 11 includes a strip-shaped positive electrode current collector 11A and a positive electrode active material layer 11B formed on both surfaces of the positive electrode current collector 11A. The positive electrode active material layer 11B can be formed in the same manner as in the first embodiment.

正極11の長手方向の一端部には、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子15が設けられている。この正極端子15の材料としては、例えばアルミニウムなどの金属を用いることができる。   One end of the positive electrode 11 in the longitudinal direction is provided with a positive electrode terminal 15 connected by, for example, spot welding or ultrasonic welding. As a material of the positive electrode terminal 15, for example, a metal such as aluminum can be used.

負極12は、帯状の負極集電体12Aと、この負極集電体12Aの両面に形成された負極活物質層12Bとからなる。負極活物質層12Bは、第1の実施の形態と同様にして形成することができる。   The negative electrode 12 includes a strip-shaped negative electrode current collector 12A and a negative electrode active material layer 12B formed on both surfaces of the negative electrode current collector 12A. The negative electrode active material layer 12B can be formed in the same manner as in the first embodiment.

また、負極12の長手方向の一端部にも正極11と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子16が設けられている。この負極端子16の材料としては、例えば銅(Cu)、ニッケル(Ni)などを用いることができる。   Further, similarly to the positive electrode 11, a negative electrode terminal 16 connected by, for example, spot welding or ultrasonic welding is also provided at one end portion of the negative electrode 12 in the longitudinal direction. As the material of the negative electrode terminal 16, for example, copper (Cu), nickel (Ni), or the like can be used.

正極集電体11A、正極活物質層11B、負極集電体12A、負極活物質層12Bは、上述の第1の例と同様である。   The positive electrode current collector 11A, the positive electrode active material layer 11B, the negative electrode current collector 12A, and the negative electrode active material layer 12B are the same as in the first example.

ゲル電解質層13は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル電解質層13は高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止できるので好ましい。電解液の構成(すなわち液状の溶媒、電解質塩)は、第1の例と同様である。   The gel electrolyte layer 13 includes an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. The gel electrolyte layer 13 is preferable because it can obtain high ionic conductivity and prevent battery leakage. The configuration of the electrolytic solution (that is, the liquid solvent and the electrolyte salt) is the same as that in the first example.

高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンあるいはポリカーボネートを挙げることができる。特に電気化学的な安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。   Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, and polysiloxane. , Polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene, or polyethylene oxide is preferable.

[非水電解質電池の製造方法]
次に、第2の例による非水電解質電池の製造方法について説明する。まず、正極11および負極12のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、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ゲル電解質層13を形成する。なお、予め正極集電体11Aの端部に正極端子15を溶接により取り付けるとともに、負極集電体12Aの端部に負極端子16を溶接により取り付けるようにする。
[Method for producing non-aqueous electrolyte battery]
Next, a method for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery according to the second example will be described. First, a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 11 and the negative electrode 12, and the mixed solvent is volatilized to form the gel electrolyte layer 13. In addition, the positive electrode terminal 15 is attached to the end of the positive electrode current collector 11A in advance by welding, and the negative electrode terminal 16 is attached to the end of the negative electrode current collector 12A by welding.

次に、ゲル電解質層13が形成された正極11と負極12とを、セパレータ14を介して積層し積層体とした後、この積層体をその長手方向に巻回して、巻回型の電池素子10を形成する。   Next, the positive electrode 11 and the negative electrode 12 on which the gel electrolyte layer 13 is formed are laminated through a separator 14 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction to form a wound battery element. 10 is formed.

次に、ラミネートフィルムからなる外装材19を深絞り加工することで凹部18を形成し、電池素子10をこの凹部18に挿入し、外装材19の未加工部分を凹部18上部に折り返し、凹部18の外周部分を熱溶着し密封する。以上により、第2の例による非水電解質電池が作製される。   Next, a recess 18 is formed by deep-drawing the exterior material 19 made of a laminate film, the battery element 10 is inserted into the recess 18, and an unprocessed portion of the exterior material 19 is folded back to the upper portion of the recess 18. The outer peripheral part of is thermally welded and sealed. As described above, the nonaqueous electrolyte battery according to the second example is manufactured.

以下、この発明を具体的な実験結果に基づいてさらに詳細に説明する。以下では、本発明を適用した正極活物質を作製し、得られた正極活物質を用いて電池を作製して、その特性を評価した。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on specific experimental results. Below, the positive electrode active material to which this invention was applied was produced, the battery was produced using the obtained positive electrode active material, and the characteristic was evaluated. In addition, this invention is not limited to the following examples, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.

以下の実施例では、二次粒子化されたLiaMnbFecdPO4オリビン化合物と、一次粒子からなるLivwM’xM’’yz酸化物とを混合して正極活物質として用いた二次電池の特性を評価した。 In the following examples, Li a Mn b Fe c M d PO 4 olivine compound formed into secondary particles and Li v M w M ′ x M ″ y O z oxide composed of primary particles are mixed. The characteristics of the secondary battery used as the positive electrode active material were evaluated.

[実施例1]
<サンプル1−1>〜<サンプル1−6>
[正極の作製]
正極活物質として、平均粒径D1が0.58μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052とを混合した材料を用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は22.8であった。
[Example 1]
<Sample 1-1> to <Sample 1-6>
[Production of positive electrode]
As the positive electrode active material, a material in which an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 0.58 μm and a layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm was used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 22.8.

なお、オリビン化合物は、一次粒子(一次粒子径:150nm)を複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子を用いた。上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、二次粒子の平均粒径である。また、層状酸化物は一次粒子である。   In addition, the olivine compound used was a secondary particle in which a plurality of primary particles (primary particle diameter: 150 nm) were aggregated and an electron conductive substance was interposed between the primary particles. The above-mentioned average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the secondary particles. The layered oxide is a primary particle.

オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)は、サンプル1−1が70:30、サンプル1−2が60:40、サンプル1−3が40:60、サンプル1−4が20:80、サンプル1−5が75:25、サンプル1−6が10:90となるようにした。 The weight mixing ratio of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (olivine compound: layered oxide) is 70:30 for the sample 1-1, 60:40 for the sample 1-2, Sample 1-3 was 40:60, Sample 1-4 was 20:80, Sample 1-5 was 75:25, and Sample 1-6 was 10:90.

上述のような正極活物質90.8質量部と、導電剤であるグラファイト4.2質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量部とを混合し、正極合剤を調製した。この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させてペースト状の正極合剤スラリーとした。次に、正極合剤スラリーを厚さ15μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体の一方の面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層を形成した。最後に、正極活物質層を形成した正極集電体を所定の寸法の円板状に打ち抜いてペレット状の正極を形成した。   90.8 parts by mass of the positive electrode active material as described above, 4.2 parts by mass of graphite as a conductive agent, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture. did. This positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a paste-like positive electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry was uniformly applied to one surface of a positive electrode current collector made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and compression-molded with a roll press to form a positive electrode active material layer. Finally, the positive electrode current collector on which the positive electrode active material layer was formed was punched into a disc shape having a predetermined size to form a pellet-shaped positive electrode.

[負極の作製]
負極活物質である粉砕した黒鉛粉末95質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン5質量部とを混合して負極合剤を調製した。この負極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させてペースト状の負極合剤スラリーとした。次に、負極合剤スラリーを、厚さ15μmの銅箔よりなる負極集電体の一方の面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して負極活物質層を形成した。最後に、負極活物質層を形成した負極集電体を所定の寸法の円板状に打ち抜いてペレット状の負極を形成した。
[Production of negative electrode]
A negative electrode mixture was prepared by mixing 95 parts by mass of pulverized graphite powder as a negative electrode active material and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder. This negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Next, the negative electrode mixture slurry was uniformly applied to one surface of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 15 μm, dried, and compression molded with a roll press to form a negative electrode active material layer. Finally, the negative electrode current collector on which the negative electrode active material layer was formed was punched into a disk shape having a predetermined size to form a pellet-shaped negative electrode.

[電解液の作製]
電解液として、炭酸エチレン(EC)と炭酸エチルメチル(EMC)と炭酸ジメチル(DMC)とを2:2:6の体積比で混合した混合溶媒と、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)とを含むものを用いた。電解液中における六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)の濃度は1mol/dm3とした。
[Preparation of electrolyte]
As an electrolytic solution, a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at a volume ratio of 2: 2: 6, and lithium hexafluorophosphate as an electrolyte salt ( The one containing LiPF 6 ) was used. The concentration of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in the electrolyte was 1 mol / dm 3 .

[セパレータ]
セパレータとして、厚さ23μmのポリエチレン製の多孔質膜を用いた。
[Separator]
As the separator, a polyethylene porous film having a thickness of 23 μm was used.

[試験用電池の作製]
作製したペレット状の正極と負極とをセパレータ介して正極活物質層と負極活物質層とが対向するようにして積層し、外装カップおよび外装缶の内部に収容させてガスケットを介してかしめた。これにより、直径20mm、高さ1.6mmのコイン型非水電解質電池からなる試験用電池を作製した。
[Production of test battery]
The produced pellet-like positive electrode and negative electrode were laminated with a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer facing each other through a separator, and were accommodated in the exterior cup and the exterior can and caulked via a gasket. As a result, a test battery composed of a coin-type nonaqueous electrolyte battery having a diameter of 20 mm and a height of 1.6 mm was produced.

<サンプル1−7>〜<サンプル1−12>
正極活物質として、平均粒径D1が2.0μmのオリビン化合物LiFePO4を用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は6.6であった。
<Sample 1-7> to <Sample 1-12>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 2.0 μm was used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 6.6.

なお、オリビン化合物は、一次粒子(一次粒子径:150nm)を複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子を用い、上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、二次粒子の平均粒径である。オリビン化合物の二次粒子は、噴霧乾燥(スプレードライ)法により造粒した。オリビン化合物の平均粒径D1は、分散媒にオリビン化合物の一次粒子を分散させ、噴霧乾燥して二次粒子を造粒する際の条件を調整するとともに、造粒後の二次粒子を分級することにより変化させた。また、層状酸化物は一次粒子である。   In addition, the olivine compound is composed of a plurality of primary particles (primary particle diameter: 150 nm), and secondary particles in which an electron conductive substance is interposed between the primary particles are used. The average particle diameter D1 of the olivine compound is as follows: Average particle size of secondary particles. The secondary particles of the olivine compound were granulated by a spray drying method. The average particle diameter D1 of the olivine compound is obtained by dispersing the primary particles of the olivine compound in the dispersion medium, adjusting the conditions for granulating the secondary particles by spray drying, and classifying the secondary particles after granulation. It changed by. The layered oxide is a primary particle.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル1−7が70:30、サンプル1−8が60:40、サンプル1−9が40:60、サンプル1−10が20:80、サンプル1−11が75:25、サンプル1−12が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is 70:30 for the sample 1-7 and 60:60 for the sample 1-8. 40, Sample 1-9 is 40:60, Sample 1-10 is 20:80, Sample 1-11 is 75:25, and Sample 1-12 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル1−13>〜<サンプル1−18>
正極活物質として、平均粒径D1が5.9μmのオリビン化合物LiFePO4を用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は2.2であった。
<Sample 1-13> to <Sample 1-18>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 5.9 μm was used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer was 2.2.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル1−13が70:30、サンプル1−14が60:40、サンプル1−15が40:60、サンプル1−16が20:80、サンプル1−17が75:25、サンプル1−18が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is 70:30 for the sample 1-13 and 60:60 for the sample 1-14. 40, Sample 1-15 is 40:60, Sample 1-16 is 20:80, Sample 1-17 is 75:25, and Sample 1-18 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル1−19>〜<サンプル1−24>
正極活物質として、平均粒径D1が13μmのオリビン化合物LiFePO4を用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は1.0であった。
<Sample 1-19> to <Sample 1-24>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 13 μm was used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 1.0.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル1−19が70:30、サンプル1−20が60:40、サンプル1−21が40:60、サンプル1−22が20:80、サンプル1−23が75:25、サンプル1−24が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is 70:30 for the sample 1-19 and 60:60 for the sample 1-20. 40, Sample 1-21 is 40:60, Sample 1-22 is 20:80, Sample 1-23 is 75:25, Sample 1-24 is 10:90, and Sample 1-1 Similarly, a test secondary battery was produced.

[試験用電池の評価]
(a)放電容量
各実施例および比較例の試験用電池を、25℃の恒温槽中で、電流密度15mA/gの条件で定電流充電を行い、電池電圧が4.2Vとなった時点で定電圧充電に切り替えた。その後、電流密度150mA/gの条件で電池電圧が2.0Vとなるまで定電流放電を行い、放電時の電池容量を測定した。
[Test battery evaluation]
(A) Discharge capacity When the battery for testing of each Example and Comparative Example was charged at a constant current in a constant temperature bath at 25 ° C. under a current density of 15 mA / g and the battery voltage reached 4.2V. Switched to constant voltage charging. Then, constant current discharge was performed until the battery voltage became 2.0 V under a current density of 150 mA / g, and the battery capacity at the time of discharge was measured.

なお、放電容量は正極体積当たりの放電容量とし、次式により求めた。
体積あたりの放電容量[mAh/cc]=電流値150mA/g時の放電容量[mAh/g]×正極体積密度[g/cc]
In addition, discharge capacity was made into the discharge capacity per positive electrode volume, and calculated | required by following Formula.
Discharge capacity per volume [mAh / cc] = discharge capacity [mAh / g] at a current value of 150 mA / g × positive electrode volume density [g / cc]

放電容量測定時の電流値を150mA/gとしたのは、実施例1で用いる正極活物質の粒子径の範囲では、電流値150mA/gでの活物質あたりの放電容量に大きな差がなく、正極の体積密度による電池性能の差を評価しやすくなるためである。   The current value at the time of measuring the discharge capacity was set to 150 mA / g because there was no great difference in the discharge capacity per active material at a current value of 150 mA / g in the range of the particle diameter of the positive electrode active material used in Example 1. This is because it becomes easier to evaluate the difference in battery performance depending on the volume density of the positive electrode.

(b)充放電サイクル特性
各実施例および比較例の試験用電池を、60℃の恒温槽中で、電流密度15mA/gの条件で定電流充電を行い、電池電圧が4.2Vとなった時点で定電圧充電に切り替えた。その後、電流密度150mA/gの条件で電池電圧が2.0Vとなるまで定電流放電を行い、初回放電時の電池容量(初回放電容量)を測定した。
(B) Charging / discharging cycle characteristics The test batteries of each Example and Comparative Example were charged at a constant current in a constant temperature bath of 60 ° C under a current density of 15 mA / g, and the battery voltage was 4.2V. It switched to constant voltage charge at the time. Then, constant current discharge was performed until the battery voltage became 2.0 V under the condition of a current density of 150 mA / g, and the battery capacity at the time of the first discharge (initial discharge capacity) was measured.

上述の条件での充放電を100サイクル繰り返し、100サイクル目における容量維持率を次式により求めた。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100
Charging / discharging under the above-mentioned conditions was repeated 100 cycles, and the capacity retention rate at the 100th cycle was determined by the following equation.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at 100th cycle / initial discharge capacity) × 100

下記の表1に、実施例1の結果を示す。   Table 1 below shows the results of Example 1.

Figure 2011113783
Figure 2011113783

また、図4は実施例1の放電容量の評価結果のグラフであり、図5は実施例1の充放電サイクル特性の評価結果のグラフである。なお、図4および図5のグラフは、オリビン化合物と層状酸化物との混合比が同じである場合(例えばサンプル1−1、1−7、1−13、サンプル1−19)に、粒径比によって放電容量、容量維持率がどのように変化するかを示すグラフとした。   4 is a graph of the evaluation results of the discharge capacity of Example 1, and FIG. 5 is a graph of the evaluation results of the charge / discharge cycle characteristics of Example 1. Note that the graphs of FIGS. 4 and 5 show the particle size when the mixing ratio of the olivine compound and the layered oxide is the same (for example, Sample 1-1, 1-7, 1-13, Sample 1-19). It was set as the graph which shows how discharge capacity and a capacity | capacitance maintenance factor change with ratio.

図4において、参照符号21は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が70:30のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号22は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が60:40のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号23は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が40:60のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号24は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が20:80のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号25は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が75:25のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号26は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が10:90のサンプルの放電容量の測定結果を示す。   In FIG. 4, reference numeral 21 indicates a measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 70:30. Reference numeral 22 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 60:40. Reference numeral 23 indicates a measurement result of a discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 40:60. Reference numeral 24 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 20:80. Reference numeral 25 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 75:25. Reference numeral 26 indicates a measurement result of a discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 10:90.

図5において、参照符号31は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が70:30のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号32は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が60:40のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号33は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が40:60のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号34は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が20:80のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号35は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が75:25のサンプルの放電容量の測定結果を示す。参照符号36は、重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)が10:90のサンプルの放電容量の測定結果を示す。   In FIG. 5, reference numeral 31 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 70:30. Reference numeral 32 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 60:40. Reference numeral 33 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 40:60. Reference numeral 34 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 20:80. Reference numeral 35 indicates the measurement result of the discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 75:25. Reference numeral 36 indicates a measurement result of a discharge capacity of a sample having a weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of 10:90.

表1および図4、図5のグラフから分かるように、各混合比において、混合粒径比が大きいものについては、格段に体積当たりの放電容量が向上する。オリビン化合物と層状酸化物との重量混合比が同じ場合に、混合粒径比が所定値、具体的には実施例1において2.2以上であれば、粒径の大きい粒子の間に粒径の小さい粒子が入り込み、体積密度が格段に向上し、体積当たりの放電容量も著しく向上する。   As can be seen from the graphs of Table 1 and FIGS. 4 and 5, the discharge capacity per volume is remarkably improved for each mixture ratio having a large mixed particle size ratio. When the weight mixing ratio of the olivine compound and the layered oxide is the same, if the mixed particle size ratio is a predetermined value, specifically, 2.2 or more in Example 1, the particle size is larger between the larger particles. Small particles enter, the volume density is remarkably improved, and the discharge capacity per volume is remarkably improved.

実施例1では、粒径が大きく電子伝導性の高い酸化物の周りに、粒径が小さく酸化物よりも電子伝導性に劣るが安定性の高いオリビン化合物が存在する。これにより、体積当たりの放電容量が向上し、かつサイクル特性についても100サイクルで80%以上という極めて良好な特性を有する。   In Example 1, an olivine compound having a small particle size and high electronic conductivity is present around an oxide having a large particle size and high electron conductivity, but has a higher stability than the oxide. As a result, the discharge capacity per volume is improved, and the cycle characteristics are as excellent as 80% or more in 100 cycles.

一方、混合粒径比が小さすぎる場合、すなわち酸化物とオリビン化合物との粒径に大きな差がない領域においては体積当たりの放電容量が混合重量比に関わらず低下すると共に、どの混合重量比領域においても容量維持率が80%未満と低くなる。   On the other hand, when the mixed particle size ratio is too small, that is, in a region where the particle size between the oxide and the olivine compound is not greatly different, the discharge capacity per volume decreases regardless of the mixed weight ratio, and which mixed weight ratio region Also, the capacity retention rate is as low as less than 80%.

また、粒径比が2.2以上の場合、オリビン化合物と酸化物との混合重量比が20:80〜70:30の領域で特に放電容量と容量維持率の両立の観点から特に顕著な効果が得られることが分かる。オリビン化合物の混合重量比が大きすぎる場合には、容量維持率は顕著に高くなるものの、放電容量が低下してしまう。これは、安定性が高い反面、エネルギー密度の点で酸化物に劣るオリビン化合物が多く含まれるためである。また、酸化物の混合重量比が大きすぎる場合には、放電容量が大きくなるものの容量維持率が低下してしまう。これは、充放電に伴う結晶構造変化が少ないという特有の性質を有するオリビン化合物の混合量が少ないため、サイクル特性が良好である性質が消失してしまうためである。   In addition, when the particle size ratio is 2.2 or more, a particularly remarkable effect is achieved particularly in view of the compatibility between the discharge capacity and the capacity retention ratio in the region where the mixing weight ratio of the olivine compound and the oxide is 20:80 to 70:30. It can be seen that When the mixing weight ratio of the olivine compound is too large, the capacity retention rate is remarkably increased, but the discharge capacity is lowered. This is because the stability is high, but many olivine compounds are inferior to oxides in terms of energy density. Moreover, when the mixing weight ratio of the oxide is too large, the capacity retention rate is lowered although the discharge capacity is increased. This is because the property that the cycle characteristics are good disappears because the amount of the olivine compound having a unique property that the change in crystal structure accompanying charge / discharge is small is small.

[実施例2]
実施例2では、オリビン化合物と酸化物の材料を変えて試験用電池を作製し評価する。
<サンプル2−1>〜<サンプル2−6>
正極活物質として、平均粒径D1が0.6μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は22であった。
[Example 2]
In Example 2, test batteries are produced and evaluated by changing the materials of the olivine compound and the oxide.
<Sample 2-1> to <Sample 2-6>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 0.6 μm and a layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 22.

なお、オリビン化合物は、一次粒子(一次粒子径:150nm)を複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子を用いた。上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、二次粒子の平均粒径である。また、層状酸化物は一次粒子である。   In addition, the olivine compound used was a secondary particle in which a plurality of primary particles (primary particle diameter: 150 nm) were aggregated and an electron conductive substance was interposed between the primary particles. The above-mentioned average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the secondary particles. The layered oxide is a primary particle.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル2−1が70:30、サンプル2−2が60:40、サンプル2−3が40:60、サンプル2−4が20:80、サンプル2−5が75:25、サンプル2−6が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 was measured in 70-1, Sample 2- Sample 2 except 60:40, sample 2-3 40:60, sample 2-4 20:80, sample 2-5 75:25, sample 2-6 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 1-1.

<サンプル2−7>〜<サンプル2−12>
正極活物質として、平均粒径D1が2.9μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は4.6であった。
<Sample 2-7> to <Sample 2-12>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 2.9 μm and a layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 4.6.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル2−7が70:30、サンプル2−8が60:40、サンプル2−9が40:60、サンプル2−10が20:80、サンプル2−11が75:25、サンプル2−12が10:90となるようにした以外は、サンプル2−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (olivine compound: layered oxide) was changed to 70:30 for the sample 2-7, sample 2 Sample 8 except sample 8 is set to 60:40, sample 2-9 is set to 40:60, sample 2-10 is set to 20:80, sample 2-11 is set to 75:25, and sample 2-12 is set to 10:90. A test secondary battery was produced in the same manner as in 2-1.

<サンプル2−13>〜<サンプル2−18>
正極活物質として、平均粒径D1が6.5μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は2.0であった。
<Sample 2-13> to <Sample 2-18>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 6.5 μm and a layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 2.0.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル2−13が70:30、サンプル2−14が60:40、サンプル2−15が40:60、サンプル2−16が20:80、サンプル2−17が75:25、サンプル2−18が10:90となるようにした以外は、サンプル2−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (olivine compound: layered oxide) was changed to 70:30 for the sample 2-13 and the sample 2− 14: 60:40, Sample 2-15: 40:60, Sample 2-16: 20:80, Sample 2-17: 75:25, Sample 2-18: 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 2-1.

<サンプル2−19>〜<サンプル2−24>
正極活物質として、平均粒径D1が13.5μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052とを用いた。 このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は0.98であった。
<Sample 2-19> to <Sample 2-24>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 13.5 μm and a layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 0.98.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.8Co0.15Al0.052との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル2−19が70:30、サンプル2−20が60:40、サンプル2−21が40:60、サンプル2−22が20:80、サンプル2−23が75:25、サンプル2−24が10:90となるようにした以外は、サンプル2−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 was changed from 70-30 to Sample 2-19 for the sample 2-19. Except for setting 20: 60:40, Sample 2-21: 40:60, Sample 2-22: 20:80, Sample 2-23: 75:25, Sample 2-24: 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 2-1.

[試験用電池の評価]
(a)放電容量
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、放電時の電池容量を測定し、次式により体積あたりの放電容量を求めた。
放電容量[mAh/cc]=電流値150mA/g時の放電容量[mAh/g]×正極体積密度[g/cc]
[Test battery evaluation]
(A) Discharge capacity About the test battery of each Example and the comparative example, the battery capacity at the time of discharge was measured like Example 1, and the discharge capacity per volume was calculated | required by following Formula.
Discharge capacity [mAh / cc] = discharge capacity [mAh / g] at a current value of 150 mA / g × positive electrode volume density [g / cc]

(b)充放電サイクル特性
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、100サイクル目における容量維持率を次式により求めた。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100
(B) Charging / Discharging Cycle Characteristics For the test batteries of each Example and Comparative Example, the capacity retention rate at the 100th cycle was determined by the following formula, as in Example 1.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at 100th cycle / initial discharge capacity) × 100

下記の表2に、実施例2の結果を示す。   Table 2 below shows the results of Example 2.

Figure 2011113783
Figure 2011113783

[実施例3]
実施例3でも、オリビン化合物と層状酸化物の材料を変えて試験用電池を作製し評価する。
[Example 3]
In Example 3, a test battery is produced and evaluated by changing the materials of the olivine compound and the layered oxide.

<サンプル3−1>〜<サンプル3−6>
正極活物質として、平均粒径D1が0.58μmのオリビン化合物LiFePO4と平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は28.4であった。
<Sample 3-1> to <Sample 3-6>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 0.58 μm and a layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer was 28.4.

なお、オリビン化合物は、一次粒子(一次粒子径:150nm)を複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子を用いた。上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、二次粒子の平均粒径である。また、層状酸化物は一次粒子である。   In addition, the olivine compound used was a secondary particle in which a plurality of primary particles (primary particle diameter: 150 nm) were aggregated and an electron conductive substance was interposed between the primary particles. The above-mentioned average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the secondary particles. The layered oxide is a primary particle.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル3−1が70:30、サンプル3−2が60:40、サンプル3−3が40:60、サンプル3−4が20:80、サンプル3−5が75:25、サンプル3−6が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 3-1 and 60:60 for the sample 3-2. 40, Sample 3-3 is 40:60, Sample 3-4 is 20:80, Sample 3-5 is 75:25, and Sample 3-6 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル3−7>〜<サンプル3−12>
正極活物質として、平均粒径D1が2.0μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiMn0.75Fe0.25PO4とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は8.3であった。
<Sample 3-7> to <Sample 3-12>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 2.0 μm and a layered oxide LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 8.3.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル3−7が70:30、サンプル3−8が60:40、サンプル3−9が40:60、サンプル3−10が20:80、サンプル3−11が75:25、サンプル3−12が10:90となるようにした以外は、サンプル3−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 And the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 3-7 and 60:60 for the sample 3-8. 40, Sample 3-9 is 40:60, Sample 3-10 is 20:80, Sample 3-11 is 75:25, and Sample 3-12 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル3−13>〜<サンプル3−18>
正極活物質として、平均粒径D1が5.9μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiMn0.75Fe0.25PO4とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は2.8であった。
<Sample 3-13> to <Sample 3-18>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 5.9 μm and a layered oxide LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 2.8.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル3−13が70:30、サンプル3−14が60:40、サンプル3−15が40:60、サンプル3−16が20:80、サンプル3−17が75:25、サンプル3−18が10:90となるようにした以外は、サンプル3−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 And the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 3-13 and 60:60 for the sample 3-14. 40, Sample 3-15 is 40:60, Sample 3-16 is 20:80, Sample 3-17 is 75:25, and Sample 3-18 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル3−19>〜<サンプル3−24>
正極活物質として、平均粒径D1が13μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiMn0.75Fe0.25PO4とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は1.3であった。
<Sample 3-19> to <Sample 3-24>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 13 μm and a layered oxide LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 1.3.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル3−19が70:30、サンプル3−20が60:40、サンプル3−21が40:60、サンプル3−22が20:80、サンプル3−23が75:25、サンプル3−24が10:90となるようにした以外は、サンプル3−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 3-19 and 60:60 for the sample 3-20. 40, Sample 3-21 is 40:60, Sample 3-22 is 20:80, Sample 3-23 is 75:25, and Sample 3-24 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

[試験用電池の評価]
(a)放電容量
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、放電時の電池容量を測定し、次式により体積あたりの放電容量を求めた。
放電容量[mAh/cc]=電流値150mA/g時の放電容量[mAh/g]×正極体積密度[g/cc]
[Test battery evaluation]
(A) Discharge capacity About the test battery of each Example and the comparative example, the battery capacity at the time of discharge was measured like Example 1, and the discharge capacity per volume was calculated | required by following Formula.
Discharge capacity [mAh / cc] = discharge capacity [mAh / g] at a current value of 150 mA / g × positive electrode volume density [g / cc]

(b)充放電サイクル特性
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、100サイクル目における容量維持率を次式により求めた。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100
(B) Charging / Discharging Cycle Characteristics For the test batteries of each Example and Comparative Example, the capacity retention rate at the 100th cycle was determined by the following formula, as in Example 1.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at 100th cycle / initial discharge capacity) × 100

下記の表3に、実施例3の結果を示す。   Table 3 below shows the results of Example 3.

Figure 2011113783
Figure 2011113783

[実施例4]
実施例4でも、オリビン化合物と層状酸化物の材料を変えて試験用電池を作製し評価する。
[Example 4]
In Example 4, a test battery is produced and evaluated by changing the materials of the olivine compound and the layered oxide.

<サンプル4−1>〜<サンプル4−6>
正極活物質として、平均粒径D1が0.6μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は27.5であった。
<Sample 4-1> to <Sample 4-6>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 0.6 μm and a layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 27.5.

なお、オリビン化合物は、一次粒子(一次粒子径:150nm)を複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子を用いた。上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、二次粒子の平均粒径である。また、層状酸化物は一次粒子である。   In addition, the olivine compound used was a secondary particle in which a plurality of primary particles (primary particle diameter: 150 nm) were aggregated and an electron conductive substance was interposed between the primary particles. The above-mentioned average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the secondary particles. The layered oxide is a primary particle.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル4−1が70:30、サンプル4−2が60:40、サンプル4−3が40:60、サンプル4−4が20:80、サンプル4−5が75:25、サンプル4−6が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 (olivine compound: layered oxide) was changed to 70:30 for the sample 4-1, and the sample 4- Sample 2 except 60:40, sample 4-3 40:60, sample 4-4 20:80, sample 4-5 75:25, sample 4-6 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 1-1.

<サンプル4−7>〜<サンプル4−12>
正極活物質として、平均粒径D1が2.9μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は8.3であった。
<Sample 4-7> to <Sample 4-12>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 2.9 μm and a layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 8.3.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル4−7が70:30、サンプル4−8が60:40、サンプル4−9が40:60、サンプル4−10が20:80、サンプル4−11が75:25、サンプル4−12が10:90となるようにした以外は、サンプル4−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 was measured as follows: Sample 4-7 was 70:30, Sample 4- Sample 8 except sample 8 is 40:60, sample 4-9 is 40:60, sample 4-10 is 20:80, sample 4-11 is 75:25, sample 4-12 is 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 4-1.

<サンプル4−13>〜<サンプル4−18>
正極活物質として、平均粒径D1が6.5μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は2.8であった。
<Sample 4-13> to <Sample 4-18>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 6.5 μm and a layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 2.8.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル4−13が70:30、サンプル4−14が60:40、サンプル4−15が40:60、サンプル4−16が20:80、サンプル4−17が75:25、サンプル4−18が10:90となるようにした以外は、サンプル4−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is set to 70:30, Sample 4-13 14: 60:40, Sample 4-15: 40:60, Sample 4-16: 20:80, Sample 4-17: 75:25, Sample 4-18: 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 4-1.

<サンプル4−19>〜<サンプル4−24>
正極活物質として、平均粒径D1が13.5μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が16.5μmの層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は1.3であった。
<Sample 4-19> to <Sample 4-24>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 13.5 μm and a layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 having an average particle diameter D2 of 16.5 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 1.3.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル4−19が70:30、サンプル4−20が60:40、サンプル4−21が40:60、サンプル4−22が20:80、サンプル4−23が75:25、サンプル4−24が10:90となるようにした以外は、サンプル4−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is set to 70:30 for the sample 4-19 and the sample 4− Except for 20: 60:40, Sample 4-21: 40:60, Sample 4-22: 20:80, Sample 4-23: 75:25, Sample 4-24: 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 4-1.

[試験用電池の評価]
(a)放電容量
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、放電時の電池容量を測定し、次式により体積あたりの放電容量を求めた。
放電容量[mAh/cc]=電流値150mA/g時の放電容量[mAh/g]×正極体積密度[g/cc]
[Test battery evaluation]
(A) Discharge capacity About the test battery of each Example and the comparative example, the battery capacity at the time of discharge was measured like Example 1, and the discharge capacity per volume was calculated | required by following Formula.
Discharge capacity [mAh / cc] = discharge capacity [mAh / g] at a current value of 150 mA / g × positive electrode volume density [g / cc]

(b)充放電サイクル特性
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、100サイクル目における容量維持率を次式により求めた。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100
(B) Charging / Discharging Cycle Characteristics For the test batteries of each example and comparative example, the capacity retention rate at the 100th cycle was determined by the following equation in the same manner as in Example 1.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at 100th cycle / initial discharge capacity) × 100

下記の表4に、実施例4の結果を示す。   Table 4 below shows the results of Example 4.

Figure 2011113783
Figure 2011113783

[実施例5]
実施例5でも、オリビン化合物と層状酸化物の材料を変えて試験用電池を作製し評価する。
[Example 5]
Also in Example 5, a test battery is produced and evaluated by changing the materials of the olivine compound and the layered oxide.

<サンプル5−1>〜<サンプル5−6>
正極活物質として、平均粒径D1が0.58μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32を用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は19であった。
<Sample 5-1> to <Sample 5-6>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 0.58 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 19.

なお、オリビン化合物は、一次粒子(一次粒子径:150nm)を複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子を用いた。上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、二次粒子の平均粒径である。また、層状酸化物は一次粒子である。   In addition, the olivine compound used was a secondary particle in which a plurality of primary particles (primary particle diameter: 150 nm) were aggregated and an electron conductive substance was interposed between the primary particles. The above-mentioned average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the secondary particles. The layered oxide is a primary particle.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル5−1が70:30、サンプル5−2が60:40、サンプル5−3が40:60、サンプル5−4が20:80、サンプル5−5が75:25、サンプル5−6が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 is 70:30 for the sample 5-1 and 60:60 for the sample 5-2. 40, Sample 5-3 is 40:60, Sample 5-4 is 20:80, Sample 5-5 is 75:25, and Sample 5-6 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル5−7>〜<サンプル5−12>
正極活物質として、平均粒径D1が2.0μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は5.5であった。
<Sample 5-7> to <Sample 5-12>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 2.0 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 5.5.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル5−7が70:30、サンプル5−8が60:40、サンプル5−9が40:60、サンプル5−10が20:80、サンプル5−11が75:25、サンプル5−12が10:90となるようにした以外は、サンプル5−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 is 70:30 for the sample 5-7 and 60:60 for the sample 5-8. 40, Sample 5-9 is 40:60, Sample 5-10 is 20:80, Sample 5-11 is 75:25, and Sample 5-12 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル5−13>〜<サンプル5−18>
正極活物質として、平均粒径D1が5.9μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は1.9であった。
<Sample 5-13> to <Sample 5-18>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 5.9 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 1.9.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル5−13が70:30、サンプル5−14が60:40、サンプル5−15が40:60、サンプル5−16が20:80、サンプル5−17が75:25、サンプル5−18が10:90となるようにした以外は、サンプル5−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 is 70:30 for the sample 5-13 and 60:60 for the sample 5-14. 40, Sample 5-15 is 40:60, Sample 5-16 is 20:80, Sample 5-17 is 75:25, and Sample 5-18 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

<サンプル5−19>〜<サンプル5−24>
正極活物質として、平均粒径D1が13μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は0.84であった。
<Sample 5-19> to <Sample 5-24>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 13 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 0.84.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル5−19が70:30、サンプル5−20が60:40、サンプル5−21が40:60、サンプル5−22が20:80、サンプル5−23が75:25、サンプル5−24が10:90となるようにした以外は、サンプル5−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 is 70:30 for the sample 5-19 and 60:60 for the sample 5-20. 40, Sample 5-21 is 40:60, Sample 5-22 is 20:80, Sample 5-23 is 75:25, and Sample 5-24 is 10:90. Similarly, a test secondary battery was produced.

[試験用電池の評価]
(a)放電容量
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、放電時の電池容量を測定し、次式により体積あたりの放電容量を求めた。
放電容量[mAh/cc]=電流値150mA/g時の放電容量[mAh/g]×正極体積密度[g/cc]
[Test battery evaluation]
(A) Discharge capacity About the test battery of each Example and the comparative example, the battery capacity at the time of discharge was measured like Example 1, and the discharge capacity per volume was calculated | required by following Formula.
Discharge capacity [mAh / cc] = discharge capacity [mAh / g] at a current value of 150 mA / g × positive electrode volume density [g / cc]

(b)充放電サイクル特性
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、100サイクル目における容量維持率を次式により求めた。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100
(B) Charging / Discharging Cycle Characteristics For the test batteries of each example and comparative example, the capacity retention rate at the 100th cycle was determined by the following equation in the same manner as in Example 1.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at 100th cycle / initial discharge capacity) × 100

下記の表5に、実施例5の結果を示す。   Table 5 below shows the results of Example 5.

Figure 2011113783
Figure 2011113783

[実施例6]
実施例6でも、オリビン化合物と層状酸化物の材料を変えて試験用電池を作製し評価する。
[Example 6]
Also in Example 6, a test battery is produced and evaluated by changing the materials of the olivine compound and the layered oxide.

<サンプル6−1>〜<サンプル6−6>
正極活物質として、平均粒径D1が0.6μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32を用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は18.3であった。
<Sample 6-1> to <Sample 6-6>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 0.6 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 18.3.

なお、オリビン化合物は、一次粒子(一次粒子径:150nm)を複数集合してなり、一次粒子間に電子伝導性物質が介在した二次粒子を用いた。上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、二次粒子の平均粒径である。また、層状酸化物は一次粒子である。   In addition, the olivine compound used was a secondary particle in which a plurality of primary particles (primary particle diameter: 150 nm) were aggregated and an electron conductive substance was interposed between the primary particles. The above-mentioned average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the secondary particles. The layered oxide is a primary particle.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル6−1が70:30、サンプル6−2が60:40、サンプル6−3が40:60、サンプル6−4が20:80、サンプル6−5が75:25、サンプル6−6が10:90となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (olivine compound: layered oxide) was changed to 70:30 for sample 6-1 and 6- Sample 2 except 60:40, sample 6-3 40:60, sample 6-4 20:80, sample 6-5 75:25, sample 6-6 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in 1-1.

<サンプル6−7>〜<サンプル6−12>
正極活物質として、平均粒径D1が2.9μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は3.8であった。
<Sample 6-7> to <Sample 6-12>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 2.9 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 3.8.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル6−7が70:30、サンプル6−8が60:40、サンプル6−9が40:60、サンプル6−10が20:80、サンプル6−11が75:25、サンプル6−12が10:90となるようにした以外は、サンプル6−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (olivine compound: layered oxide) was changed to 70:30 for the sample 6-7, Sample 8 except sample 8 is set to 60:40, sample 6-9 is set to 40:60, sample 6-10 is set to 20:80, sample 6-11 is set to 75:25, and sample 6-12 is set to 10:90. A test secondary battery was produced in the same manner as in Example 6-1.

<サンプル6−13>〜<サンプル6−18>
正極活物質として、平均粒径D1が6.5μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は1.7であった。
<Sample 6-13> to <Sample 6-18>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 6.5 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 1.7.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル6−13が70:30、サンプル6−14が60:40、サンプル6−15が40:60、サンプル6−16が20:80、サンプル6−17が75:25、サンプル6−18が10:90となるようにした以外は、サンプル6−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (olivine compound: layered oxide) is 70:30 in the sample 6-13, sample 6-6 14: 60:40, Sample 6-15: 40:60, Sample 6-16: 20:80, Sample 6-17: 75:25, Sample 6-18: 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in Example 6-1.

<サンプル6−19>〜<サンプル6−24>
正極活物質として、平均粒径D1が13.5μmのオリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、平均粒径D2が11μmの層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は0.81であった。
<Sample 6-19> to <Sample 6-24>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D1 of 13.5 μm and a layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 having an average particle diameter D2 of 11 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 0.81.

そして、オリビン化合物LiMn0.75Fe0.25PO4と、層状酸化物LiNi0.5Co0.2Mn0.32との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル6−19が70:30、サンプル6−20が60:40、サンプル6−21が40:60、サンプル6−22が20:80、サンプル6−23が75:25、サンプル6−24が10:90となるようにした以外は、サンプル6−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 Then, the weight mixing ratio of the olivine compound LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 and the layered oxide LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (olivine compound: layered oxide) was measured for the sample 6-19 for 70:30, the sample 6-6 Except for 20: 60:40, Sample 6-21: 40:60, Sample 6-22: 20:80, Sample 6-23: 75:25, Sample 6-24: 10:90 A test secondary battery was produced in the same manner as in Example 6-1.

[試験用電池の評価]
(a)放電容量
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、放電時の電池容量を測定し、次式により体積あたりの放電容量を求めた。
放電容量[mAh/cc]=電流値150mA/g時の放電容量[mAh/g]×正極体積密度[g/cc]
[Test battery evaluation]
(A) Discharge capacity About the test battery of each Example and the comparative example, the battery capacity at the time of discharge was measured like Example 1, and the discharge capacity per volume was calculated | required by following Formula.
Discharge capacity [mAh / cc] = discharge capacity [mAh / g] at a current value of 150 mA / g × positive electrode volume density [g / cc]

(b)充放電サイクル特性
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、100サイクル目における容量維持率を次式により求めた。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100
(B) Charging / Discharging Cycle Characteristics For the test batteries of each example and comparative example, the capacity retention rate at the 100th cycle was determined by the following equation in the same manner as in Example 1.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at 100th cycle / initial discharge capacity) × 100

下記の表6に、実施例6の結果を示す。   Table 6 below shows the results of Example 6.

Figure 2011113783
Figure 2011113783

表2ないし表6に示すように、オリビン化合物および層状酸化物の材料を変えた場合であっても、実施例1と同様の効果が得られた。   As shown in Tables 2 to 6, even when the materials of the olivine compound and the layered oxide were changed, the same effect as in Example 1 was obtained.

例えば、実施例2において、粒径比が2.1以上の場合には、放電容量と容量維持率とが両立した電池を得ることができた。また、粒径比が2.1以上の場合に、オリビン化合物と層状酸化物との混合重量比が20:80〜70:30の領域で特に放電容量と容量維持率の両立の観点から特に顕著な効果が得られることが分かった。   For example, in Example 2, when the particle size ratio was 2.1 or more, a battery having both a discharge capacity and a capacity retention rate could be obtained. In addition, when the particle size ratio is 2.1 or more, the mixing weight ratio of the olivine compound and the layered oxide is particularly remarkable from the viewpoint of coexistence of the discharge capacity and the capacity retention ratio in the region of 20:80 to 70:30. It was found that a good effect can be obtained.

同様に、実施例3では粒径比2.8以上、実施例4では粒径比2.5以上、実施例5では粒径比1.9以上、実施例6では粒径比1.7以上で放電容量と容量維持率とが両立した電池を得ることができた。また、どのような材料、粒径比であっても、オリビン化合物と層状酸化物との混合重量比が20:80〜70:30の領域で特に放電容量と容量維持率の両立の観点から特に顕著な効果が得られることが分かった。   Similarly, in Example 3, the particle size ratio is 2.8 or more, in Example 4, the particle size ratio is 2.5 or more, in Example 5, the particle size ratio is 1.9 or more, and in Example 6, the particle size ratio is 1.7 or more. Thus, a battery having both a discharge capacity and a capacity retention rate could be obtained. Further, whatever the material and particle size ratio, the mixing weight ratio of the olivine compound and the layered oxide is particularly in the range of 20:80 to 70:30, particularly from the viewpoint of coexistence of the discharge capacity and the capacity retention rate. It turned out that a remarkable effect is acquired.

[実施例7]
実施例7では、一次粒子からなるオリビン化合物を用いて試験用電池を作製し、評価する。
[Example 7]
In Example 7, a test battery is prepared and evaluated using an olivine compound composed of primary particles.

<サンプル7−1>〜<サンプル7−4>
正極活物質として、平均粒径D1が0.55μmのオリビン化合物LiFePO4と平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は24であった。
<Sample 7-1> to <Sample 7-4>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 0.55 μm and a layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 24.

なお、オリビン化合物は一次粒子であり、粒子表面に電子伝導性物質が設けられた一次粒子を用いた。上述のオリビン化合物の平均粒径D1は、一次粒子の平均粒径である。また、層状酸化物も同様に一次粒子である。   The olivine compound is a primary particle, and primary particles in which an electron conductive material is provided on the particle surface are used. The average particle diameter D1 of the above-mentioned olivine compound is the average particle diameter of the primary particles. Similarly, the layered oxide is also a primary particle.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル7−1が70:30、サンプル7−2が60:40、サンプル7−3が40:60、サンプル7−4が20:80となるようにした以外は、サンプル1−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 7-1 and 60:60 for the sample 7-2. A test secondary battery was fabricated in the same manner as Sample 1-1 except that 40, Sample 7-3 was 40:60, and Sample 7-4 was 20:80.

<サンプル7−5>〜<サンプル7−8>
正極活物質として、平均粒径D1が2.5μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiMn0.75Fe0.25PO4とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は5.3であった。
<Sample 7-5> to <Sample 7-8>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 2.5 μm and a layered oxide LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 5.3.

なお、オリビン化合物は一次粒子であり、オリビン化合物の平均粒径D1は、一次粒子の平均粒径である。   The olivine compound is a primary particle, and the average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the primary particles.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル7−5が70:30、サンプル7−6が60:40、サンプル7−7が40:60、サンプル7−8が20:80となるようにした以外は、サンプル7−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 7-5 and 60:60 for the sample 7-6. 40, Sample 7-7 was 40:60, and Sample 7-8 was 20:80. A test secondary battery was fabricated in the same manner as Sample 7-1.

<サンプル7−9>〜<サンプル7−12>
正極活物質として、平均粒径D1が6.3μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiMn0.75Fe0.25PO4とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は2.1であった。
<Sample 7-9> to <Sample 7-12>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 6.3 μm and a layered oxide LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 2.1.

なお、オリビン化合物は一次粒子であり、オリビン化合物の平均粒径D1は、一次粒子の平均粒径である。   The olivine compound is a primary particle, and the average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the primary particles.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル7−9が70:30、サンプル7−10が60:40、サンプル7−11が40:60、サンプル7−12が20:80となるようにした以外は、サンプル7−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 7-9 and 60:60 for the sample 7-10. A test secondary battery was produced in the same manner as Sample 7-1 except that 40, Sample 7-11 was 40:60, and Sample 7-12 was 20:80.

<サンプル7−13>〜<サンプル7−16>
正極活物質として、平均粒径D1が13.5μmのオリビン化合物LiFePO4と、平均粒径D2が13.2μmの層状酸化物LiMn0.75Fe0.25PO4とを用いた。このとき、レーザ回折式粒度分布計によるオリビン化合物の平均粒径D1と層状酸化物の平均粒径D2との平均粒径との比(D2/D1)は1.0であった。
<Sample 7-13> to <Sample 7-16>
As the positive electrode active material, an olivine compound LiFePO 4 having an average particle diameter D1 of 13.5 μm and a layered oxide LiMn 0.75 Fe 0.25 PO 4 having an average particle diameter D2 of 13.2 μm were used. At this time, the ratio (D2 / D1) of the average particle diameter D1 of the olivine compound and the average particle diameter D2 of the layered oxide measured by a laser diffraction particle size distribution meter was 1.0.

なお、オリビン化合物は一次粒子であり、オリビン化合物の平均粒径D1は、一次粒子の平均粒径である。   The olivine compound is a primary particle, and the average particle diameter D1 of the olivine compound is the average particle diameter of the primary particles.

そして、オリビン化合物LiFePO4と、層状酸化物LiCo0.98Al0.01Mg0.012との重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)を、サンプル7−1が70:30、サンプル7−2が60:40、サンプル7−3が40:60、サンプル7−4が20:80となるようにした以外は、サンプル7−1と同様にして試験用二次電池を作製した。 The weight mixing ratio (olivine compound: layered oxide) of the olivine compound LiFePO 4 and the layered oxide LiCo 0.98 Al 0.01 Mg 0.01 O 2 is 70:30 for the sample 7-1 and 60:60 for the sample 7-2. 40, Sample 7-3 was made 40:60, and Sample 7-4 was made 20:80. A test secondary battery was fabricated in the same manner as Sample 7-1.

[試験用電池の評価]
(a)放電容量
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、放電時の電池容量を測定し、次式により体積あたりの放電容量を求めた。
放電容量[mAh/cc]=電流値150mA/g時の放電容量[mAh/g]×正極体積密度[g/cc]
[Test battery evaluation]
(A) Discharge capacity About the test battery of each Example and the comparative example, the battery capacity at the time of discharge was measured like Example 1, and the discharge capacity per volume was calculated | required by following Formula.
Discharge capacity [mAh / cc] = discharge capacity [mAh / g] at a current value of 150 mA / g × positive electrode volume density [g / cc]

(b)充放電サイクル特性
各実施例および比較例の試験用電池について、実施例1と同様に、100サイクル目における容量維持率を次式により求めた。
容量維持率[%]=(100サイクル目の放電容量/初回放電容量)×100
(B) Charging / Discharging Cycle Characteristics For the test batteries of each example and comparative example, the capacity retention rate at the 100th cycle was determined by the following equation in the same manner as in Example 1.
Capacity maintenance ratio [%] = (discharge capacity at 100th cycle / initial discharge capacity) × 100

下記の表7に、実施例7の結果を示す。   Table 7 below shows the results of Example 7.

Figure 2011113783
Figure 2011113783

実施例7では、実施例1ないし実施例7において、オリビン化合物と層状酸化物とを、いずれの粒径比D2/D1においても特に顕著な電池特性を発揮する重量混合比(オリビン化合物:層状酸化物)20:80〜70:30の範囲で混合させている。しかしながら、表7から分かるように、オリビン化合物と層状酸化物とを混合した正極活物質であっても、一次粒子からなるオリビン化合物を正極活物質の一部として用いることにより、放電容量およびサイクル特性の低下が顕著であることが分かった。   In Example 7, the olivine compound and the layered oxide in Examples 1 to 7 were mixed with each other in a weight ratio (olivine compound: layered oxidation) that exhibited particularly remarkable battery characteristics at any particle size ratio D2 / D1. Thing) It is made to mix in the range of 20: 80-70: 30. However, as can be seen from Table 7, even in the case of a positive electrode active material in which an olivine compound and a layered oxide are mixed, the discharge capacity and cycle characteristics can be obtained by using an olivine compound consisting of primary particles as a part of the positive electrode active material. It has been found that the decrease in is remarkable.

例えば、サンプル1−1とサンプル7−1とを比較する。サンプル1−1とサンプル7−1とは、オリビン化合物の平均粒径D1が0.58μmおよび0.55μmとほぼ同じサイズである。また、オリビン化合物と層状酸化物との重量混合比は70:30と同じである。   For example, the sample 1-1 and the sample 7-1 are compared. Sample 1-1 and Sample 7-1 have an average particle diameter D1 of the olivine compound that is substantially the same as 0.58 μm and 0.55 μm. Moreover, the weight mixing ratio of the olivine compound and the layered oxide is the same as 70:30.

オリビン化合物として一次粒子を用いたサンプル7−1は、オリビン化合物として二次粒子を用いたサンプル1−1に対して放電容量が低下し、容量維持率は顕著に低下した。また、粒径比D2/D1が近い他のサンプルを比較しても、同様の電池特性の劣化が見られた。これにより、オリビン化合物としては一次粒子よりも一次粒子の集合体である二次粒子を用いた方が、高い電池特性を得られることが分かった。   In Sample 7-1 using primary particles as the olivine compound, the discharge capacity was reduced compared to Sample 1-1 using secondary particles as the olivine compound, and the capacity retention rate was significantly reduced. Moreover, even when other samples having a close particle size ratio D2 / D1 were compared, the same deterioration in battery characteristics was observed. Thus, it was found that the battery characteristics higher when the secondary particles, which are aggregates of primary particles, are used as the olivine compound than the primary particles.

以上説明したように、正極活物質としての安定性に優れ、二次粒子からなるオリビン化合物と、正極体積あたりの理論容量が大きく、一次粒子からなる酸化物とを混合した正極活物質において、オリビン化合物を酸化物との粒径比を調整することにより、高い電池特性を得ることができる。   As described above, in the positive electrode active material which is excellent in stability as the positive electrode active material and is mixed with the olivine compound composed of secondary particles and the oxide composed of primary particles having a large theoretical capacity per positive electrode volume, By adjusting the particle size ratio of the compound to the oxide, high battery characteristics can be obtained.

なお、この発明に係る非水電解質電池においては、電池形状については特に限定されることはなく、上述したコイン型、ラミネートフィルム型の他に円筒型、角型、ボタン型等の種々の形状に構成することができる。   In the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention, the shape of the battery is not particularly limited. In addition to the coin type and the laminate film type described above, various shapes such as a cylindrical type, a square type, and a button type are available. Can be configured.

また、負極、正極の電極の作製方法も上記の記載に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば材料に公知の結着剤、導電性材料等を添加し溶剤を加えて塗布する方法、材料に公知の結着剤等を添加し加熱して塗布する方法、材料単独あるいは導電性材料さらには結着剤と混合して成型等の処理を施して成型体電極を作製する方法等、種々の方法を用いることができる。   Moreover, the manufacturing method of the negative electrode and the positive electrode is not limited to the above description, and a known method can be used. For example, a method of adding a known binder, a conductive material, etc. to a material and adding a solvent, a method of adding a known binder, etc. to a material and applying it by heating, a material alone or a conductive material, Various methods such as a method of producing a molded body electrode by mixing with a binder and performing a process such as molding can be used.

より具体的には、上記のように結着剤、有機溶剤等と混合してスラリー状にした後、集電体上に塗布、乾燥して作製する方法、あるいは、結着剤の有無にかかわらず、活物質に熱を加えたまま加圧成型することにより強度を有した電極を作製する方法などを用いることができる。   More specifically, it is mixed with a binder, an organic solvent or the like as described above to form a slurry, and then applied to the current collector and dried, or the presence or absence of the binder. Alternatively, a method of producing an electrode having strength by pressure molding while applying heat to the active material can be used.

電池の組み立て方法も、上記のように電極とセパレータを順次積層する積層方式や、正負極間にセパレータを介して巻芯の周囲に巻回する巻回方式など公知の方法を用いることができる。また、巻回方式で角型電池を作製する場合にもこの発明は有効である。   As a battery assembly method, a known method such as a stacking method in which electrodes and separators are sequentially stacked as described above, or a winding method in which a winding is wound around a core via a separator between positive and negative electrodes can be used. The present invention is also effective when a square battery is manufactured by a winding method.

1・・・・非水電解質電池
2・・・・正極
2A・・・正極集電体
2B・・・正極合剤層
3・・・・負極
3A・・・負極集電体
3B・・・負極合剤層
4・・・・セパレータ
5・・・・正極缶
6・・・・負極缶
7・・・・ガスケット
10・・・電池素子
11・・・正極
11A・・正極集電体
11B・・正極合剤層
12・・・負極
12A・・負極集電体
12B・・負極合剤層
13・・・ゲル電解質層
14・・・セパレータ
15・・・正極リード
16・・・負極リード
17・・・樹脂片
18・・・凹部
19・・・外装材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 .... Nonaqueous electrolyte battery 2 .... Positive electrode 2A ... Positive electrode collector 2B ... Positive electrode mixture layer 3 .... Negative electrode 3A ... Negative electrode collector 3B ... Negative electrode Mixture layer 4 ... Separator
5 .... Positive electrode can 6 .... Negative electrode can 7 .... Gasket 10 .... Battery element 11 ... Positive electrode 11A ... Positive current collector 11B ... Positive mix layer 12 ... Negative electrode 12A ... Negative electrode current collector 12B ... Negative electrode mixture layer 13 ... Gel electrolyte layer 14 ... Separator 15 ... Positive electrode lead 16 ... Negative electrode lead 17 ... Resin piece 18 ... Recess 19 ... Exterior materials

Claims (8)

平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
上記平均粒径D1が8μm以下であり、
上記平均粒径D1と上記平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である
非水電解質電池用正極活物質。
(化1)
LiaMnbFecdPO4
(式中、0≦a≦2、b+c+d≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1であり、マンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種である。)
(化2)
LivwM’xM’’yz
(式中、0<v<2、w+x+y≦1、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0<z<3であり、M、M’およびM’’はNi(ニッケル)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)から選択される少なくとも1種以上である。)
A first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and a second positive electrode active material having an average particle diameter D2 represented by chemical formula 2;
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
A positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte battery, wherein a particle diameter ratio D2 / D1 between the average particle diameter D1 and the average particle diameter D2 is 1.5 or more.
(Chemical formula 1)
Li a Mn b Fe c M d PO 4
(Where, 0 ≦ a ≦ 2, b + c + d ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (At least one selected from (Al), tungsten (W), niobium (Nb), titanium (Ti), silicon (Si), chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn)).
(Chemical formula 2)
Li v M w M ′ x M ″ y O z
(Where 0 <v <2, w + x + y ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z <3, and M, M ′ and M ″ are Ni (Nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Mn (manganese), Cu (copper), Zn (zinc), Al (aluminum), Cr (chromium), V (vanadium), Ti (titanium), Mg (At least one selected from (magnesium) and Zr (zirconium).)
上記第1の正極活物質が、平均組成が化1で表される一次粒子を複数集合してなる二次粒子である
請求項1に記載の非水電解質電池用正極活物質。
2. The positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the first positive electrode active material is a secondary particle formed by aggregating a plurality of primary particles having an average composition represented by Chemical Formula 1. 3.
上記第1の正極活物質が、一次粒子間に電子導電性物質が介在した二次粒子からなる
請求項2に記載の非水電解質電池用正極活物質。
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 2, wherein the first positive electrode active material comprises secondary particles in which an electron conductive material is interposed between primary particles.
上記第1の正極活物質の上記一次粒子の平均粒径が、10μm以上600μm以下である
請求項3に記載の非水電解質電池用正極活物質。
4. The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 3, wherein an average particle diameter of the primary particles of the first positive electrode active material is 10 μm or more and 600 μm or less.
上記第1の正極活物質の混合量が、15重量%以上70重量%以下であり、
上記第2の正極活物質の混合量が、30重量%以上85重量%以下である
請求項4記載の非水電解質電池用正極活物質。
The mixing amount of the first positive electrode active material is 15 wt% or more and 70 wt% or less,
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein a mixing amount of the second positive electrode active material is 30 wt% or more and 85 wt% or less.
平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
上記平均粒径D1が8μm以下であり、
上記平均粒径D1と上記平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である正極活物質を含む正極と、
負極と、
非水電解質と
を備える非水電解質電池。
(化1)
LiaMnbFecdPO4
(式中、0≦a≦2、b+c+d≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1であり、マンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種である。)
(化2)
LivwM’xM’’yz
(式中、0<v<2、w+x+y≦1、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0<z<3であり、M、M’およびM’’はNi(ニッケル)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)から選択される少なくとも1種以上である。)
A first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and a second positive electrode active material having an average particle diameter D2 represented by chemical formula 2;
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
A positive electrode including a positive electrode active material in which a particle size ratio D2 / D1 between the average particle size D1 and the average particle size D2 is 1.5 or more;
A negative electrode,
A nonaqueous electrolyte battery comprising a nonaqueous electrolyte.
(Chemical formula 1)
Li a Mn b Fe c M d PO 4
(Where, 0 ≦ a ≦ 2, b + c + d ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (At least one selected from (Al), tungsten (W), niobium (Nb), titanium (Ti), silicon (Si), chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn)).
(Chemical formula 2)
Li v M w M ′ x M ″ y O z
(Where 0 <v <2, w + x + y ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z <3, and M, M ′ and M ″ are Ni (Nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Mn (manganese), Cu (copper), Zn (zinc), Al (aluminum), Cr (chromium), V (vanadium), Ti (titanium), Mg (At least one selected from (magnesium) and Zr (zirconium).)
平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
上記平均粒径D1が8μm以下であり、
上記平均粒径D1と上記平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である正極活物質を含む正極と、
負極と、
非水電解質と
を備える非水電解質電池を用いた高出力電子機器。
(化1)
LiaMnbFecdPO4
(式中、0≦a≦2、b+c+d≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1であり、マンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種である。)
(化2)
LivwM’xM’’yz
(式中、0<v<2、w+x+y≦1、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0<z<3であり、M、M’およびM’’はNi(ニッケル)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)から選択される少なくとも1種以上である。)
A first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and a second positive electrode active material having an average particle diameter D2 represented by chemical formula 2;
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
A positive electrode including a positive electrode active material in which a particle size ratio D2 / D1 between the average particle size D1 and the average particle size D2 is 1.5 or more;
A negative electrode,
A high-power electronic device using a non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte.
(Chemical formula 1)
Li a Mn b Fe c M d PO 4
(Where, 0 ≦ a ≦ 2, b + c + d ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (At least one selected from (Al), tungsten (W), niobium (Nb), titanium (Ti), silicon (Si), chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn)).
(Chemical formula 2)
Li v M w M ′ x M ″ y O z
(Where 0 <v <2, w + x + y ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z <3, and M, M ′ and M ″ are Ni (Nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Mn (manganese), Cu (copper), Zn (zinc), Al (aluminum), Cr (chromium), V (vanadium), Ti (titanium), Mg (At least one selected from (magnesium) and Zr (zirconium).)
平均組成が化1で表される平均粒径D1の第1の正極活物質と、平均組成が化2で表される平均粒径D2の第2の正極活物質とを含み、
上記平均粒径D1が8μm以下であり、
上記平均粒径D1と上記平均粒径D2との粒径比D2/D1が1.5以上である正極活物質を含む正極と、
負極と、
非水電解質と
を備える非水電解質電池を用いた自動車。
(化1)
LiaMnbFecdPO4
(式中、0≦a≦2、b+c+d≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、0≦d≦1であり、マンガン(Mg)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、クロム(Cr)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)から選択される少なくとも一種である。)
(化2)
LivwM’xM’’yz
(式中、0<v<2、w+x+y≦1、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0<z<3であり、M、M’およびM’’はNi(ニッケル)、Co(コバルト)、Fe(鉄)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、V(バナジウム)、Ti(チタン)、Mg(マグネシウム)、Zr(ジルコニウム)から選択される少なくとも1種以上である。)
A first positive electrode active material having an average particle diameter D1 represented by chemical formula 1 and a second positive electrode active material having an average particle diameter D2 represented by chemical formula 2;
The average particle diameter D1 is 8 μm or less,
A positive electrode including a positive electrode active material in which a particle size ratio D2 / D1 between the average particle size D1 and the average particle size D2 is 1.5 or more;
A negative electrode,
An automobile using a non-aqueous electrolyte battery comprising a non-aqueous electrolyte.
(Chemical formula 1)
Li a Mn b Fe c M d PO 4
(Where, 0 ≦ a ≦ 2, b + c + d ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, 0 ≦ d ≦ 1, manganese (Mg), nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (At least one selected from (Al), tungsten (W), niobium (Nb), titanium (Ti), silicon (Si), chromium (Cr), copper (Cu), zinc (Zn)).
(Chemical formula 2)
Li v M w M ′ x M ″ y O z
(Where 0 <v <2, w + x + y ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 <z <3, and M, M ′ and M ″ are Ni (Nickel), Co (cobalt), Fe (iron), Mn (manganese), Cu (copper), Zn (zinc), Al (aluminum), Cr (chromium), V (vanadium), Ti (titanium), Mg (At least one selected from (magnesium) and Zr (zirconium).)
JP2009268387A 2009-11-26 2009-11-26 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, high-output electronic equipment, and automobile Pending JP2011113783A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009268387A JP2011113783A (en) 2009-11-26 2009-11-26 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, high-output electronic equipment, and automobile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009268387A JP2011113783A (en) 2009-11-26 2009-11-26 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, high-output electronic equipment, and automobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011113783A true JP2011113783A (en) 2011-06-09

Family

ID=44235974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009268387A Pending JP2011113783A (en) 2009-11-26 2009-11-26 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, high-output electronic equipment, and automobile

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011113783A (en)

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102903911A (en) * 2011-07-28 2013-01-30 中北国技(北京)科技有限公司 Lithium battery cathode material, its preparation method and application
US20130029225A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Sony Corporation Active material, method of manufacturing the same, electrode, secondary battery, battery pack, electric vehicle, electric power storage system, electric power tool, and electronic device
WO2013062032A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-02 日本電気硝子株式会社 Positive electrode material powder for lithium ion secondary batteries
JP2013518023A (en) * 2010-01-28 2013-05-20 ズード−ケミー アーゲー Substituted lithium metal phosphate
JP2014518000A (en) * 2012-04-24 2014-07-24 エルジー・ケム・リミテッド Active material for composite electrode of lithium secondary battery for improving output and lithium secondary battery including the same
JP2014524133A (en) * 2011-07-25 2014-09-18 エー123 システムズ, インコーポレイテッド Mixed cathode material
JP2015210917A (en) * 2014-04-25 2015-11-24 株式会社豊田自動織機 Positive electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
KR101577180B1 (en) 2013-12-30 2015-12-15 주식회사 에코프로 Positive electrode active material with improved energy density
JP5890886B1 (en) * 2014-10-22 2016-03-22 太平洋セメント株式会社 Lithium manganese iron phosphate positive electrode active material and method for producing the same
JP5890885B1 (en) * 2014-10-22 2016-03-22 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for lithium secondary battery and method for producing the same
JP2016524307A (en) * 2013-07-09 2016-08-12 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Mixed positively active material comprising lithium metal oxide and lithium metal phosphate
WO2016184896A1 (en) 2015-05-19 2016-11-24 Saft Positive electrode for a lithium electrochemical generator
JP2018037380A (en) * 2016-09-02 2018-03-08 株式会社豊田自動織機 Positive electrode and lithium ion secondary battery
JP2018142420A (en) * 2017-02-27 2018-09-13 住友大阪セメント株式会社 Electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP6443575B1 (en) * 2018-03-29 2018-12-26 住友大阪セメント株式会社 Electrode material for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery
JP2019033016A (en) * 2017-08-09 2019-02-28 太平洋セメント株式会社 Cathode active material for lithium ion secondary battery or cathode active material for sodium ion secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2020031028A (en) * 2018-08-24 2020-02-27 太平洋セメント株式会社 Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary battery and production method of the same
WO2020261879A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 東レ株式会社 Positive electrode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
CN112514109A (en) * 2018-04-19 2021-03-16 A123系统有限责任公司 Method and system for coating cathode material and use of coated cathode material
WO2021048796A1 (en) * 2019-09-12 2021-03-18 Saft America Positive electrode active materials for a lithium-ion secondary battery
WO2021153044A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05 株式会社村田製作所 Secondary-battery positive electrode active material, secondary-battery positive electrode, and secondary battery
WO2022100626A1 (en) * 2020-11-11 2022-05-19 比亚迪股份有限公司 Lithium-ion battery
GB2615129A (en) * 2022-01-31 2023-08-02 Wildcat discovery technologies inc Cathode material blend for a cathode, cathode for a battery, and battery for a vehicle

Cited By (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013518023A (en) * 2010-01-28 2013-05-20 ズード−ケミー アーゲー Substituted lithium metal phosphate
JP2014524133A (en) * 2011-07-25 2014-09-18 エー123 システムズ, インコーポレイテッド Mixed cathode material
US20130029225A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Sony Corporation Active material, method of manufacturing the same, electrode, secondary battery, battery pack, electric vehicle, electric power storage system, electric power tool, and electronic device
CN102903911A (en) * 2011-07-28 2013-01-30 中北国技(北京)科技有限公司 Lithium battery cathode material, its preparation method and application
WO2013062032A1 (en) * 2011-10-28 2013-05-02 日本電気硝子株式会社 Positive electrode material powder for lithium ion secondary batteries
EP2677569B1 (en) * 2012-04-24 2016-05-25 LG Chem, Ltd Active material for composite electrode of lithium secondary battery for increased output, and lithium secondary battery including same
JP2014518000A (en) * 2012-04-24 2014-07-24 エルジー・ケム・リミテッド Active material for composite electrode of lithium secondary battery for improving output and lithium secondary battery including the same
US10541408B2 (en) 2012-04-24 2020-01-21 Lg Chem, Ltd. Active material for lithium secondary battery composite electrode for improving output and lithium secondary battery including the active material
JP2016524307A (en) * 2013-07-09 2016-08-12 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー Mixed positively active material comprising lithium metal oxide and lithium metal phosphate
KR101577180B1 (en) 2013-12-30 2015-12-15 주식회사 에코프로 Positive electrode active material with improved energy density
JP2015210917A (en) * 2014-04-25 2015-11-24 株式会社豊田自動織機 Positive electrode for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
JP2016081865A (en) * 2014-10-22 2016-05-16 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP2016081866A (en) * 2014-10-22 2016-05-16 太平洋セメント株式会社 Lithium ferromanganese phosphate positive electrode active material and manufacturing method thereof
JP5890885B1 (en) * 2014-10-22 2016-03-22 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for lithium secondary battery and method for producing the same
JP5890886B1 (en) * 2014-10-22 2016-03-22 太平洋セメント株式会社 Lithium manganese iron phosphate positive electrode active material and method for producing the same
CN107660316A (en) * 2015-05-19 2018-02-02 Saft公司 The positive electrode of lithium electrochemical TRT
KR20180011145A (en) * 2015-05-19 2018-01-31 사프트 Anode for lithium electrochemical cell
FR3036538A1 (en) * 2015-05-19 2016-11-25 Accumulateurs Fixes POSITIVE ELECTRODE FOR LITHIUM ELECTROCHEMICAL GENERATOR
US20180145314A1 (en) * 2015-05-19 2018-05-24 Saft Positive electrode for a lithium electrochemical cell
KR102516284B1 (en) 2015-05-19 2023-03-30 사프트 Anode for Lithium Electrochemical Cells
WO2016184896A1 (en) 2015-05-19 2016-11-24 Saft Positive electrode for a lithium electrochemical generator
CN107660316B (en) * 2015-05-19 2021-06-18 Saft公司 Positive electrode of lithium electrochemical power generation device
US10862108B2 (en) 2015-05-19 2020-12-08 Saft Positive electrode for a lithium electrochemical cell
JP2018037380A (en) * 2016-09-02 2018-03-08 株式会社豊田自動織機 Positive electrode and lithium ion secondary battery
JP2018142420A (en) * 2017-02-27 2018-09-13 住友大阪セメント株式会社 Electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP2019033016A (en) * 2017-08-09 2019-02-28 太平洋セメント株式会社 Cathode active material for lithium ion secondary battery or cathode active material for sodium ion secondary battery, and manufacturing method thereof
JP2019175765A (en) * 2018-03-29 2019-10-10 住友大阪セメント株式会社 Electrode material for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
US20190305363A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Electrode material for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP6443575B1 (en) * 2018-03-29 2018-12-26 住友大阪セメント株式会社 Electrode material for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery
CN112514109A (en) * 2018-04-19 2021-03-16 A123系统有限责任公司 Method and system for coating cathode material and use of coated cathode material
EP3782214A4 (en) * 2018-04-19 2022-01-12 A123 Systems LLC Method and systems for coated cathode materials and use of coated cathode materials
JP2020031028A (en) * 2018-08-24 2020-02-27 太平洋セメント株式会社 Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary battery and production method of the same
JP7144239B2 (en) 2018-08-24 2022-09-29 太平洋セメント株式会社 Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same
CN113939928A (en) * 2019-06-27 2022-01-14 东丽株式会社 Positive electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
WO2020261879A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 東レ株式会社 Positive electrode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
WO2021048796A1 (en) * 2019-09-12 2021-03-18 Saft America Positive electrode active materials for a lithium-ion secondary battery
CN114375515A (en) * 2019-09-12 2022-04-19 帅福得美国有限公司 Positive active material for lithium ion secondary battery
US11804601B2 (en) 2019-09-12 2023-10-31 Saft America Cathode materials for lithium ion batteries
CN114902449A (en) * 2020-01-31 2022-08-12 株式会社村田制作所 Positive electrode active material for secondary battery, positive electrode for secondary battery, and secondary battery
JPWO2021153044A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05
WO2021153044A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05 株式会社村田製作所 Secondary-battery positive electrode active material, secondary-battery positive electrode, and secondary battery
JP7331958B2 (en) 2020-01-31 2023-08-23 株式会社村田製作所 Positive electrode active material for secondary battery, positive electrode for secondary battery and secondary battery
WO2022100626A1 (en) * 2020-11-11 2022-05-19 比亚迪股份有限公司 Lithium-ion battery
GB2615129A (en) * 2022-01-31 2023-08-02 Wildcat discovery technologies inc Cathode material blend for a cathode, cathode for a battery, and battery for a vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011113783A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery, high-output electronic equipment, and automobile
US8486566B2 (en) Positive electrode for lithium-ion secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium-ion secondary battery
KR101350004B1 (en) Negative electrode active material for battery, nonaqueous electrolyte battery, and battery pack
JP6320809B2 (en) Positive electrode active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
US8178238B2 (en) Positive-electrode active material for lithium-ion secondary battery, positive electrode, manufacturing method thereof, and lithium-ion secondary battery
CN109216758B (en) Nonaqueous electrolyte battery and method for manufacturing nonaqueous electrolyte battery
JP5487297B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP5797993B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20170038787A (en) Positive-electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, electricity storage apparatus, and power system
US10326129B2 (en) Active material, electrode, nonaqueous electrolyte secondary battery, battery pack and production method of active material
KR20120129926A (en) Positive electrode material, method of production therefor, positive electrode for nonaqueous rechargeable battery, and nonaqueous rechargeable battery
JPWO2016088837A1 (en) Lithium secondary battery
US11264606B2 (en) Methods to stabilize lithium titanate oxide (LTO) by surface coating
WO2013042610A1 (en) Lithium-ion secondary battery
JP6096985B1 (en) Nonaqueous electrolyte battery and battery pack
KR20180032162A (en) Electrode, nonaqueous electrolyte battery, battery pack and vehicle
KR20180049811A (en) A lithium ion secondary battery
US20150140433A1 (en) Battery active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
CN108463909B (en) Negative electrode material for Li-ion secondary battery, method for producing same, negative electrode for Li-ion secondary battery, and Li-ion secondary battery
JP2009054469A (en) Nonaqueous secondary battery
JP5742402B2 (en) Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
US11769872B2 (en) Pre-lithiated silicon particles and methods of forming the same
JP2003168427A (en) Nonaqueous electrolyte battery
CN116783731A (en) Electrode, battery and battery pack
JP6054540B2 (en) Positive electrode active material, non-aqueous electrolyte battery, and battery pack