JP2011171012A - Positive electrode for lithium secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode for a lithium secondary battery while preventing capacity degradation due to high-potential charge/discharge. <P>SOLUTION: The positive electrode for a lithium secondary battery contains a solid solution compound expressed in a general formula xLi[Li<SB>1/3</SB>M1<SB>2/3</SB>]O<SB>2</SB>(1-x)LiM2O<SB>2</SB>(M1 is at least one kind of metal elements of an average oxide state of 4+, and M2 is at least one kind of transition metal elements and 0<x<1), and a lithium nickel composite oxide having a laminate structure expressed in a general formula LiNi<SB>1-a-b</SB>M3<SB>a</SB>M4<SB>b</SB>O<SB>2</SB>(M3 is Al and/or Mg, M4 is at least one kind of metal elements selected from a group composed of Co, Mn, Fe, Cu and Cr, and 0.3≤a≤0.5, 0≤b≤0.2). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、正極に関する。詳しくは、高電位での充放電での容量劣化が抑制されたリチウム二次電池用正極に関する。   The present invention relates to a positive electrode. Specifically, the present invention relates to a positive electrode for a lithium secondary battery in which capacity deterioration during charging and discharging at a high potential is suppressed.

正極と負極との間をリチウムイオンが行き来することによって充電および放電するリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン電池)は、軽量で高出力が得られることから、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末の電源として今後益々の需要増大が見込まれている。これらの用途においては、電池の小型化・軽量化が求められており、電池のエネルギー密度を高めることが重要な技術課題となっている。エネルギー密度を高めるためには、電池の作動電圧を上昇させることが有効な手段である。現在、4V級のリチウム二次電池を構成できる正極活物質として、層状構造リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、層状構造リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、スピネル構造リチウムマンガン複合酸化物(LiMn)等を用いることが考えられているが、さらに高電位の正極活物質が開発されれば、より一層の高エネルギー化が可能になる。 A lithium secondary battery (typically a lithium ion battery) that is charged and discharged as lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode is lightweight and provides high output. The demand for mobile terminals is expected to increase further in the future. In these applications, reduction in size and weight of the battery is required, and increasing the energy density of the battery is an important technical issue. In order to increase the energy density, it is an effective means to increase the operating voltage of the battery. Currently, as a positive electrode active material capable of constituting a 4V class lithium secondary battery, a layered structure lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), a layered structure lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ), a spinel structure lithium manganese composite oxide (LiMn) 2 O 4 ) or the like is considered, but if a positive electrode active material having a higher potential is developed, higher energy can be achieved.

このような目的で、現在、固溶体系正極活物質が検討されている。なかでも、電気的に不活性な層状構造を有するLi[Li1/3Mn2/3]Oと、電気的に活性な層状構造を有するLiMO(ここでMは、Co,Ni,Mn等)との固溶体は、高容量で、かつ、高電位での電圧作動領域を実現できる正極活物質として期待されている。この種の固溶体系正極活物質に関する従来技術としては特許文献1、2が挙げられる。また、その他、正極活物質に関する従来技術としては特許文献3、4が挙げられる。 For this purpose, solid solution positive electrode active materials are currently being studied. Among them, Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 having an electrically inactive layered structure and LiMO 2 having an electrically active layered structure (where M is Co, Ni, Mn Etc.) is expected as a positive electrode active material having a high capacity and capable of realizing a voltage operating region at a high potential. Patent documents 1 and 2 are mentioned as conventional technology about this kind of solid solution system cathode active material. In addition, Patent Documents 3 and 4 are given as conventional techniques related to the positive electrode active material.

特開2009−9753号公報JP 2009-9753 A 特開2008−270201号公報JP 2008-270201 A 国際公開第2004/088777号パンフレットInternational Publication No. 2004/088777 Pamphlet 特開2008−08473号公報JP 2008-08473 A

しかしながら、上述したLi[Li1/3Mn2/3]OとLiMOとの固溶体を正極に用いた電池では、充放電電位を高くして使用すると、遷移金属が溶出するという問題がある。遷移金属が溶出すると、溶出した遷移金属に起因して負極活物質および電解液の劣化が進行し、電池容量の低下を引き起こす。そのため、こうした固溶体を正極に用いた電池では充放電電位を高くして使用すると、すぐに容量が劣化し、サイクル特性が悪化する問題があった。 However, in a battery using the above-described solid solution of Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 and LiMO 2 for the positive electrode, there is a problem that the transition metal is eluted when used at a high charge / discharge potential. . When the transition metal is eluted, the negative electrode active material and the electrolytic solution are deteriorated due to the eluted transition metal, and the battery capacity is reduced. Therefore, when a battery using such a solid solution as a positive electrode is used at a high charge / discharge potential, there is a problem that the capacity deteriorates immediately and the cycle characteristics deteriorate.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、高電位での充放電での容量劣化が抑制されたリチウム二次電池用正極を提供することである。   This invention is made | formed in view of this point, The main objective is to provide the positive electrode for lithium secondary batteries by which capacity degradation by charging / discharging by a high potential was suppressed.

一般にLiNiOで表わされる層状構造リチウムニッケル複合酸化物は、充放電電位を高くして使用すると、化合物としての安定性の低下を招き、結晶構造が崩壊してしまう。これに対し、本発明者は、上記LiNiOのニッケルの一部をアルミニウム及び/又はマグネシウムで置換することによって、結晶構造が安定化し、高電位で使用しても化合物が安定に存在し得ることを見出した。 In general, when a layered structure lithium nickel composite oxide represented by LiNiO 2 is used with a high charge / discharge potential, the stability as a compound is lowered and the crystal structure is collapsed. On the other hand, the present inventor substituted a part of the nickel of LiNiO 2 with aluminum and / or magnesium so that the crystal structure is stabilized, and the compound can exist stably even when used at a high potential. I found.

そして、そのように高電位において安定化した層状構造リチウムニッケル複合酸化物と、xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2Oで示される固溶体化合物とを有することによって、固溶体化合物からの遷移金属の溶出に起因する性能劣化を抑制し、それにより該正極を含む電池においてサイクル特性を改善し得ることを見出し、本発明を完成した。 And it has a layered structure lithium nickel composite oxide stabilized at such a high potential and a solid solution compound represented by xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 Thus, the present inventors have found that the performance deterioration due to the elution of transition metal from the solid solution compound can be suppressed, thereby improving the cycle characteristics in the battery including the positive electrode, and the present invention has been completed.

即ち、本発明によって提供されるリチウム二次電池用正極は、
以下の一般式:
xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2O (1)
(ここでM1は、平均酸化状態が4+である少なくとも一種の金属元素であり、M2は、少なくとも一種の遷移金属元素である:0<x<1)
で示される固溶体化合物と、
以下の一般式:
LiNi1−a−bM3M4 (2)
(ここでM3は、Al及び/又はMgであり、M4は、Co,Mn,Fe,CuおよびCrからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素である:0.3≦a≦0.5、0≦b≦0.2)
で示される層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物と
を含有する。
That is, the positive electrode for a lithium secondary battery provided by the present invention is
The following general formula:
xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 (1)
(Where M1 is at least one metal element having an average oxidation state of 4+, and M2 is at least one transition metal element: 0 <x <1)
A solid solution compound represented by
The following general formula:
LiNi 1-ab M3 a M4 b O 2 (2)
(Here, M3 is Al and / or Mg, and M4 is at least one metal element selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Cu and Cr: 0.3 ≦ a ≦ 0.5 , 0 ≦ b ≦ 0.2)
And a lithium nickel composite oxide having a layered structure represented by

ここで、上記式(2)中のM3はAl及び/又はMgの金属元素である。Al及び/又はMgを含有させることによって、高電位での化合物としての安定性を向上させることができる。好ましくは上記(2)においてM3はAlである。Alは安価で且つ合成が容易であるという点で特に好ましい。   Here, M3 in the above formula (2) is a metal element of Al and / or Mg. By containing Al and / or Mg, stability as a compound at a high potential can be improved. Preferably, in the above (2), M3 is Al. Al is particularly preferable in that it is inexpensive and easy to synthesize.

M3の含有割合(即ち式(2)中のaの値)は、0.3≦a≦0.5である。M3の割合が少なすぎる場合(a<0.3)は、M3含有による構造安定化効果が十分に得られないことがある。その一方で、M3の含有割合が多すぎる場合(0.5<a)は、合成時に未反応物が残存したり不純物が生成したりすることがある。したがって、M3の含有割合は、概ね0.3以上が適当であり、通常は0.35以上にすることが好ましく、例えば0.4以上にすることがより好ましく、典型的には0.4≦a≦0.5となるような組成比でM3(Al及び/又はMg)を含有させることが望ましい。   The content ratio of M3 (that is, the value of a in the formula (2)) is 0.3 ≦ a ≦ 0.5. When the proportion of M3 is too small (a <0.3), the structure stabilization effect due to the M3 content may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the content ratio of M3 is too large (0.5 <a), unreacted substances may remain or impurities may be generated during synthesis. Accordingly, the content ratio of M3 is suitably about 0.3 or more, usually preferably 0.35 or more, more preferably 0.4 or more, typically 0.4 ≦ It is desirable to contain M3 (Al and / or Mg) at a composition ratio such that a ≦ 0.5.

このことにより、M3(Al及び/又はMg)を含有していない若しくはM3の含有割合が0.3未満であるような従来の層状構造リチウムニッケル複合酸化物(典型的にはLiNiO)と比較して、高電位での構造安定性に優れた化合物とすることができる。そして、そのような高電位で安定化した層状構造リチウムニッケル複合酸化物と、xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2Oで示される固溶体化合物とを有することによって、充放電電位を高くして使用した場合でも、層状構造リチウムニッケル複合酸化物の構造崩壊を伴うことなく、固溶体化合物からの遷移金属の溶出に起因する性能劣化を抑制することができる。従って、このような正極を用いれば、高電位での充放電での容量劣化が抑制された、サイクル特性の良好なリチウム二次電池を構築することができる。 This compares with a conventional layered structure lithium nickel composite oxide (typically LiNiO 2 ) that does not contain M3 (Al and / or Mg) or has a M3 content of less than 0.3. Thus, a compound having excellent structural stability at a high potential can be obtained. And it has a layered structure lithium nickel composite oxide stabilized at such a high potential, and a solid solution compound represented by xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 Thus, even when used with a high charge / discharge potential, it is possible to suppress performance degradation due to elution of transition metal from the solid solution compound without causing structural collapse of the layered structure lithium nickel composite oxide. Therefore, if such a positive electrode is used, it is possible to construct a lithium secondary battery with good cycle characteristics in which capacity deterioration during charging and discharging at a high potential is suppressed.

なお、上記式(2)中のM4は、Co,Mn,Fe,CuおよびCrからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素である。即ち、本発明の層状構造リチウムニッケル複合酸化物は、所定割合のAl及び/又はMgを含むが、さらに他のCo,Mn,Fe,CuおよびCrからなる群から選択される少なくとも一種のマイナー添加元素の存在を許容する(かかるマイナー添加元素は存在しなくてもよい)。M4の含有割合(即ち式(1)中のbの値)は、概ね0≦b≦0.2にすることができる。   M4 in the above formula (2) is at least one metal element selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Cu, and Cr. That is, the layered structure lithium nickel composite oxide of the present invention contains a predetermined proportion of Al and / or Mg, but further contains at least one minor addition selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Cu and Cr. Allow the presence of elements (no such minor additive elements may be present). The content ratio of M4 (that is, the value of b in the formula (1)) can be approximately 0 ≦ b ≦ 0.2.

また、ここに開示されるリチウム二次電池用正極の一態様では、上記固溶体化合物は、一般式xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2Oで示される化合物である。ここで、上記xの値は、0<x<1を満たす値であればよい。Li[Li1/3M12/3]OのM1としては、平均酸化状態が4+である少なくとも一種の金属元素である。例えば、上記式中のM1は、Mn,Zr,TiおよびSnからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素であることが望ましい。これにより、高容量で高エネルギー密度なリチウム二次電池の構築が可能になる。LiM2OのM2としては、少なくとも一種の遷移金属元素である。上記式中のM2は、平均酸化状態が3+である少なくとも一種の遷移金属元素が好ましく採用され得る。例えば、Mn,Co,NiおよびFeからなる群から選択される少なくとも一種の遷移金属元素であることが望ましい。これにより、高容量で高エネルギー密度のリチウム二次電池を構築することができる。 In one embodiment of the positive electrode for a lithium secondary battery disclosed herein, the solid solution compound is a compound represented by the general formula xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 . It is. Here, the value of x may be a value satisfying 0 <x <1. M1 of Li [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2 is at least one metal element having an average oxidation state of 4+. For example, M1 in the above formula is desirably at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Zr, Ti, and Sn. This makes it possible to construct a lithium secondary battery with a high capacity and a high energy density. The M2 of LiM2O 2, a transition metal element of at least one. As M2 in the above formula, at least one transition metal element having an average oxidation state of 3+ can be preferably used. For example, it is desirable to be at least one transition metal element selected from the group consisting of Mn, Co, Ni and Fe. Thereby, a lithium secondary battery having a high capacity and a high energy density can be constructed.

ここに開示されるリチウム二次電池用正極の好ましい一態様では、上記層状構造リチウムニッケル複合酸化物と上記固溶体化合物との合計質量に対して、上記層状構造リチウムニッケル複合酸化物の含有割合が1質量%〜20質量%である。層状構造リチウムニッケル複合酸化物の含有割合が少なすぎる(典型的には1質量%を下回る)と、該層状構造リチウムニッケル複合酸化物の含有によるサイクル特性改善効果が十分に得られないことがある。その一方で、層状構造リチウムニッケル複合酸化物の含有割合が多すぎる(典型的には20質量%を上回る)と、電池容量が低下傾向となることがある。したがって、層状構造リチウムニッケル複合酸化物の含有割合は、概ね1質量%〜20質量%が適当であり、通常は3質量%〜20質量%にすることが好ましく、例えば5質量%〜15質量%(例えば凡そ10質量%)となるような含有割合で層状構造リチウムニッケル複合酸化物を含有させることが望ましい   In a preferred embodiment of the positive electrode for a lithium secondary battery disclosed herein, the content ratio of the layered lithium nickel composite oxide is 1 with respect to the total mass of the layered lithium nickel composite oxide and the solid solution compound. It is mass%-20 mass%. If the content ratio of the layered structure lithium nickel composite oxide is too small (typically less than 1% by mass), the effect of improving the cycle characteristics due to the inclusion of the layered structure lithium nickel composite oxide may not be sufficiently obtained. . On the other hand, if the content of the layered structure lithium nickel composite oxide is too large (typically over 20% by mass), the battery capacity may tend to decrease. Accordingly, the content ratio of the layered structure lithium nickel composite oxide is suitably about 1% by mass to 20% by mass, usually preferably 3% by mass to 20% by mass, for example, 5% by mass to 15% by mass. It is desirable to include the layered structure lithium nickel composite oxide in such a content ratio as to be (for example, approximately 10% by mass).

また、本発明によると、ここに開示されるいずれかの正極に備えるリチウム二次電池(典型的にはリチウムイオン二次電池)が提供される。かかるリチウム二次電池は、上述した正極活物質を正極に用いて構築されていることから、より良好な電池特性を示すものであり得る。例えば、高電位で使用した場合でも容量劣化が少なく、充放電サイクル特性に優れたものであり得る。   In addition, according to the present invention, a lithium secondary battery (typically a lithium ion secondary battery) provided for any of the positive electrodes disclosed herein is provided. Since such a lithium secondary battery is constructed using the positive electrode active material described above as a positive electrode, it can exhibit better battery characteristics. For example, even when used at a high potential, the capacity deterioration is small and the charge / discharge cycle characteristics can be excellent.

このようなリチウム二次電池は、車両に搭載される電池として適した性能を備える。したがって本発明によると、ここに開示されるリチウム二次電池(複数のリチウム二次電池が接続された組電池の形態であり得る。)を備える車両が提供される。特に、該リチウム二次電池を動力源(典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源)として備える車両(例えば自動車)が提供される。   Such a lithium secondary battery has performance suitable as a battery mounted on a vehicle. Therefore, according to the present invention, there is provided a vehicle including the lithium secondary battery disclosed herein (which may be in the form of an assembled battery to which a plurality of lithium secondary batteries are connected). In particular, a vehicle (for example, an automobile) including the lithium secondary battery as a power source (typically, a power source of a hybrid vehicle or an electric vehicle) is provided.

本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lithium secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の電極体を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the electrode body of the lithium secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本試験例に係る試験用コインセルを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the coin cell for a test concerning this test example. 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を備えた車両を模式的に示す側面図である。It is a side view showing typically a vehicle provided with a lithium secondary battery concerning one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、正極および負極を備えた電極体の構成および製法、セパレータや電解質の構成および製法、リチウム二次電池その他の電池の構築に係る一般的技術等)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. Note that the dimensional relationship (length, width, thickness, etc.) in each drawing does not reflect the actual dimensional relationship. Further, matters other than the matters specifically mentioned in the present specification and matters necessary for carrying out the present invention (for example, the configuration and manufacturing method of an electrode body including a positive electrode and a negative electrode, the configuration and manufacturing method of a separator and an electrolyte, General techniques relating to the construction of lithium secondary batteries and other batteries, etc.) can be understood as design matters for those skilled in the art based on the prior art in this field.

本発明によって提供される正極は、一般式xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2Oで表わされる固溶体化合物と、一般式LiNi1−a−bM3M4で表わされる層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物とを有する(典型的には両化合物を混合してなる)リチウム二次電池用正極である。 The positive electrode provided by the present invention includes a solid solution compound represented by a general formula xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 and a general formula LiNi 1-ab M 3 a M 4. and a lithium nickel composite oxide having a layered structure represented by b 2 O 2 (typically a mixture of both compounds).

<固溶体化合物>
本実施形態のリチウム二次電池用正極を構成する第1の正極活物質は、一般式xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2O(ここでM1は、平均酸化状態が4+である少なくとも一種の金属元素であり、M2は、少なくとも一種の遷移金属元素である:0<x<1)で示される固溶体化合物である。この固溶体化合物は、電気的に不活性な層状構造のLi[Li1/3M12/3]Oと電気的に活性な層状構造のLiM2Oとを固溶させたものであり、このことによって、高容量なリチウム二次電池の構築が可能になる。
<Solid solution compound>
The first positive electrode active material constituting the positive electrode for a lithium secondary battery of the present embodiment has a general formula xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM2O 2 (where M1 is It is at least one metal element having an average oxidation state of 4+, and M2 is at least one transition metal element: a solid solution compound represented by 0 <x <1). This solid solution compound is a solid solution of Li [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2 having an electrically inactive layer structure and LiM 2 O 2 having an electrically active layer structure. This makes it possible to construct a high-capacity lithium secondary battery.

ここで、上記xの値は、0<x<1を満たす値であればよい。Li[Li1/3M12/3]OのM1としては、平均酸化状態が4+である少なくとも一種の金属元素である。例えば、式中のM1は、MnかZrかTiかSnが好ましく、あるいはこれらの2種以上の組み合わせでもよい。これにより、より高容量で高エネルギー密度のリチウム二次電池を構築することができる。LiM2OのM2としては、少なくとも一種の遷移金属元素である。上記式中のM2は、平均酸化状態が3+である少なくとも一種の遷移金属元素が好ましく採用され得る。例えば、MnかCoかNiかFeが好ましく、あるいはこれらの2種以上の組み合わせでもよい。これにより、より高容量で高エネルギー密度のリチウム二次電池を構築することができる。 Here, the value of x may be a value satisfying 0 <x <1. M1 of Li [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2 is at least one metal element having an average oxidation state of 4+. For example, M1 in the formula is preferably Mn, Zr, Ti, or Sn, or a combination of two or more thereof. Thereby, a lithium secondary battery having a higher capacity and a higher energy density can be constructed. The M2 of LiM2O 2, a transition metal element of at least one. As M2 in the above formula, at least one transition metal element having an average oxidation state of 3+ can be preferably used. For example, Mn, Co, Ni, or Fe is preferable, or a combination of two or more of these may be used. Thereby, a lithium secondary battery having a higher capacity and a higher energy density can be constructed.

ここで開示される固溶体化合物(xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2O)は、従来の同種の複合酸化物と同様、固相法または液相法によって合成することができる。固相法を用いる場合は、当該複合酸化物の構成元素に応じて適宜選択される数種の供給源(Li供給源、M1供給源、M2供給源)を所定のモル比で混合し、当該混合物を適当な手段で焼成することにより合成することができる。典型的には、焼成後、適当な手段で粉砕や造粒を行うことによって所望する平均粒子径および粒径分布の粉末状複合酸化物を調製することができる。なお、各種供給源(M1供給源、M2供給源)は、焼成時に元素拡散が均一に起らず、各種供給源が不純物として残留してしまう場合がある。このため、各種供給源を適当な溶液中に溶解混合した後、各種元素を含む複合炭酸塩、複合水酸化物、複合硫酸塩、複合硝酸塩等として沈殿させ、得られた沈殿混合物を原料として用いることもできる。Li供給源の添加後、適当な手段で焼成することにより上記固溶体化合物が得られる。 The solid solution compound (xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 ) disclosed herein is obtained by a solid phase method or a liquid phase method, as in the case of the same type of complex oxide. Can be synthesized. When using the solid phase method, several kinds of sources (Li source, M1 source, M2 source) appropriately selected according to the constituent elements of the complex oxide are mixed at a predetermined molar ratio, It can be synthesized by firing the mixture by an appropriate means. Typically, a powdered composite oxide having a desired average particle size and particle size distribution can be prepared by pulverization and granulation by an appropriate means after firing. In addition, in various supply sources (M1 supply source, M2 supply source), element diffusion may not occur uniformly during firing, and various supply sources may remain as impurities. For this reason, various sources are dissolved and mixed in an appropriate solution, and then precipitated as complex carbonates, complex hydroxides, complex sulfates, complex nitrates, etc. containing various elements, and the resulting precipitate mixture is used as a raw material. You can also After the addition of the Li supply source, the solid solution compound is obtained by firing by an appropriate means.

例えばリチウム供給源としては、炭酸リチウム、水酸化リチウム等のリチウム化合物を使用することができる。また、M1供給源およびM2供給源としては、これらを構成元素とする水酸化物、酸化物、各種の塩(例えば炭酸塩)、ハロゲン化物(例えばフッ化物)等が選択され得る。例えば特に限定されないが、Li[Li1/3Mn2/3]OとLiNi1/3Co1/3Mn1/3との固溶体を合成する場合は、ニッケル供給源として、炭酸ニッケル、酸化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル等を用いることができる。また、マンガン供給源としては、炭酸マンガン、酸化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガン、水酸化マンガン、オキシ水酸化マンガン等を用いることができる。また、コバルト供給源としては、炭酸コバルト、酸化コバルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、水酸化コバルト、オキシ水酸化コバルト等が挙げられる。 For example, lithium compounds such as lithium carbonate and lithium hydroxide can be used as the lithium supply source. Further, as the M1 supply source and the M2 supply source, hydroxides, oxides, various salts (for example, carbonates), halides (for example, fluorides) and the like containing these as constituent elements can be selected. For example, although not particularly limited, when a solid solution of Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 and LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is synthesized, nickel carbonate is used as a nickel supply source. Nickel oxide, nickel sulfate, nickel nitrate, nickel hydroxide, nickel oxyhydroxide and the like can be used. As the manganese supply source, manganese carbonate, manganese oxide, manganese sulfate, manganese nitrate, manganese hydroxide, manganese oxyhydroxide, or the like can be used. Examples of the cobalt supply source include cobalt carbonate, cobalt oxide, cobalt sulfate, cobalt nitrate, cobalt hydroxide, and cobalt oxyhydroxide.

例えば、Li[Li1/3Mn2/3]OとLiNi1/3Co1/3Mn1/3との固溶体を合成する場合は、Li供給源、Mn供給源、Ni供給源、Co供給源を所定比率で秤量して混合したものを、大気中あるいは大気よりも酸素がリッチな雰囲気中で、900℃の温度下、5時間焼成することによって合成するとよい。上記のような焼成により得られた固溶体化合物を、好ましくは冷却後、ミルがけ等により粉砕し適当に分級することによって、平均粒子径が1〜25μm程度の微粒子形態の固溶体化合物を得ることができる。 For example, when a solid solution of Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 and LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is synthesized, a Li supply source, a Mn supply source, and a Ni supply source A Co source source weighed at a predetermined ratio and mixed may be synthesized by firing for 5 hours at 900 ° C. in the atmosphere or in an atmosphere richer in oxygen than the atmosphere. The solid solution compound obtained by firing as described above is preferably cooled and then pulverized by milling or the like and appropriately classified to obtain a solid solution compound in the form of fine particles having an average particle size of about 1 to 25 μm. .

<層状構造リチウムニッケル複合酸化物>
本実施形態のリチウム二次電池用正極を構成する第2の正極活物質は、一般式LiNi1−a−bM3M4(ここでM3は、Al及び/又はMgであり、M4は、Co,Fe,CuおよびCrからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素である:0.3≦a≦0.5、0≦b≦0.2)で示される層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物である。このリチウムニッケル複合酸化物は、LiNiOをベースとし、高電位での結晶構造の安定化を目的として結晶中のニッケルの一部をアルミニウム及び/又はマグネシウム(M3)で置換させたものである。即ち、上記式中のM3としては、Al及びMgのいずれか一方を単独で、あるいは両方を組み合わせて使用することができる。M3(Al及び/又はMg)を含有させることによって、高電位での化合物としての安定性を向上させることができる。特に好ましくは上記式においてM3はAlである。Alは安価で且つ合成が容易であるという点で特に好ましい。
<Layered structure lithium nickel composite oxide>
The second positive electrode active material constituting the positive electrode for a lithium secondary battery according to the present embodiment has a general formula LiNi 1-ab M3 a M4 b O 2 (where M3 is Al and / or Mg, and M4 Is at least one metal element selected from the group consisting of Co, Fe, Cu and Cr: lithium having a layered structure represented by 0.3 ≦ a ≦ 0.5, 0 ≦ b ≦ 0.2) Nickel composite oxide. This lithium nickel composite oxide is based on LiNiO 2 , and a part of nickel in the crystal is replaced with aluminum and / or magnesium (M3) for the purpose of stabilizing the crystal structure at a high potential. That is, as M3 in the above formula, any one of Al and Mg can be used alone, or both can be used in combination. By containing M3 (Al and / or Mg), stability as a compound at a high potential can be improved. Particularly preferably, in the above formula, M3 is Al. Al is particularly preferable in that it is inexpensive and easy to synthesize.

M3の含有割合(即ち式中のaの値)は、0.3≦a≦0.5である。M3の含有割合が少なすぎる場合(a<0.3)は、M3含有による構造安定化効果が十分に得られないことがある。その一方で、M3の含有割合が多すぎる場合(0.5<a)は、合成時に未反応物が残存したり不純物が生成したりすることがある。したがって、M3の含有割合は、概ね0.3以上が適当であり、通常は0.35以上にすることが好ましく、例えば0.4以上にすることがより好ましく、典型的には0.4≦a≦0.5となるような組成比でM3(Al及び/又はMg)を含有させることが望ましい。   The content ratio of M3 (that is, the value of a in the formula) is 0.3 ≦ a ≦ 0.5. When the content ratio of M3 is too small (a <0.3), the structure stabilization effect due to the M3 content may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the content ratio of M3 is too large (0.5 <a), unreacted substances may remain or impurities may be generated during synthesis. Accordingly, the content ratio of M3 is suitably about 0.3 or more, usually preferably 0.35 or more, more preferably 0.4 or more, typically 0.4 ≦ It is desirable to contain M3 (Al and / or Mg) at a composition ratio such that a ≦ 0.5.

このことにより、M3を含有していない若しくはM3の含有割合が0.3未満であるような従来の層状構造リチウムニッケル複合酸化物(典型的にはLiNiO)と比較して、高電位での構造安定性に優れた化合物とすることができる。 As a result, compared with the conventional layered structure lithium nickel composite oxide (typically LiNiO 2 ) that does not contain M3 or has a M3 content of less than 0.3, It can be set as the compound excellent in structural stability.

なお、ここで開示される層状構造リチウムニッケル複合酸化物は、Liと、Niと、Al及び/又はMgを含むが、さらに他のマイナー添加元素M4の存在を許容する。かかるM4は、CoかFeかCuかCrが好ましく、あるいはこれらの2種以上(典型的に2種又は3種)の金属元素が選択される。これら付加的な構成元素は、当該付加元素と、ニッケルおよびM3との合計の20原子%以下、好ましくは10原子%以下の割合で添加される。あるいは添加されないでもよい。即ち、M4の含有割合(即ち式中のbの値)は、概ね0≦b≦0.2にすることができる。   The layered structure lithium nickel composite oxide disclosed here contains Li, Ni, and Al and / or Mg, but allows the presence of other minor additive elements M4. Such M4 is preferably Co, Fe, Cu or Cr, or two or more (typically two or three) metal elements are selected. These additional constituent elements are added at a ratio of 20 atomic% or less, preferably 10 atomic% or less of the total of the additional element, nickel and M3. Alternatively, it may not be added. That is, the content ratio of M4 (that is, the value of b in the formula) can be approximately 0 ≦ b ≦ 0.2.

ここで開示される層状構造リチウムニッケル複合酸化物(LiNi1−a−bM3M4)は、従来の同種の複合酸化物と同様、固相法または液相法によって合成することができる。固相法を用いる場合は、当該複合酸化物の構成元素に応じて適宜選択される数種の供給源(Li供給源、Ni供給源、M2供給源、M1供給源)を所定のモル比で混合し、当該混合物を適当な手段で焼成することにより合成することができる。典型的には、焼成後、適当な手段で粉砕や造粒を行うことによって所望する平均粒子径および粒径分布の粉末状複合酸化物を調製することができる。なお、各種供給源(Ni供給源、M3供給源、M4供給源)は、焼成時に元素拡散が均一に起らず、各種供給源が不純物として残留してしまう場合がある。このため、各種供給源を適当な溶液中に溶解混合した後、各種元素を含む複合炭酸塩、複合水酸化物、複合硫酸塩、複合硝酸塩等として沈殿させ、得られた沈殿混合物を原料として用いることもできる。Li供給源の添加後、適当な手段で焼成することにより上記層状構造リチウムニッケル複合酸化物が得られる。 The layered structure lithium nickel composite oxide (LiNi 1-ab M3 a M4 b O 2 ) disclosed here can be synthesized by a solid phase method or a liquid phase method, as in the case of a conventional composite oxide of the same kind. it can. In the case of using the solid phase method, several kinds of supply sources (Li supply source, Ni supply source, M2 supply source, M1 supply source) appropriately selected according to the constituent elements of the complex oxide are added at a predetermined molar ratio. It can synthesize | combine by mixing and baking the said mixture by a suitable means. Typically, a powdered composite oxide having a desired average particle size and particle size distribution can be prepared by pulverization and granulation by an appropriate means after firing. In addition, various supply sources (Ni supply source, M3 supply source, M4 supply source) may not uniformly diffuse during firing, and various supply sources may remain as impurities. For this reason, various sources are dissolved and mixed in an appropriate solution, and then precipitated as complex carbonates, complex hydroxides, complex sulfates, complex nitrates, etc. containing various elements, and the resulting precipitate mixture is used as a raw material. You can also After the addition of the Li supply source, the layered structure lithium nickel composite oxide is obtained by firing by an appropriate means.

リチウム供給源およびニッケル供給源としては、上述した固溶体化合物と同様のものを使用することができる。例えば、リチウム供給源としては、炭酸リチウム、水酸化リチウム等のリチウム化合物を使用することができる。また、ニッケル供給源およびマンガン供給源としてこれらを構成元素とする水酸化物、酸化物、各種の塩(例えば炭酸塩)、ハロゲン化物(例えばフッ化物)等が選択され得る。また、アルミニウム源およびマグネシウム源、さらには他の金属供給源化合物(例えばコバルト化合物、鉄化合物、銅化合物、クロム化合物)としては、これらを構成元素とする水酸化物、酸化物、各種の塩(例えば炭酸塩)、ハロゲン化物(例えばフッ化物)等が選択され得る。例えば特に限定されないが、アルミニウム供給源としては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸アルミニウム、酢酸アルミニウム等が挙げられる。マグネシウム供給源としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等が挙げられる。   As the lithium supply source and the nickel supply source, those similar to the solid solution compound described above can be used. For example, lithium compounds such as lithium carbonate and lithium hydroxide can be used as the lithium supply source. Further, hydroxides, oxides, various salts (for example, carbonates), halides (for example, fluorides), and the like containing these as constituent elements can be selected as nickel supply sources and manganese supply sources. In addition, as an aluminum source and a magnesium source, and other metal source compounds (for example, a cobalt compound, an iron compound, a copper compound, and a chromium compound), hydroxides, oxides, and various salts (which include these as constituent elements) For example, carbonates), halides (eg fluorides) and the like can be selected. For example, although not particularly limited, examples of the aluminum supply source include aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum carbonate, and aluminum acetate. Examples of the magnesium supply source include magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, and magnesium acetate.

例えば、LiNi0.7Al0.3で表わされる複合酸化物を合成する場合には、Li供給源、Ni供給源およびAl供給源をLi:Ni:Al=1:0.7:0.3となるように秤量して混合したものを、大気中あるいは大気よりも酸素がリッチな雰囲気中で、750℃の温度下、10時間焼成することによって合成するとよい。上記のような焼成により得られたリチウムニッケル複合酸化物を、好ましくは冷却後、ミルがけ等により粉砕し適当に分級することによって、平均粒子径が1〜25μm程度の微粒子形態のLiNi0.7Al0.3を得ることができる。 For example, when a composite oxide represented by LiNi 0.7 Al 0.3 O 2 is synthesized, Li source, Ni source, and Al source are Li: Ni: Al = 1: 0.7: 0. .3, which is weighed and mixed so as to be 3 may be synthesized by firing for 10 hours at 750 ° C. in the atmosphere or in an atmosphere richer in oxygen than the atmosphere. The lithium nickel composite oxide obtained by firing as described above is preferably cooled and then pulverized by milling or the like and appropriately classified to thereby form LiNi 0.7 0.7 in the form of fine particles having an average particle size of about 1 to 25 μm. Al 0.3 O 2 can be obtained.

<固溶体化合物と層状構造リチウムニッケル複合酸化物との混合>
上述のように、本実施形態の正極活物質は、上記方法により得られた一般式xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2Oで示される固溶体化合物と、一般式LiNi1−a−bM3M4で示される層状構造リチウムニッケル複合酸化物とを混合してなるものである。上記化合物の混合は、上記粉砕、分級後のものを、ブレンダー装置等を用いて均一に混合するとよい。あるいは、上記混合は、両方の複合酸化物を、ボールミル装置等により同時に粉砕、分級することによって行うとよい。
<Mixing of solid solution compound and layered structure lithium nickel composite oxide>
As described above, the positive electrode active material of the present embodiment includes a solid solution compound represented by the general formula xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 obtained by the above method, It is formed by mixing a layered structure lithium nickel composite oxide represented by the general formula LiNi 1-ab M3 a M4 b O 2 . For mixing the compounds, the pulverized and classified materials may be mixed uniformly using a blender device or the like. Alternatively, the mixing may be performed by simultaneously crushing and classifying both composite oxides with a ball mill apparatus or the like.

ここに開示されるリチウム二次電池用正極の好ましい一態様では、上記層状構造リチウムニッケル複合酸化物と上記固溶体化合物との合計質量に対して、上記層状構造リチウムニッケル複合酸化物の割合が1質量%〜20質量%である。層状構造リチウムニッケル複合酸化物の混合割合が少なすぎる(典型的には1質量%を下回る)と、該層状構造リチウムニッケル複合酸化物の混合によるサイクル特性改善効果が十分に得られないことがある。その一方で、層状構造リチウムニッケル複合酸化物の混合割合が多すぎる(典型的には20質量%を上回る)と、電池容量が低下傾向となることがある。したがって、層状構造リチウムニッケル複合酸化物の混合割合は、概ね1質量%〜20質量%が適当であり、通常は3質量%〜20質量%にすることが好ましく、例えば5質量%〜15質量%(例えば凡そ10質量%)となるような混合割合で層状構造リチウムニッケル複合酸化物を含有させることが望ましい。   In a preferred embodiment of the positive electrode for a lithium secondary battery disclosed herein, the ratio of the layered lithium nickel composite oxide is 1 mass with respect to the total mass of the layered lithium nickel composite oxide and the solid solution compound. % To 20% by mass. If the mixing ratio of the layered structure lithium nickel composite oxide is too small (typically less than 1% by mass), the effect of improving the cycle characteristics by mixing the layered structure lithium nickel composite oxide may not be sufficiently obtained. . On the other hand, if the mixing ratio of the layered structure lithium nickel composite oxide is too large (typically more than 20% by mass), the battery capacity may tend to decrease. Accordingly, the mixing ratio of the layered structure lithium nickel composite oxide is suitably about 1% by mass to 20% by mass, and is usually preferably 3% by mass to 20% by mass, for example, 5% by mass to 15% by mass. It is desirable to contain the layered structure lithium nickel composite oxide in a mixing ratio (for example, approximately 10% by mass).

本実施形態のリチウム二次電池用正極によれば、高電位で安定化した層状構造リチウムニッケル複合酸化物と、xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2Oで示される5V級の固溶体化合物とを有するので、充放電電位を高くして使用した場合でも、層状構造リチウムニッケル複合酸化物の構造崩壊を伴うことなく、固溶体化合物からの遷移金属の溶出に起因する性能劣化(典型的には負極活物質および電解液の性能劣化)を抑制することができる。従って、このような正極を用いれば、高電位での充放電での容量劣化が抑制された、サイクル特性の良好なリチウム二次電池(例えばリチウムイオン電池)を構築することができる。 According to the positive electrode for a lithium secondary battery of the present embodiment, a layered structure lithium nickel composite oxide stabilized at a high potential, and xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2. 5V-class solid solution compound represented by the above, even when used with a high charge / discharge potential, it is caused by elution of transition metal from the solid solution compound without causing structural collapse of the layered structure lithium nickel composite oxide Performance deterioration (typically, negative electrode active material and electrolytic solution performance deterioration) can be suppressed. Therefore, by using such a positive electrode, it is possible to construct a lithium secondary battery (for example, a lithium ion battery) with excellent cycle characteristics in which capacity deterioration during charging and discharging at a high potential is suppressed.

なお、ここで開示される正極活物質を使用する以外は、従来と同様の材料とプロセスを採用してリチウム二次電池を構築することができる。   In addition, except using the positive electrode active material disclosed here, a lithium secondary battery can be constructed by adopting the same materials and processes as in the past.

例えば、ここで開示される固溶体化合物と層状構造リチウムニッケル複合酸化物との混合から成る粉末(粉末状正極活物質)に、導電材としてアセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやその他(グラファイト等)の粉末状カーボン材料を混合することができる。また、正極活物質と導電材の他に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の結着材(バインダ)を添加することができる。これらを適当な分散媒体に分散させて混練することによって、ペースト状(スラリー状またはインク状を含む。以下同じ。)の正極活物質層形成用組成物(以下、「正極活物質層形成用ペースト」という場合がある。)を調製することができる。このペーストを、好ましくはアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金から構成される正極集電体上に適当量塗布しさらに乾燥ならびにプレスすることによって、リチウム二次電池用正極を作製することができる。   For example, a powder (powder-like positive electrode active material) composed of a mixture of the solid solution compound disclosed herein and a layered structure lithium nickel composite oxide, carbon black such as acetylene black and ketjen black as a conductive material, and others (graphite etc. ) Powdery carbon material can be mixed. In addition to the positive electrode active material and the conductive material, a binder (binder) such as polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene (PTFE), carboxymethyl cellulose (CMC) is added. be able to. By dispersing these in a suitable dispersion medium and kneading, the composition for forming a positive electrode active material layer (hereinafter referred to as “positive electrode active material layer forming paste”) is in the form of a paste (including slurry or ink. The same shall apply hereinafter). Can be prepared.). An appropriate amount of this paste is preferably applied onto a positive electrode current collector made of aluminum or an alloy containing aluminum as a main component, and further dried and pressed, whereby a positive electrode for a lithium secondary battery can be produced.

他方、対極となるリチウム二次電池用負極は、従来と同様の手法により作製することができる。例えば負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵且つ放出可能な材料であればよい。典型例として黒鉛(グラファイト)等から成る粉末状の炭素材料が挙げられる。そして正極と同様、かかる粉末状材料を適当な結着材(バインダ)とともに適当な分散媒体に分散させて混練することによって、ペースト状の負極活物質層形成用組成物(以下、「負極活物質層形成用ペースト」という場合がある。)を調製することができる。このペーストを、好ましくは銅やニッケル或いはそれらの合金から構成される負極集電体上に適当量塗布しさらに乾燥ならびにプレスすることによって、リチウム二次電池用負極を作製することができる。   On the other hand, the negative electrode for a lithium secondary battery serving as a counter electrode can be produced by a method similar to the conventional one. For example, the negative electrode active material may be any material that can occlude and release lithium ions. A typical example is a powdery carbon material made of graphite or the like. As in the case of the positive electrode, the powdery material is dispersed in a suitable dispersion medium together with a suitable binder (binder) and kneaded to obtain a paste-like composition for forming a negative electrode active material layer (hereinafter referred to as “negative electrode active material”). May be referred to as “layer forming paste”). An appropriate amount of this paste is preferably applied onto a negative electrode current collector composed of copper, nickel, or an alloy thereof, and further dried and pressed, whereby a negative electrode for a lithium secondary battery can be produced.

本発明の固溶体化合物と層状リチウムニッケル複合酸化物との混合物を正極活物質に用いるリチウム二次電池において、従来と同様のセパレータを使用することができる。例えばポリオレフィン樹脂から成る多孔質のシート(多孔質フィルム)等を使用することができる。   In the lithium secondary battery using the mixture of the solid solution compound of the present invention and the layered lithium nickel composite oxide as the positive electrode active material, a separator similar to the conventional one can be used. For example, a porous sheet (porous film) made of a polyolefin resin can be used.

また、電解質としては従来からリチウム二次電池に用いられる非水系の電解質(典型的には電解液)と同様のものを特に限定なく使用することができる。典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成である。上記非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等からなる群から選択された一種又は二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。 Further, as the electrolyte, the same electrolyte as a non-aqueous electrolyte (typically, an electrolytic solution) conventionally used for a lithium secondary battery can be used without any particular limitation. Typically, the composition includes a supporting salt in a suitable nonaqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include one or two selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and the like. More than seeds can be used. Examples of the supporting salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ). 3 , 1 type, or 2 or more types of lithium compounds (lithium salt) selected from LiI etc. can be used.

また、ここで開示される固溶体化合物(xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2O)と層状構造リチウムニッケル複合酸化物(LiNi1−a−bM3M4)との混合物を正極活物質として採用される限りにおいて、構築されるリチウム二次電池の形状(外形やサイズ)には特に制限はない。外装がラミネートフィルム等で構成される薄型シートタイプであってもよく、電池外装ケースが円筒形状や直方体形状の電池でもよく、或いは小型のボタン形状であってもよい。 In addition, the solid solution compound (xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 ) and the layered structure lithium nickel composite oxide (LiNi 1-ab M 3 a M 4 ) disclosed here. As long as the mixture with b 2 O 2 ) is employed as the positive electrode active material, the shape (outer shape and size) of the lithium secondary battery to be constructed is not particularly limited. The outer package may be a thin sheet type constituted by a laminate film or the like, and the battery outer case may be a cylindrical or cuboid battery, or may be a small button shape.

以下、捲回電極体を備えるリチウム二次電池(ここではリチウムイオン電池)を例にしてここで開示される正極の使用態様を説明するが、本発明をかかる実施形態に限定することを意図したものではない。   Hereinafter, the use mode of the positive electrode disclosed here will be described by taking a lithium secondary battery (here, a lithium ion battery) including a wound electrode body as an example, but the present invention is intended to be limited to such an embodiment. It is not a thing.

図1に示すように、本実施形態に係るリチウム二次電池100は、長尺状の正極シート10と長尺状の負極シート20が長尺状のセパレータ40を介して扁平に捲回された形態の電極体(捲回電極体)80が、図示しない非水電解液とともに、該捲回電極体80を収容し得る形状(扁平な箱型)の容器50に収容された構成を有する。   As shown in FIG. 1, in the lithium secondary battery 100 according to the present embodiment, a long positive electrode sheet 10 and a long negative electrode sheet 20 are wound flatly via a long separator 40. The electrode body (winding electrode body) 80 of the form is housed in a container 50 having a shape (flat box shape) capable of housing the wound electrode body 80 together with a non-aqueous electrolyte (not shown).

容器50は、上端が開放された扁平な直方体状の容器本体52と、その開口部を塞ぐ蓋体54とを備える。容器50を構成する材質としては、アルミニウム、スチール等の金属材料が好ましく用いられる(本実施形態ではアルミニウム)。あるいは、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を成形してなる容器50であってもよい。容器50の上面(すなわち蓋体54)には、捲回電極体80の正極と電気的に接続する正極端子70および該電極体80の負極20と電気的に接続する負極端子72が設けられている。容器50の内部には、扁平形状の捲回電極体80が図示しない非水電解液とともに収容される。   The container 50 includes a flat rectangular parallelepiped container body 52 having an open upper end, and a lid body 54 that closes the opening. As a material constituting the container 50, a metal material such as aluminum or steel is preferably used (in this embodiment, aluminum). Or the container 50 formed by shape | molding resin materials, such as polyphenylene sulfide resin (PPS) and a polyimide resin, may be sufficient. On the upper surface of the container 50 (that is, the lid 54), a positive electrode terminal 70 that is electrically connected to the positive electrode of the wound electrode body 80 and a negative electrode terminal 72 that is electrically connected to the negative electrode 20 of the electrode body 80 are provided. Yes. Inside the container 50, a flat wound electrode body 80 is accommodated together with a non-aqueous electrolyte (not shown).

上記構成の捲回電極体80を構成する材料および部材自体は、正極活物質として固溶体化合物(xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2O)と層状構造リチウムニッケル複合酸化物(LiNi1−a−bM3M4)との混合物を採用する以外、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。 The material and the member itself constituting the wound electrode body 80 having the above-described structure are a solid solution compound (xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 ) and a layered structure lithium as a positive electrode active material. except employing a mixture of nickel composite oxide (LiNi 1-a-b M3 a M4 b O 2), it may be the same as the electrode body of the conventional lithium-ion battery is not particularly limited.

本実施形態に係る捲回電極体80は、通常のリチウム二次電池の捲回電極体と同様であり、図2に示すように、捲回電極体80を組み立てる前段階において長尺状(帯状)のシート構造を有している。   The wound electrode body 80 according to the present embodiment is the same as the wound electrode body of a normal lithium secondary battery, and as shown in FIG. ) Sheet structure.

正極シート10は、長尺シート状の箔状の正極集電体(以下「正極集電箔」と称する)12の両面に正極活物質を含む正極活物質層14が保持された構造を有している。ただし、正極活物質層14は正極シート10の幅方向の一方の側縁(図では下側の側縁部分)には付着されず、正極集電体12を一定の幅にて露出させた正極活物質層非形成部が形成されている。   The positive electrode sheet 10 has a structure in which a positive electrode active material layer 14 containing a positive electrode active material is held on both surfaces of a long sheet-like foil-shaped positive electrode current collector (hereinafter referred to as “positive electrode current collector foil”) 12. ing. However, the positive electrode active material layer 14 is not attached to one side edge (lower side edge portion in the figure) of the positive electrode sheet 10 in the width direction, and the positive electrode current collector 12 is exposed with a certain width. An active material layer non-formation part is formed.

正極活物質層14は、一般的なリチウム二次電池において正極活物質層の構成成分として使用され得る一種または二種以上の材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の例として、導電材が挙げられる。該導電材としてはカーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料が好ましく用いられる。あるいは、ニッケル粉末等の導電性金属粉末等を用いてもよい。その他、正極活物質層の成分として使用され得る材料としては、上記構成材料の結着剤(バインダ)として機能し得る各種のポリマー材料が挙げられる。   The positive electrode active material layer 14 can contain one kind or two or more kinds of materials that can be used as components of the positive electrode active material layer in a general lithium secondary battery, if necessary. An example of such a material is a conductive material. As the conductive material, a carbon material such as carbon powder or carbon fiber is preferably used. Alternatively, conductive metal powder such as nickel powder may be used. In addition, as a material that can be used as a component of the positive electrode active material layer, various polymer materials that can function as a binder (binder) of the above-described constituent materials are exemplified.

負極シート20も正極シート10と同様に、長尺シート状の箔状の負極集電体(以下「負極集電箔」と称する)22の両面に負極活物質を含む負極活物質層24が保持された構造を有している。ただし、負極活物質層24は負極シート20の幅方向の一方の側縁(図では上側の側縁部分)には付着されず、負極集電体22を一定の幅にて露出させた負極活物質層非形成部が形成されている。   Similarly to the positive electrode sheet 10, the negative electrode sheet 20 holds a negative electrode active material layer 24 containing a negative electrode active material on both sides of a long sheet-like foil-shaped negative electrode current collector (hereinafter referred to as “negative electrode current collector foil”) 22. Has a structured. However, the negative electrode active material layer 24 is not attached to one side edge (the upper side edge portion in the figure) of the negative electrode sheet 20 in the width direction, and the negative electrode active material 22 in which the negative electrode current collector 22 is exposed with a certain width. A material layer non-formation part is formed.

負極シート20は、長尺状の負極集電体22の上にリチウムイオン電池用負極活物質を主成分とする負極活物質層24が付与されて形成され得る。負極集電体22には銅箔その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。   The negative electrode sheet 20 can be formed by applying a negative electrode active material layer 24 mainly composed of a negative electrode active material for a lithium ion battery on a long negative electrode current collector 22. For the negative electrode current collector 22, a copper foil or other metal foil suitable for the negative electrode is preferably used. As the negative electrode active material, one or more of materials conventionally used in lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include carbon-based materials such as graphite carbon and amorphous carbon, lithium-containing transition metal oxides and transition metal nitrides.

捲回電極体80を作製するに際しては、正極シート10と負極シート20とがセパレータシート40を介して積層される。このとき、正極シート10の正極活物質層非形成部分と負極シート20の負極活物質層非形成部分とがセパレータシート40の幅方向の両側からそれぞれはみ出すように、正極シート10と負極シート20とを幅方向にややずらして重ね合わせる。このとうに重ね合わせた積層体を捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平状の捲回電極体80が作製され得る。   In producing the wound electrode body 80, the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are laminated via the separator sheet 40. At this time, the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 are formed such that the positive electrode active material layer non-formed portion of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode active material layer non-formed portion of the negative electrode sheet 20 protrude from both sides in the width direction of the separator sheet 40. Are overlapped slightly in the width direction. The laminated body thus stacked is wound, and then the obtained wound body is crushed from the side surface direction and ablated, whereby a flat wound electrode body 80 can be produced.

捲回電極体80の捲回軸方向における中央部分には、捲回コア部分82(即ち正極シート10の正極活物質層14と負極シート20の負極活物質層24とセパレータシート40とが密に積層された部分)が形成される。また、捲回電極体80の捲回軸方向の両端部には、正極シート10および負極シート20の電極活物質層非形成部分がそれぞれ捲回コア部分82から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分(すなわち正極活物質層14の非形成部分)84および負極側はみ出し部分(すなわち負極活物質層24の非形成部分)86には、正極リード端子74および負極リード端子76がそれぞれ付設されており、上述の正極端子70および負極端子72とそれぞれ電気的に接続される。   A wound core portion 82 (that is, the positive electrode active material layer 14 of the positive electrode sheet 10, the negative electrode active material layer 24 of the negative electrode sheet 20, and the separator sheet 40) is densely arranged in the central portion of the wound electrode body 80 in the winding axis direction. Laminated portions) are formed. In addition, the electrode active material layer non-formed portions of the positive electrode sheet 10 and the negative electrode sheet 20 protrude outward from the wound core portion 82 at both ends in the winding axis direction of the wound electrode body 80. A positive electrode lead terminal 74 and a negative electrode lead terminal 76 are respectively provided on the protruding portion 84 (that is, a portion where the positive electrode active material layer 14 is not formed) 84 and the protruding portion 86 (that is, a portion where the negative electrode active material layer 24 is not formed) 86. Attached and electrically connected to the positive terminal 70 and the negative terminal 72 described above.

かかる構成の捲回電極体80を容器本体52に収容し、その容器本体52内に適当な非水電解液を配置(注液)する。そして、容器本体52の開口部を蓋体54との溶接等により封止することにより、本実施形態に係るリチウムイオン電池100の構築(組み立て)が完成する。なお、容器本体52の封止プロセスや電解液の配置(注液)プロセスは、従来のリチウム二次電池の製造で行われている手法と同様にして行うことができる。その後、該電池のコンディショニング(初期充放電)を行う。必要に応じてガス抜きや品質検査等の工程を行ってもよい。 このようにして構築されたリチウム二次電池100は、上述した固溶体化合物(xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2O)と層状構造リチウムニッケル複合酸化物(LiNi1−a−bM3M4)との混合物を正極活物質として用いて構築されていることから、より良好な電池特性を示すものであり得る。例えば、高電位で使用した場合でも容量劣化が少ない(特に高温でのサイクル特性に優れる)、初回放電容量が高い、高温保持特性が良好である、のうちの少なくとも一つ(好ましくは全部)を満たすものであり得る。 The wound electrode body 80 having such a configuration is accommodated in the container main body 52, and an appropriate nonaqueous electrolytic solution is disposed (injected) into the container main body 52. Then, the construction (assembly) of the lithium ion battery 100 according to the present embodiment is completed by sealing the opening of the container main body 52 by welding with the lid 54 or the like. In addition, the sealing process of the container main body 52 and the arrangement | positioning (injection) process of electrolyte solution can be performed similarly to the method currently performed by manufacture of the conventional lithium secondary battery. Thereafter, the battery is conditioned (initial charge / discharge). You may perform processes, such as degassing and a quality inspection, as needed. The lithium secondary battery 100 thus constructed includes the above-described solid solution compound (xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 ) and a layered structure lithium nickel composite oxide ( the LiNi 1-a-b M3 a M4 b O 2) a mixture of because it is constructed using as the positive electrode active material, may be indicative of a better cell characteristics. For example, at least one (preferably all) of low capacity deterioration even when used at a high potential (especially excellent cycle characteristics at high temperature), high initial discharge capacity and good high temperature holding characteristics. It can be fulfilled.

以下の試験例において、ここで開示される固溶体化合物と層状構造リチウムニッケル複合酸化物との混合物を正極活物質として使用してリチウム二次電池(サンプル電池)を構築し、その性能評価を行った。   In the following test examples, a lithium secondary battery (sample battery) was constructed using a mixture of the solid solution compound disclosed herein and a layered structure lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material, and its performance was evaluated. .

<正極活物質の作製>
まず、固溶体化合物として、0.6Li[Li1/3Mn2/3]Oと0.4LiNi1/3Co1/3Mn1/3との固溶体を合成した。具体的には、リチウム供給源としての水酸化リチウムと、ニッケル供給源としての水酸化ニッケルと、マンガン供給源としての炭酸マンガンと、コバルト供給源としての水酸化コバルトとを所定のモル比となるような分量で混合した。そして該混合物を大気中において約900℃で約5時間焼成した。かかる焼成プロセス後、焼成物を粉砕することにより、0.6Li[Li1/3Mn2/3]O・0.4LiNi1/3Co1/3Mn1/3で示される固溶体化合物から成る粉末(平均粒子径1μm)を得た。
<Preparation of positive electrode active material>
First, a solid solution of 0.6Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 and 0.4LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 was synthesized as a solid solution compound. Specifically, lithium hydroxide as a lithium supply source, nickel hydroxide as a nickel supply source, manganese carbonate as a manganese supply source, and cobalt hydroxide as a cobalt supply source have a predetermined molar ratio. Mix in such quantities. The mixture was fired in the atmosphere at about 900 ° C. for about 5 hours. The solid solution compound shown by 0.6Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 .0.4LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is obtained by grinding the fired product after the firing process. Powder (average particle size 1 μm) was obtained.

また、層状構造リチウムニッケル複合酸化物として、下記表1で示される層状複合酸化物を合成した。具体的には、リチウム供給源としての水酸化リチウムと、ニッケル供給源としての水酸化ニッケルと、アルミニウム供給源としての酸化アルミニウムと、マグネシウム供給源としての酸化マグネシウムと、コバルト供給源としての水酸化コバルトとを所定のモル比となるような分量で混合した。そして該混合物を大気中において約750℃で約10時間焼成した。かかる焼成プロセス後、焼成物を粉砕することにより、下記表1で示される層状構造リチウムニッケル複合酸化物から成る粉末(平均粒子径5μm)を得た。   Moreover, the layered composite oxide shown in Table 1 below was synthesized as the layered structure lithium nickel composite oxide. Specifically, lithium hydroxide as a lithium supply source, nickel hydroxide as a nickel supply source, aluminum oxide as an aluminum supply source, magnesium oxide as a magnesium supply source, and hydroxide as a cobalt supply source Cobalt was mixed in an amount such that a predetermined molar ratio was obtained. The mixture was fired at about 750 ° C. for about 10 hours in the atmosphere. After the firing process, the fired product was pulverized to obtain a powder (average particle size 5 μm) composed of a layered structure lithium nickel composite oxide shown in Table 1 below.

そして、上記固溶体化合物の粉末(A)と、上記層状構造リチウムニッケル複合酸化物の粉末(B)とを、下記表1に示す質量比(A/B)となるように混合して正極活物質とした。   And the powder (A) of the said solid solution compound and the powder (B) of the said layered structure lithium nickel composite oxide are mixed so that it may become mass ratio (A / B) shown in following Table 1, and a positive electrode active material It was.

Figure 2011171012
Figure 2011171012

<正極の作製>
上記得られた正極活物質粉末(固溶体化合物の粉末と層状構造リチウムニッケル複合酸化物の粉末との混合物)に、導電材としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリビニリデンフロライド(PVDF)とを、正極活物質とアセチレンブラックとPVDFとの質量比が85:10:5となるように秤量してN−メチルピロリドン(NMP)中で均一に混合し、ペースト状の正極活物質層形成用組成物を調製した。このペースト状正極活物質層形成用組成物をアルミニウム箔(正極集電体:厚さ15μm)の片面に層状に塗布して乾燥することにより、該正極集電体の片面に正極活物質層が設けられた正極シートを得た。
<Preparation of positive electrode>
The positive electrode active material powder obtained above (a mixture of a solid solution compound powder and a layered structure lithium nickel composite oxide powder), acetylene black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, Are weighed so that the mass ratio of the positive electrode active material, acetylene black and PVDF is 85: 10: 5 and uniformly mixed in N-methylpyrrolidone (NMP) to form a paste-like positive electrode active material layer A composition was prepared. The composition for forming a paste-like positive electrode active material layer is applied in a layer on one side of an aluminum foil (positive electrode current collector: thickness 15 μm) and dried, so that the positive electrode active material layer is formed on one side of the positive electrode current collector. The provided positive electrode sheet was obtained.

<負極の作製>
負極活物質としてのグラファイト粉末に、結着剤としてのポリビニリデンフロライド(PVDF)を、負極活物質とPVDFとの質量比が92.5:7.5となるように秤量してN−メチルピロリドン(NMP)中で均一に混合し、ペースト状の負極活物質層形成用組成物を調製した。このペースト状負極活物質層形成用組成物を銅箔(負極集電体:厚さ15μm)の片面に層状に塗布して乾燥することにより、該負極集電体の片面に負極活物質層が設けられた負極シートを得た。
<Production of negative electrode>
N-methyl is obtained by weighing polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder into graphite powder as the negative electrode active material so that the mass ratio of the negative electrode active material and PVDF is 92.5: 7.5. A paste-like composition for forming a negative electrode active material layer was prepared by uniformly mixing in pyrrolidone (NMP). The paste-like negative electrode active material layer forming composition is applied to one side of a copper foil (negative electrode current collector: thickness 15 μm) in a layered form and dried, so that the negative electrode active material layer is formed on one side of the negative electrode current collector. The provided negative electrode sheet was obtained.

<コインセルの作製>
上記得られた正極シートを直径1.6mmの円形に打ち抜いて、ペレット状の正極を作製した。また、上記負極シートを直径1.9mmの円形に打ち抜いて、ペレット状の負極を作製した。この正極と、負極と、セパレータ(直径22mm、厚さ0.02mmの3層構造(ポリプロピレン(PP)/ポリエチレン(PE)/ポリプロピレン(PP))の多孔質シートを使用した。)とを、非水電解液とともにステンレス製容器に組み込んで、直径20mm、厚さ3.2mm(2032型)の図3に示すコインセル60(充放電性能評価用のハーフセル)を構築した。図3中、符号61は正極を、符号62は負極を、符号63は電解液の含浸したセパレータを、符号64はガスケットを、符号65は容器(負極端子)を、符号66は蓋(正極端子)をそれぞれ示す。なお、非水電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを3:7の体積比で含む混合溶媒に支持塩としてのLiPFを約1mol/リットルの濃度で含有させたものを用いた。このようにしてリチウム二次電池(試験用コインセル)60を作製した。
<Production of coin cell>
The obtained positive electrode sheet was punched into a circle having a diameter of 1.6 mm to produce a pellet-shaped positive electrode. Further, the negative electrode sheet was punched into a circle having a diameter of 1.9 mm to produce a pellet-shaped negative electrode. This positive electrode, the negative electrode, and a separator (a three-layer structure (polypropylene (PP) / polyethylene (PE) / polypropylene (PP) porous sheet having a diameter of 22 mm and a thickness of 0.02 mm) was used) The coin cell 60 (half cell for charge / discharge performance evaluation) shown in FIG. 3 having a diameter of 20 mm and a thickness of 3.2 mm (2032 type) was constructed by being incorporated in a stainless steel container together with the water electrolyte. In FIG. 3, reference numeral 61 denotes a positive electrode, reference numeral 62 denotes a negative electrode, reference numeral 63 denotes a separator impregnated with an electrolyte, reference numeral 64 denotes a gasket, reference numeral 65 denotes a container (negative electrode terminal), and reference numeral 66 denotes a lid (positive electrode terminal). ) Respectively. As the non-aqueous electrolyte, LiPF 6 as a supporting salt was contained in a mixed solvent containing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 3: 7 at a concentration of about 1 mol / liter. Things were used. In this way, a lithium secondary battery (test coin cell) 60 was produced.

<充放電サイクル試験>
以上のように得られた試験用コインセルを、25℃の温度条件にて、0.1Cの定電流で4.8Vまで充電を行い、次いで、0.1Cの定電流で2.5Vまで放電を行うという充放電サイクルを1サイクル行った。
<Charge / discharge cycle test>
The test coin cell obtained as described above was charged to 4.8 V with a constant current of 0.1 C under a temperature condition of 25 ° C., and then discharged to 2.5 V with a constant current of 0.1 C. One charge / discharge cycle was performed.

続いて、上記0.1Cの1サイクル充放電後の電池を、25℃の温度条件にて、電流1C、電圧4.3Vの定電流定電圧方式で合計充電時間が2時間となるまで充電し、次いで、1Cの定電流で2.5Vまで放電するという充放電サイクルを100回連続して行った。そして、1サイクル目の放電容量(初回放電容量)と、100サイクル目の放電容量との比率から、100サイクル後の放電容量維持率(「100サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量(初回放電容量)」×100)を算出した。その結果を表1に示す。   Subsequently, the battery after one cycle charge / discharge of 0.1 C was charged at a temperature condition of 25 ° C. with a constant current and constant voltage method with a current of 1 C and a voltage of 4.3 V until the total charge time was 2 hours. Subsequently, a charge / discharge cycle of discharging to 2.5 V with a constant current of 1 C was performed 100 times continuously. Then, from the ratio of the discharge capacity at the first cycle (initial discharge capacity) and the discharge capacity at the 100th cycle, the discharge capacity retention rate after 100 cycles (“discharge capacity at the 100th cycle / discharge capacity at the first cycle ( The initial discharge capacity) ”× 100) was calculated. The results are shown in Table 1.

上記表1に示すように、固溶体化合物に層状構造Al含有リチウムニッケル複合酸化物を混合した試験用セル(サンプル1〜5)は、層状構造Al含有リチウムニッケル複合酸化物を混合しなかった試験用セル(サンプル7,8)に比べて、25℃での放電容量維持率が明らかに向上した。また、Alに加えてMgを含有させた層状構造リチウムニッケル複合酸化物を混合した試験用セル(サンプル6)は、Alのみを含有させた層状構造リチウムニッケル複合酸化物を混合した試験用セル(サンプル1〜5)とほぼ同様の性能を有していた。このことから、層状構造を有するAl及び/又はMg含有リチウムニッケル複合酸化物を、上記固溶体化合物に混合して使用することによって、サイクル特性を好ましく改善できることが確かめられた。   As shown in Table 1 above, the test cells (samples 1 to 5) in which the layered structure Al-containing lithium nickel composite oxide was mixed with the solid solution compound were used for the test in which the layered structure Al-containing lithium nickel composite oxide was not mixed. Compared to the cells (Samples 7 and 8), the discharge capacity retention rate at 25 ° C. was clearly improved. Further, a test cell (sample 6) in which a layered structure lithium nickel composite oxide containing Mg in addition to Al was mixed was a test cell (layer 6) mixed with a layered structure lithium nickel composite oxide containing only Al ( It had almost the same performance as Samples 1-5). From this, it was confirmed that the cycle characteristics can be preferably improved by using an Al and / or Mg-containing lithium nickel composite oxide having a layered structure mixed with the solid solution compound.

なお、本試験例で得られたコバルトを含有するAl含有層状構造リチウムニッケル複合酸化物を混合した試験用セル(サンプル5)は、コバルトを含まないAl含有層状構造リチウムニッケル複合酸化物を混合した試験用セル(サンプル1〜4)とほぼ同様の性能を有していた。このことにより、リチウムを除く他の構成金属元素全体の20原子%以下(好ましくは10原子%以下)の割合でCoのような付加的な金属元素を含ませることができることが確認できた。   In addition, the test cell (sample 5) mixed with the Al-containing layered structure lithium nickel composite oxide containing cobalt obtained in this test example was mixed with the Al-containing layered structure lithium nickel composite oxide not containing cobalt. The test cell (samples 1 to 4) had almost the same performance. Thus, it was confirmed that an additional metal element such as Co could be included at a ratio of 20 atomic% or less (preferably 10 atomic% or less) of the entire other constituent metal elements excluding lithium.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course various modifications are possible.

ここに開示されるいずれかのリチウム二次電池100は、上述したように充放電サイクル劣化が少ない。このため、車両に搭載される電池として適した性能を備える。したがって本発明によると、図4に示すように、ここに開示されるリチウム二次電池100(複数のリチウム二次電池が接続された組電池の形態であり得る。)を備える車両1が提供される。特に、該リチウム二次電池を動力源(典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源)として備える車両(例えば自動車)が提供される。   Any of the lithium secondary batteries 100 disclosed herein has little charge / discharge cycle deterioration as described above. For this reason, it has the performance suitable as a battery mounted in a vehicle. Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 4, there is provided a vehicle 1 including the lithium secondary battery 100 disclosed herein (which may be in the form of an assembled battery in which a plurality of lithium secondary batteries are connected). The In particular, a vehicle (for example, an automobile) including the lithium secondary battery as a power source (typically, a power source of a hybrid vehicle or an electric vehicle) is provided.

1 車両
10 正極シート
12 正極集電体
14 正極活物質層
20 負極シート
22 負極集電体
24 負極活物質層
40 セパレータシート
50 容器
52 容器本体
54 蓋体
60 コインセル
70 正極端子
72 負極端子
74 正極リード端子
76 負極リード端子
80 捲回電極体
82 捲回コア部分
100 リチウム二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 10 Positive electrode sheet 12 Positive electrode collector 14 Positive electrode active material layer 20 Negative electrode sheet 22 Negative electrode collector 24 Negative electrode active material layer 40 Separator sheet 50 Container 52 Container body 54 Lid 60 Coin cell 70 Positive electrode terminal 72 Negative electrode terminal 74 Positive electrode lead Terminal 76 Negative electrode lead terminal 80 Winding electrode body 82 Winding core part 100 Lithium secondary battery

Claims (6)

以下の一般式:
xLi[Li1/3M12/3]O・(1−x)LiM2O (1)
(ここでM1は、平均酸化状態が4+である少なくとも一種の金属元素であり、M2は、少なくとも一種の遷移金属元素である:0<x<1)
で示される固溶体化合物と、
以下の一般式:
LiNi1−a−bM3M4 (2)
(ここでM3は、Al及び/又はMgであり、M4は、Co,Mn,Fe,CuおよびCrからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素である:0.3≦a≦0.5、0≦b≦0.2)
で示される層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物と
を有する、リチウム二次電池用正極。
The following general formula:
xLi [Li 1/3 M1 2/3 ] O 2. (1-x) LiM 2 O 2 (1)
(Where M1 is at least one metal element having an average oxidation state of 4+, and M2 is at least one transition metal element: 0 <x <1)
A solid solution compound represented by
The following general formula:
LiNi 1-ab M3 a M4 b O 2 (2)
(Here, M3 is Al and / or Mg, and M4 is at least one metal element selected from the group consisting of Co, Mn, Fe, Cu and Cr: 0.3 ≦ a ≦ 0.5 , 0 ≦ b ≦ 0.2)
And a lithium-nickel composite oxide having a layered structure represented by:
前記層状構造リチウムニッケル複合酸化物と前記固溶体化合物との合計質量に対して、前記層状構造リチウムニッケル複合酸化物の含有割合が1質量%〜20質量%である、請求項1に記載のリチウム二次電池用正極。   2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein a content ratio of the layered structure lithium nickel composite oxide is 1% by mass to 20% by mass with respect to a total mass of the layered structure lithium nickel composite oxide and the solid solution compound. Positive electrode for secondary battery. 前記式(1)中のM1は、Mn,Zr,TiおよびSnからなる群から選択される少なくとも一種の金属元素である、請求項1または2に記載のリチウム二次電池用正極。   The positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 1 or 2, wherein M1 in the formula (1) is at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Zr, Ti, and Sn. 前記式(1)中のM2は、Mn,Co,NiおよびFeからなる群から選択される少なくとも一種の遷移金属元素である、請求項1から3の何れか一つに記載のリチウム二次電池用正極。   The lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein M2 in the formula (1) is at least one transition metal element selected from the group consisting of Mn, Co, Ni, and Fe. Positive electrode. 請求項1から4の何れか一つに記載の正極を用いて構築された、リチウム二次電池。   A lithium secondary battery constructed using the positive electrode according to any one of claims 1 to 4. 請求項5に記載のリチウム二次電池を備える車両。   A vehicle comprising the lithium secondary battery according to claim 5.
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