JP2012069346A - Active material, method for manufacturing active material, electrode, and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active material realizing a lithium ion secondary battery having a large capacity.SOLUTION: The active material contains LiVOPOand satisfies the requirement that A(102)/{A(201)+A(020)} is in the range of 0.5 to 10 where A(102) is the peak area derived from the (102) face, A(201) is the peak area derived from the (201) face, and A(020) is the peak area derived from the (020) face, in the X-ray diffraction pattern of LiVOPO.

Description

本発明は、活物質、活物質の製造方法、電極及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an active material, a method for producing the active material, an electrode, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、LiCoOが広く用いられている。しかし、LiCoOは、その原料コストが高いことや、その熱安定性が低く安全性に問題があることが指摘されている。これらの問題を克服する正極活物質として、LiFePOやLiVOPO等のリン酸系の正極活物質が注目されている。(下記特許文献1,2、非特許文献1を参照。)。これらのリン酸系の正極活物質は、電気自動車に搭載されるリチウムイオン二次電池用の活物質の候補として注目されている。 LiCoO 2 is widely used as a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries. However, it has been pointed out that LiCoO 2 has a high raw material cost and has a low thermal stability and a safety problem. As positive electrode active materials that overcome these problems, phosphoric acid-based positive electrode active materials such as LiFePO 4 and LiVOPO 4 have attracted attention. (See Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 below.) These phosphoric acid-based positive electrode active materials are attracting attention as candidates for active materials for lithium ion secondary batteries mounted on electric vehicles.

特許4314859号公報Japanese Patent No. 4314859 特表2009−534288号公報Special table 2009-534288

Journal of The Electrochemical Society, 151(6) A796−A800 (2004)Journal of The Electrochemical Society, 151 (6) A796-A800 (2004)

しかしながら、従来のリン酸系の正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池は、低いレートで比較的高い充放電容量を有することはできたとしても、実用的な高いレートでは十分に高い充放電容量を有することは困難であった。   However, even if a lithium ion secondary battery using a conventional phosphoric acid-based positive electrode active material can have a relatively high charge / discharge capacity at a low rate, the charge / discharge is sufficiently high at a practical high rate. It was difficult to have a capacity.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池の容量を向上させることが可能な活物質、活物質の製造方法、電極及びリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and includes an active material capable of improving the capacity of a lithium ion secondary battery, a method for producing the active material, an electrode, and a lithium ion secondary battery. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明に係る活物質は、LiVOPOを備え、LiVOPOのX線回折パターンにおいて、(102)面のピークの面積がA(102)であり、(201)面のピークの面積がA(201)であり、(020)面のピークの面積がA(020)であるとき、A(102)/{A(201)+A(020)}が0.5〜10である。 In order to achieve the above object, the active material according to the present invention comprises LiVOPO 4, and in the X-ray diffraction pattern of LiVOPO 4 , the peak area of the (102) plane is A (102), and the (201) plane When the peak area of A is A (201) and the peak area of the (020) plane is A (020), A (102) / {A (201) + A (020)} is 0.5-10. It is.

本発明に係る電極は、集電体と、活物質層と、を備え、活物質層が上記本発明に係る活物質を含む。本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極集電体と、正極活物質層と、を有する正極と、負極集電体と、負極活物質層と、を有する負極と、正極活物質層と負極活物質層との間に位置するセパレータと、負極、正極、及びセパレータに接触している非水電解質と、を備え、正極活物質層が上記本発明に係る活物質を含む。   The electrode according to the present invention includes a current collector and an active material layer, and the active material layer includes the active material according to the present invention. A lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer, a positive electrode active material layer, A separator positioned between the negative electrode active material layer, a negative electrode, a positive electrode, and a non-aqueous electrolyte in contact with the separator, and the positive electrode active material layer includes the active material according to the present invention.

上記本発明のリチウムイオン二次電池は、上記本発明の活物質を正極活物質層に備えるため、高い容量を有することが可能となる。   Since the lithium ion secondary battery of the present invention includes the active material of the present invention in the positive electrode active material layer, it can have a high capacity.

上記本発明に係る活物質では、LiVOPOのX線回折パターンにおいて、(002)面のピークの面積がA(002)であるとき、A(002)/{A(201)+A(020)}が0.35〜5.0であることが好ましい。これにより、電池の高容量化が容易となる。 In the active material according to the present invention, when the peak area of the (002) plane is A (002) in the X-ray diffraction pattern of LiVOPO 4 , A (002) / {A (201) + A (020)} Is preferably 0.35 to 5.0. This facilitates increasing the capacity of the battery.

上記本発明に係るリチウムイオン二次電池では、正極活物質層が導電助剤を含み、正極活物質層中の導電助剤の含有量が、正極活物質層中のLiVOPOの全質量に対して5〜20質量%であることが好ましい。これにより、電池の高容量化が容易となる。 In the lithium ion secondary battery according to the present invention, the positive electrode active material layer includes a conductive auxiliary agent, and the content of the conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer is based on the total mass of LiVOPO 4 in the positive electrode active material layer. It is preferable that it is 5-20 mass%. This facilitates increasing the capacity of the battery.

本発明に係る活物質の第一の製造方法は、リチウム、バナジウム及びリンを含む原料混合物を焼成する第一焼成工程と、第一焼成工程後に原料混合物を焼成する第二焼成工程と、を備え、第二焼成工程の焼成雰囲気の温度が、第一焼成工程の焼成雰囲気の温度よりも高く、第一焼成工程の焼成雰囲気の温度の最高値が325〜575℃であり、第二焼成工程の焼成雰囲気の温度の最高値が425〜675℃である。本発明に係る活物質の第一の製造方法によれば、上記本発明に係る活物質を製造することが可能となる。   A first method for producing an active material according to the present invention includes a first firing step of firing a raw material mixture containing lithium, vanadium, and phosphorus, and a second firing step of firing the raw material mixture after the first firing step. The temperature of the firing atmosphere of the second firing step is higher than the temperature of the firing atmosphere of the first firing step, the maximum temperature of the firing atmosphere of the first firing step is 325 to 575 ° C, The maximum temperature of the firing atmosphere is 425-675 ° C. According to the first method for producing an active material according to the present invention, the active material according to the present invention can be produced.

上記第一の製造方法では、第一焼成工程の焼成雰囲気が不活性雰囲気であり、第二焼成工程の焼成雰囲気が酸化雰囲気であることが好ましい。これにより、上記のLiVOPOの生成が促進される。 In said 1st manufacturing method, it is preferable that the baking atmosphere of a 1st baking process is an inert atmosphere, and the baking atmosphere of a 2nd baking process is an oxidizing atmosphere. Thus, generation of the above LiVOPO 4 is promoted.

本発明に係る活物質の第二の製造方法は、リチウム、バナジウム及びリンを含む原料混合物を焼成する焼成工程を備え、焼成工程における焼成雰囲気の平均昇温速度が12.5〜135℃/hourであり、焼成雰囲気の温度の最高値が425〜675℃である。本発明に係る活物質の第二の製造方法によれば、上記本発明に係る活物質を製造することが可能となる。   The second method for producing an active material according to the present invention includes a firing step of firing a raw material mixture containing lithium, vanadium, and phosphorus, and an average temperature increase rate of a firing atmosphere in the firing step is 12.5 to 135 ° C./hour. The maximum temperature of the firing atmosphere is 425-675 ° C. According to the second method for producing an active material according to the present invention, the active material according to the present invention can be produced.

上記第二の製造方法では、焼成工程において、原料混合物を不活性雰囲気下で焼成した後、原料混合物を酸化雰囲気下で焼成することが好ましい。これにより、上記のLiVOPOの生成が促進される。 In the second manufacturing method, it is preferable that, in the firing step, the raw material mixture is fired in an inert atmosphere and then the raw material mixture is fired in an oxidizing atmosphere. Thus, generation of the above LiVOPO 4 is promoted.

上記第一の製造方法又は第二の製造方法では、原料混合物が、VOPO又はVOPO・2HOを含むことが好ましい。これにより、上記本発明に係る活物質を得やすくなる。 In the first production method or the second production method, the raw material mixture preferably contains VOPO 4 or VOPO 4 .2H 2 O. Thereby, it becomes easy to obtain the active material according to the present invention.

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の容量を向上させることが可能な活物質、活物質の製造方法、電極及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the active material which can improve the capacity | capacitance of a lithium ion secondary battery, the manufacturing method of an active material, an electrode, and a lithium ion secondary battery can be provided.

図1は、本発明の一実施形態に係る活物質を含む正極活物質層を備えるリチウムイオン二次電池の模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a lithium ion secondary battery including a positive electrode active material layer containing an active material according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施例1の活物質を含有する正極活物質層のX線回折パターンである。FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of the positive electrode active material layer containing the active material of Example 1 of the present invention. 図3は、全く配向性を有さないLiVOPOのX線回折パターンである。FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern of LiVOPO 4 having no orientation.

以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

(活物質)
本実施形態に係る活物質はLiVOPOを含有する。このLiVOPOのX線回折(XRD)パターンにおいて、A(102)/{A(201)+A(020)}は0.5〜10である。好ましくは、A(102)/{A(201)+A(020)}が1.2〜3.3である。
(Active material)
The active material according to the present embodiment contains LiVOPO 4 . In this X-ray diffraction (XRD) pattern of LiVOPO 4 , A (102) / {A (201) + A (020)} is 0.5-10. Preferably, A (102) / {A (201) + A (020)} is 1.2 to 3.3.

ここで、A(102)は、LiVOPO結晶の(102)面からの回折X線のピーク面積である。A(102)は、例えば、Cu−Kα線を用いたX線回折装置で試料(LiVOPO結晶)の回折パターンを測定し、回折パターンにおいて回折角2θが概ね27.59°である位置に現れるピークの積分強度から、バックグランドの積分強度を引くことによって得られる。バックグラウンド及び積分強度はX線回折装置に付属のソフトウエアなどを用いて算出できる。ソフトウエアとしては、例えば、株式会社リガク製の解析ソフトPDXLを用いればよい。A(201)は、LiVOPO結晶の(201)面からの回折X線のピーク面積である。A(201)の求め方は、ピークが現れる回折角2θが概ね27.0°であること以外はA(102)と同様である。A(020)は、LiVOPO結晶の(020)面からの回折X線のピーク面積である。A(020)の具体的な求め方は、ピークが現れる回折角2θが概ね28.3°であること以外はA(102)と同様である。 Here, A (102) is the peak area of the diffracted X-ray from the (102) plane of the LiVOPO 4 crystal. A (102), for example, measures the diffraction pattern of a sample (LiVOPO 4 crystal) with an X-ray diffractometer using Cu-Kα rays, and appears at a position where the diffraction angle 2θ is approximately 27.59 ° in the diffraction pattern. It is obtained by subtracting the background integrated intensity from the peak integrated intensity. The background and integrated intensity can be calculated using software attached to the X-ray diffractometer. As software, for example, analysis software PDXL manufactured by Rigaku Corporation may be used. A (201) is the peak area of the diffracted X-ray from the (201) plane of the LiVOPO 4 crystal. A (201) is obtained in the same manner as A (102) except that the diffraction angle 2θ at which the peak appears is approximately 27.0 °. A (020) is the peak area of the diffracted X-ray from the (020) plane of the LiVOPO 4 crystal. A specific method for obtaining A (020) is the same as that for A (102) except that the diffraction angle 2θ at which the peak appears is approximately 28.3 °.

A(102)/{A(201)+A(020)}はLiVOPOの(102)面への配向性を示す指標である。以下、(102)面への配向性を「(102)配向性」と記す。A(102)/{A(201)+A(020)}が上記の数値範囲内にあるLiVOPOは、高い(102)配向性を有する。本発明者らは、高い(102)配向性を有するLiVOPO結晶においては(102)方向および(002)方向へのリチウムイオンの拡散が早い、と考える。したがって、高い(102)軸配向性を有するLiVOPOを正極活物質として備えるリチウムイオン二次電池は、高い充放電容量を有することが可能となる。A(102)/{A(201)+A(020)}が上記数値範囲よりも小さい場合、LiVOPOの(102)配向性が小さく、充放電容量も小さい。一方、A(102)/{A(201)+A(020)}が上記数値範囲よりも大きい場合、おそらく、結晶の安定性が悪くなるため、充放電容量が低下する傾向がある。 A (102) / {A (201) + A (020)} is an index indicating the orientation of LiVOPO 4 toward the (102) plane. Hereinafter, the orientation toward the (102) plane is referred to as “(102) orientation”. LiVOPO 4 in which A (102) / {A (201) + A (020)} is in the above numerical range has high (102) orientation. The present inventors consider that in the LiVOPO 4 crystal having high (102) orientation, the diffusion of lithium ions in the (102) direction and the (002) direction is fast. Therefore, a lithium ion secondary battery including LiVOPO 4 having high (102) axial orientation as a positive electrode active material can have a high charge / discharge capacity. When A (102) / {A (201) + A (020)} is smaller than the above numerical range, the (102) orientation of LiVOPO 4 is small and the charge / discharge capacity is also small. On the other hand, when A (102) / {A (201) + A (020)} is larger than the above numerical range, the stability of the crystal is likely to deteriorate, and the charge / discharge capacity tends to decrease.

LiVOPOのX線回折パターンにおいてA(002)/{A(201)+A(020)}が0.35〜5.0であることが好ましい。より好ましくは、A(002)/{A(201)+A(020)}が0.74〜1.60である。これにより、電池の充放電容量が向上し易くなる。なお、A(002)は、LiVOPO結晶の(002)面からの回折X線のピーク面積である。A(002)の具体的な求め方は、ピークが現れる回折角2θが概ね24.8°であること以外はA(102)と同様である。 In the X-ray diffraction pattern of LiVOPO 4 , A (002) / {A (201) + A (020)} is preferably 0.35 to 5.0. More preferably, A (002) / {A (201) + A (020)} is 0.74 to 1.60. Thereby, the charge / discharge capacity of the battery is easily improved. A (002) is the peak area of the diffracted X-ray from the (002) plane of the LiVOPO 4 crystal. A specific method for obtaining A (002) is the same as A (102) except that the diffraction angle 2θ at which the peak appears is approximately 24.8 °.

A(002)/{A(201)+A(020)}はLiVOPOの(002)面への配向性を示す指標である。以下、(002)面への配向性を「(002)配向性」と記す。本発明者らは、A(002)/{A(201)+A(020)}が上記の数値範囲内であるLiVOPOの結晶においては(102)および(002)方向へのリチウムイオンの拡散が早い、と考える。A(002)/{A(201)+A(020)}が上記数値範囲よりも小さい場合、放電容量が小さくなる傾向がある。一方、A(002)/{A(201)+A(020)}が上記数値範囲よりも大きい場合、おそらく、結晶の安定性が悪くなるため、充放電容量が低下する傾向がある。ただし、A(002)/{A(201)+A(020)}が上記数値範囲の外である場合であっても、リチウムイオン二次電池の高容量化は可能である。 A (002) / {A (201) + A (020)} is an index indicating the orientation of LiVOPO 4 on the (002) plane. Hereinafter, the orientation toward the (002) plane is referred to as “(002) orientation”. In the crystal of LiVOPO 4 in which A (002) / {A (201) + A (020)} is within the above numerical range, the present inventors show that lithium ions diffuse in the (102) and (002) directions. Think fast. When A (002) / {A (201) + A (020)} is smaller than the above numerical range, the discharge capacity tends to be small. On the other hand, when A (002) / {A (201) + A (020)} is larger than the above numerical range, the stability of the crystal is likely to deteriorate, and the charge / discharge capacity tends to decrease. However, even when A (002) / {A (201) + A (020)} is outside the above numerical range, the capacity of the lithium ion secondary battery can be increased.

なお、A(102)/{A(201)+A(020)}及びA(002)/{A(201)+A(020)}は、LiVOPO自体のXRDパターンから求めてもよく、LiVOPOを含有する正極活物質層のXRDパターンから求めてもよい。 Incidentally, A (102) / {A (201) + A (020)} and A (002) / {A ( 201) + A (020)} may be determined from the XRD pattern of the LiVOPO 4 itself, the LiVOPO 4 You may obtain | require from the XRD pattern of the positive electrode active material layer to contain.

本実施形態に係るLiVOPOは、(102)配向性および(002)配向性を有する斜方晶(β型結晶)である、と本発明者らは考える。LiVOPOのβ型結晶は、三斜晶(α型結晶)に比べて、直線的で短いイオン伝導経路(リチウムイオンパス)を有するため、リチウムイオンを可逆的に挿入脱離する特性に優れる。そのため、LiVOPOのβ型結晶を用いた電池では、充放電容量が向上する。 The present inventors consider that LiVOPO 4 according to this embodiment is an orthorhombic crystal (β-type crystal) having (102) orientation and (002) orientation. Since the β-type crystal of LiVOPO 4 has a linear and short ion conduction path (lithium ion path) as compared with the triclinic crystal (α-type crystal), it has excellent characteristics for reversibly inserting and extracting lithium ions. Therefore, in a battery using a LiVOPO 4 β-type crystal, the charge / discharge capacity is improved.

(リチウムイオン二次電池)
図1に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、互いに対向する板状の負極20及び板状の正極10と、負極20と正極10との間に隣接して配置される板状のセパレータ18と、を備える発電要素30と、リチウムイオンを含む非水電解質溶液と、これらを密閉した状態で収容するケース50と、負極20に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出される負極リード60と、正極10に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出される正極リード62とを備える。
(Lithium ion secondary battery)
As shown in FIG. 1, a lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is disposed adjacent to each other between a plate-like negative electrode 20 and a plate-like positive electrode 10 facing each other, and the negative electrode 20 and the positive electrode 10. A plate-like separator 18, a non-aqueous electrolyte solution containing lithium ions, a case 50 containing these in a sealed state, and one end of the negative electrode 20 is electrically connected. A negative electrode lead 60 whose other end protrudes outside the case, and a positive electrode lead 62 whose one end is electrically connected to the positive electrode 10 and whose other end protrudes outside the case. Is provided.

負極20は、負極集電体22と、負極集電体22上に形成された負極活物質層24と、を有する。また、正極10は、正極集電体12と、正極集電体12上に形成された正極活物質層14と、を有する。セパレータ18は、負極活物質層24と正極活物質層14との間に位置している。   The negative electrode 20 includes a negative electrode current collector 22 and a negative electrode active material layer 24 formed on the negative electrode current collector 22. The positive electrode 10 includes a positive electrode current collector 12 and a positive electrode active material layer 14 formed on the positive electrode current collector 12. The separator 18 is located between the negative electrode active material layer 24 and the positive electrode active material layer 14.

正極活物質層14は、本実施形態に係る上記活物質を含有する。つまり、正極活物質層14は、A(102)/{A(201)+A(020)}が0.5〜10であるLiVOPOを含有する。 The positive electrode active material layer 14 contains the active material according to the present embodiment. That is, the positive electrode active material layer 14 contains LiVOPO 4 in which A (102) / {A (201) + A (020)} is 0.5 to 10.

正極活物質層14は導電助剤を含むことが好ましい。正極活物質層14中の導電助剤の含有量は、LiVOPOの全質量に対して4〜22.5質量%であることがより好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。これにより、電池の容量が顕著に増加する。 The positive electrode active material layer 14 preferably contains a conductive additive. The content of the conductive additive in the positive electrode active material layer 14 is more preferably 4 to 22.5% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass with respect to the total mass of LiVOPO 4 . Thereby, the capacity | capacitance of a battery increases notably.

導電助剤としては特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。その具体例としては、カーボンブラック類等の炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属粉、ITOのような導電性酸化物が挙げられる。炭素材料としては、例えば、アセチレンブラックを用いることが好ましい。アセチレンブラックとは、カーボンブラックの一種であり、アセチレンの熱分解によって製造される。市販のアセチレンブラックとしては、例えば、電気化学工業株式会社製のデンカブラックが挙げられる。本実施形態に係るLiVOPOとアセチレンブラックとを正極活物質層に含む電池では、充放電容量が向上し易い。 It does not specifically limit as a conductive support agent, A well-known conductive support agent can be used. Specific examples thereof include carbon materials such as carbon blacks, metal powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, and conductive oxides such as ITO. For example, acetylene black is preferably used as the carbon material. Acetylene black is a kind of carbon black and is produced by thermal decomposition of acetylene. Examples of commercially available acetylene black include Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. In a battery including LiVOPO 4 and acetylene black according to the present embodiment in the positive electrode active material layer, the charge / discharge capacity is easily improved.

正極活物質層14は、上記のLiVOPOや導電助剤のほかに、結着剤(バインダー)を含有していても良い。 The positive electrode active material layer 14 may contain a binder (binder) in addition to the LiVOPO 4 and the conductive additive.

結着剤としては、公知の結着剤を特に制限なく使用することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)等のフッ素樹脂・フッ素ゴムが挙げられる。   As the binder, known binders can be used without particular limitation. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF). -HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-TFE-based fluororubber), and the like.

更に、上記の他に、結着剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等を用いてもよい。また、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子を用いてもよい。更に、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン(炭素数2〜12)共重合体等を用いてもよい。また、導電性高分子を用いてもよい。   In addition to the above, as the binder, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, cellulose, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber and the like may be used. Also, thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymers, hydrogenated products thereof, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers, and hydrogenated products thereof. May be used. Further, syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin (carbon number 2 to 12) copolymer and the like may be used. Further, a conductive polymer may be used.

負極活物質層24に含まれる負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、PF )とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の負極活物質を使用できる。このような活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、Al、Si、Sn等のリチウムと化合することのできる金属、SiO(1<x≦2)、SnO(1<x≦2)等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)、TiOが挙げられる。 The negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 24 includes insertion and extraction of lithium ions, desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, or counter ions of lithium ions and the lithium ions (for example, PF 6 If it is possible to reversibly proceed with doping and dedoping with a), a known negative electrode active material can be used. Examples of such active materials include carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and low-temperature calcined carbon, and metals that can be combined with lithium such as Al, Si, and Sn. , SiO x (1 <x ≦ 2), SnO x (1 <x ≦ 2) and other amorphous compounds mainly composed of oxide, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), TiO 2 and the like. It is done.

負極20に用いられる結着剤としては、正極10に用いられる結着剤と同様のものを使用することができる。また、負極20に必要に応じて用いられる導電助剤としては、正極10に用いられる導電助剤と同様のものを使用することができる。   As the binder used for the negative electrode 20, the same binder as that used for the positive electrode 10 can be used. Moreover, as a conductive support agent used for the negative electrode 20 as needed, the same conductive support agent used for the positive electrode 10 can be used.

負極集電体22及び正極集電体12は、負極活物質層24及び正極活物質層14への電荷の移動を充分に行うことができる良導体であって、負極集電体の場合はリチウムと合金を作らないもの、正極集電体の場合は腐食しないものであれば特に限定されない。例えば、負極集電体22及び正極集電体12としては、それぞれ銅、アルミニウム等の金属箔が挙げられる。   The negative electrode current collector 22 and the positive electrode current collector 12 are good conductors that can sufficiently transfer charges to the negative electrode active material layer 24 and the positive electrode active material layer 14, and in the case of the negative electrode current collector, lithium and In the case of an alloy not made or a positive electrode current collector, there is no particular limitation as long as it does not corrode. For example, examples of the negative electrode current collector 22 and the positive electrode current collector 12 include metal foils such as copper and aluminum.

セパレータ18として、電子的絶縁性を有する多孔体を用いればよい。かかるセパレータ18としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や、上記高分子の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも一種の構成材料からなる繊維不織布等が挙げられる。   As the separator 18, a porous body having electronic insulation may be used. Examples of the separator 18 include a laminate of films made of polyethylene, polypropylene, or polyolefin, a stretched film of a mixture of the above polymers, or at least one constituent material selected from the group consisting of cellulose, polyester, and polypropylene. The fiber nonwoven fabric etc. which become.

電解質溶液(図示せず)はケース50の内部空間に充填され、その一部は、負極20、正極10、及びセパレータ18の内部に含有されている。電解質溶液は、リチウム塩を溶解した有機溶媒、すなわち非水電解質溶液が使用される。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)等の塩が使用される。なお、これらの塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、電解質溶液は、高分子等を添加することによりゲル状としてもよい。 An electrolyte solution (not shown) is filled in the internal space of the case 50, and a part thereof is contained in the negative electrode 20, the positive electrode 10, and the separator 18. As the electrolyte solution, an organic solvent in which a lithium salt is dissolved, that is, a non-aqueous electrolyte solution is used. Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN Salts such as (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 are used. In addition, these salts may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Further, the electrolyte solution may be gelled by adding a polymer or the like.

リチウム塩を溶解する有機溶媒は、例えば、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、ラクトン類、エステル類などの単独溶媒または混合溶媒を使用することができる。より具体的には、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネート等が好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。   As the organic solvent for dissolving the lithium salt, for example, a single solvent or a mixed solvent such as cyclic carbonates, chain carbonates, lactones, and esters can be used. More specifically, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.

(活物質の製造方法)
[第一の製造方法]
本実施形態に係る活物質の第一の製造方法は、リチウム、バナジウム及びリンを含む原料混合物を調製する工程と、原料混合物を焼成する第一焼成工程と、第一焼成工程後に原料混合物を焼成する第二焼成工程と、を備える。この第一の製造方法によれば、X線回折パターンにおいてA(102)/{A(201)+A(020)}が0.5〜10であるLiVOPOを製造することが可能となる。以下では第一の製造方法の各工程について説明する。
(Method for producing active material)
[First production method]
The first method for producing an active material according to the present embodiment includes a step of preparing a raw material mixture containing lithium, vanadium and phosphorus, a first baking step of baking the raw material mixture, and baking the raw material mixture after the first baking step. A second firing step. According to this first manufacturing method, LiVOPO 4 having A (102) / {A (201) + A (020)} of 0.5 to 10 in the X-ray diffraction pattern can be manufactured. Below, each process of a 1st manufacturing method is demonstrated.

<原料混合物の調製工程>
原料混合物の調製工程では、まず、リン酸源、バナジウム源及び蒸留水を攪拌して混合液を調整し、混合液を加熱すればよい。これにより、中間体が混合液中に生成する。なお、中間体とは、LiVOPOの前駆体であり、Liを含有しない化合物である。本発明者らは、混合液の加熱によって、中間体の水和物であるVOPO・2HOが混合液中に生成する、と考える。
<Preparation process of raw material mixture>
In the raw material mixture preparation step, first, a phosphoric acid source, a vanadium source, and distilled water are stirred to prepare a mixed solution, and the mixed solution is heated. Thereby, an intermediate body produces | generates in a liquid mixture. The intermediate is a precursor of LiVOPO 4 and is a compound that does not contain Li. The present inventors consider that VOPO 4 .2H 2 O, which is a hydrate of an intermediate, is generated in the mixed solution by heating the mixed solution.

調製工程では、上記混合液を50〜120℃に加熱することが好ましい。すなわち、リン酸源、バナジウム源及び蒸留水から中間体を形成する反応の温度を上記の範囲内に調整することが好ましい。混合液の温度が低すぎる場合、混合液の温度が上記の範囲内である場合に比べて、中間体が生成し難い傾向がある。混合液の温度が高すぎる場合、混合液の温度が上記の範囲内である場合に比べて、中間体の粒子径が大きくなり、第一焼成工程及び第二焼成工程での反応性が低下する傾向がある。ただし、混合液の加熱温度が上記の範囲外であっても、本実施形態に係る活物質を合成することは可能である。混合液の加熱時間は、特に限定されないが、1〜12時間程度である。   In the preparation step, the mixed solution is preferably heated to 50 to 120 ° C. That is, it is preferable to adjust the temperature of the reaction for forming the intermediate from the phosphoric acid source, vanadium source and distilled water within the above range. When the temperature of the mixed liquid is too low, it tends to be difficult to generate an intermediate as compared with the case where the temperature of the mixed liquid is within the above range. When the temperature of the liquid mixture is too high, the particle size of the intermediate is increased compared to the case where the temperature of the liquid mixture is within the above range, and the reactivity in the first baking step and the second baking step is reduced. Tend. However, it is possible to synthesize the active material according to the present embodiment even when the heating temperature of the mixed liquid is outside the above range. Although the heating time of a liquid mixture is not specifically limited, It is about 1 to 12 hours.

なお、調製工程では、蒸留水を上記の温度範囲に加熱しながら、蒸留水にリン酸源及びバナジウム源を添加して混合液を調整してもよい。この場合も中間体が生成する。   In addition, in a preparation process, you may adjust a liquid mixture by adding a phosphoric acid source and a vanadium source to distilled water, heating distilled water to said temperature range. Again, an intermediate is formed.

リン酸源としては、例えば、HPO、NHPO及び(NHHPOからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。なお、二種以上のリン酸源を併用してもよい。バナジウム源としては、例えば、V又はNHVOのいずれかを用いることができる。なお、二種以上のバナジウム源を併用してもよい。 As the phosphoric acid source, for example, at least one selected from the group consisting of H 3 PO 4 , NH 4 H 2 PO 4 and (NH 4 ) 2 HPO 4 can be used. Two or more phosphate sources may be used in combination. As the vanadium source, for example, either V 2 O 5 or NH 4 VO 3 can be used. Two or more vanadium sources may be used in combination.

リン酸源とバナジウム源の配合比は、リン酸源に含まれるリン元素のモル数とバナジウム源に含まれるバナジウム元素のモル数との比が、LiVOPOの化学量論比(1:1)になるように調整すればよい。なお、リン酸源とバナジウム源の配合比は、必ずしも上記の化学量論比を満たさなくてもよい。 The mixing ratio of the phosphoric acid source and the vanadium source is such that the ratio of the number of moles of phosphorus element contained in the phosphoric acid source to the number of moles of vanadium element contained in the vanadium source is the stoichiometric ratio of LiVOPO 4 (1: 1). It may be adjusted so that Note that the blending ratio of the phosphate source and the vanadium source does not necessarily satisfy the above stoichiometric ratio.

混合液に炭素源を含有させてもよい。炭素源とは、例えば有機化合物や炭素材料である。有機化合物としては、スクロース、グルコース、ポリビニルアルコール、フルクトオリゴ糖、ソルビトール、ラクトース等の等の水溶性の高分子又は糖類、アスコルビン酸、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。炭素材料としては、グラファイト又はアセチレンブラック等が挙げられる。有機化合物は後述する焼成で炭素化し、還元剤として機能する場合がある。また、最終的に得られる活物質中に不純物として残存し、導電助剤として機能する場合がある。炭素材料も活物質中の導電助剤として機能する場合がある。   You may make a liquid mixture contain a carbon source. The carbon source is, for example, an organic compound or a carbon material. Examples of the organic compound include water-soluble polymers such as sucrose, glucose, polyvinyl alcohol, fructooligosaccharide, sorbitol, and lactose or saccharides, ascorbic acid, polyvinylidene fluoride, and the like. Examples of the carbon material include graphite and acetylene black. The organic compound may be carbonized by firing described later and function as a reducing agent. Moreover, it may remain as an impurity in the finally obtained active material and function as a conductive additive. The carbon material may also function as a conductive additive in the active material.

調製工程では、混合液を加熱して混合液中に中間体を生成させた後、スプレードライヤー等を用いて混合液を乾燥することが好ましい。乾燥により、混合液中で中間体の生成が更に進行するとともに、混合液から水分が除去され、中間体を含む残留物が得られる。また、混合液が有機化合物を含有する場合、乾燥中に中間体が有機化合物によって被覆される。そのため、中間体の過剰な粒成長が抑制される。特に、水溶性の有機化合物を用いた場合、乾燥中に中間体が有機化合物によって被覆され易くなる。なお、混合液の乾燥方法として、ろ過乾燥、凍結乾燥などを行ってもよい。   In the preparation step, it is preferable to heat the mixed solution to form an intermediate in the mixed solution, and then dry the mixed solution using a spray dryer or the like. By drying, the production of the intermediate further proceeds in the mixed solution, and moisture is removed from the mixed solution, whereby a residue containing the intermediate is obtained. Moreover, when a liquid mixture contains an organic compound, an intermediate body is coat | covered with an organic compound during drying. Therefore, excessive grain growth of the intermediate is suppressed. In particular, when a water-soluble organic compound is used, the intermediate is easily covered with the organic compound during drying. In addition, you may perform filtration drying, freeze drying, etc. as a drying method of a liquid mixture.

本実施形態では、上述した混合液又は混合液から回収した中間体を150〜500℃の雰囲気下で加熱することが好ましい。この加熱により、中間体が無水物になる。つまり、VOPO・2HOが加熱され、VOPOになる、と本発明者らは考える。混合液又は中間体を加熱するための雰囲気は、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気が望ましい。なお、混合液又は中間体の加熱は、中間体を得るための必須の工程ではない。つまり、水和物であるVOPO・2HOとリチウム塩を混合して得た原料混合物を、後述する第一焼成工程及び第二焼成工程で焼成してもよい。 In the present embodiment, it is preferable to heat the above-described mixed liquid or the intermediate recovered from the mixed liquid in an atmosphere of 150 to 500 ° C. This heating makes the intermediate anhydrous. That is, the present inventors consider that VOPO 4 .2H 2 O is heated to become VOPO 4 . The atmosphere for heating the mixed liquid or the intermediate is preferably an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere. In addition, heating of a liquid mixture or an intermediate body is not an essential process for obtaining an intermediate body. That is, a raw material mixture obtained by mixing hydrated VOPO 4 · 2H 2 O and a lithium salt may be fired in a first firing step and a second firing step described later.

上記の方法で得た中間体とリチウム塩とを混合することにより、LiVOPOの原料混合物が得られる。なお、中間体とリチウム塩とを添加した蒸留水を攪拌することにより、原料混合物溶液を調製してもよい。原料混合物溶液を調製する際は、蒸留水の温度を30〜80℃程度に調整すればよい。これにより、リチウム塩の原料混合物溶液への溶解、拡散が促進される。原料混合物溶液中のリチウム塩の濃度は、リチウム塩が液中に溶解する程度に適宜調整すればよい。なお、上記のようにバナジウム源とリン酸源とから形成した中間体とリチウム塩とを混合する代わりに、バナジウム源、リン酸源及びリチウム塩を同時に混合することにより、原料混合物を調製してもよい。 By mixing the intermediate obtained by the above method and the lithium salt, a raw material mixture of LiVOPO 4 is obtained. In addition, you may prepare a raw material mixture solution by stirring the distilled water which added the intermediate body and lithium salt. What is necessary is just to adjust the temperature of distilled water to about 30-80 degreeC when preparing a raw material mixture solution. This promotes dissolution and diffusion of the lithium salt into the raw material mixture solution. What is necessary is just to adjust suitably the density | concentration of the lithium salt in a raw material mixture solution to such an extent that lithium salt melt | dissolves in a liquid. Instead of mixing the lithium salt with the intermediate formed from the vanadium source and the phosphoric acid source as described above, a raw material mixture was prepared by simultaneously mixing the vanadium source, the phosphoric acid source and the lithium salt. Also good.

リチウム塩としては、例えば、LiCO、LiF、LiNO、LiOH、LiCl、LiBr、LiI、LiSO、LiPO及びCHCOOLiからなる群より選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。とくに、水溶性のリチウム塩を用いた場合、リチウムイオン二次電池の放電容量が向上する傾向がある。水溶性のリチウム塩としては、例えば、LiNO、LiOH、LiCl、LiI、LiSO及びCHCOOLiが挙げられる。 Examples of the lithium salt include one or more selected from the group consisting of Li 2 CO 3 , LiF, LiNO 3 , LiOH, LiCl, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 3 PO 4, and CH 3 COOLi. Can be used. In particular, when a water-soluble lithium salt is used, the discharge capacity of the lithium ion secondary battery tends to be improved. Examples of the water-soluble lithium salt include LiNO 3 , LiOH, LiCl, LiI, Li 2 SO 4 and CH 3 COOLi.

リチウム塩と中間体の配合比は、リチウム塩に含まれるリチウム元素のモル数と、中間体に含まれるバナジウム元素のモル数と、中間体に含まれるリン元素のモル数の比が、LiVOPOの化学量論比(1:1:1)になるように調整すればよい。なお、リチウム塩と中間体の配合比は、必ずしも上記の化学量論比を満たさなくてもよい。例えば、最終的に得られるLiVOPOにおけるLiの欠損を防止するために、リチウム塩を多めに配合してもよい。 The compounding ratio of the lithium salt and the intermediate is such that the ratio of the number of moles of lithium element contained in the lithium salt, the number of moles of vanadium element contained in the intermediate, and the number of moles of phosphorus element contained in the intermediate is LiVOPO 4 The stoichiometric ratio (1: 1: 1) may be adjusted. Note that the mixing ratio of the lithium salt and the intermediate does not necessarily satisfy the above stoichiometric ratio. For example, in order to prevent the loss of Li in the finally obtained LiVOPO 4 , a large amount of lithium salt may be added.

原料混合物溶液をスプレードライヤー等で乾燥することが好ましい。これにより、微細なリチウム塩が均質に分散した原料混合物を得ることができる。そのため、LiVOPOの組成のずれを抑制でき、電池の充放電容量が向上し易くなる、と本発明者らは考える。なお、原料混合物溶液を乾燥することなく、第一焼成工程及び第二焼成工程において焼成してもよい。 It is preferable to dry the raw material mixture solution with a spray dryer or the like. Thereby, the raw material mixture in which the fine lithium salt is uniformly dispersed can be obtained. Therefore, the present inventors consider that the deviation of the composition of LiVOPO 4 can be suppressed and the charge / discharge capacity of the battery is easily improved. In addition, you may bake in a 1st baking process and a 2nd baking process, without drying a raw material mixture solution.

<第一焼成工程及び第二焼成工程>
第一焼成工程では、上記の方法で調製した原料混合物を焼成する。第一焼成工程の焼成雰囲気の温度(第一焼成温度)の最高値は325〜575℃である。好ましくは、第一焼成温度の最高値が350〜550℃である。第一焼成温度の最高値が低過ぎる場合、LiVOPO結晶の配向性が低下するため、結果的に電池の充放電容量が低下する。第一焼成温度の最高値が高過ぎる場合、LiVOPO結晶の配向性が低下するため、結果的に電池の充放電容量が低下する。なお、第一焼成工程では、第一焼成温度を325〜575℃の範囲内で一定の温度に保持すればよい。第一焼成工程での焼成時間(第一焼成温度を一定の温度に維持する時間)は、1〜48時間であればよい。
<First firing step and second firing step>
In the first firing step, the raw material mixture prepared by the above method is fired. The maximum value of the firing atmosphere temperature (first firing temperature) in the first firing step is 325 to 575 ° C. Preferably, the maximum value of the first firing temperature is 350 to 550 ° C. When the maximum value of the first firing temperature is too low, the orientation of the LiVOPO 4 crystal is lowered, and as a result, the charge / discharge capacity of the battery is lowered. When the maximum value of the first firing temperature is too high, the orientation of the LiVOPO 4 crystal is lowered, and as a result, the charge / discharge capacity of the battery is lowered. In the first firing step, the first firing temperature may be maintained at a constant temperature within the range of 325 to 575 ° C. The firing time in the first firing step (the time for maintaining the first firing temperature at a constant temperature) may be 1 to 48 hours.

第二焼成工程では、第一焼成工程で焼成した後の原料混合物を焼成する。第二焼成工程の焼成雰囲気の温度(第二焼成温度)は、第一焼成温度よりも高い。第二焼成温度が第一焼成温度以下である場合、LiVOPO結晶の配向性が低下するため、結果的に電池の充放電容量が低下する。第二焼成温度の最高値は425〜675℃である。好ましくは、第二焼成温度の最高値は450〜650℃である。第二焼成温度の最高値が低過ぎる場合、LiVOPO結晶の配向性が低下するため、結果的に電池の充放電容量が低下する。第二焼成温度の最高値が高過ぎる場合、LiVOPO結晶の配向性が低下するため、結果的に電池の充放電容量が低下する。なお、第二焼成工程では、第一焼成温度を425〜675℃の範囲内で一定の温度に保持すればよい。 In the second firing step, the raw material mixture after firing in the first firing step is fired. The temperature of the firing atmosphere in the second firing step (second firing temperature) is higher than the first firing temperature. When the second firing temperature is equal to or lower than the first firing temperature, the orientation of the LiVOPO 4 crystal is lowered, and as a result, the charge / discharge capacity of the battery is lowered. The maximum value of the second firing temperature is 425 to 675 ° C. Preferably, the maximum value of the second firing temperature is 450 to 650 ° C. When the maximum value of the second firing temperature is too low, the orientation of the LiVOPO 4 crystal is lowered, and as a result, the charge / discharge capacity of the battery is lowered. When the maximum value of the second baking temperature is too high, the orientation of the LiVOPO 4 crystal is lowered, and as a result, the charge / discharge capacity of the battery is lowered. In the second firing step, the first firing temperature may be maintained at a constant temperature within the range of 425 to 675 ° C.

本発明者らは、第一焼成工程では、リチウムとVOPOの相互拡散が進んでLiVOPOが生成し、第二焼成工程では、ある程度までLiVOPOの粒成長が進行している、と考える。なお、第二焼成工程は第一焼成工程に連続してもよい。つまり、原料混合物の焼成雰囲気の温度を325〜575℃の範囲内に維持した後で、焼成雰囲気を昇温させ、焼成雰囲気の温度を425〜675℃の範囲内に維持すればよい。なお、第一焼成工程と第二焼成工程とを断続的に行ってもよい。 The present inventors have found that in the first firing step, LiVOPO 4 generates proceeds mutual diffusion of lithium and VOPO 4, in the second firing step, has progressed grain growth of LiVOPO 4 to some extent, considered. Note that the second firing step may be continued from the first firing step. That is, after maintaining the temperature of the firing atmosphere of the raw material mixture in the range of 325 to 575 ° C, the temperature of the firing atmosphere is raised and the temperature of the firing atmosphere is maintained in the range of 425 to 675 ° C. In addition, you may perform a 1st baking process and a 2nd baking process intermittently.

第一焼成工程において焼成雰囲気の昇温を開始してから焼成雰囲気が第二焼成温度の最高値に達するまでの平均昇温速度は、12.5〜135℃/hour程度であればよい。   The average rate of temperature rise from the start of the temperature increase in the firing atmosphere in the first firing step until the firing atmosphere reaches the maximum value of the second firing temperature may be about 12.5 to 135 ° C./hour.

第一焼成工程の焼成雰囲気(第一焼成雰囲気)は不活性雰囲気であり、第二焼成工程の焼成雰囲気(第二焼成雰囲気)は酸化雰囲気であることが好ましい。第一焼成雰囲気が不活性雰囲気である場合、第一焼成工程において、原料混合物中のVOPOを構成する5価のバナジウム(V5+)が還元され、4価のバナジウム(V4+)が生成し、4価のバナジウムを構成元素とするLiVOPOの生成が促進される、と本発明者らは考える。特に原料混合物の作製に用いた有機化合物が第一焼成工程において原料混合物中に残存する場合、不活性雰囲気中で有機化合物が燃焼することなくVOPOを構成する5価のバナジウムを還元する、と本発明者らは考える。第二焼成工程では、酸化雰囲気中でLiVOPOの生成、結晶成長が促進される。 The firing atmosphere (first firing atmosphere) in the first firing step is preferably an inert atmosphere, and the firing atmosphere (second firing atmosphere) in the second firing step is preferably an oxidizing atmosphere. When the first firing atmosphere is an inert atmosphere, pentavalent vanadium (V 5+ ) constituting VOPO 4 in the raw material mixture is reduced and tetravalent vanadium (V 4+ ) is generated in the first firing step. The present inventors consider that the production of LiVOPO 4 having tetravalent vanadium as a constituent element is promoted. In particular, when the organic compound used for preparing the raw material mixture remains in the raw material mixture in the first firing step, pentavalent vanadium constituting VOPO 4 is reduced without burning the organic compound in an inert atmosphere. The inventors consider. In the second firing step, generation of LiVOPO 4 and crystal growth are promoted in an oxidizing atmosphere.

第一焼成雰囲気は、不活性雰囲気であれば特に限定されないが、例えば、窒素、ヘリウム及びアルゴンからなる群より選ばれる少なくとも一種のガスであればよい。第二焼成雰雰囲気は、第一焼成雰囲気と比較して酸化雰囲気であればよく、大気、又は酸素濃度が1体積%以上である酸化性ガスであればよい。   The first firing atmosphere is not particularly limited as long as it is an inert atmosphere. For example, it may be at least one gas selected from the group consisting of nitrogen, helium and argon. The second firing atmosphere may be an oxidizing atmosphere as compared with the first firing atmosphere, and may be air or an oxidizing gas having an oxygen concentration of 1% by volume or more.

以上の第一焼成工程及び第二焼成工程を経ることにより、A(102)/{A(201)+A(020)}が0.5〜10であるLiVOPOが得られる。 By passing through the above first baking step and second baking step, LiVOPO 4 having A (102) / {A (201) + A (020)} of 0.5 to 10 is obtained.

[第二の製造方法]
第二の製造方法では、第一の製造方法の場合と同様に、X線回折パターンにおいてA(102)/{A(201)+A(020)}が0.5〜10であるLiVOPOを製造することが可能となる。上記の第一の製造方法では、第一焼成工程及び第二焼成工程により原料混合物を2回焼成するが、第二の製造方法では、原料混合物を1回だけ焼成することにより、LiVOPOを形成する。焼成回数が1回であることを除いて、第二の製造方法は第一の製造方法と同様である。以下では、第二の製造方法における焼成工程について説明する。
[Second production method]
In the second manufacturing method, LiVOPO 4 having A (102) / {A (201) + A (020)} of 0.5 to 10 in the X-ray diffraction pattern is manufactured as in the case of the first manufacturing method. It becomes possible to do. In the first manufacturing method, the raw material mixture is fired twice by the first firing step and the second firing step. In the second manufacturing method, LiVOPO 4 is formed by firing the raw material mixture only once. To do. The second production method is the same as the first production method except that the number of firings is one. Below, the baking process in a 2nd manufacturing method is demonstrated.

第二の製造方法の焼成工程における焼成雰囲気の平均昇温速度が12.5〜135℃/hourである。好ましくは、第二の製造方法の平均昇温速度は、20〜120℃/hourである。平均昇温速度が低い場合、電池の充放電容量が低下する。平均昇温速度が高過ぎる場合も、電池の充放電容量が低下する。   The average temperature increase rate of the firing atmosphere in the firing step of the second production method is 12.5 to 135 ° C./hour. Preferably, the average heating rate of the second production method is 20 to 120 ° C./hour. When the average rate of temperature increase is low, the charge / discharge capacity of the battery decreases. Even when the average temperature rising rate is too high, the charge / discharge capacity of the battery decreases.

第二の製造方法の焼成工程における焼成雰囲気の温度(焼成温度)の最高値は425〜675℃である。好ましくは、焼成雰囲気の温度の最高値は450〜650℃である。焼成温度の最高値が低過ぎる場合、LiVOPO結晶の配向性が低下するため、結果的に電池の充放電容量が低下する。焼成温度の最高値が高過ぎる場合、LiVOPO結晶の配向性が低下するため、結果的に電池の充放電容量が低下する。なお、第二の製造方法の焼成工程では、焼成温度を425〜675℃の範囲内で一定の温度に保持すればよい。第二の製造方法の焼成工程での焼成時間は、1〜48時間であればよい。 The maximum value of the temperature (firing temperature) of the firing atmosphere in the firing step of the second production method is 425 to 675 ° C. Preferably, the maximum temperature of the firing atmosphere is 450 to 650 ° C. When the maximum value of the firing temperature is too low, the orientation of the LiVOPO 4 crystal is lowered, and as a result, the charge / discharge capacity of the battery is lowered. When the maximum firing temperature is too high, the orientation of the LiVOPO 4 crystal is lowered, and as a result, the charge / discharge capacity of the battery is lowered. In addition, what is necessary is just to hold | maintain a calcination temperature in the range of 425-675 degreeC at the constant temperature in the baking process of a 2nd manufacturing method. The firing time in the firing step of the second production method may be 1 to 48 hours.

第二の製造方法では、焼成工程において原料混合物を不活性雰囲気下で焼成した後、原料混合物を酸化雰囲気下で焼成することが好ましい。不活性雰囲気及び酸化雰囲気がLiVOPOの製造に及ぼす影響は、第一の製法の場合と同様である。第二の製造方法で用いる不活性雰囲気及び酸化雰囲気の組成についても、第一の製法の場合と同様である。 In the second production method, it is preferable that after firing the raw material mixture in an inert atmosphere in the firing step, the raw material mixture is fired in an oxidizing atmosphere. The influence of the inert atmosphere and the oxidizing atmosphere on the production of LiVOPO 4 is the same as in the case of the first production method. The composition of the inert atmosphere and the oxidizing atmosphere used in the second manufacturing method is the same as in the first manufacturing method.

(リチウムイオン二次電池の製造方法)
上記本実施形態に係る製造方法によって得られた活物質(LiVOPO)や導電助剤を含む正極活物質層14を正極集電体12上に形成する。このようにして、正極集電体12と正極集電体12上に形成された正極活物質14とを備える正極10を作製する。また、負極活物質を含む負極物質層24を負極集電体22上に形成する。このようにして、負極集電体22と負極集電体22上に形成された負極活物質24とを備える負極20を作製する。
(Method for producing lithium ion secondary battery)
A positive electrode active material layer 14 containing an active material (LiVOPO 4 ) and a conductive additive obtained by the manufacturing method according to the present embodiment is formed on the positive electrode current collector 12. In this way, the positive electrode 10 including the positive electrode current collector 12 and the positive electrode active material 14 formed on the positive electrode current collector 12 is produced. Further, the negative electrode material layer 24 containing the negative electrode active material is formed on the negative electrode current collector 22. In this way, the negative electrode 20 including the negative electrode current collector 22 and the negative electrode active material 24 formed on the negative electrode current collector 22 is produced.

次に、負極20及び正極10それぞれに対して、負極リード60及び正極リード62を電気的に接続する。その後、負極20と正極10との間に、セパレータ18を接触した状態で配置し、発電要素30を形成する。このとき、負極20の負極活物質層24側の面、及び正極10の正極活物質層14側の面が、セパレータ18と接触するように配置する。   Next, the negative electrode lead 60 and the positive electrode lead 62 are electrically connected to the negative electrode 20 and the positive electrode 10, respectively. Thereafter, the separator 18 is arranged in contact with the negative electrode 20 and the positive electrode 10 to form the power generation element 30. At this time, the surface of the negative electrode 20 on the negative electrode active material layer 24 side and the surface of the positive electrode 10 on the positive electrode active material layer 14 side are arranged so as to be in contact with the separator 18.

次に、電池ケース50の内部に、発電要素を挿入し、更に非水電解質溶液を注入する。続いて、負極リード60、正極リード62の先端部をそれぞれ電池ケース外に配置した状態で、電池ケース60の開口部を封止することにより、リチウムイオン二次電池100が完成する。   Next, a power generation element is inserted into the battery case 50, and a nonaqueous electrolyte solution is injected. Subsequently, the lithium ion secondary battery 100 is completed by sealing the opening of the battery case 60 with the leading ends of the negative electrode lead 60 and the positive electrode lead 62 disposed outside the battery case.

以上、本発明に係る活物質、活物質の製造方法、電極及びリチウムイオン二次電池の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiments of the active material, the method for producing the active material, the electrode, and the lithium ion secondary battery according to the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば、本発明の活物質は、リチウムイオン二次電池以外の電気化学素子の電極材料としても用いることができる。このような、電気化学素子としては、金属リチウム二次電池(正極に本発明の活物質を含む電極を用い、負極に金属リチウム又はリチウムアルミニウムのようなリチウム合金を用いたもの)等のリチウムイオン二次電池以外の二次電池や、リチウムキャパシタ等の電気化学キャパシタ等が挙げられる。これらの電気化学素子は、自走式のマイクロマシン、ICカードなどの電源や、プリント基板上又はプリント基板内に配置される分散電源の用途に使用することが可能である。   For example, the active material of the present invention can also be used as an electrode material for electrochemical devices other than lithium ion secondary batteries. As such an electrochemical element, a lithium ion such as a metal lithium secondary battery (using the electrode containing the active material of the present invention for the positive electrode and using a lithium alloy such as metal lithium or lithium aluminum for the negative electrode) Examples include secondary batteries other than secondary batteries, and electrochemical capacitors such as lithium capacitors. These electrochemical elements can be used for power sources such as self-propelled micromachines and IC cards, and distributed power sources arranged on or in a printed circuit board.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
下記に示す第一の製造方法により、実施例1の活物質を作製した。
Example 1
The active material of Example 1 was produced by the first production method shown below.

<原料混合物の工程>
500mlのイオン交換水に、18.01gのVと、118.0gのPO(濃度:85質量%)とを投入して、これらを攪拌して混合液(スラリー)を調整した。混合液を90℃で16時間加熱した。加熱後の混合液を冷却した後に、混合液のろ過とろ過物の洗浄とを3回繰り返した。得られたろ過物を乾燥させた。乾燥したろ過物を450℃のアルゴン雰囲気中で1時間加熱し、ろ過物から結晶水を除去することにより、中間体(VOPO)を得た。中間体とLiCOとを3.24:0.74の質量比で混合することにより、実施例1の原料混合物を調製した。
<Process of raw material mixture>
In 500 ml of ion-exchanged water, 18.01 g of V 2 O 5 and 118.0 g of 2 H 3 PO 4 (concentration: 85% by mass) are added, and these are stirred to obtain a mixture (slurry). It was adjusted. The mixture was heated at 90 ° C. for 16 hours. After cooling the mixed solution after heating, filtration of the mixed solution and washing of the filtrate were repeated three times. The obtained filtrate was dried. The dried filtrate was heated in an argon atmosphere at 450 ° C. for 1 hour, and crystal water was removed from the filtrate to obtain an intermediate (VOPO 4 ). The raw material mixture of Example 1 was prepared by mixing the intermediate and Li 2 CO 3 at a mass ratio of 3.24: 0.74.

<第一焼成工程>
第一焼成工程では、実施例1の原料混合物を焼成炉内で焼成した。第一焼成工程では、20時間、焼成雰囲気の温度(第一焼成温度)を510℃に維持した。第一焼成工程の焼成雰囲気(第一焼成雰囲気)には、アルゴンガスを用いた。以下では、第一焼成温度を一定に維持する時間を「第一焼成時間」と記す。
<First firing step>
In the first firing step, the raw material mixture of Example 1 was fired in a firing furnace. In the first firing step, the temperature of the firing atmosphere (first firing temperature) was maintained at 510 ° C. for 20 hours. Argon gas was used for the firing atmosphere (first firing atmosphere) in the first firing step. Hereinafter, the time for maintaining the first firing temperature constant is referred to as “first firing time”.

<第二焼成工程>
第二焼成工程では、原料混合物が設置された焼成炉内の510℃のアルゴンガスを、510℃の大気で置換して、大気を550℃まで昇温させた。つまり、焼成雰囲気をアルゴンガスから大気へ切り替えた。次に、第二焼成工程では、4時間、大気(第二焼成雰囲気)の温度(第二焼成温度)を550℃に維持することにより、第一焼成工程後の原料混合物をさらに焼成した。以下では、焼成雰囲気をアルゴンガスから大気へ切り替える時の焼成雰囲気の温度を「切り替え温度」と記す。また、第二焼成温度を一定に維持する時間を「第二焼成時間」と記す。
<Second firing step>
In the second firing step, the argon gas at 510 ° C. in the firing furnace in which the raw material mixture was installed was replaced with the air at 510 ° C., and the atmosphere was heated to 550 ° C. That is, the firing atmosphere was switched from argon gas to air. Next, in the second firing step, the raw material mixture after the first firing step was further fired by maintaining the temperature (second firing temperature) in the atmosphere (second firing atmosphere) at 550 ° C. for 4 hours. Hereinafter, the temperature of the firing atmosphere when the firing atmosphere is switched from the argon gas to the air is referred to as “switching temperature”. In addition, the time during which the second firing temperature is kept constant is referred to as “second firing time”.

実施例1では、第一焼成工程においてアルゴンガスの昇温を開始してから大気が第二焼成温度(550℃)に達するまでの平均昇温速度を23℃/hourに調整した。   In Example 1, the average rate of temperature increase from the start of the temperature increase of the argon gas in the first baking step until the atmosphere reaches the second baking temperature (550 ° C.) was adjusted to 23 ° C./hour.

以上の第一焼成工程及び第二焼成工程によって、原料混合物から実施例1の活物質を形成した。粉末X線回折(XRD)の結果から、実施例1の活物質は、LiVOPOのβ型結晶(斜方晶)であることが確認された。また、実施例1のLiVOPOのXRDパターンでは、(102)面及び(002)面の各ピークの面積が他のピークの面積に比べて大きいことが確認された。 The active material of Example 1 was formed from the raw material mixture by the above first baking step and second baking step. From the result of powder X-ray diffraction (XRD), it was confirmed that the active material of Example 1 was a β-type crystal (orthorhombic) of LiVOPO 4 . Further, in the XRD pattern of LiVOPO 4 of Example 1, it was confirmed that the area of each peak on the (102) plane and the (002) plane was larger than the areas of other peaks.

[評価用セルの作製]
実施例1の活物質(LiVOPO)と、バインダーであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)とアセチレンブラックを混合したものを、溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。なお、スラリーにおいて活物質とアセチレンブラックとPVDFとの質量比が84:8:8となるように、スラリーを調製した。このスラリーを、集電体であるアルミニウム箔上に塗布して乾燥させた後、圧延を行った。このような方法により、実施例1の活物質を含む正極活物質層が形成された正極を得た。アセチレンブラックとしては、電気化学工業株式会社製のデンカブラック(グレード:DAB50%)を用いた。正極活物質層中のアセチレンブラックの含有量は、正極活物質層中のLiVOPOの全質量に対して12.5質量%に調整した。
[Production of evaluation cell]
A mixture of the active material of Example 1 (LiVOPO 4 ), polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and acetylene black was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent to obtain a slurry. Prepared. The slurry was prepared so that the mass ratio of the active material, acetylene black, and PVDF in the slurry was 84: 8: 8. The slurry was applied on an aluminum foil as a current collector and dried, and then rolled. By such a method, the positive electrode in which the positive electrode active material layer containing the active material of Example 1 was formed was obtained. As acetylene black, Denka Black (grade: DAB 50%) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. was used. The content of acetylene black in the positive electrode active material layer was adjusted to 12.5% by mass with respect to the total mass of LiVOPO 4 in the positive electrode active material layer.

実施例1の正極が備える正極活物質層のXRD測定を行った。実施例1の正極活物質層のXRDパターンを図2に示す。得られたXRDパターンでは、(102)面及び(002)面の各ピーク面積が他のピーク面積に比べて大きいことが確認された。実施例1の正極活物質層のXRDパターンから、A(102)/{A(201)+A(020)}及びA(002)/{A(201)+A(020)}を求めた。実施例1のA(102)/{A(201)+A(020)}は3.1であった。実施例1のA(002)/{A(201)+A(020)}は1.6であった。なお、以下では、A(102)/{A(201)+A(020)}を「Rate(102)」と記す。また、A(002)/{A(201)+A(020)}を「Rate(002)」と記す。   XRD measurement of the positive electrode active material layer included in the positive electrode of Example 1 was performed. The XRD pattern of the positive electrode active material layer of Example 1 is shown in FIG. In the obtained XRD pattern, it was confirmed that each peak area of (102) plane and (002) plane was larger than other peak areas. From the XRD pattern of the positive electrode active material layer of Example 1, A (102) / {A (201) + A (020)} and A (002) / {A (201) + A (020)} were obtained. A (102) / {A (201) + A (020)} of Example 1 was 3.1. A (002) / {A (201) + A (020)} in Example 1 was 1.6. Hereinafter, A (102) / {A (201) + A (020)} is referred to as “Rate (102)”. In addition, A (002) / {A (201) + A (020)} is referred to as “Rate (002)”.

図3に、全く配向性を有さない構造を有するLiVOPOのX線回折パターンを示す。図3のX線回折パターンから求めたRate(102)は0.17であり、Rate(002)は0.095であった。 FIG. 3 shows an X-ray diffraction pattern of LiVOPO 4 having a structure having no orientation at all. Rate (102) obtained from the X-ray diffraction pattern of FIG. 3 was 0.17, and Rate (002) was 0.095.

次に、実施例1の正極と、その対極であるLi箔とを、それらの間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んで積層し、積層体(素体)を得た。この積層体を、アルミラミネーターパックに入れ、このアルミラミネートパックに、電解液として1MのLiPF溶液を注入した後、真空シールし、実施例1の評価用セルを作製した。 Next, the positive electrode of Example 1 and the Li foil as the counter electrode were laminated with a separator made of a polyethylene microporous film interposed therebetween to obtain a laminate (element body). This laminate was put in an aluminum laminator pack, and 1M LiPF 6 solution was injected as an electrolyte into the aluminum laminate pack, followed by vacuum sealing to produce an evaluation cell of Example 1.

[放電容量の測定]
実施例1の評価用セルを用いて、放電レートを1C(25℃で定電流放電を行ったときに1時間で放電終了となる電流値)とした場合の放電容量(単位:mAh/g)を測定した。実施例1の評価用セルの放電容量は、113mAh/gであった。
[Measurement of discharge capacity]
Using the evaluation cell of Example 1, the discharge capacity (unit: mAh / g) when the discharge rate is 1 C (current value at which discharge is completed in 1 hour when constant current discharge is performed at 25 ° C.) Was measured. The discharge capacity of the evaluation cell of Example 1 was 113 mAh / g.

(実施例2〜10,21〜24,31〜36、比較例1〜4,31〜34)
第一焼成温度、第一焼成時間、平均昇温速度、切り替え温度、第二焼成温度及び第二焼成時間を表1に示す値としたこと以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2〜9及び比較例1〜4の各活物質を作製した。実施例21〜24の活物質は、実施例1と同じ方法で作製した。実施例10の活物質の作製では、第一焼成温度、第一焼成時間、平均昇温速度、第二焼成温度及び第二焼成時間を表1に示す値とした。また、実施例10の活物質の作製では、第一焼成雰囲気及び第二焼成雰囲気としてアルゴンガスを用いた。つまり、実施例10の活物質の作製では、焼成雰囲気の切り替えを行わなかった。
(Examples 2-10, 21-24, 31-36, Comparative Examples 1-4, 31-34)
In the same manner as in Example 1, except that the first baking temperature, the first baking time, the average heating rate, the switching temperature, the second baking temperature, and the second baking time were set to the values shown in Table 1. Each active material of 2-9 and Comparative Examples 1-4 was produced. The active materials of Examples 21 to 24 were produced by the same method as Example 1. In the production of the active material of Example 10, the first firing temperature, the first firing time, the average heating rate, the second firing temperature, and the second firing time were set to values shown in Table 1. In the production of the active material of Example 10, argon gas was used as the first firing atmosphere and the second firing atmosphere. That is, in the production of the active material of Example 10, the firing atmosphere was not switched.

実施例31〜36及び比較例31〜34の各活物質を、第二の製造方法により作製した。つまり、実施例31〜36及び比較例31〜34の各活物質は、実施例1と同様の原料混合物を1回だけ焼成することにより作製した。実施例31〜36及び比較例31〜34の各焼成工程では、焼成雰囲気の平均昇温速度、切り替え温度、焼成温度、焼成時間を表3に示す値に調整した。   Each active material of Examples 31-36 and Comparative Examples 31-34 was produced by the 2nd manufacturing method. That is, the active materials of Examples 31 to 36 and Comparative Examples 31 to 34 were produced by firing the same raw material mixture as that of Example 1 only once. In each baking process of Examples 31-36 and Comparative Examples 31-34, the average temperature increase rate, switching temperature, baking temperature, and baking time of the baking atmosphere were adjusted to the values shown in Table 3.

実施例2〜10,31〜36及び比較例1〜4,31〜34の各活物質を用いたこと以外は実施例1と同様の方法で、各実施例及び比較例の評価用セルを作製した。   An evaluation cell for each example and comparative example was prepared in the same manner as in Example 1 except that the active materials of Examples 2 to 10, 31 to 36 and Comparative Examples 1 to 4, 31 to 34 were used. did.

正極活物質層中のLiVOPOの全質量に対してアセチレンブラックの含有量を、表2に示す値に調整したこと以外は、実施例1と同様の方法で、実施例21〜24の各評価用セルを作製した。 The content of the acetylene black relative to the total weight of the LiVOPO 4 in the positive electrode active material layer, except that it has adjusted to the values shown in Table 2, in the same manner as in Example 1, the evaluation of Examples 21 to 24 A cell was prepared.

実施例2〜10,21〜24,31〜36及び比較例1〜4,31〜34それぞれのRate(102)及びRate(002)を実施例1と同様の方法で求めた。各実施例及び比較例のRate(102)及びRate(002)を表1〜3に示す。   The rate (102) and rate (002) of each of Examples 2 to 10, 21 to 24, 31 to 36 and Comparative Examples 1 to 4, 31 to 34 were determined in the same manner as in Example 1. Tables 1 to 3 show Rate (102) and Rate (002) of each Example and Comparative Example.

実施例1と同様の方法で、各実施例及び比較例の評価用セルの放電容量を測定した。各放電容量を表1〜3に示す。   In the same manner as in Example 1, the discharge capacities of the evaluation cells of each Example and Comparative Example were measured. Each discharge capacity is shown in Tables 1-3.

なお、表1〜3に示す評価AA,A,B,C,Dは、下記の基準に基づく。放電容量は50mAh/g以上であることが好ましい。
評価AAの放電容量:110mAh/g以上
評価Aの放電容量:100mAh/g以上110mAh/g未満
評価Bの放電容量:70mAh/g以上100mAh/g未満
評価Cの放電容量:50mAh/g以上70mAh/g未満
評価Dの放電容量:50mAh/g未満
The evaluations AA, A, B, C, and D shown in Tables 1 to 3 are based on the following criteria. The discharge capacity is preferably 50 mAh / g or more.
Evaluation AA discharge capacity: 110 mAh / g or more Evaluation A discharge capacity: 100 mAh / g or more and less than 110 mAh / g Evaluation B discharge capacity: 70 mAh / g or more and less than 100 mAh / g Evaluation C discharge capacity: 50 mAh / g or more and 70 mAh / g Discharge capacity of less than g evaluation D: less than 50 mAh / g

Figure 2012069346
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第一焼成温度が325〜575℃であり、第二焼成温度が425〜675℃であるという条件を満足するのは、表1,2に示す各実施例の活物質の製造方法だけであった。   Only the method for producing the active material of each example shown in Tables 1 and 2 satisfied the condition that the first firing temperature was 325 to 575 ° C and the second firing temperature was 425 to 675 ° C. .

焼成工程における焼成雰囲気の平均昇温速度が12.5〜135℃/hourであり、焼成温度が425〜675℃であるという条件を満足するのは、表3に示す各実施例の活物質の製造方法だけであった。   The average temperature increase rate of the firing atmosphere in the firing step is 12.5 to 135 ° C./hour, and the condition that the firing temperature is 425 to 675 ° C. satisfies the conditions of the active materials of the respective examples shown in Table 3. Only the manufacturing method.

表1〜3に示す全ての実施例のLiVOPOのA(102)/{A(201)+A(020)}は0.5〜10であった。全ての実施例の放電容量は50mAh/g以上であった。 A (102) / {A (201) + A (020)} of LiVOPO 4 of all Examples shown in Tables 1 to 3 was 0.5 to 10. The discharge capacity of all the examples was 50 mAh / g or more.

表1〜3に示す全ての比較例のLiVOPOのA(102)/{A(201)+A(020)}は0.5〜10の範囲を外れた。全ての比較例の放電容量は50mAh/g未満であった。 A (102) / {A (201) + A (020)} of LiVOPO 4 of all comparative examples shown in Tables 1 to 3 was out of the range of 0.5 to 10. The discharge capacity of all comparative examples was less than 50 mAh / g.

10・・・正極、20・・・負極、12・・・正極集電体、14・・・正極活物質層、18・・・セパレータ、22・・・負極集電体、24・・・負極活物質層、30・・・発電要素、50・・・ケース、60,62・・・リード、100・・・リチウムイオン二次電池。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Positive electrode, 20 ... Negative electrode, 12 ... Positive electrode collector, 14 ... Positive electrode active material layer, 18 ... Separator, 22 ... Negative electrode collector, 24 ... Negative electrode Active material layer, 30 ... power generation element, 50 ... case, 60, 62 ... lead, 100 ... lithium ion secondary battery.

Claims (10)

LiVOPOを備え、
前記LiVOPOのX線回折パターンにおいて、(102)面のピークの面積がA(102)であり、(201)面のピークの面積がA(201)であり、(020)面のピークの面積がA(020)であるとき、
A(102)/{A(201)+A(020)}が0.5〜10である、
活物質。
With LiVOPO 4
In the LiVOPO 4 X-ray diffraction pattern, the peak area of the (102) plane is A (102), the peak area of the (201) plane is A (201), and the peak area of the (020) plane is Is A (020),
A (102) / {A (201) + A (020)} is 0.5-10.
Active material.
前記X線回折パターンにおいて、(002)面のピークの面積がA(002)であるとき、
A(002)/{A(201)+A(020)}が0.35〜5.0である、
活物質。
In the X-ray diffraction pattern, when the area of the (002) plane peak is A (002),
A (002) / {A (201) + A (020)} is 0.35 to 5.0.
Active material.
集電体と、活物質層と、を備え、
前記活物質層が請求項1又は2に記載の活物質を含む、
電極。
A current collector and an active material layer;
The active material layer contains the active material according to claim 1 or 2,
electrode.
正極集電体と、正極活物質層と、を有する正極と、
負極集電体と、負極活物質層と、を有する負極と、
前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に位置するセパレータと、
前記負極、前記正極、及び前記セパレータに接触している非水電解質と、を備え、
前記正極活物質層が請求項1又は2に記載の活物質を含む、
リチウムイオン二次電池。
A positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer;
A negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer;
A separator positioned between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer;
A non-aqueous electrolyte in contact with the negative electrode, the positive electrode, and the separator,
The positive electrode active material layer contains the active material according to claim 1 or 2.
Lithium ion secondary battery.
前記正極活物質層が導電助剤を含み、
前記正極活物質層中の前記導電助剤の含有量が、前記正極活物質層中の前記LiVOPOの全質量に対して5〜20質量%である、
請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
The positive electrode active material layer includes a conductive additive,
The content of the conductive additive of the positive electrode active material layer is 5 to 20% by weight, based on the total weight of the LiVOPO 4 of the positive electrode active material layer,
The lithium ion secondary battery according to claim 4.
リチウム、バナジウム及びリンを含む原料混合物を焼成する第一焼成工程と、
前記第一焼成工程後に前記原料混合物を焼成する第二焼成工程と、を備え、
前記第二焼成工程の焼成雰囲気の温度が、前記第一焼成工程の焼成雰囲気の温度よりも高く、
前記第一焼成工程の前記焼成雰囲気の温度の最高値が325〜575℃であり、
前記第二焼成工程の前記焼成雰囲気の温度の最高値が425〜675℃である、
活物質の製造方法。
A first firing step of firing a raw material mixture containing lithium, vanadium and phosphorus;
A second firing step of firing the raw material mixture after the first firing step,
The temperature of the firing atmosphere of the second firing step is higher than the temperature of the firing atmosphere of the first firing step,
The maximum value of the firing atmosphere in the first firing step is 325 to 575 ° C,
The maximum value of the firing atmosphere in the second firing step is 425 to 675 ° C.
A method for producing an active material.
前記第一焼成工程の前記焼成雰囲気が不活性雰囲気であり、
前記第二焼成工程の前記焼成雰囲気が酸化雰囲気である、
請求項6に記載の活物質の製造方法。
The firing atmosphere of the first firing step is an inert atmosphere;
The firing atmosphere of the second firing step is an oxidizing atmosphere;
The manufacturing method of the active material of Claim 6.
リチウム、バナジウム及びリンを含む原料混合物を焼成する焼成工程を備え、
前記焼成工程における焼成雰囲気の平均昇温速度が12.5〜135℃/hourであり、
前記焼成雰囲気の温度の最高値が425〜675℃である、
活物質の製造方法。
Comprising a firing step of firing a raw material mixture containing lithium, vanadium and phosphorus;
The average heating rate of the firing atmosphere in the firing step is 12.5 to 135 ° C./hour;
The maximum temperature of the firing atmosphere is 425-675 ° C.
A method for producing an active material.
前記焼成工程において、前記原料混合物を不活性雰囲気下で焼成した後、前記原料混合物を酸化雰囲気下で焼成する、
請求項8に記載の活物質の製造方法。
In the firing step, after firing the raw material mixture in an inert atmosphere, the raw material mixture is fired in an oxidizing atmosphere.
The manufacturing method of the active material of Claim 8.
前記原料混合物がVOPO又はVOPO・2HOを含む、
請求項6〜9のいずれか一項に記載の活物質の製造方法。
The raw material mixture contains VOPO 4 or VOPO 4 · 2H 2 O,
The manufacturing method of the active material as described in any one of Claims 6-9.
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