JP2012094405A - Active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery and battery pack - Google Patents

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Tsubasa Kagata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery capable of improving the initial charge/discharge efficiency, and to provide a positive electrode plate for the nonaqueous electrolyte secondary battery, the nonaqueous electrolyte secondary battery and a battery pack.SOLUTION: Disclosed is the active material for the nonaqueous electrolyte secondary battery. The active material for the nonaqueous electrolyte secondary battery is constituted of a core body and a shell body which is fixed and adhered to the core body so as to cover at least a part of the surface of the core body. Both the core body and the shell body are made of an electrode active material. The electrode active material of the shell body has lower alkali metal ion release potential than that of the core body.

Description

本発明は、非水電解液二次電池用活物質、非水電解液二次電池用正極板、及び非水電解液二次電池、並びに電池パックに関する。   The present invention relates to an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a battery pack.

リチウムイオンに代表される非水電解液二次電池は、高エネルギー密度、高電圧を有し、また充放電時にいわゆるメモリ効果と呼ばれる完全に放電させる前に電池の充電を行なうと次第に電池容量が減少していく現象が無いことから、携帯機器、ノート型パソコン、ポータブル機器など様々な分野で用いられている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ions have high energy density and high voltage, and when the battery is charged before being completely discharged, the so-called memory effect during charge / discharge, the battery capacity gradually increases. Since there is no decreasing phenomenon, it is used in various fields such as portable devices, notebook computers, and portable devices.

現在、地球温暖化防止の対策として、世界規模でCO2排出抑制の取り組みが行われているなかで、石油依存度を低減し、低環境負荷で走行可能とすることで、CO2削減に大いに寄与することができるプラグインハイブリッド自動車、電気自動車に代表される次世代クリーンエネルギー自動車の開発・普及が急務とされている。これらの次世代クリーンエネルギー自動車の駆動力として非水電解液二次電池を利用することができれば、ガソリンに依存する必要がなく、CO2削減に大いに寄与することができ、地球温暖化防止に大いに貢献することができる。一方で、次世代クリーンエネルギー自動車の駆動力として非水電解液二次電池が利用されるためには、初期充放電効率の向上が求められている。 Currently, as a measure to prevent global warming, efforts to reduce CO 2 emissions are being carried out on a global scale. By reducing the dependence on oil and allowing it to travel with a low environmental load, it can greatly reduce CO 2 emissions. There is an urgent need to develop and promote next-generation clean energy vehicles represented by plug-in hybrid vehicles and electric vehicles that can contribute. If non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used as the driving force for these next-generation clean energy vehicles, there is no need to rely on gasoline, which can greatly contribute to CO 2 reduction and greatly prevent global warming. Can contribute. On the other hand, in order to use a nonaqueous electrolyte secondary battery as a driving force for a next-generation clean energy vehicle, improvement in initial charge / discharge efficiency is required.

現在、各種の提案がされている非水電解液二次電池は、正極板、負極板、セパレータ、及び非水電解液から構成される。正極板としては、金属箔などの集電体表面に、正極活物質を含有する正極活物質層を備えるものが一般的である。また負極板としては、銅やアルミニウムなどの集電体表面に、負極活物質を含有する負極活物質層を備えるものが一般的である。   Currently, various proposals of non-aqueous electrolyte secondary batteries include a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and a non-aqueous electrolyte solution. As the positive electrode plate, one having a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material on the surface of a current collector such as a metal foil is generally used. Moreover, as a negative electrode plate, what equips the collector surface, such as copper and aluminum, with the negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is common.

上記正極板または負極板である電極板を製造するには、まず、正極活物質粒子または負極活物質粒子である電極活物質粒子、樹脂製バインダー、あるいはさらに、必要に応じて導電材やその他の材料を用い、溶媒中で混練及び/又は分散させて、スラリー状の電極活物質層形成液を調製する。そして電極活物質層形成液を集電体表面に塗布し、次いで乾燥させて集電体上に塗膜を形成し、プレスすることにより電極活物質層を備える電極板が形成される(たとえば、特許文献1、または特許文献2)。   In order to manufacture the electrode plate which is the positive electrode plate or the negative electrode plate, first, the electrode active material particles which are the positive electrode active material particles or the negative electrode active material particles, the resin binder, or further, the conductive material or other materials as necessary. The material is kneaded and / or dispersed in a solvent to prepare a slurry-like electrode active material layer forming liquid. And an electrode plate provided with an electrode active material layer is formed by applying an electrode active material layer forming liquid on the current collector surface, then drying to form a coating film on the current collector, and pressing (for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).

特開2006−310010号公報JP 2006-310010 A 特開2006−107750号公報JP 2006-107750 A

電池充電池には、正極に電圧が印加されると、正極では電子が欠乏した状態になり、負極には外部回路を経て電子が送り込まれる。その際、正極活物質中のアルカリ金属原子は電子を奪われアルカリ金属イオンになる。次いで、上記アルカリ金属イオンは、電解液を通って負極に引き寄せられる。正極は、電子が欠乏した状態が継続するので収蔵されているアルカリ金属原子が電子を奪われ新たなアルカリ金属イオンが発生する。すると、またアルカリ金属イオンは負極に移動する。負極に移動したアルカリ金属イオンは、負極表面で電子を与えられ、元の電気的に中性なアルカリ金属原子に戻り負極に収蔵される。放電時は、負極中のアルカリ金属原子がイオン化されアルカリ金属イオンが発生し、このアルカリ金属イオンが電解液を通して、正極に移動し、正極から電子をもらってアルカリ金属原子に戻り正極活物質に吸蔵される。   When a voltage is applied to the positive electrode of the battery rechargeable battery, the positive electrode is deficient in electrons, and the negative electrode is fed with electrons through an external circuit. At that time, alkali metal atoms in the positive electrode active material are deprived of electrons and become alkali metal ions. Next, the alkali metal ions are attracted to the negative electrode through the electrolytic solution. Since the positive electrode continues to be deficient in electrons, the stored alkali metal atoms are deprived of electrons and new alkali metal ions are generated. Then, alkali metal ions move to the negative electrode again. The alkali metal ions that have moved to the negative electrode are given electrons on the negative electrode surface, return to the original electrically neutral alkali metal atoms, and are stored in the negative electrode. During discharge, alkali metal atoms in the negative electrode are ionized to generate alkali metal ions, and these alkali metal ions move to the positive electrode through the electrolytic solution, get electrons from the positive electrode, return to the alkali metal atom, and are stored in the positive electrode active material. The

また、上記の如く負極にグラファイト等が使用される一般的な非水電解液二次電池では、最初の充電時に(初期充電時)に、非水電解液に含まれている溶媒や溶質(アルカリ金属イオン)と負極活物質とが反応し、負極の表面にSEI(Solid Electrolyte Interface)被膜が形成される。そして、この形成されたSEI被膜によって負極活物質が非水電解液を還元することを防止している。 In addition, in a general non-aqueous electrolyte secondary battery in which graphite or the like is used for the negative electrode as described above, the solvent or solute (alkaline) contained in the non-aqueous electrolyte during the initial charge (during initial charge). Metal ions) and the negative electrode active material react to form a SEI (Solid Electrolyte Interface) film on the surface of the negative electrode. The SEI film thus formed prevents the negative electrode active material from reducing the non-aqueous electrolyte.

しかしながら、このSEI被膜の形成は、非水電解液に含まれている溶媒のみならず、その反応に、電解液を通って負極に引き寄せられるアルカリ金属イオン(すなわち、正極活物質中の活物質を構成するアルカリ金属原子が電子を奪われることにより放出するアルカリ金属イオン)が消費される。そして、SEI被膜の形成に消費されたアルカリ金属イオンは、その後の充放電反応に寄与することができず、初期充放電効率は低下することとなる。   However, the formation of this SEI film is not limited to the solvent contained in the nonaqueous electrolytic solution, but the reaction causes alkali metal ions (that is, the active material in the positive active material to be attracted to the negative electrode through the electrolytic solution). Alkali metal ions released by depriving electrons of the constituent alkali metal atoms are consumed. And the alkali metal ion consumed for formation of a SEI film cannot contribute to subsequent charging / discharging reaction, and initial stage charging / discharging efficiency will fall.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、初期充放電効率に優れた非水電解液二次電池用活物質を提供することを目的とし、また、かかる非水電解液二次電池用活物質を用いた非水電解液二次電池用正極板、およびかかる非水電解液二次電池用正極板を備える非水電解液二次電池、並びにかかる非水電解液二次電池を備える電池パックを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that is excellent in initial charge / discharge efficiency, and such a non-aqueous electrolyte secondary battery. A positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery using a battery active material, a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising such a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and such a non-aqueous electrolyte secondary battery An object is to provide a battery pack provided.

上記課題を解決するための本発明は、非水電解液二次電池用活物質であって、前記非水電解液二次電池用活物質は、コア体と、該コア体の表面の少なくとも一部を覆うように固着されるシェル体とから構成され、前記コア体及び前記シェル体は、いずれも電極活物質からなり、前記シェル体の電極活物質は、前記コア体の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位が低いことを特徴とする。   The present invention for solving the above problems is an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery includes at least one of a core body and a surface of the core body. The core body and the shell body are both made of an electrode active material, and the electrode active material of the shell body is more than the electrode active material of the core body. The alkali metal ion emission potential is low.

また、前記コア体の電極活物質、およびシェル体の電極活物質が、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、及びチタンの中から選択される1種以上の金属と、リチウムとの複合酸化物であってもよい。また、前記シェル体の電極活物質が、非水電解液を透過可能な電極活物質であってもよい。   Further, the electrode active material of the core body and the electrode active material of the shell body are complex oxides of at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron and titanium and lithium. May be. Further, the electrode active material of the shell body may be an electrode active material that can permeate a non-aqueous electrolyte.

また、上記課題を解決するための本発明は、集電体と、電極活物質層とからなる非水電解液二次電池用正極板であって、前記電極活物質層は、電極活物質と、結着物質とから構成され、前記電極活物質が、上記の特徴を有する非水電解液二次電池用活物質であることを特徴とする。   Moreover, this invention for solving the said subject is a positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries which consists of a collector and an electrode active material layer, Comprising: The said electrode active material layer is an electrode active material, And the electrode active material is an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having the above characteristics.

また、上記課題を解決するための本発明は、正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に設けられるセパレータと、非水電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であって、前記正極板が上記の特徴を有する非水電解液二次電池用正極板であることを特徴とする。   Moreover, this invention for solving the said subject is a non-aqueous electrolyte provided with the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator provided between the said positive electrode plate and the said negative electrode plate, and a non-aqueous electrolyte at least. A secondary battery, wherein the positive electrode plate is a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery having the above characteristics.

また、上記課題を解決するための本発明は、収納ケースと、正極端子および負極端子を備える非水電解液二次電池と、過充電および過放電保護機能を有する保護回路とを少なくとも備え、前記収納ケースに前記非水電解液二次電池および前記保護回路が収納されて構成される電池パックであって、前記非水電解液二次電池が、上記の特徴を有する非水電解液二次電池であることを特徴とする。   Further, the present invention for solving the above-described problems includes at least a storage case, a nonaqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and a protection circuit having an overcharge and overdischarge protection function, A battery pack in which the non-aqueous electrolyte secondary battery and the protection circuit are housed in a storage case, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery has the above characteristics. It is characterized by being.

本発明の非水電解液二次電池用活物質(以下、単に「活物質」ともいう)によれば、初期充電時には、シェル体の電極活物質から先にアルカリ金属イオンが放出され、このアルカリ金属イオンがSEI被膜の形成に消費される。したがって、コア体の電極活物質から放出されるアルカリ金属イオンはSEI被膜の形成に何ら消費されないことから、コア体の電極活物質のみからなる従来の活物質と比較して初期充放電効率の向上を図ることができる。   According to the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter also simply referred to as “active material”), during the initial charge, alkali metal ions are first released from the electrode active material of the shell body. Metal ions are consumed to form the SEI coating. Therefore, since the alkali metal ions released from the electrode active material of the core body are not consumed at all for the formation of the SEI film, the initial charge / discharge efficiency is improved as compared with the conventional active material consisting only of the electrode active material of the core body. Can be achieved.

また、本発明の非水電解液二次電池用正極板(以下、単に「正極板」ともいう)によれば、上記の活物質の作用効果を奏する正極板を提供することができる。   In addition, according to the positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “positive electrode plate”), a positive electrode plate having the effects of the active material can be provided.

また、本発明の非水電解液二次電池によれば、上記の正極板の作用効果を奏する非水電解液二次電池を提供することができる。   Moreover, according to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery exhibiting the effects of the positive electrode plate can be provided.

また、本発明の電池パックによれば、上記の非水電解液二次電池の作用効果を奏する電池パックを提供することができる。   Moreover, according to the battery pack of this invention, the battery pack which has the effect of said nonaqueous electrolyte secondary battery can be provided.

本発明の非水電解液二次電池用活物質の断面図である。It is sectional drawing of the active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention. 本発明の非水電解液二次電池用活物質の断面図である。It is sectional drawing of the active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention. アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属酸化物を用いたサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram which shows the result of the cyclic voltammetry test using the metal oxide which shows alkali metal ion insertion elimination reaction. アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属酸化物を用いたサイクリックボルタンメトリー試験の結果を示すサイクリックボルタモグラムである。It is a cyclic voltammogram which shows the result of the cyclic voltammetry test using the metal oxide which does not show alkali metal ion insertion elimination reaction. 本発明の非水電解液二次電池用正極板の断面図である。It is sectional drawing of the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention. 本発明の非水電解液二次電池の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this invention. 本発明の電池パックの一例を示す断面分解図である。It is a sectional exploded view showing an example of a battery pack of the present invention.

以下、本発明の非水電解液二次電池用活物質について図1、図2を用いて具体的に説明する。なお、図1、図2は、本発明の活物質の概略断面図であって、図1は、コア体の全表面がシェル体で覆われた本発明の活物質の断面図であり、図2は、コア体の表面の一部がシェル体で覆われた本発明の活物質の断面図である。なお、以下の説明において、特に断りがない場合には、本発明の非水電解液二次電池用活物質として、リチウムイオン二次電池用活物質を例に説明する。   Hereinafter, the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2 are schematic cross-sectional views of the active material of the present invention, and FIG. 1 is a cross-sectional view of the active material of the present invention in which the entire surface of the core body is covered with a shell body. 2 is a cross-sectional view of the active material of the present invention in which a part of the surface of the core body is covered with a shell body. In the following description, unless otherwise specified, an active material for a lithium ion secondary battery will be described as an example of the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

<<非水電解液二次電池用活物質>>
図1、図2に示すように、本発明の非水電解液二次電池用活物質10(以下、単に本発明の活物質という)は、コア体11と、該コア体の表面の少なくとも一部を覆うシェル体12とから構成され、前記コア体及び前記シェル体は、いずれも電極活物質からなり、前記シェル体の電極活物質は、前記コア体の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位が低いことを特徴とする。以下、コア体11、シェル体12について具体的に説明する。
<< Active material for non-aqueous electrolyte secondary battery >>
As shown in FIGS. 1 and 2, the active material 10 for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter simply referred to as the active material of the present invention) includes a core body 11 and at least one of the surfaces of the core body. The core body and the shell body are both made of an electrode active material, and the electrode active material of the shell body releases alkali metal ions more than the electrode active material of the core body. It is characterized by a low potential. Hereinafter, the core body 11 and the shell body 12 will be specifically described.

<コア体>
本発明の活物質10を構成するコア体11は、粒子状の電極活物質からなり、この電極活物質としては、一般的に非水電解液二次電池用正極板において用いられる充放電可能な電極活物質であれば特に限定されない。例えば、リチウムイオン二次電池における、コア体11の具体的な例としては、LiCoO2、LiMn24、LiNiO2、LiFeO2、Li4Ti512、LiFePO4、LiNi1/3Mn1/3Co1/32、LiNi0.80Co0.15Al0.052、などのリチウム遷移金属複合酸化物などの電極活物質粒子を挙げることができる。また、ナトリウムイオン二次電池における、コア体11の具体的な例としては、NaCoO2、NaNi0.3Mn0.72、NaNi0.1Cr0.92などの電極活物質粒子を挙げることができる。以下、電極活物質からなるコア体を単にコア体という場合がある。
<Core body>
The core body 11 constituting the active material 10 of the present invention is made of a particulate electrode active material, and the electrode active material can be charged / discharged generally used in a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery. If it is an electrode active material, it will not specifically limit. For example, specific examples of the core body 11 in the lithium ion secondary battery include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , LiFePO 4 , LiNi 1/3 Mn 1. Electrode active material particles such as lithium transition metal composite oxides such as / 3 Co 1/3 O 2 and LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 can be given. Specific examples of the core body 11 in the sodium ion secondary battery include electrode active material particles such as NaCoO 2 , NaNi 0.3 Mn 0.7 O 2 , and NaNi 0.1 Cr 0.9 O 2 . Hereinafter, a core body made of an electrode active material may be simply referred to as a core body.

本発明における、コア体11の電極活物質、および後述するシェル体12の電極活物質のアルカリ金属イオン放出電位とは、アルカリ金属イオン脱離反応に相当する酸化が始まる電位を意味する。そして、このアルカリ金属イオン放出電位は、電気化学測定(サイクリックボルタンメトリー:CV)法により確認することができる。電気化学測定(サイクリックボルタンメトリー:CV)法とは、電極活物質の適切な電圧範囲(例えば、A1(V)〜A2(V))を、走査速度:1mV/秒で、A1(V)からA2(V)まで掃引したのち、再びA1(V)まで戻す作業を3回繰り返しアルカリ金属イオン挿入脱離反応の有無を確認する試験である。なお、適切な電圧範囲とは、サイクリックボルタンメトリー試験において、試験に用いられるアルカリ金属イオンの挿入脱離反応を示すピークの有無が確認できる程度の電圧範囲を意味する。   In the present invention, the alkali metal ion release potential of the electrode active material of the core body 11 and the electrode active material of the shell body 12 described later means a potential at which oxidation corresponding to an alkali metal ion desorption reaction starts. The alkali metal ion emission potential can be confirmed by an electrochemical measurement (cyclic voltammetry: CV) method. The electrochemical measurement (cyclic voltammetry: CV) method refers to an appropriate voltage range (for example, A1 (V) to A2 (V)) of the electrode active material from A1 (V) at a scanning speed of 1 mV / sec. In this test, the operation of sweeping back to A2 (V) and then returning to A1 (V) is repeated three times to confirm the presence or absence of an alkali metal ion insertion / release reaction. In addition, an appropriate voltage range means the voltage range which can confirm the presence or absence of the peak which shows the insertion-release reaction of the alkali metal ion used for a test in a cyclic voltammetry test.

具体的に、電極活物質がLiMn24である場合を例に挙げてアルカリ金属イオン(リチウムイオン)放出電位について説明する。電極活物質がLiMn24である場合には、走査速度:1mV/秒で適切な電圧範囲である3.0Vから4.3Vまで掃引したのち、再び3.0Vまで戻す作業を3回程度繰り返す。このとき、図3に示すように、約3.75V付近からLiMn24のアルカリ金属イオン(リチウムイオン)脱離反応に相当する酸化が始まり約3.9V付近に酸化ピークが、約4.1V付近にアルカリ金属イオン(リチウムイオン)挿入反応に相当する還元ピークが出現し、アルカリ金属イオンの挿入脱離反応の有無を確認することができる。本発明におけるアルカリ金属イオン放出電位は、アルカリ金属イオン脱離反応に相当する酸化が始まる電位であることから、活物質がLiMn24である場合には、3.75Vがアルカリ金属イオン放出電位となる。同様にして、他の活物質についてもアルカリ金属イオン放出電位の確認を行うことができる。 Specifically, the case where the electrode active material is LiMn 2 O 4 will be described as an example, and the alkali metal ion (lithium ion) emission potential will be described. When the electrode active material is LiMn 2 O 4 , the scanning speed is 1 mV / second, and after sweeping from 3.0 V to 4.3 V, which is an appropriate voltage range, the operation of returning to 3.0 V again is performed about three times. repeat. At this time, as shown in FIG. 3, oxidation corresponding to an alkali metal ion (lithium ion) elimination reaction of LiMn 2 O 4 starts from about 3.75 V, and an oxidation peak appears at about 3.9 V. A reduction peak corresponding to an alkali metal ion (lithium ion) insertion reaction appears in the vicinity of 1 V, and the presence or absence of an alkali metal ion insertion and desorption reaction can be confirmed. Since the alkali metal ion release potential in the present invention is a potential at which oxidation corresponding to an alkali metal ion elimination reaction starts, 3.75 V is the alkali metal ion release potential when the active material is LiMn 2 O 4. It becomes. Similarly, the alkali metal ion emission potential can be confirmed for other active materials.

上記の方法にしたがって算出された電極活物質のアルカリ金属イオン放出電位を以下に示す。
Li4Ti512・・・1.3V
LiFeO2・・・3.0V
LiFePO4・・・3.1V
LiNi0.80Co0.15Al0.052・・・3.3V
LiNiO2・・・3.5V
LiCoO2・・・3.6V
LiNi1/3Mn1/3Co1/32・・・3.65V
LiMn24・・・3.75V
The alkali metal ion release potential of the electrode active material calculated according to the above method is shown below.
Li 4 Ti 5 O 12・ ・ ・ 1.3V
LiFeO 2 ... 3.0V
LiFePO 4 ... 3.1V
LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ... 3.3V
LiNiO 2 3.5V
LiCoO 2 ... 3.6V
LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ... 3.65V
LiMn 2 O 4 ... 3.75V

コア体11の電極活物質の粒子径について特に限定されず、任意の大きさのものを適宜選択して使用することができる。ただし、コア体11の粒子径が小さいほど、本発明の活物質10の表面積の総量を増大させることができる。したがって、より高い出入力特性を求める場合には、コア体11の電極活物質としては、粒子径の寸法の小さいもの、具体的には10μm未満のものを選択することが望ましい。   It does not specifically limit about the particle diameter of the electrode active material of the core body 11, A thing of arbitrary magnitude | sizes can be selected suitably, and can be used. However, the total amount of the surface area of the active material 10 of the present invention can be increased as the particle diameter of the core body 11 is smaller. Therefore, when higher input / output characteristics are required, it is desirable to select a material having a small particle diameter, specifically, less than 10 μm as the electrode active material of the core body 11.

なお、本発明及び本明細書に示すコア体11の粒子径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定により測定される平均粒子径(体積中位粒径:D50)である。また、コア体11の粒子径は、測定された電子顕微鏡観察結果のデータを、粒子認識ツールを用いて識別し、認識された粒子の画像から取得した形状データをもとに粒度分布のグラフを作成し、この粒度分布のグラフから算出することができる。粒度分布のグラフは、例えば、電子顕微鏡観察結果を画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(株式会社マウンテック製、MAC VIEW)を用いて作成可能である。   The particle diameter of the core 11 shown in the present invention and the present specification is an average particle diameter (volume median particle diameter: D50) measured by laser diffraction / scattering particle size distribution measurement. The particle diameter of the core 11 is determined by identifying the measured electron microscope observation data using a particle recognition tool, and displaying a graph of particle size distribution based on the shape data acquired from the recognized particle image. It can be created and calculated from this particle size distribution graph. The particle size distribution graph can be created, for example, by using an image analysis type particle size distribution measurement software (manufactured by Mount Tech Co., Ltd., MAC VIEW) based on an electron microscope observation result.

<シェル体>
シェル体12は、コア体11の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位の低い電極活物質からなり、上記で説明した粒子状のコア体11の外側に固着されている。シェル体12の固着態様としては、図1に示すように、被膜の状態で、コア体11の表面全体を被覆するように固着されていてもよく、図2に示すように、被膜状のシェル体12が、コア体11の表面に点在するように固着されていてもよい。この場合、コア体11の表面の一部は露出する形態をとる。或いは、被膜状のシェル体12にかえて、複数の微粒子状のシェル体12がコア体11の表面の少なくとも一部に固着する態様を取っていてもよい。
<Shell body>
The shell body 12 is made of an electrode active material having a lower alkali metal ion emission potential than the electrode active material of the core body 11, and is fixed to the outside of the particulate core body 11 described above. As shown in FIG. 1, the shell body 12 may be fixed so as to cover the entire surface of the core body 11 as shown in FIG. 1, or as shown in FIG. The body 12 may be fixed so as to be scattered on the surface of the core body 11. In this case, a part of the surface of the core body 11 is exposed. Alternatively, instead of the film-like shell body 12, a plurality of fine-particle shell bodies 12 may be fixed to at least a part of the surface of the core body 11.

シェル体12は電極活物質からなり、上記のコア体11の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位が低い。したがって、初期充電時にコア体11から放出されるアルカリ金属イオンはSEI被膜の形成に消費されることなく、初期充放電効率を向上させることができる。   The shell body 12 is made of an electrode active material, and has a lower alkali metal ion emission potential than the electrode active material of the core body 11 described above. Therefore, the alkali metal ions released from the core body 11 during the initial charge can be improved in the initial charge / discharge efficiency without being consumed for the formation of the SEI film.

以下に、前記の作用効果を奏するメカニズムについて、更に具体的に説明する。本発明の活物質10は、コア体11と、コア体11の表面の少なくとも一部を覆うように固着されたシェル体12とからなり、コア体11、シェル体12は、ともに電極活物質であることから、初期充電時に、コア体11、およびシェル体12からアルカリ金属イオンが放出される反応がおきる。ここで、本発明は、このアルカリ金属イオン脱離反応を示すシェル体12のアルカリ金属イオン放出電位が、コア体11のアルカリ金属イオン放出電位よりも低いので、初期充電開始直後にあっては、コア体11がアルカリ金属イオンを放出すよりも早く、シェル体12がアルカリ金属イオンを放出する。   Below, the mechanism which has the said effect is demonstrated more concretely. The active material 10 of the present invention includes a core body 11 and a shell body 12 fixed so as to cover at least a part of the surface of the core body 11, and the core body 11 and the shell body 12 are both electrode active materials. For this reason, a reaction occurs in which alkali metal ions are released from the core body 11 and the shell body 12 during initial charging. Here, in the present invention, since the alkali metal ion release potential of the shell body 12 showing this alkali metal ion desorption reaction is lower than the alkali metal ion release potential of the core body 11, immediately after the start of initial charging, The shell body 12 releases alkali metal ions earlier than the core body 11 releases alkali metal ions.

上記のように、初期充電時には、負極活物質のSEI被膜の形成にアルカリ金属イオンが消費されることから、本発明においては、アルカリ金属イオン脱離反応を示すシェル体12から放出されるアルカリ金属イオンが、初期充電時におけるSEI被膜の形成に消費されることとなる。そうすると、本発明の活物質10は、初期充電時にコア体11から放出されたアルカリ金属イオンはSEI被膜の形成に全く消費されず、例えば、コア体の電極活物質のみから構成される従来の活物質を用いた場合と比べて、初期充放電効率の向上が実現されたと考えることができる。   As described above, since the alkali metal ions are consumed for the formation of the SEI film of the negative electrode active material during the initial charging, in the present invention, the alkali metal released from the shell body 12 exhibiting the alkali metal ion elimination reaction. Ions will be consumed for the formation of the SEI film during the initial charge. Then, in the active material 10 of the present invention, the alkali metal ions released from the core body 11 at the time of initial charging are not consumed at all for the formation of the SEI film. For example, a conventional active material composed only of the core body electrode active material is used. It can be considered that the improvement of the initial charge / discharge efficiency was realized as compared with the case of using the substance.

なお、シェル体12のアルカリ金属イオン放出電位が、コア体11のアルカリ金属イオン放出電位よりも、高い場合には、初期充電時にコア体11から先にアルカリ金属イオンが放出され、この放出されたアルカリ金属イオンがSEI被膜の形成に消費される。そうすると、例えば、コア体の電極活物質のみから構成されている従来の活物質と同様に、初期充放電効率は低下することなり、本発明の如く初期充放電効率の向上が実現されたと考えることができない。   In addition, when the alkali metal ion emission potential of the shell body 12 is higher than the alkali metal ion emission potential of the core body 11, the alkali metal ions are first released from the core body 11 during the initial charging, and this is released. Alkali metal ions are consumed to form the SEI coating. Then, for example, as in the case of the conventional active material composed only of the electrode active material of the core body, the initial charge / discharge efficiency is reduced, and it is considered that the improvement of the initial charge / discharge efficiency is realized as in the present invention. I can't.

また、本発明の活物質10は、コア体11とシェル体12の二重構造であることから、コア体11と非水電解液との接触面を減少させ、電解液が分解してできると考えられる電解液との反応膜を、シェル体12側に形成させることができる。これにより、コア体11の劣化を改善することができる。さらに、シェル体12の外周は表面積が大きくなるため電解液との反応が増加し、その結果出力は増加する。   In addition, since the active material 10 of the present invention has a double structure of the core body 11 and the shell body 12, the contact surface between the core body 11 and the nonaqueous electrolytic solution is reduced, and the electrolytic solution can be decomposed. A possible reaction film with the electrolytic solution can be formed on the shell body 12 side. Thereby, deterioration of the core body 11 can be improved. Further, since the outer surface of the shell body 12 has a large surface area, the reaction with the electrolytic solution increases, and as a result, the output increases.

また、本発明の活物質10を構成するシェル体12の電極活物質としては、上記に挙げた物質以外であっても(1)電極活物質としての機能を有し、(2)コア体11の電極活物質のアルカリ金属イオン放出電位よりもアルカリ金属イオン放出電位が低い、という2つの条件を満たすものであればよく、上記に挙げた物質に限定されるものではない。例えば、Li、Be、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Fr、Ra、およびCeなどの金属元素、これらの金属元素の1種の金属酸化物、または2種以上の金属元素を含む複合金属酸化物であって、上記2つの条件を満たすものであれば、本発明の活物質10を構成するシェル体12の電極活物質として用いることができる。   Moreover, as an electrode active material of the shell body 12 which comprises the active material 10 of this invention, even if it is other than the material quoted above, it has a function as an electrode active material, and (2) the core body 11 Any material that satisfies the two conditions that the alkali metal ion emission potential is lower than the alkali metal ion emission potential of the electrode active material is not limited to the above-mentioned materials. For example, Li, Be, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Fr, Ra, And a metal element such as Ce, one metal oxide of these metal elements, or a composite metal oxide containing two or more metal elements, and satisfying the above two conditions, It can be used as an electrode active material for the shell body 12 constituting the active material 10.

なお、シェル体12から放出されるアルカリ金属イオンは、SEI被膜の形成に消費されるものの、シェル体12から放出されるアルカリ金属イオンの全てが消費されるとは限らない。つまり、一旦シェル体12から放出されるアルカリ金属イオンによってSEI被膜が形成された場合には、シェル体から放出されるそれ以上のアルカリ金属イオンは消費されない。したがって、正極板20の電気容量は、「コア体11の電気容量」+「初期充電後のシェル体12の電気容量」となり増加する。つまり、本発明の活物質10によれば、コア体11の電極活物質のみからなる従来の活物質と比較して、活物質の容量が増大したということができる。   Although the alkali metal ions released from the shell body 12 are consumed for forming the SEI film, not all the alkali metal ions released from the shell body 12 are consumed. That is, once the SEI film is formed by alkali metal ions released from the shell body 12, no further alkali metal ions released from the shell body are consumed. Therefore, the electric capacity of the positive electrode plate 20 increases as “the electric capacity of the core body 11” + “the electric capacity of the shell body 12 after initial charging”. That is, according to the active material 10 of the present invention, it can be said that the capacity of the active material is increased as compared with the conventional active material made of only the electrode active material of the core body 11.

上記で説明したように、本発明においてシェル体には、コア体11である電極活物質の表面の少なくとも一部を覆うように固着されていればよく、上述したように、コア体11の表面の全面を覆うようにシェル体12が固着されていてもよい。シェル体12がコア体11の全表面を覆うように固着されている場合、シェル体12の電極活物質は、非水電解液を透過(浸透)させることが可能な電極活物質であることが好ましい。シェル体12の電極活物質を、非水電解液を透過させることが可能な電極活物質とすることで、非水電解液とコア体12とを接触させることができ、コア体11の電極活物質としての機能を発揮することができる。   As described above, in the present invention, the shell body only needs to be fixed so as to cover at least a part of the surface of the electrode active material that is the core body 11, and as described above, the surface of the core body 11 The shell body 12 may be fixed so as to cover the entire surface. When the shell body 12 is fixed so as to cover the entire surface of the core body 11, the electrode active material of the shell body 12 may be an electrode active material that can permeate (penetrate) the nonaqueous electrolytic solution. preferable. By making the electrode active material of the shell body 12 into an electrode active material that can permeate the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte and the core body 12 can be brought into contact with each other. Can function as a substance.

非水電解液を透過させることが可能な電極活物質としては、例えば、多孔質の電極活物質、微結晶状の電極活物質を挙げることができる。シェル体12の電極活物質をこのような電極活物質とすることで、シェル体12に電解液が分解してできると考えられる反応膜が形成されても劣化が進みにくくなる。   Examples of the electrode active material that can permeate the non-aqueous electrolyte include a porous electrode active material and a microcrystalline electrode active material. By using the electrode active material of the shell body 12 as such an electrode active material, even if a reaction film that is considered to be formed by decomposing the electrolytic solution is formed on the shell body 12, it is difficult for the deterioration to proceed.

なお、シェル体12が非水電解液を透過させることが可能であるか否か、すなわち、上記に例示される多孔質な構造であるか、または微結晶状の構造をとっているかは、走査型電子顕微鏡(倍率:1万倍〜5万倍)により確認することができる。   Note that whether or not the shell body 12 can permeate the non-aqueous electrolyte, that is, whether it has a porous structure exemplified above or a microcrystalline structure is scanned. It can be confirmed with a scanning electron microscope (magnification: 10,000 to 50,000 times).

本発明の活物質10を構成するコア体11とシェル体12との配合比率についても特に限定はなく、コア体11、およびシェル体12である電極活物質の種類や大きさ等に応じて適宜設定することができる。なお、活物質10におけるシェル体12の配合量が少ない場合には、初期充放電効率の向上を充分に図ることができなくなるおそれが生じうる。したがって、この点を考慮すると、コア体11の質量比率を100質量部としたときに、シェル体12の質量比率は、5質量部以上30質量部以下であることが好ましい。   The mixing ratio of the core body 11 and the shell body 12 constituting the active material 10 of the present invention is not particularly limited, and is appropriately determined according to the type and size of the electrode active material that is the core body 11 and the shell body 12. Can be set. In addition, when there are few compounding quantities of the shell body 12 in the active material 10, there exists a possibility that the improvement of an initial stage charge / discharge efficiency cannot fully be aimed at. Therefore, considering this point, when the mass ratio of the core body 11 is 100 parts by mass, the mass ratio of the shell body 12 is preferably 5 parts by mass or more and 30 parts by mass or less.

また、シェル体12の厚さについても特に限定はないが、5nm〜500nmであることが好ましい。   Moreover, although there is no limitation in particular also about the thickness of the shell body 12, it is preferable that it is 5 nm-500 nm.

また、コア体11の電極活物質、シェル体12の電極活物質のアルカリ金属イオン挿入脱離反応の有無については、電気化学測定(サイクリックボルタンメトリー:CV)法により確認することができる。以下に、CV試験について説明する。具体的には、電極電位を活物質の適切な電圧範囲において、例えばアルカリ金属イオンとして、リチウムイオンを想定し、電極活物質がLiMn24であれば、3.0Vから4.3Vまで掃引したのち、再び3.0Vまで戻す作業を3回程度繰り返すものである。走査速度は1mV/秒が好ましい。例えばLiMn24であれば、図3に示すように、約3.9V付近にLiMn24のアルカリ金属イオン脱離反応に相当する酸化ピークが出現し、約4.1V付近にアルカリ金属イオン挿入反応に相当する還元ピークが出現し、これによってアルカリ金属イオンの挿入脱離反応の有無を確認することができる。また、図4に示すように、ピークが出現しない場合にはアルカリ金属イオンの挿入脱離反応がないと判断することができる。 Further, the presence or absence of an alkali metal ion insertion / release reaction of the electrode active material of the core body 11 and the electrode active material of the shell body 12 can be confirmed by an electrochemical measurement (cyclic voltammetry: CV) method. The CV test will be described below. Specifically, the electrode potential is swept from 3.0 V to 4.3 V in the appropriate voltage range of the active material, assuming, for example, lithium ions as alkali metal ions and the electrode active material is LiMn 2 O 4. After that, the operation of returning to 3.0 V again is repeated about three times. The scanning speed is preferably 1 mV / sec. For example, in the case of LiMn 2 O 4 , as shown in FIG. 3, an oxidation peak corresponding to an alkali metal ion desorption reaction of LiMn 2 O 4 appears in the vicinity of about 3.9 V, and an alkali metal in the vicinity of about 4.1 V. A reduction peak corresponding to the ion insertion reaction appears, whereby the presence or absence of an alkali metal ion insertion / desorption reaction can be confirmed. Further, as shown in FIG. 4, when no peak appears, it can be determined that there is no alkali metal ion insertion / desorption reaction.

<活物質の形成方法>
次に、本発明の活物質10を形成するための形成方法の一例について説明する。なお、本発明の活物質10は、以下の形成方法に限定されるものではない。
<Formation method of active material>
Next, an example of a forming method for forming the active material 10 of the present invention will be described. In addition, the active material 10 of this invention is not limited to the following formation methods.

(コア体の表面の少なくとも一部を被膜状のシェル体で固着させた活物質の形成)
コア体の表面の少なくとも一部を被膜状のシェル体で固着させた活物質10は、上記で説明したコア体11の電極活物質粒子と、加熱することで、コア体11の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位が低い電極活物質(シェル体12)となる1種又は2種以上の金属元素含有化合物と、溶媒とを混合した活物質形成液を調製し、これを、金属元素含有化合物がシェル体12となる温度以上の温度、例えば、金属元素含有化合物が熱分解する温度以上の温度で加熱することにより形成することができる。
(Formation of an active material in which at least a part of the surface of the core body is fixed with a film-like shell body)
The active material 10 in which at least a part of the surface of the core body is fixed with a film-like shell body is heated from the electrode active material particles of the core body 11 described above and the electrode active material of the core body 11 by heating. An active material forming liquid prepared by mixing one or two or more metal element-containing compounds to be an electrode active material (shell body 12) having a low alkali metal ion emission potential and a solvent is prepared, and the resulting mixture is used as a metal element-containing solution. It can be formed by heating at a temperature equal to or higher than the temperature at which the compound becomes the shell body 12, for example, at a temperature equal to or higher than the temperature at which the metal element-containing compound is thermally decomposed.

(金属元素含有化合物)
金属元素含有化合物は、シェル体12の電極活物質の前駆体である。したがって、加熱されることで、コア体11の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位が低いシェル体12の電極活物質を生成することができるものであれば、いかなる金属元素含有化合物であってもよい。
(Metal element-containing compounds)
The metal element-containing compound is a precursor of the electrode active material of the shell body 12. Accordingly, any metal element-containing compound can be used as long as it can generate an electrode active material of the shell body 12 having a lower alkali metal ion emission potential than the electrode active material of the core body 11 by heating. Also good.

使用する金属元素含有化合物から生成されるシェル体12の電極活物質が、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すか否かは、予備実験において、金属元素含有化合物を含有する活物質層形成液を基板上に塗布してこれを加熱することによって電極活物質を形成し、サイクリックボルタンメトリー法により確認することができる。   Whether or not the electrode active material of the shell body 12 produced from the metal element-containing compound to be used exhibits an alkali metal ion insertion / desorption reaction is determined based on an active material layer forming liquid containing the metal element-containing compound in a preliminary experiment. An electrode active material can be formed by coating on a substrate and heating it, and can be confirmed by a cyclic voltammetry method.

上記金属元素含有化合物としては、リチウム元素含有化合物と、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄またはチタンから選択されるいずれかの金属元素を含む金属元素含有化合物の1種あるいは2種以上とを好ましく用いることができる。金属元素含有化合物は、当該化合物内に炭素が含まれていない、無機金属元素含有化合物であってもよいし、あるいは当該化合物内に炭素が含まれて構成される有機金属元素含有化合物であってもよい。本発明および本明細書において、無機金属元素含有化合物及び有機金属含有化合物をあわせて、単に金属元素含有化合物という場合がある。   As the metal element-containing compound, a lithium element-containing compound and one or more metal element-containing compounds containing any metal element selected from cobalt, nickel, manganese, iron or titanium are preferably used. Can do. The metal element-containing compound may be an inorganic metal element-containing compound in which no carbon is contained in the compound, or an organometallic element-containing compound constituted by containing carbon in the compound. Also good. In the present invention and the present specification, the inorganic metal element-containing compound and the organic metal-containing compound may be simply referred to as a metal element-containing compound.

また金属元素含有化合物としては、リチウム元素あるいはコバルト等の他の金属元素の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、リン酸塩、臭素酸塩、炭酸塩等を挙げることができる。中でも、本発明においては、塩化物、硝酸塩、酢酸塩は汎用品として入手が容易なので、使用することが好ましい。とりわけ、硝酸塩は広範囲の種類の集電体に対して製膜性がよいので、好ましく使用される。   Examples of the metal element-containing compound include chloride, nitrate, sulfate, perchlorate, acetate, phosphate, bromate, carbonate, etc. of other metal elements such as lithium element or cobalt. it can. Among them, in the present invention, chloride, nitrate, and acetate are preferably used because they are easily available as general-purpose products. In particular, nitrate is preferably used because it has good film forming properties for a wide variety of current collectors.

例えば、シェル体12の電極活物質としてLiCoO2を生成するための金属元素含有化合物としては、Li元素含有化合物、及びCo元素含有化合物を主原料として組み合わせて用いることができ、さらに、必要に応じてその他の原料を組み合わせて用いることもできる。Li元素含有化合物としては、例えば、クエン酸リチウム四水和物、過塩素酸リチウム三水和物、酢酸リチウム二水和物、硝酸リチウム、及びりん酸リチウム、炭酸リチウム等が挙げられ、また、Co元素含有化合物としては、例えば、塩化コバルト(II)六水和物、蟻酸コバルト(II)二水和物、コバルト(III)アセチルアセトナート、コバルト(II)アセチルアセトナート二水和物、酢酸コバルト(II)四水和物、しゅう酸コバルト(II)二水和物、硝酸コバルト(II)六水和物、塩化コバルト(II)アンモニウム六水和物、亜硝酸コバルト(III)ナトリウム、及び硫酸コバルト(II)七水和物、炭酸コバルト等が挙げられる。主原料として用いるLi元素含有化合物、及びCo元素含有化合物の組み合わせ割合(Li:Co=X:1)は、特に限定されないが、1≦X<2であることが好ましく、1≦X≦1.2であることがより好ましい。 For example, as the metal element-containing compound for generating LiCoO 2 as the electrode active material of the shell body 12, a Li element-containing compound and a Co element-containing compound can be used in combination as main raw materials, and further, if necessary Other raw materials can also be used in combination. Examples of the Li element-containing compound include lithium citrate tetrahydrate, lithium perchlorate trihydrate, lithium acetate dihydrate, lithium nitrate, lithium phosphate, and lithium carbonate. Examples of the Co element-containing compound include cobalt (II) chloride hexahydrate, cobalt (II) formate dihydrate, cobalt (III) acetylacetonate, cobalt (II) acetylacetonate dihydrate, and acetic acid. Cobalt (II) tetrahydrate, cobalt (II) oxalate dihydrate, cobalt (II) nitrate hexahydrate, cobalt (II) ammonium chloride hexahydrate, sodium cobalt (III) nitrite, and Examples thereof include cobalt (II) sulfate heptahydrate, cobalt carbonate, and the like. The combination ratio (Li: Co = X: 1) of the Li element-containing compound and the Co element-containing compound used as the main raw material is not particularly limited, but is preferably 1 ≦ X <2, and preferably 1 ≦ X ≦ 1. 2 is more preferable.

(溶媒)
金属元素含有化合物を溶解させるための溶媒は、該金属元素含有化合物を溶解することができるものであればよく、従来公知の溶媒を適宜選択して用いることができる。例えば、水、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソ−プロパノール、n−ブタノール、イソ−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール等の低級アルコール、アセチルアセトン、ジアセチル、ベンゾイルアセトン等のケトン類、アセト酢酸エチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイル酢酸エチル、ベンゾイル蟻酸エチル等のケトエステル類、トルエン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール及びこれらの混合溶媒を挙げることができる。
(solvent)
The solvent for dissolving the metal element-containing compound may be any solvent that can dissolve the metal element-containing compound, and a conventionally known solvent can be appropriately selected and used. For example, water, lower alcohols such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, 2-butanol, t-butanol, acetylacetone, diacetyl And ketones such as benzoylacetone, ketoesters such as ethyl acetoacetate, ethyl pyruvate, ethyl benzoylacetate and ethyl benzoylformate, toluene, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, and mixed solvents thereof.

そして、上記の如く調製された活物質形成液を金属元素含有化合物がシェル体12となる温度以上の温度で加熱することによって、コア体11の電極活物質粒子表面に、コア体11の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位が低い電極活物質(シェル体12)が固着されてなる本発明の活物質10が形成される。また、このとき形成されるシェル体12の電極活物質は、被膜の状態で、コア体11の表面に直接的に固着される。また、金属元素含有化合物の配合量を適宜変更することによって、コア体11の表面の全てを覆うようにシェル体12を固着、または、コア体11の表面の一部を覆うようにシェル体12を固着させることができる。活物質形成液を加熱する方法としては、活物質形成液を、るつぼ等の容器に入れて加熱炉内で加熱する方法、加熱炉内に活物質形成液を噴霧して加熱する方法等が挙げられるが、金属元素含有化合物が、シェル体12となる温度以上の温度雰囲気に活物質形成液を噴霧して加熱する方法では、るつぼ等の容器内で活物質形成液を加熱する方法に比べ、より粒径が小さい活物質を得ることができる。   The active material forming liquid prepared as described above is heated at a temperature equal to or higher than the temperature at which the metal element-containing compound becomes the shell body 12, so that the electrode active material of the core body 11 is formed on the surface of the electrode active material particles of the core body 11. The active material 10 of the present invention is formed by adhering an electrode active material (shell body 12) having a lower alkali metal ion emission potential than the material. Further, the electrode active material of the shell body 12 formed at this time is directly fixed to the surface of the core body 11 in the state of a film. Further, the shell body 12 is fixed so as to cover the entire surface of the core body 11 or the shell body 12 so as to cover a part of the surface of the core body 11 by appropriately changing the blending amount of the metal element-containing compound. Can be fixed. Examples of the method for heating the active material forming liquid include a method in which the active material forming liquid is put in a container such as a crucible and heated in a heating furnace, and a method in which the active material forming liquid is sprayed and heated in the heating furnace. However, in the method in which the metal element-containing compound is heated by spraying the active material forming liquid in a temperature atmosphere equal to or higher than the temperature at which the shell body 12 is formed, compared to the method of heating the active material forming liquid in a container such as a crucible, An active material having a smaller particle size can be obtained.

加熱における加熱温度については、用いられる金属元素含有化合物がシェル体12となる温度、例えば、用いられる金属元素含有化合物を熱分解することができる温度であればよく、用いられる金属元素含有化合物に応じて適宜設定することができる。加熱温度の上限について特に限定はないが、加熱温度が高すぎる場合には、形成される活物質同士が融着するおそれが生じうる。したがって、この点を考慮して加熱温度の上限を決定することができ、一般的には、加熱温度の上限値は、600℃以下であることが好ましい。   About the heating temperature in heating, what is necessary is just the temperature at which the metal element-containing compound used becomes the shell body 12, for example, a temperature at which the metal element-containing compound used can be thermally decomposed, depending on the metal element-containing compound used. Can be set as appropriate. Although there is no limitation in particular about the upper limit of heating temperature, when heating temperature is too high, there exists a possibility that the active material formed may fuse | melt. Therefore, in consideration of this point, the upper limit of the heating temperature can be determined. In general, the upper limit value of the heating temperature is preferably 600 ° C. or less.

また、金属元素含有化合物が上記の特徴を有するシェル体12となる温度で、活物質形成液を加熱することができる加熱方法あるいは加熱装置であれば、加熱方法について特に限定されることはない。例えば、ホットプレート、オーブン、加熱炉、赤外線ヒーター、ハロゲンヒーター、熱風送風機等のいずれかを使用するか、あるいは2以上を組み合わせて使用する方法を挙げることができる。   Further, the heating method is not particularly limited as long as it is a heating method or a heating apparatus that can heat the active material forming liquid at a temperature at which the metal element-containing compound becomes the shell body 12 having the above characteristics. For example, a method of using any one of a hot plate, an oven, a heating furnace, an infrared heater, a halogen heater, a hot air blower, etc., or a combination of two or more can be mentioned.

(コア体の表面の少なくとも一部を微粒子状のシェル体で固着させた活物質の形成方法)
コア体の表面の少なくとも一部を微粒子状のシェル体で固着させた活物質は、上記で説明した活物質形成液を、被膜状のシェル体12を形成する場合より高温で加熱することで形成することができる。
(Formation method of an active material in which at least a part of the surface of the core body is fixed with a fine particle shell body)
The active material in which at least a part of the surface of the core body is fixed with the fine-particle shell body is formed by heating the above-described active material forming liquid at a higher temperature than when the film-like shell body 12 is formed. can do.

<<非水電解液二次電池用正極板>>
次に図5を用いて本発明の非水電解液二次電池用正極板20(以下、本発明の正極板という)について図5を用いて説明する。本発明の正極板20は、集電体21と、集電体上に形成される正極活物質層22とからなり、正極活物質層22は、上記で説明した本発明の活物質10と、結着物質23とから構成される。本発明の正極板20は、正極活物質層22を構成する活物質が、上記で説明した活物質10であることから、初期充放電効率を向上させた正極板20とすることができる。以下、集電体21、正極活物質層22について更に具体的に説明する。
<< Positive electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery >>
Next, the positive electrode plate 20 for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter referred to as the positive electrode plate of the present invention) will be described with reference to FIG. The positive electrode plate 20 of the present invention includes a current collector 21 and a positive electrode active material layer 22 formed on the current collector. The positive electrode active material layer 22 includes the active material 10 of the present invention described above, It is composed of a binder material 23. Since the active material constituting the positive electrode active material layer 22 is the active material 10 described above, the positive electrode plate 20 of the present invention can be the positive electrode plate 20 with improved initial charge / discharge efficiency. Hereinafter, the current collector 21 and the positive electrode active material layer 22 will be described more specifically.

(集電体)
本発明に用いられる集電体21は、一般的に非水電解液二次電池用正極板の集電体として用いられるものであれば、特に限定されない。例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔などの単体又は合金から形成された集電体を好ましく用いることができる。なお、本発明に用いられる集電体21は、必要に応じて正極活物質層22の形成が予定される面(集電体の表面)において表面加工処理がなされている集電体であってもよい。その表面に表面加工処理がなされている集電体21としては、導電性物質が集電機能を有する材料の表面に積層された集電体、化学研磨処理、コロナ処理、酸素プラズマ処理がなされた集電体等が挙げられる。すなわち、集電体21は、集電機能を有する材料のみから形成される集電体のみならず、その表面に導電性を担保するための物質が積層されたものや、何らかの表面処理がなされたものも含まれる。また、本発明でいう集電体の表面とは、集電機能を有する材料のみから形成される集電体21にあっては、集電機能を有する材料の表面をいい、集電機能を有する材料の表面の全体に表面加工処理や、導電性物質が積層されている場合にあっては、該表面加工処理面や、導電性物質の表面をいう。また、集電機能を有する材料の表面の一部に表面加工処理や、導電性物質が積層されている場合にあっては、表面加工処理面や、導電性物質の表面、または、これらの表面加工処理又は導電性物質が積層されていない部分(つまり、集電機能を有する材料表面)をいう。
(Current collector)
The current collector 21 used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a current collector for a positive electrode plate for a nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, a current collector formed of a simple substance such as an aluminum foil or a nickel foil or an alloy can be preferably used. The current collector 21 used in the present invention is a current collector that is subjected to surface processing on the surface (the surface of the current collector) on which the positive electrode active material layer 22 is scheduled to be formed, if necessary. Also good. As the current collector 21 whose surface is processed on its surface, a current collector in which a conductive material is laminated on the surface of a material having a current collecting function, chemical polishing treatment, corona treatment, and oxygen plasma treatment were performed. Examples include current collectors. That is, the current collector 21 is not only a current collector made of only a material having a current collecting function, but also has a surface laminated with a substance for ensuring conductivity, or some surface treatment. Also included. In addition, the surface of the current collector referred to in the present invention refers to the surface of a material having a current collecting function in the current collector 21 formed only from a material having a current collecting function, and has a current collecting function. In the case where surface processing or a conductive material is laminated on the entire surface of the material, the surface processing surface or the surface of the conductive material is referred to. In addition, in the case where a part of the surface of the material having a current collecting function is subjected to a surface processing treatment or a conductive material, the surface processing surface, the surface of the conductive material, or these surfaces A portion where a processing treatment or a conductive substance is not stacked (that is, a surface of a material having a current collecting function).

集電体21の厚みは、一般に非水電解液二次電池用正極板の集電体として使用可能な厚みであれば特に限定されないが、10〜100μmであることが好ましく、15〜50μmであることがより好ましい。   Although the thickness of the collector 21 will not be specifically limited if it is the thickness which can generally be used as a collector of the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries, It is preferable that it is 10-100 micrometers, and is 15-50 micrometers. It is more preferable.

(正極活物質層)
本発明における正極活物質層22は、上記で説明した本発明の活物質10と、結着物質23と、を含有している。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer 22 in the present invention contains the active material 10 of the present invention described above and the binder material 23.

正極活物質層22の層厚について特に限定はなく、正極板に求められる電気容量や出入力特性を勘案して、適宜設計することができ、一般的には、300nm以上200μm以下程度である。   The layer thickness of the positive electrode active material layer 22 is not particularly limited, and can be appropriately designed in consideration of electric capacity and input / output characteristics required for the positive electrode plate, and is generally about 300 nm to 200 μm.

また、正極活物質層2は、電解液が浸透可能な程度に空隙が存在していることが好ましく、空隙率が10%以上70%以下であることが好ましい。なお、空隙率の測定は、島津製作所製 オートポアIV 9500等で測定可能である。   Moreover, it is preferable that the positive electrode active material layer 2 has voids to such an extent that the electrolytic solution can permeate, and the porosity is preferably 10% or more and 70% or less. The porosity can be measured with Autopore IV 9500 manufactured by Shimadzu Corporation.

活物質10は、上記で説明した活物質10をそのまま用いることができ、ここでの説明は省略する。   As the active material 10, the active material 10 described above can be used as it is, and the description thereof is omitted here.

(結着物質)
活物質10と集電体21、および活物質10を固着させるための結着物質23について特に限定はなく、樹脂製のバインダーや、金属酸化物を単独であるいはこれらを組合せて用いることができる。樹脂製のバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)などを挙げることができる。また、金属酸化物としては、LiCoO2、LiMn24、LiNiO2、LiFeO2、Li4Ti512、LiFePO4、LiNi1/3Mn1/3Co1/32、LiNi0.80Co0.15Al0.052、などのリチウム遷移金属複合酸化物などの金属酸化物を挙げることができる。なお、金属酸化物は、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示すものであってもよく、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さないものであってもよい。樹脂製のバインダー、金属酸化物で集電体21と活物質10、および活物質10同士を固着させた正極板の製造方法については後述する。
(Binder)
There is no particular limitation on the active material 10, the current collector 21, and the binding material 23 for fixing the active material 10, and a resin binder or metal oxide can be used alone or in combination. Examples of the resin binder include polyvinylidene fluoride (PVDF) and styrene butadiene rubber (SBR). As the metal oxide, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFeO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , LiFePO 4 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiNi 0.80 Co Examples thereof include metal oxides such as lithium transition metal composite oxides such as 0.15 Al 0.05 O 2 . The metal oxide may exhibit an alkali metal ion insertion / release reaction or may not exhibit an alkali metal ion insertion / release reaction. A method of manufacturing the positive electrode plate in which the current collector 21 and the active material 10 and the active materials 10 are fixed to each other with a resin binder and metal oxide will be described later.

(その他の材料)
上記正極活物質層22は、活物質10、結着物質23のみから構成されていてもよいが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、さらなる添加剤を含有させて形成してもよい。たとえば、本発明によれば、カーボンブラック等の導電性の炭素材料に例示される導電材を使用することなく良好な導電性を発揮させることが可能であるが、より優れた導電性が望まれる場合や、活物質粒子の種類などによっては、導電材を使用することとしてもよい。また、粘度調整剤等の樹脂をさらに含有させて形成してもよい。粘度調整剤は、正極活物質層形成溶液を塗布する際、塗膜を良好に形成させるために使用することとしてもよい。
(Other materials)
The positive electrode active material layer 22 may be composed of only the active material 10 and the binder material 23, but may be formed by adding further additives without departing from the gist of the present invention. For example, according to the present invention, good conductivity can be exhibited without using a conductive material exemplified by a conductive carbon material such as carbon black, but better conductivity is desired. Depending on the case or the type of active material particles, a conductive material may be used. Further, it may be formed by further containing a resin such as a viscosity modifier. A viscosity modifier is good also as using in order to form a coating film favorable, when apply | coating a positive electrode active material layer forming solution.

(正極板の製造方法)
以下に、本発明の正極板20を製造するための製造方法の一例について説明する。本発明の正極板20の製造方法としては、結着物質として従来公知の樹脂製バインダーを用いる方法と、結着物質として、金属酸化物を用いる方法がある。以下、具体的に説明する
(Method for manufacturing positive electrode plate)
Below, an example of the manufacturing method for manufacturing the positive electrode plate 20 of this invention is demonstrated. As a method for producing the positive electrode plate 20 of the present invention, there are a method using a conventionally known resin binder as a binder and a method using a metal oxide as a binder. Specific explanation is given below.

(1)結着物質として樹脂製の結着物質を用いた正極板の製造方法
結着物質として樹脂製の結着物質を用いた正極板の製造方法としては、従来公知の方法を適宜選択して用いることができる。例えば、活物質10と、樹脂製の結着物質とが含有された正極活物質層形成溶液を、集電体21上に塗布・乾燥することで、正極板20を製造することができる。
(1) Method for Producing Positive Plate Using Resin Binder as Binder Material As a method for producing a positive plate using resin binder as the binder material, a conventionally known method is appropriately selected. Can be used. For example, the positive electrode plate 20 can be manufactured by applying and drying a positive electrode active material layer forming solution containing the active material 10 and a resin binder on the current collector 21.

樹脂製の結着物質としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニル樹脂、フッ素樹脂またはポリイミド樹脂等を挙げることができる。中でもフッ素樹脂は樹脂製の結着物質として好ましく、ポリフッ化ビニリデンは特に好ましい。   Examples of the resin binder include polyester resin, polyamide resin, polyacrylate resin, polycarbonate resin, polyurethane resin, cellulose resin, polyolefin resin, polyvinyl resin, fluorine resin, and polyimide resin. Among these, a fluororesin is preferable as a resin binder, and polyvinylidene fluoride is particularly preferable.

正極活物質層形成溶液は、活物質10、適宜選択した樹脂製の結着物質、及び必要に応じてその他の成分を混合することにより調製される。例えば、活物質10と、適宜選択した結着物質とを、トルエン、メチルエチルケトン、N−メチル−2−ピロリドン或いはこれらの混合物のような有機溶剤の中に投入し、さらに必要に応じて導電材を加え、ホモジナイザー、ボールミル、サンドミルまたはロールミル等の分散機により溶解又は分散して、正極活物質層形成溶液を調製する。この時の配合割合は、正極活物質層形成溶液全体を100質量部とした時に活物質10と結着物質の合計量が約40〜80質量部となるようにするのが好ましい。また、活物質10と樹脂製の結着物質との配合割合は従来と同様でよく、活物質:結着物質=5:5〜9:1(質量比)程度とするのが好ましい。   The positive electrode active material layer forming solution is prepared by mixing the active material 10, an appropriately selected resin binder, and other components as necessary. For example, the active material 10 and an appropriately selected binder are put into an organic solvent such as toluene, methyl ethyl ketone, N-methyl-2-pyrrolidone, or a mixture thereof, and a conductive material is further added as necessary. In addition, it is dissolved or dispersed by a dispersing machine such as a homogenizer, a ball mill, a sand mill or a roll mill to prepare a positive electrode active material layer forming solution. The blending ratio at this time is preferably set so that the total amount of the active material 10 and the binder is about 40 to 80 parts by mass when the entire positive electrode active material layer forming solution is 100 parts by mass. Further, the mixing ratio of the active material 10 and the resin binder may be the same as the conventional one, and is preferably about active material: binder = 5: 5 to 9: 1 (mass ratio).

正極活物質層形成溶液を集電体21上に塗工する方法について特に限定はなく、一般的な塗工方法を適宜選択して用いることができる。例えば、印刷法、スピンコート、ディップコート、バーコート、スプレーコート等によって、集電体21表面の任意の領域に正極活物質層形成溶液を塗工することができる。また、集電体21の表面が多孔質であったり、凹凸が多数設けられていたり、三次元立体構造を有したりする場合には、上記の方法以外に手動で塗布することも可能である。なお、本発明において使用する集電体21は、必要に応じて、予めコロナ処理や酸素プラズマ処理等を行うことで、正極活物質層22の成膜性をさらに改善することができる。   The method for coating the positive electrode active material layer forming solution on the current collector 21 is not particularly limited, and a general coating method can be appropriately selected and used. For example, the positive electrode active material layer forming solution can be applied to an arbitrary region on the surface of the current collector 21 by printing, spin coating, dip coating, bar coating, spray coating, or the like. In addition, when the surface of the current collector 21 is porous, has a large number of irregularities, or has a three-dimensional structure, it can be manually applied in addition to the above method. . The current collector 21 used in the present invention can further improve the film forming property of the positive electrode active material layer 22 by performing corona treatment, oxygen plasma treatment, or the like in advance as necessary.

また、正極活物質層形成溶液の塗工量について特に限定はないが、加熱後の厚みが、上記で説明した正極活物質層22の厚みとなるような範囲で塗工されていることが好ましい。   Further, the coating amount of the positive electrode active material layer forming solution is not particularly limited, but it is preferable that the coating is performed in such a range that the thickness after heating becomes the thickness of the positive electrode active material layer 22 described above. .

塗工後の乾燥における熱源としては、熱風、赤外線、マイクロ波、高周波、或いはそれらを組み合わせて利用できる。樹脂製のバインダーを使用する場合は、乾燥後に、さらにプレスを実施してもよい。プレスは、集電体21上に形成された正極活物質層形成溶液を、必要に応じて乾燥させて溶媒を除去し、その後、プレスすることによって実施することができる。プレス方法は、従来の樹脂製の結着物質が含まれるスラリー状の正極活物質層形成溶液を集電体21上に塗布して乾燥させ、次いで実施されるプレスと同様の方法で実施することができる。このように本発明の製造方法は、プレス工程を実施することによって、また体積エネルギー密度を増加させることができる。プレスにおけるプレス圧力について特に限定されないが、プレスを実施する場合には、正極活物質層形成溶液に含まれる溶質の内容や、加熱工程における加熱条件も勘案した上、プレス圧力を調整することが望ましい。   As a heat source in drying after coating, hot air, infrared rays, microwaves, high frequencies, or a combination thereof can be used. When using resin-made binders, you may further press after drying. The pressing can be performed by drying the positive electrode active material layer forming solution formed on the current collector 21 as necessary to remove the solvent, and then pressing. The pressing method is performed by applying a slurry-like positive electrode active material layer-forming solution containing a conventional resin binder on the current collector 21 and drying it, and then performing the same method as the pressing performed. Can do. Thus, the manufacturing method of this invention can increase a volume energy density by implementing a press process. The press pressure in the press is not particularly limited. However, when the press is performed, it is desirable to adjust the press pressure in consideration of the content of the solute contained in the positive electrode active material layer forming solution and the heating conditions in the heating process. .

(2)結着物質として金属酸化物を用いた正極板の製造方法
結着物質として金属酸化物を用いた正極板20は、活物質10、金属元素を含む結着物質前駆体、溶媒、必要に応じて上記で説明した他の材料とを用いて、正極活物質層用形成溶液を調製し、該溶液を集電体21上に塗工した後に、加熱することにより製造することができる。
(2) Method for producing positive electrode plate using metal oxide as binder material Positive electrode plate 20 using metal oxide as a binder material includes an active material 10, a binder precursor containing a metal element, a solvent, and a necessary material. Depending on the above, the positive electrode active material layer forming solution can be prepared using the other materials described above, and the solution can be coated on the current collector 21 and then heated.

上記金属元素含有化合物としては、上記活物質10の製造方法で説明した金属元素含有化合物と同様の化合物を適宜選択して用いることができ、ここでの説明は省略する。また、正極活物質層用形成溶液を調製するための溶媒についても同様である。また、塗工方法も、上記で説明した各種の方法を適宜選択して使用することができる。なお、金属元素含有化合物を加熱することで得られる金属酸化物は、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示す金属酸化物であってもよく、アルカリ金属イオン挿入脱離反応を示さない金属酸化物であってもよい。したがって、得られる金属酸化物によって、金属元素含有化合物を適宜設定することができる。   As the metal element-containing compound, a compound similar to the metal element-containing compound described in the method for producing the active material 10 can be appropriately selected and used, and description thereof is omitted here. The same applies to the solvent for preparing the positive electrode active material layer forming solution. Also, as the coating method, the various methods described above can be appropriately selected and used. The metal oxide obtained by heating the metal element-containing compound may be a metal oxide that exhibits an alkali metal ion insertion / release reaction, or a metal oxide that does not exhibit an alkali metal ion insertion / release reaction. There may be. Therefore, the metal element-containing compound can be appropriately set depending on the obtained metal oxide.

加熱温度は、上記で説明したように、金属元素含有化合物がシェル体となる温度、例えば、金属元素含有化合物が、熱分解する温度以上であればよい。また、加熱方法、加熱装置についても上記の正極板20の製造方法で説明したものと同様のものを使用することができる。   As described above, the heating temperature may be at or above the temperature at which the metal element-containing compound becomes a shell body, for example, the temperature at which the metal element-containing compound is thermally decomposed. Also, the heating method and the heating device can be the same as those described in the method for manufacturing the positive electrode plate 20 described above.

また、加熱雰囲気についても、特に限定されず、正極板を製造するために用いられる材料や加熱温度、金属元素含有化合物に含まれる金属元素の酸素ポテンシャルなどを勘案して適宜決定することができる。たとえば、不活性ガス雰囲気としてはアルゴンガス、窒素ガス、還元ガス雰囲気としては、水素ガス、一酸化炭素ガス、あるいは上記不活性ガスと上記還元ガスを混合したガス雰囲気、あるいは空気雰囲気などが挙げられる。例えば、空気雰囲気である場合には、特別な雰囲気の調整が必要なく、簡易に加熱工程を実施することができる点で好ましい。特に集電体としてアルミ箔を用いる場合には、空気雰囲気下において加熱工程を実施しても、該アルミ箔が酸化する虞がないので好ましい。   Also, the heating atmosphere is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of the material used for manufacturing the positive electrode plate, the heating temperature, the oxygen potential of the metal element contained in the metal element-containing compound, and the like. For example, as the inert gas atmosphere, argon gas, nitrogen gas, and reducing gas atmosphere include hydrogen gas, carbon monoxide gas, a gas atmosphere in which the inert gas and the reducing gas are mixed, or an air atmosphere. . For example, an air atmosphere is preferable in that a special atmosphere adjustment is not necessary and the heating process can be easily performed. In particular, when an aluminum foil is used as a current collector, it is preferable that the aluminum foil is not oxidized even if the heating step is performed in an air atmosphere.

(非水電解液二次電池)
次に、図6を用いて本発明の非水電解液二次電池について説明する。なお、図6は、本発明の非水電解液二次電池100の一例を示す概略図である。図6に示すように、本発明の非水電解液二次電池は、集電体21の一方面側に正極活物質層22が設けられてなる正極板20、及び、これに組合される集電体55の一方面側に負極活物質層54が設けられてなる負極板50と、正極板20と負極板50との間に設けられるセパレータ70とから構成され、これらが、外装81、82で構成される容器内に収容され、かつ、容器内に非水電解液90が充填された状態で密封された構成をとる。
(Non-aqueous electrolyte secondary battery)
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic view showing an example of the non-aqueous electrolyte secondary battery 100 of the present invention. As shown in FIG. 6, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode plate 20 in which a positive electrode active material layer 22 is provided on one surface side of a current collector 21, and a collector combined therewith. The electric body 55 includes a negative electrode plate 50 having a negative electrode active material layer 54 provided on one surface side thereof, and a separator 70 provided between the positive electrode plate 20 and the negative electrode plate 50. It is accommodated in the container comprised by this, and the structure sealed in the state with which the nonaqueous electrolyte solution 90 was filled in the container is taken.

ここで、本発明の非水電解液二次電池は、正極板として上記で説明した非水電解液二次電池用正極板20を必須の構成として用いられている点に特徴を有する。本発明の非水電解液二次電池100は、この要件を具備するものであれば他の要件について特に限定はなく、従来公知の負極板、非水電解液、容器を適宜選択して用いることができ、図6に示す形態に限定されるものではない。なお、本発明の非水電解液二次電池用正極板については、上記で説明した通りであり、詳細な説明は省略する。   Here, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized in that the positive electrode plate 20 for a nonaqueous electrolyte secondary battery described above is used as an essential configuration as a positive electrode plate. The nonaqueous electrolyte secondary battery 100 of the present invention is not particularly limited with respect to other requirements as long as it satisfies this requirement, and a conventionally known negative electrode plate, nonaqueous electrolyte solution, and container are appropriately selected and used. However, the present invention is not limited to the form shown in FIG. In addition, about the positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention, it is as having demonstrated above, and detailed description is abbreviate | omitted.

(正極板)
本発明の非水電解液二次電池は、正極板として、本発明の正極板20を用いることを特徴とする。本発明の正極板20は初期充放電効率を向上が図られた活物質10から構成されている。したがって、かかる正極板20を用いることによって、本発明の非水電解液二次電池100においても当該正極板の性能が発揮される。
(Positive electrode plate)
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized in that the positive electrode plate 20 of the present invention is used as the positive electrode plate. The positive electrode plate 20 of the present invention is composed of the active material 10 whose initial charge / discharge efficiency is improved. Therefore, by using the positive electrode plate 20, the performance of the positive electrode plate is exhibited also in the non-aqueous electrolyte secondary battery 100 of the present invention.

(負極板)
負極板は、従来公知の非水電解液二次電池用負極板を適宜選択して使用することができる。一般的に、従来公知の負極板としては、集電体として厚み5〜50μm程度の電解銅箔や圧延銅箔等の銅箔等を用い、上記集電体表面の少なくとも一部に、負極板における電極活物質層形成液を塗布して、乾燥し、必要に応じてプレスすることにより形成されたものが使用される。上記負極板における電極活物質層形成液には、一般的に、天然グラファイト、人造グラファイト、アモルファス炭素、カーボンブラック、またはこれらの成分に異種元素を添加したもののような炭素質材料からなる活物質、あるいは、Li4Ti512等の金属酸化物、金属リチウム及びその合金、スズ、ケイ素、及びそれらの合金等、アルカリ金属イオンを吸蔵放出可能な材料などの負極活物質粒子、および樹脂製バインダー、必要に応じて導電材などの他の添加剤が分散混合されることが一般的であるが、これに限定されない。
(Negative electrode plate)
As the negative electrode plate, a conventionally known negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be appropriately selected and used. Generally, as a conventionally known negative electrode plate, a copper foil such as an electrolytic copper foil or a rolled copper foil having a thickness of about 5 to 50 μm is used as a current collector, and the negative electrode plate is formed on at least a part of the current collector surface. The electrode active material layer forming solution is applied, dried, and pressed as necessary. The electrode active material layer forming liquid in the negative electrode plate generally includes an active material made of a carbonaceous material such as natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, carbon black, or a material obtained by adding a different element to these components, Alternatively, negative electrode active material particles such as metal oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 , metal lithium and alloys thereof, tin, silicon, and alloys thereof, materials capable of occluding and releasing alkali metal ions, and resin binders In general, other additives such as a conductive material are dispersed and mixed as necessary. However, the present invention is not limited to this.

(非水電解液)
本発明に用いられる非水電解液90は、一般的に、非水電解液二次電池用の非水電解液として用いられるものであれば、特に限定されないが、非水電解液二次電池に用いる場合には、リチウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解液が好ましく用いられる。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte 90 used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used as a non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery. When used, a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent is preferably used.

上記リチウム塩の例としては、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCl、及びLiBr等の無機リチウム塩;LiB(C654、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、LiOSO2CF3、LiOSO225、LiOSO249、LiOSO2511、LiOSO2613、及びLiOSO2715等の有機リチウム塩;等が代表的に挙げられる。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCl, and LiBr; LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC ( Organic compounds such as SO 2 CF 3 ) 3 , LiOSO 2 CF 3 , LiOSO 2 C 2 F 5 , LiOSO 2 C 4 F 9 , LiOSO 2 C 5 F 11 , LiOSO 2 C 6 F 13 , and LiOSO 2 C 7 F 15 Typical examples include lithium salts.

リチウム塩の溶解に用いられる有機溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、及び鎖状エーテル類等が挙げられる。   Examples of the organic solvent used for dissolving the lithium salt include cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, and chain ethers.

上記正極板、負極板、セパレータ、非水電解液を用いて製造される電池の構造としては、従来公知の構造を適宜選択して用いることができる。例えば、正極板及び負極板を、ポリエチレン製多孔質フィルムのようなセパレータを介して渦巻状に巻き回して、電池容器内に収納する構造が挙げられる。また別の態様としては、所定の形状に切り出した正極板及び負極板をセパレータを介して積層して固定し、これを電池容器内に収納する構造を採用してもよい。いずれの構造においても、正極板及び負極板を電池容器内に収納後、正極板に取り付けられたリード線を外装容器に設けられた正極端子に接続し、一方、負極板に取り付けられたリード線を外装容器内に設けられた負極端子に接続し、さらに電池容器内に非水電化液を充填した後、密閉することによって非水電解液二次電池が製造される。   As a structure of the battery manufactured using the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator, and the nonaqueous electrolytic solution, a conventionally known structure can be appropriately selected and used. For example, the structure which winds a positive electrode plate and a negative electrode plate in the shape of a spiral via the separator like a polyethylene porous film, and accommodates in a battery container is mentioned. As another aspect, a structure in which a positive electrode plate and a negative electrode plate cut into a predetermined shape are stacked and fixed via a separator, and this is housed in a battery container may be employed. In any structure, after the positive electrode plate and the negative electrode plate are stored in the battery container, the lead wire attached to the positive electrode plate is connected to the positive electrode terminal provided in the outer container, while the lead wire attached to the negative electrode plate Is connected to a negative electrode terminal provided in the outer container, and the battery container is further filled with a nonaqueous electrification solution and then sealed to produce a nonaqueous electrolyte secondary battery.

(電池パック)
次に、図7を用いて本発明の非水電解液二次電池100を用いて構成される電池パック200について説明する。なお、図7は、本発明の電池パック200の一例を示す概略分解図である。
(Battery pack)
Next, a battery pack 200 configured using the nonaqueous electrolyte secondary battery 100 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic exploded view showing an example of the battery pack 200 of the present invention.

図7に示すように電池パック200は、非水電解液二次電池100が樹脂容器36a、樹脂容器36b、および端部ケース37に収納されて構成される。また、非水電解液二次電池の一端面であって、正極端子32および負極端子33を備える面と、端部ケース37との間には、過充電や過放電を防止するための保護回路基板34が設けられている。   As shown in FIG. 7, the battery pack 200 is configured such that the nonaqueous electrolyte secondary battery 100 is housed in a resin container 36 a, a resin container 36 b, and an end case 37. Further, a protection circuit for preventing overcharge and overdischarge between one end face of the nonaqueous electrolyte secondary battery, which is a face including the positive electrode terminal 32 and the negative electrode terminal 33, and the end case 37. A substrate 34 is provided.

保護回路基板34は、外部接続コネクタ35を備えており、外部接続コネクタ35は、樹脂容器36aに設けられた外部接続用窓38a、および、端部ケース37に設けられた外部接続用窓38bに挿入され外部端子と接続される。また、保護回路基板34には、図示しない、充放電を制御するための充放電安全回路、外部接続端子と非水電解液二次電池100とを導通させるための配線回路などが搭載されている。   The protection circuit board 34 includes an external connection connector 35. The external connection connector 35 is connected to an external connection window 38a provided in the resin container 36a and an external connection window 38b provided in the end case 37. Inserted and connected to external terminals. The protection circuit board 34 is mounted with a charge / discharge safety circuit (not shown) for controlling charge / discharge, a wiring circuit for connecting the external connection terminal and the nonaqueous electrolyte secondary battery 100, and the like. .

電池パック200は、本発明の正極板20が用いられた非水電解液二次電池100を用いること以外は、従来公知の電池パックの構成を適宜選択することができる。図示しないが、電池パック200は、非水電解液二次電地100と端部ケース37との間に、正極端子32と接続する正極リード板、負極端子33と接続する負極リード板、絶縁体などを適宜備えていてもよい。   As the battery pack 200, a configuration of a conventionally known battery pack can be appropriately selected except that the nonaqueous electrolyte secondary battery 100 using the positive electrode plate 20 of the present invention is used. Although not shown, the battery pack 200 includes a positive electrode lead plate connected to the positive electrode terminal 32, a negative electrode lead plate connected to the negative electrode terminal 33, and an insulator between the nonaqueous electrolyte secondary ground 100 and the end case 37. Etc. may be provided as appropriate.

なお、本発明の正極板20を用いた本発明の非水電解液二次電池100は、電池パックへの使用態様以外に、上記保護回路に、さらに過大電流の遮断、電池温度モニター等の機能を備え、且つ、該保護回路を非水電解液二次電池に一体化させて取り付けられる態様に用いられてもよい。かかる態様では、電池パックを構成することなく、保護機能および保護回路を備える二次電池として使用することができ、汎用性が高い。なお、上記で説明したいくつかの態様は、例示に過ぎず、本発明の正極板20、あるいは本発明の非水電解液二次電池100の使用を何ら限定するものではない。   In addition, the non-aqueous electrolyte secondary battery 100 of the present invention using the positive electrode plate 20 of the present invention has functions such as an overcurrent blocking function and a battery temperature monitor in addition to the protection circuit, in addition to the usage mode for the battery pack. And the protection circuit may be used by being integrated with the non-aqueous electrolyte secondary battery. In such an embodiment, the battery pack can be used as a secondary battery having a protection function and a protection circuit without constituting a battery pack, and is highly versatile. In addition, some aspects demonstrated above are only illustrations, and do not limit use of the positive electrode plate 20 of this invention, or the nonaqueous electrolyte secondary battery 100 of this invention at all.

次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下、特に断りのない限り、部または%は質量基準である。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. Hereinafter, unless otherwise specified, parts or% is based on mass.

(実施例1)
Li(CH3COO)・2H2O[分子量:102.02]:5gに、純水:5gを加えたものと、チタンキレート剤(Ti(O−i−C372(C6143N)2):16gをシェル体の原料溶液とした。次いで、上記原料液:10gに、コア体である平均粒径4μmの正極活物質粒子(LiMn24):10gを混合し、電極活物質原料液とした。この電極活物質原料液を大気雰囲気の電気炉(高温雰囲気ボックス炉、光洋サーモシステム株式会社製、KB8610N−VP)内に設置し、1時間かけて450℃まで加熱し、その後、450℃に温度を維持したまま10分間加熱し、活物質を得た。次いで、正極板における正極活物質層を形成するための正極活物質層形成スラリーを以下のとおり調製した。活物質:10g、導電材としてアセチレンブラックHS−100(電気化学工業(株)製)を1g、およびVGCF(昭和電工(株)製)を0.2g、さらに樹脂製結着材として、PVDF((株)クレハ製、KF♯1100)を1.3g準備し、溶媒としてNMP(三菱化学(株)製):10gに溶解したPVDF樹脂溶液を分散させ、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、正極活物質層形成スラリーを調製した。
Example 1
Li (CH 3 COO) · 2H 2 O [molecular weight: 102.02]: 5 g added with 5 g of pure water, and titanium chelating agent (Ti (Oi-C 3 H 7 ) 2 (C 6 H 14 O 3 N) 2 ): 16 g was used as a shell raw material solution. Subsequently, positive electrode active material particles (LiMn 2 O 4 ): 10 g serving as a core body were mixed with 10 g of the above raw material liquid to obtain an electrode active material raw material liquid. This electrode active material raw material liquid is placed in an electric furnace (high-temperature atmosphere box furnace, manufactured by Koyo Thermo System Co., Ltd., KB8610N-VP) in an air atmosphere, heated to 450 ° C. over 1 hour, and then heated to 450 ° C. The mixture was heated for 10 minutes while maintaining the temperature to obtain an active material. Next, a positive electrode active material layer forming slurry for forming a positive electrode active material layer in the positive electrode plate was prepared as follows. Active material: 10 g, 1 g of acetylene black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as the conductive material, 0.2 g of VGCF (manufactured by Showa Denko Co., Ltd.), and PVDF (resin binder) Prepare 1.3g of Kureha Co., Ltd., KF # 1100), disperse the PVDF resin solution dissolved in 10g of NMP (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) as solvent, Excel Auto Homogenizer (Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) The mixture was stirred at 7000 rpm for 15 minutes to prepare a positive electrode active material layer forming slurry.

そして上記正極活物質層形成スラリーを、正極集電体として用いる厚さ15μmのアルミ箔上に、乾燥後の正極の活物質層の塗工量が80g/m2となるように塗布し、オーブンを用いて、120℃の空気雰囲気下で20分乾燥させて、集電体表面上に正極用の電極活物質層を形成した。さらにロールプレス機を用いて、加圧力:0.1ton/cm、速度10mm/秒の条件で、上記電極活物質層をプレスして、その後、140℃にて5分間、真空乾燥させて正極用電極板を得た。そして、所定の大きさ(直径15mmの円板)に裁断し、実施例1の正極板とした。 Then, the positive electrode active material layer-forming slurry was applied onto a 15 μm-thick aluminum foil used as a positive electrode current collector so that the applied amount of the positive electrode active material layer after drying was 80 g / m 2. Was dried in an air atmosphere at 120 ° C. for 20 minutes to form an electrode active material layer for the positive electrode on the surface of the current collector. Further, using a roll press machine, the electrode active material layer was pressed under the conditions of applied pressure: 0.1 ton / cm and speed of 10 mm / second, and then vacuum dried at 140 ° C. for 5 minutes for positive electrode use. An electrode plate was obtained. And it cut | judged to the predetermined | prescribed magnitude | size (disk 15 mm in diameter), and was set as the positive electrode plate of Example 1. FIG.

(実施例2)
実施例1のシェル体の原料液にかえて、Li(CH3COO)・2H2O[分子量:102.02]:10gとCo(NO32・6H2O[分子量:290.9]:30gと、メタノール:20gを混合したシェル体の原料液を使用した以外は、全て実施例1と同様にして、実施例2の正極板を得た。
(Example 2)
Instead of the shell body raw material liquid of Example 1, Li (CH 3 COO) · 2H 2 O [molecular weight: 102.02]: 10 g and Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O [molecular weight: 290.9] A positive electrode plate of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a shell material solution in which 30 g and 30 g of methanol were mixed was used.

(実施例3)
実施例2で得られた活物質:10g、導電材としてアセチレンブラックHS−100(電気化学工業(株)製)を1.0g、およびVGCF(昭和電工(株)製)を0.2g、さらに結着物質となる前駆体溶液としてLi(CH3COO)・2H2O[分子量:102.02]:1gと、Mn(NO32・6H2O[分子量:287.04]:5.7g、純水:2g、粘度調整剤としての樹脂材料(ヒドロキシエチルセルロース)0.1gを純水4.9gに溶解してなる粘度調整液5gを加えたものを混合、分散させ、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、正極活物質層形成スラリーを調製した。
(Example 3)
Active material obtained in Example 2: 10 g, 1.0 g of acetylene black HS-100 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material, 0.2 g of VGCF (manufactured by Showa Denko KK), and Li (CH 3 COO) · 2H 2 O [molecular weight: 102.02]: 1 g as a precursor solution to be a binder, Mn (NO 3 ) 2 · 6H 2 O [molecular weight: 287.04]: 5. 7 g, pure water: 2 g, a resin material (hydroxyethylcellulose) 0.1 g as a viscosity modifier added with 5 g of a viscosity adjusting solution prepared by dissolving 4.9 g of pure water was mixed and dispersed, and an Excel auto homogenizer ( Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) was stirred at 7000 rpm for 15 minutes to prepare a positive electrode active material layer forming slurry.

そして上記正極活物質層形成スラリーを、正極集電体として用いる厚さ15μmのアルミ箔上に、乾燥後の正極の活物質層の塗工量が80g/m2となるように塗布し、これを、窒素雰囲気の電気炉(高温雰囲気ボックス炉、光洋サーモシステム株式会社製、KB8610N−VP)内に設置し、1時間かけて室温(25℃)から480℃まで加熱しつつ昇温し、その後、480℃に温度を維持したまま30分間加熱を続け、その後、室温になるまで放置することで、集電体上に正極活物質層が形成された正極用電極板を得た。次いで、所定の大きさ(直径15mmの円板)に裁断し、これを実施例3の正極板とした。 Then, the positive electrode active material layer forming slurry was applied onto a 15 μm thick aluminum foil used as a positive electrode current collector so that the applied amount of the positive electrode active material layer after drying was 80 g / m 2. Is installed in an electric furnace (high temperature atmosphere box furnace, manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd., KB8610N-VP) in a nitrogen atmosphere, heated up from room temperature (25 ° C.) to 480 ° C. over 1 hour, and then Heating was continued for 30 minutes while maintaining the temperature at 480 ° C., and then allowed to stand until room temperature was reached, whereby a positive electrode plate having a positive electrode active material layer formed on a current collector was obtained. Subsequently, it was cut into a predetermined size (a disk having a diameter of 15 mm), and this was used as the positive electrode plate of Example 3.

(実施例4)
結着物質となる前駆体溶液としてチタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)(株式会社マツモト交商製、TC−100)5.0g、粘度調整剤としての樹脂材料(ヒドロキシエチルセルロース)0.1gを純水4.9gに溶解してなる粘度調整液5gを加えたものを混合、分散させ、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、正極活物質層形成スラリーを調製した以外は全て実施例3と同様にして、実施例4の正極板を得た。
Example 4
Titanium diisopropoxybis (acetylacetonate) (manufactured by Matsumoto Co., Ltd., TC-100) 5.0 g as a precursor solution to be a binder, 0.1 g of a resin material (hydroxyethylcellulose) as a viscosity modifier A mixture obtained by adding 5 g of a viscosity adjusting solution dissolved in 4.9 g of pure water is mixed and dispersed, and stirred with an Excel auto homogenizer (Nihon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) at a rotational speed of 7000 rpm for 15 minutes, and the positive electrode active material layer A positive electrode plate of Example 4 was obtained in the same manner as Example 3 except that the forming slurry was prepared.

(比較例1)
平均粒径4μmのLiMn24粉末:10g、導電材としてアセチレンブラック(電気化学工業社製、デンカブラック):1.2g、及び結着材としてPVDF(クレハ社製、KF#1100):0.9gを有機溶媒であるNMP(三菱化学社製):10gに溶解したPVDF樹脂溶液を分散させ、エクセルオートホモジナイザー(株式会社日本精機製作所)で7000rpmの回転数で15分間攪拌して、正極活物質層形成スラリーを調製した。この正極活物質層形成スラリーを乾燥後の塗工量が80g/m2となるように塗布し、オーブンを用いて、120℃の空気雰囲気下で20分乾燥させて、集電体表面上に正極用の電極活物質層を形成した。さらにロールプレス機を用いて、加圧力:0.1ton/cm、速度10mm/秒の条件で、上記電極活物質層をプレスして、その後、140℃にて5分間、真空乾燥させて正極用電極板を得た。そして、所定の大きさ(直径15mmの円板)に裁断し、比較例1の正極板とした。
(Comparative Example 1)
LiMn 2 O 4 powder having an average particle size of 4 μm: 10 g, acetylene black (Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.): 1.2 g as a conductive material, and PVDF (manufactured by Kureha Co., KF # 1100): 0 as a binder NMP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as an organic solvent: Disperse the PVDF resin solution dissolved in 10 g, and stir for 15 minutes at 7000 rpm with an Excel auto homogenizer (Nihon Seiki Seisakusho Co., Ltd.). A material layer forming slurry was prepared. This positive electrode active material layer forming slurry was applied so that the coating amount after drying was 80 g / m 2, and was dried in an air atmosphere at 120 ° C. for 20 minutes using an oven to form on the surface of the current collector. An electrode active material layer for the positive electrode was formed. Further, using a roll press machine, the electrode active material layer was pressed under the conditions of applied pressure: 0.1 ton / cm and speed of 10 mm / second, and then vacuum dried at 140 ° C. for 5 minutes for positive electrode use. An electrode plate was obtained. And it cut | judged to the predetermined magnitude | size (a 15-mm diameter disc), and was set as the positive electrode plate of the comparative example 1.

(比較例2)
実施例1のシェル体の原料液にかえて、Li(CH3COO)・2H2O[分子量:102.02]:2gと、Mn(CH3COO)2・4H2O[分子量:245.09]:9gと、メタノール:11gを加えたものを混合したシェル体の原料液を使用し、実施例1のコア体である平均粒径4μmの正極活物質粒子(LiMn24)にかえて、平均粒径5μmの正極活物質LiCoO2:10gを使用し、乾燥後の塗工量が59g/m2となるように塗布した以外は、全て実施例1と同様にして、比較例2の正極板を得た。
(Comparative Example 2)
Instead of the shell body raw material liquid of Example 1, Li (CH 3 COO) · 2H 2 O [molecular weight: 102.02]: 2 g and Mn (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O [molecular weight: 245. [09]: Using a shell raw material liquid in which 9 g of methanol and 11 g of methanol are mixed, the positive active material particles (LiMn 2 O 4 ) having an average particle diameter of 4 μm as the core body of Example 1 are used. Te, the cathode active having an average particle size of 5μm material LiCoO 2: using 10 g, except that the coating amount after drying was coated to a 59 g / m 2, the same procedure as in example 1, Comparative example 2 The positive electrode plate was obtained.

(電池特性評価)
<三極式コインセルの作製>
エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)混合溶媒(体積比=1:1)に、溶質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えて、当該溶質であるLiPF6の濃度が、1mol/Lとなるように濃度調整して、非水電解液を調製した。
(Battery characteristics evaluation)
<Production of tripolar coin cell>
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is added as a solute to a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio = 1: 1), and the concentration of LiPF 6 as the solute is 1 mol. The non-aqueous electrolyte was prepared by adjusting the concentration to be / L.

正極板として上述のとおり作製した実施例および比較例を作用極として用い、対極板及び参照極板として金属リチウム板、電解液として上記にて作製した非水電解液を用い、三極式コインセルを組み立て、下記充放電試験に供した。   Using the examples and comparative examples prepared as described above as the positive electrode plate as the working electrode, the metal lithium plate as the counter electrode plate and the reference electrode plate, the non-aqueous electrolyte prepared above as the electrolyte, The assembly was subjected to the following charge / discharge test.

(初期充電試験)
試験セルを、25℃の環境下で、電圧が4.3Vに達するまで定電流(1000μA)で定電流充電し、当該電圧が4.3Vに達した後は、電圧が4.3Vを上回らないように、当該電流(放電レート:1C)が5%以下となるまで減らしていき、定電圧で充電を行ない、満充電させた後、10分間休止させた。ここで、上記「1C」とは、上記三極式コインセルを用いて定電流放電して、1時間で放電終了となる電流値(放電終止電圧に達する電流値)のことを意味する。
(Initial charging test)
The test cell is charged with a constant current (1000 μA) under a 25 ° C. environment until the voltage reaches 4.3 V. After the voltage reaches 4.3 V, the voltage does not exceed 4.3 V. As described above, the current (discharge rate: 1C) was decreased until it became 5% or less, and the battery was charged at a constant voltage, fully charged, and then rested for 10 minutes. Here, “1C” means a current value (current value reaching the discharge end voltage) at which constant current discharge is performed using the tripolar coin cell and discharge is completed in one hour.

(初期放電試験)
その後、満充電された試験セルを、25℃の環境下で、電圧が4.3V(満充電電圧)から3.0V(放電終止電圧)になるまで、定電流(放電レート:1C)で定電流放電し、縦軸にセル電圧(V)、横軸に放電時間(h)をとり、放電曲線を作成し、実施例および比較例の正極板の初期放電容量(μAh)を求めた。
(Initial discharge test)
Thereafter, the fully charged test cell was fixed at a constant current (discharge rate: 1 C) in a 25 ° C. environment until the voltage changed from 4.3 V (full charge voltage) to 3.0 V (discharge end voltage). Current discharge was performed, the cell voltage (V) on the vertical axis and the discharge time (h) on the horizontal axis, a discharge curve was prepared, and the initial discharge capacities (μAh) of the positive plates of Examples and Comparative Examples were determined.

(初期充放電効率(%)の算出)
初期充放電効率%={(初期放電容量)÷(初期充電容量)}×100より算出した上記実施例および比較例の結果を表1に示す。
(Calculation of initial charge / discharge efficiency (%))
Initial charge / discharge efficiency% = {(initial discharge capacity) ÷ (initial charge capacity)} × 100 Table 1 shows the results of the above-described Examples and Comparative Examples.

Figure 2012094405
Figure 2012094405

上記の表からも分かるように、本発明の実施例1、2の正極板は、何れも活物質がコア体と、シェル体とから構成され、シェル体のアルカリ金属イオン放出電位が、コア体のそれよりも低いことから、シェル体を有しない比較例1、シェル体のアルカリ金属イオン放出電位よりもコア体のアルカリ金属イオン放出電位が低い比較例2に比べて、初期充放電効率の向上が図られたことが確認された。   As can be seen from the above table, each of the positive electrode plates of Examples 1 and 2 of the present invention has an active material composed of a core body and a shell body, and the alkali metal ion emission potential of the shell body is The initial charge / discharge efficiency is improved as compared with Comparative Example 1 having no shell body and Comparative Example 2 in which the alkali metal ion release potential of the core body is lower than the alkali metal ion release potential of the shell body. Has been confirmed.

10・・・非水電解液二次電池用活物質
11・・・コア体
12・・・シェル体
20・・・非水電解液二次電池用正極板
21、55・・・集電体
22・・・正極活物質層
32・・・正極端子
33・・・負極端子
34・・・保護回路基板
35・・・外部接続コネクタ
36a、36b・・・樹脂容器
37・・・端部ケース
38a、38b・・・外部接続窓
70・・・セパレータ
81、82・・・外装
100・・・非水電解液二次電池
200・・・電池パック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Active material for non-aqueous electrolyte secondary battery 11 ... Core body 12 ... Shell body 20 ... Positive electrode plate for non-aqueous electrolyte secondary battery 21, 55 ... Current collector 22 ... positive electrode active material layer 32 ... positive electrode terminal 33 ... negative electrode terminal 34 ... protective circuit board 35 ... external connector 36a, 36b ... resin container 37 ... end case 38a, 38b ... External connection window 70 ... Separator 81, 82 ... Exterior 100 ... Non-aqueous electrolyte secondary battery 200 ... Battery pack

Claims (6)

非水電解液二次電池用活物質であって、
前記非水電解液二次電池用活物質は、コア体と、該コア体の表面の少なくとも一部を覆うように固着されるシェル体とから構成され、
前記コア体及び前記シェル体は、いずれも電極活物質からなり、
前記シェル体の電極活物質は、前記コア体の電極活物質よりもアルカリ金属イオン放出電位が低いことを特徴とする非水電解液二次電池用活物質。
An active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery,
The non-aqueous electrolyte secondary battery active material is composed of a core body and a shell body fixed so as to cover at least a part of the surface of the core body,
The core body and the shell body are both made of an electrode active material,
The active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the electrode active material of the shell body has a lower alkali metal ion release potential than the electrode active material of the core body.
前記コア体の電極活物質、およびシェル体の電極活物質が、コバルト、ニッケル、マンガン、鉄、及びチタンの中から選択される1種以上の金属と、リチウムとの複合酸化物であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池用活物質。   The electrode active material of the core body and the electrode active material of the shell body are complex oxides of at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, iron, and titanium and lithium. The active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the active material is a non-aqueous electrolyte secondary battery. 前記シェル体の電極活物質が、非水電解液を透過させることが可能な電極活物質であることを特徴とする請求項1又は2に記載の非水電解液二次電池用活物質。   The active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the electrode active material of the shell body is an electrode active material capable of transmitting a non-aqueous electrolyte. 集電体と、電極活物質層とからなる非水電解液二次電池用正極板であって、
前記電極活物質層は、活物質と、結着物質とから構成され、
前記活物質が、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池用活物質であることを特徴とする非水電解液二次電池用正極板。
A positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a current collector and an electrode active material layer,
The electrode active material layer is composed of an active material and a binder material,
A positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the active material is the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3.
正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に設けられるセパレータと、非水電解液とを少なくとも備えた非水電解液二次電池であって、
前記正極板が請求項4に記載の非水電解液二次電池用正極板であることを特徴とする非水電解液二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and a non-aqueous electrolyte solution,
The said positive electrode plate is a positive electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary batteries of Claim 4, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
収納ケースと、正極端子および負極端子を備える非水電解液二次電池と、過充電および過放電保護機能を有する保護回路とを少なくとも備え、前記収納ケースに前記非水電解液二次電池および前記保護回路が収納されて構成される電池パックにおいて、
前記非水電解液二次電池が、請求項5に記載の非水電解液二次電池であることを特徴とする電池パック。
A storage case; a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode terminal and a negative electrode terminal; and a protection circuit having an overcharge and over-discharge protection function, wherein the storage case includes the non-aqueous electrolyte secondary battery and the In a battery pack configured to contain a protection circuit,
The battery pack, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery is the non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5.
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