JP2012096974A - Lithium manganese compound oxide-carbon composite and method of manufacturing the same - Google Patents

Lithium manganese compound oxide-carbon composite and method of manufacturing the same Download PDF

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Tomonari Takeuchi
友成 竹内
Mitsuharu Tabuchi
光春 田渕
Yoko Nabeshima
洋子 鍋島
Hiroyuki Kageyama
博之 蔭山
Kuniaki Tatsumi
国昭 辰巳
Junji Akimoto
順二 秋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new positive electrode material for a lithium ion secondary battery, which is a material indicating a high average discharge voltage in a discharge cycle and having an excellent discharge capacity, has fewer restrictions in terms of resources, is capable of being obtained by using an inexpensive raw material, and is capable of demonstrating more excellent charge/discharge characteristics compared to a well-known positive electrode material of a low cost.SOLUTION: For a lithium manganese compound oxide-carbon composite, lithium manganese compound oxide indicated by the compositional formula: Li(MnTi)O(provided that -1/3<x<1/3, 0.4≤y≤0.6) is bonded through carbon. The average valence of a manganese element in the lithium manganese compound oxide is equal to or smaller than 3.8, and the lithium manganese compound oxide contains the crystal phase of a cubic rock-salt type structure.

Description

本発明は、次世代低コストリチウムイオン二次電池の正極材料として有用なリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体、その製造方法、及び該複合体を正極材料とするリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium manganese composite oxide-carbon composite useful as a positive electrode material for a next-generation low-cost lithium ion secondary battery, a production method thereof, and a lithium ion secondary battery using the composite as a positive electrode material.

近年の多様な機器やシステムの発展により、動力源としての蓄電池の高性能化の要求がますます高くなってきている。中でもリチウムイオン二次電池は、携帯通信機器、ノート型パソコン等の電子機器の電源を担う二次電池として広く普及が進んでおり、また環境負荷低減の観点から自動車のモーター駆動用バッテリーとしても期待されている。このため、リチウムイオン二次電池は今後一層の需要増加が予想され、またこれら機器の高性能化に対応した高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池の開発が求められている。   With the development of various devices and systems in recent years, there is an increasing demand for higher performance of storage batteries as a power source. In particular, lithium ion secondary batteries are widely used as secondary batteries that power electronic devices such as portable communication devices and laptop computers, and are also expected to be used as motor drive batteries for automobiles from the viewpoint of reducing environmental impact. Has been. For this reason, the demand for lithium ion secondary batteries is expected to increase further in the future, and the development of high energy density lithium ion secondary batteries corresponding to higher performance of these devices is demanded.

現行のリチウムイオン二次電池においては、正極材料として主にリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)が用いられているが、希少金属であるコバルトを多量に含むため、リチウムイオン二次電池の素材コストを上昇させる要因の一つになっている。今後、車載用等への用途拡大や電池の大型化に伴う需要増加に対して、LiCoO2から成る正極材料のみでは対応することは困難であると考えられる。 In the current lithium ion secondary battery, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) is mainly used as the positive electrode material, but because it contains a large amount of cobalt, which is a rare metal, the material cost of the lithium ion secondary battery is reduced. It has become one of the factors that raise it. In the future, it is considered difficult to respond to the increase in demand accompanying the expansion of applications for in-vehicle use, etc. and the increase in size of batteries, using only a positive electrode material made of LiCoO 2 .

LiCoO2に代替しうる正極材料としては、より安価で資源的に制約の少ない元素から成る材料としてリチウムニッケル酸化物(LiNiO2)、リチウムマンガン酸化物(LiMn2O4)等が研究開発され、一部代替材料として実用化されている。しかしながら、LiNiO2は充電時に電池の安全性を低下させるという問題があり、LiMn2O4は高温(約60℃)充放電時に3価のマンガンが電解液中に溶出し、それが電池性能を著しく劣化させるという問題があるため、これら材料への代替はあまり進んでいない。 As cathode materials that can replace LiCoO 2 , lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), etc. have been researched and developed as cheaper and less resource-constrained elements. Some have been put to practical use as alternative materials. However, LiNiO 2 has the problem of reducing the safety of the battery during charging, and LiMn 2 O 4 elutions trivalent manganese into the electrolyte during high-temperature (about 60 ° C) charging and discharging, which improves battery performance. Substitutions for these materials are less advanced due to the problem of significant degradation.

一方、リチウムマンガン酸化物の中では、Li2MnO3という正極材料も提案されており、高容量を示すことから近年盛んに研究開発が行われている。本発明者らは、資源的に豊富で安価な鉄やチタンを含有するリチウムマンガン酸化物(鉄含有Li2MnO3およびチタン含有Li2MnO3)が高容量を示し、特に特定の化学組成、遷移金属イオン分布を持つ場合、室温において高電流密度下で優れた放電特性を示すことや低温で優れた放電特性を示すことを見出している(下記特許文献1−6参照)。 On the other hand, among lithium manganese oxides, a positive electrode material called Li 2 MnO 3 has also been proposed, and has been actively researched and developed in recent years because of its high capacity. The present inventors have shown that lithium manganese oxides (iron-containing Li 2 MnO 3 and titanium-containing Li 2 MnO 3 ) containing iron and titanium, which are resource-rich and inexpensive, exhibit a high capacity, particularly with a specific chemical composition, It has been found that when it has a transition metal ion distribution, it exhibits excellent discharge characteristics under high current density at room temperature and excellent discharge characteristics at low temperatures (see Patent Documents 1-6 below).

このように、リチウムコバルト系正極材料に代替しうるリチウムマンガン系正極材料が種々報告されているが、これら材料は初期充電平坦電位が約4.5Vと高いなどのため、初期効率などの特性改善のためには、Ni、Co等の3価以下の添加元素が活性化元素として必須となっている(下記非特許文献1参照)。一方、Li2MnO3中の4価のMnを還元させて3価の状態にすれば、同様の特性改善を示す正極材料が得られることが期待される。しかしながら、単純な還元反応では斜方晶LiMnO2が副成し、この斜方晶LiMnO2はサイクルを経ると充放電曲線を徐々に変化させるなどの悪影響を及ぼすため、これが出現しないような還元反応が必要となる。 As described above, various lithium manganese-based cathode materials that can be substituted for lithium-cobalt-based cathode materials have been reported. However, since these materials have a high initial charge flat potential of about 4.5 V, they have improved characteristics such as initial efficiency. For this purpose, additive elements having a valence of 3 or less, such as Ni and Co, are essential as activation elements (see Non-Patent Document 1 below). On the other hand, if tetravalent Mn in Li 2 MnO 3 is reduced to a trivalent state, it is expected that a positive electrode material exhibiting the same characteristic improvement is obtained. However, in a simple reduction reaction, orthorhombic LiMnO 2 is formed as a by-product, and this orthorhombic LiMnO 2 has adverse effects such as gradually changing the charge / discharge curve through cycles, so that this does not appear. Is required.

また、Li2MnO3は電子伝導性が低いため、比較的低い電流密度での充放電しか行えないという問題もあった。この問題に対しては、活物質粒子の微粒子化や、導電材である炭素との複合化などの方法が試みられているが、いずれもタップ密度が低下し、そのため電極密度が低下して、電池の体積エネルギー密度が低下することが指摘されている。 In addition, since Li 2 MnO 3 has low electron conductivity, there is a problem that only charging and discharging can be performed at a relatively low current density. In order to solve this problem, methods such as micronization of active material particles and compounding with carbon as a conductive material have been attempted, but in both cases, the tap density is reduced, so the electrode density is reduced, It has been pointed out that the volumetric energy density of the battery decreases.

特開2002−68748号公報JP 2002-68748 A 特開2002−121026号公報JP 2002-121026 A 特開2005−154256号公報JP 2005-154256 A 特開2008−63211号公報JP 2008-63211 A 特開2009−179501号公報JP 2009-179501 A 特開2009−274940号公報JP 2009-274940 A

田渕光春ら、第50回電池討論会講演要旨集、1A11、2009年11月(京都)Mitsuharu Tanabe et al., 50th Battery Symposium Abstracts, 1A11, November 2009 (Kyoto)

本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、充放電サイクルにおいて高い平均放電電圧を示し、かつ良好な放電容量を有する材料であって、資源的な制約が少なく、かつ安価な原料を使用して得ることができ、更に、公知の低価格の正極材料と比較して、より優れた充放電特性を発揮できる新規なリチウムイオン二次電池用正極材料を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described state of the art, and its main purpose is a material that exhibits a high average discharge voltage in a charge / discharge cycle and has a good discharge capacity, and is resource-intensive. New positive electrode for lithium-ion secondary batteries that can be obtained by using inexpensive raw materials with less restrictions and that can exhibit better charge / discharge characteristics than known low-cost positive electrode materials Is to provide materials.

本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、特定の組成を有するリチウムマンガン系複合酸化物を原料として用い、これを炭素粉末と共に電子伝導性容器内に充填し、非酸化性雰囲気下において、直流パルス電流を通電して加熱反応させる方法によれば、該複合酸化物中のマンガンイオンが還元されて平均価数が3.8以下という低い値となり、且つ導電材である炭素粉末と複合化した状態となることを見出した。このようにして得られる複合体は、従来の方法で得られるMn価数が高い複合酸化物と比較して優れた放電特性を有し、しかも、複合酸化物と炭素が密接に接合して、高密度で電子伝導性が向上した状態となることを見出した。特に、リチウムマンガン系複合酸化物が、特定比率の立方晶岩塩型構造の結晶相を含む場合には、更に、初期放電容量が大きく向上し、初期充放電効率も高くなることを見出した。そして、この様な特徴を有するリチウムマンガン系複合酸化物と炭素の複合体をリチウムイオン電池用の正極活物質として用いることによって、優れた性能のリチウムイオン二次電池を作製できることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。   The present inventor has intensively studied to achieve the above-described object. As a result, a lithium manganese complex oxide having a specific composition is used as a raw material, and this is filled together with carbon powder into an electron conductive container, and a direct current pulse current is applied to cause a heating reaction in a non-oxidizing atmosphere. According to the method, it has been found that the manganese ions in the composite oxide are reduced to have a low average valence of 3.8 or less and are in a composite state with the carbon powder as the conductive material. The composite obtained in this way has excellent discharge characteristics as compared with a composite oxide having a high Mn valence obtained by a conventional method, and the composite oxide and carbon are closely bonded, It was found that the electron conductivity was improved at high density. In particular, it has been found that when the lithium manganese based composite oxide includes a crystal phase of a cubic rock salt type structure at a specific ratio, the initial discharge capacity is greatly improved and the initial charge / discharge efficiency is also increased. The inventors have found that a lithium-ion secondary battery having excellent performance can be produced by using a lithium-manganese composite oxide-carbon composite having such characteristics as a positive electrode active material for a lithium-ion battery. The present invention has been completed.

即ち、本発明は、下記のチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体、その製造方法及び該複合体を含むリチウムイオン二次電池を提供するものである。
1. 組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(但し、-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表されるリチウムマンガン系複合酸化物が炭素を介して接合した複合体であって、該リチウムマンガン系複合酸化物におけるマンガン元素の平均価数が3.8以下であり、該リチウムマンガン系複合酸化物が立方晶岩塩型構造の結晶相を含むものである、リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体。
2. リチウムマンガン系複合酸化物における立方晶岩塩型構造結晶相と層状岩塩型構造結晶相の比率が、立方晶岩塩型構造結晶相:層状岩塩型構造結晶相=60:40〜85:15である上記項1に記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体。
3. リチウムマンガン系複合酸化物と炭素の合計量を基準として、炭素の比率が0.001〜30重量%である上記項1又は2に記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体。
4. 組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表されるリチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末を導電性容器内に充填し、非酸化性雰囲気下において、直流パルス電流を通電して加熱反応させることを特徴とする、上記項1〜3のいずれかに記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体の製造方法。
5. 加圧下に直流パルス電流を通電する上記項4に記載の方法。
6. 上記項1〜3のいずれかに記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質。
7. 上記項6に記載の正極活物質を構成要素として含むリチウムイオン二次電池。
That is, the present invention provides the following lithium manganese composite oxide-carbon composite, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery including the composite.
1. Composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (where -1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) In which the average valence of manganese element in the lithium manganese composite oxide is 3.8 or less, and the lithium manganese composite oxide is a crystal having a cubic rock salt structure. A lithium manganese based composite oxide-carbon composite containing a phase.
2. The ratio of the cubic rock salt structure crystal phase to the layered rock salt structure crystal phase in the lithium manganese composite oxide is cubic rock salt structure crystal phase: layered rock salt structure crystal phase = 60: 40 to 85:15 Item 2. The lithium manganese composite oxide-carbon composite according to Item 1.
3. 3. The lithium manganese composite oxide-carbon composite according to item 1 or 2, wherein the carbon ratio is 0.001 to 30% by weight based on the total amount of the lithium manganese composite oxide and carbon.
4). Composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (-1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) Lithium manganese complex oxide and carbon The lithium manganese based composite oxide according to any one of the above items 1 to 3, wherein the powder is filled in a conductive container, and is heated and reacted by applying a direct current pulse current in a non-oxidizing atmosphere. -Manufacturing method of carbon composite.
5. Item 5. The method according to Item 4, wherein a DC pulse current is applied under pressure.
6). The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries which consists of a lithium manganese type complex oxide-carbon composite in any one of said claim | item 1-3.
7). 7. A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material according to item 6 as a constituent element.

以下、本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体およびその製造方法について具体的に説明する。   Hereinafter, the lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention and the production method thereof will be specifically described.

(1)リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体
本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、特定組成のリチウムマンガン系複合酸化物同士が導電材である炭素を介して強固に接合されて高密度化されたものであり、単に、リチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末が混合された状態ではなく、該複合酸化物の表面の一部又は全体に炭素が付着した状態において強固に接合した状態となっている。
(1) Lithium Manganese Composite Oxide-Carbon Composite The lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention is firmly bonded to the lithium manganese composite oxide having a specific composition via carbon, which is a conductive material. It is not only a state in which the lithium manganese composite oxide and the carbon powder are mixed, but in a state in which carbon is attached to a part or the whole of the surface of the composite oxide. It is in a joined state.

この際の複合体の接合状態は、100mlビーカーに該複合体0.5g及び水/エタノール混合溶液(体積比率 1:1)50mlを入れて、長さ3cm、中心部断面直径5mmの回転子を毎分600回転させて5分間撹拌しても炭素材料が分離しないことにより定義される。この点において、該複合酸化物と炭素粉末との混合物と明確に区別されるものである。   At this time, the composite was joined by placing 0.5 g of the composite and 50 ml of a water / ethanol mixed solution (volume ratio 1: 1) in a 100 ml beaker, and placing a rotor having a length of 3 cm and a central cross-sectional diameter of 5 mm. It is defined by the fact that the carbon material does not separate even when stirred at 600 rpm for 5 minutes. In this respect, it is clearly distinguished from a mixture of the composite oxide and carbon powder.

該複合体では、リチウムマンガン系複合酸化物と炭素の比率は該複合体の全量を基準として、炭素の含有量が、0.001〜30重量%程度であり、好ましくは0.01〜20重量%程度である。   In the composite, the ratio of the lithium manganese composite oxide and carbon is about 0.001 to 30% by weight, preferably 0.01 to 20% by weight, based on the total amount of the composite. %.

該複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物は、組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(但し、-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表される化合物であって、酸化物の一般的な結晶構造である岩塩型構造を基本とし、公知物質であるa-LiFeO2に類似する立方晶岩塩型構造 The lithium manganese composite oxide in the composite has a composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (where −1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6), a cubic rock salt structure similar to the well-known substance a-LiFeO 2 based on the rock salt structure that is the general crystal structure of oxides

Figure 2012096974
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の結晶相を主要な結晶相として含むものであり、更に、陽イオン分布の異なる他の岩塩型構造の結晶相、例えば、公知物質であるLi2MnO3類似の単斜晶層状岩塩型構造 The crystal phase of other rock salt structures with different cation distribution, for example, a monoclinic layered rock salt structure similar to Li 2 MnO 3 which is a known substance

Figure 2012096974
Figure 2012096974

の結晶相、公知物質であるLiCoO2やLiNiO2類似の六方晶層状岩塩型構造 Crystal phase, known hexagonal layered rock-salt structure similar to LiCoO 2 and LiNiO 2

Figure 2012096974
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の結晶相等を含む混合相であってもよい。後述する製造方法によれば、得られるリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物は、通常、立方晶岩塩型構造の結晶相を主要な結晶相として、その他に単斜晶層状岩塩型構造、六方晶層状岩塩型構造等の層状岩塩型構造の結晶相を含む場合があり、両者の重量比は、立方晶岩塩型構造結晶相:層状岩塩型構造結晶相=50:50〜100:0程度の範囲となる。このようなリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、平均放電電圧が高く、高い放電容量を有し、エネルギー密度の高い正極材料となる。特に、立方晶岩塩型構造結晶相:層状岩塩型構造結晶相(重量比)=60:40〜85:15程度の範囲の場合には、更に、初期放電効率が向上し、放電容量も著しく高い値を示す。 A mixed phase including a crystal phase of According to the production method described later, the lithium manganese composite oxide in the obtained lithium manganese composite oxide-carbon composite usually has a cubic rock salt structure crystal phase as the main crystal phase, and other monoclinic structures. The crystal phase of the layered rock salt type structure such as the crystal layered rock salt type structure or the hexagonal layered rock salt type structure may be included. The range is about 50 to 100: 0. Such a lithium manganese composite oxide-carbon composite has a high average discharge voltage, a high discharge capacity, and a positive electrode material having a high energy density. In particular, when the cubic rock salt structure crystal phase: layered rock salt structure crystal phase (weight ratio) is in the range of about 60:40 to 85:15, the initial discharge efficiency is further improved and the discharge capacity is remarkably high. Indicates the value.

本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物は、上記した組成式で表されるものであって、マンガン元素の平均価数が3.8以下であることを特徴とするものである。   The lithium manganese composite oxide in the lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention is represented by the above composition formula, and the average valence of the manganese element is 3.8 or less. It is a feature.

尚、本発明において、マンガン元素の平均価数は、後述する実施例で示す通り、マンガンとチタンの平均価数をヨウ素滴定法によって測定し、別途測定したマンガン及びチタンの含有量とチタンの平均価数に基づいて、下記式により算出した値である。
マンガン元素の平均価数=(マンガン及びチタンの平均価数−チタンの平均価数×チタン含有量y値)/マンガン含有量(1−y)
従来知られているリチウムマンガン系複合酸化物では、マンガン元素は基本的には4価の元素として、単斜晶層状岩塩型構造を有するLi2MnO3を構成する成分として存在する。Li2MnO3に関しては、参考文献1(C. S. Johnson, J. S. Kim, C. Lefief, J. T. Vaughey, and M. M. Thackeray, Electrochemistry Communication, vol. 6, p.1085-1091 (2004).)において、初期充電時に4.5V付近にLi2O脱離に伴う電位平坦部が出現するが、5.0Vまでの充電容量が383mAh/gであるのに対し、4.5Vに達するまでの容量は20mAh/gであると報告されている。更に、参考文献1には、Li2MnO3の放電容量は208mAh/gであり、初期充放電効率は54%と低い値であることが記載されている。
In the present invention, the average valence of the manganese element is determined by measuring the average valence of manganese and titanium by the iodine titration method as shown in the examples described later, and the average content of manganese and titanium and the average of titanium measured separately. It is a value calculated by the following formula based on the valence.
Average valence of manganese element = (average valence of manganese and titanium−average valence of titanium × titanium content y value) / manganese content (1-y)
In the lithium manganese based composite oxide known conventionally, manganese element is basically a tetravalent element and exists as a component constituting Li 2 MnO 3 having a monoclinic layered rock salt type structure. Regarding Li 2 MnO 3 , reference 1 (CS Johnson, JS Kim, C. Lefief, JT Vaughey, and MM Thackeray, Electrochemistry Communication, vol. 6, p.1085-1091 (2004).) A potential flat part due to Li 2 O desorption appears in the vicinity of 4.5 V, but the charge capacity up to 5.0 V is 383 mAh / g, whereas the capacity to reach 4.5 V is reported to be 20 mAh / g. Has been. Further, Reference 1 describes that the discharge capacity of Li 2 MnO 3 is 208 mAh / g, and the initial charge / discharge efficiency is a low value of 54%.

これに対して、本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、後述した製造方法によって作製できるものであり、該複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物のマンガンが平均価数3.8以下という低い価数を有し、且つ、立方晶岩塩型構造を主要な結晶相として含む新規な化合物である。このような特徴を有する本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、従来知られている4価のマンガンを含み、単斜晶層状岩塩型構造を主要な結晶相とするLi2MnO3で表わされるリチウムマンガン系酸化物の複合電極と比較して優れた充放電特性を有するものであり、平均放電電圧が高く、高い放電容量を有するものとなる。特に、特定範囲の立方晶岩塩型構造結晶相を含む場合には、更に、初期放電効率が高い値となり、初期放電容量も著しく増大する。この理由については明確ではないが、平均価数3.8以下のマンガンを含むリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、4.5V以下の低い電圧でLi脱離が可能であり、これにより初期充放電効率及び放電容量が向上するものと考えられる。 In contrast, the lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention can be produced by the production method described later, and the manganese of the lithium manganese composite oxide in the composite has an average valence of 3.8. It is a novel compound having a low valence of the following and containing a cubic rock salt structure as a main crystal phase. The lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention having such characteristics includes a conventionally known tetravalent manganese and a Li 2 MnO having a monoclinic layered rock salt structure as a main crystal phase. Compared with the composite electrode of lithium manganese oxide represented by 3 , it has excellent charge / discharge characteristics, has a high average discharge voltage, and has a high discharge capacity. In particular, when a cubic rock salt type structure crystal phase in a specific range is included, the initial discharge efficiency is further increased and the initial discharge capacity is remarkably increased. Although the reason for this is not clear, a lithium manganese composite oxide-carbon composite containing manganese having an average valence of 3.8 or less can be desorbed from Li at a low voltage of 4.5 V or less, which It is considered that the charge / discharge efficiency and the discharge capacity are improved.

本発明では、組成式Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表される化合物におけるマンガン元素の平均価数は3.8以下であることが必要であり、3.78以下であることが好ましい。また、マンガンの平均価数が低下するとともに、組成式中のLi含有量が低くなるので、十分な充放電容量を確保するためには、マンガン元素の平均価数は2.5以上であることが望ましく、2.7以上であることがより好ましい。 In the present invention, the manganese element in the compound represented by the composition formula Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (-1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) The average valence needs to be 3.8 or less, preferably 3.78 or less. In addition, the average valence of manganese decreases, and the Li content in the composition formula decreases, so in order to ensure sufficient charge / discharge capacity, the average valence of manganese element is 2.5 or more. Is desirable, and is more preferably 2.7 or more.

本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物は、上記した組成式に示す通り、LiおよびMnを必須の元素として含む酸化物であって、更にTiを添加元素として固溶させたものである。   The lithium manganese composite oxide in the lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention is an oxide containing Li and Mn as essential elements as shown in the above composition formula, and further containing Ti as an additive element As a solid solution.

固溶させるTi量(y値:Ti/(Ti+Mn))は、MnやLiを置換するかたちで岩塩型構造中に存在していると思われる。Tiは4価状態で存在しており、特許文献4で記述したようなLi欠損の抑制や粉体特性の変化に寄与しているものと思われる。本発明リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物では、Mnに比べてさらに充放電に関与させることが困難なTiを多量に使用することは充放電容量の低下を招くので好ましくない。一方、Tiの固溶量が少なすぎる場合には、Li欠損抑制などの効果が十分に発揮されない。このため、該リチウムマンガン系複合酸化物におけるTi量は、Li以外の金属量の60モル%程度以下、40モル%以上(0.4≦y≦0.6)とする。   The amount of Ti to be dissolved (y value: Ti / (Ti + Mn)) appears to be present in the rock salt structure by substituting Mn and Li. Ti exists in a tetravalent state, and is considered to contribute to the suppression of Li deficiency and the change in powder characteristics as described in Patent Document 4. In the lithium manganese complex oxide in the lithium manganese complex oxide-carbon complex of the present invention, the use of a large amount of Ti that is more difficult to be involved in charge / discharge than Mn leads to a decrease in charge / discharge capacity. Therefore, it is not preferable. On the other hand, when the solid solution amount of Ti is too small, effects such as suppression of Li deficiency are not sufficiently exhibited. For this reason, the amount of Ti in the lithium manganese composite oxide is about 60 mol% or less and 40 mol% or more (0.4 ≦ y ≦ 0.6) of the amount of metal other than Li.

本発明リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物において、立方晶および層状岩塩型の結晶構造を保つことができる限り、Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2のx値は遷移金属の平均価数によって-1/3から1/3の間の値をとることができる。 In the lithium manganese complex oxide in the lithium manganese complex oxide-carbon complex of the present invention, as long as the cubic and layered rock salt type crystal structure can be maintained, Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1 The x value of -x O 2 can take a value between -1/3 and 1/3 depending on the average valence of the transition metal.

更に、本発明リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、充放電特性に重大な影響を及ぼさない範囲(最大10重量%程度)の水酸化リチウム、炭酸リチウム、チタン化合物、鉄化合物、マンガン化合物(それらの水和物および複合酸化物も含む)などの不純物相を含んでいても良い。   Further, the lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention is lithium hydroxide, lithium carbonate, titanium compound, iron compound, manganese compound in a range that does not significantly affect the charge / discharge characteristics (up to about 10% by weight). An impurity phase such as (including hydrates and composite oxides thereof) may also be included.

(2)リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体の製造方法
本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表されるリチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末を導電性容器内に充填し、非酸化性雰囲気下において、直流パルス電流を通電して加熱反応させる方法によって得ることができる。以下、この方法について具体的に説明する。
(2) Method for Producing Lithium Manganese Composite Oxide-Carbon Composite The lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention has a composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (-1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) Lithium manganese complex oxide and carbon powder are filled in a conductive container and DC pulse is applied in a non-oxidizing atmosphere. It can be obtained by a method in which an electric current is applied to cause a heating reaction. Hereinafter, this method will be specifically described.

(i)リチウムマンガン系複合酸化物
原料として用いるリチウムマンガン系複合酸化物は、目的とするリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体におけるリチウムマンガン系複合酸化物と同一の組成を有する酸化物、即ち、組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表されるリチウムマンガン系複合酸化物を用いる。但し、原料として用いるリチウムマンガン系複合酸化物におけるマンガンの平均価数は4価である。また、該複合酸化物の結晶構造については、特に限定はなく、立方晶岩塩型構造の結晶相、単斜晶層状岩塩型構造の結晶相などを任意の比率で含む複合酸化物を用いることができる。特に、複合体を構成するリチウムマンガン系複合酸化物における立方晶岩塩型構造結晶相の比率が60〜85重量%程度の範囲にある複合体を形成する場合には、原料として用いるリチウムマンガン系複合酸化物における立方晶岩塩型構造結晶相の比率が10重量%程度以下のものを用いることが好ましい。
(I) The lithium manganese composite oxide used as the lithium manganese composite oxide raw material is an oxide having the same composition as the lithium manganese composite oxide in the target lithium manganese composite oxide-carbon composite, , Composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (-1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) Use. However, the average valence of manganese in the lithium manganese composite oxide used as a raw material is tetravalent. Further, the crystal structure of the composite oxide is not particularly limited, and a composite oxide containing a crystal phase of a cubic rock salt structure, a crystal phase of a monoclinic layered rock salt structure, etc. in an arbitrary ratio may be used. it can. In particular, when forming a composite in which the ratio of the cubic rock salt type structure crystal phase in the lithium manganese composite oxide constituting the composite is in the range of about 60 to 85% by weight, the lithium manganese composite used as a raw material It is preferable to use the oxide having a cubic rock salt structure crystal phase ratio of about 10% by weight or less.

該リチウムマンガン系複合酸化物の粒径については、特に限定はないが、通常、平均粒径1〜50μm程度の粉末状のものを用いることが好ましい。尚、本願明細書では、平均粒径とは、乾式のレーザー回折・散乱式による粒度分布測定で、累積度数分布が50%となる粒径である。   The particle size of the lithium manganese composite oxide is not particularly limited, but it is usually preferable to use a powdery one having an average particle size of about 1 to 50 μm. In the present specification, the average particle size is a particle size at which the cumulative frequency distribution is 50% in the particle size distribution measurement by a dry laser diffraction / scattering method.

このようなリチウムマンガン系複合酸化物の製造方法については特に限定はなく、通常の複合酸化物合成法である水熱反応法、固相反応法などにより製造することが可能である。特に、優れた充放電性能を有する複合酸化物を容易に形成可能である点から、水熱反応を利用した製造方法が好ましい。   There are no particular limitations on the method for producing such a lithium manganese composite oxide, and it can be produced by a hydrothermal reaction method, a solid phase reaction method, or the like, which is a common composite oxide synthesis method. In particular, a production method utilizing a hydrothermal reaction is preferable because a composite oxide having excellent charge / discharge performance can be easily formed.

水熱反応を使用した製造方法の一例を示すと、まず、マンガンイオン及びチタンイオンの生成源となる金属化合物を水、水/アルコール混合物などに溶解させた混合溶液をアルカリ性として沈殿物を形成する。次いで、これに酸化剤と水溶性リチウム化合物を添加してアルカリ性条件下で水熱処理を行うことによってリチウムマンガン系複合酸化物を得ることができる。次いで、得られたリチウムマンガン系複合酸化物にリチウム化合物を添加して焼成する。この際、リチウム化合物の添加量や焼成条件を調整することによって、粒径などの粉体特性やLi含有量等を制御して目的とするリチウムマンガン系複合酸化物を得ることができる。以下、この製造方法について、具体的に説明する。   An example of a production method using a hydrothermal reaction is as follows. First, a precipitate is formed by making a mixed solution in which a metal compound, which is a source of manganese ions and titanium ions, dissolved in water, a water / alcohol mixture or the like is alkaline. . Subsequently, an oxidizing agent and a water-soluble lithium compound are added thereto, and hydrothermal treatment is performed under alkaline conditions, whereby a lithium manganese composite oxide can be obtained. Next, a lithium compound is added to the obtained lithium manganese composite oxide and fired. At this time, by adjusting the addition amount of the lithium compound and the firing conditions, the target lithium manganese-based composite oxide can be obtained by controlling the powder characteristics such as the particle size, the Li content, and the like. Hereinafter, this manufacturing method will be specifically described.

マンガン化合物及びチタン化合物としては、これらの化合物を含む混合水溶液を形成できる成分であれば特に限定なく使用できる。通常、水溶性の化合物を用いればよい。この様な水溶性化合物の具体例としては、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩などの水溶性塩、水酸化物などを挙げることができる。これらの水溶性化合物は、無水物および水和物のいずれであってもよい。また、酸化物などの非水溶性化合物であっても、例えば、塩酸などの酸を用いて溶解させて水溶液として用いることが可能である。 これらの各原料化合物は、各金属源について、それぞれ単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   As a manganese compound and a titanium compound, if it is a component which can form the mixed aqueous solution containing these compounds, it can use without limitation. Usually, a water-soluble compound may be used. Specific examples of such water-soluble compounds include water-soluble salts such as chlorides, nitrates, sulfates, oxalates and acetates, hydroxides and the like. These water-soluble compounds may be either anhydrides or hydrates. Further, even a water-insoluble compound such as an oxide can be used as an aqueous solution after being dissolved using an acid such as hydrochloric acid. Each of these raw material compounds may be used alone or in combination of two or more for each metal source.

該混合水溶液におけるマンガン化合物及びチタン化合物の混合割合は、目的とする複合酸化物における各元素比と同様の元素比となるようにすればよい。   What is necessary is just to make it the mixing ratio of the manganese compound and titanium compound in this mixed aqueous solution become the same element ratio as each element ratio in the target complex oxide.

混合水溶液中の各化合物の濃度については、特に限定的ではなく、均一な混合水溶液を形成でき、且つ円滑に共沈物を形成できるように適宜決めればよい。通常、マンガン化合物及びチタン化合物の合計濃度を、0.01〜5mol/l程度、好ましくは0.1〜2mol/l程度とすればよい。   The concentration of each compound in the mixed aqueous solution is not particularly limited, and may be determined as appropriate so that a uniform mixed aqueous solution can be formed and a coprecipitate can be smoothly formed. Usually, the total concentration of the manganese compound and the titanium compound may be about 0.01 to 5 mol / l, preferably about 0.1 to 2 mol / l.

該混合水溶液の溶媒としては、水を単独で用いる他、メタノール、エタノールなどの水溶性アルコールを含む水−アルコール混合溶媒を用いても良い。特に、水−アルコール混合溶媒を用いることにより、0℃を下回る温度での沈殿生成が可能となる。アルコールの使用量は、目的とする沈殿生成温度などに応じて適宜決めればよいが、通常、水100重量部に対して、50重量部程度以下の使用量とすることが適当である。   As a solvent for the mixed aqueous solution, water may be used alone, or a water-alcohol mixed solvent containing a water-soluble alcohol such as methanol or ethanol may be used. In particular, by using a water-alcohol mixed solvent, it is possible to form a precipitate at a temperature lower than 0 ° C. The amount of alcohol used may be appropriately determined according to the target precipitation temperature, but it is usually appropriate to use about 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of water.

該混合水溶液から沈殿物(共沈物)を生成させるには、該混合水溶液をアルカリ性とすればよい。良好な沈殿物を形成する条件は、混合水溶液に含まれる各化合物の種類、濃度などによって異なるので一概に規定出来ないが、通常、pH8程度以上とすることが好ましく、pH11程度以上とすることがより好ましい。   In order to generate a precipitate (coprecipitate) from the mixed aqueous solution, the mixed aqueous solution may be made alkaline. Conditions for forming a good precipitate vary depending on the type and concentration of each compound contained in the mixed aqueous solution, and thus cannot be defined unconditionally. However, it is usually preferable to set the pH to about 8 or more, and to about pH 11 or more. More preferred.

該混合水溶液をアルカリ性にする方法については、特に限定はなく、通常は、該混合水溶液にアルカリ又はアルカリを含む水溶液を添加すればよい。また、アルカリを含む水溶液に該混合水溶液を添加する方法によっても共沈物を形成することができる。   The method for making the mixed aqueous solution alkaline is not particularly limited, and usually an alkali or an aqueous solution containing an alkali may be added to the mixed aqueous solution. Moreover, a coprecipitate can be formed also by the method of adding this mixed aqueous solution to the aqueous solution containing an alkali.

該混合水溶液をアルカリ性にするために用いるアルカリとしては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、アンモニアなどを用いることができる。これらのアルカリを水溶液として用いる場合には、例えば、0.1〜20mol/l程度、好ましくは0.3〜10mol/l程度の濃度の水溶液として用いることができる。また、アルカリは、上記した金属化合物の混合水溶液と同様に、水溶性アルコールを含む水−アルコール混合溶媒に溶解しても良い。   Examples of the alkali used to make the mixed aqueous solution alkaline include alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, and lithium hydroxide, ammonia, and the like. When these alkalis are used as an aqueous solution, for example, they can be used as an aqueous solution having a concentration of about 0.1 to 20 mol / l, preferably about 0.3 to 10 mol / l. Further, the alkali may be dissolved in a water-alcohol mixed solvent containing a water-soluble alcohol, similarly to the mixed aqueous solution of the metal compound described above.

沈殿生成の際には、混合水溶液の温度を-50℃から+15℃程度、好ましくは-40℃から+10℃程度にすることにより、反応時の中和熱発生が抑制され均質な共沈物が形成されやすくなる。   During precipitation, the temperature of the mixed aqueous solution is set to about -50 ° C to + 15 ° C, preferably about -40 ° C to + 10 ° C. Things are easily formed.

該混合水溶液をアルカリ性とした後、更に、0〜150℃程度(好ましくは10〜100℃程度)で、1〜7日間程度(好ましくは2〜4日間程度)にわたり、反応溶液に空気を吹き込みながら、沈殿物の酸化・熟成処理を行うことが好ましい。   After making the mixed aqueous solution alkaline, the reaction solution is further blown with air at about 0 to 150 ° C. (preferably about 10 to 100 ° C.) for about 1 to 7 days (preferably about 2 to 4 days). In addition, it is preferable to oxidize and age the precipitate.

得られた沈殿を蒸留水等で洗浄して、過剰のアルカリ成分、残留原料等を除去し、濾別することによって、沈殿を精製することができる。   The precipitate can be purified by washing the resulting precipitate with distilled water or the like to remove excess alkali components, residual raw materials, and the like, followed by filtration.

上記で得られた沈殿をリチウム化合物とともに焼成することによって、原料として用いるリチウムマンガン系複合酸化物を得ることができる。   By calcining the precipitate obtained above together with the lithium compound, a lithium manganese composite oxide used as a raw material can be obtained.

リチウム化合物としては、リチウム元素を含む化合物であれば特に限定なく使用でき、具体例として、塩化リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム等のリチウム塩、水酸化リチウム、これらの水和物等を挙げることができる。リチウム化合物の使用量は、水熱法で得られたリチウムマンガン系複合酸化物1モルに対して0.01〜2モル程度とすればよい。   The lithium compound can be used without particular limitation as long as it contains a lithium element. Specific examples include lithium salts such as lithium chloride, lithium nitrate, and lithium acetate, lithium hydroxide, and hydrates thereof. it can. The usage-amount of a lithium compound should just be about 0.01-2 mol with respect to 1 mol of lithium manganese complex oxide obtained by the hydrothermal method.

通常、反応性を向上させるために、水熱法で得られたリチウムマンガン系複合酸化物にリチウム化合物を加えて粉砕混合した後、焼成することが好ましい。粉砕の程度については、粗大粒子が含まれず、混合物が均一な色調となっていればよい。   Usually, in order to improve the reactivity, it is preferable to add a lithium compound to the lithium manganese based composite oxide obtained by the hydrothermal method, pulverize and mix, and then fire. As for the degree of pulverization, it is sufficient that coarse particles are not included and the mixture has a uniform color tone.

リチウム化合物は、粉末形態、水溶液形態等として用いることができるが、反応の均一性を確保するために、水溶液の形態で使用することが好ましい。この場合、水溶液の濃度については、通常、0.1〜10mol/l程度とすればよい。   The lithium compound can be used in the form of a powder, an aqueous solution, or the like, but is preferably used in the form of an aqueous solution in order to ensure the uniformity of the reaction. In this case, the concentration of the aqueous solution is usually about 0.1 to 10 mol / l.

焼成雰囲気については、特に限定はなく、大気中、酸化性雰囲気中、不活性雰囲気中、還元雰囲気中等任意の雰囲気を選択できる。焼成温度は、200〜1000℃程度とすることが好ましく、300〜900℃程度とすることがより好ましい。焼成時間は、焼成温度まで達する時間を含めて0.1〜100時間程度とすることが好ましく、0.5〜60時間程度とすることがより好ましい。   The firing atmosphere is not particularly limited, and any atmosphere such as the air, an oxidizing atmosphere, an inert atmosphere, or a reducing atmosphere can be selected. The firing temperature is preferably about 200 to 1000 ° C, more preferably about 300 to 900 ° C. The firing time is preferably about 0.1 to 100 hours including the time to reach the firing temperature, and more preferably about 0.5 to 60 hours.

焼成終了後、通常、過剰のリチウム化合物を除去するために、焼成物を水洗処理、溶媒洗浄処理等に供する。その後、濾過を行い、例えば、80℃以上の温度、好ましくは100℃程度の温度で加熱乾燥してもよい。   After completion of the firing, the fired product is usually subjected to a water washing treatment, a solvent washing treatment or the like in order to remove excess lithium compound. Thereafter, filtration may be performed and, for example, heat drying may be performed at a temperature of 80 ° C. or higher, preferably about 100 ° C.

更に、必要に応じて、この加熱乾燥物を粉砕し、リチウム化合物を加えて、焼成し、洗浄し、乾燥するという一連の操作を繰り返し行ってもよい。   Furthermore, if necessary, a series of operations of pulverizing the heat-dried product, adding a lithium compound, firing, washing, and drying may be repeated.

(ii)炭素粉末
本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体の製造に用いる炭素粉末は、特に限定されず、例えば、アセチレンを高温で熱分解させて得られる粉末、いわゆる爆発法によって得られる粉末など公知のアセチレンブラック粉末、ケッチェンブラックなどを用いることができる。
(Ii) Carbon powder The carbon powder used in the production of the lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention is not particularly limited. For example, the powder obtained by thermally decomposing acetylene at a high temperature, obtained by a so-called explosion method. Known acetylene black powder, ketjen black, etc. can be used.

炭素粉末の平均粒子径は特に限定的ではないが、通常0.005〜10μm程度、好ましくは0.01〜1μm程度である。   The average particle size of the carbon powder is not particularly limited, but is usually about 0.005 to 10 μm, preferably about 0.01 to 1 μm.

(iii)複合体の製造方法
本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体の製造方法では、まず、組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表されるリチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末からなる出発原料を十分に混合した後、電子伝導性を有する容器に充填し、非酸化性雰囲気下において、該混合物を加圧した状態で、放電プラズマ焼結法、パルス通電焼結法、プラズマ活性化焼結法等と呼ばれる直流パルス電流を通電する通電焼結法によって原料混合物を焼結させる。これによって、目的とするリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体を得ることができる。
(Iii) Method for producing composite In the method for producing a lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention, first, the composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x A container having electron conductivity after sufficiently mixing a starting material composed of a lithium manganese based composite oxide represented by O 2 (-1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) and carbon powder. In a non-oxidizing atmosphere, the mixture is pressurized, and the mixture is pressurized and energized with a DC pulse current called a discharge plasma sintering method, a pulsed current sintering method, a plasma activated sintering method, etc. The raw material mixture is sintered by the method. Thereby, the target lithium manganese composite oxide-carbon composite can be obtained.

具体的には、電子伝導性を有する容器に原料とする複合酸化物と炭素材料の混合物を充填し、非酸化性雰囲気下において加圧しながらパルス状のON−OFF直流電流を通電することによって、通電焼結を行うことができる。   Specifically, by filling a container having electron conductivity with a mixture of a composite oxide and a carbon material as raw materials, and applying a pulsed ON-OFF direct current while applying pressure in a non-oxidizing atmosphere, Electric current sintering can be performed.

通電焼結は、非酸化性雰囲気下、例えば、Ar、Nなどの不活性ガス雰囲気下、Hなどの還元性雰囲気下等で行う。また、酸素濃度が十分に低い減圧状態、例えば、酸素分圧が、20Pa程度以下の減圧状態としてもよい。 The electric current sintering is performed in a non-oxidizing atmosphere, for example, in an inert gas atmosphere such as Ar or N 2 or in a reducing atmosphere such as H 2 . Further, a reduced pressure state in which the oxygen concentration is sufficiently low, for example, a reduced pressure state in which the oxygen partial pressure is about 20 Pa or less may be used.

電子伝導性を有する容器として十分な密閉状態を確保できる容器を用いる場合には、該容器内を非酸化性雰囲気とすればよい。また、電子伝導性を有する容器は完全な密閉状態でなくてもよく、不完全な密閉状態の容器を用いる場合には、該容器を反応室内に収容して、該反応室内を不活性ガス雰囲気、還元性雰囲気などの非酸化性雰囲気とすればよい。これにより、リチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末との反応を非酸化性雰囲気下で行うことが可能となる。この場合、例えば、反応室内を0.1MPa程度以上の不活性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気などとすることが好ましい。   When a container that can ensure a sufficiently sealed state is used as a container having electron conductivity, the inside of the container may be a non-oxidizing atmosphere. Further, the container having electron conductivity may not be completely sealed. When an incompletely sealed container is used, the container is accommodated in the reaction chamber, and the reaction chamber is filled with an inert gas atmosphere. A non-oxidizing atmosphere such as a reducing atmosphere may be used. As a result, the reaction between the lithium manganese composite oxide and the carbon powder can be performed in a non-oxidizing atmosphere. In this case, for example, the inside of the reaction chamber is preferably an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere of about 0.1 MPa or more.

リチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末の混合比は、両者の合計量を基準として、炭素粉末の量を0.001〜30重量%程度とすればよく、特に0.01〜20重量%程度とすることが好ましい。炭素粉末の量が0.001重量%未満では、通電焼結時の還元反応が不十分でマンガン価数が所望の値まで低下せず、またリチウムマンガン系複合酸化物の電子伝導性の向上が不十分となり、良好な充放電特性が得られないおそれがある。一方、30重量%以上では、形成される複合体中に占める複合酸化物の重量比率及び体積比率の低下に伴って、正極活物質として用いた場合に電池の重量出力密度及び体積出力密度が低下するため好ましくない。   The mixing ratio of the lithium manganese composite oxide and the carbon powder may be about 0.001 to 30% by weight, particularly about 0.01 to 20% by weight, based on the total amount of both. . If the amount of carbon powder is less than 0.001% by weight, the reduction reaction during current sintering is insufficient, the manganese valence does not decrease to the desired value, and the electronic conductivity of the lithium manganese composite oxide is insufficiently improved. Thus, good charge / discharge characteristics may not be obtained. On the other hand, at 30% by weight or more, when used as a positive electrode active material, the weight output density and the volume output density of the battery decrease as the weight ratio and volume ratio of the composite oxide in the formed composite decrease. Therefore, it is not preferable.

電子伝導性を有する容器としては、電子伝導性を有するものであれば特に限定されず、炭素、鉄、酸化鉄、銅、アルミニウム、タングステンカーバイド、炭素及び/又は酸化鉄に窒化珪素を混合した混合物等から形成されているものを好適に使用できる。   The container having electron conductivity is not particularly limited as long as it has electron conductivity. Carbon, iron, iron oxide, copper, aluminum, tungsten carbide, carbon and / or iron oxide mixed with silicon nitride. What is formed from etc. can be used conveniently.

このような電子伝導性容器に上記複合酸化物と炭素材料の混合粉末を充填した状態で直流パルス電流を印加することにより、充填された混合粉末の粒子間隙に生じる放電現象を利用して、放電プラズマ、放電衝撃圧力等による粒子表面の浄化活性化作用、電場により生じる電界拡散効果、ジュール熱による熱拡散効果、加圧による塑性変形圧力等が粒子接合の駆動力となって複合酸化物同士が炭素材料を介して接合される。同時に、印加された直流パルス電流によってリチウムマンガン系複合酸化物には電場勾配がかかり、これによりLiの一部が酸化物から脱離してマンガンが還元され、これらが並行して起こることによって、マンガン価数の低下したリチウムマンガン系複合酸化物が炭素粉末を介して強固に接合されると考えられる。この際、通電焼結時の加熱によって、立方晶岩塩型構造を主要な結晶相として含むリチウムマンガン系複合酸化物が形成される。   By applying a direct current pulse current in a state in which the mixed powder of the composite oxide and the carbon material is filled in such an electron conductive container, a discharge phenomenon that occurs in the particle gap of the filled mixed powder is used to discharge. Particle oxide purification activation by plasma, discharge shock pressure, etc., electric field diffusion effect caused by electric field, thermal diffusion effect by Joule heat, plastic deformation pressure by pressurization, etc. act as driving force for particle bonding, Joined via a carbon material. At the same time, an electric field gradient is applied to the lithium-manganese composite oxide by the applied DC pulse current, whereby a part of Li is desorbed from the oxide and reduced, and these occur in parallel. It is considered that the lithium manganese composite oxide having a reduced valence is firmly bonded via the carbon powder. At this time, a lithium manganese composite oxide containing a cubic rock salt structure as a main crystal phase is formed by heating at the time of electric current sintering.

通電焼結を行う装置としては、リチウムマンガン系複合酸化物および炭素粉末の混合粉末を加熱、冷却、加圧等することが可能であり、放電に必要な電流を印加できるものであれば特に限定されない。例えば、市販の通電焼結装置(放電プラズマ焼結装置)を使用できる。このような通電焼結装置及びその原理は、例えば、特開平10−251070号公報等に開示されている。   As an apparatus for carrying out current sintering, there is a particular limitation as long as it is possible to heat, cool, pressurize, etc. a mixed powder of lithium manganese composite oxide and carbon powder and to apply a current necessary for discharge. Not. For example, a commercially available electric current sintering apparatus (discharge plasma sintering apparatus) can be used. Such an electric current sintering apparatus and its principle are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-251070.

以下に通電焼結装置の模式図を示した図1を参考にしながら、本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体の製造方法の具体例を説明する。   A specific example of the method for producing a lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 showing a schematic diagram of an electric current sintering apparatus.

通電焼結装置1は、試料2が装填されるダイ(電子伝導性容器)3と上下一対のパンチ4および5とを有する。パンチ4および5は、それぞれパンチ電極6および7に支持されており、このパンチ電極6および7を介して、ダイ3に装填された試料2に必要に応じて加圧しながらパルス電流を供給することができる。ダイ3の素材は限定されず、例えば、黒鉛等の炭素材料が挙げられる。   The electric sintering apparatus 1 includes a die (electron conductive container) 3 on which a sample 2 is loaded and a pair of upper and lower punches 4 and 5. The punches 4 and 5 are supported by punch electrodes 6 and 7, respectively, and a pulse current is supplied through the punch electrodes 6 and 7 while applying pressure to the sample 2 loaded in the die 3 as necessary. Can do. The material of the die 3 is not limited, and examples thereof include a carbon material such as graphite.

図1に示す装置では、上記した電子伝導性を有する容器3、通電用パンチ4,5、パンチ電極6,7を含む通電部は、水冷真空チャンバー8に収容されており、チャンバー内は、雰囲気制御機構15による所定の雰囲気に調整できる。従って、雰囲気制御機構15を利用して、チャンバー内を非酸化性雰囲気に調整すればよい。   In the apparatus shown in FIG. 1, the energization part including the above-described container 3 having electron conductivity, energization punches 4 and 5, and punch electrodes 6 and 7 is accommodated in a water-cooled vacuum chamber 8. It can be adjusted to a predetermined atmosphere by the control mechanism 15. Therefore, the atmosphere control mechanism 15 may be used to adjust the inside of the chamber to a non-oxidizing atmosphere.

制御装置12は、加圧機構13、パルス電源11、雰囲気制御機構15、水冷却機構16、10、及び温度計測装置17を駆動制御するものである。制御装置12は加圧機構13を駆動し、パンチ電極6、7が所定の圧力で原料混合物を加圧するよう構成されている。   The control device 12 drives and controls the pressurization mechanism 13, the pulse power source 11, the atmosphere control mechanism 15, the water cooling mechanisms 16 and 10, and the temperature measurement device 17. The control device 12 is configured to drive the pressurizing mechanism 13 so that the punch electrodes 6 and 7 pressurize the raw material mixture at a predetermined pressure.

通電処理の条件については、目的とする複合体における複合酸化物中にマンガンの平均価数が3.8以下であって、該複合酸化物と炭素材材料が密接に接合された複合体が形成される条件とすればよい。具体的な通電処理時のダイ(電子伝導性容器)3の温度(加熱温度)は、リチウムマンガン系複合酸化物および炭素粉末の種類およびその粒径等に応じて適宜選択することができるが、通常200〜1000℃程度とすればよく、好ましくは300〜800℃程度とすればよい。加熱温度が200℃未満ではリチウムマンガン系複合酸化物の還元反応が不十分でマンガン価数が所望の値に低下せず、また炭素粉末との接合が不十分となる場合がある。一方、加熱温度が1000℃を上回ると、炭素粉末または電子伝導性容器の還元効果によるリチウムマンガン系複合酸化物の還元が進行しすぎて分解等が起こるため好ましくない。従って、300〜800℃程度の加熱温度が好適である。   Regarding the condition of the energization treatment, a composite in which the average valence of manganese is 3.8 or less in the composite oxide in the target composite and the composite oxide and the carbon material are intimately bonded is formed. The conditions may be set. The temperature (heating temperature) of the die (electron conductive container) 3 during specific energization treatment can be appropriately selected according to the type of lithium manganese composite oxide and carbon powder, the particle size, and the like. Usually, the temperature may be about 200 to 1000 ° C., preferably about 300 to 800 ° C. When the heating temperature is less than 200 ° C., the reduction reaction of the lithium manganese composite oxide is insufficient, the manganese valence does not decrease to a desired value, and the bonding with the carbon powder may be insufficient. On the other hand, when the heating temperature exceeds 1000 ° C., the reduction of the lithium manganese composite oxide due to the reduction effect of the carbon powder or the electron conductive container proceeds excessively, causing decomposition and the like, which is not preferable. Accordingly, a heating temperature of about 300 to 800 ° C. is suitable.

加熱のために印加するパルス電流は、例えばパルス幅2〜3ミリ秒程度で、周期は3Hz〜300kHz程度のパルス状ON−OFF直流電流を用いることができる。具体的な電流値は電子伝導性容器の種類、大きさ等により異なるが、上記した温度範囲となるように、具体的な電流値を決めればよい。例えば内径15mmの黒鉛型材を用いた場合には200〜1000A程度、内径100mmの型材を用いた場合には1000〜8000A程度が好適である。処理時は、型材温度をモニターしながら電流値を増減させ、所定の温度を管理できるように電流値を制御すればよい。   The pulse current applied for heating can be, for example, a pulsed ON-OFF direct current having a pulse width of about 2 to 3 milliseconds and a period of about 3 Hz to 300 kHz. Although the specific current value varies depending on the type and size of the electron conductive container, the specific current value may be determined so as to be in the temperature range described above. For example, when a graphite mold with an inner diameter of 15 mm is used, about 200 to 1000 A is preferable, and when a mold with an inner diameter of 100 mm is used, about 1000 to 8000 A is preferable. During processing, the current value may be controlled so that a predetermined temperature can be managed by increasing or decreasing the current value while monitoring the mold material temperature.

通電焼結は、リチウムマンガン系複合酸化物および炭素粉末からなる原料粉末を加圧した状態で行うことが好ましい。具体的な方法としては、例えば、上記した電子伝導性容器3に充填した原料粉末をパンチ電極6,7を介して加圧すればよい。原料粉末を加圧する際の圧力としては、例えば、5〜60MPa程度、好ましくは10〜50MPa程度とすればよい。5MPa未満の加圧力ではリチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末の接合が不十分となり、60MPaを超える圧力ではリチウムマンガン系複合酸化物の分解等が促進されるために好ましくない。通常、10〜50MPa程度の圧力が好適である。   The current sintering is preferably performed in a state in which a raw material powder made of a lithium manganese composite oxide and a carbon powder is pressurized. As a specific method, for example, the raw material powder filled in the electron conductive container 3 may be pressurized through the punch electrodes 6 and 7. The pressure at the time of pressurizing the raw material powder is, for example, about 5 to 60 MPa, preferably about 10 to 50 MPa. When the pressure is less than 5 MPa, the bonding between the lithium manganese composite oxide and the carbon powder becomes insufficient, and when the pressure exceeds 60 MPa, the decomposition of the lithium manganese composite oxide is promoted. Usually, a pressure of about 10 to 50 MPa is suitable.

通電焼結による焼結時間については、使用する原料の量、焼結温度などによって異なるので、一概に規定できないが、通常、上記した加熱温度範囲に到達するまで加熱すれば良く、上記した温度範囲に到達すれば直ちに放冷しても良く、或いは、例えば2時間程度までこの温度範囲に保持してもよい。   The sintering time by electric current sintering varies depending on the amount of raw materials used, the sintering temperature, etc., and thus cannot be specified in general, but it is usually sufficient to heat until reaching the heating temperature range described above, and the temperature range described above. If it reaches | attains, you may cool immediately, or you may hold | maintain in this temperature range, for example to about 2 hours.

上記した方法で所定の温度で通電焼結処理を行った後、電子伝導性容器を冷却し、形成された複合体を容器から取り出し、必要に応じて乳鉢等で軽く粉砕することにより、目的とするリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体を回収することができる。多量の通電焼結処理を行う場合には、大きな型材を用い、上記のプロセスをスケールアップすればよい。   After conducting the electric current sintering treatment at a predetermined temperature by the method described above, the electron conductive container is cooled, the formed composite is taken out from the container, and lightly pulverized with a mortar or the like as necessary. It is possible to recover the lithium manganese composite oxide-carbon composite. When a large amount of current sintering treatment is performed, a large mold material is used, and the above process may be scaled up.

(3)リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体の用途
上記した方法で得られるリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体では、該複合体を構成する複合酸化物は、平均価数3.8以下という価数の低いMn元素を含み、立方晶岩塩型構造を主要な結晶相として含むものとなる。これは、従来の方法で得られるMn価数が高く、単斜晶層状岩塩型構造を主要な結晶相とする複合酸化物と比較して優れた放電特性を有するものであり、特に、平均放電電圧が高い値を示す。更に、該複合体は、複合酸化物と炭素が密接に接合したものであり、密度が高く電子伝導性が向上した状態となる。このため該複合体をリチウムイオン二次電池用の正極材料として用いることによって、高い放電容量と高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池を得ることができる。特に、該複合体を構成するリチウムマンガン系複合酸化物が立方晶岩塩型構造結晶相を60〜85重量%程度含む場合には、更に、初期放電容量及び初期放電効率が著しく高い値となる。この様な特徴を有するリチウムマンガン系複合酸化物と炭素の複合体をリチウムイオン二次電池用の正極活物質として用いることによって、初期充電のために必要とする負極材料の量を減少させることができ、しかもエネルギー密度の高い電池を作製できることができる。
(3) Use of lithium manganese composite oxide-carbon composite In the lithium manganese composite oxide-carbon composite obtained by the method described above, the composite oxide constituting the composite has an average valence of 3.8. It contains Mn element with a low valence of the following, and a cubic rock salt structure as the main crystal phase. This is a high Mn valence obtained by the conventional method, and has excellent discharge characteristics compared to a composite oxide having a monoclinic layered rock salt structure as the main crystal phase. The voltage shows a high value. Further, the composite is a composite oxide and carbon that are intimately bonded, and has a high density and improved electronic conductivity. Therefore, by using the composite as a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery having a high discharge capacity and a high energy density can be obtained. In particular, when the lithium manganese composite oxide constituting the composite contains about 60 to 85% by weight of the cubic rock salt type structure crystal phase, the initial discharge capacity and the initial discharge efficiency are remarkably high. By using a lithium manganese composite oxide-carbon composite having such characteristics as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, the amount of negative electrode material required for initial charging can be reduced. In addition, a battery with high energy density can be manufactured.

該複合体を正極活物質として用いるリチウムイオン二次電池は、公知の手法により製造することができる。すなわち、正極活物質として、本発明方法で得られた複合体を使用する他は、負極材料として、公知の金属リチウム、炭素系材料(活性炭、黒鉛)などを使用し、電解液として、公知のエチレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの溶媒に過塩素酸リチウム、LiPF6などのリチウム塩を溶解させた溶液を使用し、さらにその他の公知の電池構成要素を使用して、常法に従って、リチウムイオン二次電池を組立てればよい。 A lithium ion secondary battery using the composite as a positive electrode active material can be produced by a known method. That is, except that the composite obtained by the method of the present invention is used as a positive electrode active material, a known metal lithium, a carbon-based material (activated carbon, graphite) or the like is used as a negative electrode material, and a known electrolyte is used as an electrolyte solution. Using a solution obtained by dissolving lithium perchlorate, lithium salt such as LiPF 6 in a solvent such as ethylene carbonate or dimethyl carbonate, and using other known battery components, a lithium ion secondary according to a conventional method What is necessary is just to assemble a battery.

本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、リチウムマンガン系複合酸化物と炭素材料が強固に高密度に接合された複合体であり、良好な電子伝導性と高容量を有する正極活物質として有効に利用できる。更に、該複合体は、リチウムイオン二次電池用正極材料として用いた場合に、初期放電効率が高く、初期放電容量も著しく高い値を示す。   The lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention is a composite in which a lithium manganese composite oxide and a carbon material are firmly and densely joined, and has a positive electrode active material having good electronic conductivity and high capacity. It can be used effectively as a substance. Further, when the composite is used as a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, the initial discharge efficiency is high and the initial discharge capacity is remarkably high.

このため、本発明のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として有用性の高い物質である。   For this reason, the lithium manganese composite oxide-carbon composite of the present invention is a highly useful substance as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery.

また、本発明の製造方法によれば、この様な優れた性能を有する複合体を、比較的容易に製造できる。   Moreover, according to the production method of the present invention, a composite having such excellent performance can be produced relatively easily.

通電焼結装置の一例の概略図。Schematic of an example of an electric current sintering apparatus. 実施例1及び比較例1で得られた試料のX線回折図である。2 is an X-ray diffraction pattern of samples obtained in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1及び比較例1で得られた試料のTiのXANESスペクトルである。2 is an XANES spectrum of Ti of samples obtained in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 実施例1及び比較例1で得られた試料を正極活物質とするリチウムイオン二次電池の充放電特性を示すグラフである。It is a graph which shows the charging / discharging characteristic of the lithium ion secondary battery which uses the sample obtained in Example 1 and Comparative Example 1 as a positive electrode active material. 実施例2及び比較例2で得られた試料のX線回折図である。2 is an X-ray diffraction pattern of samples obtained in Example 2 and Comparative Example 2. FIG. 実施例2及び比較例2で得られた試料のTiのXANESスペクトルである。2 is an XANES spectrum of Ti of samples obtained in Example 2 and Comparative Example 2. FIG. 実施例2及び比較例2で得られた試料を正極活物質とするリチウムイオン二次電池の充放電特性を示すグラフである。It is a graph which shows the charging / discharging characteristic of the lithium ion secondary battery which uses the sample obtained in Example 2 and Comparative Example 2 as a positive electrode active material.

1 通電焼結装置
2 試料
3 ダイ(導電性容器)
4、5 パンチ
6,7 パンチ電極
8 水冷真空チャンバー
9 冷却水路
10、16 水冷却機構
11 焼結用電源
12 制御装置
13 加圧機構
14 位置計測機構
15 雰囲気制御機構
17 温度計測装置
1 Electric current sintering equipment 2 Sample 3 Die (conductive container)
4, 5 Punch 6, 7 Punch electrode 8 Water-cooled vacuum chamber 9 Cooling water channel 10, 16 Water cooling mechanism 11 Power source for sintering 12 Controller 13 Pressurizing mechanism 14 Position measuring mechanism 15 Atmosphere controlling mechanism 17 Temperature measuring apparatus

以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。   The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples.

実施例1
化学式:Li1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2で表されるリチウムマンガン系複合酸化物(平均粒径0.63μm)とアセチレンブラック(平均粒径0.02μm)を重量比98:2で秤量し、これをジルコニア製ポットに入れ、遊星ボールミルにより200rpmで30分間混合した。これを内径15mmの黒鉛容器に充填し、通電焼結機SPS-515S(SPSシンテックス(株)製)のチャンバー内にセット後、チャンバー内を約20Pa程度まで減圧した。
Example 1
Chemical formula: Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 lithium manganese complex oxide (average particle size 0.63 μm) and acetylene black (average particle size 0.02 μm) in a weight ratio of 98 : 2 was weighed, placed in a zirconia pot, and mixed with a planetary ball mill at 200 rpm for 30 minutes. This was filled in a graphite container having an inner diameter of 15 mm, set in a chamber of an electric sintering machine SPS-515S (manufactured by SPS Syntex Co., Ltd.), and then the pressure in the chamber was reduced to about 20 Pa.

その後、チャンバー内を窒素ガスで大気圧まで充填し、黒鉛容器内に充填した原料粉末を約30MPaで加圧した。更に黒鉛治具に約650Aの直流のパルス電流(パルス幅2.5ミリ秒、周期30Hz)を印加し、試料近傍を約10℃/分で昇温させた。温度が650℃に到達後、その温度で5分間保持した後、印加電流および加圧を停止し、黒鉛容器を自然放冷させた。   Thereafter, the inside of the chamber was filled with nitrogen gas to atmospheric pressure, and the raw material powder filled in the graphite container was pressurized at about 30 MPa. Further, a DC pulse current of about 650 A (pulse width 2.5 milliseconds, period 30 Hz) was applied to the graphite jig, and the vicinity of the sample was heated at about 10 ° C./min. After the temperature reached 650 ° C., the temperature was maintained for 5 minutes, and then the applied current and pressurization were stopped, and the graphite container was allowed to cool naturally.

室温近傍に冷却後、黒鉛容器から試料を取り出し、乳鉢で粉砕した後、蒸留水中で約2時間程度撹拌し、濾過・乾燥してリチウムマンガン系複合酸化物とアセチレンブラックの複合体を得た。   After cooling to near room temperature, the sample was taken out from the graphite container, ground in a mortar, stirred in distilled water for about 2 hours, filtered and dried to obtain a lithium manganese composite oxide / acetylene black composite.

なお、原料として用いた化学式:Li1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2で表されるリチウムマンガン系複合酸化物は、以下の通りに作製した。 The lithium manganese composite oxide represented by the chemical formula: Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 used as a raw material was prepared as follows.

まず、塩化マンガン(II)と硫酸チタン(III)をそれぞれ完全に溶解させた混合水溶液を調製した。これと別途、水酸化リチウムのエタノール水溶液を調製し、これをチタン製ビーカーに入れて-10℃に冷却して攪拌した。この水酸化リチウムエタノール水溶液に、上記金属塩水溶液を数時間かけて徐々に滴下し、Ti-Mn沈澱物を形成させた。反応液が完全にアルカリ性(pH11以上)になっていることを確認し、攪拌下で共沈物を含む反応液に室温で1日間空気を吹き込んで湿式酸化処理して、沈澱を熟成させた。   First, a mixed aqueous solution in which manganese chloride (II) and titanium sulfate (III) were completely dissolved was prepared. Separately, an aqueous ethanol solution of lithium hydroxide was prepared, placed in a titanium beaker, cooled to −10 ° C. and stirred. The metal salt aqueous solution was gradually added dropwise to the lithium hydroxide ethanol aqueous solution over several hours to form a Ti-Mn precipitate. After confirming that the reaction solution was completely alkaline (pH 11 or more), the reaction solution containing the coprecipitate was blown with air at room temperature for 1 day under stirring to ripen the precipitate.

得られた沈澱物を蒸留水で洗浄して濾別し、この沈澱生成物に水酸化リチウムを加え、よく攪拌した。この溶液を100℃で乾燥し、得られた粉末を粉砕して後、大気中で850℃焼成を20時間行った。その後、焼成した粉末を蒸留水で洗浄して濾別し、100℃で乾燥処理を行うことにより化学式:Li1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2で表されるリチウムマンガン系複合酸化物を得た。 The resulting precipitate was washed with distilled water and filtered, and lithium hydroxide was added to the precipitated product and stirred well. This solution was dried at 100 ° C., and the obtained powder was pulverized, followed by firing at 850 ° C. in the atmosphere for 20 hours. Thereafter, the fired powder is washed with distilled water, filtered, and dried at 100 ° C., and then a lithium manganese composite represented by the chemical formula: Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 An oxide was obtained.

比較例1
実施例1で用いた化学式:Li1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2で表されるリチウムマンガン系複合酸化物とアセチレンブラック(AB)を重量比98:2で秤量し、これをジルコニア製ポットに入れ、遊星ボールミルにより200rpmで30分間混合して試料を得た。
Comparative Example 1
The lithium manganese-based composite oxide represented by the chemical formula: Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 and acetylene black (AB) used in Example 1 were weighed at a weight ratio of 98: 2, and this was measured. Was placed in a zirconia pot and mixed with a planetary ball mill at 200 rpm for 30 minutes to obtain a sample.

結晶相比率および格子定数の測定
図2に、実施例1及び比較例1で得られた各試料のX線回折図を示す。比較例1で得られた試料は、単斜晶層状岩塩型構造を有するのに対して、実施例1で得られた試料は、20−30o付近に顕著に認められるLi-Mn混合層内規則配列に由来する超格子ピークが消失しており、また単斜晶層状岩塩型構造のみに由来するピークの強度が減少していた。
< Measurement of crystal phase ratio and lattice constant >
FIG. 2 shows X-ray diffraction patterns of the samples obtained in Example 1 and Comparative Example 1. The sample obtained in Comparative Example 1 has a monoclinic layered rock salt type structure, whereas the sample obtained in Example 1 has a Li-Mn mixed layer remarkably observed at around 20-30 ° C. The superlattice peak derived from the regular arrangement disappeared, and the intensity of the peak derived only from the monoclinic layered rock salt structure decreased.

これらのX線回折図に対して解析プログラムRIETAN-2000(F. Izumi and T. Ikeda, Mater. Sci. Forum, vol.321-324 p.198-203 (2000).)によるリートベルト解析を実施し、表1に示す結晶学パラメーターを算出した。実施例1の複合体では、格子定数が元のLi1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2よりも増大しており、還元が進んでいることが示唆された。また比較例1では層状岩塩型Li2MnO3の結晶相が約98%存在していることが分かった。 Rietveld analysis was performed on these X-ray diffraction patterns by the analysis program RIETAN-2000 (F. Izumi and T. Ikeda, Mater. Sci. Forum, vol. 321-224 p.198-203 (2000).) The crystallographic parameters shown in Table 1 were calculated. In the composite of Example 1, the lattice constant was larger than that of the original Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 , suggesting that the reduction was progressing. In Comparative Example 1, it was found that about 98% of the crystal phase of the layered rock salt type Li 2 MnO 3 was present.

Figure 2012096974
Figure 2012096974

化学組成および遷移金属カチオンの価数の測定
ICP発光分析を用いて、試料の化学組成を求めた。また、ヨード滴定法によりMnとTiの平均価数を求め、XANESスペクトルの立ち上がりから、Tiの価数を求めた。更に、これらの結果からMnの平均価数を算出した。結果を表2および図3に示す。これらの結果から明らかな通り、実施例1の試料では、通電焼結処理により、Li量が減少し、Mnが還元されたことが分かる。またTi価数は+4のままほとんど変化していないことが分かる。
< Measurement of chemical composition and valence of transition metal cation >
The chemical composition of the sample was determined using ICP emission analysis. In addition, the average valence of Mn and Ti was determined by the iodometric titration method, and the valence of Ti was determined from the rise of the XANES spectrum. Furthermore, the average valence of Mn was calculated from these results. The results are shown in Table 2 and FIG. As is apparent from these results, it can be seen that in the sample of Example 1, the amount of Li was reduced and Mn was reduced by the electric current sintering treatment. It can also be seen that the Ti valence remains +4 with little change.

Figure 2012096974
Figure 2012096974

充放電特性の測定
実施例1および比較例1で得られた各試料について充放電試験を実施した。電池構成および充放電試験条件は以下の通りである。
< Measurement of charge / discharge characteristics >
A charge / discharge test was performed on each sample obtained in Example 1 and Comparative Example 1. The battery configuration and charge / discharge test conditions are as follows.

実施例1又は比較例1で得られた試料5mgをアセチレンブラック5mg及びPTFE0.5mgと混合し、Alメッシュ上に圧着させたものを正極材料とした。負極材料としては金属リチウムを用い、電解液としては、LiPF6をEC+DMC溶媒中に溶解させたものを用いた。 A sample obtained by mixing 5 mg of the sample obtained in Example 1 or Comparative Example 1 with 5 mg of acetylene black and 0.5 mg of PTFE and press-bonding it on an Al mesh was used as a positive electrode material. As the negative electrode material, metallic lithium was used, and as the electrolytic solution, LiPF 6 dissolved in EC + DMC solvent was used.

試験温度は30℃、電流密度(活物質あたり)は40mA/g、電位範囲は1.5-4.8Vとして、充電は定電流―定電圧充電(10mA/gに下がるまで)とした。   The test temperature was 30 ° C., the current density (per active material) was 40 mA / g, the potential range was 1.5 to 4.8 V, and charging was constant current-constant voltage charging (until it dropped to 10 mA / g).

結果を図4および表3に示す。この結果から明らかな通り、実施例1で得られた試料は、初期充電容量、初期放電容量、初期充放電効率、及び初期平均放電電圧がいずれも比較例1で得られた試料に比べて高く、充放電特性に優れたものであることが確認できた。   The results are shown in FIG. As is clear from this result, the sample obtained in Example 1 has a higher initial charge capacity, initial discharge capacity, initial charge / discharge efficiency, and initial average discharge voltage than the sample obtained in Comparative Example 1. It was confirmed that the charge / discharge characteristics were excellent.

Figure 2012096974
Figure 2012096974

上記した結果から明らかな通り、実施例1で得られた試料は、初期放電容量及び初期放電効率が高く、平均放電電圧も高い値を示すものであった。   As apparent from the above results, the sample obtained in Example 1 had a high initial discharge capacity and initial discharge efficiency, and a high average discharge voltage.

接合強度の測定
実施例1および比較例1で得られた各試料について炭素との接合状態を次の方法で調べた。まず、各試料粉末0.5gを、水/エタノール混合溶液(体積比率1:1)50mLとともに100mLビーカーに入れ、長さ3cm、中心部断面直径5mmの回転子を毎分600回転させて5分間攪拌し、その後静置させた。実施例1の試料については全て沈降し、浮遊物は認められず、強固に接合した複合体であることが分かった。一方、比較例1の試料については、黒色の浮遊物が認められ、炭素の接合が不十分であることが分かった。
< Measurement of bonding strength >
For each sample obtained in Example 1 and Comparative Example 1, the bonding state with carbon was examined by the following method. First, 0.5 g of each sample powder is placed in a 100 mL beaker with 50 mL of a water / ethanol mixed solution (volume ratio 1: 1), and a rotor with a length of 3 cm and a central cross-sectional diameter of 5 mm is rotated at 600 rpm for 5 minutes. And then allowed to stand. The samples of Example 1 all settled, no suspended matter was observed, and it was found that the composite was firmly joined. On the other hand, about the sample of the comparative example 1, the black floating thing was recognized and it turned out that joining of carbon is inadequate.

実施例2
実施例1において原料として用いた化学式:Li1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2で表されるリチウムマンガン系複合酸化物の作製方法において、大気中での焼成を850℃、1分間とする以外は実施例1と全く同様にしてリチウムマンガン系複合酸化物を作製した(平均粒径22.3μm)。この複合酸化物を用いて、実施例1と同様の方法で通電焼結を行い、リチウムマンガン系複合酸化物とアセチレンブラックの複合体を得た。
Example 2
In the method for producing a lithium manganese composite oxide represented by the chemical formula: Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 used as a raw material in Example 1, firing in the atmosphere is performed at 850 ° C., 1 A lithium manganese composite oxide was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to minutes (average particle size: 22.3 μm). Using this composite oxide, current sintering was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a composite of lithium manganese composite oxide and acetylene black.

比較例2
実施例2と同様にして作製した化学式:Li1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2で表されるリチウムマンガン系複合酸化物とアセチレンブラック(平均粒径0.02μm)を重量比98:2で秤量し、これをジルコニア製ポットに入れ、遊星ボールミルにより200rpmで30分間混合して試料を得た。
Comparative Example 2
Weight ratio of lithium manganese based composite oxide represented by the chemical formula: Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 and acetylene black (average particle size 0.02 μm) prepared in the same manner as in Example 2. The sample was weighed 98: 2 and placed in a zirconia pot and mixed with a planetary ball mill at 200 rpm for 30 minutes to obtain a sample.

結晶相比率および格子定数
図5に実施例2及び比較例2で得られた各試料のX線回折図を示す。実施例2で得られた試料は、立方晶岩塩型α-LiFeO2の結晶相および炭素に由来するピークのみ認められ、立方晶岩塩結晶構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物とアセチレンブラックの複合体が得られたことが分かる。一方、比較例1で得られた試料は、層状岩塩型Li2MnO3の結晶相のみに由来するピーク(▼) が認められ、立方晶岩塩型α-LiFeO2の結晶相と共存していることが明らかである。
< Crystal phase ratio and lattice constant >
FIG. 5 shows X-ray diffraction patterns of the samples obtained in Example 2 and Comparative Example 2. In the sample obtained in Example 2, only a crystal phase of cubic rock salt type α-LiFeO 2 and a peak derived from carbon were observed, and a composite of lithium manganese composite oxide having a cubic rock salt crystal structure and acetylene black It can be seen that On the other hand, the sample obtained in Comparative Example 1 has a peak (▼) derived only from the crystal phase of the layered rock salt type Li 2 MnO 3 and coexists with the crystal phase of the cubic rock salt type α-LiFeO 2 . It is clear.

これらのX線回折図に対して解析プログラムRIETAN-2000(F. Izumi and T. Ikeda, Mater. Sci. Forum, vol.321-324 p.198-203 (2000).)によるリートベルト解析を実施し、表4に示す結晶学パラメーターを算出した。実施例2の試料では、格子定数が元のLi1+x(Mn0.5Ti0.5)1-xO2よりも増大しており、還元が進んでいることが示唆された。また比較例2の試料では、層状岩塩型の結晶相が約79%存在していることが分かった。 Rietveld analysis was performed on these X-ray diffraction patterns by the analysis program RIETAN-2000 (F. Izumi and T. Ikeda, Mater. Sci. Forum, vol. 321-224 p.198-203 (2000).) The crystallographic parameters shown in Table 4 were calculated. In the sample of Example 2, the lattice constant increased from that of the original Li 1 + x (Mn 0.5 Ti 0.5 ) 1-x O 2 , suggesting that the reduction was progressing. In the sample of Comparative Example 2, it was found that about 79% of the layered rock salt type crystal phase was present.

Figure 2012096974
Figure 2012096974

化学組成および遷移金属カチオンの価数の測定
ICP発光分析を用いて、試料の化学組成を求めた。また、ヨード滴定法によりMnとTiの平均価数を求め、XANESスペクトルの立ち上がりから、Tiの価数を求めた。更に、これらの結果からMnの平均価数を算出した。結果を表5および図6に示す。これらの結果から明らかな通り、実施例2で得られた試料は、通電焼結処理により、Li量が減少し、Mnが還元されたことが分かる。またTi価数は+4のままほとんど変化していないことが分かる。
< Measurement of chemical composition and valence of transition metal cation >
The chemical composition of the sample was determined using ICP emission analysis. In addition, the average valence of Mn and Ti was determined by the iodometric titration method, and the valence of Ti was determined from the rise of the XANES spectrum. Furthermore, the average valence of Mn was calculated from these results. The results are shown in Table 5 and FIG. As is clear from these results, it can be seen that the sample obtained in Example 2 was reduced in the amount of Li and reduced in Mn by the electric current sintering treatment. It can also be seen that the Ti valence remains +4 with little change.

Figure 2012096974
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充放電特性の測定
実施例2及び比較例2で得られた試料を用いて、実施例1及び比較例1と同様にして、充放電試験を行った。試験温度は30℃、電流密度(活物質あたり)は40mA/g、電位範囲は1.5-4.8Vとし、初期充電のみ5.0Vまでの定電流―定電圧充電(10mA/gに下がるまで)とし、それ以外は定電流充電とした。
< Measurement of charge / discharge characteristics >
Using the samples obtained in Example 2 and Comparative Example 2, a charge / discharge test was performed in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1. The test temperature is 30 ℃, the current density (per active material) is 40mA / g, the potential range is 1.5-4.8V, and the initial charge is constant current-constant voltage charge (up to 10mA / g) up to 5.0V. Otherwise, constant current charging was used.

結果を図7および表6に示す。これらの結果から明らかな通り、実施例2で得られた試料は、初期平均放電電圧及び20サイクル後の平均放電電圧が、いずれも比較例2で得られた試料より高く、高い放電容量を有することが分かる。また、実施例2で得られた試料は、初期充放電容量については、比較例2で得られた試料より低いものの、初期放電効率は高く、20サイクル後の放電容量維持率、平均放電電圧については、いずれも比較例2で得られた試料より高い値であった。   The results are shown in FIG. As is clear from these results, the sample obtained in Example 2 has both an initial average discharge voltage and an average discharge voltage after 20 cycles higher than those of the sample obtained in Comparative Example 2, and has a high discharge capacity. I understand that. Moreover, although the sample obtained in Example 2 has a lower initial charge / discharge capacity than that of the sample obtained in Comparative Example 2, the initial discharge efficiency is high, and the discharge capacity retention rate and the average discharge voltage after 20 cycles. Were higher than the sample obtained in Comparative Example 2.

Figure 2012096974
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接合強度の測定
実施例2および比較例2で得られた各試料について炭素との接合状態を調べた。各試料粉末0.5gを、水/エタノール混合溶液(体積比率1:1)50mLとともに100mLビーカーに入れ、長さ3cm、中心部断面直径5mmの回転子を毎分600回転させて5分間攪拌し、その後静置させた。実施例2の試料については全て沈降し、浮遊物は認められず、強固に接合した複合体であることが分かった。一方、比較例2の試料については、黒色の浮遊物が認められ、炭素の接合が不十分であることが分かった。
< Measurement of bonding strength >
Each sample obtained in Example 2 and Comparative Example 2 was examined for a bonding state with carbon. 0.5g of each sample powder is put into a 100mL beaker with 50mL of water / ethanol mixed solution (volume ratio 1: 1), and a rotor with a length of 3cm and a central cross-sectional diameter of 5mm is rotated at 600 rpm and stirred for 5 minutes. Then, it was allowed to stand. All the samples of Example 2 settled, no suspended matter was observed, and it was found that the composite was firmly joined. On the other hand, about the sample of the comparative example 2, the black floating thing was recognized and it turned out that joining of carbon is inadequate.

Claims (7)

組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(但し、-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表されるリチウムマンガン系複合酸化物が炭素を介して接合した複合体であって、該リチウムマンガン系複合酸化物におけるマンガン元素の平均価数が3.8以下であり、該リチウムマンガン系複合酸化物が立方晶岩塩型構造の結晶相を含むものである、リチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体。 Composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (where -1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) In which the average valence of manganese element in the lithium manganese composite oxide is 3.8 or less, and the lithium manganese composite oxide is a crystal having a cubic rock salt structure. A lithium manganese based composite oxide-carbon composite containing a phase. リチウムマンガン系複合酸化物における立方晶岩塩型構造結晶相と層状岩塩型構造結晶相の比率が、立方晶岩塩型構造結晶相:層状岩塩型構造結晶相=60:40〜85:15である請求項1に記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体。 The ratio of the cubic rock salt structure crystal phase to the layered rock salt structure crystal phase in the lithium manganese composite oxide is cubic rock salt structure crystal phase: layered rock salt structure crystal phase = 60: 40 to 85:15 Item 2. The lithium manganese composite oxide-carbon composite according to Item 1. リチウムマンガン系複合酸化物と炭素の合計量を基準として、炭素の比率が0.001〜30重量%である請求項1又は2に記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体。 3. The lithium manganese composite oxide-carbon composite according to claim 1, wherein the carbon ratio is 0.001 to 30 wt% based on the total amount of the lithium manganese composite oxide and carbon. 組成式:Li1+x(Mn1-yTiy)1-xO2(-1/3<x<1/3, 0.4≦y≦0.6)で表されるリチウムマンガン系複合酸化物と炭素粉末を導電性容器内に充填し、非酸化性雰囲気下において、直流パルス電流を通電して加熱反応させることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体の製造方法。 Composition formula: Li 1 + x (Mn 1-y Ti y ) 1-x O 2 (-1/3 <x <1/3, 0.4 ≦ y ≦ 0.6) Lithium manganese complex oxide and carbon The lithium manganese based composite oxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the powder is filled in a conductive container, and a direct current pulse current is applied to cause a heating reaction in a non-oxidizing atmosphere. -Manufacturing method of carbon composite. 加圧下に直流パルス電流を通電する請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, wherein a direct current pulse current is applied under pressure. 請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムマンガン系複合酸化物−炭素複合体からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries which consists of a lithium manganese type complex oxide-carbon composite in any one of Claims 1-3. 請求項6に記載の正極活物質を構成要素として含むリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material according to claim 6 as a constituent element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013252995A (en) * 2012-06-07 2013-12-19 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Lithium manganese complex oxide and carbon composite thereof
WO2017122663A1 (en) 2016-01-13 2017-07-20 学校法人東京電機大学 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, electronic device, and vehicle
JP2019523532A (en) * 2016-07-28 2019-08-22 ワイルドキャット・ディスカバリー・テクノロジーズ・インコーポレイテッドWildcat Discovery Technologies, Inc. Oxides for high energy cathode materials

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013252995A (en) * 2012-06-07 2013-12-19 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Lithium manganese complex oxide and carbon composite thereof
WO2017122663A1 (en) 2016-01-13 2017-07-20 学校法人東京電機大学 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, electronic device, and vehicle
CN108475783A (en) * 2016-01-13 2018-08-31 国立大学法人横浜国立大学 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery anode, lithium rechargeable battery, electronic device and vehicle
EP3404752A4 (en) * 2016-01-13 2019-06-26 National University Corporation Yokohama National University Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, electronic device, and vehicle
US10720641B2 (en) 2016-01-13 2020-07-21 National University Corporation Yokohama National University Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery, electronic device, and vehicle
CN108475783B (en) * 2016-01-13 2021-01-22 国立大学法人横浜国立大学 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, electronic device, and vehicle
JP2019523532A (en) * 2016-07-28 2019-08-22 ワイルドキャット・ディスカバリー・テクノロジーズ・インコーポレイテッドWildcat Discovery Technologies, Inc. Oxides for high energy cathode materials
JP2022008800A (en) * 2016-07-28 2022-01-14 ワイルドキャット・ディスカバリー・テクノロジーズ・インコーポレイテッド Oxides for high energy cathode materials
JP7460590B2 (en) 2016-07-28 2024-04-02 ワイルドキャット・ディスカバリー・テクノロジーズ・インコーポレイテッド Oxides for high energy cathode materials

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