JP2013182757A - Positive electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof and lithium secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof and lithium secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2013182757A
JP2013182757A JP2012045073A JP2012045073A JP2013182757A JP 2013182757 A JP2013182757 A JP 2013182757A JP 2012045073 A JP2012045073 A JP 2012045073A JP 2012045073 A JP2012045073 A JP 2012045073A JP 2013182757 A JP2013182757 A JP 2013182757A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
secondary battery
lithium
lithium secondary
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012045073A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5897356B2 (en
Inventor
Tomomasa Naruhashi
智真 成橋
Tsuyoshi Watanabe
豪 渡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Chemical Industrial Co Ltd filed Critical Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority to JP2012045073A priority Critical patent/JP5897356B2/en
Priority to KR1020130020520A priority patent/KR102008024B1/en
Priority to CN201310064962.9A priority patent/CN103296272B/en
Publication of JP2013182757A publication Critical patent/JP2013182757A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5897356B2 publication Critical patent/JP5897356B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00Compounds of cobalt
    • C01G51/40Cobaltates
    • C01G51/42Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/485Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a positive electrode active material for a lithium secondary battery having high filling density and allowing improvement in safety property of a lithium secondary battery and also in cycle characteristics and operation voltage; an industrially advantageous manufacturing method thereof; and a lithium secondary battery using it, having a high capacity per volume and being excellent in safety property, cycle characteristics and also operation voltage.SOLUTION: A positive electrode active material for a lithium secondary battery is composed of a lithium cobalt composite oxide containing an Sr atom and a Ti atom which is obtained by calcination of a mixture comprising a lithium compound, a cobalt compound, and a strontium titanate.

Description

本発明は、リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法及びリチウム二次電池に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium secondary battery.

近年、家庭電器においてポータブル化、コードレス化が急速に進むに従い、ラップトップ型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ等の小型電子機器の電源としてリチウムイオン二次電池が実用化されている。このリチウムイオン二次電池については、1980年に水島等によりコバルト酸リチウムがリチウムイオン二次電池の正極活物質として有用であるとの報告がなされて以来、リチウムコバルト複合酸化物に関する研究開発が活発に進められている。   In recent years, as home appliances are rapidly becoming portable and cordless, lithium ion secondary batteries have been put into practical use as power sources for small electronic devices such as laptop computers, mobile phones, and digital cameras. With regard to this lithium ion secondary battery, research and development on lithium cobalt composite oxide has been active since 1980 when Mizushima et al. Reported that lithium cobalt oxide was useful as a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries. It is advanced to.

電子機器の高機能化に伴い、更なる電池の高容量化が必要とされている。所定容積の電池を高容量化するためには、充填密度の高い正極活物質を正極として用いることが提案されている。  With higher functionality of electronic devices, further increase in battery capacity is required. In order to increase the capacity of a battery having a predetermined volume, it has been proposed to use a positive electrode active material having a high packing density as a positive electrode.

充填密度の高い正極活物質としては、例えば、下記特許文献1には、リチウム遷移金属複合酸化物に、ストロンチウム、タングステン、アンチモンの少なくとも1種と、モリブデンを含有させたリチウムコバルト系複合酸化物を正極活物質として用いることが提案されている。また、下記特許文献2にはモリブデン、バナジウム、タングステン、ホウ素、フッ素の少なくとも1種の化合物とリチウム原料と遷移金属原料とを混合し、焼成して得られるリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用いることが提案されている。   As a positive electrode active material having a high packing density, for example, in Patent Document 1 below, a lithium-cobalt composite oxide containing lithium transition metal composite oxide containing at least one of strontium, tungsten, and antimony and molybdenum is used. It has been proposed to be used as a positive electrode active material. Patent Document 2 below discloses a lithium transition metal composite oxide obtained by mixing and firing at least one compound of molybdenum, vanadium, tungsten, boron, and fluorine, a lithium raw material, and a transition metal raw material as a positive electrode active material. It has been proposed to be used as

また、下記特許文献3には、リチウム複合酸化物をチタン酸ストロンチウムで被覆したリチウム二次電池用正極活物質が提案されているが、特許文献3で得られる正極活物質では、充填密度の高いものが得難い。   Patent Document 3 below proposes a positive electrode active material for a lithium secondary battery in which a lithium composite oxide is coated with strontium titanate. However, the positive electrode active material obtained in Patent Document 3 has a high packing density. Things are hard to get.

特開2007−299668号公報JP 2007-299668 A 特開2005−251716号公報JP-A-2005-251716 特開2003−17053号公報JP 2003-17053 A

近年、リチウム二次電池の高容量化に加え、安全性にも配慮した正極活物質の開発が望まれている。   In recent years, in addition to increasing the capacity of lithium secondary batteries, it has been desired to develop positive electrode active materials in consideration of safety.

従って、本発明の目的は、充填密度が高く、リチウム二次電池の安全性、更にはサイクル特性、作動電圧を向上させることが出来るリチウム二次電池用正極活物質、その工業的に有利な製造方法、それを用いた体積当たりの容量が高く、安全性、サイクル特性及び作動電圧にも優れたリチウム二次電池を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a positive electrode active material for a lithium secondary battery, which has a high packing density and can improve the safety, further cycle characteristics and operating voltage of the lithium secondary battery, and its industrially advantageous production. It is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery having a high capacity per volume using the method and excellent safety, cycle characteristics and operating voltage.

本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、リチウム化合物、コバルト化合物、及びチタン酸ストロンチウムを含む混合物を焼成して得られた、Sr原子とTi原子を含むリチウムコバルト複合酸化物は、充填密度が高く、また、該リチウムコバルト複合酸化物を正極活物質とするリチウム二次電池は体積当たりの容量が高く、安全性、サイクル特性及び作動電圧にも優れたものになることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors have obtained a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms obtained by firing a mixture containing a lithium compound, a cobalt compound, and strontium titanate. The lithium secondary battery using the lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material has a high capacity per volume and excellent safety, cycle characteristics and operating voltage. The headline and the present invention were completed.

即ち、本発明が提供しようとする第1の発明は、リチウム化合物、コバルト化合物、及びチタン酸ストロンチウムを含む混合物を焼成して得られたSr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物を含むことを特徴とする、リチウム二次電池用正極活物質である。   That is, the first invention to be provided by the present invention includes a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms obtained by firing a mixture containing a lithium compound, a cobalt compound, and strontium titanate. This is a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

また、本発明が提供しようとする第2の発明は、リチウム化合物、コバルト化合物、及びチタン酸ストロンチウムを含む混合物を得る原料混合工程、次いで該混合物を焼成してリチウムコバルト複合酸化物を生成させる焼成工程を含むことを特徴とする、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法である。   The second invention to be provided by the present invention is a raw material mixing step for obtaining a mixture containing a lithium compound, a cobalt compound, and strontium titanate, and then firing the mixture to produce a lithium cobalt composite oxide. It is a manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries characterized by including a process.

また、本発明が提供しようとする第3の発明は、前記第1の発明のリチウム二次電池用正極活物質を用いたことを特徴とする、リチウム二次電池である。   A third invention to be provided by the present invention is a lithium secondary battery using the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the first invention.

本発明のリチウム二次電池用正極活物質は、充填密度が高く、リチウム二次電池の安全性、サイクル特性、作動電圧、更には体積当たりの容量を向上させることが出来る。
また、本発明の製造方法によれば、該リチウム二次電池用正極活物質を工業的に有利な方法で提供することが出来る。
The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention has a high packing density, and can improve the safety, cycle characteristics, operating voltage, and capacity per volume of the lithium secondary battery.
Moreover, according to the manufacturing method of this invention, this positive electrode active material for lithium secondary batteries can be provided by an industrially advantageous method.

実施例3及び実施例4で得られた正極活物質の深さ方向におけるストロンチウム原子の量を表す図である。It is a figure showing the quantity of the strontium atom in the depth direction of the positive electrode active material obtained in Example 3 and Example 4. FIG. 実施例3及び実施例4で得られた正極活物質の深さ方向におけるチタン原子の量を表す図である。It is a figure showing the quantity of the titanium atom in the depth direction of the positive electrode active material obtained in Example 3 and Example 4. FIG. 実施例7、実施例9及び比較例1で得られた正極活物質からリチウムを引き抜きデインターカレーションした正極活物質の示差熱量変化を示す図。The figure which shows the differential calorie | heat amount change of the positive electrode active material which extracted lithium from the positive electrode active material obtained in Example 7, Example 9, and Comparative Example 1, and was deintercalated. 実施例10、実施例11、実施例13及び比較例1で得られた正極活物質からリチウムを引き抜きデインターカレーションした正極活物質の示差熱量変化を示す図。The figure which shows the differential calorie | heat amount change of the positive electrode active material which extracted lithium from the positive electrode active material obtained in Example 10, Example 11, Example 13, and the comparative example 1, and was deintercalated.

以下、本発明を好ましい実施形態に基づき説明する。
本発明に係るリチウム二次電池正極活物質(以下、単に「正極活物質」と呼ぶこともある。)は、基本的にはリチウム化合物、コバルト化合物及びチタン酸ストロンチウムを含む混合物を焼成することにより生成されるSr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物(以下、単に「リチウムコバルト複合酸化物」と呼ぶこともある)からなるものである。
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments.
The lithium secondary battery positive electrode active material according to the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “positive electrode active material”) is basically obtained by firing a mixture containing a lithium compound, a cobalt compound and strontium titanate. It consists of a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms produced (hereinafter sometimes simply referred to as “lithium cobalt composite oxide”).

チタン酸ストロンチウムの添加量は、生成されるリチウムコバルト複合酸化物に対して0.01〜2モル%、好ましくは0.05〜1モル%であることがタップ密度が高くなり、また、生成されるリチウムコバルト複合酸化物を正極活物質とするリチウム二次電池は体積当たりの容量が高く、サイクル特性、作動電圧及び安全性にも優れたものになる観点から好ましい。なお、チタン酸ストロンチウムの添加量を上記範囲にする理由はチタン酸ストロンチウムの添加量が0.01モル%より小さくなると正極活物質のタップ密度が低くなり、またリチウム二次電池の安全性、サイクル特性及び作動電圧を向上させる効果が低くなる傾向があり、一方、チタン酸ストロンチウムの添加量が2モル%より大きくなると重量当たりの容量が低下する傾向があるためである。   The added amount of strontium titanate is 0.01 to 2 mol%, preferably 0.05 to 1 mol%, with respect to the produced lithium cobalt composite oxide. A lithium secondary battery using a lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material is preferable from the viewpoint of high capacity per volume and excellent cycle characteristics, operating voltage, and safety. The reason why the amount of strontium titanate added is within the above range is that when the amount of strontium titanate added is less than 0.01 mol%, the tap density of the positive electrode active material decreases, and the safety and cycle of the lithium secondary battery This is because the effect of improving the characteristics and operating voltage tends to be low, while when the amount of strontium titanate added is greater than 2 mol%, the capacity per weight tends to decrease.

本発明のリチウムコバルト複合酸化物には、後述するようにチタン酸ストロンチウム以外に添加元素(M)として、更にSr原子やTi原子を含有させることが出来るが、チタン酸ストロンチウムに由来するSr原子の含有量はSr原子換算で0.01〜1.80質量%、好ましくは0.04〜0.90質量%、チタン酸ストロンチウムに由来するTi原子の含有量はTi原子換算で0.005〜1質量%、好ましくは0.02〜0.5質量%とすることが、得られるリチウムコバルト複合酸化物の充填密度が高くなり、また、高容量なリチウム二次電池とすることができ、リチウム二次電池の安全性、サイクル特性及び作動電圧を更に向上させることができる観点から好ましい。   In addition to strontium titanate, the lithium cobalt composite oxide of the present invention can further contain Sr atoms and Ti atoms in addition to strontium titanate, but Sr atoms derived from strontium titanate The content is 0.01 to 1.80 mass%, preferably 0.04 to 0.90 mass% in terms of Sr atoms, and the content of Ti atoms derived from strontium titanate is 0.005 to 1 in terms of Ti atoms. The mass density, preferably 0.02 to 0.5 mass%, increases the packing density of the obtained lithium cobalt composite oxide and can provide a high capacity lithium secondary battery. This is preferable from the viewpoint of further improving the safety, cycle characteristics and operating voltage of the secondary battery.

本発明に係る正極活物質は、添加するチタン酸ストロンチウムに起因するSr原子が少なくともリチウムコバルト複合酸化物の粒子表面に存在していることも特徴の一つである。
本発明者らによれば、チタン酸ストロンチウムを含有させた混合物を焼成することにより、Sr原子が、リチウムコバルト複合酸化物の粒子内部と、粒子表面の両方に存在し、粒子表面に存在するSr原子が、例えばSrO、SrTiO、SrTi、SrTi10等のストロンチウム化合物として存在するものになることを見出した。そして、添加したSr原子は、タップ密度の向上に特に寄与すること。また、この粒子表面に存在するストロンチウム化合物と粒子内部に存在するSr原子、更にはTi原子の相乗効果でリチウム複合酸化物の結晶表面と結晶内部と両方で結晶の安定化にも寄与し、このため、本発明のリチウムコバルト系複合酸化物を正極活物質として用いたリチウム二次電池は、電池性能、特に高容量で安全性、更にはサイクル性、作動電圧が優れたものとなると本発明者らは推測している。
One of the characteristics of the positive electrode active material according to the present invention is that Sr atoms derived from strontium titanate to be added are present at least on the particle surface of the lithium cobalt composite oxide.
According to the present inventors, by firing a mixture containing strontium titanate, Sr atoms exist both inside and on the particle surface of the lithium cobalt composite oxide, and Sr existing on the particle surface. It has been found that atoms exist as strontium compounds such as SrO, SrTiO 3 , Sr 3 Ti 2 O 7 , Sr 4 Ti 3 O 10, and the like. The added Sr atom particularly contributes to the improvement of the tap density. In addition, the synergistic effect of the strontium compound present on the particle surface, Sr atoms present inside the particles, and Ti atoms also contributes to the stabilization of the crystals both on the crystal surface and inside the lithium composite oxide. Therefore, the lithium secondary battery using the lithium cobalt composite oxide of the present invention as the positive electrode active material has excellent battery performance, particularly high capacity, safety, cycle performance, and operating voltage. Have guessed.

リチウムコバルト複合酸化物の粒子表面に存在するSr原子は、SrO等の可溶性のストロンチウム化合物と、SrTiO、SrTi、SrTi10等の難溶性のストロンチウム化合物があるが、粒子表面に存在するSr原子は、少なくともSrO等の可溶性のストロンチウム化合物の存在で確認することができる。
この可溶性のストロンチウム化合物の含有量は、Sr原子として0.002〜0.25質量%、好ましくは0.005〜0.1質量%であることがリチウム二次電池が高容量で安全性に優れたものになる観点から好ましい。
Sr atoms present on the particle surface of the lithium cobalt composite oxide include soluble strontium compounds such as SrO and hardly soluble strontium compounds such as SrTiO 3 , Sr 3 Ti 2 O 7 , and Sr 4 Ti 3 O 10. The Sr atoms present on the particle surface can be confirmed by the presence of at least a soluble strontium compound such as SrO.
The content of the soluble strontium compound is 0.002 to 0.25% by mass, preferably 0.005 to 0.1% by mass as Sr atoms, and the lithium secondary battery has a high capacity and excellent safety. It is preferable from the viewpoint of becoming a waste.

本発明において、リチウムコバルト複合酸化物の粒子表面に存在する可溶性のストロンチウム化合物の量は、リチウムコバルト複合酸化物5gを純水50mlに25℃で5分間攪拌下に放置した際に溶出するSr量を誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)で定量することで求められるものである。   In the present invention, the amount of the soluble strontium compound present on the particle surface of the lithium cobalt composite oxide is the amount of Sr that elutes when 5 g of lithium cobalt composite oxide is left in 50 ml of pure water at 25 ° C. for 5 minutes with stirring. Is determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-AES).

なお、リチウムコバルト複合酸化物に含有される可溶性のストロンチウム化合物の量は、可溶性のストロンチウム化合物中のSr原子として、リチウムコバルト複合酸化物に含有されるSr原子全量に対して、2.0〜30質量%、好ましくは5〜25質量%である。   The amount of the soluble strontium compound contained in the lithium cobalt composite oxide is 2.0 to 30 with respect to the total amount of Sr atoms contained in the lithium cobalt composite oxide as Sr atoms in the soluble strontium compound. % By mass, preferably 5 to 25% by mass.

一方、リチウムコバルト複合酸化物に含有されたTi原子は、特にリチウム二次電池のサイクル特性、更には作動電圧の向上に寄与し、また、Ti原子は、前述したようにリチウムコバルト複合酸化物の粒子表面に、SrTiO、SrTi、SrTi10等の化合物として存在するものと、粒子内部に存在するものがあると本発明者らは推測している。 On the other hand, the Ti atom contained in the lithium cobalt composite oxide contributes to the improvement of the cycle characteristics of the lithium secondary battery, and further the operating voltage. The present inventors speculate that there are compounds existing as compounds such as SrTiO 3 , Sr 3 Ti 2 O 7 , and Sr 4 Ti 3 O 10 on the particle surface and those existing inside the particle.

リチウムコバルト複合酸化物に含有させるSr原子及びTi原子は、純粋なLiCoOの結晶構造に影響を与えているものと推測している。即ち、純粋なLiCoOのC軸の格子定数は14.050〜14.053オングストロームであるのに対して、本発明の正極活物質では、C軸の格子定数が14.053〜14.065オングストローム、好ましくは14.055〜14.062オングストロームであり、純粋なLiCoOのC軸の格子定数より大きくなる。
このことは、リチウムコバルト複合酸化物の粒子内部に存在するSr原子及びTi原子による影響であると、本発明者らは推測している。
It is presumed that Sr atoms and Ti atoms contained in the lithium cobalt composite oxide have an influence on the crystal structure of pure LiCoO 2 . That is, the C-axis lattice constant of pure LiCoO 2 is 14.050 to 14.053 angstroms, whereas the positive electrode active material of the present invention has a C-axis lattice constant of 14.053 to 14.065 angstroms. , Preferably 14.055 to 14.062 angstroms, which is larger than the lattice constant of the C axis of pure LiCoO 2 .
The present inventors presume that this is an influence of Sr atoms and Ti atoms existing inside the particles of the lithium cobalt composite oxide.

本発明に係る正極活物質は、タップ密度が2.60g/ml以上、好ましくは2.6〜3.1g/mlであり、純粋なLiCoOに比べてタップ密度が大きいことも特徴の一つである。本発明の正極活物質は、この大きなタップ密度を有することにより、充填密度が高くなり、リチウム二次電池の体積当たりの容量を高くすることができる。 The positive electrode active material according to the present invention has a tap density of 2.60 g / ml or more, preferably 2.6 to 3.1 g / ml. One of the characteristics is that the tap density is larger than that of pure LiCoO 2. It is. Since the positive electrode active material of the present invention has this large tap density, the packing density is increased and the capacity per volume of the lithium secondary battery can be increased.

なお、前記タップ密度は、正極活物質試料が、特に加圧されることなく自然に混合している状態における充填特性を示すものであり、試料50〜70gをメスシリンダ−入れ、メスシリンダ−を自動T.D測定装置にセットし、測定条件としてタッピング回数500回、タッピング高さ3.2mm、タッピングペ−ス200回/分として求められるものである(ASTM:B527−93,85に準拠)。   The tap density indicates a filling characteristic in a state where the positive electrode active material sample is naturally mixed without being particularly pressurized, and a sample of 50 to 70 g is placed in a graduated cylinder, Automatic T. It is set in the D measuring device, and the measurement conditions are determined as 500 times tapping, 3.2 mm tapping height, and 200 times / minute tapping pace (according to ASTM: B527-93, 85).

本発明の正極活物質において、上記以外の好ましい諸物性としては、レーザー光回折・散乱法で求められる平均粒径が10〜30μm、好ましくは10〜25μmであることが正極活物質としての充填性、リチウム二次電池の容量、サイクル特性、レート特性、安全性、更には正極活物質を塗料化したときのスラリー安定性の観点から好ましい。   In the positive electrode active material of the present invention, as other preferable physical properties, the average particle size determined by the laser light diffraction / scattering method is 10 to 30 μm, preferably 10 to 25 μm. From the viewpoint of the capacity of the lithium secondary battery, cycle characteristics, rate characteristics, safety, and slurry stability when the positive electrode active material is made into a paint.

本発明の正極活物質のBET比表面積は、0.05〜1m/g、好ましくは0.1〜0.3m/gであることが、リチウム二次電池の安全性を更に向上させ、またサイクル特性、レート特性、更には正極活物質を塗料化したときのスラリー安定性の観点から好ましい。 The positive electrode active material of the present invention has a BET specific surface area of 0.05 to 1 m 2 / g, preferably 0.1 to 0.3 m 2 / g, further improving the safety of the lithium secondary battery, Further, it is preferable from the viewpoint of cycle characteristics, rate characteristics, and slurry stability when the positive electrode active material is made into a paint.

また、本発明の正極活物質は、残存する炭酸リチウムが0.30質量%以下、好ましくは0.25質量%以下であり、残存する水酸化リチウムが0.15質量%以下、好ましくは0.10質量%以下である。残存する炭酸リチウムと水酸化リチウムが上記範囲にあると、リチウム二次電池のサイクル特性、更には正極活物質を塗料化したときのスラリー安定性の観点から好ましい。   In the positive electrode active material of the present invention, the remaining lithium carbonate is 0.30% by mass or less, preferably 0.25% by mass or less, and the remaining lithium hydroxide is 0.15% by mass or less, preferably 0.8%. It is 10 mass% or less. When the remaining lithium carbonate and lithium hydroxide are in the above ranges, it is preferable from the viewpoint of the cycle characteristics of the lithium secondary battery and the slurry stability when the positive electrode active material is made into a paint.

本発明の正極活物質には、リチウム二次電池の種々の性能を向上させることを目的として、更に、Mn、Ni、Mg、Zr、Al、Ti、Ca、Mo、W、Bi、Nb及びFの群から選ばれる1種又は2種以上の添加元素(M)を含有させることができる。これらのうち、添加元素(M)はMg、Zr、Ti、Al、及びFから選ばれる1種又は2種以上であると、リチウム二次電池の体積当たりの容量、サイクル特性、作動電圧、安全性及びレート特性等をより向上させることができる観点から好ましく、特に好ましくは、Mg、Zr、Ti、Al及びFの全ての添加元素(M)を併用して含有させることにより、リチウム二次電池のこれらの性能をバランスよく向上させることができることから好ましい。   The positive electrode active material of the present invention further includes Mn, Ni, Mg, Zr, Al, Ti, Ca, Mo, W, Bi, Nb, and F for the purpose of improving various performances of the lithium secondary battery. 1 type (s) or 2 or more types of additional elements (M) chosen from these groups can be contained. Among these, when the additive element (M) is one or more selected from Mg, Zr, Ti, Al, and F, the capacity per volume of the lithium secondary battery, cycle characteristics, operating voltage, safety From the viewpoint of further improving the properties and rate characteristics, and particularly preferably, by including all the additive elements (M) of Mg, Zr, Ti, Al and F in combination, a lithium secondary battery It is preferable because these performances can be improved in a balanced manner.

本発明の正極活物質において、添加元素(M)の含有量は、正極活物質に対して、好ましくは0.03〜5質量%、特に好ましくは0.065〜2.60質量%である。添加元素(M)の含有量が上記範囲にあることにより、重量当たりの放電容量の低減を抑え、且つサイクル特性、レート特性、安全性等の電池性能をいっそう向上させることができる。   In the positive electrode active material of the present invention, the content of the additive element (M) is preferably 0.03 to 5% by mass, particularly preferably 0.065 to 2.60% by mass with respect to the positive electrode active material. When the content of the additive element (M) is in the above range, it is possible to suppress a reduction in discharge capacity per weight and further improve battery performance such as cycle characteristics, rate characteristics, and safety.

また、本発明の正極活物質において、添加元素(M)としてMg、Zr、Ti、Al及びFから選ばれる1種又は2種以上を添加する場合には、Mg原子の含有量は正極活物質に対して、好ましくは0.005〜1質量%、特に好ましくは0.015〜0.35質量%である。Mg原子の含有量が上記範囲にあることにより、サイクル特性、安全性等の電池性能をいっそう向上させることができる。   In addition, in the positive electrode active material of the present invention, when one or more selected from Mg, Zr, Ti, Al and F are added as the additive element (M), the content of Mg atoms is determined as the positive electrode active material. The content is preferably 0.005 to 1% by mass, particularly preferably 0.015 to 0.35% by mass. When the content of Mg atoms is in the above range, battery performance such as cycle characteristics and safety can be further improved.

また、Zr原子の含有量は正極活物質に対して、好ましくは0.005〜1.5質量%、特に好ましくは0.009〜1質量%である。Zr原子の含有量が上記範囲にあることにより、レート特性等の電池性能をいっそう向上させることができる。   The Zr atom content is preferably 0.005 to 1.5 mass%, particularly preferably 0.009 to 1 mass%, based on the positive electrode active material. When the Zr atom content is in the above range, battery performance such as rate characteristics can be further improved.

また、Ti原子の含有量は正極活物質に対して、好ましくは0.005〜0.5質量%、特に好ましくは0.005〜0.5質量%である。Ti原子の含有量が上記範囲にあることにより、レート特性、作動電圧等の電池性能をいっそう向上させることができる。なお、この添加元素(M)のTi原子は、添加するチタン酸ストロンチウムに由来しないものである。   Further, the Ti atom content is preferably 0.005 to 0.5 mass%, particularly preferably 0.005 to 0.5 mass%, based on the positive electrode active material. When the content of Ti atoms is in the above range, battery performance such as rate characteristics and operating voltage can be further improved. The Ti atom of the additive element (M) does not originate from the added strontium titanate.

また、Al原子の含有量は正極活物質に対して、好ましくは0.005〜1.2質量%、特に好ましくは0.03〜0.65質量%である。Al原子の含有量が上記範囲にあることにより、安全性、サイクル特性等の電池性能をいっそう向上させることができる。   Further, the content of Al atoms is preferably 0.005 to 1.2% by mass, particularly preferably 0.03 to 0.65% by mass, based on the positive electrode active material. When the Al atom content is in the above range, battery performance such as safety and cycle characteristics can be further improved.

また、F原子の含有量は正極活物質に対して、好ましくは0.01〜1質量%、特に好ましくは0.01〜0.25質量%である。F原子の含有量が上記範囲にあることにより、サイクル特性等の電池性能をいっそう向上させることができる。   The F atom content is preferably 0.01 to 1% by mass, particularly preferably 0.01 to 0.25% by mass, based on the positive electrode active material. When the content of F atoms is in the above range, battery performance such as cycle characteristics can be further improved.

なお、これら添加元素(M)は、酸化物、複合酸化物、硫酸塩、燐酸塩、フッ化物等の形態でリチウムコバルト複合酸化物の粒子表面に存在していてもよく、リチウムコバルト複合酸化物の粒子内部に固溶して存在していてもよく、更に粒子内部及び粒子表面の両方に存在していてもよい。   These additive elements (M) may be present on the surface of the lithium cobalt composite oxide particles in the form of oxide, composite oxide, sulfate, phosphate, fluoride, etc. It may be present in the form of a solid solution within the particle, and may be present both inside the particle and on the particle surface.

以下、本発明に係る正極活物質の製造方法について説明する。
本発明の正極活物質の製造方法は、リチウム化合物、コバルト化合物及びチタン酸ストロンチウムを含む混合物を得る原料混合工程、次いで該混合物を焼成してリチウムコバルト複合酸化物を生成させる焼成工程を含むことを特徴とするものである。
Hereinafter, the manufacturing method of the positive electrode active material which concerns on this invention is demonstrated.
The method for producing a positive electrode active material of the present invention includes a raw material mixing step for obtaining a mixture containing a lithium compound, a cobalt compound and strontium titanate, and then a firing step for firing the mixture to produce a lithium cobalt composite oxide. It is a feature.

原料混合工程は、リチウム化合物、コバルト化合物及びチタン酸ストロンチウムを混合して、原料混合物を得る工程である。   The raw material mixing step is a step of obtaining a raw material mixture by mixing a lithium compound, a cobalt compound, and strontium titanate.

原料混合工程に係るリチウム化合物は、通常、リチウムコバルト複合酸化物の製造用の原料として用いられるリチウム化合物であれば、特に制限されず、リチウムの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩及び有機酸塩等が挙げられ、これらのうち、工業的に安価な炭酸リチウムが好ましい。   The lithium compound related to the raw material mixing step is not particularly limited as long as it is a lithium compound that is usually used as a raw material for the production of a lithium cobalt composite oxide, and lithium oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, and organic An acid salt etc. are mentioned, Among these, industrially cheap lithium carbonate is preferable.

リチウム化合物の平均粒径は、0.1〜200μm、好ましくは2〜50μmであると、反応性が良好であるため特に好ましい。   The average particle size of the lithium compound is particularly preferably 0.1 to 200 μm, preferably 2 to 50 μm, since the reactivity is good.

原料混合工程に係るコバルト化合物は、通常、リチウムコバルト複合酸化物の製造用の原料として用いられるコバルト化合物であれば、特に制限されず、コバルトの酸化物、オキシ水酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩及び有機酸塩等が挙げられ、この中、酸化コバルトが工業的に入手し易く安価であるため好ましい。また、コバルト化合物は平均粒径が0.5〜40.0μm、好ましくは2.0〜35.0μmであると反応性が良好であるため特に好ましい。特にコバルト化合物の平均粒径が10〜25μm、一層好ましくは15〜25μmのものを用いるとリチウム化合物の過剰率を小さくし、残存するリチウム化合物を低減できるという観点で好ましい。   The cobalt compound according to the raw material mixing step is not particularly limited as long as it is a cobalt compound that is usually used as a raw material for producing a lithium cobalt composite oxide, and is not limited to cobalt oxide, oxyhydroxide, hydroxide, carbonic acid. Examples thereof include salts, nitrates, and organic acid salts. Among these, cobalt oxide is preferable because it is industrially easily available and inexpensive. In addition, the cobalt compound has an average particle size of 0.5 to 40.0 μm, and preferably 2.0 to 35.0 μm, since the reactivity is good. In particular, it is preferable to use a cobalt compound having an average particle size of 10 to 25 μm, more preferably 15 to 25 μm, from the viewpoint of reducing the excess ratio of the lithium compound and reducing the remaining lithium compound.

原料混合工程に係るチタン酸ストロンチウムとしては、工業的に入手可能なものであれば、特に制限されないが、チタン酸ストロンチウムは平均粒径が0.05〜5μmであると反応性が良好であるため特に好ましい。   The strontium titanate related to the raw material mixing step is not particularly limited as long as it is industrially available, but strontium titanate has good reactivity when the average particle size is 0.05 to 5 μm. Particularly preferred.

原料混合工程において、リチウム化合物及びコバルト化合物の混合割合は、原子換算のコバルトのモル数に対する原子換算のリチウムのモル数の比(Li/Co混合モル比)が、0.990〜1.100、好ましくは1.000〜1.080、特に好ましくは1.010〜1.060であることが得られる正極活物質のタップ密度を高くすることができ、粒子径制御、残留する炭酸リチウム及び水酸化リチウムを低減する観点から好ましい。   In the raw material mixing step, the mixing ratio of the lithium compound and the cobalt compound is such that the ratio of the number of moles of lithium in terms of atoms to the number of moles of cobalt in terms of atoms (Li / Co mixture mole ratio) is 0.990 to 1.100, The tap density of the positive electrode active material obtained to be preferably 1.000 to 1.080, particularly preferably 1.010 to 1.060 can be increased, particle size control, residual lithium carbonate and hydroxide It is preferable from the viewpoint of reducing lithium.

また、チタン酸ストロンチウムの混合割合は、生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、0.01〜2モル%、好ましくは0.05〜1モル%である。この理由は、前述したように、チタン酸ストロンチウムの添加量が0.01モル%より小さくなると正極活物質のタップ密度が低くなり、またリチウム二次電池の安全性、更にはサイクル特性、レート特性を向上させる効果が低くなる傾向があり、一方、チタン酸ストロンチウムの添加量が2モル%より大きくなると重量当たりの容量が低下する傾向があるためである。   Moreover, the mixing ratio of strontium titanate is 0.01 to 2 mol%, preferably 0.05 to 1 mol%, with respect to the lithium cobalt composite oxide to be produced. The reason for this is that, as described above, when the amount of strontium titanate added is less than 0.01 mol%, the tap density of the positive electrode active material decreases, and the safety, cycle characteristics, and rate characteristics of the lithium secondary battery are reduced. This is because the effect of improving the content tends to be low, while when the amount of strontium titanate added exceeds 2 mol%, the capacity per weight tends to decrease.

原料混合工程において、リチウム化合物、コバルト化合物及びチタン酸ストロンチウムを混合する方法としては、例えば、リボンミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ナウターミキサー等を用いる混合方法が挙げられる。   Examples of the method of mixing the lithium compound, cobalt compound, and strontium titanate in the raw material mixing step include a mixing method using a ribbon mixer, a Henschel mixer, a super mixer, a nauter mixer, and the like.

また、原料混合工程において、リチウム化合物、コバルト化合物及びチタン酸ストロンチウム以外に、更に、添加元素(M)を含有する化合物を添加して混合することができる。添加元素(M)を含有する化合物は、前述した添加元素(M)を含有する化合物であり、具体的には、添加元素(M)の酸化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、燐酸塩、ハロゲン化物、有機酸塩等が挙げられる。添加元素(M)を有する化合物は、添加元素(M)を2種以上含む化合物であってもよく、また、1つの添加元素(M)に対して1種類の化合物に限らず、2種以上の種類の異なる化合物を併用して用いてもよい。添加元素(M)を含有する化合物は平均粒径が0.05〜100μm、好ましくは0.1〜90μmであると反応性が良好であるため特に好ましい。   Further, in the raw material mixing step, in addition to the lithium compound, cobalt compound and strontium titanate, a compound containing an additional element (M) can be added and mixed. The compound containing the additive element (M) is a compound containing the additive element (M) described above. Specifically, the oxide, hydroxide, sulfate, carbonate, phosphoric acid of the additive element (M) Examples include salts, halides, and organic acid salts. The compound having the additive element (M) may be a compound containing two or more additive elements (M), and is not limited to one kind of compound with respect to one additive element (M). Different types of compounds may be used in combination. The compound containing the additive element (M) has an average particle size of 0.05 to 100 μm, preferably 0.1 to 90 μm, since the reactivity is particularly good.

添加元素(M)を含有する化合物としては、マグネシウム原子を有する化合物、チタン原子を有する化合物、ジルコニウム原子を有する化合物、アルミニウム原子を有する化合物、フッ素原子を有する化合物が好ましく、特にMgF、MgO、TiO、ZrO、Al(OH)及びAlFから選ばれる1種又は2種以上を用いることにより、種々の電池性能のいっそうの向上をはかることができる。例えば、MgFはリチウム二次電池の容量維持率、MgOはリチウム二次電池の安全性、TiOはリチウム二次電池の平均作動電圧、ZrOはリチウム二次電池の安全性、レート特性、Al(OH)はリチウム二次電池の安全性、AlFはリチウム二次電池の容量維持率をそれぞれ効果的に向上させることができる。 As the compound containing the additive element (M), a compound having a magnesium atom, a compound having a titanium atom, a compound having a zirconium atom, a compound having an aluminum atom, and a compound having a fluorine atom are preferable, and MgF 2 , MgO, By using one or more selected from TiO 2 , ZrO 2 , Al (OH) 3 and AlF 3 , various battery performances can be further improved. For example, MgF 2 is the capacity retention rate of the lithium secondary battery, MgO is the safety of the lithium secondary battery, TiO 2 is the average operating voltage of the lithium secondary battery, ZrO 2 is the safety and rate characteristics of the lithium secondary battery, Al (OH) 3 can effectively improve the safety of the lithium secondary battery, and AlF 3 can effectively improve the capacity maintenance rate of the lithium secondary battery.

本発明において、添加元素(M)を含有する化合物は、MgF、MgO、TiO、ZrO、Al(OH)及びAlFの全てを併用して用いることが、リチウム二次電池の上記性能をバランスよく向上させることができる観点から好ましい。 In the present invention, the compound containing the additive element (M) is a combination of MgF 2 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 , Al (OH) 3, and AlF 3 used in combination. This is preferable from the viewpoint of improving the performance in a balanced manner.

原料混合工程において、添加元素(M)を含有する化合物を混合する場合、添加元素(M)を含有する化合物の混合量は、生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、添加元素(M)が0.03〜5質量%となる混合量が好ましく、0.065〜2.6質量%となるような混合量が特に好ましい。添加元素(M)を含有する化合物の混合量が上記範囲にあることにより、リチウム二次電池の重量当たりの放電容量の低減を抑え、且つ容量維持率、作動電圧、レート特性、安全性等の電池性能を向上させることができる観点から好ましい。   In the raw material mixing step, when the compound containing the additive element (M) is mixed, the amount of the compound containing the additive element (M) is such that the additive element (M) is based on the lithium cobalt composite oxide produced. A mixing amount of 0.03 to 5% by mass is preferable, and a mixing amount of 0.065 to 2.6% by mass is particularly preferable. When the amount of the compound containing the additive element (M) is within the above range, the reduction of the discharge capacity per weight of the lithium secondary battery is suppressed, and the capacity maintenance rate, operating voltage, rate characteristics, safety, etc. This is preferable from the viewpoint of improving battery performance.

なお、添加元素(M)を含有する化合物として、MgF、MgO、TiO、ZrO、Al(OH)及びAlFから選ばれる1種又は2種以上を用いる場合には、MgFの添加量は生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、0.01〜1モル%、好ましくは0.01〜0.25モル%であり、MgOの添加量は生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、0.01〜2.50モル%、好ましくは0.05〜1.00モル%である。また、TiOの添加量は生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、0.01〜1モル%、好ましくは0.01〜1モル%であり、ZrOの添加量は生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、0.01〜1.50モル%、好ましくは0.10〜1モル%である。Al(OH)の添加量は生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、0.01〜3モル%、好ましくは0.1〜2モル%であり、AlFの添加量は生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して、0.01〜1モル%、好ましくは0.01〜0.25モル%である。 Incidentally, as the compound containing the additive element (M), in the case of using a MgF 2, MgO, TiO 2, ZrO 2, Al (OH) 1 , two or more selected from 3 and AlF 3 are of MgF 2 The addition amount is 0.01 to 1 mol%, preferably 0.01 to 0.25 mol%, with respect to the lithium cobalt composite oxide to be produced. The addition amount of MgO is relative to the lithium cobalt composite oxide to be produced. And 0.01 to 2.50 mol%, preferably 0.05 to 1.00 mol%. Further, the lithium-cobalt composite oxide addition amount of TiO 2 is for generating, 0.01 mol%, preferably from 0.01 to 1 mol%, lithium-cobalt composite amount of ZrO 2 is to generate It is 0.01-1.50 mol% with respect to an oxide, Preferably it is 0.10-1 mol%. The addition amount of Al (OH) 3 is 0.01 to 3 mol%, preferably 0.1 to 2 mol%, with respect to the lithium cobalt composite oxide to be produced, and the addition amount of AlF 3 is lithium cobalt to be produced. It is 0.01-1 mol% with respect to complex oxide, Preferably it is 0.01-0.25 mol%.

なお、原料のリチウム化合物、コバルト化合物、チタン酸ストロンチウムと、必要により添加される添加元素(M)を含有する化合物は、製造履歴は問わないが、高純度リチウムコバルト複合酸化物粉末を製造するために、可及的に不純物含有量が少ないものであることが好ましい。   The raw material lithium compound, cobalt compound, strontium titanate, and the compound containing the additive element (M) added if necessary do not have any manufacturing history, but to produce a high purity lithium cobalt composite oxide powder. In addition, it is preferable that the impurity content is as low as possible.

本発明の正極活物質の製造方法に係る焼成工程は、原料混合工程で得られた、リチウム化合物、コバルト化合物及びチタン酸ストロンチウムと、必要により混合される添加元素(M)を含有する化合物の原料混合物を、焼成することにより、リチウムコバルト複合酸化物を得る工程である。   The firing step according to the method for producing a positive electrode active material of the present invention is a raw material of a compound containing an additive element (M) mixed in a lithium compound, a cobalt compound, and strontium titanate obtained in the raw material mixing step. In this step, the mixture is fired to obtain a lithium cobalt composite oxide.

焼成工程において、原料混合物を焼成して、リチウム化合物、コバルト化合物及びチタン酸ストロンチウムと、必要により混合される添加元素(M)を含有する化合物を反応させる際の焼成温度は、1000〜1100℃、好ましくは1050〜1080℃である。この理由は焼成温度が1000℃未満ではリチウムコバルト複合酸化物のタップ密度が低下する傾向があり、一方、焼成温度が1100℃より高くなると得られる焼成品の焼結が強くなり、非常に硬度が硬く解砕処理、粉砕処理が困難となる傾向があるからである。
また、反応時間は、1〜30時間、好ましくは5〜20時間である。また、焼成雰囲気は、空気中、酸素ガス中等の酸化雰囲気である。
In the firing step, the firing temperature when firing the raw material mixture and reacting the lithium compound, cobalt compound and strontium titanate with the compound containing the additive element (M) mixed as necessary is 1000 to 1100 ° C., Preferably it is 1050-1080 degreeC. The reason for this is that when the firing temperature is less than 1000 ° C., the tap density of the lithium cobalt composite oxide tends to decrease. On the other hand, when the firing temperature is higher than 1100 ° C., the sintered product obtained is strongly sintered and has a very high hardness. This is because it tends to be hard and difficult to crush and crush.
The reaction time is 1 to 30 hours, preferably 5 to 20 hours. The firing atmosphere is an oxidizing atmosphere such as in air or oxygen gas.

このようにして得られるSr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物は、必要に応じて複数回の焼成工程に付してもよい。   The lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms obtained in this manner may be subjected to a plurality of firing steps as necessary.

焼成後は得られるSr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物に対して、必要に応じて解砕処理及び/又は粉砕処理し、更に分級を行ってリチウム二次電池用正極活物質とする。   After firing, the lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms obtained is crushed and / or pulverized as necessary, and further classified to obtain a positive electrode active material for a lithium secondary battery. To do.

かくして、得られる本発明の正極活物質は、Sr原子とTi原子を含有したリチウムコバルト複合酸化物からなり、好ましい物性としては、平均粒子が10〜30μm、好ましくは10〜25μmで、タップ密度が2.6g/ml以上、好ましくは2.6〜3.1g/mlで、且つSr原子が少なくともリチウムコバルト複合酸化物の粒子表面に存在するものである。   Thus, the obtained positive electrode active material of the present invention is composed of a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms, and preferable physical properties include an average particle of 10 to 30 μm, preferably 10 to 25 μm, and a tap density. It is 2.6 g / ml or more, preferably 2.6 to 3.1 g / ml, and Sr atoms are present at least on the particle surface of the lithium cobalt composite oxide.

また、本発明のリチウム二次電池は、本発明の正極活物質を用いたものであり、該リチウム二次電池は、正極、負極、セパレータ、及びリチウム塩を含有する非水電解質からなる。   Moreover, the lithium secondary battery of this invention uses the positive electrode active material of this invention, and this lithium secondary battery consists of a nonaqueous electrolyte containing a positive electrode, a negative electrode, a separator, and lithium salt.

本発明のリチウム二次電池に係る正極は、例えば、正極集電体上に正極合剤を塗布乾燥等して形成されるものである。正極合剤は、正極活物質、導電剤、結着剤、及び必要により添加されるフィラー等からなる。本発明のリチウム二次電池は、正極に、本発明のリチウム二次電池用正極活物質が均一に塗布されている。このため本発明のリチウム二次電池は、電池性能が高く、特に高容量で安全性が高い。   The positive electrode according to the lithium secondary battery of the present invention is formed, for example, by applying and drying a positive electrode mixture on a positive electrode current collector. The positive electrode mixture includes a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and a filler that is added as necessary. In the lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is uniformly applied to the positive electrode. For this reason, the lithium secondary battery of the present invention has high battery performance, particularly high capacity and high safety.

本発明のリチウム二次電池に係る正極合剤に含有される正極活物質の含有量は、70〜100質量%、好ましくは90〜98質量%が望ましい。
本発明のリチウム二次電池に係る正極集電体としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば特に制限されるものでないが、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理させたもの等が挙げられる。これらの材料の表面を酸化して用いてもよく、表面処理により集電体表面に凹凸を付けて用いてもよい。また、集電体の形態としては、例えば、フォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発砲体、繊維群、不織布の成形体などが挙げられる。集電体の厚さは特に制限されないが、1〜500μmとすることが好ましい。
The content of the positive electrode active material contained in the positive electrode mixture according to the lithium secondary battery of the present invention is 70 to 100% by mass, preferably 90 to 98% by mass.
The positive electrode current collector according to the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it is an electronic conductor that does not cause a chemical change in the constituted battery. For example, stainless steel, nickel, aluminum, titanium , Carbon, nickel, titanium, and silver surface treated with baked carbon, aluminum or stainless steel. The surface of these materials may be oxidized and used, or the current collector surface may be provided with irregularities by surface treatment. Examples of the current collector include foils, films, sheets, nets, punched ones, lath bodies, porous bodies, foam bodies, fiber groups, nonwoven fabric molded bodies, and the like. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 μm.

本発明のリチウム二次電池に係る導電剤としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に限定はない。例えば、天然黒鉛及び人工黒鉛等の黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維や金属繊維等の導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉等の金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物、或いはポリフェニレン誘導体等の導電性材料が挙げられ、天然黒鉛としては、例えば、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛及び土状黒鉛等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。導電剤の配合比率は、正極合剤中、1〜50質量%、好ましくは2〜30質量%である。   The conductive agent according to the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in the constituted battery. For example, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, carbon black such as thermal black, conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber, Examples include metal powders such as carbon fluoride, aluminum and nickel powder, conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate, conductive metal oxides such as titanium oxide, and conductive materials such as polyphenylene derivatives. Examples of graphite include scaly graphite, scaly graphite, and earthy graphite. These can be used alone or in combination of two or more. The compounding ratio of the conductive agent is 1 to 50% by mass, preferably 2 to 30% by mass in the positive electrode mixture.

本発明のリチウム二次電池に係る結着剤としては、例えば、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフロオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体またはその(Na+)イオン架橋体、ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマー等が挙げられ、これらは1種または2種以上組み合わせて用いることができる。なお、多糖類のようにリチウムと反応するような官能基を含む化合物を用いるときは、例えば、イソシアネート基のような化合物を添加してその官能基を失活させることが好ましい。結着剤の配合比率は、正極合剤中、1〜50質量%、好ましくは5〜15質量%である。 Examples of the binder according to the lithium secondary battery of the present invention include starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, and polypropylene. , Ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, fluoro rubber, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene-par Fluoroalkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene Copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, fluorine Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer or its (Na + ) ion crosslinked product, ethylene-methacrylic acid An acid copolymer or its (Na + ) ion crosslinked product, an ethylene-methyl acrylate copolymer or its (Na + ) ion crosslinked product, an ethylene-methyl methacrylate copolymer or its (Na + ) ion crosslinked product, Polyethylene Polysaccharides such as Sid, thermoplastic resins, polymers having rubber elasticity, and these may be used individually or in combination. In addition, when using the compound containing a functional group which reacts with lithium like a polysaccharide, it is preferable to add the compound like an isocyanate group and to deactivate the functional group, for example. The blending ratio of the binder is 1 to 50% by mass, preferably 5 to 15% by mass in the positive electrode mixture.

本発明のリチウム二次電池に係るフィラーは、正極合剤において正極の体積膨張等を抑制するものであり、必要により添加される。フィラーとしては、構成された電池において化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いることができるが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素等の繊維が用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、正極合剤中、0〜30質量%が好ましい。   The filler relating to the lithium secondary battery of the present invention suppresses the volume expansion of the positive electrode in the positive electrode mixture, and is added as necessary. As the filler, any fibrous material can be used as long as it does not cause a chemical change in the constructed battery. For example, olefinic polymers such as polypropylene and polyethylene, and fibers such as glass and carbon are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 mass% is preferable in a positive mix.

本発明のリチウム二次電池に係る負極は、負極集電体上に負極材料を塗布乾燥等して形成される。本発明のリチウム二次電池に係る負極集電体としては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば特に制限されるものでないが、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、焼成炭素、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理させたもの及びアルミニウム−カドミウム合金等が挙げられる。また、これらの材料の表面を酸化して用いてもよく、表面処理により集電体表面に凹凸を付けて用いてもよい。また、集電体の形態としては、例えば、フォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発砲体、繊維群、不織布の成形体などが挙げられる。集電体の厚さは特に制限されないが、1〜500μmとすることが好ましい。   The negative electrode according to the lithium secondary battery of the present invention is formed by applying and drying a negative electrode material on a negative electrode current collector. The negative electrode current collector according to the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it is an electronic conductor that does not cause a chemical change in the constructed battery. For example, stainless steel, nickel, copper, titanium , Aluminum, baked carbon, copper or stainless steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, and an aluminum-cadmium alloy. Further, the surface of these materials may be used after being oxidized, or the surface of the current collector may be used with surface roughness by surface treatment. Examples of the current collector include foils, films, sheets, nets, punched ones, lath bodies, porous bodies, foam bodies, fiber groups, nonwoven fabric molded bodies, and the like. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 1 to 500 μm.

本発明のリチウム二次電池に係る負極材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、炭素質材料、金属複合酸化物、リチウム金属、リチウム合金、ケイ素系合金、錫系合金、金属酸化物、導電性高分子、カルコゲン化合物、Li−Co−Ni系材料、LiTi12等が挙げられる。炭素質材料としては、例えば、難黒鉛化炭素材料、黒鉛系炭素材料等が挙げられる。金属複合酸化物としては、例えば、Sn(M11-p(M2qr(式中、M1はMn、Fe、Pb及びGeから選ばれる1種以上の元素を示し、M2はAl、B、P、Si、周期律表第1族、第2族、第3族及びハロゲン元素から選ばれる1種以上の元素を示し、0<p≦1、1≦q≦3、1≦r≦8を示す。)、LiFe23(0≦t≦1)、LiWO2(0≦t≦1)等の化合物が挙げられる。金属酸化物としては、GeO、GeO2、SnO、SnO2、PbO、PbO2、Pb23、Pb34、Sb23、Sb24、Sb25、Bi23、Bi24、Bi25等が挙げられる。導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン等が挙げられる。 The negative electrode material according to the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include carbonaceous materials, metal composite oxides, lithium metals, lithium alloys, silicon alloys, tin alloys, metal oxides. Materials, conductive polymers, chalcogen compounds, Li—Co—Ni based materials, Li 4 Ti 5 O 12 and the like. Examples of the carbonaceous material include non-graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials. As the metal complex oxide, for example, Sn p (M 1 ) 1-p (M 2 ) q Or (wherein M 1 represents one or more elements selected from Mn, Fe, Pb and Ge, M 2 represents one or more elements selected from Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 and a halogen element in the periodic table, and 0 <p ≦ 1, 1 ≦ q ≦ 3 1 ≦ r ≦ 8), Li t Fe 2 O 3 (0 ≦ t ≦ 1), Li t WO 2 (0 ≦ t ≦ 1), and the like. As the metal oxide, GeO, GeO 2, SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, Bi 2 O 3 Bi 2 O 4 , Bi 2 O 5 and the like. Examples of the conductive polymer include polyacetylene and poly-p-phenylene.

本発明のリチウム二次電池に係るセパレータとしては、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持った絶縁性の薄膜が用いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維あるいはポリエチレンなどからつくられたシートや不織布が用いられる。セパレーターの孔径としては、一般的に電池用として有用な範囲であればよく、例えば、0.01〜10μmである。セパレターの厚みとしては、一般的な電池用の範囲であればよく、例えば5〜300μmである。なお、後述する電解質としてポリマーなどの固体電解質が用いられる場合には、固体電解質がセパレーターを兼ねるようなものであってもよい。   As the separator according to the lithium secondary battery of the present invention, an insulating thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. Sheets and non-woven fabrics made of olefin polymers such as polypropylene, glass fibers or polyethylene are used because of their organic solvent resistance and hydrophobicity. The pore diameter of the separator may be in a range generally useful for batteries, and is, for example, 0.01 to 10 μm. The thickness of the separator may be in a range for a general battery, for example, 5 to 300 μm. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte described later, the solid electrolyte may also serve as a separator.

本発明のリチウム二次電池に係るリチウム塩を含有する非水電解質は、非水電解質とリチウム塩とからなるものである。本発明のリチウム二次電池に係る非水電解質としては、非水電解液、有機固体電解質、無機固体電解質が用いられる。非水電解液としては、例えば、N−メチル−2−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の非プロトン性有機溶媒の1種または2種以上を混合した溶媒が挙げられる。   The nonaqueous electrolyte containing a lithium salt according to the lithium secondary battery of the present invention is composed of a nonaqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte according to the lithium secondary battery of the present invention, a non-aqueous electrolyte, an organic solid electrolyte, or an inorganic solid electrolyte is used. Examples of the non-aqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, and 2-methyl. Tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 3-methyl -2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, 1,3- Ropansaruton, methyl propionate, and a solvent obtained by mixing one or more aprotic organic solvents such as ethyl propionate.

本発明のリチウム二次電池に係る有機固体電解質としては、例えば、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキサイド誘導体又はこれを含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド誘導体又はこれを含むポリマー、リン酸エステルポリマー、ポリホスファゼン、ポリアジリジン、ポリエチレンスルフィド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン等のイオン性解離基を含むポリマー、イオン性解離基を含むポリマーと上記非水電解液の混合物等が挙げられる。   Examples of the organic solid electrolyte according to the lithium secondary battery of the present invention include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives or polymers containing the same, polypropylene oxide derivatives or polymers containing the same, phosphate ester polymers, polyphosphazenes, polyaziridines, and polyethylenes. Examples thereof include a polymer containing an ionic dissociation group such as sulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, and polyhexafluoropropylene, and a mixture of a polymer containing an ionic dissociation group and the non-aqueous electrolyte.

本発明のリチウム二次電池に係る無機固体電解質としては、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩、硫化物等を用いることができ、例えば、Li3N、LiI、Li5NI2、Li3N−LiI−LiOH、LiSiO4、LiSiO4−LiI−LiOH、Li2SiS3、Li4SiO4、Li4SiO4−LiI−LiOH、P25、Li2S又はLi2S−P25、Li2S−SiS2、Li2S−GeS2、Li2S−Ga23、Li2S−B23、Li2S−P25−X、Li2S−SiS2−X、Li2S−GeS2−X、Li2S−Ga23−X、Li2S−B23−X、(式中、XはLiI、B23、又はAl23から選ばれる少なくとも1種以上)等が挙げられる。
更に、無機固体電解質が非晶質(ガラス)の場合は、リン酸リチウム(Li3PO4)、酸化リチウム(Li2O)、硫酸リチウム(Li2SO4)、酸化リン(P25)、硼酸リチウム(Li3BO3)等の酸素を含む化合物、Li3PO4-u2u/3(uは0<u<4)、Li4SiO4-u2u/3(uは0<u<4)、Li4GeO4-u2u/3(uは0<u<4)、Li3BO3-u2u/3(uは0<u<3)等の窒素を含む化合物を無機固体電解質に含有させることができる。この酸素を含む化合物又は窒素を含む化合物の添加により、形成される非晶質骨格の隙間を広げ、リチウムイオンが移動する妨げを軽減し、更にイオン伝導性を向上させることができる。
As the inorganic solid electrolyte according to the lithium secondary battery of the present invention, Li nitride, halide, oxyacid salt, sulfide, and the like can be used. For example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, P 2 S 5 , Li 2 S or Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—Ga 2 S 3 , Li 2 S—B 2 S 3 , Li 2 S—P 2 S 5 —X, Li 2 S -SiS 2 -X, Li 2 S- GeS 2 -X, Li 2 S-Ga 2 S 3 -X, Li 2 S-B 2 S 3 -X, ( wherein, X is LiI, B 2 S 3, Or at least one selected from Al 2 S 3 ).
Further, when the inorganic solid electrolyte is amorphous (glass), lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium oxide (Li 2 O), lithium sulfate (Li 2 SO 4 ), phosphorus oxide (P 2 O 5) ), Oxygen-containing compounds such as lithium borate (Li 3 BO 3 ), Li 3 PO 4-u N 2u / 3 (u is 0 <u <4), Li 4 SiO 4-u N 2u / 3 (u is Nitrogen such as 0 <u <4), Li 4 GeO 4-u N 2u / 3 (u is 0 <u <4), Li 3 BO 3-u N 2u / 3 (u is 0 <u <3) The compound to be contained can be contained in the inorganic solid electrolyte. By adding the compound containing oxygen or the compound containing nitrogen, the gap between the formed amorphous skeletons can be widened, the hindrance to movement of lithium ions can be reduced, and ion conductivity can be further improved.

本発明のリチウム二次電池に係るリチウム塩としては、上記非水電解質に溶解するものが用いられ、例えば、LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiB10Cl10、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO22NLi、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、四フェニルホウ酸リチウム、イミド類等の1種または2種以上を混合した塩が挙げられる。 As the lithium salt according to the lithium secondary battery of the present invention, those dissolved in the non-aqueous electrolyte are used, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3. SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiB 10 Cl 10 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic Examples thereof include a salt obtained by mixing one or more of lithium carboxylate, lithium tetraphenylborate, imides and the like.

また、非水電解質には、放電、充電特性、難燃性を改良する目的で、以下に示す化合物を添加することができる。例えば、ピリジン、トリエチルホスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、n−グライム、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、N−置換オキサゾリジノンとN,N−置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ポリエチレングルコール、ピロール、2−メトキシエタノール、三塩化アルミニウム、導電性ポリマー電極活物質のモノマー、トリエチレンホスホンアミド、トリアルキルホスフィン、モルフォリン、カルボニル基を持つアリール化合物、ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アルキルモルフォリン、二環性の三級アミン、オイル、ホスホニウム塩及び三級スルホニウム塩、ホスファゼン、炭酸エステル等が挙げられる。また、電解液を不燃性にするために含ハロゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化エチレンを電解液に含ませることができる。また、高温保存に適性を持たせるために電解液に炭酸ガスを含ませることができる。   Moreover, the compound shown below can be added to a nonaqueous electrolyte for the purpose of improving discharge, a charge characteristic, and a flame retardance. For example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme, hexaphosphoric acid triamide, nitrobenzene derivative, sulfur, quinoneimine dye, N-substituted oxazolidinone and N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether , Ammonium salt, polyethylene glycol, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, conductive polymer electrode active material monomer, triethylenephosphonamide, trialkylphosphine, morpholine, aryl compounds with carbonyl group, hexamethylphosphine Examples include hollic triamide and 4-alkylmorpholine, bicyclic tertiary amines, oils, phosphonium salts and tertiary sulfonium salts, phosphazenes, and carbonates. That. In order to make the electrolyte nonflammable, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride can be included in the electrolyte. In addition, carbon dioxide gas can be included in the electrolytic solution in order to make it suitable for high-temperature storage.

本発明のリチウム二次電池は、体積当たりの容量が高く、安全性、サイクル特性及び作動電圧にも優れたリチウム二次電池であり、電池の形状はボタン、シート、シリンダー、角、コイン型等いずれの形状であってもよい。   The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery having a high capacity per volume and excellent in safety, cycle characteristics and operating voltage. The shape of the battery is a button, a sheet, a cylinder, a corner, a coin type, etc. Any shape may be sufficient.

本発明のリチウム二次電池の用途は、特に限定されないが、例えば、ノートパソコン、ラップトップパソコン、ポケットワープロ、携帯電話、コードレス子機、ポータブルCDプレーヤー、ラジオ、液晶テレビ、バックアップ電源、電気シェーバー、メモリーカード、ビデオムービー等の電子機器、自動車、電動車両、ゲーム機器、電動工具等の民生用電子機器が挙げられる。   Although the use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, for example, a notebook computer, a laptop computer, a pocket word processor, a mobile phone, a cordless cordless handset, a portable CD player, a radio, an LCD TV, a backup power source, an electric shaver, Examples include electronic devices such as memory cards and video movies, and consumer electronic devices such as automobiles, electric vehicles, game machines, and electric tools.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
{実施例1〜9}
表1に示したCo原子とLi原子のモル比となるように四酸化三コバルト(平均粒径25.0μm)、炭酸リチウム(平均粒径7.0μm)を秤量し、更にチタン酸ストロンチウム(平均粒径0.9μm)を表1に示す割合となるように乾式で家庭用ミキサーを用いて60秒間十分に混合し原料混合物を得た。次いで得られた原料混合物をアルミナ製の鉢で表1に示す温度と時間で大気中で焼成した。焼成終了後、該焼成物を粉砕、分級してSr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物を得、これを正極活物質試料とした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these Examples.
{Examples 1-9}
Tricobalt tetroxide (average particle size 25.0 μm) and lithium carbonate (average particle size 7.0 μm) were weighed so that the molar ratio of Co atom to Li atom shown in Table 1 was obtained, and strontium titanate (average particle size) 0.9 μm) was thoroughly mixed for 60 seconds using a household mixer in a dry manner so that the ratio shown in Table 1 was obtained to obtain a raw material mixture. Next, the obtained raw material mixture was baked in the atmosphere at a temperature and time shown in Table 1 in an alumina pot. After firing, the fired product was pulverized and classified to obtain a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms, which was used as a positive electrode active material sample.

{比較例1〜2}
表1に示したCo原子とLi原子のモル比となるように四酸化三コバルト(平均粒径25.0μm)、炭酸リチウム(平均粒径7.0μm)を秤量し、乾式で家庭用ミキサーを用いて60秒間十分に混合し原料混合物を得た。次いで得られた原料混合物をアルミナ製の鉢で表1に示す温度と時間で大気中で焼成した。焼成終了後、該焼成物を粉砕、分級してリチウム遷移金属複合酸化物を得、これを正極活物質試料とした。
{Comparative Examples 1-2}
Weigh tricobalt tetroxide (average particle size 25.0 μm) and lithium carbonate (average particle size 7.0 μm) so that the molar ratio of Co atom and Li atom shown in Table 1 is obtained, and use a dry-type home mixer. Mix well for 60 seconds to obtain a raw material mixture. Next, the obtained raw material mixture was baked in the atmosphere at a temperature and time shown in Table 1 in an alumina pot. After firing, the fired product was pulverized and classified to obtain a lithium transition metal composite oxide, which was used as a positive electrode active material sample.

Figure 2013182757
注)SrTiOの添加量は、生成されるリチウムコバルト複合酸化物に対するモル%を示す。
Figure 2013182757
Note) The amount of SrTiO 3 added indicates mol% with respect to the produced lithium cobalt composite oxide.

<正極活物質試料の物性評価>
実施例及び比較例で得られた正極活物質試料について、平均粒径、BET比表面積、タップ密度、水に溶出するストロンチウム量、C軸の格子定数及び残存するLiOH及びLiCO含有量を求めた。また、その結果を表2に示す。
<Evaluation of physical properties of positive electrode active material sample>
For the positive electrode active material samples obtained in Examples and Comparative Examples, the average particle size, BET specific surface area, tap density, strontium amount eluted in water, C-axis lattice constant, and residual LiOH and Li 2 CO 3 contents Asked. The results are shown in Table 2.

<平均粒径>
平均粒径はレーザー回折・散乱法により測定した。
<Average particle size>
The average particle size was measured by a laser diffraction / scattering method.

<タップ密度>
タップ密度は、JIS−K−5101に記載された見掛密度又は見掛比容の方法に基づいて、50mlのメスシリンダーにサンプル50〜70gを入れ、ユアサアイオニクス社製、DUAL AUTOTAP装置にセットし、タッピング回数500回、タッピング高さ3.2mmでタップし、容量を読み取り見かけ密度を算出し、タップ密度とした。
<Tap density>
Based on the apparent density or apparent specific volume method described in JIS-K-5101, the tap density is set in a dual automatic tap device manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. Then, tapping was performed 500 times with a tapping height of 3.2 mm, the capacity was read, and the apparent density was calculated to obtain the tap density.

<C軸の格子定数の大きさ>
格子定数は正極活物質試料を線源としてCuKα線を用いてX線回折(XRD)分析により得た回折パターンを用いてリートベルト解析することにより、格子定数、構造パラメータを精密化して求めた。リートベルト解析は、X線回折パターンを用い、この中に含まれている情報を抽出するために、実測で得られた回折パターンと、結晶構造モデルから予想される回折パターンとをフィティングすることにより結晶構造に関するパラメータの精密化を行う方法である。
<C-axis lattice constant size>
The lattice constant was obtained by refining the lattice constant and structural parameters by performing Rietveld analysis using a diffraction pattern obtained by X-ray diffraction (XRD) analysis using CuKα rays with a positive electrode active material sample as a radiation source. Rietveld analysis uses an X-ray diffraction pattern, and in order to extract the information contained therein, fitting the diffraction pattern obtained by actual measurement and the diffraction pattern expected from the crystal structure model This is a method for refining the parameters related to the crystal structure.

<水に溶出するSr量の評価>
正極活物質試料5gを純水100mlに5分間25℃で分散させ、粒子表面からSr原子を溶出させ、該溶液中のSrの量を誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)により定量した。
<Evaluation of the amount of Sr eluted in water>
5 g of a positive electrode active material sample was dispersed in 100 ml of pure water for 5 minutes at 25 ° C., Sr atoms were eluted from the particle surface, and the amount of Sr in the solution was quantified with an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES). .

<残存するLiOH及びLiCO含有量の評価)
正極活物質試料15g、純水100gをビーカーに計り採りマグネチックスターラーを用いて5分間分散させる。次いでこの分散液をろ過し、そのろ液30mlを自動滴定装置(型式COMTITE−2500)にて0.1N−HClで滴定し残留LiOH及びLiCOを算出した。
<Evaluation of remaining LiOH and Li 2 CO 3 contents)
15 g of a positive electrode active material sample and 100 g of pure water are measured in a beaker and dispersed for 5 minutes using a magnetic stirrer. Next, this dispersion was filtered, and 30 ml of the filtrate was titrated with 0.1 N HCl with an automatic titrator (model COMMITE-2500) to calculate residual LiOH and Li 2 CO 3 .

<XPS測定>
実施例3及び実施例4で得られた正極活物質試料についてエックス線光電子分光(XPS)分析により、表面をアルゴンでエッチングしていき、深さ方向でSrピークとTiピークを測定したその結果を図1及び図2に示す。
なお、エッチング条件は以下のとおりである。
エッチング条件
使用イオン銃;中性粒子除去機構付低エネルギー差動排気型フローティングイオン銃
イオン種;Ar+イオン
エクストラクター電流; 2μA
加速電圧;5.0 kV
エッチングレート;1.84 nm/min (SiO換算)
<XPS measurement>
The positive electrode active material samples obtained in Example 3 and Example 4 were subjected to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, the surface was etched with argon, and the Sr peak and Ti peak were measured in the depth direction. 1 and FIG.
The etching conditions are as follows.
Etching conditions Ion gun used; Low energy differential exhaust type floating ion gun with neutral particle removal mechanism
Ion species; Ar + ions
Extractor current: 2μA
Acceleration voltage: 5.0 kV
Etching rate: 1.84 nm / min (SiO 2 conversion)

Figure 2013182757
Figure 2013182757

{実施例10}
表3に示したCo原子とLi原子のモル比となるように四酸化三コバルト(平均粒径25.0μm)、炭酸リチウム(平均粒径7.0μm)を秤量し、更にチタン酸ストロンチウム(平均粒径0.9μm)、TiO(平均粒径0.2μm)、ZrO(平均粒径0.5μm)、を表3に示す割合となるように乾式で家庭用ミキサーを用いて60秒間十分に混合し原料混合物を得た。次いで得られた原料混合物をアルミナ製の鉢で1080℃で5時間で大気中で焼成した。焼成終了後、該焼成物を粉砕、分級してSr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物を得、これを正極活物質試料とした。
{Example 10}
Tricobalt tetroxide (average particle size 25.0 μm) and lithium carbonate (average particle size 7.0 μm) were weighed so that the molar ratio of Co atom to Li atom shown in Table 3 was obtained, and strontium titanate (average particle size) 0.9 μm), TiO 2 (average particle size 0.2 μm), and ZrO 2 (average particle size 0.5 μm) were mixed thoroughly for 60 seconds using a home mixer in a dry type so as to have the ratio shown in Table 3. Got. Subsequently, the obtained raw material mixture was baked in the atmosphere at 1080 ° C. for 5 hours in an alumina pot. After firing, the fired product was pulverized and classified to obtain a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms, which was used as a positive electrode active material sample.

{実施例11〜13}
表3に示したCo原子とLi原子のモル比となるように四酸化三コバルト(平均粒径25.0μm)、炭酸リチウム(平均粒径7.0μm)を秤量し、更にチタン酸ストロンチウム(平均粒径0.9μm)、MgF(平均粒径22.6μm)、MgO(平均粒径3.1μm)、TiO(平均粒径0.2μm)、ZrO(平均粒径0.5μm)、Al(OH)(平均粒径1.6μm)、AlF(平均粒径82.2μm)、を表3に示す割合となるように乾式で家庭用ミキサーを用いて60秒間十分に混合し原料混合物を得た。次いで得られた原料混合物をアルミナ製の鉢で1080℃で5時間で大気中で焼成した。焼成終了後、該焼成物を粉砕、分級してSr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物を得、これを正極活物質試料とした。
{Examples 11 to 13}
Tricobalt tetroxide (average particle size 25.0 μm) and lithium carbonate (average particle size 7.0 μm) were weighed so that the molar ratio of Co atom to Li atom shown in Table 3 was obtained, and strontium titanate (average particle size) 0.9 μm), MgF 2 (average particle size 22.6 μm), MgO (average particle size 3.1 μm), TiO 2 (average particle size 0.2 μm), ZrO 2 (average particle size 0.5 μm), Al (OH) 3 (average) A raw material mixture was obtained by thoroughly mixing AlF 3 (average particle diameter: 82.2 μm) and 60% for 60 seconds using a household mixer in a dry manner so as to have the ratio shown in Table 3. Subsequently, the obtained raw material mixture was baked in the atmosphere at 1080 ° C. for 5 hours in an alumina pot. After firing, the fired product was pulverized and classified to obtain a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms, which was used as a positive electrode active material sample.

Figure 2013182757
Figure 2013182757

<リチウムコバルト複合酸化物の物性評価>
実施例10〜13で得られたリチウムコバルト複合酸化物について、平均粒径、タップ密度、水に溶出するストロンチウム量及び残存するLiOH及びLiCO含有量を上記した方法により求めた。また、その結果を表4に示す。
<Evaluation of physical properties of lithium cobalt composite oxide>
Lithium cobalt composite oxides obtained in Examples 10-13, the average particle diameter, tap density, the LiOH and Li 2 CO 3 content to strontium amount and remaining eluted in water was determined by the method described above. The results are shown in Table 4.

Figure 2013182757
Figure 2013182757

以下のようにして、電池性能試験を行った。
<リチウム二次電池の作製>
実施例7、9〜13及び比較例1で得られた正極活物質96質量%、黒鉛粉末2質量%、ポリフッ化ビニリデン2質量%を混合して正極剤とし、これをN−メチル−2−ピロリジノンに分散させて混練ペーストを調製した。該混練ペーストをアルミ箔に塗布したのち乾燥、プレスして直径15mmの円盤に打ち抜いて正極板を得た。
この正極板を用いて、セパレーター、負極、正極、集電板、取り付け金具、外部端子、電解液等の各部材を使用してコイン型リチウム二次電池を製作した。このうち、負極は金属リチウム箔を用い、電解液にはエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートの1:1混練液1リットルにLiPF61モルを溶解したものを使用した。
次いで、得られたリチウム二次電池の性能評価を行った。その結果を、表5に示す。
The battery performance test was conducted as follows.
<Production of lithium secondary battery>
A positive electrode agent was prepared by mixing 96% by mass of the positive electrode active material obtained in Examples 7 and 9-13 and Comparative Example 1, 2% by mass of graphite powder, and 2% by mass of polyvinylidene fluoride. A kneaded paste was prepared by dispersing in pyrrolidinone. The kneaded paste was applied to an aluminum foil, dried, pressed and punched into a disk with a diameter of 15 mm to obtain a positive electrode plate.
Using this positive electrode plate, a coin-type lithium secondary battery was manufactured using each member such as a separator, a negative electrode, a positive electrode, a current collector plate, a mounting bracket, an external terminal, and an electrolytic solution. Among these, a metal lithium foil was used for the negative electrode, and 1 mol of LiPF 6 was dissolved in 1 liter of a 1: 1 kneaded solution of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate as the electrolyte.
Subsequently, performance evaluation of the obtained lithium secondary battery was performed. The results are shown in Table 5.

<電池の性能評価>
作製したコイン型リチウム二次電池を室温で下記試験条件で作動させ、下記の電池性能を評価した。
(評価A)
(1)サイクル特性評価の試験条件
先ず、0.5Cにて4.45Vまで2時間かけて充電を行い、更に4.45Vで3時間電圧を保持させる定電流・定電圧充電(CCCV充電)を行った。その後、0.2Cにて2.7Vまで定電流放電(CC放電)させる充放電を行い、これらの操作を1サイクルとして1サイクル毎に放電容量を測定した。このサイクルを20サイクル繰り返した。
(2)初期放電容量(重量当たり)
サイクル特性評価における1サイクル目の放電容量を初期放電容量とした。
(3)初期放電容量(体積当たり)
正極板作製時に計測された電極密度と初期放電容量(重量当たり)の積により算出した。
(4)容量維持率
サイクル特性評価における1サイクル目と20サイクル目のそれぞれの放電容量(重量当たり)から、下記式により容量維持率を算出した。
容量維持率(%)=(20サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
(5)平均作動電圧
サイクル特性評価における20サイクル目の平均作動電圧を平均作動電圧とした。
<Battery performance evaluation>
The produced coin-type lithium secondary battery was operated at room temperature under the following test conditions, and the following battery performance was evaluated.
(Evaluation A)
(1) Test conditions for cycle characteristic evaluation First, constant current / constant voltage charging (CCCV charging) is performed in which charging is performed over 2 hours at 0.5 C to 4.45 V, and voltage is further maintained at 4.45 V for 3 hours. went. Thereafter, charging and discharging were performed at a constant current discharge (CC discharge) to 2.7 V at 0.2 C, and these operations were taken as one cycle, and the discharge capacity was measured every cycle. This cycle was repeated 20 cycles.
(2) Initial discharge capacity (per weight)
The discharge capacity at the first cycle in the cycle characteristic evaluation was defined as the initial discharge capacity.
(3) Initial discharge capacity (per volume)
Calculation was performed by the product of the electrode density measured at the time of producing the positive electrode plate and the initial discharge capacity (per weight).
(4) Capacity maintenance rate From each discharge capacity (per weight) of the 1st cycle and 20th cycle in cycle characteristic evaluation, the capacity maintenance rate was computed by the following formula.
Capacity maintenance ratio (%) = (discharge capacity at 20th cycle / discharge capacity at 1st cycle) × 100
(5) Average operating voltage The average operating voltage at the 20th cycle in the cycle characteristics evaluation was defined as the average operating voltage.

(評価B;安全性の評価)
輿石、喜多、和田(平成13年11月21日〜23日開催 第42回 電池討論会 講演要旨集、462〜463頁)、太田、大岩、石垣ら(平成13年11月21日〜23日開催 第42回 電池討論会 講演要旨集、470〜471頁)、特開2002−158008号公報及び特開2003−221235号公報の電池の熱安定性評価方法に基づいて、実施例及び比較例で調製した正極活物質を用いたリチウム二次電池を、正極に対して定電流電圧(CCCV)充電により0.5Cで5時間かけて、4.45Vまで充電した後、アルゴン雰囲気下でリチウム二次電池を分解し、リチウムを引き抜きデインターカレーションした正極活物質を含有する正極板を取り出した。次いで、この取り出した各正極板から正極活物質を5.0mg削り取り、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートの1:1混練液1リットルにLiPF61モルを溶解した液5.0μmlと一緒に示差走査熱量測定(DSC)用密閉式セル(SUSセル)に封入し、昇温速度2℃/minにて示差走査熱量測定装置(SIIエポリードサービス社製、形式DSC6200)にて示差熱量変化を測定した。また180℃〜220℃の範囲における発熱量の総和S(J/g)を求めた。 この発熱量の総和S(J/g)の値が小さい方が、熱安定性、即ち電池安全性が優れていることを示す。実施例7、実施例9〜11及び実施例13の示差熱量変化の結果を図1〜2に示す。この図1〜2の縦軸の熱量は、測定した正極活物質の重さで割った値を用いた。
(Evaluation B: Safety evaluation)
Soseki, Kita, Wada (November 21-23, 2001, 42nd Battery Symposium, Abstracts, 462-463), Ota, Oiwa, Ishigaki et al. (November 21-23, 2001) Based on the battery thermal stability evaluation methods disclosed in the 42nd Battery Discussion Meeting, 470-471), JP 2002-158008A and JP 2003-221235A, in Examples and Comparative Examples The lithium secondary battery using the prepared positive electrode active material was charged to 4.45 V at 0.5 C for 5 hours by constant current voltage (CCCV) charging with respect to the positive electrode, and then lithium secondary battery in an argon atmosphere. The battery was disassembled, and the positive electrode plate containing the positive electrode active material which was extracted and deintercalated with lithium was taken out. Next, 5.0 mg of the positive electrode active material was scraped from each of the taken-out positive plates, and differential scanning calorimetry was performed together with 5.0 μml of a solution of 1 mol of LiPF in 1 liter of a 1: 1 kneaded solution of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate ( DSC) was enclosed in a closed cell (SUS cell), and the change in differential calorific value was measured with a differential scanning calorimeter (model DSC6200, manufactured by SII Epolide Service Co., Ltd.) at a heating rate of 2 ° C./min. Further, the total calorific value S (J / g) in the range of 180 ° C. to 220 ° C. was obtained. A smaller value of the total heat generation S (J / g) indicates better thermal stability, that is, battery safety. The result of the differential calorific value change of Example 7, Examples 9-11, and Example 13 is shown in FIGS. The calorific value on the vertical axis in FIGS. 1 and 2 was a value divided by the weight of the measured positive electrode active material.

Figure 2013182757
Figure 2013182757

本発明のリチウム二次電池用正極活物質は、充填密度が高く、リチウム二次電池の安全性、サイクル特性、作動電圧、更には体積当たりの容量を向上させることが出来る。
また、本発明の製造方法によれば、該リチウム二次電池用正極活物質を工業的に有利な方法で提供することが出来る。
The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention has a high packing density, and can improve the safety, cycle characteristics, operating voltage, and capacity per volume of the lithium secondary battery.
Moreover, according to the manufacturing method of this invention, this positive electrode active material for lithium secondary batteries can be provided by an industrially advantageous method.

Claims (11)

リチウム化合物、コバルト化合物、及びチタン酸ストロンチウムを含む混合物を焼成して得られた、Sr原子とTi原子を含有するリチウムコバルト複合酸化物からなることを特徴とする、リチウム二次電池用正極活物質。   A positive electrode active material for a lithium secondary battery, comprising a lithium cobalt composite oxide containing Sr atoms and Ti atoms obtained by firing a mixture containing a lithium compound, a cobalt compound, and strontium titanate . 平均粒径が10〜30μmで、タップ密度が2.60g/ml以上であることを特徴とする、請求項1記載のリチウム二次電池用正極活物質。   2. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the average particle diameter is 10 to 30 μm and the tap density is 2.60 g / ml or more. Sr原子が、少なくともリチウムコバルト複合酸化物の粒子表面に存在していることを特徴とする、請求項1又は2記載のリチウム二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1 or 2, wherein Sr atoms are present at least on the particle surfaces of the lithium cobalt composite oxide. 粒子表面に存在する可溶性のストロンチウム化合物の含有量がSr原子換算で0.005〜0.100質量%であることを特徴とする、請求項1乃至3記載のリチウム二次電池用正極活物質。   4. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the content of the soluble strontium compound existing on the particle surface is 0.005 to 0.100 mass% in terms of Sr atoms. 更に、Mn、Ni、Mg、Zr、Al、Ti、Ca、Mo、W、Bi、Nb及びFの群から選ばれる1種又は2種以上の添加元素(M)を含有させてなることを特徴とする、請求項1乃至4記載のリチウム二次電池用正極活物質。   Furthermore, it is characterized by containing one or more additive elements (M) selected from the group consisting of Mn, Ni, Mg, Zr, Al, Ti, Ca, Mo, W, Bi, Nb and F. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 4. 添加元素(M)が、Mg、Zr、Ti、Al及びFから選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項5記載のリチウム二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the additive element (M) is one or more selected from Mg, Zr, Ti, Al and F. リチウム化合物、コバルト化合物、及びチタン酸ストロンチウムを含む混合物を得る原料混合工程、次いで該混合物を焼成してリチウムコバルト複合酸化物を生成させる焼成工程を含むことを特徴とする、リチウム二次電池用正極活物質の製造方法。   A positive electrode for a lithium secondary battery, comprising: a raw material mixing step for obtaining a mixture containing a lithium compound, a cobalt compound, and strontium titanate; and then a firing step for firing the mixture to form a lithium cobalt composite oxide. A method for producing an active material. チタン酸ストロンチウムの添加量が生成するリチウムコバルト複合酸化物に対して0.01〜2モル%であることを特徴とする、請求項7記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 7, wherein the addition amount of strontium titanate is 0.01 to 2 mol% with respect to the lithium cobalt composite oxide produced. 原料混合工程に、更にMn、Ni、Mg、Zr、Ti、Al及びFの群から選ばれる1種又は2種以上の添加元素(M)を含有する化合物を1種又は2種以上で添加することを特徴とする、請求項7又は8記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。   In the raw material mixing step, one or more compounds containing one or more additional elements (M) selected from the group of Mn, Ni, Mg, Zr, Ti, Al and F are added. The manufacturing method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries of Claim 7 or 8 characterized by the above-mentioned. 添加元素(M)を含有する化合物が、MgF、MgO、TiO、ZrO、Al(OH)及びAlFから選ばれることを特徴とする、請求項9記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。 Compounds containing an additive element (M) is, MgF 2, MgO, TiO 2 , ZrO 2, Al (OH) 3 and characterized in that it is selected from AlF 3, a positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 9, wherein A method for producing an active material. 請求項1乃至6の何れか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質を用いたことを特徴とするリチウム二次電池。

A lithium secondary battery using the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 6.

JP2012045073A 2012-03-01 2012-03-01 Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery Active JP5897356B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012045073A JP5897356B2 (en) 2012-03-01 2012-03-01 Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery
KR1020130020520A KR102008024B1 (en) 2012-03-01 2013-02-26 Cathode active material for lithium secondary battery, fabrication method thereof and lithium secondary battery
CN201310064962.9A CN103296272B (en) 2012-03-01 2013-03-01 Positive active material for lithium secondary battery and its manufacture method and lithium secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012045073A JP5897356B2 (en) 2012-03-01 2012-03-01 Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013182757A true JP2013182757A (en) 2013-09-12
JP5897356B2 JP5897356B2 (en) 2016-03-30

Family

ID=49096819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012045073A Active JP5897356B2 (en) 2012-03-01 2012-03-01 Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP5897356B2 (en)
KR (1) KR102008024B1 (en)
CN (1) CN103296272B (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015099722A (en) * 2013-11-20 2015-05-28 日本化学工業株式会社 Positive electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method of the same, and lithium secondary battery
EP3062373A4 (en) * 2013-10-31 2017-05-17 LG Chem, Ltd. Cathode active material, method for preparing same, and lithium secondary battery comprising same
JP2019114454A (en) * 2017-12-25 2019-07-11 日亜化学工業株式会社 Method of manufacturing positive electrode material for non-aqueous secondary battery
JP2020031020A (en) * 2018-08-24 2020-02-27 トヨタ自動車株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2020041819A (en) * 2018-09-06 2020-03-19 住友金属鉱山株式会社 Method for measuring hardness of sintered product, hardness measurement device, and crushability determination method
JP2020064711A (en) * 2018-10-15 2020-04-23 日本化学工業株式会社 Positive electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery
JP2020167014A (en) * 2019-03-29 2020-10-08 新日本電工株式会社 Material of positive electrode for lithium ion secondary battery, additive for material of positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery and production method of material of positive electrode for lithium ion secondary battery
JP2020184549A (en) * 2014-12-31 2020-11-12 エコプロ ビーエム カンパニー リミテッドEcopro Bm Co., Ltd. Positive electrode active material and manufacturing method thereof
WO2021039239A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 パナソニック株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2021044209A (en) * 2019-09-13 2021-03-18 株式会社豊田中央研究所 Power storage device
JP2021057226A (en) * 2019-09-30 2021-04-08 日亜化学工業株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
JP2021077657A (en) * 2016-08-26 2021-05-20 サムスン エスディアイ カンパニー, リミテッドSamsung Sdi Co., Ltd. Composite positive electrode active material for lithium ion battery, manufacturing method thereof, and lithium ion battery including positive electrode including the same
US11043675B2 (en) * 2018-02-11 2021-06-22 Ningde Amperex Technology Limited Positive electrode material and lithium-ion battery
KR20220062307A (en) 2019-09-11 2022-05-16 니폰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 Cathode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
US11646408B2 (en) 2018-10-15 2023-05-09 Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. Positive electrode active substance for lithium secondary battery, method for producing the same and lithium secondary battery
US11715826B2 (en) 2019-06-25 2023-08-01 Nichia Corporation Method for producing electrode for non-aqueous secondary battery

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102229453B1 (en) 2017-11-24 2021-03-17 주식회사 엘지화학 A carbon -surfur complex, manufacturing method thereof and lithium secondary battery comprising the same
CN112103492B (en) * 2020-11-17 2021-03-23 湖南雅城新材料有限公司 Modified ternary cathode material of lithium ion battery and preparation method and application thereof
CN114751736B (en) * 2022-05-18 2023-06-06 合肥工业大学 SrTiO with high dielectric and high pressure resistance 3 Dielectric ceramic insulation framework regulating and controlling method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352802A (en) * 2001-03-21 2002-12-06 Nichia Chem Ind Ltd Positive electrode active material for lithium ion secondary cell and manufacturing method therefor
JP2003017053A (en) * 2001-06-28 2003-01-17 Ise Chemicals Corp Electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2012138197A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Asahi Glass Co Ltd Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode, lithium ion secondary battery, and method for manufacturing positive electrode active material for lithium ion secondary battery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005251716A (en) 2004-02-05 2005-09-15 Nichia Chem Ind Ltd Cathode active substance for nonaqueous electrolyte secondary battery, cathode mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4952034B2 (en) * 2005-04-20 2012-06-13 パナソニック株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2007265731A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Hitachi Maxell Ltd Lithium ion secondary battery
JP5245210B2 (en) 2006-05-01 2013-07-24 日亜化学工業株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte battery using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002352802A (en) * 2001-03-21 2002-12-06 Nichia Chem Ind Ltd Positive electrode active material for lithium ion secondary cell and manufacturing method therefor
JP2003017053A (en) * 2001-06-28 2003-01-17 Ise Chemicals Corp Electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2012138197A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Asahi Glass Co Ltd Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode, lithium ion secondary battery, and method for manufacturing positive electrode active material for lithium ion secondary battery

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3062373A4 (en) * 2013-10-31 2017-05-17 LG Chem, Ltd. Cathode active material, method for preparing same, and lithium secondary battery comprising same
US9960418B2 (en) 2013-10-31 2018-05-01 Lg Chem, Ltd. Cathode active material, preparation method thereof, and lithium secondary battery comprising the same
JP2015099722A (en) * 2013-11-20 2015-05-28 日本化学工業株式会社 Positive electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method of the same, and lithium secondary battery
JP2020184549A (en) * 2014-12-31 2020-11-12 エコプロ ビーエム カンパニー リミテッドEcopro Bm Co., Ltd. Positive electrode active material and manufacturing method thereof
JP7433162B2 (en) 2014-12-31 2024-02-19 エコプロ ビーエム カンパニー リミテッド Positive electrode active material and its manufacturing method
JP7260573B2 (en) 2016-08-26 2023-04-18 サムスン エスディアイ カンパニー,リミテッド Composite positive electrode active material for lithium ion battery, manufacturing method thereof, and lithium ion battery including positive electrode containing the same
JP2021077657A (en) * 2016-08-26 2021-05-20 サムスン エスディアイ カンパニー, リミテッドSamsung Sdi Co., Ltd. Composite positive electrode active material for lithium ion battery, manufacturing method thereof, and lithium ion battery including positive electrode including the same
US11641015B2 (en) 2017-12-25 2023-05-02 Nichia Corporation Method for producing positive electrode material for nonaqueous secondary battery
JP2019114454A (en) * 2017-12-25 2019-07-11 日亜化学工業株式会社 Method of manufacturing positive electrode material for non-aqueous secondary battery
US11043675B2 (en) * 2018-02-11 2021-06-22 Ningde Amperex Technology Limited Positive electrode material and lithium-ion battery
JP2020031020A (en) * 2018-08-24 2020-02-27 トヨタ自動車株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6994162B2 (en) 2018-08-24 2022-01-14 トヨタ自動車株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2020041819A (en) * 2018-09-06 2020-03-19 住友金属鉱山株式会社 Method for measuring hardness of sintered product, hardness measurement device, and crushability determination method
JP7256950B2 (en) 2018-09-06 2023-04-13 住友金属鉱山株式会社 Hardness measuring method and hardness measuring device for fired material, and method for judging whether crushing is possible
KR20210071959A (en) 2018-10-15 2021-06-16 니폰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 Positive electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery
WO2020080210A1 (en) * 2018-10-15 2020-04-23 日本化学工業株式会社 Positive-electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method for same, and lithium secondary battery
US11145862B1 (en) 2018-10-15 2021-10-12 Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. Positive electrode active substance for lithium secondary battery, method for producing the same and lithium secondary battery
JP2020064711A (en) * 2018-10-15 2020-04-23 日本化学工業株式会社 Positive electrode active material for lithium secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium secondary battery
US11646408B2 (en) 2018-10-15 2023-05-09 Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. Positive electrode active substance for lithium secondary battery, method for producing the same and lithium secondary battery
JP7257847B2 (en) 2019-03-29 2023-04-14 新日本電工株式会社 Lithium ion secondary battery positive electrode material, lithium ion secondary battery positive electrode material additive, lithium ion secondary battery, and method for producing lithium ion secondary battery positive electrode material
JP2020167014A (en) * 2019-03-29 2020-10-08 新日本電工株式会社 Material of positive electrode for lithium ion secondary battery, additive for material of positive electrode for lithium ion secondary battery, lithium ion secondary battery and production method of material of positive electrode for lithium ion secondary battery
US11715826B2 (en) 2019-06-25 2023-08-01 Nichia Corporation Method for producing electrode for non-aqueous secondary battery
WO2021039239A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 パナソニック株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery
US11554968B2 (en) 2019-09-11 2023-01-17 Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. Positive electrode active substance for lithium secondary battery and lithium secondary battery
KR20220062307A (en) 2019-09-11 2022-05-16 니폰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 Cathode active material for lithium secondary battery and lithium secondary battery
JP7302402B2 (en) 2019-09-13 2023-07-04 株式会社豊田中央研究所 storage device
JP2021044209A (en) * 2019-09-13 2021-03-18 株式会社豊田中央研究所 Power storage device
JP2021057226A (en) * 2019-09-30 2021-04-08 日亜化学工業株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof
JP7417041B2 (en) 2019-09-30 2024-01-18 日亜化学工業株式会社 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN103296272A (en) 2013-09-11
KR20130100712A (en) 2013-09-11
KR102008024B1 (en) 2019-08-06
CN103296272B (en) 2017-06-30
JP5897356B2 (en) 2016-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5897356B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery
JP5490458B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery
JP5584456B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery
JP5225708B2 (en) Lithium nickel manganese cobalt composite oxide for positive electrode active material of lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery
KR101478861B1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for production thereof, and lithium secondary battery
JP5749650B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery
WO2011065391A1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing same, and lithium secondary battery
JP5172231B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery
JP6194235B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
JP5732351B2 (en) Method for producing lithium cobalt oxide
JP2012113823A (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for manufacturing the same and lithium secondary battery
WO2011007750A1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary cells, manufacturing method thereof, and lithium secondary cell
JP3959333B2 (en) Lithium cobalt based composite oxide, method for producing the same, lithium secondary battery positive electrode active material, and lithium secondary battery
JP5897357B2 (en) Lithium secondary battery positive electrode active material manufacturing method, lithium secondary battery positive electrode active material, and lithium secondary battery
JP2014041710A (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP4754209B2 (en) Method for producing lithium cobalt composite oxide powder
JP6935380B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, its manufacturing method and lithium secondary battery
JP5134292B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for producing the same, and lithium secondary battery
JP6855427B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, its manufacturing method and lithium secondary battery
JP5508322B2 (en) Lithium cobalt based composite oxide powder, lithium secondary battery positive electrode active material, and lithium secondary battery
WO2021246215A1 (en) Positive electrode active material for lithium secondary batteries, method for producing same, and lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151016

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160223

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160302

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5897356

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250