JP2013187027A - Positive electrode active material, positive electrode for electric device and electric device - Google Patents

Positive electrode active material, positive electrode for electric device and electric device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a positive electrode active material capable of achieving excellent discharge operating voltage and initial rate characteristics while maintaining high discharge capacity; and a positive electrode for an electric device including the positive electrode active material; and an electric device.SOLUTION: A positive electrode active material contains: a solid solution lithium-containing transition metal oxide A which is represented by Li[NiCoMn[Li]]O(a+b+c+d=1.5, 0.25<d≤0.4, 1.1≤a+b+c<1.25 and 0.1≤a<0.5 are satisfied), has a lamellar structure site changing to a spinel structure through charge/discharge in a potential range of 4.3 V or more and 4.8 V or less, and has a change rate into the spinel structure of 0.25 or more and less than 1.0; and a lithium-containing transition metal oxide B which is represented by Li[NiCoMn[Li]]O(e+f+g+h=1.5, 0.15≤h≤0, 1.25≤e+f+g≤1.35 and 0.25≤e≤0.7 are satisfied), has a lamellar structure site changing to a spinel structure through charge or charge/discharge in a potential range of 4.3 V or more and 4.8 V or less, and has a change rate into the spinel structure of 0.25 or more and less than 1.0.

Description

本発明は、正極活物質と、該正極活物質を用いた電気デバイス用正極及び電気デバイスに関する。
さらに詳細には、本発明の電気デバイスは、例えば、電気自動車、燃料電池自動車、ハイブリッド電気自動車等の車両用電気デバイスとして好適に用いられる。また、本発明の正極活物質は、通常、電気デバイスとしてのリチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタの正極活物質として好適に用いられる。
The present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode for an electric device using the positive electrode active material, and an electric device.
More specifically, the electric device of the present invention is suitably used as an electric device for vehicles such as an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and a hybrid electric vehicle. In addition, the positive electrode active material of the present invention is usually suitably used as a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries or lithium ion capacitors as electrical devices.

近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)等の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵となるモータ駆動用二次電池などの電気デバイスの開発が盛んに行われている。   In recent years, in order to cope with air pollution and global warming, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired. In the automobile industry, there is an expectation for the reduction of carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). Electricity such as secondary batteries for motor drive is the key to the practical application of these. Device development is actively underway.

モータ駆動用二次電池としては、高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。リチウムイオン二次電池は、一般に、正極活物質を含む正極用スラリーを集電体の表面に塗布して形成した正極と、負極活物質を含む負極用スラリーを負極集電体の表面に塗布して形成した負極と、これらの間に位置する電解質とが、電池ケースに収納された構成を有する。   As a secondary battery for driving a motor, a lithium ion secondary battery having a high theoretical energy is attracting attention, and is currently being developed rapidly. Lithium ion secondary batteries generally have a positive electrode formed by applying a positive electrode slurry containing a positive electrode active material to the surface of a current collector, and a negative electrode slurry containing a negative electrode active material applied to the surface of the negative electrode current collector. The negative electrode formed in this manner and the electrolyte positioned between them are housed in a battery case.

リチウムイオン二次電池の容量特性、出力特性などの向上のためには、各活物質の選定が極めて重要である。   In order to improve the capacity characteristics and output characteristics of the lithium ion secondary battery, selection of each active material is extremely important.

従来、式(a)Li[M (1−b)Mn]Oまたは(b)Li[M (1−b)Mn]O1.5+c(式中、0≦y<1、0<b<1、および0<c<0.5であり、そしてMは、1種以上の金属元素を表す。ただし、(a)の場合、Mは、クロム以外の金属元素である。)を有するリチウムイオンバッテリー用カソード組成物であって、リチウムイオンバッテリーに組み込んで30mA/gの放電電流を用いて30℃および130mAh/gの最終容量で100回の完全充放電サイクルのサイクル動作を行ったときにスピネル結晶構造への相転移を起こさないO3結晶構造を有する単一相の形態であるリチウムイオンバッテリー用カソード組成物が提案されている(特許文献1参照。)。 Conventionally, the formula (a) Li y [M 1 (1-b) Mn b ] O 2 or (b) Li x [M 1 (1-b) Mn b ] O 1.5 + c (where 0 ≦ y < 1, 0 <b <1, and 0 <c <0.5, and M 1 represents one or more metal elements, provided that in (a), M 1 is a metal element other than chromium. A cathode composition for a lithium ion battery comprising 100 full charge / discharge cycles at 30 ° C. and a final capacity of 130 mAh / g using a discharge current of 30 mA / g when incorporated into a lithium ion battery. There has been proposed a cathode composition for a lithium ion battery that is in the form of a single phase having an O3 crystal structure that does not cause a phase transition to a spinel crystal structure when cycled (see Patent Document 1).

特開2004−538610号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-538610

しかしながら、本発明者らの検討においては、上記特許文献1に記載されたリチウムイオンバッテリー用カソード組成物を用いたリチウムイオンバッテリーであっても、放電容量、放電作動電圧及び初期レート特性が十分なものとなっていないという問題点があった。   However, in the study by the present inventors, even a lithium ion battery using the cathode composition for a lithium ion battery described in Patent Document 1 has sufficient discharge capacity, discharge operating voltage, and initial rate characteristics. There was a problem that it was not.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高い放電容量を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得る正極活物質、電気デバイス用正極及び電気デバイスを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to realize excellent discharge operating voltage and initial rate characteristics while maintaining a high discharge capacity. It is providing a positive electrode active material, a positive electrode for an electric device, and an electric device.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を繰り返した。その結果、特定の組成式で表され、所定の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有し、該変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満である固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと、同様の組成式で表され、同様のスピネル構造変化割合を有する固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B(A≠B)とを含有する構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have repeated intensive studies to achieve the above object. As a result, the layered structure part is represented by a specific composition formula and has a layered structure part that changes to a spinel structure by charging or charging / discharging in a predetermined potential range, and a layered structure part that does not change. When the spinel structure change ratio when all the Li 2 MnO 3 in the spinel structure is changed to LiMn 2 O 4 having a spinel structure is 1, the solid-solution lithium-containing transition metal oxidation has a spinel structure change ratio of 0.25 or more and less than 1.0. It has been found that the above object can be achieved by comprising the product A and a solid solution lithium-containing transition metal oxide B (A ≠ B) represented by the same composition formula and having the same spinel structure change ratio. The present invention has been completed.

すなわち、本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の正極活物質は、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bとを含有する正極活物質である。
そして、本発明の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、組成式(1)
Li1.5[NiCoMn[Li]]O…(1)
(式(1)中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示し、a、b、c及びdは、0.1≦a<0.5、0≦b<1.15、0<c<1.15、0.25<d≦0.4、a+b+c+d=1.5、1.1≦a+b+c<1.25の関係を満足する。)で表される。また、4.3V以上4.8V以下の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有し、変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満である。
一方、本発明の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bは、組成式(2)
Li1.5[NiCoMn[Li]]O …(2)
(式(2)中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示し、e、f、g及びhは、0.25≦e≦0.7、0<f<1.1、0<g<1.1、0.15≦h≦0.25、e+f+g+h=1.5、1.25≦e+f+g≦1.35の関係を満足する。)で表される。そして、4.3V以上4.8V以下の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有し、上記変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満であることを特徴とする。
That is, this invention is based on the said knowledge, Comprising: The positive electrode active material of this invention is a positive electrode active material containing the solid solution lithium containing transition metal oxide A and the solid solution lithium containing transition metal oxide B. FIG.
And the solid solution lithium containing transition metal oxide A in the positive electrode active material of this invention is the composition formula (1).
Li 1.5 [Ni a Co b Mn c [Li] d ] O 3 (1)
(In the formula (1), Li is lithium, Ni is nickel, Co is cobalt, Mn is manganese, O is oxygen, and a, b, c, and d are 0.1 ≦ a <0.5, 0 ≦ b <1.15, 0 <c <1.15, 0.25 <d ≦ 0.4, a + b + c + d = 1.5, 1.1 ≦ a + b + c <1.25 are satisfied.) . Moreover, it has a layered structure part that changes into a spinel structure by charging or charging / discharging in a potential range of 4.3 V or more and 4.8 V or less, and a layered structure part that does not change, and Li 2 of the layered structure part that changes. When the spinel structure change ratio when MnO 3 is all changed to LiMn 2 O 4 having a spinel structure is 1, the spinel structure change ratio is 0.25 or more and less than 1.0.
On the other hand, the solid solution lithium-containing transition metal oxide B in the positive electrode active material of the present invention has a composition formula (2)
Li 1.5 [Ni e Co f Mn g [Li] h] O 3 ... (2)
(In the formula (2), Li is lithium, Ni is nickel, Co is cobalt, Mn is manganese, O is oxygen, and e, f, g, and h are 0.25 ≦ e ≦ 0.7, 0 <. f <1.1, 0 <g <1.1, 0.15 ≦ h ≦ 0.25, e + f + g + h = 1.5, and 1.25 ≦ e + f + g ≦ 1.35. . Then, by performing charging or charging / discharging in a potential range of 4.3 V or more and 4.8 V or less, there is a layered structure part that changes to a spinel structure and a layered structure part that does not change, and the Li of the layered structure part that changes 2 When the spinel structure change ratio when all of the MnO 3 is changed to LiMn 2 O 4 having a spinel structure is 1, the spinel structure change ratio is 0.25 or more and less than 1.0.

本発明の電気デバイス用正極は、本発明の上記正極活物質を含むものである。
また、本発明の電気デバイスは、本発明の上記電気デバイス用正極を有するものである。
The positive electrode for an electric device of the present invention contains the positive electrode active material of the present invention.
Moreover, the electric device of the present invention has the positive electrode for an electric device of the present invention.

本発明の正極活物質は、特定の組成式で表され、所定の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有し、該変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満である固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと、同様の組成式で表され、同様のスピネル構造変化割合を有する固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B(但し、A≠B)とを含有する。したがって、本発明によれば、高い放電容量を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得る正極活物質、電気デバイス用正極及び電気デバイスを提供することができる。 The positive electrode active material of the present invention is represented by a specific composition formula, and has a layered structure portion that changes to a spinel structure by charging or charging / discharging in a predetermined potential range, and a layered structure portion that does not change, A solid solution having a spinel structure change ratio of 0.25 or more and less than 1.0, assuming that the spinel structure change ratio when the Li 2 MnO 3 of the changing layered structure portion is all changed to the spinel structure LiMn 2 O 4 is 1. Lithium-containing transition metal oxide A and solid solution lithium-containing transition metal oxide B (where A ≠ B) are represented by the same composition formula and have the same spinel structure change rate. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material, a positive electrode for an electric device, and an electric device that can realize an excellent discharge operating voltage and initial rate characteristics while maintaining a high discharge capacity.

スピネル構造変化割合の定義を説明するグラフである。It is a graph explaining the definition of a spinel structure change rate. 本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の一例を示すの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の正極活物質、電気デバイス用正極及び電気デバイスについて詳細に説明する。また、本発明の正極活物質は、例えば、電気デバイスであるリチウムイオン二次電池の正極活物質として好適に用いられる。そこで、本発明の一実施形態に係る電気デバイス用正極及び電気デバイスについては、それぞれリチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。   Hereinafter, the positive electrode active material, the positive electrode for an electric device, and the electric device of the present invention will be described in detail. Moreover, the positive electrode active material of this invention is used suitably as a positive electrode active material of the lithium ion secondary battery which is an electrical device, for example. Therefore, the positive electrode for an electric device and the electric device according to an embodiment of the present invention will be described by taking a positive electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery as examples.

まず、本発明の一実施形態に係る正極活物質について詳細に説明する。
本実施形態の正極活物質は、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bとを含有する正極活物質である。
そして、本実施形態の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、組成式(1)で表される。
Li1.5[NiCoMn[Li]]O…(1)
(式(1)中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示し、a、b、c及びdは、0.1≦a<0.5、0≦b<1.15、0<c<1.15、0.25<d≦0.4、a+b+c+d=1.5、1.1≦a+b+c<1.25の関係を満足する。)
また、本実施形態の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、4.3V以上4.8V以下の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有する。
そして、本実施形態の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満である。
First, a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
The positive electrode active material of this embodiment is a positive electrode active material containing solid solution lithium-containing transition metal oxide A and solid solution lithium-containing transition metal oxide B.
And the solid solution lithium containing transition metal oxide A in the positive electrode active material of this embodiment is represented by a composition formula (1).
Li 1.5 [Ni a Co b Mn c [Li] d ] O 3 (1)
(In the formula (1), Li is lithium, Ni is nickel, Co is cobalt, Mn is manganese, O is oxygen, and a, b, c, and d are 0.1 ≦ a <0.5, 0 ≦ (b <1.15, 0 <c <1.15, 0.25 <d ≦ 0.4, a + b + c + d = 1.5, 1.1 ≦ a + b + c <1.25 are satisfied)
Further, the solid solution lithium-containing transition metal oxide A in the positive electrode active material of the present embodiment has a layered structure portion that changes into a spinel structure by charging or charging / discharging in a potential range of 4.3 V to 4.8 V, A layered structure portion that does not change.
The solid solution lithium-containing transition metal oxide A in the positive electrode active material of this embodiment has a spinel structure change ratio of 1 when all the Li 2 MnO 3 in the changing layered structure portion is changed to LiMn 2 O 4 in the spinel structure. The spinel structure change ratio is 0.25 or more and less than 1.0.

一方、本実施形態の正極活物質におけるリチウム含有遷移金属酸化物Bは、組成式(2)で表される。
Li1.5[NiCoMn[Li]]O …(2)
(式(2)中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示し、e、f、g及びhは、0.25≦e≦0.7、0<f<1.1、0<g<1.1、0.15≦h≦0.25、e+f+g+h=1.5、1.25≦e+f+g≦1.35の関係を満足する。)
そして、当該固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bは、同様に、4.3V以上4.8V以下の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有し、変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満である。
On the other hand, the lithium-containing transition metal oxide B in the positive electrode active material of the present embodiment is represented by the composition formula (2).
Li 1.5 [Ni e Co f Mn g [Li] h] O 3 ... (2)
(In the formula (2), Li is lithium, Ni is nickel, Co is cobalt, Mn is manganese, O is oxygen, and e, f, g, and h are 0.25 ≦ e ≦ 0.7, 0 <. (F <1.1, 0 <g <1.1, 0.15 ≦ h ≦ 0.25, e + f + g + h = 1.5, 1.25 ≦ e + f + g ≦ 1.35)
Similarly, the solid solution lithium-containing transition metal oxide B includes a layered structure portion that changes into a spinel structure by charging or charging / discharging in a potential range of 4.3 V to 4.8 V, and a layered structure that does not change. When the spinel structure change ratio is 1 when all the Li 2 MnO 3 in the layered structure part having changed to the spinel structure LiMn 2 O 4 is 1, the spinel structure change ratio is 0.25 or more and 1 Less than 0.0.

このような正極活物質は、リチウムイオン二次電池に用いた場合、高い放電容量を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得る。そのため、リチウムイオン二次電池用正極やリチウムイオン二次電池に好適に用いられる。また、このような正極活物質は、特に3.0V以上4.5V以下の電位範囲において、高い容量維持率を示す。その結果、車両の駆動電源用や補助電源用のリチウムイオン二次電池として好適に利用できる。このほかにも、家庭用や携帯機器用のリチウムイオン二次電池にも十分に適用可能である。
なお、「充電」とは、連続的又は段階的に電極間の電位差を大きくする操作のことをいう。また、「充放電」とは、連続的又は段階的に電極間の電位差を大きくする操作の後に、連続的又は段階的に電極間の電位差を小さくする操作、又はこれを適宜繰り返す操作のことをいう。
When such a positive electrode active material is used in a lithium ion secondary battery, it can realize excellent discharge operating voltage and initial rate characteristics while maintaining a high discharge capacity. Therefore, it is suitably used for a positive electrode for lithium ion secondary batteries and a lithium ion secondary battery. In addition, such a positive electrode active material exhibits a high capacity retention rate, particularly in a potential range of 3.0 V to 4.5 V. As a result, it can be suitably used as a lithium-ion secondary battery for vehicle drive power or auxiliary power. In addition to this, the present invention can be sufficiently applied to lithium ion secondary batteries for home use and portable devices.
Note that “charging” refers to an operation of increasing a potential difference between electrodes continuously or stepwise. In addition, “charging / discharging” refers to an operation of decreasing a potential difference between electrodes continuously or stepwise, or an operation of repeating this appropriately, after an operation of increasing the potential difference between electrodes continuously or stepwise. Say.

固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aの組成式(1)において、a、b、c及びdが、0.1≦a<0.5、0<b<1.15、0<c<1.15、0.25<d≦0.4、a+b+c+d=1.5、1.1≦a+b+c<1.25の関係を満足しない場合は、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aにおける構造が安定化しない。
また、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aにおいて、4.3V以上4.8V以下の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位や変化しない層状構造部位を有さない場合には、高い放電容量と容量維持率を実現し得るものとならない。具体的には、4.5V付近の電位プラトー区間以上まで1回以上曝すことが重要である。
さらに、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aにおいて、上述のスピネル構造変化割合が1.0となることはなく、0.25未満である場合には、高い放電容量や容量維持率、優れた初期レート特性を実現し得るものとならない。
In the composition formula (1) of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A, a, b, c and d are 0.1 ≦ a <0.5, 0 <b <1.15, 0 <c <1.15. , 0.25 <d ≦ 0.4, a + b + c + d = 1.5, 1.1 ≦ a + b + c <1.25, the structure in the solid solution lithium-containing transition metal oxide A is not stabilized.
In addition, the solid solution lithium-containing transition metal oxide A does not have a layered structure part that changes to a spinel structure or a layered structure part that does not change by charging or charging / discharging in a potential range of 4.3 V to 4.8 V. In some cases, a high discharge capacity and capacity retention rate cannot be realized. Specifically, it is important to expose at least once to a potential plateau section near 4.5V.
Further, in the solid solution lithium-containing transition metal oxide A, the above-mentioned spinel structure change ratio does not become 1.0, and when it is less than 0.25, high discharge capacity, capacity maintenance rate, excellent initial rate The characteristics cannot be realized.

一方、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bの組成式(2)において、e、f、g及びhが、0.25≦e≦0.7、0<f<1.1、0<g<1.1、0.15≦h≦0.25、e+f+g+h=1.5、1.25≦e+f+g≦1.35の関係を満足しない場合は、同様に、当該金属酸化物Bの構造が安定化しない。また、上記電位範囲における充電又は充放電によってスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位を有することによって、高い放電容量と容量維持率を実現することができ、上記スピネル構造変化割合が0.25に満たない場合には、同様に、高い放電容量や容量維持率、優れたレート特性を実現することができない。   On the other hand, in the composition formula (2) of the solid solution lithium-containing transition metal oxide B, e, f, g, and h are 0.25 ≦ e ≦ 0.7, 0 <f <1.1, 0 <g <1. .1, 0.15 ≦ h ≦ 0.25, e + f + g + h = 1.5, 1.25 ≦ e + f + g ≦ 1.35, the structure of the metal oxide B is not stabilized in the same manner. . In addition, by having a layered structure part that changes to a spinel structure by charging or charging / discharging in the potential range and a layered structure part that does not change, a high discharge capacity and capacity retention ratio can be realized, and the spinel structure change rate Is less than 0.25, similarly, a high discharge capacity, capacity retention rate, and excellent rate characteristics cannot be realized.

ここで、本発明において「スピネル構造変化割合」とは、所定の電位範囲における充電又は充放電を行うことにより、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物における層状構造のLiMnOがスピネル構造のLiMnに変化した割合を規定するものであって、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aにおける層状構造のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたものである。具体的には、下記式にて定義される。 Here, "the spinel structure change ratio" in the present invention, by performing charge or discharge in a predetermined potential range, LiMn 2 of Li 2 MnO 3 spinel structure of the layered structure in the solid solution lithium-containing transition metal oxide The ratio of change to O 4 is defined, and the spinel structure change ratio when the layered structure Li 2 MnO 3 in the solid solution lithium-containing transition metal oxide A is all changed to the spinel structure LiMn 2 O 4 is 1 It is what. Specifically, it is defined by the following formula.

Figure 2013187027
Figure 2013187027

「スピネル構造変化割合」の定義について、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物を正極活物質とした正極を用いて組み立てた電池について、図1に示すように、充電開始前の初期状態Aから、4.5Vまで充電された充電状態Bとし、更にプラトー領域を経て、4.8Vまで充電された過充電状態Cとし、更に2.0Vまで放電された放電状態Dとする場合を例に挙げて説明する。上記式における「プラトー領域の実容量」は、図1におけるプラトー領域(具体的には4.5Vから4.8Vまでの領域(充電状態Bから過充電状態Cまでの領域BCの実容量VBC;プラトー領域の実容量)であり、結晶構造が変化していることに起因する領域である。)の実容量を計測すればよい。 Regarding the definition of “spinel structure change ratio”, as shown in FIG. 1, for a battery assembled using a positive electrode having a solid solution lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode active material, from the initial state A before the start of charging, as shown in FIG. An example will be described in which charging state B is charged to 5V, overcharge state C is charged to 4.8V through a plateau region, and discharging state D is further discharged to 2.0V. . The “actual capacity of the plateau region” in the above formula is the plateau region in FIG. 1 (specifically, the region from 4.5 V to 4.8 V (the actual capacity V BC of the region BC from the charged state B to the overcharged state C) The actual capacity of the plateau region), which is the region resulting from the change in the crystal structure.

また、実際には、組成式(1)や(2)の固溶体リチウム含有遷移金属酸化物において、初期状態Aから4.5Vまで充電された充電状態Bまでの領域ABの実用量VABは層状構造部位であるLiMOの組成(y)と理論容量(V)に相当し、4.5Vまで充電された充電状態Bから4.8Vまで充電された過充電状態Cの領域BCの実容量VBCはスピネル構造部位であるLiMnOの組成比(x)と理論容量(V)に相当することから、初期状態Aから所定のプラトー領域までに計測した実容量(V)を(V=VAB+VBC)とすると、VAB=y(V)、VBC=x(V)Kであるので、下記式を用いて計算することもできる(Mは、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)及びマンガン(Mn)からなる群より選ばれる少なくとも1種を示す。)。 Further, in practice, in the solid solution lithium-containing transition metal oxide of the composition formulas (1) and (2), the practical amount V AB in the region AB from the initial state A to the charged state B charged to 4.5 V is layered. Corresponding to the composition (y) and theoretical capacity (V L ) of LiMO 2 as the structural part, the actual capacity of the region BC in the overcharged state C charged from 4.5 B to 4.8 V in the charged state B charged to 4.5 V Since V BC corresponds to the composition ratio (x) and theoretical capacity (V S ) of Li 2 MnO 3 which is a spinel structure site, the actual capacity (V T ) measured from the initial state A to a predetermined plateau region is obtained. Assuming that (V T = V AB + V BC ), V AB = y (V L ) and V BC = x (V S ) K, it can be calculated using the following formula (M is nickel ( Ni), cobalt (Co) and manganese (M ) Represents at least one selected from the group consisting of.).

Figure 2013187027
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さらに、「固溶体中のLiMnOの組成比」は、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の組成式から算出することができる。なお、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物における層状構造部位とスピネル構造部位の有無は、X線回折分析(XRD)よる層状構造及びスピネル構造に特異なピークの存在により判定することができ、その割合は、上述したような容量の計測・計算から判定することができる。 Further, the “composition ratio of Li 2 MnO 3 in the solid solution” can be calculated from the composition formula of the solid solution lithium-containing transition metal oxide. In addition, the presence or absence of the layered structure site and the spinel structure site in the solid solution lithium-containing transition metal oxide can be determined by the presence of a peculiar peak in the layered structure and the spinel structure by X-ray diffraction analysis (XRD), and the ratio is It can be determined from the measurement and calculation of the capacity as described above.

また、本実施形態の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、組成式(1)において、a、b、c及びdが、0.15≦a≦0.5、0<b<0.5、0.15<c<1.1、0.25≦d≦0.35、a+b+c+d=1.5、1.25≦a+b+c≦1.25、0<b/a<1の関係を満足することが好適である。   Further, the solid solution lithium-containing transition metal oxide A in the positive electrode active material of the present embodiment is such that a, b, c, and d are 0.15 ≦ a ≦ 0.5, 0 <b <in the composition formula (1). 0.5, 0.15 <c <1.1, 0.25 ≦ d ≦ 0.35, a + b + c + d = 1.5, 1.25 ≦ a + b + c ≦ 1.25, 0 <b / a <1 It is preferable to satisfy.

このような固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aを含む正極活物質は、より高い放電容量を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得る。   The positive electrode active material containing such a solid solution lithium-containing transition metal oxide A can realize excellent discharge operating voltage and initial rate characteristics while maintaining a higher discharge capacity.

また、本実施形態の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、BET比表面積が0.8m/g以上10.0m/g以下、50%通過粒径(D50)が20μm以下であり、その一次粒子径が30nm以上200nm以下であることが好ましい。 Further, the solid solution lithium-containing transition metal oxide A in the positive electrode active material of the present embodiment has a BET specific surface area of 0.8 m 2 / g to 10.0 m 2 / g and a 50% passing particle size (D50) of 20 μm or less. The primary particle diameter is preferably 30 nm or more and 200 nm or less.

このような範囲とすることにより、高い放電容量や容量維持率、初期充放電効率を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得る。例えば、BET比表面積が0.8m/g未満の場合には、結晶構造におけるバルク内からのリチウムイオンの拡散性が低くなるため、高い初期充放電効率や優れた初期レート特性を実現することができないことがある。また、例えば、BET比表面積が10.0m/g超であり、50%通過粒径が20μm超である場合には、容量維持率が低下することがある。また、一次粒子径が上記範囲から外れると、高い放電容量が得られないことがある。 By setting it as such a range, the outstanding discharge operation voltage and the initial rate characteristic can be implement | achieved, maintaining a high discharge capacity, a capacity | capacitance maintenance factor, and initial stage charge / discharge efficiency. For example, when the BET specific surface area is less than 0.8 m 2 / g, the diffusibility of lithium ions from the bulk in the crystal structure becomes low, so that high initial charge / discharge efficiency and excellent initial rate characteristics are realized. May not be possible. Further, for example, when the BET specific surface area is more than 10.0 m 2 / g and the 50% passing particle size is more than 20 μm, the capacity retention ratio may be lowered. Moreover, when the primary particle diameter is out of the above range, a high discharge capacity may not be obtained.

一方、本実施形態の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bは、組成式(2)において、e、f、g及びhが、0.3≦e≦0.7、0<f<1.05、0<g<1.05、0.15<h≦0.2、1.3≦e+f+g<1.35の関係を満足することが望ましい。   On the other hand, the solid solution lithium-containing transition metal oxide B in the positive electrode active material of the present embodiment has e, f, g, and h of 0.3 ≦ e ≦ 0.7, 0 <f <in the composition formula (2). It is desirable to satisfy the relationship of 1.05, 0 <g <1.05, 0.15 <h ≦ 0.2, 1.3 ≦ e + f + g <1.35.

このような固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bを含む正極活物質は、より高い放電容量を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得る。   The positive electrode active material containing such a solid solution lithium-containing transition metal oxide B can realize excellent discharge operating voltage and initial rate characteristics while maintaining a higher discharge capacity.

また、本実施形態の正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bも、同様に、BET比表面積が0.8m/g以上10.0m/g以下、50%通過粒径(D50)が20μm以下であり、その一次粒子径が30nm以上200nm以下であることが好ましい。 Similarly, the solid solution lithium-containing transition metal oxide B in the positive electrode active material of the present embodiment has a BET specific surface area of 0.8 m 2 / g or more and 10.0 m 2 / g or less, and a 50% passing particle diameter (D50). Is 20 μm or less, and the primary particle size is preferably 30 nm or more and 200 nm or less.

次に、本発明の一実施形態に係る正極活物質における固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の製造方法について若干の例を挙げて詳細に説明する。   Next, a method for producing a solid solution lithium-containing transition metal oxide in a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention will be described in detail with some examples.

固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の前駆体の製造方法の一例としては、炭酸塩法(複合炭酸塩法)を適用する製造方法を挙げることができる。まず、出発物質としてニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)の各硫酸塩、硝酸塩などを使用し、所定の量を秤量し、これらの混合溶液を調製する。次いで、この混合溶液にアンモニア水をpH7になるまで滴下して、更に炭酸ナトリウム(NaCO)水溶液を滴下して、Ni−Co−Mnの複合炭酸塩が沈殿される(NaCO水溶液を滴下している間、アンモニア水でpH7を保持する)。さらに、吸引ろ過し、水洗して、乾燥し、仮焼成する。乾燥条件としては、大気下で、100〜150℃で2〜10時間程度(例えば120℃にて5時間)乾燥すればよいが、かかる範囲に制限されるものではない。仮焼成条件としては、大気下で、360〜600℃で3〜10時間(例えば、500℃にて5時間)仮焼成すればよいが、かかる範囲に制限されるものではない。さらに、仮焼成したものに、小過剰の水酸化リチウム(LiOH・HO)を加えて混合する。しかる後、本焼成することにより、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aの前駆体を作製することができる。好ましくは本焼成してから、液体窒素を用いて急速冷却する。本焼成後、液体窒素等を用いて急冷(クエンチ)することが、反応性及びサイクル安定性のために好ましいためである。本焼成は、例えば、大気中、700〜1000℃(例えば、800〜900℃)の焼成温度にて3〜20時間程度(例えば、12時間)行えばよい。 As an example of a method for producing a precursor of a solid solution lithium-containing transition metal oxide, a production method to which a carbonate method (a composite carbonate method) is applied can be mentioned. First, nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn) sulfates, nitrates, and the like are used as starting materials, and a predetermined amount is weighed to prepare a mixed solution thereof. Next, aqueous ammonia is added dropwise to the mixed solution until pH 7 is reached, and an aqueous solution of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is further added dropwise to precipitate Ni—Co—Mn complex carbonate (Na 2 CO 3). While the aqueous solution is being dropped, pH 7 is maintained with aqueous ammonia). Further, it is suction filtered, washed with water, dried, and pre-baked. As drying conditions, it may be dried in the atmosphere at 100 to 150 ° C. for about 2 to 10 hours (for example, 120 ° C. for 5 hours), but is not limited to this range. The pre-baking conditions may be pre-baking in the atmosphere at 360 to 600 ° C. for 3 to 10 hours (for example, 500 ° C. for 5 hours), but are not limited to this range. Furthermore, a small excess of lithium hydroxide (LiOH.H 2 O) is added to the temporarily fired product and mixed. After that, by carrying out the main firing, a precursor of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A can be produced. Preferably, after the main calcination, rapid cooling is performed using liquid nitrogen. This is because quenching with liquid nitrogen or the like after the main firing is preferable for reactivity and cycle stability. The main baking may be performed, for example, in the atmosphere at a baking temperature of 700 to 1000 ° C. (for example, 800 to 900 ° C.) for about 3 to 20 hours (for example, 12 hours).

固溶体リチウム含有遷移金属酸化物は、上記前駆体を酸化処理することにより得ることができる。例えば、(1)所定の電位範囲での充電又は充放電、詳しくは固溶体リチウム含有遷移金属酸化物の結晶構造の大幅な変化を最初から引き起こすことのない低い電位領域からの充電又は充放電、(2)充電に対応する酸化剤(例えば、臭素、塩素などのハロゲン)での酸化、(3)レドックスメディエーターを用いての酸化などの酸化処理を挙げることができる。   The solid solution lithium-containing transition metal oxide can be obtained by oxidizing the precursor. For example, (1) charging or charging / discharging in a predetermined potential range, specifically, charging or charging / discharging from a low potential region that does not cause a significant change in the crystal structure of the solid solution lithium-containing transition metal oxide from the beginning; 2) Oxidation with an oxidizing agent (for example, halogen such as bromine and chlorine) corresponding to charging, and (3) oxidation treatment such as oxidation with a redox mediator.

ここで、上記(1)〜(3)の酸化処理の中で比較的簡便な方法である上記(1)の酸化処理方法としては、電池を構成した状態や電極又は電極相当の構成にて、所定の最高電位を超えないようにして、充電又は充放電をすること(=電位を規制した充放電前処理)が有効である。これにより、高い放電容量と容量維持率を実現し得る。そのため、リチウムイオン二次電池用正極やリチウムイオン二次電池に好適に用いられる。   Here, as the oxidation treatment method of (1), which is a relatively simple method among the oxidation treatments of (1) to (3), a state in which a battery is configured or an electrode or a configuration corresponding to an electrode, It is effective to charge or charge / discharge so as not to exceed a predetermined maximum potential (= charge / discharge pretreatment with regulated potential). Thereby, a high discharge capacity and a capacity maintenance rate can be realized. Therefore, it is suitably used for a positive electrode for lithium ion secondary batteries and a lithium ion secondary battery.

電位を規制した充放電前処理法として、リチウム金属対極に対する所定の電位範囲の最高の電位(リチウム金属またはリチウム金属に換算した充放電の上限電位)が、4.3V以上4.8V以下となる条件下で充放電を1〜30サイクル行うことが望ましい。より好ましくは4.4V以上4.6V以下となる条件下で充放電を1〜30サイクル行うことが望ましい。上記範囲内で充放電による酸化処理を行うことにより、高い放電容量と容量維持率を実現し得る。特に、上記酸化処理(電位を規制した充放電前処理)後に高容量とすべく、最高の電位を4.8V程度として充電又は充放電を行う場合に、特に顕著な容量維持率の維持を有効に発現することができる。更に、この場合には初期の所定上限電位にて充放電のあと、上限電位を徐々に(段階的に)上げていくことが容量維持率向上の点で好ましい。なお、上記リチウム金属またはリチウム金属に換算した電位は、リチウムイオンが1mol/L溶解した電解液中でリチウム金属が示す電位を基準とした電位に相当する。   As the charge / discharge pretreatment method with regulated potential, the highest potential in the predetermined potential range with respect to the lithium metal counter electrode (lithium metal or the upper limit potential of charge / discharge converted to lithium metal) is 4.3 V or more and 4.8 V or less. It is desirable to perform 1 to 30 charge / discharge cycles under the conditions. More preferably, it is desirable to perform charging and discharging for 1 to 30 cycles under the condition of 4.4V to 4.6V. By performing the oxidation treatment by charging / discharging within the above range, a high discharge capacity and capacity retention rate can be realized. In particular, when performing charging or charging / discharging with the maximum potential of about 4.8 V in order to obtain a high capacity after the oxidation treatment (pre-charge / discharge pretreatment with regulated potential), it is particularly effective to maintain a remarkable capacity maintenance rate. Can be expressed. Furthermore, in this case, it is preferable from the viewpoint of improving the capacity maintenance rate that the upper limit potential is gradually (stepwise) increased after charging / discharging at the initial predetermined upper limit potential. Note that the potential converted to the lithium metal or the lithium metal corresponds to a potential based on the potential exhibited by the lithium metal in the electrolytic solution in which 1 mol / L of lithium ions are dissolved.

また、リチウム金属対極に対する上記所定の電位範囲の充放電を1〜30サイクル行ったあとさらに、充放電の所定の電位範囲の最高の電位を段階的に上げていくのが望ましい。
特に、4.7V、4.8Vvs.Liという高電位の容量分まで使用(高容量使用)する場合において、酸化処理での充放電電位の最高電位を段階的に上げていくことで、短時間の酸化処理(上記充放電前処理)でも電極の耐久性を改善することができる。
Further, it is desirable to further increase the maximum potential in the predetermined potential range for charging and discharging stepwise after 1 to 30 cycles of charging and discharging in the predetermined potential range with respect to the lithium metal counter electrode.
In particular, 4.7V, 4.8Vvs. When using up to the high potential capacity of Li (use of high capacity), the maximum potential of the charge / discharge potential in the oxidation process is increased step by step, so that the oxidation process can be performed in a short time (pre-charge / discharge pretreatment) However, the durability of the electrode can be improved.

充放電の所定の電位範囲の最高電位(上限電位)を段階的に上げていく際の各段階の充放電に必要なサイクル回数は特に制限されないが、1〜10回の範囲が効果的である。また、充放電の所定の電位範囲の最高電位(上限電位)を段階的に上げていく際の酸化処理工程における総充放電サイクル回数(各段階の充放電に必要なサイクル回数を足し合わせた回数)は特に制限されないが、4回〜20回の範囲が効果的である。   The number of cycles required for charging and discharging at each stage when raising the maximum potential (upper limit potential) in a predetermined potential range of charging and discharging is not particularly limited, but a range of 1 to 10 is effective. . In addition, the total number of charge / discharge cycles in the oxidation process when increasing the maximum potential (upper limit potential) in the predetermined potential range of charge / discharge (the total number of cycles required for charge / discharge in each stage) ) Is not particularly limited, but a range of 4 to 20 times is effective.

充放電の所定の電位範囲の最高電位(上限電位)を段階的に上げていく際の各段階の電位の上げ幅(上げ代)は特に制限されないが、0.05V〜0.1Vが効果的である。   There is no particular limitation on the range of increase (increase) in potential when increasing the maximum potential (upper limit potential) in a predetermined potential range of charge and discharge in stages, but 0.05V to 0.1V is effective. is there.

充放電の所定の電位範囲の最高電位(上限電位)を段階的に上げていく際の最終的な最高電位(終止最高電位)は、4.6V〜4.9Vとするのが効果的である。ただし、上記範囲に制限されるものではなく、上記効果を奏することができるものであれば、より高い終止最高電位まで酸化処理(電位を規制した充放電前処理)を行ってもよい。   It is effective that the final maximum potential (end maximum potential) when increasing the maximum potential (upper limit potential) in a predetermined potential range of charge / discharge stepwise is 4.6V to 4.9V. . However, the present invention is not limited to the above range, and oxidation treatment (charge / discharge pretreatment with regulated potential) may be performed up to a higher termination maximum potential as long as the above effects can be achieved.

所定の電位範囲の最低の電位は特に制限されず、リチウム金属対極に対して2V以上3.5V未満、より好ましくは2V以上3V未満である。上記範囲内で充電又は充放電による酸化処理(電位を規制した充放電前処理)を行うことにより、高い放電容量と容量維持率を実現し得る。なお、上記充放電の電位(V)は、単電池(単セル)当たりの電位を指すものとする。   The minimum potential in the predetermined potential range is not particularly limited, and is 2 V or more and less than 3.5 V, more preferably 2 V or more and less than 3 V with respect to the lithium metal counter electrode. A high discharge capacity and capacity retention ratio can be realized by performing oxidation treatment (charge / discharge pretreatment with a regulated potential) by charging or charging / discharging within the above range. The charge / discharge potential (V) refers to a potential per unit cell (unit cell).

また、酸化処理(電位を規制した充放電による電気化学前処理)として充放電する電極(材料)の温度としては、本発明の作用効果を損なわない範囲内であれば、任意に設定することができる。経済性の観点からは、特段の加熱冷却を要しない室温下で行うのが望ましい。一方、より大きな容量を発現でき、短時間の充放電処理により容量維持率が向上し得るという観点からは、室温より高い温度で行うのが望ましい。   Further, the temperature of the electrode (material) to be charged / discharged as an oxidation treatment (electrochemical pretreatment by charge / discharge with regulated potential) can be arbitrarily set as long as it does not impair the effects of the present invention. it can. From the economical point of view, it is desirable to carry out at room temperature that does not require special heating and cooling. On the other hand, it is desirable to carry out at a temperature higher than room temperature from the viewpoint that a larger capacity can be expressed and the capacity retention rate can be improved by a short charge / discharge treatment.

さらに、酸化処理(電位を規制した充放電による電気化学前処理)方法を適用する工程(時期)としては、特に制限されるものではない。例えば、このような酸化処理は、上記したように、電池を構成した状態や電極又は電極相当の構成にて、行うことができる。すなわち、正極活物質粉体の状態での適用、電極を構成しての適用、負極とあわせて電池を組んでからの適用のいずれであってもよい。電池への適用に際しては、組み合わせる負極の電気容量の電位プロファイルを考えて、酸化処理条件(電位を規制した充放電による電気化学前処理条件)を適用することによって実施できる。   Furthermore, the step (time) of applying the oxidation treatment (electrochemical pretreatment by charge / discharge with regulated potential) method is not particularly limited. For example, as described above, such oxidation treatment can be performed in a state in which a battery is configured, or in a configuration corresponding to an electrode or an electrode. That is, any of application in the state of positive electrode active material powder, application by constituting an electrode, and application after assembling a battery together with the negative electrode may be used. Application to a battery can be carried out by applying an oxidation treatment condition (electrochemical pretreatment condition by charge / discharge with regulated potential) in consideration of the potential profile of the capacitance of the negative electrode to be combined.

ここで、電池を構成した状態の場合には、個々の電極又は電極相当の構成ごとに行うよりも、一度にまとめて多くの電極の酸化処理が行える点で優れている。一方、個々の電極又は電極相当の構成ごとに行う場合には、電池を構成した状態よりも、酸化電位等の条件の制御が容易であるほか、個々の電極への酸化の度合いのバラツキが生じにくい点で優れている。   Here, in the case where the battery is configured, it is superior in that the oxidation treatment of many electrodes can be performed at a time, rather than the individual electrodes or the configuration corresponding to the electrodes. On the other hand, when it is performed for each electrode or for each electrode-corresponding configuration, it is easier to control conditions such as the oxidation potential than the state in which the battery is configured, and there is a variation in the degree of oxidation to each electrode. It is excellent in a difficult point.

なお、上記(2)の酸化処理方法で用いられる酸化剤としては、特に制限されるものではなく、例えば、臭素、塩素などのハロゲンなどを用いることができる。これらの酸化剤は単独で又は併用して使用しても良い。酸化剤による酸化は、例えば、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物が溶解しない溶媒に固溶体微粒子を分散させて、その分散溶液に酸化剤を吹き込んで溶解させて徐々に酸化させることができる。   The oxidant used in the oxidation method (2) is not particularly limited, and for example, halogen such as bromine and chlorine can be used. These oxidizing agents may be used alone or in combination. Oxidation with an oxidizing agent can be gradually oxidized by, for example, dispersing solid solution fine particles in a solvent in which the solid solution lithium-containing transition metal oxide does not dissolve, and blowing and dissolving the oxidizing agent into the dispersion.

さらに、本実施形態の正極活物質においては、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bとが、下記式(3)、さらには(4)の関係を満足することが好ましい。
0.50≦M/(M+M)<1.00 …(3)
0.75≦M/(M+M)<1.00 …(4)
(式(3)、(4)中、Mは固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aの質量、Mは固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bの質量を示す。)
このような範囲とすることにより、より高い放電容量を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得る。また、初期充放電効率も優れたものとなる。
Furthermore, in the positive electrode active material of the present embodiment, the solid solution lithium-containing transition metal oxide A and the solid solution lithium-containing transition metal oxide B may satisfy the relationship of the following formula (3) and further (4). preferable.
0.50 ≦ M B / (M A + M B) <1.00 ... (3)
0.75 ≦ M B / (M A + M B) <1.00 ... (4)
(Equation (3), (4), M A is the mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A, M B represents the mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide B.)
By setting it as such a range, the outstanding discharge operating voltage and the initial rate characteristic can be implement | achieved, maintaining a higher discharge capacity. Also, the initial charge / discharge efficiency is excellent.

次に、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Next, a positive electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing quoted by the following embodiment is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.

図2は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の一例を示す概略断面図である。なお、このようなリチウムイオン二次電池は、ラミネート型リチウムイオン二次電池と呼ばれる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. Such a lithium ion secondary battery is called a laminated lithium ion secondary battery.

図2に示すように、本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、正極リード21及び負極リード22が取り付けられた電池素子10がラミネートフィルムで形成された外装体30の内部に封入された構成を有している。そして、本実施形態においては、正極リード21及び負極リード22が、外装体30の内部から外部に向かって、反対方向に導出されている。なお、図示しないが、正極リード及び負極リードが、外装体の内部から外部に向かって、同一方向に導出されていてもよい。また、このような正極リード及び負極リードは、例えば超音波溶接や抵抗溶接などにより後述する正極集電体及び負極集電体に取り付けることができる。   As shown in FIG. 2, the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment has a configuration in which a battery element 10 to which a positive electrode lead 21 and a negative electrode lead 22 are attached is enclosed in an exterior body 30 formed of a laminate film. have. In the present embodiment, the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are led out in the opposite direction from the inside of the exterior body 30 to the outside. Although not shown, the positive electrode lead and the negative electrode lead may be led out in the same direction from the inside of the exterior body toward the outside. Moreover, such a positive electrode lead and a negative electrode lead can be attached to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector described later by, for example, ultrasonic welding or resistance welding.

正極リード21及び負極リード22は、例えば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、これらの合金、ステンレス鋼(SUS)等の金属材料により構成されている。しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用のリードとして用いられている従来公知の材料を用いることができる。   The positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are made of, for example, a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), nickel (Ni), alloys thereof, and stainless steel (SUS). However, the material is not limited thereto, and a conventionally known material used as a lead for a lithium ion secondary battery can be used.

なお、正極リード及び負極リードは、同一材質のものを用いてもよく、異なる材質のものを用いてもよい。また、本実施形態のように、別途準備したリードを後述する正極集電体及び負極集電体に接続してもよいし、後述する各正極集電体及び各負極集電体をそれぞれ延長することによってリードを形成してもよい。図示しないが、外装体から取り出された部分の正極リード及び負極リードは、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。   The positive electrode lead and the negative electrode lead may be made of the same material or different materials. Further, as in the present embodiment, a separately prepared lead may be connected to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector described later, and each positive electrode current collector and each negative electrode current collector described later are extended. The lead may be formed by this. Although not shown, the positive lead and the negative lead taken out from the exterior body do not affect products (for example, automobile parts, especially electronic devices) by contacting with peripheral devices or wiring and causing electric leakage. Thus, it is preferable to coat with a heat-resistant insulating heat-shrinkable tube or the like.

また、図示しないが、電池外部に電流を取り出す目的で、集電板を用いてもよい。集電板は集電体やリードに電気的に接続され、電池の外装材であるラミネートフィルムの外部に取り出される。集電板を構成する材料は、特に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料を用いることができる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、これらの合金、ステンレス鋼(SUS)等の金属材料が好ましく、軽量、耐食性、高導電性の観点からアルミニウム(Al)、銅(Cu)などがより好ましい。なお、正極集電板と負極集電板とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。   Further, although not shown, a current collector plate may be used for the purpose of taking out the current outside the battery. The current collector plate is electrically connected to a current collector or a lead, and is taken out of a laminate film that is an exterior material of the battery. The material which comprises a current collector plate is not specifically limited, The well-known highly electroconductive material conventionally used as a current collector plate for lithium ion secondary batteries can be used. As a constituent material of the current collector plate, for example, metal materials such as aluminum (Al), copper (Cu), titanium (Ti), nickel (Ni), alloys thereof, and stainless steel (SUS) are preferable, and light weight and corrosion resistance. From the viewpoint of high conductivity, aluminum (Al), copper (Cu), and the like are more preferable. Note that the same material may be used for the positive electrode current collector plate and the negative electrode current collector plate, or different materials may be used.

外装体30は、例えば、小型化、軽量化の観点から、フィルム状の外装材で形成されたものであることが好ましいが、これに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の外装体に用いられている従来公知のものを用いることができる。すなわち、金属缶ケースを適用することもできる。   For example, the exterior body 30 is preferably formed of a film-shaped exterior material from the viewpoints of miniaturization and weight reduction, but is not limited thereto, and the exterior body for a lithium ion secondary battery is not limited thereto. The conventionally well-known thing used for the body can be used. That is, a metal can case can also be applied.

なお、高出力化や冷却性能に優れ、電気自動車、ハイブリッド電気自動車の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、例えば、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートフィルムを挙げることができる。より具体的には、熱圧着層としてのポリプロピレン、金属層としてのアルミニウム、外部保護層としてのナイロンをこの順に積層して成る3層構造のラミネートフィルムの外装材で形成された外装体を好適に用いることができる。   From the viewpoint that it is excellent in high output and cooling performance, and can be suitably used for batteries for large equipment of electric vehicles and hybrid electric vehicles, for example, a polymer-metal composite laminate film having excellent thermal conductivity is used. Can be mentioned. More specifically, an outer package formed of a three-layer laminated film outer package in which polypropylene as a thermocompression bonding layer, aluminum as a metal layer, and nylon as an outer protective layer are laminated in this order is suitably used. Can be used.

なお、外装体は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造、例えば金属材料を有さないラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルム又は金属フィルムなどにより構成してもよい。   Note that the exterior body may be constituted by another structure, for example, a laminate film not having a metal material, a polymer film such as polypropylene, or a metal film, instead of the above-described laminate film.

ここで、外装体の一般的な構成は、外部保護層/金属層/熱圧着層の積層構造で表すことができる(但し、外部保護層及び熱圧着層は複数層で構成されることがある。)。なお、金属層としては、耐透湿性のバリア膜として機能すれば十分であり、アルミニウム箔のみならず、ステンレス箔、ニッケル箔、メッキを施した鉄箔などを使用することができるが、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることができる。   Here, the general structure of an exterior body can be represented by the laminated structure of an external protective layer / metal layer / thermocompression bonding layer (however, the external protective layer and the thermocompression bonding layer may be composed of a plurality of layers. .) As the metal layer, it is sufficient to function as a moisture-permeable barrier film, and not only aluminum foil, but also stainless steel foil, nickel foil, plated iron foil, etc. can be used, but it is thin and lightweight. Thus, an aluminum foil excellent in workability can be suitably used.

外装体として、使用可能な構成を(外部保護層/金属層/熱圧着層)の形式で列挙すると、ナイロン/アルミニウム/無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/アルミニウム/無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/アルミニウム/ポリエチレンテレフタレート/無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/ナイロン/アルミニウム/無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/ナイロン/アルミニウム/ナイロン/無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート/ナイロン/アルミニウム/ナイロン/ポリエチレン、ナイロン/ポリエチレン/アルミニウム/直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレン/アルミニウム/ポリエチレンテレフタレート/低密度ポリエチレン、及びポリエチレンテレフタレート/ナイロン/アルミニウム/低密度ポリエチレン/無延伸ポリプロピレンなどがある。   The structures that can be used as the exterior body are listed in the form of (external protective layer / metal layer / thermocompression layer). Terephthalate / unstretched polypropylene, polyethylene terephthalate / nylon / aluminum / unstretched polypropylene, polyethylene terephthalate / nylon / aluminum / nylon / unstretched polypropylene, polyethylene terephthalate / nylon / aluminum / nylon / polyethylene, nylon / polyethylene / aluminum / linear Low density polyethylene, polyethylene terephthalate / polyethylene / aluminum / polyethylene terephthalate / Density polyethylene, and a polyethylene terephthalate / nylon / aluminum / low density polyethylene / cast polypropylene.

図2に示すように、電池素子10は、正極集電体11Aの両方の主面上に正極活物質層11Bが形成された正極11と、電解質層13と、負極集電体12Aの両方の主面上に負極活物質層12Bが形成された負極12とを複数積層した構成を有している。このとき、一の正極11の正極集電体11Aの片方の主面上に形成された正極活物質層11Bと該一の正極11に隣接する負極12の負極集電体12Aの片方の主面上に形成された負極活物質層12Bとが電解質層13を介して向き合う。このようにして、正極、電解質層、負極の順に複数積層されている。   As shown in FIG. 2, the battery element 10 includes a positive electrode 11 having a positive electrode active material layer 11B formed on both main surfaces of the positive electrode current collector 11A, an electrolyte layer 13, and a negative electrode current collector 12A. A plurality of negative electrodes 12 each having a negative electrode active material layer 12 </ b> B formed on the main surface are stacked. At this time, one main surface of the positive electrode active material layer 11B formed on one main surface of the positive electrode current collector 11A of one positive electrode 11 and the negative electrode current collector 12A of the negative electrode 12 adjacent to the one positive electrode 11 The negative electrode active material layer 12 </ b> B formed above faces the electrolyte layer 13. In this way, a plurality of layers are laminated in the order of the positive electrode, the electrolyte layer, and the negative electrode.

これにより、隣接する正極活物質層11B、電解質層13及び負極活物質層12Bは、1つの単電池層14を構成する。従って、本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、単電池層14が複数積層されることにより、電気的に並列接続された構成を有するものとなる。なお、正極及び負極は、各集電体の一方の主面上に各活物質層が形成されているものであってもよい。本実施形態においては、例えば、電池素子10の最外層に位置する負極集電体12aには、片面のみに、負極活物質層12Bが形成されている。   As a result, the adjacent positive electrode active material layer 11B, electrolyte layer 13 and negative electrode active material layer 12B constitute one unit cell layer. Therefore, the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment has a configuration in which a plurality of single battery layers 14 are stacked and electrically connected in parallel. In addition, the positive electrode and the negative electrode may have each active material layer formed on one main surface of each current collector. In the present embodiment, for example, the negative electrode current collector 12a located in the outermost layer of the battery element 10 has the negative electrode active material layer 12B formed on only one side.

また、単電池層の外周には、隣接する正極集電体や負極集電体の間を絶縁するための絶縁層(図示せず)が設けられていてもよい。このような絶縁層は、電解質層などに含まれる電解質を保持し、単電池層の外周に、電解質の液漏れを防止する材料により形成されることが好ましい。具体的には、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリウレタン(PUR)、ポリアミド系樹脂(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリスチレン(PS)などの汎用プラスチックや熱可塑オレフィンゴムなどを使用することができる。また、シリコーンゴムを使用することもできる。   In addition, an insulating layer (not shown) may be provided on the outer periphery of the unit cell layer to insulate between the adjacent positive electrode current collector and negative electrode current collector. Such an insulating layer is preferably formed of a material that retains the electrolyte contained in the electrolyte layer and the like and prevents electrolyte leakage from the outer periphery of the single cell layer. Specifically, general-purpose plastics such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyurethane (PUR), polyamide resin (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polystyrene (PS), etc. Or thermoplastic olefin rubber can be used. Silicone rubber can also be used.

正極集電体11A及び負極集電体12Aは、導電性材料から構成される。集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定することができる。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は1〜100μm程度である。集電体の形状についても特に制限されない。図2に示す電池素子10では、集電箔のほか、網目形状(エキスパンドグリッド等)等を用いることができる。
なお、負極活物質の一例である薄膜合金をスパッタ法等により負極集電体12A上に直接形成する場合には、集電箔を用いるのが望ましい。
The positive electrode current collector 11A and the negative electrode current collector 12A are made of a conductive material. The size of the current collector can be determined according to the intended use of the battery. For example, if it is used for a large battery that requires a high energy density, a current collector having a large area is used. There is no particular limitation on the thickness of the current collector. The thickness of the current collector is usually about 1 to 100 μm. The shape of the current collector is not particularly limited. In the battery element 10 shown in FIG. 2, in addition to the current collector foil, a mesh shape (expanded grid or the like) can be used.
In addition, when forming the thin film alloy which is an example of a negative electrode active material directly on the negative electrode collector 12A by sputtering method etc., it is desirable to use a current collection foil.

集電体を構成する材料に特に制限はない。例えば、金属や、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂を採用することができる。
具体的には、金属としては、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、ステンレス鋼(SUS)、チタン(Ti)、銅(Cu)などが挙げられる。これらのほか、ニッケル(Ni)とアルミニウム(Al)とのクラッド材、銅(Cu)とアルミニウム(Al)とのクラッド材、又はこれらの金属を組み合わせためっき材などを用いることが好ましい。また、金属表面にアルミニウム(Al)が被覆された箔であってもよい。中でも、電子伝導性や電池作動電位等の観点からは、アルミニウム(Al)、ステンレス鋼(SUS)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)が好ましい。
There is no particular limitation on the material constituting the current collector. For example, a metal or a resin in which a conductive filler is added to a conductive polymer material or a non-conductive polymer material can be employed.
Specifically, examples of the metal include aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), stainless steel (SUS), titanium (Ti), copper (Cu), and the like. In addition to these, it is preferable to use a clad material of nickel (Ni) and aluminum (Al), a clad material of copper (Cu) and aluminum (Al), or a plating material combining these metals. Moreover, the foil by which the metal surface was coat | covered with aluminum (Al) may be sufficient. Among these, aluminum (Al), stainless steel (SUS), copper (Cu), and nickel (Ni) are preferable from the viewpoint of electronic conductivity, battery operating potential, and the like.

また、導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル、ポリオキサジアゾールなどが挙げられる。このような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化又は集電体の軽量化の点において有利である。   Examples of the conductive polymer material include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector.

非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン(PE;高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)など)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリスチレン(PS)などが挙げられる。このような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性又は耐溶媒性を有する。   Non-conductive polymer materials include, for example, polyethylene (PE; high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), etc.), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA) , Polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polystyrene (PS), and the like. Such a non-conductive polymer material has excellent potential resistance or solvent resistance.

上記の導電性高分子材料又は非導電性高分子材料には、必要に応じて導電性フィラーを添加することができる。特に、集電体の基材となる樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電性フィラーが必須となる。導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性又はリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属、導電性カーボンなどが挙げられる。   A conductive filler can be added to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material as necessary. In particular, when the resin used as the base material of the current collector is made of only a non-conductive polymer, a conductive filler is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, a metal, conductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity, electric potential resistance, or lithium ion interruption | blocking property.

金属としては、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、白金(Pt)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、アンチモン(Sb)及びカリウム(K)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属若しくはこれらの金属を含む合金又は金属酸化物を含むものを好適例として挙げることができる。また、導電性カーボンとしては、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン及びフラーレンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものを好適例として挙げることができる。導電性フィラーの添加量は、集電体に十分な導電性を付与できる量であれば特に制限はなく、一般的には、5〜35質量%程度である。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の集電体として用いられている従来公知の材料を用いることができる。
As metals, nickel (Ni), titanium (Ti), aluminum (Al), copper (Cu), platinum (Pt), iron (Fe), chromium (Cr), tin (Sn), zinc (Zn), indium Preferred examples include those containing at least one metal selected from the group consisting of (In), antimony (Sb), and potassium (K), or an alloy or metal oxide containing these metals. In addition, preferred examples of the conductive carbon include those containing at least one selected from the group consisting of acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. Can be mentioned. The amount of the conductive filler added is not particularly limited as long as it is an amount capable of imparting sufficient conductivity to the current collector, and is generally about 5 to 35% by mass.
However, the material is not limited to these, and a conventionally known material used as a current collector for a lithium ion secondary battery can be used.

正極活物質層11Bは、正極活物質として、上述した本発明の一実施形態に係る正極活物質を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電助剤を含んでいてもよい。   The positive electrode active material layer 11B includes the positive electrode active material according to the embodiment of the present invention described above as the positive electrode active material, and may include a binder and a conductive additive as necessary.

結着剤(バインダー)としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下の材料が挙げられる。
ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル(PVC)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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(FEP)、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(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−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系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。これらの好適なバインダーは、耐熱性に優れ、さらに電位窓が非常に広く正極電位、負極電位双方に安定であり正極(及び負極)活物質層に使用が可能である。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の結着剤として従来用いられている公知の材料を用いることができる。これらの結着剤は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Although it does not specifically limit as a binder (binder), For example, the following materials are mentioned.
Polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyacrylonitrile (PAN), polyimide (PI), polyamide (PA), cellulose, carboxymethylcellulose (CMC), ethylene-acetic acid Vinyl copolymer, polyvinyl chloride (PVC), styrene / butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer, and Its hydrogenated product, thermoplastic polymer such as styrene / isoprene / styrene block copolymer and its hydrogenated product, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoro Tylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene / Fluoropolymers such as chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) and polyvinyl fluoride (PVF), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluororubber (VDF-HFP fluoropolymer), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetra Fluoroethylene fluoro rubber (VDF-HFP-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluoro rubber (VDF-PFP fluoro rubber), vinylidene fluoride- Interfluoropropylene-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFMVE-TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride -Vinylidene fluoride-based fluororubber such as chlorotrifluoroethylene-based fluororubber (VDF-CTFE-based fluororubber), epoxy resin and the like. Among these, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene / butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, and polyamide are more preferable. These suitable binders are excellent in heat resistance, have a very wide potential window, are stable at both the positive electrode potential and the negative electrode potential, and can be used for the positive electrode (and negative electrode) active material layer.
However, the material is not limited to these, and a known material conventionally used as a binder for a lithium ion secondary battery can be used. These binders may be used alone or in combination of two or more.

正極活物質層に含まれるバインダー量は、正極活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは正極活物質層に対して、0.5〜15質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。   The amount of the binder contained in the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it can bind the positive electrode active material, but preferably 0.5 to 15 mass with respect to the positive electrode active material layer. %, More preferably 1 to 10% by mass.

導電助剤とは、正極活物質層の導電性を向上させるために配合されるものである。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料を挙げることができる。正極活物質層が導電助剤を含むと、正極活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与し得る。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の導電助剤として用いられている従来公知の材料を用いることができる。これらの導電助剤は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
A conductive support agent is mix | blended in order to improve the electroconductivity of a positive electrode active material layer. As a conductive support agent, carbon materials, such as carbon black, such as acetylene black, a graphite, and a vapor growth carbon fiber, can be mentioned, for example. When the positive electrode active material layer contains a conductive additive, an electronic network inside the positive electrode active material layer is effectively formed, which can contribute to improvement of the output characteristics of the battery.
However, the material is not limited to these, and a conventionally known material that is used as a conductive additive for a lithium ion secondary battery can be used. These conductive assistants may be used alone or in combination of two or more.

また、上記導電助剤と結着剤の機能を併せ持つ導電性結着剤をこれら導電助剤と結着剤に代えて用いてもよいし、又はこれら導電助剤と結着剤の一方若しくは双方と併用してもよい。導電性結着剤としては、例えば、既に市販のTAB−2(宝泉株式会社製)を用いることができる。   In addition, the conductive binder having the functions of the conductive assistant and the binder may be used in place of the conductive assistant and the binder, or one or both of the conductive assistant and the binder. You may use together. As the conductive binder, for example, commercially available TAB-2 (manufactured by Hosen Co., Ltd.) can be used.

更に、正極活物質層の密度は、2.5g/cm以上3.0g/cm以下であることが好適である。正極活物質層の密度が2.5g/cm未満である場合には、単位体積当たりの重量(充填量)を向上させることができないため、放電容量を向上させることが難しい。また、正極活物質層の密度が3.0g/cmを超える場合には、正極活物質層の空隙量が著しく減少し、非水電解液の浸透性やリチウムイオン拡散性が低下することがある。 Furthermore, the density of the positive electrode active material layer is preferably 2.5 g / cm 3 or more and 3.0 g / cm 3 or less. When the density of the positive electrode active material layer is less than 2.5 g / cm 3 , it is difficult to improve the discharge capacity because the weight (filling amount) per unit volume cannot be improved. Further, when the density of the positive electrode active material layer exceeds 3.0 g / cm 3 , the amount of voids in the positive electrode active material layer is remarkably reduced, and the permeability of the non-aqueous electrolyte and the lithium ion diffusibility may be reduced. is there.

負極活物質層12Bは、負極活物質として、リチウム、リチウム合金、又はリチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料を含んでおり、必要に応じて、結着剤や導電助剤を含んでいてもよい。なお、結着剤や導電助剤は上記説明したものを用いることができる。   The negative electrode active material layer 12B includes, as a negative electrode active material, lithium, a lithium alloy, or a negative electrode material capable of occluding and releasing lithium, and includes a binder and a conductive aid as necessary. May be. In addition, what was demonstrated above can be used for a binder and a conductive support agent.

リチウムを吸蔵及び放出することが可能な負極材料としては、例えば、高結晶性カーボンであるグラファイト(天然グラファイト、人造グラファイト等)、低結晶性カーボン(ソフトカーボン、ハードカーボン)、カーボンブラック(ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック等)、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンフィブリルなどの炭素材料(10質量%以下のケイ素ナノ粒子を含むものを含む。);ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、水素(H)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)、カドミウム(Cd)、水銀(Hg)、ガリウム(Ga)、タリウム(Tl)、炭素(C)、窒素(N)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、酸素(O)、硫黄(S)、セレン(Se)、テルル(Te)、塩素(Cl)等のリチウムと合金化する元素の単体、及びこれらの元素を含む酸化物(一酸化ケイ素(SiO)、SiO(0<x<2)、二酸化スズ(SnO)、SnO(0<x<2)、SnSiOなど)及び炭化物(炭化ケイ素(SiC)など)等;リチウム金属等の金属材料;リチウム−チタン複合酸化物(チタン酸リチウム:LiTi12)等のリチウム−遷移金属複合酸化物を挙げることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の負極活物質として用いられている従来公知の材料を用いることができる。これらの負極活物質は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include graphite (natural graphite, artificial graphite, etc.), which is highly crystalline carbon, low crystalline carbon (soft carbon, hard carbon), carbon black (Ketjen) Carbon materials such as black, acetylene black, channel black, lamp black, oil furnace black, thermal black), fullerenes, carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, carbon fibrils (containing 10% by mass or less of silicon nanoparticles) Silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), aluminum (Al), indium (In), zinc (Zn), hydrogen (H), calcium (Ca), strontium( r), barium (Ba), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), iridium (Ir), palladium (Pd), platinum (Pt), silver (Ag), gold (Au), cadmium (Cd), mercury ( Hg), gallium (Ga), thallium (Tl), carbon (C), nitrogen (N), antimony (Sb), bismuth (Bi), oxygen (O), sulfur (S), selenium (Se), tellurium ( Te), elemental elements that form an alloy with lithium, such as chlorine (Cl), and oxides containing these elements (silicon monoxide (SiO), SiO x (0 <x <2), tin dioxide (SnO 2 )) , SnO x (0 <x <2), SnSiO 3 etc.) and carbides (silicon carbide (SiC) etc.), etc .; metal materials such as lithium metal; lithium-titanium composite oxide (lithium titanate: Li 4 Ti 5 O 12), etc. Lithium - can be exemplified transition metal composite oxide. However, it is not limited to these, The conventionally well-known material used as a negative electrode active material for lithium ion secondary batteries can be used. These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

また、本実施形態においては、炭素材料が、非晶質炭素層で表面が被覆され、且つ鱗片状ではない黒鉛材料からなり、炭素材料のBET比表面積が0.8m/g以上1.5m/g以下であり且つタップ密度が0.9g/cm以上1.2g/cm以下であることが好適である。非晶質炭素層で表面が被覆され、且つ鱗片状ではない黒鉛材料からなる炭素材料は、黒鉛層状構造へのリチウムイオン拡散性が高く好ましい。また、このような炭素材料のBET比表面積が0.8m/g以上1.5m/g以下であると、更に容量維持率を向上させることができるため、好ましい。更に、このような炭素材料のタップ密度が0.9g/cm以上1.2g/cm以下であると、単位体積当たりの重量(充填量)を向上させることができ、放電容量を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the carbon material is made of a graphite material that is coated with an amorphous carbon layer and is not scale-like, and the BET specific surface area of the carbon material is 0.8 m 2 / g or more and 1.5 m. 2 / g or less and the tap density is preferably 0.9 g / cm 3 or more and 1.2 g / cm 3 or less. A carbon material made of a graphite material that is coated with an amorphous carbon layer and is not scale-like is preferable because of its high lithium ion diffusibility into the graphite layered structure. Moreover, it is preferable that the BET specific surface area of such a carbon material is 0.8 m 2 / g or more and 1.5 m 2 / g or less because the capacity retention rate can be further improved. Furthermore, when the tap density of such a carbon material is 0.9 g / cm 3 or more and 1.2 g / cm 3 or less, the weight (filling amount) per unit volume can be improved, and the discharge capacity is improved. be able to.

更に、本実施形態においては、炭素材料及び結着剤を少なくとも含む負極活物質層のBET比表面積が2.0m/g以上3.0m/g以下であることが好適である。負極活物質層のBET比表面積が2.0m/g以上3.0m/g以下であることにより、非水電解液の浸透性を向上させることができ、更に容量維持率を向上させ、非水電解液の分解によるガス発生を抑制できる。 Furthermore, in the present embodiment, it is preferable that the negative electrode active material layer including at least the carbon material and the binder has a BET specific surface area of 2.0 m 2 / g or more and 3.0 m 2 / g or less. When the BET specific surface area of the negative electrode active material layer is 2.0 m 2 / g or more and 3.0 m 2 / g or less, the permeability of the non-aqueous electrolyte can be improved, and the capacity retention rate is further improved, Gas generation due to decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed.

また、本実施形態においては、炭素材料及び結着剤を少なくとも含む負極活物質層の加圧成型後のBET比表面積が2.01m/g以上3.5m/g以下であることが好適である。負極活物質層の加圧成形後のBET比表面積が2.01m/g以上3.5m/g以下とすることにより、非水電解液の浸透性を向上させることができ、更に容量維持率を向上させ、非水電解液の分解によるガス発生を抑制できる。 In the present embodiment, the negative electrode active material layer containing at least a carbon material and a binder preferably has a BET specific surface area after pressure molding of 2.01 m 2 / g or more and 3.5 m 2 / g or less. It is. By setting the BET specific surface area of the negative electrode active material layer after pressure molding to 2.01 m 2 / g or more and 3.5 m 2 / g or less, the permeability of the non-aqueous electrolyte can be improved and the capacity can be maintained. The rate can be improved and gas generation due to decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed.

更に、本実施形態においては、炭素材料及び結着剤を少なくとも含む負極活物質層の加圧プレス成型前後のBET比表面積の増加分が0.01m/g以上0.5m/g以下であることが好適である。負極活物質層の加圧成形後のBET比表面積が2.01m/g以上3.5m/g以下とすることができるため、非水電解液の浸透性を向上させることができ、更に容量維持率を向上させ、非水電解液の分解によるガス発生を抑制できる。 Furthermore, in the present embodiment, the increase in the BET specific surface area before and after pressure press molding of the negative electrode active material layer containing at least the carbon material and the binder is 0.01 m 2 / g to 0.5 m 2 / g. Preferably it is. Since the BET specific surface area after pressure forming of the negative electrode active material layer can be 2.01 m 2 / g or more and 3.5 m 2 / g or less, the permeability of the non-aqueous electrolyte can be improved. The capacity retention rate can be improved and gas generation due to decomposition of the non-aqueous electrolyte can be suppressed.

また、各活物質層(集電体片面の活物質層)の厚さについても特に限定されるものではなく、電池についての従来公知の知見を適宜参照することができる。一例を挙げると、各活物質層の厚さは、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮し、通常1〜500μm程度、好ましくは2〜100μmである。   Further, the thickness of each active material layer (active material layer on one side of the current collector) is not particularly limited, and conventionally known knowledge about the battery can be referred to as appropriate. For example, the thickness of each active material layer is usually about 1 to 500 μm, preferably 2 to 100 μm in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, energy, etc.) and ion conductivity.

更に、活物質それぞれ固有の効果を発現する上で、最適な粒径が異なる場合には、それぞれの固有の効果を発現する上で最適な粒径同士を混合して用いればよく、全ての活物質の粒径を均一化させる必要はない。
例えば、正極活物質として粒子形態の酸化物を用いる場合、酸化物の平均粒子径は、既存の正極活物質層に含まれる正極活物質の平均粒子径と同程度であればよく、特に制限されない。高出力化の観点からは、好ましくは1〜20μmの範囲であればよい。なお、本明細中において、「粒子径」とは、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用いて観察される活物質粒子(観察面)の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離を意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。他の構成成分の粒子径や平均粒子径も同様に定義することができる。
ただし、このような範囲に何ら制限されるものではなく、本実施形態の作用効果を有効に発現できるものであれば、この範囲を外れていてもよいことは言うまでもない。
Furthermore, when the optimum particle diameter is different for expressing the unique effect of each active material, the optimum particle diameters may be used in combination for expressing each unique effect. There is no need to make the particle size of the material uniform.
For example, when an oxide in the form of particles is used as the positive electrode active material, the average particle size of the oxide may be approximately the same as the average particle size of the positive electrode active material included in the existing positive electrode active material layer, and is not particularly limited. . From the viewpoint of increasing the output, it is preferably in the range of 1 to 20 μm. In the present specification, the “particle diameter” refers to the outline of active material particles (observation surface) observed using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). It means the maximum distance among any two points. As the value of “average particle diameter”, the average particle diameter of particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted. The particle diameters and average particle diameters of other components can be defined in the same manner.
However, it is not limited to such a range at all, and it goes without saying that it may be outside this range as long as the effects of the present embodiment can be expressed effectively.

電解質層13としては、例えば、後述するセパレータに保持させた電解液や高分子ゲル電解質、固体高分子電解質を用いて層構造を形成したもの、更には、高分子ゲル電解質や固体高分子電解質を用いて積層構造を形成したものなどを挙げることができる。   As the electrolyte layer 13, for example, an electrolyte solution, a polymer gel electrolyte, a solid polymer electrolyte formed in a separator described later, and a layer structure formed using a solid polymer electrolyte, or a polymer gel electrolyte or a solid polymer electrolyte are used. Examples thereof include those having a laminated structure formed thereon.

電解液としては、例えば、通常リチウムイオン二次電池で用いられるものであることが好ましく、具体的には、有機溶媒に支持塩(リチウム塩)が溶解した形態を有する。リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF)、六フッ化タンタル酸リチウム(LiTaF)、四塩化アルミニウム酸リチウム(LiAlCl)、リチウムデカクロロデカホウ素酸(Li10Cl10)等の無機酸陰イオン塩、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCFSO)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li(CFSON)、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(Li(CSON)等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種類のリチウム塩等を挙げることができる。その中でも、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)が好ましい。 For example, the electrolyte solution is preferably one that is usually used in a lithium ion secondary battery, and specifically has a form in which a supporting salt (lithium salt) is dissolved in an organic solvent. Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), six Inorganic acid anion salts such as lithium fluorotantalate (LiTaF 6 ), lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), lithium decachlorodecaborate (Li 2 B 10 Cl 10 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3) Organic acids such as SO 3 ), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Li (CF 3 SO 2 ) 2 N), lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide (Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N) List at least one lithium salt selected from anionic salts Can. Among these, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is preferable.

また、有機溶媒としては、例えば、環状カーボネート類、含フッ素環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、含フッ素鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類、含フッ素脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ラクトン類、含フッ素γ−ラクトン類、環状エーテル類、含フッ素環状エーテル類、鎖状エーテル類及び含フッ素鎖状エーテル類からなる群より選ばれる少なくとも1種の有機溶媒を用いることができる。
環状カーボネート類としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)を挙げることができる。また、含フッ素環状カーボネート類としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)を挙げることができる。更に、鎖状カーボネート類としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)、ジプロピルカーボネート(DPC)を挙げることができる。また、脂肪族カルボン酸エステル類としては、例えば、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチルを挙げることができる。更に、γ−ラクトン類としては、例えば、γ−ブチロラクトンを挙げることができる。また、環状エーテル類としては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンを挙げることができる。更に、鎖状エーテル類としては、例えば、1,2−エトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを挙げることができる。その他としては、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類を挙げることができる。これらは、1種を単独で、2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the organic solvent include cyclic carbonates, fluorine-containing cyclic carbonates, chain carbonates, fluorine-containing chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, fluorine-containing aliphatic carboxylic acid esters, and γ-lactone. , Fluorine-containing γ-lactones, cyclic ethers, fluorine-containing cyclic ethers, chain ethers, and at least one organic solvent selected from the group consisting of fluorine-containing chain ethers can be used.
Examples of cyclic carbonates include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and butylene carbonate (BC). Moreover, as a fluorine-containing cyclic carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC) can be mentioned, for example. Further, examples of the chain carbonates include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), and dipropyl carbonate (DPC). Can be mentioned. Examples of the aliphatic carboxylic acid esters include methyl formate, methyl acetate, and ethyl propionate. Furthermore, examples of γ-lactones include γ-butyrolactone. Examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and 1,4-dioxane. Furthermore, examples of the chain ethers include 1,2-ethoxyethane (DEE), ethoxymethoxyethane (EME), diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. . Other examples include nitriles such as acetonitrile and amides such as dimethylformamide. These can be used alone or in combination of two or more.

電解液には、スルトン誘導体や環状スルホン酸エステルなどの有機スルホン系化合物、ジスルトン誘導体や環状ジスルホン酸エステルなどの有機ジスルホン系化合物、ビニレンカーボネート誘導体、エチレンカーボネート誘導体、エステル誘導体、2価フェノール誘導体、エチレングリコール誘導体、テルフェニル誘導体、ホスフェート誘導体などの添加剤を添加してもよい。これらは負極活物質の表面に被膜を形成し、電池におけるガス発生が低減され、更に容量維持率の向上を図ることができる。   The electrolyte includes organic sulfone compounds such as sultone derivatives and cyclic sulfonic acid esters, organic disulfone compounds such as disulfone derivatives and cyclic disulfonic acid esters, vinylene carbonate derivatives, ethylene carbonate derivatives, ester derivatives, divalent phenol derivatives, ethylene Additives such as glycol derivatives, terphenyl derivatives, and phosphate derivatives may be added. These form a film on the surface of the negative electrode active material, reduce gas generation in the battery, and further improve the capacity retention rate.

有機スルホン系化合物としては、例えば、1,3−プロパンスルホン(飽和スルトン)、1,3−プロペンスルトン(不飽和スルトン)を挙げることができる。また、有機ジスルホン系化合物としては、例えば、メタンジスルホン酸メチレンを挙げることができる。ビニレンカーボネート誘導体としては、例えば、ビニレンカーボネート(VC)を挙げることができる。また、エチレンカーボネート誘導体としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)を挙げることができる。更に、エステル誘導体としては、例えば、4−ビフェニリルアセテート、4−ビフェニリルベンゾエート、4−ビフェニリルベンジルカルボキシレート、2−ビフェニリルプロピオネートを挙げることができる。また、2価フェノール誘導体としては、例えば、1,4−ジフェノキシベンゼン、1,3−ジフェノキシベンゼンを挙げることができる。更に、エチレングリコール誘導体としては、例えば、1,2−ジフェノキシエタン、1−(4−ビフェニリルオキシ)−2−フェノキシエタン、1−(2−ビフェニリルオキシ)−フェノキシエタンを挙げることができる。また、テルフェニル誘導体としては、例えば、o−テルフェニル、m−テルフェニル、p−テレフェニル、2−メチル−o−テルフェニル、2,2−ジメチル−o−テルフェニルを挙げることができる。更に、ホスフェート誘導体としては、例えば、トリフェニルホスフェートを挙げることができる。   Examples of the organic sulfone compounds include 1,3-propanesulfone (saturated sultone) and 1,3-propene sultone (unsaturated sultone). Examples of organic disulfone compounds include methylene methanedisulfonate. Examples of the vinylene carbonate derivative include vinylene carbonate (VC). Moreover, as an ethylene carbonate derivative, fluoroethylene carbonate (FEC) can be mentioned, for example. Furthermore, examples of the ester derivative include 4-biphenylyl acetate, 4-biphenylyl benzoate, 4-biphenylyl benzyl carboxylate, and 2-biphenylyl propionate. Examples of the divalent phenol derivative include 1,4-diphenoxybenzene and 1,3-diphenoxybenzene. Furthermore, examples of the ethylene glycol derivative include 1,2-diphenoxyethane, 1- (4-biphenylyloxy) -2-phenoxyethane, and 1- (2-biphenylyloxy) -phenoxyethane. . Examples of the terphenyl derivative include o-terphenyl, m-terphenyl, p-terephenyl, 2-methyl-o-terphenyl, and 2,2-dimethyl-o-terphenyl. Further, examples of the phosphate derivative include triphenyl phosphate.

セパレータとしては、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィンからなる微多孔膜や多孔質の平板、更には不織布を挙げることができる。   Examples of the separator include a microporous film made of polyolefin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), a porous flat plate, and a nonwoven fabric.

高分子ゲル電解質としては、高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液を従来公知の比率で含有したものを挙げることができる。例えば、イオン伝導度などの観点から、数質量%〜98質量%程度とするのが望ましい。
高分子ゲル電解質は、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、通常リチウムイオン二次電池で用いられる上記電解液を含有させたものである。しかしながら、これに限定されるものではなく、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれる。
Examples of the polymer gel electrolyte include those containing a polymer constituting the polymer gel electrolyte and an electrolytic solution in a conventionally known ratio. For example, from the viewpoint of ionic conductivity and the like, it is desirable to set it to about several to 98% by mass.
The polymer gel electrolyte is a solid polymer electrolyte having ion conductivity containing the above-described electrolytic solution usually used in a lithium ion secondary battery. However, the present invention is not limited to this, and includes a structure in which a similar electrolyte solution is held in a polymer skeleton having no lithium ion conductivity.

高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。   Examples of the polymer having no lithium ion conductivity used in the polymer gel electrolyte include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylonitrile (PAN), and polymethyl methacrylate (PMMA). Can be used. However, it is not necessarily limited to these. In addition, since polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), and the like are in a class that has almost no ionic conductivity, it can be a polymer having the ionic conductivity. Here, the polymer used for the polymer gel electrolyte is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.

固体高分子電解質は、例えばポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)などに上記リチウム塩が溶解して成る構成を有し、有機溶媒を含まないものを挙げることができる。したがって、電解質層が固体高分子電解質から構成される場合には電池からの液漏れの心配がなく、電池の信頼性が向上させることができる。   Examples of the solid polymer electrolyte include a structure in which the lithium salt is dissolved in polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and the like, and does not contain an organic solvent. Therefore, when the electrolyte layer is composed of a solid polymer electrolyte, there is no fear of liquid leakage from the battery, and the battery reliability can be improved.

電解質層の厚みは、内部抵抗を低減させるという観点からは薄い方が好ましい。電解質層の厚みは、通常1〜100μmであり、好ましくは5〜50μmである。
なお、高分子ゲル電解質や固体高分子電解質のマトリックスポリマーは、架橋構造を形成することによって、優れた機械的強度を発現させることができる。架橋構造を形成させるには、適当な重合開始剤を用いて、高分子電解質形成用の重合性ポリマー(例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)やポリプロピレンオキシド(PPO))に対して熱重合、紫外線重合、放射線重合、電子線重合等の重合処理を施せばよい。
The thickness of the electrolyte layer is preferably thinner from the viewpoint of reducing internal resistance. The thickness of the electrolyte layer is usually 1 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm.
A polymer gel electrolyte or a solid polymer electrolyte matrix polymer can exhibit excellent mechanical strength by forming a cross-linked structure. In order to form a crosslinked structure, a suitable polymerization initiator is used to polymerize a polymer for forming a polymer electrolyte (for example, polyethylene oxide (PEO) or polypropylene oxide (PPO)) by thermal polymerization, ultraviolet polymerization, A polymerization treatment such as radiation polymerization or electron beam polymerization may be performed.

次に、上述した本実施形態のリチウムイオン二次電池の製造方法について若干の例を挙げて説明する。
リチウムイオン二次電池の製造方法の一例を説明する。まず、正極を作製する。例えば粒状の正極活物質を用いる場合には、上述した正極活物質と必要に応じて導電助剤、バインダー及び粘度調整溶剤とを混合し、正極用スラリーを作製する。
次いで、この正極用スラリーを正極集電体に塗布し、乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層を形成する。
Next, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery of the present embodiment described above will be described with some examples.
An example of a method for manufacturing a lithium ion secondary battery will be described. First, a positive electrode is produced. For example, when a granular positive electrode active material is used, a positive electrode slurry is prepared by mixing the positive electrode active material described above and, if necessary, a conductive additive, a binder, and a viscosity adjusting solvent.
Next, this positive electrode slurry is applied to a positive electrode current collector, dried, and compression molded to form a positive electrode active material layer.

また、負極を作製する。例えば粒状の負極活物質を用いる場合には、負極活物質と必要に応じて導電助剤、バインダー及び粘度調整溶剤とを混合し、負極用スラリーを作製する。この後、この負極用スラリーを負極集電体に塗布し、乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層を形成する。   Moreover, a negative electrode is produced. For example, when a granular negative electrode active material is used, a negative electrode active material and, if necessary, a conductive additive, a binder, and a viscosity adjusting solvent are mixed to prepare a negative electrode slurry. Thereafter, the negative electrode slurry is applied to a negative electrode current collector, dried, and compression molded to form a negative electrode active material layer.

次いで、正極に正極リードを取り付けるとともに、負極に負極リードを取り付けた後、正極、セパレータ及び負極を積層する。更に、積層したものを高分子−金属複合ラミネートシートで挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状の外装体とする。   Next, the positive electrode lead is attached to the positive electrode and the negative electrode lead is attached to the negative electrode, and then the positive electrode, the separator, and the negative electrode are laminated. Further, the laminated product is sandwiched between polymer-metal composite laminate sheets, and the outer peripheral edge except one side is heat-sealed to form a bag-like exterior body.

しかる後、六フッ化リン酸リチウムなどのリチウム塩と、炭酸エチレンなどの有機溶媒を含む非水電解質を準備し、外装体の開口部から内部に注入して、外装体の開口部を熱融着し封入する。これにより、ラミネート型のリチウムイオン二次電池が完成する。   After that, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate and an organic solvent such as ethylene carbonate is prepared and injected into the interior through the opening of the exterior body, and the opening of the exterior body is thermally melted. Wear and enclose. Thereby, a laminate-type lithium ion secondary battery is completed.

リチウムイオン二次電池の製造方法の他の一例を説明する。まず、正極を作製する。例えば粒状の正極活物質を用いる場合には、上述した固溶体リチウム含有遷移金属酸化物前駆体と必要に応じて導電助剤、バインダー及び粘度調整溶剤とを混合し、正極用スラリーを作製する。
次いで、この正極用スラリーを正極集電体に塗布し、乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層を形成する。
Another example of a method for producing a lithium ion secondary battery will be described. First, a positive electrode is produced. For example, when using a granular positive electrode active material, the above-mentioned solid solution lithium-containing transition metal oxide precursor is mixed with a conductive additive, a binder and a viscosity adjusting solvent as necessary to prepare a positive electrode slurry.
Next, this positive electrode slurry is applied to a positive electrode current collector, dried, and compression molded to form a positive electrode active material layer.

また、負極を作製する。例えば粒状の負極活物質を用いる場合には、負極活物質と必要に応じて導電助剤、バインダー及び粘度調整溶剤とを混合し、負極用スラリーを作製する。この後、この負極用スラリーを負極集電体に塗布し、乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層を形成する。   Moreover, a negative electrode is produced. For example, when a granular negative electrode active material is used, a negative electrode active material and, if necessary, a conductive additive, a binder, and a viscosity adjusting solvent are mixed to prepare a negative electrode slurry. Thereafter, the negative electrode slurry is applied to a negative electrode current collector, dried, and compression molded to form a negative electrode active material layer.

次いで、正極に正極リードを取り付けるとともに、負極に負極リードを取り付けた後、正極、セパレータ及び負極を積層する。更に、積層したものを高分子−金属複合ラミネートシートで挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状の外装体とする。   Next, the positive electrode lead is attached to the positive electrode and the negative electrode lead is attached to the negative electrode, and then the positive electrode, the separator, and the negative electrode are laminated. Further, the laminated product is sandwiched between polymer-metal composite laminate sheets, and the outer peripheral edge except one side is heat-sealed to form a bag-like exterior body.

しかる後、六フッ化リン酸リチウムなどのリチウム塩と、炭酸エチレンなどの有機溶媒を含む非水電解質を準備し、外装体の開口部から内部に注入して、外装体の開口部を熱融着し封入する。更に上述した所定の充電又は充放電を行う、これにより、ラミネート型のリチウムイオン二次電池が完成する。   After that, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate and an organic solvent such as ethylene carbonate is prepared and injected into the interior through the opening of the exterior body, and the opening of the exterior body is thermally melted. Wear and enclose. Furthermore, the predetermined charging or charging / discharging described above is performed, thereby completing a laminated lithium ion secondary battery.

以下、本発明を、実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
<固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1の合成>
固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1は複合炭酸塩法を用いて合成した。出発物質にはニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)の硫酸塩を使用し、2mol/Lの硫酸塩水溶液を調製した。沈殿剤には2mol/Lの炭酸ナトリウム水溶液を使用し、pH調整剤には0.2mol/Lのアンモニア水溶液を用いた。
マグネチックスターラーで攪拌されている複合硫酸塩水溶液に炭酸ナトリウム水溶液を滴下して前躯体を沈殿させた。その後、吸引ろ過を行い、ろ紙上に堆積した沈殿物を乾燥することにより、複合水酸化物の前駆体を得た。
その後、得られた前駆体と炭酸リチウムを所定のモル比で粉砕混合し、500℃で仮焼成し、大気中、800℃〜1000℃で12時間〜24時間本焼成することにより目的の試料を得た。
Example 1
<Synthesis of Solid Solution Lithium-Containing Transition Metal Oxide A1>
The solid solution lithium-containing transition metal oxide A1 was synthesized using a composite carbonate method. Nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn) sulfate was used as a starting material, and a 2 mol / L sulfate aqueous solution was prepared. A 2 mol / L sodium carbonate aqueous solution was used as the precipitant, and a 0.2 mol / L ammonia aqueous solution was used as the pH adjuster.
A sodium carbonate aqueous solution was dropped into a composite sulfate aqueous solution stirred with a magnetic stirrer to precipitate the precursor. Thereafter, suction filtration was performed, and the precipitate deposited on the filter paper was dried to obtain a composite hydroxide precursor.
Thereafter, the obtained precursor and lithium carbonate are pulverized and mixed at a predetermined molar ratio, calcined at 500 ° C., and finally calcined at 800 ° C. to 1000 ° C. for 12 hours to 24 hours in the air to obtain a target sample. Obtained.

<リチウム含有遷移金属酸化物B1の合成>
上記した固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1と同様の複合炭酸塩法によって、リチウム含有遷移金属酸化物B1を合成した。
<Synthesis of lithium-containing transition metal oxide B1>
Lithium-containing transition metal oxide B1 was synthesized by the same composite carbonate method as the above-described solid solution lithium-containing transition metal oxide A1.

<固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1の組成>
組成式:Li1.5[Ni0.525Mn0.825[Li]0.15]O
(a+b+c+d=1.5、d=0.15、a+b+c=1.35)
<Composition of solid solution lithium-containing transition metal oxide A1>
Composition formula: Li1.5 [Ni 0.525 Mn 0.825 [Li] 0.15 ] O 3
(A + b + c + d = 1.5, d = 0.15, a + b + c = 1.35)

<固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B1の組成>
組成式:Li1.5[Ni0.3Mn0.9[Li]0.3]O
(a+b+c+d=1.5、d=0.3、a+b+c=1.2)
<Composition of solid solution lithium-containing transition metal oxide B1>
Composition formula: Li 1.5 [Ni 0.3 Mn 0.9 [Li] 0.3 ] O 3
(A + b + c + d = 1.5, d = 0.3, a + b + c = 1.2)

<正極用スラリーの組成>
正極活物質:固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1:75質量部
:リチウム含有遷移金属酸化物B1 :25質量部
導電助剤 :燐片状黒鉛 :2.0質量部
:アセチレンブラック :3.5質量部
バインダー:ポリフッ化ビニリデン(PVDF) :5.5質量部
溶剤 :N−メチルピロリドン(NMP) :74質量部
<Composition of slurry for positive electrode>
Positive electrode active material: solid solution lithium-containing transition metal oxide A1: 75 parts by mass
: Lithium-containing transition metal oxide B1: 25 parts by mass conductive auxiliary agent: flake graphite: 2.0 parts by mass
: Acetylene black: 3.5 parts by mass Binder: Polyvinylidene fluoride (PVDF): 5.5 parts by mass Solvent: N-methylpyrrolidone (NMP): 74 parts by mass

<正極用スラリーの製造>
バインダー5.5質量部をNMP49.5質量部に溶解してバインダー溶液を作製した。次に、導電助剤5.5質量部と正極活物質100質量部の混合粉に、バインダー溶液55.0質量部を加え、プラネタリーミキサー(プライミクス社製、ハイビスミックス2P−03型)にて混練し、その後、混練物にNMP24.5質量部を加えて、正極用スラリー(固形分濃度60質量%)を得た。
<Production of positive electrode slurry>
A binder solution was prepared by dissolving 5.5 parts by mass of the binder in 49.5 parts by mass of NMP. Next, 55.0 parts by mass of the binder solution is added to the mixed powder of 5.5 parts by mass of the conductive additive and 100 parts by mass of the positive electrode active material, and a planetary mixer (manufactured by Primics, Hibismix 2P-03 type) is used. After kneading, 24.5 parts by mass of NMP was added to the kneaded product to obtain a slurry for positive electrode (solid content concentration 60% by mass).

<正極用スラリーの塗布・乾燥>
20μm厚のアルミニウム箔からなる集電体の片面に、得られた正極用スラリーをバーコーターにより塗布した。次いで、この正極用スラリーを塗布した集電体を、ホットプレート上で、120〜130℃で10分間乾燥させ、正極活物質層に残留するNMP量を0.02質量%以下とした。
<Application and drying of positive electrode slurry>
The obtained positive electrode slurry was applied to one side of a current collector made of 20 μm thick aluminum foil by a bar coater. Next, the current collector coated with the positive electrode slurry was dried on a hot plate at 120 to 130 ° C. for 10 minutes, so that the amount of NMP remaining in the positive electrode active material layer was 0.02 mass% or less.

<正極のプレス>
得られたシート状正極をロールプレスを用いて圧縮成形し、切断して、片面の正極活物質層の重量約3.5mg/cm、厚さ約50μm、密度2.70g/cmの正極C1を得た。
<Positive electrode press>
The obtained sheet-like positive electrode is compression-molded using a roll press, cut, and the positive electrode active material layer on one side has a weight of about 3.5 mg / cm 2 , a thickness of about 50 μm, and a density of 2.70 g / cm 3 . C1 was obtained.

<正極の乾燥>
次に、この正極C1を用い、真空乾燥炉にて乾燥処理を行った。乾燥炉内部に正極C1を設置した後、室温(25℃)にて減圧(100mmHg(1.33×10Pa))し、乾燥炉内の空気を除去した。次いで、窒素ガスを流通(100cm/分)しながら、10℃/分で120℃まで昇温し、120℃で再度減圧して炉内の窒素を排気したまま12時間保持した後、室温まで降温して、正極C11を得た。
<Drying the positive electrode>
Next, using this positive electrode C1, a drying process was performed in a vacuum drying furnace. After the positive electrode C1 was installed inside the drying furnace, the pressure in the room was reduced (100 mmHg (1.33 × 10 4 Pa)) at room temperature (25 ° C.) to remove the air in the drying furnace. Next, while flowing nitrogen gas (100 cm 3 / min), the temperature was raised to 120 ° C. at 10 ° C./min, the pressure was reduced again at 120 ° C., and the nitrogen in the furnace was kept exhausted for 12 hours, and then to room temperature. The temperature was lowered to obtain a positive electrode C11.

<リチウムイオン二次電池の作製>
実施例1で作製した正極C11をφ15mmに打ち抜いた後、再度、電池作製前に真空乾燥機にて100℃で2時間乾燥して用いた。また、ポリプロピレンの多孔質膜やコインセル部材などは、予め、アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内にて室温で24時間以上乾燥して用いた。
アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内にて、正極と、金属リチウムからなる負極とを対向させ、この間に、セパレータ(材質:ポリプロピレン、厚み:20μm)を2枚配置した。
次いで、この負極、セパレータ、正極の積層体をコインセル(CR2032、材質:ステンレス鋼(SUS316))の底部側に配置した。
さらに、正極と負極の間の絶縁性を保つためにガスケットを装着し、下記電解液をシリンジを用いて150μL注入し、スプリング及びスペーサーを積層し、コインセルの上部側を重ね合わせ、かしめることにより密閉して、リチウムイオン二次電池を作製した。
なお、電解液としては、エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)を、EC:DEC=1:2(体積比)の割合で混合した有機溶媒に、支持塩としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を濃度が1mol/Lとなるように溶解させたものを用いた。電解液へ特殊な添加剤等は添加しなかった。
その後、上記電池素子を評価セル取り付け冶具にセットし、正極リードと負極リードを電池素子の各タブ端部に取り付け、試験を行った。
<Production of lithium ion secondary battery>
After the positive electrode C11 produced in Example 1 was punched out to 15 mm in diameter, it was used again after drying for 2 hours at 100 ° C. in a vacuum dryer before producing the battery. In addition, a polypropylene porous film, a coin cell member, and the like were previously dried at room temperature for 24 hours or more in a glove box in an argon gas atmosphere.
In a glove box in an argon gas atmosphere, a positive electrode and a negative electrode made of metallic lithium were opposed to each other, and two separators (material: polypropylene, thickness: 20 μm) were disposed therebetween.
Next, this negative electrode, separator, and positive electrode laminate was placed on the bottom side of a coin cell (CR2032, material: stainless steel (SUS316)).
Furthermore, by attaching a gasket to maintain the insulation between the positive electrode and the negative electrode, injecting 150 μL of the following electrolyte using a syringe, laminating the spring and spacer, and overlapping and caulking the upper side of the coin cell Sealed to produce a lithium ion secondary battery.
As an electrolytic solution, lithium hexafluorophosphate as a supporting salt is mixed with an organic solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a ratio of EC: DEC = 1: 2 (volume ratio). (LiPF 6) the concentration was used dissolved at a 1 mol / L. No special additives were added to the electrolyte.
Thereafter, the battery element was set on an evaluation cell attachment jig, and a positive electrode lead and a negative electrode lead were attached to each tab end portion of the battery element to perform a test.

<電気化学前処理>
充電は、電池の最高電圧が4.2Vとなるまで0.1Cレートで充電した後、約24時間保持する定電流定電圧充電(CCCV)法とし、放電は、電池の最低電圧が2.5Vとなるまで1.0Cレートで放電する定電流放電(CC)法で行った。
次に、表1に示すように、最高電圧が4.5Vとなるまで0.1Cレートで充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで放電する定電流充放電サイクルを2回、最高電圧が4.6Vとなるまで0.1Cレートで充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで放電する定電流充放電サイクルを1回、最高電圧が4.7Vとなるまで0.1Cレートで充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで放電する定電流充放電サイクルを1回、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで放電する定電流充放電サイクルを1回、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで定電流定電圧充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで定電流放電するサイクルを1回行った。いずれも、室温下で行った。このようにして、本例のリチウムイオン二次電池を得た。
<Electrochemical pretreatment>
Charging is performed at a constant current constant voltage charging (CCCV) method in which the battery is charged at a rate of 0.1 C until the maximum voltage of the battery reaches 4.2 V and then held for about 24 hours. It was performed by a constant current discharge (CC) method in which discharge was performed at a 1.0 C rate until
Next, as shown in Table 1, after charging at a 0.1 C rate until the maximum voltage is 4.5 V, a constant current charge / discharge cycle is performed at a 0.1 C rate until the minimum voltage is 2.0 V. After charging twice at a 0.1 C rate until the maximum voltage reaches 4.6 V, and then discharging at a constant current charge / discharge cycle of 0.1 C rate until the minimum voltage reaches 2.0 V, the maximum voltage is 4 After charging at a 0.1 C rate until 0.7 V is reached, a constant-current charge / discharge cycle is performed in which the battery is discharged at a 0.1 C rate until the minimum voltage is 2.0 V, until the maximum voltage reaches 4.8 V. After charging at a 1C rate, one constant current charge / discharge cycle that discharges at a 0.1C rate until the minimum voltage reaches 2.0V, and a constant current / constant voltage at a 0.1C rate until the maximum voltage reaches 4.8V After charging, 0 until the minimum voltage reaches 2.0V The cycle of constant current discharge at 1C rate were carried out once. All were performed at room temperature. Thus, the lithium ion secondary battery of this example was obtained.

Figure 2013187027
Figure 2013187027

(実施例2)
正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1を50質量部、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B1を50質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。
(Example 2)
In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that the solid solution lithium-containing transition metal oxide A1 was 50 parts by mass and the solid solution lithium-containing transition metal oxide B1 was 50 parts by mass. An example lithium ion secondary battery was obtained.

(実施例3)
正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1を25質量部、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B1を75質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。
(Example 3)
In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that the solid solution lithium-containing transition metal oxide A1 was 25 parts by mass and the solid solution lithium-containing transition metal oxide B1 was 75 parts by mass. An example lithium ion secondary battery was obtained.

(実施例4)
<固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A2の合成>
固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A2を上記実施例1において合成した遷移金属酸化物A1と同様の複合炭酸塩法を用いて合成した。
Example 4
<Synthesis of transition metal oxide A2 containing solid solution lithium>
The solid solution lithium-containing transition metal oxide A2 was synthesized using the same composite carbonate method as the transition metal oxide A1 synthesized in Example 1 above.

<固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A2の組成>
組成式:Li1.5[Ni0.4Co0.4Mn0.6[Li]0.1]O
(a+b+c+d=1.5、d=0.1、a+b+c=1.4)
<Composition of solid solution lithium-containing transition metal oxide A2>
Composition formula: Li 1.5 [Ni 0.4 Co 0.4 Mn 0.6 [Li] 0.1 ] O 3
(A + b + c + d = 1.5, d = 0.1, a + b + c = 1.4)

正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A2を75質量部、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B1を25質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。   In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that the solid solution lithium-containing transition metal oxide A2 was 75 parts by mass and the solid solution lithium-containing transition metal oxide B1 was 25 parts by mass. An example lithium ion secondary battery was obtained.

(実施例5)
正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A2を50質量部、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B1を50質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。
(Example 5)
In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that 50 parts by mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A2 and 50 parts by mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide B1 were repeated. An example lithium ion secondary battery was obtained.

(実施例6)
正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A2を25質量部、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B1を75質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。
(Example 6)
In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that the solid solution lithium-containing transition metal oxide A2 was 25 parts by mass and the solid solution lithium-containing transition metal oxide B1 was 75 parts by mass. An example lithium ion secondary battery was obtained.

(比較例1)
正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A1を100質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。
(Comparative Example 1)
In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that the solid solution lithium-containing transition metal oxide A1 was changed to 100 parts by mass to obtain a lithium ion secondary battery of this example.

(比較例2)
正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物A2を100質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。
(Comparative Example 2)
In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that the solid solution lithium-containing transition metal oxide A2 was changed to 100 parts by mass to obtain a lithium ion secondary battery of this example.

(比較例3)
正極用スラリーの組成において、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物B1を100質量部としたこと以外は、実施例1と同様の操作を繰り返して、本例のリチウムイオン二次電池を得た。上記各例の正極活物質の仕様の一部を表2に示す。
(Comparative Example 3)
In the composition of the positive electrode slurry, the same operation as in Example 1 was repeated except that the solid solution lithium-containing transition metal oxide B1 was set to 100 parts by mass to obtain a lithium ion secondary battery of this example. Table 2 shows a part of the specifications of the positive electrode active material in each of the above examples.

Figure 2013187027
Figure 2013187027

[性能評価]
(電池の放電容量及び平均電圧)
上記各例のリチウムイオン二次電池に対して、表3に示すように、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで定電流定電圧充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで定電流放電するサイクルを2回行った。このとき、電池の放電容量と平均電圧とを測定、算出した。なお、本発明においては、放電作動電圧を平均電圧により評価することとした。得られた結果を表2に併記する。
[Performance evaluation]
(Battery discharge capacity and average voltage)
For the lithium ion secondary batteries of the above examples, as shown in Table 3, after charging at a constant current and constant voltage at a rate of 0.1 C until the maximum voltage reaches 4.8 V, the minimum voltage becomes 2.0 V. A cycle of constant current discharge at a rate of 0.1 C was performed twice. At this time, the discharge capacity and average voltage of the battery were measured and calculated. In the present invention, the discharge operating voltage is evaluated based on the average voltage. The obtained results are also shown in Table 2.

Figure 2013187027
Figure 2013187027

(充放電効率)
また、上記各例のリチウムイオン二次電池に対して、電気化学前処理及び本充放電サイクルにおいて充電容量や放電容量を測定した。このとき、電気化学前処理における充放電サイクルにおける充電容量の差分及び本充放電サイクルにおける充電容量の差分及び最後の充電における充電容量の総和に対する本充放電サイクルにおける最後の放電における放電容量の割合から充放電効率を算出した。得られた結果を表2に併記する。
(Charge / discharge efficiency)
Moreover, with respect to the lithium ion secondary battery of each of the above examples, the charge capacity and the discharge capacity were measured in the electrochemical pretreatment and the main charge / discharge cycle. At this time, from the ratio of the discharge capacity in the last discharge in the main charge / discharge cycle to the difference in the charge capacity in the charge / discharge cycle in the electrochemical pretreatment, the difference in the charge capacity in the main charge / discharge cycle, and the total charge capacity in the last charge The charge / discharge efficiency was calculated. The obtained results are also shown in Table 2.

上記各例のリチウムイオン二次電池に対して、表4に示すように、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで定電流定電圧充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで定電流放電するサイクルを2回、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで定電流定電圧充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.5Cレートで定電流放電するサイクルを2回、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで定電流定電圧充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで1Cレートで定電流放電するサイクルを2回、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで定電流定電圧充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで2.5Cレートで定電流放電するサイクルを2回、最高電圧が4.8Vとなるまで0.1Cレートで定電流定電圧充電した後、最低電圧が2.0Vとなるまで0.1Cレートで定電流放電するサイクルを2回行った。いずれも、室温下で行った。 このとき、各レートにおける電池の放電容量を測定し、容量維持率を算出し、0.1Cレートにおける容量維持率に対する2.5Cレートにおける容量維持率の割合から初期レート特性を算出した。得られた結果を表2に併記する。   For the lithium ion secondary batteries of the above examples, as shown in Table 4, after charging at constant current and constant voltage at a rate of 0.1 C until the maximum voltage reaches 4.8 V, the minimum voltage becomes 2.0 V. 2 cycles of constant current discharge at 0.1C rate until 0.5V rate until the minimum voltage reaches 2.0V after charging at constant current and constant voltage at 0.1C rate until the maximum voltage reaches 4.8V The constant current discharge cycle is performed twice at a constant current constant voltage charge at a 0.1 C rate until the maximum voltage is 4.8 V, and then the constant current discharge is performed at a 1 C rate until the minimum voltage is 2.0 V. Two cycles of constant current and constant voltage charge at a 0.1C rate until the maximum voltage reaches 4.8V and then constant current discharge at a 2.5C rate until the minimum voltage reaches 2.0V 0.1C rate until 4.8V After constant-current constant-voltage charging, the lowest voltage is twice the cycle of constant current discharge at 0.1C rate until 2.0 V. All were performed at room temperature. At this time, the discharge capacity of the battery at each rate was measured, the capacity maintenance rate was calculated, and the initial rate characteristics were calculated from the ratio of the capacity maintenance rate at the 2.5 C rate to the capacity maintenance rate at the 0.1 C rate. The obtained results are also shown in Table 2.

Figure 2013187027
Figure 2013187027

表2より、本発明の範囲に属する実施例1〜実施例6は、本発明外の比較例1〜比較例3と比較して、高い放電容量を維持しつつ、優れた放電作動電圧及び初期レート特性を実現し得ることが分かる。なお、表1に示す結果において、「*」を付した結果は、比較例1又は比較例2と比較例3の結果から求めた混合比に応じた算術平均値より改善しているものを示す。これらの中では、実施例2や実施例5が特に優れていると考えられる。   From Table 2, Examples 1 to 6 belonging to the scope of the present invention have excellent discharge operating voltage and initial value while maintaining a high discharge capacity as compared with Comparative Examples 1 to 3 outside the present invention. It can be seen that rate characteristics can be realized. In addition, in the result shown in Table 1, the result which attached | subjected "*" shows what has improved from the arithmetic average value according to the mixing ratio calculated | required from the result of the comparative example 1 or the comparative example 2 and the comparative example 3 . Among these, Example 2 and Example 5 are considered to be particularly excellent.

なお、各例のリチウムイオン二次電池を分解して取り出した固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aについては、X線回折分析(XRD)よる層状構造及びスピネル構造に特異なピークの存在により層状構造部位とスピネル構造部位を有することを確認した。
また、各例のリチウムイオン二次電池を分解して取り出した固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bについては、X線回折分析(XRD)よるスピネル構造に特異なピークの存在によりスピネル構造を有することを確認した。なお、構造については、電子線回折分析によって確認してもよく、組成については、例えば誘導結合プラズマ(ICP)によって確認することができる。
In addition, about the solid solution lithium containing transition metal oxide A taken out by disassembling the lithium ion secondary battery of each example, the layered structure site is present due to the presence of a peculiar peak in the layered structure and spinel structure by X-ray diffraction analysis (XRD). And having a spinel structure site.
Further, the solid solution lithium-containing transition metal oxide B taken out by disassembling the lithium ion secondary battery in each example has a spinel structure due to the presence of a peak specific to the spinel structure by X-ray diffraction analysis (XRD). confirmed. The structure may be confirmed by electron diffraction analysis, and the composition can be confirmed by, for example, inductively coupled plasma (ICP).

以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.

すなわち、上記実施形態及び実施例においては、リチウムイオン二次電池として、ラミネート型電池やコイン型電池を例示したが、これに限定されるものではなく、シート型電池、ボタン型電池、角形や円筒形などの缶型電池など従来公知の形態・構造についても適用することができる。   That is, in the above-described embodiments and examples, as the lithium ion secondary battery, a laminate type battery or a coin type battery is exemplified, but the present invention is not limited to this, and a sheet type battery, a button type battery, a square shape or a cylindrical shape is not limited thereto. It can also be applied to a conventionally known form / structure such as a can-type battery.

また、例えば、本発明は、上述した積層型(扁平型)電池だけでなく、巻回型(円筒型) 電池など従来公知の形態・構造についても適用することができる。   Further, for example, the present invention can be applied not only to the above-described stacked type (flat type) battery but also to conventionally known forms and structures such as a wound type (cylindrical type) battery.

更に、例えば、本発明は、リチウムイオン二次電池内の電気的な接続形態(電極構造)で見た場合、上述した通常型(内部並列接続タイプ)電池だけでなく、双極型(内部直列接続タイプ)電池など従来公知の形態・構造についても適用することができる。なお、双極型電池における電池素子は、一般的に、集電体の一方の表面に負極活物質層が形成され、他方の表面に正極活物質層が形成された双極型電極と、電解質層とを複数積層した構成を有している。   Furthermore, for example, the present invention is not only the above-described normal type (internal parallel connection type) battery but also a bipolar type (internal series connection) when viewed in terms of electrical connection form (electrode structure) in a lithium ion secondary battery. It can also be applied to conventionally known forms and structures such as type) batteries. A battery element in a bipolar battery generally has a bipolar electrode in which a negative electrode active material layer is formed on one surface of a current collector and a positive electrode active material layer is formed on the other surface, and an electrolyte layer. A plurality of layers.

更にまた、上記実施形態及び実施例においては、電気デバイスとしてリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、本発明はリチウムイオンキャパシタなどに適用することもできる。   Furthermore, in the embodiments and examples described above, the lithium ion secondary battery has been described as an example of the electric device, but the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a lithium ion capacitor or the like. it can.

1 リチウムイオン二次電池
10 電池素子
11 正極
11A 正極集電体
11B 正極活物質層
12 負極
12A 負極集電体
12B 負極活物質層
13 電解質層
14 単電池層
21 正極リード
22 負極リード
30 外装体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 10 Battery element 11 Positive electrode 11A Positive electrode collector 11B Positive electrode active material layer 12 Negative electrode 12A Negative electrode collector 12B Negative electrode active material layer 13 Electrolyte layer 14 Single battery layer 21 Positive electrode lead 22 Negative electrode lead 30 Exterior body

Claims (10)

固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと、固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bとを含有する正極活物質であって、
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、組成式(1)
Li1.5[NiCoMn[Li]]O…(1)
(式(1)中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示し、a、b、c及びdは、0.1≦a<0.5、0≦b<1.15、0<c<1.15、0.25<d≦0.4、a+b+c+d=1.5、1.1≦a+b+c<1.25の関係を満足する。)で表され、
4.3V以上4.8V以下の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有し、
上記変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満であり、
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bは、組成式(2)
Li1.5[NiCoMn[Li]]O …(2)
(式(2)中、Liはリチウム、Niはニッケル、Coはコバルト、Mnはマンガン、Oは酸素を示し、e、f、g及びhは、0.25≦e≦0.7、0<f<1.1、0<g<1.1、0.15≦h≦0.25、e+f+g+h=1.5、1.25≦e+f+g≦1.35の関係を満足する。)で表され、
4.3V以上4.8V以下の電位範囲における充電又は充放電を行うことによりスピネル構造に変化する層状構造部位と、変化しない層状構造部位とを有し、
上記変化する層状構造部位のLiMnOがスピネル構造のLiMnに全て変化した場合のスピネル構造変化割合を1としたとき、スピネル構造変化割合が0.25以上1.0未満である
ことを特徴とする正極活物質。
A positive electrode active material containing a solid solution lithium-containing transition metal oxide A and a solid solution lithium-containing transition metal oxide B,
The solid solution lithium-containing transition metal oxide A has a composition formula (1)
Li 1.5 [Ni a Co b Mn c [Li] d ] O 3 (1)
(In the formula (1), Li is lithium, Ni is nickel, Co is cobalt, Mn is manganese, O is oxygen, and a, b, c, and d are 0.1 ≦ a <0.5, 0 ≦ b <1.15, 0 <c <1.15, 0.25 <d ≦ 0.4, a + b + c + d = 1.5, 1.1 ≦ a + b + c <1.25 are satisfied.)
A layered structure part that changes to a spinel structure by charging or charging / discharging in a potential range of 4.3 V to 4.8 V, and a layered structure part that does not change;
When the change rate of spinel structure when all the Li 2 MnO 3 in the layered structure portion changed to the spinel structure LiMn 2 O 4 is 1, the spinel structure change rate is 0.25 or more and less than 1.0. ,
The solid solution lithium-containing transition metal oxide B has a composition formula (2)
Li 1.5 [Ni e Co f Mn g [Li] h] O 3 ... (2)
(In the formula (2), Li is lithium, Ni is nickel, Co is cobalt, Mn is manganese, O is oxygen, and e, f, g, and h are 0.25 ≦ e ≦ 0.7, 0 <. f <1.1, 0 <g <1.1, 0.15 ≦ h ≦ 0.25, e + f + g + h = 1.5, and 1.25 ≦ e + f + g ≦ 1.35 are satisfied.)
A layered structure part that changes to a spinel structure by charging or charging / discharging in a potential range of 4.3 V to 4.8 V, and a layered structure part that does not change;
The spinel structure change ratio is 0.25 or more and less than 1.0, assuming that the spinel structure change ratio is 1 when Li 2 MnO 3 in the above-mentioned changing layered structure portion is changed to the spinel structure LiMn 2 O 4. A positive electrode active material characterized by the above.
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bとが、下記式(3)の関係を満足することを特徴とする請求項1に記載の正極活物質。
0.50≦M/(M+M)<1.00 …(3)
(式(3)中、Mは固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aの質量、Mは固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bの質量を示す。)
The positive electrode active material according to claim 1, wherein the solid solution lithium-containing transition metal oxide A and the solid solution lithium-containing transition metal oxide B satisfy the relationship of the following formula (3).
0.50 ≦ M B / (M A + M B) <1.00 ... (3)
(Equation (3), M A is the mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A, M B represents the mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide B.)
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aと上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bとが、下記式(4)の関係を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の正極活物質。
0.75≦M/(M+M)<1.0 …(4)
(式(4)中、Mは固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aの質量、Mは固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bの質量を示す。)
The positive electrode active material according to claim 1 or 2, wherein the solid solution lithium-containing transition metal oxide A and the solid solution lithium-containing transition metal oxide B satisfy the relationship of the following formula (4).
0.75 ≦ M B / (M A + M B) <1.0 ... (4)
(Formula (4) in, M A is the mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A, M B represents the mass of the solid solution lithium-containing transition metal oxide B.)
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aは、上記式(1)において、a、b、c及びdが、0.15≦a≦0.5、0<b<0.5、0.15<c<1.1、0.25≦d≦0.35、a+b+c+d=1.5、1.25≦a+b+c≦1.25、0<b/a<1の関係を満足する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の正極活物質。
In the solid solution lithium-containing transition metal oxide A, in the above formula (1), a, b, c and d are 0.15 ≦ a ≦ 0.5, 0 <b <0.5, 0.15 <c. <1.1, 0.25 ≦ d ≦ 0.35, a + b + c + d = 1.5, 1.25 ≦ a + b + c ≦ 1.25, and 0 <b / a <1 are satisfied. The positive electrode active material according to any one of items 1 to 3.
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bは、上記式(2)において、e、f、g及びhが、0.3≦e≦0.7、0<f<1.05、0<g<1.05、0.15<h≦0.2、1.3≦e+f+g<1.35の関係を満足する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の正極活物質。
In the solid solution lithium-containing transition metal oxide B, in the above formula (2), e, f, g, and h are 0.3 ≦ e ≦ 0.7, 0 <f <1.05, 0 <g <1. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the following relationships are satisfied: 0.05, 0.15 <h ≦ 0.2, 1.3 ≦ e + f + g <1.35.
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物AのBET比表面積が0.8m/g以上10.0m/g以下であり、
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aの50%通過粒径が20μm以下であり、
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Aの一次粒子径が30nm以上200nm以下である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の正極活物質。
The solid solution lithium-containing transition metal oxide A has a BET specific surface area of 0.8 m 2 / g or more and 10.0 m 2 / g or less,
50% passage particle size of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A is 20 μm or less,
The positive electrode active material according to any one of claims 1 to 5, wherein a primary particle size of the solid solution lithium-containing transition metal oxide A is 30 nm or more and 200 nm or less.
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物BのBET比表面積が0.8m/g以上10.0m/g以下であり、
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bの50%通過粒径が20μm以下であり、
上記固溶体リチウム含有遷移金属酸化物Bの一次粒子径が30nm以上200nm以下である
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の正極活物質。
The solid solution lithium-containing transition metal oxide B has a BET specific surface area of 0.8 m 2 / g or more and 10.0 m 2 / g or less,
50% passage particle size of the solid solution lithium-containing transition metal oxide B is 20 μm or less,
The positive electrode active material according to any one of claims 1 to 6, wherein a primary particle diameter of the solid solution lithium-containing transition metal oxide B is 30 nm or more and 200 nm or less.
請求項1〜7のいずれか1つの項に記載の正極活物質を含むことを特徴とする電気デバイス用正極。   A positive electrode for an electric device, comprising the positive electrode active material according to claim 1. 請求項8に記載の電気デバイス用正極を有することを特徴とする電気デバイス。   An electric device comprising the positive electrode for an electric device according to claim 8. 上記電気デバイスがリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項8に記載の電気デバイス。   The electrical device according to claim 8, wherein the electrical device is a lithium ion secondary battery.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015015894A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-05 日産自動車株式会社 Positive electrode for use in non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005339970A (en) * 2004-05-26 2005-12-08 Sony Corp Cathode activator and nonaqueous electrolyte secondary battery
US20060051671A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 The University Of Chicago Manganese oxide composite electrodes for lithium batteries
JP2007227199A (en) * 2006-02-24 2007-09-06 Toshiba Corp Nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2010232038A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Sanyo Electric Co Ltd Lithium ion secondary battery
JP2012048959A (en) * 2010-08-26 2012-03-08 Sanyo Electric Co Ltd Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2012118052A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 三洋電機株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005339970A (en) * 2004-05-26 2005-12-08 Sony Corp Cathode activator and nonaqueous electrolyte secondary battery
US20060051671A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 The University Of Chicago Manganese oxide composite electrodes for lithium batteries
JP2008511960A (en) * 2004-09-03 2008-04-17 ユーシカゴ・アーゴン・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー Manganese oxide composite electrode for lithium battery
JP2007227199A (en) * 2006-02-24 2007-09-06 Toshiba Corp Nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2010232038A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Sanyo Electric Co Ltd Lithium ion secondary battery
JP2012048959A (en) * 2010-08-26 2012-03-08 Sanyo Electric Co Ltd Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2012118052A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 三洋電機株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015015894A1 (en) * 2013-07-31 2015-02-05 日産自動車株式会社 Positive electrode for use in non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same

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