JP2013222502A - Positive electrode active material, method of manufacturing the same, positive electrode, battery, battery pack, electronic apparatus, electric vehicle, power storage device and electric power system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material capable of improving cycle characteristics.SOLUTION: A positive electrode active material contains secondary particles made by aggregation of primary particles. The primary particle contains lithium (Li) and manganese (Mn) and is a particle of a transition metal complex oxide having a spinel type structure. The primary particle is a polyhedron having a structural face exceeding eight faces, a ratio (B/A) is 2 or more and 20 or less, where A represents an average number of primary particles which are contained in the secondary particles and whose maximum length is 1 μm or more when one secondary particle is observed from one direction and B represents an average number of polyhedron structural faces contained on the surface of the secondary particle when one secondary particle is observed from one direction, and a specific surface area is 0.4 m/g or less.

Description

本技術は、正極活物質およびその製造方法、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システムに関する。詳しくは、一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質に関する。   The present technology relates to a positive electrode active material and a manufacturing method thereof, a positive electrode, a battery, a battery pack, an electronic device, an electric vehicle, a power storage device, and a power system. Specifically, the present invention relates to a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles are aggregated.

近年、ノートブックコンピューター、携帯電話などのポータブル機器の多機能化および高性能化に伴い、機器の消費電力は高まっている。このため、その電源となる電池に対して、より一層の高容量が要求されるようになっている。また、経済性と機器の小型軽量化との観点から、高エネルギー密度の二次電池も強く要望されるようになっている。さらに、環境問題を背景に、低公害車として積極的な一般への普及が図られている電気自動車またはハイブリッド電気自動車に対する要望が高まっている。このような要求に対し、非水系二次電池特にリチウムイオン二次電池は、高出力、高エネルギー密度などの利点を有しているため、非常に注目されている。リチウムイオン二次電池用の正極活物質として、スピネル構造を有するLiMn24あるいはそのMnの一部を他元素で置換したものは、高エネルギー密度、高電圧を有する安価な材料として開発が進められている。 In recent years, with the increase in functionality and performance of portable devices such as notebook computers and mobile phones, the power consumption of the devices has increased. For this reason, a much higher capacity is required for the battery serving as the power source. In addition, from the viewpoints of economy and reduction in size and weight of equipment, a secondary battery having a high energy density has been strongly demanded. Furthermore, there is an increasing demand for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle that is actively spread to the general public as a low-pollution vehicle against the background of environmental problems. In response to such demands, non-aqueous secondary batteries, particularly lithium ion secondary batteries, have advantages such as high output and high energy density, and thus are attracting much attention. As a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, LiMn 2 O 4 having a spinel structure or a part of the Mn substituted with another element is being developed as an inexpensive material having high energy density and high voltage. It has been.

特許文献1には、一次粒子が8面体以外の形状を有するニッケルマンガン酸リチウム活物質を用いることで、デバイス化しやすい平坦な放電電圧を得る技術が記載されている。   Patent Document 1 describes a technique for obtaining a flat discharge voltage that facilitates device formation by using a lithium nickel manganate active material in which primary particles have a shape other than octahedron.

特許文献2には、一次粒子の形状が(111)面と等価な結晶面同士が隣り合うことがない十二面以上の多面体形状であるマンガン酸リチウム活物質を用いることで、高温でのMn溶出抑制と負荷特性を両立する技術が記載されている。   In Patent Document 2, by using a lithium manganate active material having a polyhedral shape of twelve or more planes in which the shape of primary particles is not adjacent to the crystal plane equivalent to the (111) plane, Mn at high temperature is used. A technique for achieving both elution suppression and load characteristics is described.

特開2008−293997号公報JP 2008-293997 A

特開2010−192428号公報JP 2010-192428 A

近年では、スピネル構造を有するLiMn24あるいはそのMnの一部を他元素で置換した正極活物質において、サイクル特性を向上できる技術が望まれている。 In recent years, there has been a demand for a technique capable of improving cycle characteristics in a positive electrode active material in which LiMn 2 O 4 having a spinel structure or a part of Mn thereof is substituted with another element.

したがって、本技術の目的は、サイクル特性を向上することができる正極活物質およびその製造方法、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present technology is to provide a positive electrode active material capable of improving cycle characteristics, a manufacturing method thereof, a positive electrode, a battery, a battery pack, an electronic device, an electric vehicle, a power storage device, and a power system.

上述の課題を解決するために、第1の技術は、
一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
一次粒子は、8面を超える構成面を有する多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる多面体構成面の平均面数)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である正極活物質である。
In order to solve the above-mentioned problem, the first technique is:
Including secondary particles in which primary particles are aggregated,
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
A primary particle is a polyhedron having more than eight constituent surfaces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average number of polyhedron constituting surfaces contained in the surface of the secondary particle) is 2 or more and 20 or less,
A specific surface area is a positive electrode active material which is 0.4 m < 2 > / g or less.

第2の技術は、
一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質を含有し、
一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
一次粒子は、8面を超える面数の多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる多面体構成面の平均面数)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である正極である。
The second technology is
Containing a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles are aggregated;
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
Primary particles are polyhedrons with more than eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average number of polyhedron constituting surfaces contained in the surface of the secondary particle) is 2 or more and 20 or less,
A specific surface area is a positive electrode which is 0.4 m < 2 > / g or less.

第3の技術は、
正極と、負極と、電解質とを備え、
正極は、一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質を含有し、
一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
一次粒子は、8面を超える面数の多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる多面体構成面の平均面数)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である電池である。
The third technology is
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The positive electrode contains a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles are aggregated,
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
Primary particles are polyhedrons with more than eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average number of polyhedron constituting surfaces contained in the surface of the secondary particle) is 2 or more and 20 or less,
The battery has a specific surface area of 0.4 m 2 / g or less.

第4の技術は、
マンガン(Mn)を含む炭酸塩を層状化合物化することにより、前駆体を作製し、
前駆体とリチウム源とを反応させることにより、リチウムおよびマンガンを含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子を作製する
ことを含む正極活物質の製造方法である。
The fourth technology is
A precursor is prepared by layering a carbonate containing manganese (Mn),
This is a method for producing a positive electrode active material, comprising producing particles of a composite oxide having a spinel structure containing lithium and manganese by reacting a precursor with a lithium source.

本技術の電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システムは、第1の技術の正極活物質、第2の技術の正極、または第3の技術の電池を備えることを特徴とする。   The battery pack, the electronic device, the electric vehicle, the power storage device, and the power system according to the present technology include the positive electrode active material of the first technology, the positive electrode of the second technology, or the battery of the third technology.

本技術では、一次粒子を8面を超える結晶面を有する多面体とするとともに、比率(B/A)を2以上20以下の範囲内とし、かつ、比表面積を0.4m2/g以下としている。これにより、マンガン(Mn)やその他の置換元素が溶出しやすい{111}面の露出量を少なくすることができるとともに、正極活物質による電解液の分解を抑制することができる。 In the present technology, the primary particles are polyhedrons having crystal faces exceeding eight faces, the ratio (B / A) is in the range of 2 to 20, and the specific surface area is 0.4 m 2 / g or less. . Thereby, the exposure amount of the {111} plane where manganese (Mn) and other substitution elements are easily eluted can be reduced, and decomposition of the electrolytic solution by the positive electrode active material can be suppressed.

以上説明したように、本技術によれば、サイクル特性を向上することができる。   As described above, according to the present technology, cycle characteristics can be improved.

図1は、本技術の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to a second embodiment of the present technology. 図2は、図1に示した巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating a part of the spirally wound electrode body illustrated in FIG. 図3は、本技術の第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third embodiment of the present technology. 図4は、図3に示した巻回電極体のIV−IV線に沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the spirally wound electrode body illustrated in FIG. 図5は、本技術の第4の実施形態に係る電池パックの一構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the battery pack according to the fourth embodiment of the present technology. 図6は、本技術の非水電解質二次電池を住宅用の蓄電システムに適用した例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example in which the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present technology is applied to a residential power storage system. 図7は、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の一構成を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating one configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present technology is applied. 図8は、実施例1および比較例3の前駆体粒子のXRDパターンを示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing XRD patterns of the precursor particles of Example 1 and Comparative Example 3. 図9は、実施例1〜3、比較例1〜4の非水電解質二次電池の評価結果を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the evaluation results of the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4. 図10Aは、実施例1の共沈粒子のSEM像を示す図である。図10Bは、実施例1の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。図10Cは、実施例2の共沈粒子のSEM像を示す図である。図10Dは、実施例2の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。図10Eは、実施例3の共沈粒子のSEM像を示す図である。図10Fは、実施例3の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。FIG. 10A is a view showing an SEM image of the coprecipitated particles of Example 1. FIG. 10B is a diagram showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Example 1. FIG. FIG. 10C is a diagram showing an SEM image of the coprecipitated particles of Example 2. 10D is a diagram showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Example 2. FIG. FIG. 10E is a view showing an SEM image of the coprecipitated particles of Example 3. 10F is a view showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Example 3. FIG. 図11Aは、実施例4の共沈粒子のSEM像を示す図である。図11Bは、実施例4の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。図11Cは、比較例1の共沈粒子のSEM像を示す図である。図11Dは、比較例1の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。図11Eは、比較例2の共沈粒子のSEM像を示す図である。図11Fは、比較例2の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。FIG. 11A is a diagram showing an SEM image of the coprecipitated particles of Example 4. FIG. 11B is a diagram showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Example 4. FIG. 11C is a diagram showing an SEM image of the coprecipitated particles of Comparative Example 1. FIG. 11D is a diagram showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Comparative Example 1. FIG. 11E is a diagram showing an SEM image of coprecipitated particles of Comparative Example 2. FIG. 11F is a diagram showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Comparative Example 2. 図12Aは、比較例3の共沈粒子のSEM像を示す図である。図12Bは、比較例3の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。図12Cは、比較例4の共沈粒子のSEM像を示す図である。図12Dは、比較例4の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。図12Eは、比較例5の共沈粒子のSEM像を示す図である。図12Fは、比較例5の正極活物質粒子のSEM像を示す図である。FIG. 12A is a diagram showing an SEM image of coprecipitated particles of Comparative Example 3. 12B is a view showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Comparative Example 3. FIG. FIG. 12C is a diagram showing an SEM image of coprecipitated particles of Comparative Example 4. 12D is a diagram showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Comparative Example 4. FIG. FIG. 12E is a view showing an SEM image of the coprecipitated particles of Comparative Example 5. 12F is a diagram showing an SEM image of the positive electrode active material particles of Comparative Example 5. FIG. 図13は、一次粒子の最大長さRmを説明するためのSEM像を示す図である。FIG. 13 is a view showing an SEM image for explaining the maximum length Rm of the primary particles.

本技術の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
1.第1の実施形態(正極活物質の例)
2.第2の実施形態(円筒型電池の例)
3.第3の実施形態(扁平型電池の例)
4.第4の実施形態(電池パックの例)
5.第5の実施形態(蓄電システムの例)
Embodiments of the present technology will be described in the following order with reference to the drawings.
1. First Embodiment (Example of positive electrode active material)
2. Second Embodiment (Example of Cylindrical Battery)
3. Third Embodiment (Example of flat battery)
4). Fourth embodiment (example of battery pack)
5. Fifth embodiment (example of power storage system)

<1.第1の実施形態>
[正極活物質の構成]
正極活物質は、一次粒子が凝集した二次粒子を含み、その一次粒子は、リチウム(Li)とマンガン(Mn)と酸素(O)とを含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、必要に応じて、この複合酸化物に含まれるマンガン(Mn)の一部を他の遷移金属元素で置換してもよい。マンガン(Mn)の一部を他の遷移金属元素で置換したものは、5V級電池材料として好適である。
<1. First Embodiment>
[Composition of cathode active material]
The positive electrode active material includes secondary particles in which primary particles are aggregated, and the primary particles include lithium (Li), manganese (Mn), and oxygen (O), and are composite oxide particles having a spinel structure. If necessary, a part of manganese (Mn) contained in this composite oxide may be substituted with another transition metal element. What substituted a part of manganese (Mn) with the other transition metal element is suitable as a 5V class battery material.

他の遷移金属元素としては、例えば、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム(Ga)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)およびリチウム(Li)からなる群のうちの少なくとも1種を用いることができる。   Examples of other transition metal elements include chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti), aluminum (Al), At least one selected from the group consisting of germanium (Ge), gallium (Ga), magnesium (Mg), vanadium (V), and lithium (Li) can be used.

上述のスピネル型の構造を有する複合酸化物は、以下の式(1)に示した平均組成を有していることが好ましい。
Li1+W(Mn2-X-YXY)O4-Z ・・・(1)
(式中、A(以下「第1の遷移金属A」と適宜称する。)は、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)およびチタン(Ti)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。B(以下「第2の遷移金属B」と適宜称する。)は、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム(Ga)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)およびリチウム(Li)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。W、X、Y、Zは、−0.1≦W≦0.1、0≦X≦0.6、0≦Y≦0.3、−0.1≦Z≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、Wの値は完全放電状態における値を表している。)
但し、上述のスピネル型の構造を有する複合酸化物が第1の遷移金属Aを必須成分として含む場合には、Xは、0<X≦0.6の範囲内の値である。また、上述のスピネル型の構造を有する複合酸化物が第2の遷移金属Bを必須成分として含む場合には、Yは、0<Y≦0.3の範囲内の値である。
The composite oxide having the above spinel structure preferably has an average composition represented by the following formula (1).
Li 1 + W (Mn 2-XY A X B Y ) O 4-Z (1)
(In the formula, A (hereinafter referred to as “first transition metal A” as appropriate) is chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn)). ) And titanium (Ti) and B (hereinafter referred to as “second transition metal B” as appropriate) represents aluminum (Al), germanium (Ge), gallium (Ga). Represents at least one member selected from the group consisting of magnesium (Mg), vanadium (V), and lithium (Li), and W, X, Y, and Z are −0.1 ≦ W ≦ 0.1 and 0 ≦ X. ≦ 0.6, 0 ≦ Y ≦ 0.3, −0.1 ≦ Z ≦ 0.1 The composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of W is a complete discharge. Represents the value in the state.)
However, when the composite oxide having the above spinel structure includes the first transition metal A as an essential component, X is a value within the range of 0 <X ≦ 0.6. In addition, when the composite oxide having the above spinel structure includes the second transition metal B as an essential component, Y is a value within the range of 0 <Y ≦ 0.3.

一次粒子の粒子形状は、8面を超える平坦な結晶面を有する多面体、好ましくは8面を超え50面以下の平坦な結晶面を有する多面体である。一次粒子の粒子形状を、8面を超える結晶面を有する多面体とすることで、マンガン(Mn)やその他の置換元素が溶出しやすい{111}面の露出量を少なくすることができるので、サイクル特性を向上することができる。また、正極活物質の一次粒子の鋭角部を低減し、正極活物質の活性点を低減することができるので、サイクル特性を向上することができる。さらに、正極活物質の一次粒子の結晶面として複数種の結晶面を露出させることができるので、Mn溶出抑制面、Li拡散促進面および活性抑制面などの多機能性を正極活物質の一次粒子に付与することができる。   The particle shape of the primary particles is a polyhedron having a flat crystal face exceeding 8 faces, preferably a polyhedron having a flat crystal face exceeding 8 faces and 50 faces or less. By making the shape of the primary particles into a polyhedron having crystal faces exceeding eight faces, the exposure amount of {111} face where manganese (Mn) and other substitution elements are easily eluted can be reduced. The characteristics can be improved. Moreover, since the acute angle part of the primary particle of a positive electrode active material can be reduced and the active point of a positive electrode active material can be reduced, cycling characteristics can be improved. Furthermore, since multiple types of crystal planes can be exposed as the crystal plane of the primary particles of the positive electrode active material, the primary particles of the positive electrode active material have multiple functions such as Mn elution suppression surfaces, Li diffusion promotion surfaces, and activity suppression surfaces. Can be granted.

8面体を超える多面体としては、例えば、10面体、14面体、22面体、48面体などを挙げることができる。ここで、多面体には、正多面体以外の多面体も含むものとする。本明細書において、結晶学的に等価な面全体を中括弧“{ }”を付けて表し、例えば、{111}、{100}、{110}のように表す。   Examples of the polyhedron exceeding the octahedron include a 10-hedron, a 14-hedron, a 22-hedron, and a 48-hedron. Here, the polyhedron includes polyhedrons other than regular polyhedrons. In this specification, the entire crystallographically equivalent plane is represented by braces “{}”, for example, {111}, {100}, {110}.

8面を超える一次粒子の結晶面は、{100}面および{110}面のうちの少なくとも1種を含んでいることが好ましく、一次粒子の結晶面の全てが、{100}面および{110}面のいずれかであることがより好ましい。マンガン(Mn)の溶出を抑制し、サイクル特性を向上する観点からすると、多面体を構成する結晶面が{100}面を含んでいることが好ましい。リチウム(Li)の拡散を促進し、負荷特性を向上する観点からすると、多面体を構成する結晶面が{110}面を含んでいることが好ましい。正極活物質の一次粒子に多機能性(サイクル特性および負荷特性の向上などの機能)を付与する観点からすると、多面体を構成する結晶面が{100}面および{110}面の両方を含んでいることが好ましい。   It is preferable that the crystal planes of the primary particles exceeding eight planes include at least one of {100} planes and {110} planes, and all of the primary crystal planes are {100} planes and {110} planes. } It is more preferable that it is one of the surfaces. From the viewpoint of suppressing the elution of manganese (Mn) and improving the cycle characteristics, it is preferable that the crystal plane constituting the polyhedron includes a {100} plane. From the viewpoint of promoting the diffusion of lithium (Li) and improving the load characteristics, it is preferable that the crystal plane constituting the polyhedron includes a {110} plane. From the viewpoint of imparting multifunctionality (functions such as improvement of cycle characteristics and load characteristics) to the primary particles of the positive electrode active material, the crystal planes constituting the polyhedron include both {100} planes and {110} planes. Preferably it is.

二次粒子の比表面積は、0.40m2/g以下、好ましくは0.05m2/g以上0.40m2/g以下、より好ましくは0.05m2/g以上0.25m2/g以下、さらに好ましくは0.10m2/g以上0.20m2/g以下の範囲内である。比表面積が0.05m2/g以上であると、負荷特性の低下を抑制することができる。一方、比表面積が0.40m2/g以下であると、正極活物質と電解液との反応を抑制し、サイクル特性を向上することができる。 The specific surface area of the secondary particles, 0.40 m 2 / g or less, preferably 0.05 m 2 / g or more 0.40 m 2 / g or less, more preferably 0.05 m 2 / g or more 0.25 m 2 / g or less , more preferably in the range of 0.10 m 2 / g or more 0.20 m 2 / g or less. When the specific surface area is 0.05 m 2 / g or more, a decrease in load characteristics can be suppressed. On the other hand, when the specific surface area is 0.40 m 2 / g or less, the reaction between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be suppressed, and the cycle characteristics can be improved.

二次粒子のメジアン径は、好ましくは10μm以上50μm以下、より好ましくは15μm以上40μm以下、さらに好ましくは15μm以上30μm以下の範囲内である。メジアン径が10μm以上であると、正極活物質と電解液との反応を抑制し、サイクル特性を向上することができる。一方、メジアン径が50μm以下であると、負荷特性の低下を抑制することができる。   The median diameter of the secondary particles is preferably in the range of 10 μm to 50 μm, more preferably 15 μm to 40 μm, and still more preferably 15 μm to 30 μm. When the median diameter is 10 μm or more, the reaction between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be suppressed, and the cycle characteristics can be improved. On the other hand, when the median diameter is 50 μm or less, a decrease in load characteristics can be suppressed.

一次粒子の平均個数Aは、好ましくは1個以上50個以下、より好ましくは3個以上40個以下、さらに好ましくは5個以上30個以下の範囲内である。ここで、一次粒子の平均個数Aとは、任意の一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数のことを示す。但し、最大長さとは、上述のように任意の一方向から1個の二次粒子を観察したときに、観察可能な範囲での一次粒子の最大の差し渡し長さを意味する。平均個数Aが50個以下であると、正極活物質と電解液との反応を抑制し、サイクル特性を向上することができる。   The average number A of primary particles is preferably in the range of 1 to 50, more preferably 3 to 40, and still more preferably 5 to 30. Here, the average number A of primary particles refers to the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particles when one secondary particle is observed from any one direction. Show. However, the maximum length means the maximum passing length of primary particles in an observable range when one secondary particle is observed from any one direction as described above. When the average number A is 50 or less, the reaction between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be suppressed, and cycle characteristics can be improved.

一次粒子の結晶面の平均面数Bは、好ましくは10面以上200面以下、より好ましくは10面以上50面以下、さらに好ましくは20面以上50面以下の範囲内である。ここで、一次粒子の結晶面の平均面数Bとは、任意の一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均面数を示す。平均面数Bが10面以上であると、マンガン(Mn)やその他の置換元素が溶出しやすい{111}面の露出量を少なくすることができるので、サイクル特性を向上することができる。また、正極活物質の一次粒子の鋭角部を低減し、正極活物質の活性点を低減することができるので、サイクル特性を向上することができる。さらに、正極活物質の一次粒子の結晶面として複数種の結晶面を露出させることができるので、Mn溶出抑制面、Li拡散促進面および活性抑制面などの多機能性を正極活物質の一次粒子に付与することができる。一方、平均面数Bが200面以下であると、Li拡散性の良好な{110}面やMn溶出を期待できる{100}面の露出面積を十分確保することができる。   The average number B of crystal faces of the primary particles is preferably in the range of 10 to 200, more preferably 10 to 50, and still more preferably 20 to 50. Here, the average number B of crystal faces of the primary particles indicates the average number of crystal faces included in the surface of the secondary particles when one secondary particle is observed from any one direction. . When the average number of faces B is 10 or more, the exposure amount of {111} faces where manganese (Mn) and other substitutional elements are easily eluted can be reduced, so that the cycle characteristics can be improved. Moreover, since the acute angle part of the primary particle of a positive electrode active material can be reduced and the active point of a positive electrode active material can be reduced, cycling characteristics can be improved. Furthermore, since multiple types of crystal planes can be exposed as the crystal plane of the primary particles of the positive electrode active material, the primary particles of the positive electrode active material have multiple functions such as Mn elution suppression surfaces, Li diffusion promotion surfaces, and activity suppression surfaces. Can be granted. On the other hand, when the average number of faces B is 200 or less, it is possible to sufficiently secure the exposed area of the {110} face with good Li diffusibility and the {100} face where Mn elution can be expected.

比率(B/A)(但し、A:任意の一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:任意の一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均面数である。ここで、最大長さとは、上述のように任意の一方向から1個の二次粒子を観察したときに、観察可能な範囲での一次粒子の最大の差し渡し長さを意味する。)は、2以上20以下、好ましくは2以上10以下、より好ましくは2以上4以下の範囲内である。比率(B/A)が2以上であると、多面体である一次粒子の結晶面を増加し、かつ、比表面積の増加を抑制することができる。したがって、マンガン(Mn)やその他の置換元素が溶出しやすい{111}面の露出量を少なくすることができ、かつ、正極活物質と電解液との反応を抑制することができる。すなわち、サイクル特性を向上することができる。一方、比率(B/A)が20以下であると、Li拡散性の良好な{110}面やMn溶出を期待できる{100}面の露出面積を十分確保することができる。   Ratio (B / A) (A: when one secondary particle is observed from any one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: arbitrary The average number of crystal faces included in the surface of the secondary particle when one secondary particle is observed from one direction, where the maximum length is any one direction as described above. Means the maximum length of primary particles in the observable range when one secondary particle is observed from 2 to 20, preferably 2 to 10, more preferably 2 It is within the range of 4 or less. When the ratio (B / A) is 2 or more, it is possible to increase the crystal face of the primary particles that are polyhedrons and to suppress an increase in the specific surface area. Therefore, the exposure amount of the {111} plane where manganese (Mn) and other substitution elements are easily eluted can be reduced, and the reaction between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be suppressed. That is, the cycle characteristics can be improved. On the other hand, when the ratio (B / A) is 20 or less, it is possible to sufficiently secure the exposed area of the {110} plane having good Li diffusibility and the {100} plane from which Mn elution can be expected.

正極活物質の一次粒子または二次粒子の少なくとも一部に表面層をさらに設けるようにしてもよい。表面層は、酸化反応などを抑制するための反応抑制層として機能するものであり、例えば、リン酸リチウム(Li3PO4)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、チタン酸リチウム(LTO)、フッ化アルミニウム(AlF3)、リン酸アルムニウム(AlPO4)、酸化アルミニウム(Al23)および酸化ジルコニウム(ZrO2)などからなる群より選ばれる1種以上を含んでいる。 A surface layer may be further provided on at least a part of the primary particles or secondary particles of the positive electrode active material. The surface layer functions as a reaction suppression layer for suppressing an oxidation reaction and the like. For example, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium titanate (LTO), fluorine It contains at least one selected from the group consisting of aluminum fluoride (AlF 3 ), aluminum phosphate (AlPO 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), and the like.

[正極活物質の製造方法]
次に、上述の構成を有する正極活物質の製造方法について説明する。
[Method for producing positive electrode active material]
Next, the manufacturing method of the positive electrode active material which has the above-mentioned structure is demonstrated.

(前駆体の作製工程)
まず、例えば、反応容器にアンモニア水を投入し、所定温度(例えば50℃)に保持しながら攪拌する。次に、下記3種の薬剤(以下「共沈添加液」と称する。)を反応容器のアンモニア水に添加し、炭酸塩を含む共沈粒子を作製する。この際、反応容器内のpH値は、好ましくは6以上10以下の範囲内に設定することが好ましい。pH値が6以上であると、各金属イオンを同時に沈殿させ、均一な組成の共沈粒子を効率的に得ることができる。pH値が10以下であると、2次粒子サイズが大きいため、比表面積の小さい共沈粒子を得ることができる。
(Precursor production process)
First, for example, ammonia water is put into a reaction vessel and stirred while being kept at a predetermined temperature (for example, 50 ° C.). Next, the following three types of chemicals (hereinafter referred to as “coprecipitation additive solution”) are added to the ammonia water in the reaction vessel to produce coprecipitate particles containing carbonate. At this time, the pH value in the reaction vessel is preferably set within a range of 6 or more and 10 or less. When the pH value is 6 or more, each metal ion is precipitated simultaneously, and co-precipitated particles having a uniform composition can be efficiently obtained. When the pH value is 10 or less, since the secondary particle size is large, coprecipitated particles having a small specific surface area can be obtained.

以下に、本工程にて用いる3種の共沈添加液(1)〜(3)を示す。
(1)マンガン(Mn)を含む遷移金属塩(マンガン源)と、必要に応じてマンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含む遷移金属塩(マンガン以外の遷移金属源)とを含む溶液。
(2)アンモニア水
(3)炭酸塩(すなわち炭酸イオン)を含む溶液
Below, three types of coprecipitation addition liquid (1)-(3) used at this process are shown.
(1) A solution containing a transition metal salt (manganese source) containing manganese (Mn) and a transition metal salt (transition metal source other than manganese) containing a transition metal element other than manganese (Mn) as necessary.
(2) Aqueous ammonia (3) Solution containing carbonate (ie carbonate ion)

マンガン(Mn)を含む遷移金属塩としては、例えば、遷移金属硫酸塩、遷移金属硝酸塩、遷移金属酢酸塩、遷移金属塩化物などが挙げられ、これらの遷移金属塩を単独または混合して用いてもよい。遷移金属塩としては、例えば、硫酸マンガン、硝酸マンガン、酢酸マンガンおよび塩化マンガンからなる群のうちの少なくとも1種を用いることができる。   Examples of transition metal salts containing manganese (Mn) include transition metal sulfates, transition metal nitrates, transition metal acetates, transition metal chlorides, etc., and these transition metal salts can be used alone or in combination. Also good. As the transition metal salt, for example, at least one selected from the group consisting of manganese sulfate, manganese nitrate, manganese acetate, and manganese chloride can be used.

マンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含む遷移金属塩としては、例えば、遷移金属硫酸塩、遷移金属硝酸塩、遷移金属酢酸塩、遷移金属塩化物などが挙げられ、これらの遷移金属塩を単独または2種以上組み合わせて用いてもよい。マンガン(Mn)以外の遷移金属は、上述の正極活物質に含まれるマンガン(Mn)以外の遷移金属と同様であり、例えば、第1の遷移金属元素Aおよび第2の遷移金属元素Bの少なくとも一方の元素である。遷移金属硫酸塩としては、例えば、硫酸クロム、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸ニッケル、硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸チタン、硫酸アルミニウム、硫酸ゲルマニウム、硫酸ガリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バナジウムおよび硫酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を用いることができる。遷移金属硝酸塩としては、例えば、硝酸クロム、硝酸鉄、硝酸コバルト、硝酸ニッケル、硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸チタン、硝酸アルミニウム、硝酸ゲルマニウム、硝酸ガリウム、硝酸マグネシウム、硝酸バナジウムおよび硝酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を用いることができる。遷移金属酢酸塩としては、例えば、酢酸クロム、酢酸鉄、酢酸コバルト、酢酸ニッケル、酢酸銅、酢酸亜鉛、酢酸チタン、酢酸アルミニウム、酢酸ゲルマニウム、酢酸ガリウム、酢酸マグネシウム、酢酸バナジウムおよび酢酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を用いることができる。   Examples of transition metal salts containing transition metal elements other than manganese (Mn) include transition metal sulfates, transition metal nitrates, transition metal acetates, transition metal chlorides, and the like. Two or more kinds may be used in combination. The transition metal other than manganese (Mn) is the same as the transition metal other than manganese (Mn) contained in the positive electrode active material described above. For example, at least one of the first transition metal element A and the second transition metal element B One element. Examples of the transition metal sulfate include a group consisting of chromium sulfate, iron sulfate, cobalt sulfate, nickel sulfate, copper sulfate, zinc sulfate, titanium sulfate, aluminum sulfate, germanium sulfate, gallium sulfate, magnesium sulfate, vanadium sulfate, and lithium sulfate. At least one of them can be used. Examples of the transition metal nitrate include chromium nitrate, iron nitrate, cobalt nitrate, nickel nitrate, copper nitrate, zinc nitrate, titanium nitrate, aluminum nitrate, germanium nitrate, gallium nitrate, magnesium nitrate, vanadium nitrate, and lithium nitrate. At least one of them can be used. Examples of the transition metal acetate include a group consisting of chromium acetate, iron acetate, cobalt acetate, nickel acetate, copper acetate, zinc acetate, titanium acetate, aluminum acetate, germanium acetate, gallium acetate, magnesium acetate, vanadium acetate and lithium acetate. At least one of them can be used.

溶液におけるマンガン:第1の遷移金属元素A:第2の遷移金属元素Bの原子比率を、例えば2−X−Y:X:Yとなるように調製することが好ましい。但し、X、Yは、0≦X≦0.6、0≦Y≦0.3の範囲内である。   It is preferable to prepare the atomic ratio of manganese: first transition metal element A: second transition metal element B in the solution to be, for example, 2-XY: X: Y. However, X and Y are in the range of 0 ≦ X ≦ 0.6 and 0 ≦ Y ≦ 0.3.

炭酸塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられ、これらの炭酸塩を単独または2種以上組み合わせて用いてもよい。   Examples of the carbonate include sodium carbonate and potassium carbonate. These carbonates may be used alone or in combination of two or more.

上述のようにして作製した共沈粒子は、炭酸塩を主成分として含んでいる。炭酸塩としては、例えば、マンガン(Mn)と、必要に応じてマンガン(Mn)以外の遷移金属元素とを含む遷移金属炭酸塩を用いることができる。マンガン(Mn)以外の遷移金属は、上述の正極活物質に含まれるマンガン(Mn)以外の遷移金属と同様であり、例えば、第1の遷移金属元素Aおよび第2の遷移金属元素Bの少なくとも一方の元素である。   The coprecipitated particles produced as described above contain carbonate as a main component. As the carbonate, for example, a transition metal carbonate containing manganese (Mn) and, if necessary, a transition metal element other than manganese (Mn) can be used. The transition metal other than manganese (Mn) is the same as the transition metal other than manganese (Mn) contained in the positive electrode active material described above. For example, at least one of the first transition metal element A and the second transition metal element B One element.

次に、例えばオーバーフローより共沈粒子を含む共沈反応液を回収する。次に、炭酸塩を主成分とする共沈粒子を層状化合物化する。具体的には、回収液を水洗後、水酸化物の溶液に共沈粒子を浸漬させた後、撹拌し、再度水洗し、濾過し、乾燥する。これにより、層状化合物としての前駆体粒子(前駆体粉末)が得られる。水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを用いることができる。前駆体粒子は、マンガン(Mn)と、必要に応じてマンガン(Mn)以外の遷移金属元素とを含む水酸化物を主成分として含んでいる。前駆体の一次粒子の平均長さは、0.01μm以上0.2μm以下であることが好ましい。前駆体の一次粒子の平均長さが0.01μm以上であると、二次粒子の大きい前駆体粒子が得られやすいため、活物質にした時の比表面積を小さくできる。一方、前駆体の一次粒子の平均長さが0.2μm以下であると、比表面積が高いため、リチウム化合物との反応性が高い上、焼結も促進できる。前駆体粒子の形状としては、球状が好ましい。球状であると、密度の高い前駆体粒子が得られやすく、それを用いて作製する活物質粒子も高密度化できる。   Next, the coprecipitation reaction liquid containing the coprecipitation particles is recovered from, for example, overflow. Next, the coprecipitated particles containing carbonate as a main component are formed into a layered compound. Specifically, after the recovered liquid is washed with water, the coprecipitated particles are immersed in a hydroxide solution, and then stirred, washed again with water, filtered, and dried. Thereby, precursor particles (precursor powder) as a layered compound are obtained. Examples of hydroxides that can be used include sodium hydroxide and potassium hydroxide. The precursor particles contain a hydroxide containing manganese (Mn) and, if necessary, a transition metal element other than manganese (Mn) as a main component. The average primary particle length of the precursor is preferably 0.01 μm or more and 0.2 μm or less. When the average primary particle length of the precursor is 0.01 μm or more, precursor particles having large secondary particles can be easily obtained, so that the specific surface area when the active material is used can be reduced. On the other hand, when the average primary particle length of the precursor is 0.2 μm or less, the specific surface area is high, so that the reactivity with the lithium compound is high and sintering can be promoted. The shape of the precursor particles is preferably spherical. When it is spherical, precursor particles having a high density can be easily obtained, and the active material particles produced using the precursor particles can be densified.

(活物質の作製工程)
次に、前駆体粒子とリチウム化合物(リチウム源)とを所定モル比になるように秤量し、ボールミルなどにより混合する。リチウム化合物としては、例えば炭酸リチウム(Li2CO3)を用いることができる。次に、混合物を大気中にて焼成し、冷却する。ここで、焼成温度は、好ましくは800℃以上1300℃以下の範囲内であり、例えば1000℃である。焼成温度が800℃以上であると、焼結が進行するので、所望の結晶面が得られる上、比表面積を低減化できる。一方、焼成温度が1300℃以下であると、過剰な焼結を防ぎ、所望の結晶面を得られやすい。焼成時間は、好ましくは2時間以上20時間以下の範囲内であり、例えば8時間である。焼成時間が2時間未満であると、焼結が不十分である。一方、焼成時間が20時間を超えると、生産性上好ましくない。
(Active material production process)
Next, the precursor particles and the lithium compound (lithium source) are weighed so as to have a predetermined molar ratio and mixed by a ball mill or the like. As the lithium compound, for example, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) can be used. Next, the mixture is fired in the air and cooled. Here, the firing temperature is preferably in the range of 800 ° C. to 1300 ° C., for example, 1000 ° C. When the firing temperature is 800 ° C. or higher, sintering proceeds, so that a desired crystal plane can be obtained and the specific surface area can be reduced. On the other hand, when the firing temperature is 1300 ° C. or lower, excessive sintering is prevented and a desired crystal plane is easily obtained. The firing time is preferably in the range of 2 hours to 20 hours, for example, 8 hours. If the firing time is less than 2 hours, the sintering is insufficient. On the other hand, if the firing time exceeds 20 hours, it is not preferable in terms of productivity.

その後、再混合を行った後、再度大気中にて焼成を行う。ここで、焼成温度は、好ましくは600℃以上900℃以下の範囲内であり、例えば700℃である。焼成温度が600℃以上900℃以下であると、酸素欠陥が補填されたスピネル構造を有する活物質が得られる。焼成時間は、好ましくは2時間以上20時間以下の範囲内であり、例えば8時間である。焼成時間が2時間未満であると、酸素欠陥が多くなり、スピネル構造をとらない。一方、焼成時間が20時間を超えると、生産性上好ましくない。
以上により、目的とする正極活物質が得られる。
Then, after remixing, baking is performed again in the atmosphere. Here, the firing temperature is preferably in the range of 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, for example 700 ° C. When the firing temperature is 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, an active material having a spinel structure in which oxygen defects are filled is obtained. The firing time is preferably in the range of 2 hours to 20 hours, for example, 8 hours. When the firing time is less than 2 hours, oxygen defects increase and a spinel structure is not formed. On the other hand, if the firing time exceeds 20 hours, it is not preferable in terms of productivity.
As a result, the intended positive electrode active material is obtained.

[効果]
第1の実施形態によれば、正極活物質の一次粒子の粒子形状を、8面を超える結晶面を有する多面体としているので、マンガン(Mn)やその他の置換元素が溶出しやすい{111}面の露出量を少なくすることができる。したがって、サイクル特性を向上することができる。なお、一次粒子の粒子形状を8面体とした場合には、マンガン(Mn)やその他の置換元素が溶出しやすい{111}面が多く露出するために、サイクル特性が低下する。
[effect]
According to the first embodiment, since the particle shape of the primary particles of the positive electrode active material is a polyhedron having a crystal face exceeding eight faces, {111} face where manganese (Mn) and other substitution elements are easily eluted. The amount of exposure can be reduced. Therefore, cycle characteristics can be improved. In addition, when the particle shape of the primary particles is an octahedron, many {111} faces from which manganese (Mn) and other substitution elements are easily eluted are exposed, so that the cycle characteristics are deteriorated.

一次粒子の粒子形状を8面体を超える多面体とし、かつ、一次粒子の凝集を少なくしているので、正極活物質の比表面積を著しく小さくできる(例えば0.1m2/gまで低減可能)。このように正極活物質の比表面積を小さくすることで、電解液分解を抑制し、サイクル特性を向上できる。 Since the primary particle has a polyhedral shape exceeding octahedron and the aggregation of primary particles is reduced, the specific surface area of the positive electrode active material can be remarkably reduced (for example, it can be reduced to 0.1 m 2 / g). Thus, by reducing the specific surface area of the positive electrode active material, it is possible to suppress decomposition of the electrolyte and improve cycle characteristics.

一次粒子の粒子形状を8面を超える多面体としているので、一次粒子の鋭角部を低減し、正極活物質の活性点を低減することができる。したがって、電解液分解を抑制し、サイクル特性を向上することができる。   Since the primary particle has a polyhedron shape with more than eight faces, the acute angle portion of the primary particle can be reduced and the active point of the positive electrode active material can be reduced. Therefore, electrolytic solution decomposition can be suppressed and cycle characteristics can be improved.

一次粒子の粒子形状を8面を超える多面体としているので、一次粒子は、複数種の結晶面を有することができる。すなわち、一次粒子は、Mn溶出抑制面、Li拡散促進面および活性抑制面などの多機能性を持つことができる。   Since the primary particle has a polyhedron shape with more than eight faces, the primary particles can have a plurality of types of crystal faces. That is, the primary particles can have multiple functions such as a Mn elution suppression surface, a Li diffusion promotion surface, and an activity suppression surface.

沈殿剤や錯化剤を投入せずに、マンガン(Mn)を含有する遷移金属塩と、炭酸塩とを含む溶液から、遷移金属の炭酸塩を共沈させることができる。したがって、炭酸塩析出時に沈殿剤や錯化剤などの添加剤を投入せずに前駆体粒子を作製することができる。   The transition metal carbonate can be co-precipitated from a solution containing a transition metal salt containing manganese (Mn) and a carbonate without adding a precipitating agent or a complexing agent. Therefore, precursor particles can be produced without adding an additive such as a precipitating agent or a complexing agent at the time of carbonate precipitation.

正極活物質中に結晶制御のための添加物が残存しないため、単位電極質量および単位電極体積あたりの容量を向上することができる。工程数の追加を招くことなく正極活物質を作製することができるので、生産コストの増加を抑制することができる。   Since no additive for crystal control remains in the positive electrode active material, the mass per unit electrode and the capacity per unit electrode volume can be improved. Since the positive electrode active material can be produced without increasing the number of steps, an increase in production cost can be suppressed.

炭酸塩を経由して正極活物質を作製することで、一次粒子の形状を制御しやすくなる。したがって、一次粒子の形状を8面を超える多面体(例えば十四面体など)とすることが容易となる。   By producing the positive electrode active material via the carbonate, the shape of the primary particles can be easily controlled. Therefore, it becomes easy to make the shape of the primary particle a polyhedron having more than eight faces (for example, a tetrahedron).

(変形例)
正極活物質は、リチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な2種以上の正極活物質を含むものであってもよい。すなわち、上述のスピネル型の構造を有する複合酸化物とそれ以外の1種以上の正極活物質を含むものであってもよい。上述の複合酸化物以外の正極活物質としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素(O)とを含むリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式(A)に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式(B)に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)および鉄(Fe)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、式(C)、式(D)もしくは式(E)に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、式(F)に示したスピネル型の構造を有するリチウム複合酸化物、または式(G)に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、LiNi0.50Co0.20Mn0.302、LiaCoO2(a≒1)、LibNiO2(b≒1)、Lic1Nic2Co1-c22(c1≒1,0<c2<1)、LidMn24(d≒1)あるいはLieFePO4(e≒1)などがある。
(Modification)
The positive electrode active material may include two or more positive electrode active materials capable of inserting and extracting lithium (Li). That is, the composite oxide having the above-mentioned spinel structure and one or more other positive electrode active materials may be included. As the positive electrode active material other than the composite oxide described above, for example, lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium are suitable, and two or more of these are mixed. May be used. In order to increase the energy density, a lithium-containing compound containing lithium, a transition metal element, and oxygen (O) is preferable. Examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt structure shown in Formula (A) and a lithium composite phosphate having an olivine structure shown in Formula (B). Can be mentioned. It is more preferable that the lithium-containing compound includes at least one member selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), and iron (Fe) as a transition metal element. Examples of such a lithium-containing compound include a lithium composite oxide having a layered rock salt type structure represented by the formula (C), formula (D), or formula (E), and a spinel type compound represented by the formula (F). Examples thereof include a lithium composite oxide having a structure, or a lithium composite phosphate having an olivine structure shown in the formula (G). Specifically, LiNi 0.50 Co 0.20 Mn 0.30 O 2 , Li a CoO 2 (A≈1), Li b NiO 2 (b≈1), Li c1 Ni c2 Co 1-c2 O 2 (c1≈1, 0 <c2 <1), Li d Mn 2 O 4 (d≈1) or Li e FePO 4 (e≈1).

LipNi(1-q-r)MnqM1r(2-y)z ・・・(A)
(但し、式(A)中、M1は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)を除く2族〜15族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。Xは、酸素(O)以外の16族元素および17族元素のうち少なくとも1種を示す。p、q、y、zは、0≦p≦1.5、0≦q≦1.0、0≦r≦1.0、−0.10≦y≦0.20、0≦z≦0.2の範囲内の値である。)
Li p Ni (1-qr) Mn q M1 r O (2-y) X z ··· (A)
(In the formula (A), M1 represents at least one element selected from Groups 2 to 15 excluding nickel (Ni) and manganese (Mn). X represents Group 16 other than oxygen (O)) It represents at least one of elements and group 17. Elements p, q, y, and z are 0 ≦ p ≦ 1.5, 0 ≦ q ≦ 1.0, 0 ≦ r ≦ 1.0, −0.10. ≦ y ≦ 0.20 and 0 ≦ z ≦ 0.2.

LiaM2bPO4 ・・・(B)
(但し、式(B)中、M2は、2族〜15族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。a、bは、0≦a≦2.0、0.5≦b≦2.0の範囲内の値である。)
Li a M2 b PO 4 (B)
(In the formula (B), M2 represents at least one element selected from Groups 2 to 15. a and b are 0 ≦ a ≦ 2.0 and 0.5 ≦ b ≦ 2.0. It is a value within the range.)

LifMn(1-g-h)NigM3h(2-j)k ・・・(C)
(但し、式(C)中、M3は、コバルト(Co)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。f、g、h、jおよびkは、0.8≦f≦1.2、0<g<0.5、0≦h≦0.5、g+h<1、−0.1≦j≦0.2、0≦k≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、fの値は完全放電状態における値を表している。)
Li f Mn (1-gh) Ni g M3 h O (2-j) F k (C)
(However, in formula (C), M3 is cobalt (Co), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), iron (Fe ), Copper (Cu), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr) and tungsten (W) F, g, h, j and k are 0.8 ≦ f ≦ 1.2, 0 <g <0.5, 0 ≦ h ≦ 0.5, g + h <1, −0.1 ≦ j. ≦ 0.2, 0 ≦ k ≦ 0.1 (The composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of f represents the value in the complete discharge state.)

LimNi(1-n)M4n(2-p)q ・・・(D)
(但し、式(D)中、M4は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。m、n、pおよびqは、0.8≦m≦1.2、0.005≦n≦0.5、−0.1≦p≦0.2、0≦q≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、mの値は完全放電状態における値を表している。)
Li m Ni (1-n) M4 n O (2-p) F q (D)
(However, in formula (D), M4 is cobalt (Co), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W). M, n, p and q are 0.8 ≦ m ≦ 1.2, 0.005 ≦ n ≦ 0.5, −0.1 ≦ p ≦ 0.2, 0 ≦ q ≦ 0.1. (Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of m represents a value in a fully discharged state.)

LirCo(1-s)M5s(2-t)u ・・・(E)
(但し、式(E)中、M5は、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。r、s、tおよびuは、0.8≦r≦1.2、0≦s<0.5、−0.1≦t≦0.2、0≦u≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、rの値は完全放電状態における値を表している。)
Li r Co (1-s) M5 s O (2-t) Fu (E)
(However, in formula (E), M5 is nickel (Ni), manganese (Mn), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W). R, s, t, and u are ranges of 0.8 ≦ r ≦ 1.2, 0 ≦ s <0.5, −0.1 ≦ t ≦ 0.2, and 0 ≦ u ≦ 0.1. (Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of r represents a value in a fully discharged state.)

LivMn2-wM6wxy ・・・(F)
(但し、式(F)中、M6は、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、スズ(Sn)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。v、w、xおよびyは、0.9≦v≦1.1、0≦w≦0.6、3.7≦x≦4.1、0≦y≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、vの値は完全放電状態における値を表している。)
Li v Mn 2-w M6 w O x F y (F)
(However, in formula (F), M6 is cobalt (Co), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tin (Sn), calcium (Ca), strontium (Sr), and tungsten (W). V, w, x, and y are in the range of 0.9 ≦ v ≦ 1.1, 0 ≦ w ≦ 0.6, 3.7 ≦ x ≦ 4.1, and 0 ≦ y ≦ 0.1. (Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of v represents the value in a fully discharged state.)

LizM7PO4 ・・・(G)
(但し、式(G)中、M7は、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、タングステン(W)およびジルコニウム(Zr)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。zは、0.9≦z≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、zの値は完全放電状態における値を表している。)
Li z M7PO 4 (G)
(However, in formula (G), M7 is cobalt (Co), manganese (Mn), iron (Fe), nickel (Ni), magnesium (Mg), aluminum (Al), boron (B), titanium (Ti ), Vanadium (V), niobium (Nb), copper (Cu), zinc (Zn), molybdenum (Mo), calcium (Ca), strontium (Sr), tungsten (W) and zirconium (Zr) Z represents a value in a range of 0.9 ≦ z ≦ 1.1, wherein the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of z is a value in a fully discharged state. Represents.)

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質としては、これらの他にも、MnO2、V25、V613、NiS、MoSなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。 In addition to these, examples of the positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium include inorganic compounds not containing lithium, such as MnO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , NiS, and MoS.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料は、上記以外のものであってもよい。また、上記で例示した正極活物質は、任意の組み合わせで2種以上混合されてもよい。   The positive electrode material capable of inserting and extracting lithium may be other than the above. Moreover, the positive electrode active material illustrated above may be mixed 2 or more types by arbitrary combinations.

<2.第2の実施形態>
[電池の構成]
図1は、本技術の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す断面図である。この非水電解質二次電池は、例えば5V級の高出力電位を有し、負極の容量が、電極反応物質であるリチウム(Li)の吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この非水電解質二次電池はいわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、一対の帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して積層し巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、ニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、電解液が注入され、セパレータ23に含浸されている。また、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12、13がそれぞれ配置されている。
<2. Second Embodiment>
[Battery configuration]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to a second embodiment of the present technology. This non-aqueous electrolyte secondary battery has a so-called lithium ion secondary battery that has a high output potential of, for example, 5 V class, and whose negative electrode capacity is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium (Li) as an electrode reactant. It is a battery. This non-aqueous electrolyte secondary battery is a so-called cylindrical type, and a pair of strip-like positive electrode 21 and strip-like negative electrode 22 are laminated and wound inside a substantially hollow cylindrical battery can 11 via a separator 23. The wound electrode body 20 is rotated. The battery can 11 is made of iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. An electrolyte is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. In addition, a pair of insulating plates 12 and 13 are respectively disposed perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、封口ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられている。これにより、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。封口ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 and a thermal resistance element (PTC element) 16 provided inside the battery lid 14 are provided via a sealing gasket 17. It is attached by caulking. Thereby, the inside of the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14, and when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating, the disk plate 15A is reversed and wound around the battery lid 14. The electrical connection with the electrode body 20 is cut off. The sealing gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and the surface is coated with asphalt.

巻回電極体20の中心には例えばセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。   For example, a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. A positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

図2は、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表す断面図である。以下、図2を参照しながら、二次電池を構成する正極21、負極22、セパレータ23、および電解液について順次説明する。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. Hereinafter, the positive electrode 21, the negative electrode 22, the separator 23, and the electrolytic solution constituting the secondary battery will be sequentially described with reference to FIG.

(正極)
正極21は、例えば、正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な1種または2種以上の正極活物質を含んでおり、必要に応じてグラファイトなどの導電剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んで構成されている。
(Positive electrode)
The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil. The positive electrode active material layer 21B includes, for example, one or more positive electrode active materials capable of inserting and extracting lithium, and a conductive agent such as graphite and a binder such as polyvinylidene fluoride as necessary. It is composed of an adhesive.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質としては、上述の第1の実施形態およびその変形例で説明したものを用いる。   As the positive electrode active material capable of inserting and extracting lithium, those described in the first embodiment and the modifications thereof are used.

(負極)
負極22は、例えば、負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅箔などの金属箔により構成されている。
(Negative electrode)
The negative electrode 22 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A. The anode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層21Bと同様の結着剤を含んで構成されている。   The negative electrode active material layer 22B includes one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material, and the positive electrode active material layer 21B as necessary. It is comprised including the binder similar to.

なお、この二次電池では、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の電気化学当量が、正極21の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極22にリチウム金属が析出しないようになっている。   In this secondary battery, the electrochemical equivalent of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is larger than the electrochemical equivalent of the positive electrode 21, and lithium metal is deposited on the negative electrode 22 during charging. It is supposed not to.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができるとともに、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。さらにまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and fired organic polymer compounds And carbon materials such as carbon fiber and activated carbon. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole. These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent characteristics can be obtained. Furthermore, those having a low charge / discharge potential, specifically, those having a charge / discharge potential close to that of lithium metal are preferable because a high energy density of the battery can be easily realized.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料とともに用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができるとともに、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include materials capable of inserting and extracting lithium and containing at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element. This is because a high energy density can be obtained by using such a material. In particular, the use with a carbon material is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. The negative electrode material may be a single element, alloy or compound of a metal element or metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. In the present technology, the alloy includes an alloy including one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. Some of the structures include a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them.

この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Examples of metal elements or metalloid elements constituting the negative electrode material include magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), and germanium (Ge). ), Tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd) ) Or platinum (Pt). These may be crystalline or amorphous.

中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)およびスズ(Sn)の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素(Si)およびスズ(Sn)は、リチウム(Li)を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Among these, as the negative electrode material, a material containing a 4B group metal element or a semimetal element in the short-period type periodic table as a constituent element is preferable, and at least one of silicon (Si) and tin (Sn) is particularly preferable. It is included as an element. This is because silicon (Si) and tin (Sn) have a large ability to occlude and release lithium (Li), and a high energy density can be obtained.

スズ(Sn)の合金としては、例えば、スズ(Sn)以外の第2の構成元素として、ケイ素(Si)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)、およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。ケイ素(Si)の合金としては、例えば、ケイ素(Si)以外の第2の構成元素として、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。   As an alloy of tin (Sn), for example, as a second constituent element other than tin (Sn), silicon (Si), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr) The thing containing at least 1 sort is mentioned. As an alloy of silicon (Si), for example, as a second constituent element other than silicon (Si), tin (Sn), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr). The thing containing 1 type is mentioned.

スズ(Sn)の化合物あるいはケイ素(Si)の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、スズ(Sn)またはケイ素(Si)に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。   Examples of the tin (Sn) compound or silicon (Si) compound include those containing oxygen (O) or carbon (C). In addition to tin (Sn) or silicon (Si), the above-described compounds are used. Two constituent elements may be included.

中でも、この負極材料としては、コバルト(Co)と、スズ(Sn)と、炭素(C)とを構成元素として含み、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズ(Sn)とコバルト(Co)との合計に対するコバルト(Co)の割合が30質量%以上70質量%以下であるSnCoC含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができるとともに、優れたサイクル特性を得ることができるからである。   Among these, as the negative electrode material, cobalt (Co), tin (Sn), and carbon (C) are included as constituent elements, and the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less. And the SnCoC containing material whose ratio of cobalt (Co) with respect to the sum total of tin (Sn) and cobalt (Co) is 30 mass% or more and 70 mass% or less is preferable. This is because, in such a composition range, a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained.

このSnCoC含有材料は、必要に応じてさらに他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素(Si)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、インジウム(In)、ニオブ(Nb)、ゲルマニウム(Ge)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、リン(P)、ガリウム(Ga)またはビスマス(Bi)が好ましく、2種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性をさらに向上させることができるからである。   This SnCoC-containing material may further contain other constituent elements as necessary. Examples of other constituent elements include silicon (Si), iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), indium (In), niobium (Nb), germanium (Ge), titanium (Ti), and molybdenum. (Mo), aluminum (Al), phosphorus (P), gallium (Ga) or bismuth (Bi) are preferable and may contain two or more. This is because the capacity or cycle characteristics can be further improved.

なお、このSnCoC含有材料は、スズ(Sn)と、コバルト(Co)と、炭素(C)とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このSnCoC含有材料では、構成元素である炭素(C)の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズ(Sn)等が凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素(C)が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。   This SnCoC-containing material has a phase containing tin (Sn), cobalt (Co), and carbon (C), and this phase has a low crystallinity or an amorphous structure. It is preferable. In this SnCoC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon (C) as a constituent element is bonded to a metal element or a metalloid element as another constituent element. The decrease in cycle characteristics is considered to be due to aggregation or crystallization of tin (Sn) or the like. However, the combination of carbon (C) with other elements suppresses such aggregation or crystallization. Because it can.

さらに、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、他の金属化合物または高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、チタン酸リチウム(Li4Ti512)、二酸化マンガン(MnO2)、酸化バナジウム(V25、V613)などの酸化物、硫化ニッケル(NiS)、硫化モリブデン(MoS2)などの硫化物、または窒化リチウム(Li3N)などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどが挙げられる。 Further, examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include other metal compounds or polymer materials. Other metal compounds include oxides such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), manganese dioxide (MnO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 , V 6 O 13 ), nickel sulfide (NiS), Examples thereof include sulfides such as molybdenum sulfide (MoS 2 ) and lithium nitrides such as lithium nitride (Li 3 N), and examples of the polymer material include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole.

(セパレータ)
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜を単層で、またはそれらを複数積層したもの用いることができる。特に、セパレータ23としては、ポリオレフィン製の多孔質膜が好ましい。ショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるからである。また、セパレータ23としては、ポリオレフィンなどの微多孔膜上に、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの多孔性の樹脂層を形成したものを用いてもよい。
(Separator)
The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. As the separator 23, for example, a porous film made of a synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of a ceramic may be used as a single layer or a plurality of stacked layers. In particular, the separator 23 is preferably a polyolefin porous film. It is because it is excellent in the short-circuit prevention effect and can improve the safety of the battery by the shutdown effect. Further, as the separator 23, a separator in which a porous resin layer such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or polytetrafluoroethylene (PTFE) is formed on a microporous film such as polyolefin may be used.

(電解液)
セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。
(Electrolyte)
The separator 23 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. This electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent.

溶媒としては、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。   As the solvent, cyclic carbonates such as ethylene carbonate or propylene carbonate can be used, and it is preferable to use one of ethylene carbonate and propylene carbonate, particularly a mixture of both. This is because the cycle characteristics can be improved.

溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピルなどの鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。   As the solvent, in addition to these cyclic carbonates, a chain carbonate such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate or methylpropyl carbonate is preferably mixed and used. This is because high ionic conductivity can be obtained.

溶媒としては、さらにまた、2,4−ジフルオロアニソールあるいは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量を向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性を向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性を向上させることができるので好ましい。   It is preferable that the solvent further contains 2,4-difluoroanisole or vinylene carbonate. This is because 2,4-difluoroanisole can improve discharge capacity, and vinylene carbonate can improve cycle characteristics. Therefore, it is preferable to use a mixture of these because the discharge capacity and cycle characteristics can be improved.

これらの他にも、溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどが挙げられる。   In addition to these, examples of the solvent include butylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3- Dioxolane, methyl acetate, methyl propionate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropironitrile, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N-dimethyl Examples include imidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, dimethyl sulfoxide, and trimethyl phosphate.

なお、これらの非水溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。   A compound obtained by substituting at least a part of hydrogen in these non-aqueous solvents with fluorine may be preferable because the reversibility of the electrode reaction may be improved depending on the type of electrode to be combined.

電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C654、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF33、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、ジフルオロ[オキソラト−O,O']ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、あるいはLiBrなどが挙げられる。中でも、LiPF6は高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。 As electrolyte salt, lithium salt is mentioned, for example, 1 type may be used independently, and 2 or more types may be mixed and used for it. Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate, lithium bisoxalate borate, or LiBr. Among them, LiPF 6 is preferable because it can obtain high ion conductivity and can improve cycle characteristics.

[電池の製造方法]
次に、本技術の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層21Bを形成し、正極21を形成する。
[Battery manufacturing method]
Next, an example of a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment of the present technology will be described.
First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like material. A positive electrode mixture slurry is prepared. Next, this positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21 </ b> A, the solvent is dried, and the positive electrode active material layer 21 </ b> B is formed by compression molding with a roll press or the like, thereby forming the positive electrode 21.

また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。   Further, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry Is made. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, the solvent is dried, and the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 22 is manufactured.

次に、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けるとともに、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。次に、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回する。次に、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接するとともに、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12、13で挟み電池缶11の内部に収納する。次に、正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。次に、電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16を封口ガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1に示した二次電池が得られる。   Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. Next, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23. Next, the front end of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the front end of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11, and the wound positive electrode 21 and negative electrode 22 are connected with the pair of insulating plates 12 and 13. It is housed inside the sandwiched battery can 11. Next, after the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated in the battery can 11, the electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. Next, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a sealing gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 1 is obtained.

この第2の実施形態に係る非水電解質二次電池では、正極21が上述の第1の実施形態に係る正極活物質を含んでいるので、サイクル特性を向上することができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment, since the positive electrode 21 includes the positive electrode active material according to the first embodiment described above, the cycle characteristics can be improved.

<3.第3の実施形態>
[電池の構成]
図3は、本技術の第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。この二次電池は、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
<3. Third Embodiment>
[Battery configuration]
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration example of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third embodiment of the present technology. In this secondary battery, a wound electrode body 30 to which a positive electrode lead 31 and a negative electrode lead 32 are attached is accommodated in a film-like exterior member 40, and can be reduced in size, weight, and thickness. ing.

正極リード31および負極リード32は、それぞれ、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード31および負極リード32は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are led out from the inside of the exterior member 40 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are made of, for example, a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 40 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. For example, the exterior member 40 is disposed so that the polyethylene film side and the wound electrode body 30 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive. An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材40は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有する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または金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 40 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図4は、図3に示した巻回電極体30のIV−IV線に沿った断面図である。巻回電極体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ37により保護されている。   4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The wound electrode body 30 is obtained by stacking and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 with a separator 35 and an electrolyte layer 36 interposed therebetween, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 37.

正極33は、正極集電体33Aの片面あるいは両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの片面あるいは両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bと正極活物質層33Bとが対向するように配置されている。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34A、負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、それぞれ第2の実施形態における正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。   The positive electrode 33 has a structure in which a positive electrode active material layer 33B is provided on one or both surfaces of a positive electrode current collector 33A. The negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B and the positive electrode active material layer 33B are arranged to face each other. Yes. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 are respectively the positive electrode current collector 21A, the positive electrode active material layer 21B, and the negative electrode in the second embodiment. This is the same as the current collector 22A, the negative electrode active material layer 22B, and the separator 23.

電解質層36は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層36は高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液の組成は、第2の実施形態に係る二次電池と同様である。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的な安定性の点からはポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound serving as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. The gel electrolyte layer 36 is preferable because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented. The composition of the electrolytic solution is the same as that of the secondary battery according to the second embodiment. Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, and polysiloxane. , Polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene or polycarbonate. In particular, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene or polyethylene oxide is preferable from the viewpoint of electrochemical stability.

[電池の製造方法]
次に、本技術の第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
[Battery manufacturing method]
Next, an example of a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third embodiment of the present technology will be described.

まず、正極33および負極34のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層36を形成する。次に、正極集電体33Aの端部に正極リード31を溶接により取り付けるとともに、負極集電体34Aの端部に負極リード32を溶接により取り付ける。次に、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ37を接着して巻回電極体30を形成する。最後に、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図3および図4に示した二次電池が得られる。   First, a precursor solution containing a solvent, an electrolyte salt, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 36. Next, the positive electrode lead 31 is attached to the end portion of the positive electrode current collector 33A by welding, and the negative electrode lead 32 is attached to the end portion of the negative electrode current collector 34A by welding. Next, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed are laminated via a separator 35 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and a protective tape 37 is attached to the outermost peripheral portion. The wound electrode body 30 is formed by bonding. Finally, for example, the wound electrode body 30 is sandwiched between the exterior members 40, and the outer edges of the exterior members 40 are sealed and sealed by heat fusion or the like. At that time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 3 and FIG. 4 is obtained.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述のようにして正極33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付ける。次に、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。次に、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40の内部に収納する。次に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材40の内部に注入する。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are produced as described above, and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34. Next, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are laminated and wound via the separator 35, and a protective tape 37 is adhered to the outermost peripheral portion to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge except for one side is heat-sealed to form a bag shape, which is then stored inside the exterior member 40. Next, an electrolyte composition including a solvent, an electrolyte salt, a monomer that is a raw material of the polymer compound, a polymerization initiator, and other materials such as a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the exterior member Inject into 40.

次に、電解質用組成物を外装部材40内に注入したのち、外装部材40の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層36を形成する。以上により、図3に示した二次電池が得られる。   Next, after injecting the electrolyte composition into the exterior member 40, the opening of the exterior member 40 is heat-sealed in a vacuum atmosphere and sealed. Next, the gelled electrolyte layer 36 is formed by applying heat to polymerize the monomer to obtain a polymer compound. Thus, the secondary battery shown in FIG. 3 is obtained.

この第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の作用および効果は、第2の実施形態に係る非水電解質二次電池と同様である。   The operation and effect of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the third embodiment are the same as those of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the second embodiment.

<4.第4の実施形態>
(電池パックの例)
図5は、本技術の非水電解質二次電池(以下、二次電池と適宜称する)を電池パックに適用した場合の回路構成例を示すブロック図である。電池パックは、組電池301、外装、充電制御スイッチ302aと、放電制御スイッチ303a、を備えるスイッチ部304、電流検出抵抗307、温度検出素子308、制御部310を備えている。
<4. Fourth Embodiment>
(Example of battery pack)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a circuit configuration example when a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present technology (hereinafter appropriately referred to as a secondary battery) is applied to a battery pack. The battery pack includes a switch unit 304 including an assembled battery 301, an exterior, a charge control switch 302a, and a discharge control switch 303a, a current detection resistor 307, a temperature detection element 308, and a control unit 310.

また、電池パックは、正極端子321および負極端子322を備え、充電時には正極端子321および負極端子322がそれぞれ充電器の正極端子、負極端子に接続され、充電が行われる。また、電子機器使用時には、正極端子321および負極端子322がそれぞれ電子機器の正極端子、負極端子に接続され、放電が行われる。   In addition, the battery pack includes a positive electrode terminal 321 and a negative electrode terminal 322. During charging, the positive electrode terminal 321 and the negative electrode terminal 322 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the charger, respectively, and charging is performed. Further, when the electronic device is used, the positive electrode terminal 321 and the negative electrode terminal 322 are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the electronic device, respectively, and discharge is performed.

組電池301は、複数の二次電池301aを直列および/または並列に接続してなる。この二次電池301aは本技術の二次電池である。なお、図5では、6つの二次電池301aが、2並列3直列(2P3S)に接続された場合が例として示されているが、その他、n並列m直列(n、mは整数)のように、どのような接続方法でもよい。   The assembled battery 301 is formed by connecting a plurality of secondary batteries 301a in series and / or in parallel. The secondary battery 301a is a secondary battery of the present technology. In addition, in FIG. 5, the case where six secondary batteries 301a are connected in two parallel three series (2P3S) is shown as an example, but in addition, n parallel m series (n and m are integers) Any connection method may be used.

スイッチ部304は、充電制御スイッチ302aおよびダイオード302b、ならびに放電制御スイッチ303aおよびダイオード303bを備え、制御部310によって制御される。ダイオード302bは、正極端子321から組電池301の方向に流れる充電電流に対して逆方向で、負極端子322から組電池301の方向に流れる放電電流に対して順方向の極性を有する。ダイオード303bは、充電電流に対して順方向で、放電電流に対して逆方向の極性を有する。なお、例では+側にスイッチ部を設けているが、−側に設けてもよい。   The switch unit 304 includes a charge control switch 302a and a diode 302b, and a discharge control switch 303a and a diode 303b, and is controlled by the control unit 310. The diode 302b has a reverse polarity with respect to the charging current flowing from the positive terminal 321 in the direction of the assembled battery 301 and the forward polarity with respect to the discharging current flowing from the negative terminal 322 in the direction of the assembled battery 301. The diode 303b has a forward polarity with respect to the charging current and a reverse polarity with respect to the discharging current. In the example, the switch portion is provided on the + side, but may be provided on the − side.

充電制御スイッチ302aは、電池電圧が過充電検出電圧となった場合にOFFされて、組電池301の電流経路に充電電流が流れないように充放電制御部によって制御される。充電制御スイッチのOFF後は、ダイオード302bを介することによって放電のみが可能となる。また、充電時に大電流が流れた場合にOFFされて、組電池301の電流経路に流れる充電電流を遮断するように、制御部310によって制御される。   The charge control switch 302 a is turned off when the battery voltage becomes the overcharge detection voltage, and is controlled by the charge / discharge control unit so that the charge current does not flow in the current path of the assembled battery 301. After the charge control switch is turned off, only discharging is possible through the diode 302b. Further, it is turned off when a large current flows during charging, and is controlled by the control unit 310 so that the charging current flowing in the current path of the assembled battery 301 is cut off.

放電制御スイッチ303aは、電池電圧が過放電検出電圧となった場合にOFFされて、組電池301の電流経路に放電電流が流れないように制御部310によって制御される。放電制御スイッチ303aのOFF後は、ダイオード303bを介することによって充電のみが可能となる。また、放電時に大電流が流れた場合にOFFされて、組電池301の電流経路に流れる放電電流を遮断するように、制御部310によって制御される。   The discharge control switch 303a is turned off when the battery voltage becomes the overdischarge detection voltage, and is controlled by the control unit 310 so that the discharge current does not flow through the current path of the assembled battery 301. After the discharge control switch 303a is turned off, only charging is possible via the diode 303b. Further, it is turned off when a large current flows during discharging, and is controlled by the control unit 310 so as to cut off the discharging current flowing in the current path of the assembled battery 301.

温度検出素子308は例えばサーミスタであり、組電池301の近傍に設けられ、組電池301の温度を測定して測定温度を制御部310に供給する。電圧検出部311は、組電池301およびそれを構成する各二次電池301aの電圧を測定し、この測定電圧をA/D変換して、制御部310に供給する。電流測定部313は、電流検出抵抗307を用いて電流を測定し、この測定電流を制御部310に供給する。   The temperature detection element 308 is, for example, a thermistor, is provided in the vicinity of the assembled battery 301, measures the temperature of the assembled battery 301, and supplies the measured temperature to the control unit 310. The voltage detection unit 311 measures the voltage of the assembled battery 301 and each secondary battery 301a constituting the assembled battery 301, performs A / D conversion on the measured voltage, and supplies the voltage to the control unit 310. The current measurement unit 313 measures the current using the current detection resistor 307 and supplies this measurement current to the control unit 310.

スイッチ制御部314は、電圧検出部311および電流測定部313から入力された電圧および電流を基に、スイッチ部304の充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aを制御する。スイッチ制御部314は、二次電池301aのいずれかの電圧が過充電検出電圧もしくは過放電検出電圧以下になったとき、また、大電流が急激に流れたときに、スイッチ部304に制御信号を送ることにより、過充電および過放電、過電流充放電を防止する。   The switch control unit 314 controls the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a of the switch unit 304 based on the voltage and current input from the voltage detection unit 311 and the current measurement unit 313. The switch control unit 314 sends a control signal to the switch unit 304 when any voltage of the secondary battery 301a falls below the overcharge detection voltage or overdischarge detection voltage, or when a large current flows suddenly. By sending, overcharge, overdischarge, and overcurrent charge / discharge are prevented.

ここで、例えば、二次電池301aがリチウムイオン二次電池の場合、過充電検出電圧が例えば4.20V±0.05Vと定められ、過放電検出電圧が例えば2.4V±0.1Vと定められる。   Here, for example, when the secondary battery 301a is a lithium ion secondary battery, the overcharge detection voltage is determined to be, for example, 4.20V ± 0.05V, and the overdischarge detection voltage is determined to be, for example, 2.4V ± 0.1V. It is done.

充放電スイッチは、例えばMOSFETなどの半導体スイッチを使用できる。この場合MOSFETの寄生ダイオードがダイオード302bおよび303bとして機能する。充放電スイッチとして、Pチャンネル型FETを使用した場合は、スイッチ制御部314は、充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aのそれぞれのゲートに対して、制御信号DOおよびCOをそれぞれ供給する。充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aはPチャンネル型である場合、ソース電位より所定値以上低いゲート電位によってONする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号COおよびDOをローレベルとし、充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aをON状態とする。   As the charge / discharge switch, for example, a semiconductor switch such as a MOSFET can be used. In this case, the parasitic diode of the MOSFET functions as the diodes 302b and 303b. When a P-channel FET is used as the charge / discharge switch, the switch control unit 314 supplies control signals DO and CO to the gates of the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a, respectively. When the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a are P-channel type, they are turned on by a gate potential that is lower than the source potential by a predetermined value or more. That is, in normal charging and discharging operations, the control signals CO and DO are set to the low level, and the charging control switch 302a and the discharging control switch 303a are turned on.

そして、例えば過充電もしくは過放電の際には、制御信号COおよびDOをハイレベルとし、充電制御スイッチ302aおよび放電制御スイッチ303aをOFF状態とする。   For example, during overcharge or overdischarge, the control signals CO and DO are set to a high level, and the charge control switch 302a and the discharge control switch 303a are turned off.

メモリ317は、RAMやROMからなり例えば不揮発性メモリであるEPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)などからなる。メモリ317では、制御部310で演算された数値や、製造工程の段階で測定された各二次電池301aの初期状態における電池の内部抵抗値などが予め記憶され、また適宜、書き換えも可能である。(また、二次電池301aの満充電容量を記憶させておくことで、制御部310とともに例えば残容量を算出することができる。   The memory 317 includes a RAM and a ROM, and includes, for example, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) that is a nonvolatile memory. In the memory 317, the numerical value calculated by the control unit 310, the internal resistance value of the battery in the initial state of each secondary battery 301a measured in the manufacturing process, and the like are stored in advance, and can be appropriately rewritten. . (Also, by storing the full charge capacity of the secondary battery 301a, for example, the remaining capacity can be calculated together with the control unit 310.

温度検出部318では、温度検出素子308を用いて温度を測定し、異常発熱時に充放電制御を行ったり、残容量の算出における補正を行う。   The temperature detection unit 318 measures the temperature using the temperature detection element 308, performs charge / discharge control during abnormal heat generation, and performs correction in the calculation of the remaining capacity.

<5.第5の実施形態>
上述した非水電解質二次電池およびこれを用いた電池パックは、例えば電子機器や電動車両、蓄電装置などの機器に搭載または電力を供給するために使用することができる。
<5. Fifth Embodiment>
The nonaqueous electrolyte secondary battery and the battery pack using the nonaqueous electrolyte battery described above can be used for mounting or supplying power to devices such as electronic devices, electric vehicles, and power storage devices.

電子機器として、例えばノート型パソコン、PDA(携帯情報端末)、携帯電話、コードレスフォン子機、ビデオムービー、デジタルスチルカメラ、電子書籍、電子辞書、音楽プレイヤー、ラジオ、ヘッドホン、ゲーム機、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられる。   Examples of electronic devices include notebook computers, PDAs (personal digital assistants), mobile phones, cordless phones, video movies, digital still cameras, electronic books, electronic dictionaries, music players, radios, headphones, game consoles, navigation systems, Memory card, pacemaker, hearing aid, electric tool, electric shaver, refrigerator, air conditioner, TV, stereo, water heater, microwave oven, dishwasher, washing machine, dryer, lighting equipment, toys, medical equipment, robots, road conditioners, traffic lights Etc.

また、電動車両としては、例えば鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)などが挙げられ、これらの駆動用電源または補助用電源として用いられる。   In addition, examples of the electric vehicle include a railway vehicle, a golf cart, an electric cart, an electric vehicle (including a hybrid vehicle), and the like, and are used as a driving power source or an auxiliary power source.

蓄電装置としては、例えば住宅をはじめとする建築物用または発電設備用の電力貯蔵用電源などが挙げられる。   Examples of the power storage device include a power storage power source for buildings such as houses or power generation facilities.

以下では、上述した適用例のうち、上述した本技術の非水電解質二次電池を適用した蓄電装置を用いた蓄電システムの具体例を説明する。   Below, the specific example of the electrical storage system using the electrical storage apparatus to which the nonaqueous electrolyte secondary battery of this technique mentioned above is applied among the application examples mentioned above is demonstrated.

この蓄電システムは、例えば下記の様な構成が挙げられる。第1の蓄電システムは、再生可能エネルギーから発電を行う発電装置によって蓄電装置が充電される蓄電システムである。第2の蓄電システムは、蓄電装置を有し、蓄電装置に接続される電子機器に電力を供給する蓄電システムである。第3の蓄電システムは、蓄電装置から、電力の供給を受ける電子機器である。これらの蓄電システムは、外部の電力供給網と協働して電力の効率的な供給を図るシステムとして実施される。   This power storage system has the following configuration, for example. The first power storage system is a power storage system in which a power storage device is charged by a power generation device that generates power from renewable energy. The second power storage system is a power storage system that includes a power storage device and supplies power to an electronic device connected to the power storage device. The third power storage system is an electronic device that receives power supply from the power storage device. These power storage systems are implemented as a system for efficiently supplying power in cooperation with an external power supply network.

さらに、第4の蓄電システムは、蓄電装置から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、蓄電装置に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう制御装置とを有する電動車両である。第5の蓄電システムは、他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報送受信部とを備え、送受信部が受信した情報に基づき、上述した蓄電装置の充放電制御を行う電力システムである。第6の蓄電システムは、上述した蓄電装置から、電力の供給を受け、または発電装置または電力網から蓄電装置に電力を供給する電力システムである。以下、蓄電システムについて説明する。   Furthermore, the fourth power storage system includes an electric vehicle having a conversion device that receives power supplied from the power storage device and converts the power into a driving force of the vehicle, and a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the power storage device. It is. The fifth power storage system is a power system that includes a power information transmission / reception unit that transmits / receives signals to / from other devices via a network, and performs charge / discharge control of the power storage device described above based on information received by the transmission / reception unit. . The sixth power storage system is a power system that receives power from the power storage device described above or supplies power from the power generation device or the power network to the power storage device. Hereinafter, the power storage system will be described.

(応用例としての住宅における蓄電システム)
本技術の非水電解質二次電池を用いた蓄電装置を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図6を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102cなどの集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108などを介し、電力が蓄電装置103に供給される。これとともに、家庭内発電装置104などの独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
(Power storage system in a house as an application example)
An example in which a power storage device using the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present technology is applied to a residential power storage system will be described with reference to FIG. For example, in the power storage system 100 for the house 101, electric power is stored from the centralized power system 102 such as the thermal power generation 102a, the nuclear power generation 102b, and the hydroelectric power generation 102c through the power network 109, the information network 112, the smart meter 107, the power hub 108, and the like. Supplied to the device 103. At the same time, power is supplied to the power storage device 103 from an independent power source such as the home power generation device 104. The electric power supplied to the power storage device 103 is stored. Electric power used in the house 101 is fed using the power storage device 103. The same power storage system can be used not only for the house 101 but also for buildings.

住宅101には、発電装置104、電力消費装置105、蓄電装置103、各装置を制御する制御装置110、スマートメータ107、各種情報を取得するセンサ111が設けられている。各装置は、電力網109および情報網112によって接続されている。発電装置104として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置105および/または蓄電装置103に供給される。電力消費装置105は、冷蔵庫105a、空調装置105b、テレビジョン受信機105c、風呂105dなどである。さらに、電力消費装置105には、電動車両106が含まれる。電動車両106は、電気自動車106a、ハイブリッドカー106b、電気バイク106cである。   The house 101 is provided with a power generation device 104, a power consumption device 105, a power storage device 103, a control device 110 that controls each device, a smart meter 107, and a sensor 111 that acquires various types of information. Each device is connected by a power network 109 and an information network 112. A solar cell, a fuel cell, or the like is used as the power generation device 104, and the generated power is supplied to the power consumption device 105 and / or the power storage device 103. The power consuming device 105 is a refrigerator 105a, an air conditioner 105b, a television receiver 105c, a bath 105d, or the like. Furthermore, the electric power consumption device 105 includes an electric vehicle 106. The electric vehicle 106 is an electric vehicle 106a, a hybrid car 106b, and an electric motorcycle 106c.

蓄電装置103に対して、本技術の非水電解質二次電池が適用される。本技術の非水電解質二次電池は、例えば上述したリチウムイオン二次電池によって構成されていてもよい。スマートメータ107は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網109は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数を組み合わせてもよい。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present technology is applied to the power storage device 103. The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present technology may be configured by, for example, the above-described lithium ion secondary battery. The smart meter 107 has a function of measuring the usage amount of commercial power and transmitting the measured usage amount to an electric power company. The power network 109 may be one or a combination of DC power supply, AC power supply, and non-contact power supply.

各種のセンサ111は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ111により取得された情報は、制御装置110に送信される。センサ111からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置105を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置110は、住宅101に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。   The various sensors 111 are, for example, human sensors, illuminance sensors, object detection sensors, power consumption sensors, vibration sensors, contact sensors, temperature sensors, infrared sensors, and the like. Information acquired by various sensors 111 is transmitted to the control device 110. Based on the information from the sensor 111, the weather state, the state of a person, and the like can be grasped, and the power consumption device 105 can be automatically controlled to minimize the energy consumption. Furthermore, the control device 110 can transmit information regarding the house 101 to an external power company or the like via the Internet.

パワーハブ108によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置110と接続される情報網112の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路)などの通信インターフェースを使う方法、Bluetooth、ZigBee、Wi−Fiなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。   The power hub 108 performs processing such as branching of power lines and DC / AC conversion. Communication methods of the information network 112 connected to the control device 110 include a method using a communication interface such as UART (Universal Asynchronous Receiver-Transceiver), and wireless communication such as Bluetooth, ZigBee, and Wi-Fi. There is a method of using a sensor network according to the standard. The Bluetooth method is applied to multimedia communication and can perform one-to-many connection communication. ZigBee uses the physical layer of IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4. IEEE 802.15.4 is the name of a short-range wireless network standard called PAN (Personal Area Network) or W (Wireless) PAN.

制御装置110は、外部のサーバ113と接続されている。このサーバ113は、住宅101、電力会社、サービスプロバイダーの何れかによって管理されていてもよい。サーバ113が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信してもよいが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機など)から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)などに、表示されてもよい。   The control device 110 is connected to an external server 113. The server 113 may be managed by any one of the house 101, the power company, and the service provider. The information transmitted and received by the server 113 is, for example, information related to power consumption information, life pattern information, power charges, weather information, natural disaster information, and power transactions. These pieces of information may be transmitted / received from a power consuming device in the home (for example, a television receiver) or may be transmitted / received from a device outside the home (for example, a mobile phone). Such information may be displayed on a device having a display function, such as a television receiver, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistants).

各部を制御する制御装置110は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などで構成され、この例では、蓄電装置103に格納されている。制御装置110は、蓄電装置103、家庭内発電装置104、電力消費装置105、各種のセンサ111、サーバ113と情報網112により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていてもよい。   The control device 110 that controls each unit includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like, and is stored in the power storage device 103 in this example. The control device 110 is connected to the power storage device 103, the home power generation device 104, the power consumption device 105, the various sensors 111, the server 113 and the information network 112, and adjusts, for example, the amount of commercial power used and the amount of power generation. It has a function. In addition, you may provide the function etc. which carry out an electric power transaction in an electric power market.

以上のように、電力が火力102a、原子力102b、水力102cなどの集中型電力系統102のみならず、家庭内発電装置104(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置103に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置104の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置103に蓄えるとともに、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置103に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置103によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。   As described above, the electric power can be stored not only in the centralized power system 102 such as the thermal power 102a, the nuclear power 102b, and the hydropower 102c but also in the power storage device 103 from the home power generation device 104 (solar power generation, wind power generation). it can. Therefore, even if the generated power of the home power generation device 104 fluctuates, it is possible to perform control such that the amount of power to be sent to the outside is constant or discharge is performed as necessary. For example, the electric power obtained by solar power generation is stored in the power storage device 103, and midnight power with a low charge is stored in the power storage device 103 at night, and the power stored by the power storage device 103 is discharged during a high daytime charge. You can also use it.

なお、この例では、制御装置110が蓄電装置103内に格納される例を説明したが、スマートメータ107内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。   In this example, the example in which the control device 110 is stored in the power storage device 103 has been described. However, the control device 110 may be stored in the smart meter 107 or may be configured independently. Furthermore, the power storage system 100 may be used for a plurality of homes in an apartment house, or may be used for a plurality of detached houses.

(応用例としての車両における蓄電システム)
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図7を参照して説明する。図7に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
(Power storage system in vehicles as an application example)
An example in which the present technology is applied to a power storage system for a vehicle will be described with reference to FIG. FIG. 7 schematically shows an example of the configuration of a hybrid vehicle that employs a series hybrid system to which the present technology is applied. A series hybrid system is a car that runs on an electric power driving force conversion device using electric power generated by a generator driven by an engine or electric power once stored in a battery.

このハイブリッド車両200には、エンジン201、発電機202、電力駆動力変換装置203、駆動輪204a、駆動輪204b、車輪205a、車輪205b、バッテリー208、車両制御装置209、各種センサ210、充電口211が搭載されている。バッテリー208に対して、上述した本技術の非水電解質二次電池が適用される。   The hybrid vehicle 200 includes an engine 201, a generator 202, a power driving force conversion device 203, driving wheels 204a, driving wheels 204b, wheels 205a, wheels 205b, a battery 208, a vehicle control device 209, various sensors 210, and a charging port 211. Is installed. The above-described nonaqueous electrolyte secondary battery of the present technology is applied to the battery 208.

ハイブリッド車両200は、電力駆動力変換装置203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置203の一例は、モータである。バッテリー208の電力によって電力駆動力変換装置203が作動し、この電力駆動力変換装置203の回転力が駆動輪204a、204bに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流(DC−AC)あるいは逆変換(AC−DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置203が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ210は、車両制御装置209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。   The hybrid vehicle 200 runs using the power driving force conversion device 203 as a power source. An example of the power driving force conversion device 203 is a motor. The electric power / driving force converter 203 is operated by the electric power of the battery 208, and the rotational force of the electric power / driving force converter 203 is transmitted to the driving wheels 204a and 204b. In addition, by using a direct current-alternating current (DC-AC) or reverse conversion (AC-DC conversion) where necessary, the power driving force conversion device 203 can be applied to either an AC motor or a DC motor. The various sensors 210 control the engine speed via the vehicle control device 209 and control the opening (throttle opening) of a throttle valve (not shown). The various sensors 210 include a speed sensor, an acceleration sensor, an engine speed sensor, and the like.

エンジン201の回転力は発電機202に伝えられ、その回転力によって発電機202により生成された電力をバッテリー208に蓄積することが可能である。   The rotational force of the engine 201 is transmitted to the generator 202, and the electric power generated by the generator 202 by the rotational force can be stored in the battery 208.

図示しない制動機構によりハイブリッド車両200が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置203により生成された回生電力がバッテリー208に蓄積される。   When the hybrid vehicle 200 decelerates by a braking mechanism (not shown), the resistance force at the time of deceleration is applied as a rotational force to the power driving force conversion device 203, and the regenerative electric power generated by the power driving force conversion device 203 by this rotational force is used as the battery 208. Accumulated in.

バッテリー208は、ハイブリッド車両200の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。   The battery 208 can be connected to a power source external to the hybrid vehicle 200 to receive power supply from the external power source using the charging port 211 as an input port and store the received power.

図示しないが、二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。   Although not shown, an information processing apparatus that performs information processing related to vehicle control based on information related to the secondary battery may be provided. As such an information processing apparatus, for example, there is an information processing apparatus that displays a remaining battery level based on information on the remaining battery level.

なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、またはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力がいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。   In the above description, a series hybrid vehicle that runs on a motor using electric power generated by a generator that is driven by an engine or electric power that is temporarily stored in a battery has been described as an example. However, the present technology is also effective for a parallel hybrid vehicle in which the engine and motor outputs are both driving sources, and the system is switched between the three modes of driving with only the engine, driving with the motor, and engine and motor. Applicable. Furthermore, the present technology can be effectively applied to a so-called electric vehicle that travels only by a drive motor without using an engine.

以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present technology will be specifically described by way of examples. However, the present technology is not limited only to these examples.

(実施例1)
<ニッケルマンガン前駆体の作製工程>
まず、2Lの円筒形反応容器に3%の濃度のアンモニア水を投入し、温度を50℃に保持し一定速度にて攪拌した。次に、3種の共沈添加液(薬剤)を反応容器に添加し、ニッケルマンガン炭酸塩(Ni0.25Mn0.75CO3)を主成分とするニッケルマンガン共沈粒子を作製した。以下に、本工程にて用いた3種の共沈添加液(1)〜(3)およびその添加条件を示す。
共沈添加液(1):
種類:硫酸マンガンと硫酸ニッケル(Ni:Mnの原子比は1:3)の1.5mol/lの濃度の混合水溶液を使用した。
添加条件:流量2cc/分で連続的に反応容器に添加した。
共沈添加液(2)
種類:5%の濃度のアンモニア水を使用した。
添加条件:流量0.27cc/分で連続的に反応容器に添加した。
共沈添加液(3)
種類:2mol/lの濃度の炭酸ナトリウム水溶液を使用した。
添加条件:pH8になるように断続的に反応容器に添加した。
Example 1
<Nickel Manganese Precursor Production Process>
First, ammonia water having a concentration of 3% was charged into a 2 L cylindrical reaction vessel, and the temperature was kept at 50 ° C. and stirred at a constant speed. Next, three types of coprecipitation additive liquid (chemical) were added to the reaction vessel to produce nickel manganese coprecipitation particles mainly composed of nickel manganese carbonate (Ni 0.25 Mn 0.75 CO 3 ). Below, three types of coprecipitation addition liquid (1)-(3) used in this process and its addition conditions are shown.
Coprecipitation liquid (1):
Type: A mixed aqueous solution of 1.5 mol / l of manganese sulfate and nickel sulfate (Ni: Mn atomic ratio is 1: 3) was used.
Addition conditions: The reaction vessel was continuously added at a flow rate of 2 cc / min.
Coprecipitation additive (2)
Type: Ammonia water having a concentration of 5% was used.
Addition conditions: Continuously added to the reaction vessel at a flow rate of 0.27 cc / min.
Coprecipitation additive (3)
Type: A sodium carbonate aqueous solution having a concentration of 2 mol / l was used.
Addition conditions: Added to the reaction vessel intermittently so that the pH was 8.

次に、オーバーフローによりニッケルマンガン共沈粒子を含む共沈反応液を回収した。次に、ニッケルマンガン共沈粒子(ニッケルマンガン炭酸塩)を層状化合物化した。具体的には、回収液を水洗後、2.5vol%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液にニッケルマンガン共沈粒子を浸漬させた後、15時間撹拌した後、再度水洗した。これにより、層状化合物としてのニッケルマンガン水酸化物(Ni0.25Mn0.75(OH)2)が得られた。次に、得られたニッケルマンガン水酸化物を濾過し120℃にて10時間乾燥後、ニッケルマンガン前駆体粉末を得た。 Next, the coprecipitation reaction liquid containing nickel manganese coprecipitation particles was recovered by overflow. Next, nickel manganese coprecipitated particles (nickel manganese carbonate) were layered. Specifically, after the recovered liquid was washed with water, nickel manganese coprecipitated particles were immersed in a 2.5 vol% sodium hydroxide aqueous solution, stirred for 15 hours, and then washed again with water. Thereby, nickel manganese hydroxide (Ni 0.25 Mn 0.75 (OH) 2 ) as a layered compound was obtained. Next, the obtained nickel manganese hydroxide was filtered and dried at 120 ° C. for 10 hours to obtain a nickel manganese precursor powder.

<ニッケルマンガン酸リチウム活物質の作製工程>
次に、上記ニッケルマンガン前駆体粉末とLi2CO3とを所定モル比になるように秤量し、ボールミルにて混合した。次に、大気中にて1000℃にて8時間焼成(1回目の焼成)し、冷却後、再混合を行った後、700℃にて再度大気中にて8時間焼成(2回目の焼成)を行って、スピネル型の正極活物質(LiNi0.5Mn1.54)を得た。
<Production process of lithium nickel manganate active material>
Next, the nickel manganese precursor powder and Li 2 CO 3 were weighed so as to have a predetermined molar ratio and mixed by a ball mill. Next, after baking for 8 hours at 1000 ° C. in the air (first baking), after cooling and remixing, baking again in the air for 8 hours at 700 ° C. (second baking) The spinel type positive electrode active material (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) was obtained.

(実施例2)
以下の点以外は実施例1と同様にして、正極活物質を作製した。
共沈添加液(3):
添加条件:pH10になるように断続的に反応容器に添加した。
(Example 2)
A positive electrode active material was produced in the same manner as Example 1 except for the following points.
Coprecipitation liquid (3):
Addition conditions: Added to the reaction vessel intermittently so that the pH was 10.

(実施例3)
以下の点以外は実施例1と同様にして、正極活物質を作製した。
共沈添加液(1):
種類:実施例1の混合水溶液(ニッケルマンガン混合水溶液)に1.5mol/lの濃度でNaIを追加投入した混合水溶液を使用した。
共沈添加液(3)
添加条件:pH10になるように断続的に反応容器に添加した。
(Example 3)
A positive electrode active material was produced in the same manner as Example 1 except for the following points.
Coprecipitation liquid (1):
Type: A mixed aqueous solution in which NaI was additionally added to the mixed aqueous solution of Example 1 (nickel manganese mixed aqueous solution) at a concentration of 1.5 mol / l was used.
Coprecipitation additive (3)
Addition conditions: Added to the reaction vessel intermittently so that the pH was 10.

(実施例4)
以下の点以外は実施例1と同様にして、マンガンサイトをニッケルおよびアルミニウムで置換したスピネル型の正極活物質(LiNi0.48Mn1.48Al0.044)を得た。
共沈添加液(1)
種類:ニッケル源としての硫酸マンガンおよびマンガン源としての硫酸ニッケルの他に、さらにアルミニウム源としての硝酸アルミニウムを加えた1.5mol/l混合液(Ni:Mn:Alの原子比は24:74:2)を使用した。
Example 4
A spinel-type positive electrode active material (LiNi 0.48 Mn 1.48 Al 0.04 O 4 ) in which manganese sites were replaced with nickel and aluminum was obtained in the same manner as Example 1 except for the following points.
Coprecipitation additive (1)
Type: In addition to manganese sulfate as the nickel source and nickel sulfate as the manganese source, a 1.5 mol / l mixed solution in which aluminum nitrate as the aluminum source was further added (the atomic ratio of Ni: Mn: Al is 24:74: 2) was used.

(比較例1)
以下の点以外は実施例1と同様にして、正極活物質を作製した。
共沈添加液(2):
種類:1.2mol/lの濃度の硫酸アンモニウム水溶液を使用した。
共沈添加液(3)
種類:25質量%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液を使用した。
添加条件:pH10になるように断続的に反応容器に添加した。
(Comparative Example 1)
A positive electrode active material was produced in the same manner as Example 1 except for the following points.
Coprecipitation liquid (2):
Type: An ammonium sulfate aqueous solution having a concentration of 1.2 mol / l was used.
Coprecipitation additive (3)
Type: A sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 25% by mass was used.
Addition conditions: Added to the reaction vessel intermittently so that the pH was 10.

(比較例2)
ニッケルマンガン酸リチウム活物質の作製工程における1回目の焼成温度を900℃としたこと以外は実施例1と同様にして、正極活物質を作製した。
(Comparative Example 2)
A positive electrode active material was produced in the same manner as in Example 1 except that the first firing temperature in the production process of the lithium nickel manganate active material was 900 ° C.

(比較例3)
以下の点以外は実施例1と同様にして、正極活物質を作製した。
共沈で得られた炭酸塩を層状化合物化せずに、前駆体として使用した。
ニッケルマンガン酸リチウム活物質の作製工程における1回目の焼成温度を1000℃とした。
(Comparative Example 3)
A positive electrode active material was produced in the same manner as Example 1 except for the following points.
The carbonate obtained by coprecipitation was used as a precursor without being layered.
The first firing temperature in the production process of the nickel nickel manganate active material was set to 1000 ° C.

(比較例4)
以下の点以外は実施例1と同様にして、正極活物質を作製した。
共沈で得られた炭酸塩を層状化合物化せずに、前駆体として使用した。
ニッケルマンガン酸リチウム活物質の作製工程における1回目の焼成温度を900℃とした。
(Comparative Example 4)
A positive electrode active material was produced in the same manner as Example 1 except for the following points.
The carbonate obtained by coprecipitation was used as a precursor without being layered.
The first firing temperature in the production process of the nickel nickel manganate active material was set to 900 ° C.

(比較例5)
以下の点以外は実施例1と同様にして、正極活物質を作製した。
共沈添加液(1)
添加条件:流量1cc/分で連続的に反応容器に添加した。
共沈添加液(2)
添加条件:流量0.16cc/分で連続的に反応容器に添加した。
共沈添加液(3)
種類:25質量%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液を使用した。
添加条件:pH11になるように断続的に反応容器に添加した。
(Comparative Example 5)
A positive electrode active material was produced in the same manner as Example 1 except for the following points.
Coprecipitation additive (1)
Addition conditions: Continuously added to the reaction vessel at a flow rate of 1 cc / min.
Coprecipitation additive (2)
Addition conditions: Continuously added to the reaction vessel at a flow rate of 0.16 cc / min.
Coprecipitation additive (3)
Type: A sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 25% by mass was used.
Addition conditions: Added to the reaction vessel intermittently so that the pH was 11.

(評価方法)
上述のようにして作製した実施例1〜4、比較例1〜5の前駆体粒子および正極活物質粒子について以下の評価を行った。
(Evaluation method)
The following evaluation was performed about the precursor particle and positive electrode active material particle of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-5 which were produced as mentioned above.

(粒子形状)
前駆体粒子および正極活物質粒子の形状は、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM:Field Emission Scanning Electron Microscope)を用いて観察した。
(Particle shape)
The shapes of the precursor particles and the positive electrode active material particles were observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).

(結晶構造)
前駆体粒子および正極活物質粒子の結晶構造の同定は、CuKαをX線源とするX線回折(XRD:X-ray diffraction)測定により行った。その結果のうち、実施例1の前駆体粒子(層状化合物)および比較例3の前駆体粒子(炭酸塩)のXRDパターンを図8に示す。
(Crystal structure)
The crystal structures of the precursor particles and the positive electrode active material particles were identified by X-ray diffraction (XRD) measurement using CuKα as an X-ray source. Among the results, the XRD patterns of the precursor particles (layered compound) of Example 1 and the precursor particles (carbonate) of Comparative Example 3 are shown in FIG.

(結晶面方位)
結晶面の面方位は以下のようにして同定した。
透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて一次粒子の結晶面(多角形状の構成面)を観察し、その結晶面の面方位を電子線回折図形から同定した。なお、一つの一次粒子に関して全ての結晶面を同定するには試料作製が困難であるため、複数の一次粒子に対して結晶面を測定し、その結晶面の面方位を特定した。
(Crystal plane orientation)
The plane orientation of the crystal plane was identified as follows.
The crystal plane (polygonal surface) of the primary particles was observed using a transmission electron microscope (TEM), and the plane orientation of the crystal plane was identified from the electron diffraction pattern. In addition, since it is difficult to prepare a sample for identifying all crystal planes with respect to one primary particle, the crystal plane was measured for a plurality of primary particles, and the plane orientation of the crystal plane was specified.

(前駆体の一次粒子の平均長さ)
電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて前駆体粒子を観察し、それらのうちの任意の複数の粒子の最大長さRmを平均して、前駆体の一次粒子の平均長さを求めた。ここで、最大長さRmとは、SEM像にて観察可能な範囲(すなわち任意の一方向から観察可能な範囲)での一次粒子の最大の差し渡し長さを意味する。
(Average length of precursor primary particles)
Precursor particles are observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and the maximum length Rm of any of the plurality of particles is averaged to determine the average length of the primary particles of the precursor. Asked. Here, the maximum length Rm means the maximum passing length of the primary particles in a range that can be observed in the SEM image (that is, a range that can be observed from any one direction).

(正極活物質粒子のメジアン径)
レーザー回折式の粒度分布測定装置(島津製作所製、型式名:SALD−7100)により正極活物質粒子の粒径を測定し、メジアン径(D50)を求めた。
(Median diameter of positive electrode active material particles)
The particle diameter of the positive electrode active material particles was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, model name: SALD-7100), and the median diameter (D50) was determined.

(一次粒子の平均個数A)
一次粒子の平均個数Aは以下のようにして求めた。
まず、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて、正極活物質の二次粒子をその粒子全体を観察できる倍率(例えば二次粒子サイズが15μm程度であれば5000倍)で任意の一方向から観察し、正極活物質の二次粒子のSEM像を得た。次に、このSEM像(すなわち任意の一方向の観察像)から、1つの二次粒子に含まれると確認可能な一次粒子のうち、最大長さRmが1μm以上である一次粒子の個数aをカウントした。したがって、1つの二次粒子に含まれる一次粒子であっても、最大長さRmが1μm未満である一次粒子およびSEM像からは確認不可能な一次粒子(すなわち任意の一方向からは観察不可能な一次粒子)はカウントから除外した。ここで、最大長さRmとは、図13に例示すように、SEM像にて観察可能な範囲(すなわち任意の一方向から観察可能な範囲)での一次粒子の最大の差し渡し長さを意味する。上記観察および測定を無作為に選び出された10個の二次粒子について行い、個数a1、a2、・・・、a10を得た。次に、得られた個数a1、a2、・・・、a10を単純に平均(算術平均)して、一次粒子の平均個数Aを求めた。
(Average number of primary particles A)
The average number A of primary particles was determined as follows.
First, using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), the secondary particles of the positive electrode active material can be arbitrarily observed at a magnification (for example, 5000 times if the secondary particle size is about 15 μm). Observation from one direction gave an SEM image of secondary particles of the positive electrode active material. Next, from the SEM image (that is, an observation image in an arbitrary direction), among the primary particles that can be confirmed to be included in one secondary particle, the number a of primary particles having a maximum length Rm of 1 μm or more is determined. I counted. Therefore, even primary particles contained in one secondary particle are primary particles whose maximum length Rm is less than 1 μm and primary particles that cannot be confirmed from SEM images (that is, cannot be observed from any one direction). Primary particles) were excluded from the count. Here, the maximum length Rm means the maximum passing length of the primary particles in the range that can be observed in the SEM image (that is, the range that can be observed from any one direction) as shown in FIG. To do. The above observation and measurement were performed on 10 randomly selected secondary particles to obtain the numbers a 1 , a 2 ,..., A 10 . Next, the obtained numbers a 1 , a 2 ,..., A 10 were simply averaged (arithmetic average) to obtain the average number A of primary particles.

(結晶面の平均面数B)
結晶面の平均面数Bは以下のようにして求めた。
まず、上述の「一次粒子の平均個数A」を求めたのと同様にして、正極活物質の二次粒子のSEM像を得た。次に、このSEM像(すなわち任意の一方向の観察像)から1つの二次粒子の表面に含まれる平坦な結晶面(一次粒子の平坦な結晶面)の面数bをカウントした。なお、結晶面が不明確な曲面や微小な結晶面はカウントから除外した。ここで、微小な結晶面とは、最大長さRmが1μm未満である一次粒子が有する結晶面を意味する。なお、最大長さRmの定義は、上述の「一次粒子の平均個数A」における定義と同様である。上記観察および測定を無作為に選び出された10個の二次粒子について行い、面数b1、b2、・・・、b10を得た。次に、得られた面数b1、b2、・・・、b10を単純に平均(算術平均)して、結晶面の平均面数Bを求めた。
(Average number of crystal faces B)
The average number B of crystal faces was determined as follows.
First, an SEM image of secondary particles of the positive electrode active material was obtained in the same manner as the above-described “average number of primary particles A”. Next, the number b of flat crystal faces (flat crystal faces of primary particles) included in the surface of one secondary particle was counted from this SEM image (that is, an observation image in an arbitrary direction). In addition, curved surfaces with indefinite crystal faces and fine crystal faces were excluded from the count. Here, the fine crystal plane means a crystal plane included in primary particles having a maximum length Rm of less than 1 μm. The definition of the maximum length Rm is the same as the definition in the above-mentioned “average number of primary particles A”. The above observations and measurements were performed on 10 randomly selected secondary particles, and the number of faces b 1 , b 2 ,..., B 10 was obtained. Next, the obtained number of faces b 1 , b 2 ,..., B 10 was simply averaged (arithmetic mean) to obtain the average face number B of crystal faces.

(比率(B/A))
比率(B/A)は以下のようにして求めた。
まず、上述のようにして、一次粒子の平均個数Aおよび結晶面の平均面数Bを得た。次に、得られた一次粒子の平均個数Aおよび結晶面の平均面数Bを用いて、比率(B/A=(結晶面の平均面数)/(一次粒子の平均個数))を求めた。
(Ratio (B / A))
The ratio (B / A) was determined as follows.
First, as described above, an average number A of primary particles and an average number B of crystal faces were obtained. Next, the ratio (B / A = (average number of crystal faces) / (average number of primary particles)) was determined using the average number A of primary particles and the average number B of crystal faces obtained. .

(比表面積)
正極活物質粒子の比表面積は、BET比表面積測定装置(日本ベル製、型式名:BELSORP-miniII)を用いて求めた。
(Specific surface area)
The specific surface area of the positive electrode active material particles was determined using a BET specific surface area measuring device (manufactured by Nippon Bell, model name: BELSORP-miniII).

(サイクル特性)
上述のようにして得られた正極活物質粒子を用いて、コイン型の非水電解質二次電池(以下「コインセル」と称する。)を作製し、その電池のサイクル特性(放電容量維持率)を評価した。
(Cycle characteristics)
Using the positive electrode active material particles obtained as described above, a coin-type non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as “coin cell”) is manufactured, and the cycle characteristics (discharge capacity retention rate) of the battery are set. evaluated.

まず、上記正極活物質90質量%と、比表面積が60m2/gの導電性炭素材料5質量%と、ポリフッ化ビニリデン5質量%とを、適当量のNMPと混錬し、100℃で乾燥することで正極合剤粉を得た。次に、この合剤粉をΦ15mmのアルミニウムメッシュにプレスで定着させることにより、正極を得た。 First, 90% by mass of the positive electrode active material, 5% by mass of a conductive carbon material having a specific surface area of 60 m 2 / g, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride were kneaded with an appropriate amount of NMP and dried at 100 ° C. Thus, a positive electrode mixture powder was obtained. Next, this mixture powder was fixed to an aluminum mesh having a diameter of 15 mm by pressing to obtain a positive electrode.

次に、負極としては所定の寸法の円板状に打ち抜いたLi金属箔を準備した。次に、セパレータとして厚み25μmのポリエチレン製の微多孔フィルムを準備した。次に、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とを1:1の質量比で混合した溶媒に、電解質塩としてLiPF6を1mol/kgの濃度になるように溶解して非水電解液を調製した。 Next, a Li metal foil punched into a disk shape having a predetermined size was prepared as the negative electrode. Next, a microporous film made of polyethylene having a thickness of 25 μm was prepared as a separator. Next, a non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving LiPF 6 as an electrolyte salt to a concentration of 1 mol / kg in a solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a mass ratio of 1: 1. Was prepared.

次に、作製した正極と負極とを微多孔フィルムを介して積層して積層体とし、この積層体とともに非水電解液を外装カップおよび外装缶の内部に収容させてガスケットを介してかしめた。これにより、2016サイズ(直径20mm、高さ1.6mmのサイズ)のコインセルを得た。   Next, the produced positive electrode and negative electrode were laminated | stacked through the microporous film, and it was set as the laminated body, the nonaqueous electrolyte solution was accommodated in the exterior cup and the exterior can together with this laminated body, and it crimped via the gasket. As a result, a coin cell of 2016 size (diameter 20 mm, height 1.6 mm) was obtained.

(評価結果)
図9は、実施例1〜3、比較例1〜4のサイクル特性の評価結果を示す。図10A〜図12Fは、実施例1〜4、比較例1〜5の共沈粒子および正極活物質のSEM像を示す。
(Evaluation results)
FIG. 9 shows the evaluation results of the cycle characteristics of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4. 10A to 12F show SEM images of the coprecipitated particles and positive electrode active materials of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5.

表1は、実施例1〜4、比較例1〜5の共沈粒子の評価結果を示す。
Table 1 shows the evaluation results of the coprecipitated particles of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5.

表2は、実施例1〜4、比較例1〜5の正極活物質粒子およびそれを用いたコインセルの評価結果を示す。
Table 2 shows the evaluation results of the positive electrode active material particles of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 and coin cells using the positive electrode active material particles.

(考察)
表1、表2および図9から以下のことがわかる。
<実施例1〜4>
前駆体:炭酸塩を経由して前駆体(層状化合物)を作製しているため、前駆体の一次粒子の平均長さ0.2μm以下の球状粒子が得られる。
正極活物質粒子:一次粒子が8面を超える結晶面を有する多面体になるとともに、比率(B/A)が2以上20以下の関係を満たし、かつ、比表面積が0.4m2/g以下となる。また、二次粒子のメジアン径が10μm以上50μm以下、一次粒子の平均個数Aが50個以下、一次粒子の構成面の平均総和Bが10面以上200面以下となる。
サイクル特性:サイクル数が増加しても容量維持率は殆ど変化せず、20サイクル後も96%以上の高い値に維持されている。
(Discussion)
The following can be understood from Tables 1 and 2 and FIG.
<Examples 1-4>
Precursor: Since the precursor (layered compound) is produced via carbonate, spherical particles having an average primary particle length of 0.2 μm or less are obtained.
Positive electrode active material particles: The primary particles are polyhedrons having a crystal plane exceeding 8 faces, the ratio (B / A) satisfies the relationship of 2 or more and 20 or less, and the specific surface area is 0.4 m 2 / g or less. Become. Further, the median diameter of secondary particles is 10 μm or more and 50 μm or less, the average number A of primary particles is 50 or less, and the average total B of the constituent surfaces of the primary particles is 10 or more and 200 or less.
Cycle characteristics: The capacity retention rate hardly changes even when the number of cycles increases, and is maintained at a high value of 96% or more after 20 cycles.

<比較例1>
前駆体:炭酸塩を経由して前駆体粒子(層状化合物)を作製していないため、前駆体粒子の形状は板状となり、前駆体の一次粒子の平均長さも2μmと大きくなる。
正極活物質粒子:一次粒子が8面体になるとともに、比率(B/A)が2未満になる。
サイクル特性:サイクル数の増加に伴って容量維持率は低下し、20サイクル後には93%までに低下する。
<Comparative Example 1>
Precursor: Since the precursor particles (layered compound) are not produced via carbonate, the shape of the precursor particles is plate-like, and the average length of the primary particles of the precursor is increased to 2 μm.
Positive electrode active material particles: The primary particles are octahedral and the ratio (B / A) is less than 2.
Cycle characteristics: As the number of cycles increases, the capacity retention rate decreases, and after 20 cycles, it decreases to 93%.

<比較例2>
前駆体:炭酸塩を経由して前駆体(層状化合物)を作製しているため、前駆体の一次粒子の平均長さ0.2μm以下の球状粒子が得られる。
正極活物質粒子:上記前駆体粒子を用いて正極活物質を作製しているが、1回目の焼成温度が900℃と低いため、比表面積が0.4m2/gを超えている。また、一次粒子の平均個数Aが50個を超えている。
サイクル特性:サイクル数の増加に伴って容量維持率は低下する。特に13サイクル以上で容量維持率の低下が著しく、20サイクル後には80%まで低下する。
<Comparative example 2>
Precursor: Since the precursor (layered compound) is produced via carbonate, spherical particles having an average primary particle length of 0.2 μm or less are obtained.
Positive electrode active material particles: A positive electrode active material is produced using the above precursor particles, but the specific surface area exceeds 0.4 m 2 / g because the first firing temperature is as low as 900 ° C. Further, the average number A of primary particles exceeds 50.
Cycle characteristics: As the number of cycles increases, the capacity retention rate decreases. In particular, the capacity retention rate is remarkably reduced at 13 cycles or more, and is reduced to 80% after 20 cycles.

<比較例3>
前駆体:炭酸塩を層状化合物化せずに前駆体粒子として用いている。
正極活物質粒子:上記前駆体粒子を用いているため、一次粒子の粒子形状が8面体になるとともに、比率(B/A)が2未満となり、かつ、比表面積も0.4m2/gを超える。
サイクル特性:サイクル数の増加に伴って容量維持率は低下する。特に12サイクル以上で容量維持率の低下が著しく、20サイクル後には73%まで低下する。
<Comparative Example 3>
Precursor: Carbonate is used as precursor particles without forming a layered compound.
Positive electrode active material particles: Since the above precursor particles are used, the primary particles have an octahedral shape, a ratio (B / A) of less than 2, and a specific surface area of 0.4 m 2 / g. Exceed.
Cycle characteristics: As the number of cycles increases, the capacity retention rate decreases. In particular, the capacity retention rate is remarkably reduced at 12 cycles or more, and is reduced to 73% after 20 cycles.

<比較例4>
前駆体:炭酸塩を層状化合物化せずに前駆体粒子として用いている。
正極活物質粒子:上記前駆体粒子を用いるとともに、1回目の焼成温度を900℃と低くしているため、一次粒子の粒子形状が球体(不定形)になるとともに、比率(B/A)が2未満となり、かつ、比表面積も0.4m2/gを超える。また、一次粒子の平均個数Aが50個を超え、一次粒子の結晶面の平均面数Bが10面未満となる。
サイクル特性:サイクル数の増加に伴って容量維持率は著しく低下し、20サイクル後には88%まで低下する。
<Comparative example 4>
Precursor: Carbonate is used as precursor particles without forming a layered compound.
Positive electrode active material particles: Since the above precursor particles are used and the first firing temperature is as low as 900 ° C., the primary particles have a spherical shape (indefinite shape), and the ratio (B / A) is 2 and the specific surface area also exceeds 0.4 m 2 / g. Moreover, the average number A of primary particles exceeds 50, and the average number B of crystal faces of the primary particles is less than 10.
Cycle characteristics: As the number of cycles increases, the capacity retention rate decreases remarkably, and after 20 cycles it decreases to 88%.

<比較例5>
前駆体:炭酸塩を経由して前駆体粒子(層状化合物)を作製していないため、前駆体粒子の形状は不定形となる。
正極活物質粒子:一次粒子の粒子形状が8面体になるとともに、比表面積が0.665m2/gとなる。また、二次粒子のメジアン径が10μm未満となる。
サイクル特性:サイクル数の増加に伴って容量維持率は低下し、20サイクル後には81%まで低下する。
<Comparative Example 5>
Precursor: Since the precursor particles (layered compound) are not prepared via carbonate, the shape of the precursor particles is indefinite.
Positive electrode active material particles: The primary particles have an octahedral particle shape and a specific surface area of 0.665 m 2 / g. In addition, the median diameter of the secondary particles is less than 10 μm.
Cycle characteristics: As the number of cycles increases, the capacity retention rate decreases, and after 20 cycles it decreases to 81%.

(結論)
以上により、一次粒子の粒子形状を8面を超える結晶面を有する多面体にするとともに、比率(B/A)を2以上20以下とし、かつ、比表面積を0.4m2/g以下とすることが好ましい。
二次粒子のメジアン径を10μm以上50μm以下とすることが好ましい。
一次粒子の平均個数Aを1個以上50個以下、一次粒子の結晶面の平均面数Bを10面以上200面以下とすることが好ましい。
(Conclusion)
As described above, the primary particle has a polyhedron shape having a crystal face exceeding 8 faces, the ratio (B / A) is 2 or more and 20 or less, and the specific surface area is 0.4 m 2 / g or less. Is preferred.
The median diameter of the secondary particles is preferably 10 μm or more and 50 μm or less.
The average number A of primary particles is preferably 1 or more and 50 or less, and the average number B of crystal faces of the primary particles is preferably 10 or more and 200 or less.

上述の一次粒子の粒子形状、比率(B/A)および比表面積を満たす正極活物質を製造する方法としては、炭酸塩を経由して前駆体粒子(層状化合物)を作製した後、この前駆体粒子をリチウム源(炭酸リチウム)と混合および焼成する方法を用いることが好ましい。
前駆体粒子の一次粒子としては、平均長さ0.01μm以上0.2μm以下の球状粒子を用いることが好ましい。
As a method for producing a positive electrode active material satisfying the particle shape, ratio (B / A) and specific surface area of the primary particles described above, precursor particles (layered compounds) are produced via carbonates, and then the precursors are produced. It is preferable to use a method of mixing and baking the particles with a lithium source (lithium carbonate).
As the primary particles of the precursor particles, spherical particles having an average length of 0.01 μm or more and 0.2 μm or less are preferably used.

以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this technique was described concretely, this technique is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this technique is possible.

例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。   For example, the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like given in the above-described embodiments are merely examples, and different configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like are used as necessary. Also good.

また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。   The configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like of the above-described embodiments can be combined with each other without departing from the gist of the present technology.

また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
上記一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
上記一次粒子は、8面を超える結晶面を有する多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均面数)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である正極活物質。
(2)
上記二次粒子のメジアン径は、10μm以上50μm以下である(1)に記載の正極活物質。
(3)
上記一次粒子の平均個数Aは、1個以上50個以下であり、
上記一次粒子の結晶面の平均面数Bは、10面以上200面以下である(1)または(2)に記載の正極活物質。
(4)
上記8面を超える結晶面は、{100}面および{110}面のうちの少なくとも1種を含んでいる(1)から(3)のいずれかに記載の正極活物質。
(5)
上記一次粒子は、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム(Ga)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)およびリチウム(Li)からなる群のうちの少なくとも1種をさらに含んでいる(1)から(4)のいずれかに記載の正極活物質。
(6)
上記複合酸化物は、以下の式(1)に示した平均組成を有している(1)から(5)のいずれかに記載の正極活物質。
Li1+W(Mn2-X-YXY)O4-Z ・・・(1)
(式中、Aは、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)およびチタン(Ti)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。Bは、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム(Ga)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)およびリチウム(Li)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。W、X、Y、Zは、−0.1≦W≦0.1、0≦X≦0.6、0≦Y≦0.3、−0.1≦Z≦0.1の範囲内の値である。)
(7)
一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質を含有し、
上記一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
上記一次粒子は、8面を超える結晶面を有する多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均総和)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である正極。
(8)
正極と、負極と、電解質とを備え、
上記正極は、一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質を含有し、
上記一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
上記一次粒子は、8面を超える結晶面を有する多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均総和)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である電池。
(9)
マンガン(Mn)を含む炭酸塩を層状化合物化することにより、前駆体を作製し、
上記前駆体とリチウム源とを反応させることにより、リチウムおよびマンガンを含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子を作製する
ことを含む正極活物質の製造方法。
(10)
上記前駆体の一次粒子の平均長さは、0.01μm以上0.2μm以下の球状粒子である(9)に記載の正極活物質の製造方法。
(11)
上記前駆体粒子は、マンガン(Mn)を含む水酸化物を主成分とする(9)または(10)に記載の正極活物質の製造方法。
(12)
マンガン(Mn)を含有する金属塩と、炭酸イオンとを含む溶液から、マンガンを含む上記炭酸塩を共沈させることをさらに含む(9)から(11)のいずれかに記載の正極活物質の製造方法。
(13)
上記溶液が、マンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含有する金属塩をさらに含み、
上記炭酸塩を共沈させる際には、マンガン(Mn)を含有する金属塩と、マンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含有する金属塩と、炭酸塩とを含む溶液から、マンガンおよびマンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含む上記炭酸塩を共沈させる(12)に記載の正極活物質の製造方法。
(14)
(8)に記載の電池を備える電池パック。
(15)
(8)に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受ける電子機器。
(16)
(8)に記載の電池と、
上記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を備える電動車両。
(17)
(8)に記載の電池を備え、
上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
(18)
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記電池の充放電制御を行う(17)に記載の蓄電装置。
(19)
(8)に記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記電池に電力が供給される電力システム。
The present technology can also employ the following configurations.
(1)
Including secondary particles in which primary particles are aggregated,
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
The primary particle is a polyhedron having a crystal face exceeding eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average number of crystal faces included in the surface of the secondary particle) is 2 or more and 20 or less,
A positive electrode active material having a specific surface area of 0.4 m 2 / g or less.
(2)
The positive electrode active material according to (1), wherein the median diameter of the secondary particles is 10 μm or more and 50 μm or less.
(3)
The average number A of the primary particles is 1 or more and 50 or less,
The positive electrode active material according to (1) or (2), wherein the average number B of crystal faces of the primary particles is 10 or more and 200 or less.
(4)
The positive electrode active material according to any one of (1) to (3), wherein the crystal plane exceeding eight faces includes at least one of a {100} plane and a {110} plane.
(5)
The primary particles include chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti), aluminum (Al), germanium (Ge), The positive electrode active material according to any one of (1) to (4), further including at least one member selected from the group consisting of gallium (Ga), magnesium (Mg), vanadium (V), and lithium (Li).
(6)
The said composite oxide is a positive electrode active material in any one of (1) to (5) which has the average composition shown to the following formula | equation (1).
Li 1 + W (Mn 2-XY A X B Y ) O 4-Z (1)
(In the formula, A is at least one selected from the group consisting of chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), and titanium (Ti)). B represents at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), germanium (Ge), gallium (Ga), magnesium (Mg), vanadium (V), and lithium (Li). , Y and Z are values within the ranges of −0.1 ≦ W ≦ 0.1, 0 ≦ X ≦ 0.6, 0 ≦ Y ≦ 0.3, and −0.1 ≦ Z ≦ 0.1. .)
(7)
Containing a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles are aggregated;
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
The primary particle is a polyhedron having a crystal face exceeding eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average sum of crystal planes contained on the surface of the secondary particle is 2 or more and 20 or less,
The positive electrode has a specific surface area of 0.4 m 2 / g or less.
(8)
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The positive electrode contains a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles are aggregated,
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
The primary particle is a polyhedron having a crystal face exceeding eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average sum of crystal planes contained on the surface of the secondary particle is 2 or more and 20 or less,
A battery having a specific surface area of 0.4 m 2 / g or less.
(9)
A precursor is prepared by layering a carbonate containing manganese (Mn),
A method for producing a positive electrode active material, comprising producing particles of a composite oxide having a spinel structure containing lithium and manganese by reacting the precursor with a lithium source.
(10)
The average length of the primary particles of the precursor is the method for producing a positive electrode active material according to (9), which is spherical particles having a diameter of 0.01 μm to 0.2 μm.
(11)
The said precursor particle is a manufacturing method of the positive electrode active material as described in (9) or (10) which has a hydroxide containing manganese (Mn) as a main component.
(12)
The positive electrode active material according to any one of (9) to (11), further comprising co-precipitating the carbonate containing manganese from a solution containing a metal salt containing manganese (Mn) and carbonate ions. Production method.
(13)
The solution further includes a metal salt containing a transition metal element other than manganese (Mn),
When coprecipitating the carbonate, manganese and manganese (Mn) from a solution containing a metal salt containing manganese (Mn), a metal salt containing a transition metal element other than manganese (Mn), and carbonate. The method for producing a positive electrode active material according to (12), wherein the carbonate containing a transition metal element other than (Mn) is coprecipitated.
(14)
A battery pack comprising the battery according to (8).
(15)
(8) provided with the battery according to
An electronic device that receives power from the battery.
(16)
A battery according to (8);
A conversion device that receives supply of electric power from the battery and converts it into driving force of the vehicle;
An electric vehicle comprising: a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the battery.
(17)
(8) provided with the battery according to
A power storage device that supplies electric power to an electronic device connected to the battery.
(18)
A power information control device that transmits and receives signals to and from other devices via a network,
The power storage device according to (17), wherein charge / discharge control of the battery is performed based on information received by the power information control device.
(19)
A power system that receives power from the battery according to (8) or that supplies power to the battery from a power generation device or a power network.

11 電池缶
12、13 絶縁板
14 電池蓋
15 安全弁機構
15A ディスク板
16 熱感抵抗素子
17 ガスケット
20、30 巻回電極体
21、33 正極
21A、33A 正極集電体
21B、33B 正極活物質層
22、34 負極
22A、34A 負極集電体
22B、34B 負極活物質層
23、35 セパレータ
24 センターピン
25、31 正極リード
26、32 負極リード
36 電解質層
37 保護テープ
40 外装部材
41 密着フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Battery can 12, 13 Insulation board 14 Battery cover 15 Safety valve mechanism 15A Disk board 16 Heat sensitive resistance element 17 Gasket 20, 30 Winding electrode body 21, 33 Positive electrode 21A, 33A Positive electrode collector 21B, 33B Positive electrode active material layer 22 , 34 Negative electrode 22A, 34A Negative electrode current collector 22B, 34B Negative electrode active material layer 23, 35 Separator 24 Center pin 25, 31 Positive electrode lead 26, 32 Negative electrode lead 36 Electrolyte layer 37 Protective tape 40 Exterior member 41 Adhesive film

Claims (19)

一次粒子が凝集した二次粒子を含み、
上記一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
上記一次粒子は、8面を超える結晶面を有する多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均面数)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である正極活物質。
Including secondary particles in which primary particles are aggregated,
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
The primary particle is a polyhedron having a crystal face exceeding eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average number of crystal faces included in the surface of the secondary particle) is 2 or more and 20 or less,
A positive electrode active material having a specific surface area of 0.4 m 2 / g or less.
上記二次粒子のメジアン径は、10μm以上50μm以下である請求項1に記載の正極活物質。   The positive electrode active material according to claim 1, wherein the median diameter of the secondary particles is 10 μm or more and 50 μm or less. 上記一次粒子の平均個数Aは、1個以上50個以下であり、
上記一次粒子の結晶面の平均面数Bは、10面以上200面以下である請求項1に記載の正極活物質。
The average number A of the primary particles is 1 or more and 50 or less,
2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein an average number B of crystal faces of the primary particles is 10 or more and 200 or less.
上記8面を超える結晶面は、{100}面および{110}面のうちの少なくとも1種を含んでいる請求項1に記載の正極活物質。   2. The positive electrode active material according to claim 1, wherein the crystal plane exceeding eight faces includes at least one of a {100} plane and a {110} plane. 上記一次粒子は、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム(Ga)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)およびリチウム(Li)からなる群のうちの少なくとも1種をさらに含んでいる請求項1に記載の正極活物質。   The primary particles include chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti), aluminum (Al), germanium (Ge), The positive electrode active material according to claim 1, further comprising at least one member selected from the group consisting of gallium (Ga), magnesium (Mg), vanadium (V), and lithium (Li). 上記複合酸化物は、以下の式(1)に示した平均組成を有している請求項5に記載の正極活物質。
Li1+W(Mn2-X-YXY)O4-Z ・・・(1)
(式中、Aは、クロム(Cr)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)およびチタン(Ti)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。Bは、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム(Ga)、マグネシウム(Mg)、バナジウム(V)およびリチウム(Li)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。W、X、Y、Zは、−0.1≦W≦0.1、0≦X≦0.6、0≦Y≦0.3、−0.1≦Z≦0.1の範囲内の値である。)
The positive electrode active material according to claim 5, wherein the composite oxide has an average composition represented by the following formula (1).
Li 1 + W (Mn 2-XY A X B Y ) O 4-Z (1)
(In the formula, A is at least one selected from the group consisting of chromium (Cr), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), and titanium (Ti)). B represents at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), germanium (Ge), gallium (Ga), magnesium (Mg), vanadium (V), and lithium (Li). , Y and Z are values within the ranges of −0.1 ≦ W ≦ 0.1, 0 ≦ X ≦ 0.6, 0 ≦ Y ≦ 0.3, and −0.1 ≦ Z ≦ 0.1. .)
一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質を含有し、
上記一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
上記一次粒子は、8面を超える結晶面を有する多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均総和)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である正極。
Containing a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles are aggregated;
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
The primary particle is a polyhedron having a crystal face exceeding eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average sum of crystal planes contained on the surface of the secondary particle is 2 or more and 20 or less,
The positive electrode has a specific surface area of 0.4 m 2 / g or less.
正極と、負極と、電解質とを備え、
上記正極は、一次粒子が凝集した二次粒子を含む正極活物質を含有し、
上記一次粒子は、リチウム(Li)およびマンガン(Mn)を含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子であり、
上記一次粒子は、8面を超える結晶面を有する多面体であり、
比率(B/A)(但し、A:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子に含まれる最大長さ1μm以上の一次粒子の平均個数、B:一方向から1個の二次粒子を観察したときに、該二次粒子の表面に含まれる結晶面の平均総和)は、2以上20以下であり、
比表面積は、0.4m2/g以下である電池。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The positive electrode contains a positive electrode active material including secondary particles in which primary particles are aggregated,
The primary particles are composite oxide particles having a spinel structure, including lithium (Li) and manganese (Mn),
The primary particle is a polyhedron having a crystal face exceeding eight faces,
Ratio (B / A) (where A: when one secondary particle is observed from one direction, the average number of primary particles having a maximum length of 1 μm or more contained in the secondary particle, B: from one direction When observing one secondary particle, the average sum of crystal planes contained on the surface of the secondary particle is 2 or more and 20 or less,
A battery having a specific surface area of 0.4 m 2 / g or less.
マンガン(Mn)を含む炭酸塩を層状化合物化することにより、前駆体を作製し、
上記前駆体とリチウム源とを反応させることにより、リチウムおよびマンガンを含む、スピネル型の構造を有する複合酸化物の粒子を作製する
ことを含む正極活物質の製造方法。
A precursor is prepared by layering a carbonate containing manganese (Mn),
A method for producing a positive electrode active material, comprising producing particles of a composite oxide having a spinel structure containing lithium and manganese by reacting the precursor with a lithium source.
上記前駆体の一次粒子の平均長さは、0.01μm以上0.2μm以下の球状粒子である請求項9に記載の正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material according to claim 9, wherein an average length of primary particles of the precursor is a spherical particle having a diameter of 0.01 μm to 0.2 μm. 上記前駆体粒子は、マンガン(Mn)を含む水酸化物を主成分とする請求項9に記載の正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material according to claim 9, wherein the precursor particles have a hydroxide containing manganese (Mn) as a main component. マンガン(Mn)を含有する金属塩と、炭酸イオンとを含む溶液から、マンガンを含む上記炭酸塩を共沈させることをさらに含む請求項9に記載の正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material according to claim 9, further comprising co-precipitating the carbonate containing manganese from a solution containing a metal salt containing manganese (Mn) and carbonate ions. 上記溶液が、マンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含有する金属塩をさらに含み、
上記炭酸塩を共沈させる際には、マンガン(Mn)を含有する金属塩と、マンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含有する金属塩と、炭酸塩とを含む溶液から、マンガンおよびマンガン(Mn)以外の遷移金属元素を含む上記炭酸塩を共沈させる請求項12に記載の正極活物質の製造方法。
The solution further includes a metal salt containing a transition metal element other than manganese (Mn),
When coprecipitating the carbonate, manganese and manganese (Mn) from a solution containing a metal salt containing manganese (Mn), a metal salt containing a transition metal element other than manganese (Mn), and carbonate. The method for producing a positive electrode active material according to claim 12, wherein the carbonate containing a transition metal element other than (Mn) is coprecipitated.
請求項8に記載の電池を備える電池パック。   A battery pack comprising the battery according to claim 8. 請求項8に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受ける電子機器。
A battery according to claim 8,
An electronic device that receives power from the battery.
請求項8に記載の電池と、
上記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を備える電動車両。
A battery according to claim 8;
A conversion device that receives supply of electric power from the battery and converts it into driving force of the vehicle;
An electric vehicle comprising: a control device that performs information processing related to vehicle control based on information related to the battery.
請求項8に記載の電池を備え、
上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
A battery according to claim 8,
A power storage device that supplies electric power to an electronic device connected to the battery.
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記電池の充放電制御を行う請求項17に記載の蓄電装置。
A power information control device that transmits and receives signals to and from other devices via a network,
The power storage device according to claim 17, wherein charge / discharge control of the battery is performed based on information received by the power information control device.
請求項8に記載の電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記電池に電力が供給される電力システム。   The electric power system which receives supply of electric power from the battery of Claim 8, or supplies electric power to the said battery from a generator or an electric power network.
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