JP2014002849A - Lithium manganese-containing oxide and method for producing the same, positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium manganese-containing oxide and method for producing the same, positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium manganese-containing oxide, when used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, capable of improving charge/discharge characteristics in an initial state and after repeated charging/discharging in use at a high potential of 4.5 V or more, and including a crystal phase where lithium is introduced within a crystal structure of γ-type manganese dioxide.SOLUTION: A lithium manganese-containing oxide has an average composition formula represented by the following general formula (I), includes a crystal phase where lithium is introduced within a crystal structure of γ-type manganese dioxide, and has a peak top within a range of 41.62<2θ<42.66 in an X-ray diffraction pattern. LiMnO(where, 0<x/(1-x)<1.3)...(I)

Description

本発明は、リチウムマンガン含有酸化物とその製造方法、リチウムイオン二次電池の正極活物質、およびリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium manganese-containing oxide and a method for producing the same, a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンを可逆的に脱挿入可能な正極及び負極と、液状、ゲル状もしくは固体状の電解質とから概略構成され、高出力及び高エネルギー密度などの利点を有している。   A lithium ion secondary battery is generally composed of a positive electrode and a negative electrode capable of reversibly inserting and removing lithium ions, and a liquid, gel or solid electrolyte, and has advantages such as high output and high energy density. Yes.

従来、リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、LiCoO、LiNiO、あるいはこれらの置換系など、式LiMO(式中、Mは平均価数が4+である少なくとも1種の遷移金属)で表される層状岩塩型構造のリチウム複合酸化物が広く用いられている。 Conventionally, as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, LiCoO 2 , LiNiO 2 , or a substitution system thereof such as a formula LiMO 2 (wherein M is at least one transition metal having an average valence of 4+) A lithium composite oxide having a layered rock salt structure represented by the formula is widely used.

一方、リチウムイオン一次電池の正極活物質としては、二酸化マンガンが広く用いられている。二酸化マンガンは、資源的に豊富で安価であり、化学的に安定である。そこで、二酸化マンガンをリチウムイオン二次電池の正極活物質に適用することが検討されている。   On the other hand, manganese dioxide is widely used as a positive electrode active material for lithium ion primary batteries. Manganese dioxide is abundant in resources, inexpensive, and chemically stable. Then, applying manganese dioxide to the positive electrode active material of a lithium ion secondary battery is examined.

特許文献1の段落0006〜0007には、従来技術として、LiMnOとγ型結晶構造中にリチウムが導入された二酸化マンガンとの混合物が記載されている。これらはいずれも、γ型の結晶構造を有する二酸化マンガンとリチウム含有材料との混合物を300℃以上の高温で焼成して製造されたものである。
特許文献1には、原料の二酸化マンガンとして、BET比表面積が150〜500m/gのγ型二酸化マンガンを酸処理したものを用いることが提案されている(請求項1)。
In paragraphs 0006 to 0007 of Patent Document 1, a mixture of Li 2 MnO 3 and manganese dioxide in which lithium is introduced into a γ-type crystal structure is described as a conventional technique. All of these are manufactured by firing a mixture of manganese dioxide having a γ-type crystal structure and a lithium-containing material at a high temperature of 300 ° C. or higher.
Patent Document 1 proposes to use, as a raw material manganese dioxide, acid-treated γ-type manganese dioxide having a BET specific surface area of 150 to 500 m 2 / g (Claim 1).

特開平06-029019号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-029019

プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)等に搭載されるリチウムイオン二次電池では、4.5V以上の高電位使用において、初期および充放電を繰り返した後の充放電特性が良好であることが求められる。   A lithium ion secondary battery mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHV) or an electric vehicle (EV) has good charge / discharge characteristics after repeated initial and charge / discharge cycles when using a high potential of 4.5V or higher. It is required to be.

正極活物質がLiMnOを含む場合、4.5V以上での高電位使用において、LiMnOからの酸素ガスの放出が起こり、初期放電容量および容量維持率等の充放電特性が低下する恐れがある。300℃以上で高温焼成する従来の製造方法では、高温下で安定なLiMnOが生成されやすい。
また、300℃以上で高温焼成する従来の製造方法では、高温下で安定なスピネル型の結晶相が生成される恐れもある。スピネル型の結晶相が生成されると、4.5V以上での高電位使用において、電池容量が低下する傾向がある。
If the positive electrode active material containing Li 2 MnO 3, in a high potential use at 4.5V or more, occur discharge of oxygen gas from Li 2 MnO 3, lowering the charge and discharge characteristics such as initial discharge capacity and the capacity retention rate There is a fear. In a conventional manufacturing method in which high-temperature baking is performed at 300 ° C. or higher, Li 2 MnO 3 that is stable at high temperatures is easily generated.
In addition, in the conventional manufacturing method in which high-temperature baking is performed at 300 ° C. or higher, a spinel-type crystal phase that is stable at high temperatures may be generated. When a spinel crystal phase is generated, the battery capacity tends to decrease when using a high potential at 4.5 V or higher.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いた場合、4.5V以上の高電位使用において初期および充放電を繰り返した後の充放電特性を向上することが可能な、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含むリチウムマンガン含有酸化物とその製造方法を提供することを目的とするものである。
なお、本発明のリチウムマンガン含有酸化物は、4.5V以上の高電位使用に好適なものであるが、任意の充放電条件で使用可能である。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, the charge / discharge characteristics after repeated initial and charge / discharge operations at a high potential of 4.5 V or higher are used. It is an object of the present invention to provide a lithium manganese-containing oxide containing a crystal phase in which lithium is introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide, and a method for producing the same.
In addition, although the lithium manganese containing oxide of this invention is a thing suitable for high potential use of 4.5V or more, it can be used on arbitrary charging / discharging conditions.

本明細書において、特に明記しない限り、高電位は「4.5V以上」と定義する。また、特に明記しない限り、「初期特性」は初期の充放電特性、「サイクル特性」は充放電を繰り返した後の充放電特性を意味するものとする。   In this specification, unless otherwise specified, a high potential is defined as “4.5 V or more”. Unless otherwise specified, “initial characteristics” means initial charge / discharge characteristics, and “cycle characteristics” means charge / discharge characteristics after repeated charge / discharge.

本発明の第1のリチウムマンガン含有酸化物は、
平均組成式が下記一般式(I)で表され、
γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、
X線回折(XRD)パターンにおいて、41.62<2θ<42.66の範囲内にピークトップを有するリチウムマンガン含有酸化物である。
LiMn1−x(ただし、0<x/(1−x)<1.3)・・・(I)
The first lithium manganese-containing oxide of the present invention,
The average composition formula is represented by the following general formula (I):
a crystal phase in which lithium is introduced in the crystal structure of γ-type manganese dioxide,
In the X-ray diffraction (XRD) pattern, the lithium manganese-containing oxide has a peak top in the range of 41.62 <2θ <42.66.
Li x Mn 1-x O 2 (where 0 <x / (1-x) <1.3) (I)

本発明の第2のリチウムマンガン含有酸化物は、
平均組成式が下記一般式(I)で表され、
γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、
LiMnOの含有量が10質量%以下であるリチウムマンガン含有酸化物である。
LiMn1−x(ただし、0<x/(1−x)<1.3)・・・(I)
The second lithium manganese-containing oxide of the present invention is
The average composition formula is represented by the following general formula (I):
a crystal phase in which lithium is introduced in the crystal structure of γ-type manganese dioxide,
The lithium manganese-containing oxide has a Li 2 MnO 3 content of 10% by mass or less.
Li x Mn 1-x O 2 (where 0 <x / (1-x) <1.3) (I)

本発明において、Li/Mnモル比であるx/(1−x)は、ICP発光分光分析により求めるものとする。
本発明において、LiMnOの含有量は、XRDパターンから求めるものとする。具体的には、XRDパターンにおいて、2θ=44.7°付近にLiMnOに由来するピークがある場合、その積分強度からLiMnO含有量(質量%)を求める。
Li/Mnモル比、XRDパターン、およびLiMnO含有量の具体的な測定方法については、[実施例]の項を参照されたい。
In the present invention, the Li / Mn molar ratio x / (1-x) is determined by ICP emission spectroscopic analysis.
In the present invention, the content of Li 2 MnO 3 is determined from the XRD pattern. Specifically, when there is a peak derived from Li 2 MnO 3 in the vicinity of 2θ = 44.7 ° in the XRD pattern, the Li 2 MnO 3 content (% by mass) is obtained from the integrated intensity.
For specific methods for measuring the Li / Mn molar ratio, the XRD pattern, and the Li 2 MnO 3 content, see the section “Examples”.

本発明のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法は、
上記の本発明の第1または第2のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法であって、
リチウム含有材料とγ型の結晶構造を有する二酸化マンガンとを、加圧下、300℃未満の反応温度で水熱合成反応させるものである。
The method for producing the lithium manganese-containing oxide of the present invention comprises:
A method for producing the first or second lithium manganese-containing oxide of the present invention,
A hydrothermal synthesis reaction is performed between a lithium-containing material and manganese dioxide having a γ-type crystal structure at a reaction temperature of less than 300 ° C. under pressure.

本発明のリチウムイオン二次電池用の正極活物質は、
上記の本発明の第1または第2のリチウムマンガン含有酸化物を含むものである。
The positive electrode active material for the lithium ion secondary battery of the present invention is
The above-described first or second lithium manganese-containing oxide of the present invention is included.

本発明のリチウムイオン二次電池は、
上記の本発明の第1または第2のリチウムマンガン含有酸化物を正極活物質とし、リチウム含有材料を負極活物質として用いたものである。
The lithium ion secondary battery of the present invention is
The first or second lithium manganese-containing oxide of the present invention is used as a positive electrode active material, and a lithium-containing material is used as a negative electrode active material.

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いた場合、4.5V以上の高電位使用において初期および充放電を繰り返した後の充放電特性を向上することが可能な、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含むリチウムマンガン含有酸化物とその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, when used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, the charge and discharge characteristics after repeated initial and charge / discharge operations at a high potential of 4.5 V or higher can be improved. It is possible to provide a lithium manganese-containing oxide containing a crystal phase in which lithium is introduced into the crystal structure of the type manganese dioxide and a method for producing the same.

実施例1で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 1. 実施例2で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 2. 実施例3で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Example 3. 比較例1で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Comparative Example 1. 比較例2で得られた正極活物質のXRDパターンである。3 is an XRD pattern of a positive electrode active material obtained in Comparative Example 2.

以下、本発明について詳述する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[リチウムマンガン含有酸化物とその製造方法]
本発明のリチウムマンガン含有酸化物は、リチウムイオン二次電池の正極活物質用として好適なものである。
[Lithium manganese-containing oxide and its production method]
The lithium manganese-containing oxide of the present invention is suitable for a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery.

「背景技術」の項に挙げた特許文献1の正極活物質は、γ型の結晶構造を有する二酸化マンガンとリチウム含有材料との混合物を300℃以上の高温で焼成して製造されたものである。300℃以上で高温焼成する従来の製造方法では、高温下で安定なLiMnOが生成されやすく、高温下で安定なスピネル型の結晶相が生成される恐れもある。 The positive electrode active material of Patent Document 1 listed in the section “Background Art” is manufactured by firing a mixture of manganese dioxide having a γ-type crystal structure and a lithium-containing material at a high temperature of 300 ° C. or higher. . In the conventional production method in which high-temperature baking is performed at 300 ° C. or higher, Li 2 MnO 3 that is stable at high temperatures is easily generated, and a spinel-type crystal phase that is stable at high temperatures may be generated.

本発明者は、Li/Mnモル比を好適化し、かつ、リチウム含有材料とγ型の結晶構造を有する二酸化マンガンとを、加圧下で水熱合成反応させることにより、300℃未満の反応温度でγ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含むリチウムマンガン含有酸化物を合成することに成功した。   The present inventor optimized the Li / Mn molar ratio and hydrothermally reacted the lithium-containing material and manganese dioxide having a γ-type crystal structure under pressure at a reaction temperature of less than 300 ° C. We have succeeded in synthesizing a lithium manganese-containing oxide containing a crystal phase in which lithium is introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide.

上記方法によれば、従来よりも低温での合成が可能であるため、LiMnOおよびスピネル型の結晶相の生成を抑制することができる。
上記方法によって製造されるリチウムマンガン含有酸化物をリチウムイオン二次電池の正極活物質として用いた場合、4.5V以上の高電位使用において初期および充放電を繰り返した後の充放電特性を向上することができる。
According to the above method, since synthesis at a lower temperature than before is possible, the generation of Li 2 MnO 3 and a spinel crystal phase can be suppressed.
When the lithium manganese-containing oxide produced by the above method is used as the positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, the charge / discharge characteristics after repeated initial and charge / discharge operations at a high potential of 4.5 V or higher are improved. be able to.

本発明のリチウムマンガン含有酸化物は、
平均組成式が下記一般式(I)で表され、
γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、
X線回折(XRD)パターンにおいて、41.62<2θ<42.66の範囲内にピークトップを有するリチウムマンガン含有酸化物である。
LiMn1−x(ただし、0<x/(1−x)<1.3)・・・(I)
The lithium manganese-containing oxide of the present invention is
The average composition formula is represented by the following general formula (I):
a crystal phase in which lithium is introduced in the crystal structure of γ-type manganese dioxide,
In the X-ray diffraction (XRD) pattern, the lithium manganese-containing oxide has a peak top in the range of 41.62 <2θ <42.66.
Li x Mn 1-x O 2 (where 0 <x / (1-x) <1.3) (I)

XRDパターンにおける2θ=42.0付近のピークは、γ型結晶構造(本発明では、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相)に由来するピークである。   The peak around 2θ = 42.0 in the XRD pattern is a peak derived from the γ-type crystal structure (in the present invention, a crystal phase in which lithium is introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide).

本発明のリチウムマンガン含有酸化物によれば、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いた場合、4.5V以上の高電位使用において、初期放電容量等の初期特性および容量維持率等のサイクル特性を向上することができる。   According to the lithium manganese-containing oxide of the present invention, when used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, cycles such as initial characteristics such as initial discharge capacity and capacity maintenance rate are used at a high potential of 4.5 V or higher. The characteristics can be improved.

上記したように、水熱合成法を採用することによって、300℃未満の比較的低温での合成が可能となるため、LiMnOおよびスピネル型の結晶相の生成を抑制することができる。ただし、Mn量に対してLi量が過大では、過剰なLiがγ型結晶構造に入りきらずに、LiMnOが生成されやすくなる。したがって、本発明では、Li/Mnモル比に関して、0<x/(1−x)<1.3と規定してある。 As described above, by employing the hydrothermal synthesis method, synthesis at a relatively low temperature of less than 300 ° C. is possible, so that the generation of Li 2 MnO 3 and a spinel crystal phase can be suppressed. However, if the amount of Li is excessive with respect to the amount of Mn, excess Li does not completely enter the γ-type crystal structure, and Li 2 MnO 3 is likely to be generated. Therefore, in the present invention, the Li / Mn molar ratio is defined as 0 <x / (1-x) <1.3.

高電位使用における初期特性およびサイクル特性の向上効果がより効果的に得られることから、本発明のリチウムマンガン含有酸化物は、下記一般式(Ia)で表されるものが好ましく、下記一般式(Ib)で表されるものが特に好ましい(後記実施例1〜3を参照)。
LiMn1−x(ただし、0.1≦x/(1−x)≦1.0)・・・(Ia)、
LiMn1−x(ただし、0.1≦x/(1−x)≦0.5)・・・(Ib)
The lithium manganese-containing oxide of the present invention is preferably represented by the following general formula (Ia) because the effect of improving the initial characteristics and cycle characteristics in high potential use can be obtained more effectively. Those represented by Ib) are particularly preferred (see Examples 1 to 3 below).
Li x Mn 1-x O 2 (where 0.1 ≦ x / (1-x) ≦ 1.0) (Ia),
Li x Mn 1-x O 2 (where 0.1 ≦ x / (1-x) ≦ 0.5) (Ib)

高電位使用における初期特性およびサイクル特性の向上効果がより効果的に得られることから、本発明のリチウムマンガン含有酸化物は、XRDパターンにおいて、41.7≦2θ≦42.6の範囲内にピークトップを有することが好ましく、41.75≦2θ≦42.55の範囲内にピークトップを有することが特に好ましい(後記実施例1〜3を参照)。   Since the effect of improving the initial characteristics and cycle characteristics when using a high potential can be obtained more effectively, the lithium manganese-containing oxide of the present invention has a peak in the range of 41.7 ≦ 2θ ≦ 42.6 in the XRD pattern. It preferably has a top, and particularly preferably has a peak top within the range of 41.75 ≦ 2θ ≦ 42.55 (see Examples 1 to 3 below).

本発明によれば、
平均組成式が下記一般式(I)で表され、
γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、
LiMnOの含有量が10質量%以下であるリチウムマンガン含有酸化物を提供することが可能である(後記実施例1〜3を参照)。
LiMn1−x(ただし、0<x/(1−x)<1.3)・・・(I)
According to the present invention,
The average composition formula is represented by the following general formula (I):
a crystal phase in which lithium is introduced in the crystal structure of γ-type manganese dioxide,
It is possible to provide a lithium manganese-containing oxide having a Li 2 MnO 3 content of 10% by mass or less (see Examples 1 to 3 below).
Li x Mn 1-x O 2 (where 0 <x / (1-x) <1.3) (I)

本発明によれば、
平均組成式が下記一般式(I)で表され、
γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、
LiMnOを含まないリチウムマンガン含有酸化物を提供することも可能である(後記実施例1を参照)。
LiMn1−x(ただし、0<x/(1−x)<1.3)・・・(I)
According to the present invention,
The average composition formula is represented by the following general formula (I):
a crystal phase in which lithium is introduced in the crystal structure of γ-type manganese dioxide,
It is also possible to provide a lithium manganese-containing oxide that does not contain Li 2 MnO 3 (see Example 1 below).
Li x Mn 1-x O 2 (where 0 <x / (1-x) <1.3) (I)

本発明のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法は、
上記の本発明のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法であって、
リチウム含有材料とγ型の結晶構造を有する二酸化マンガンとを、加圧下、300℃未満の反応温度で水熱合成反応させるものである。
The method for producing the lithium manganese-containing oxide of the present invention comprises:
A method for producing the lithium manganese-containing oxide of the present invention,
A hydrothermal synthesis reaction is performed between a lithium-containing material and manganese dioxide having a γ-type crystal structure at a reaction temperature of less than 300 ° C. under pressure.

水熱合成反応に用いるリチウム含有材料としては特に制限されず、水酸化リチウム、酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、および硫酸リチウム等が挙げられる。これらは1種または2種以上用いることができる。   The lithium-containing material used for the hydrothermal synthesis reaction is not particularly limited, and examples thereof include lithium hydroxide, lithium oxide, lithium carbonate, lithium nitrate, and lithium sulfate. These can be used alone or in combination of two or more.

水熱合成を行うためには、原料として、リチウム含有材料とγ型の結晶構造を有する二酸化マンガンの他に、水を用いる必要がある。   In order to perform hydrothermal synthesis, it is necessary to use water as a raw material in addition to lithium-containing material and manganese dioxide having a γ-type crystal structure.

水熱合成において、反応温度が低すぎると反応が進みにくく、高すぎるとLiMnO等の所望しない成分が生成されやすくなる。
反応温度は100℃以上が好ましい。
反応温度は140〜220℃が好ましく、160〜200℃が特に好ましい。
反応圧力は特に制限されず、例えば0.1〜10MPaが好ましく、0.15〜2MPaがより好ましい。
In hydrothermal synthesis, if the reaction temperature is too low, the reaction is difficult to proceed, and if it is too high, undesirable components such as Li 2 MnO 3 are likely to be generated.
The reaction temperature is preferably 100 ° C. or higher.
The reaction temperature is preferably 140 to 220 ° C, particularly preferably 160 to 200 ° C.
The reaction pressure is not particularly limited, and is preferably 0.1 to 10 MPa, and more preferably 0.15 to 2 MPa.

水熱合成の反応終了後、得られた反応生成物は、公知方法により洗浄および乾燥する。
例えば、得られた反応生成物を吸引ろ過および純水洗浄した後、加熱乾燥および真空乾燥することが好ましい。
加熱乾燥の温度は特に制限されない。加熱乾燥の温度が低すぎると充分に水分を除くことが難しく、高すぎると結晶粒の成長が起こり、粒子の比表面積が低下する恐れがある。
加熱乾燥の温度は例えば80〜600℃が好ましく、120〜400℃がより好ましい。
加熱乾燥後にさらに真空乾燥を実施することで、加熱乾燥だけでは除去しきれなかった水分を取り除くことができ、好ましい。
真空乾燥時に加熱を行ってもよい。真空乾燥時の加熱温度は例えば、80〜120℃が好ましい。
After completion of the hydrothermal synthesis reaction, the obtained reaction product is washed and dried by a known method.
For example, the obtained reaction product is preferably subjected to suction filtration and pure water washing, followed by heat drying and vacuum drying.
The temperature for heat drying is not particularly limited. If the heat drying temperature is too low, it is difficult to sufficiently remove moisture, and if it is too high, crystal grains grow and the specific surface area of the particles may be reduced.
The heat drying temperature is preferably, for example, 80 to 600 ° C, and more preferably 120 to 400 ° C.
It is preferable to carry out vacuum drying after the heat drying so that moisture that cannot be removed only by heat drying can be removed.
Heating may be performed during vacuum drying. The heating temperature during vacuum drying is preferably, for example, 80 to 120 ° C.

本発明のリチウムマンガン含有酸化物は、4.5V以上の高電位使用のリチウムイオン二次電池の正極活物質用として特に好適である。   The lithium manganese-containing oxide of the present invention is particularly suitable for a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery using a high potential of 4.5 V or higher.

以上説明したように、本発明によれば、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いた場合、4.5V以上の高電位使用において初期および充放電を繰り返した後の充放電特性を向上することが可能な、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含むリチウムマンガン含有酸化物とその製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, when used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, the charge / discharge characteristics after repeated initial and charge / discharge operations at a high potential of 4.5 V or higher are improved. It is possible to provide a lithium manganese-containing oxide containing a crystal phase in which lithium is introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide and a method for producing the same.

[リチウムイオン二次電池]
本発明のリチウムイオン二次電池は、上記の本発明のリチウムマンガン含有酸化物を正極活物質として用いたものである。
正極と負極とセパレータと非水電解質と電池容器を用い、公知方法により、リチウムイオン二次電池を製造することができる。
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery of the present invention uses the above-described lithium manganese-containing oxide of the present invention as a positive electrode active material.
A lithium ion secondary battery can be produced by a known method using a positive electrode, a negative electrode, a separator, a nonaqueous electrolyte, and a battery container.

<正極>
正極は、公知の方法により、アルミニウム箔などの正極集電体に正極活物質を塗布して、製造することができる。
本発明では、上記の本発明のリチウムマンガン含有酸化物を正極活物質として用いる。
正極活物質として、上記の本発明のリチウムマンガン含有酸化物以外の公知の正極活物質を併用しても構わない。ただし、本発明のリチウムマンガン含有酸化物の使用量が多い程、より高い効果が得られる。
<Positive electrode>
The positive electrode can be manufactured by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector such as an aluminum foil by a known method.
In the present invention, the above lithium manganese-containing oxide of the present invention is used as a positive electrode active material.
As the positive electrode active material, a known positive electrode active material other than the lithium manganese-containing oxide of the present invention may be used in combination. However, the higher the amount of the lithium manganese-containing oxide of the present invention, the higher the effect.

例えば、N−メチル−2−ピロリドン等の分散剤を用い、正極活物質と、炭素粉末等の導電剤と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤とを混合して、スラリーを得、このスラリーをアルミニウム箔等の集電体上に塗布し、乾燥し、プレス加工して、正極を得ることができる。   For example, using a dispersant such as N-methyl-2-pyrrolidone, mixing a positive electrode active material, a conductive agent such as carbon powder, and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) to obtain a slurry, This slurry can be applied onto a current collector such as an aluminum foil, dried, and pressed to obtain a positive electrode.

<負極>
負極活物質としては特に制限なく、Li/Li+基準で2.0V以下にリチウム吸蔵能力を持つものが好ましく用いられる。
負極活物質としては、金属リチウムおよび/またはリチウム合金等のリチウム含有材料が好ましい。かかる負極活物質を用いることで、充放電に関与するリチウムイオンを負極から供給することができ、正極側からのリチウムイオン放出を負極側から補うことができる。その結果、初期充放電効率等の初期特性、および容量維持率等のサイクル特性を向上することができる。
負極活物質として金属リチウムおよび/またはリチウム合金を用いる場合、集電体を用いずに、負極活物質をそのまま負極として用いることができる。
<Negative electrode>
The negative electrode active material is not particularly limited, and a material having a lithium storage capacity of 2.0 V or less on the basis of Li / Li + is preferably used.
As the negative electrode active material, lithium-containing materials such as metallic lithium and / or lithium alloys are preferable. By using such a negative electrode active material, lithium ions involved in charging / discharging can be supplied from the negative electrode, and lithium ion release from the positive electrode side can be supplemented from the negative electrode side. As a result, initial characteristics such as initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics such as capacity retention ratio can be improved.
When metallic lithium and / or a lithium alloy are used as the negative electrode active material, the negative electrode active material can be used as the negative electrode without using a current collector.

<非水電解質>
非水電解質としては公知のものが使用でき、液状、ゲル状もしくは固体状の非水電解質が使用できる。
例えば、プロピレンカーボネ−トあるいはエチレンカーボネ−ト等の高誘電率カーボネート溶媒と、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の低粘度カーボネート溶媒との混合溶媒に、リチウム含有電解質を溶解した非水電界液が好ましく用いられる。
混合溶媒としては例えば、エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒が好ましく用いられる。
リチウム含有電解質としては例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSiF、LiOSO(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiPF{C(2k+1)(6−n)(n=1〜5の整数、k=1〜8の整数)等のリチウム塩、及びこれらの組合わせが挙げられる。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, known ones can be used, and liquid, gel-like or solid non-aqueous electrolytes can be used.
For example, a lithium-containing electrolyte is dissolved in a mixed solvent of a high dielectric constant carbonate solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate and a low viscosity carbonate solvent such as diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, or dimethyl carbonate. A water electrolysis solution is preferably used.
As the mixed solvent, for example, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) is preferably used.
Examples of the lithium-containing electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1 to 8), LiPF n {C k F (2k + 1) )} (6-n) ( n = 1~5 integer, k = 1 to 8 integer) lithium salts such as, and combinations thereof.

<セパレータ>
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜であればよく、多孔質高分子フィルムが好ましく使用される。
セパレータとしては例えば、PP(ポリプロピレン)製多孔質フィルム、PE(ポリエチレン)製多孔質フィルム、あるいは、PP(ポリプロピレン)−PE(ポリエチレン)の積層型多孔質フィルム等のポリオレフィン製多孔質フィルムが好ましく用いられる。
<Separator>
The separator may be a film that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and is permeable to lithium ions, and a porous polymer film is preferably used.
As the separator, for example, a porous film made of polyolefin such as a porous film made of PP (polypropylene), a porous film made of PE (polyethylene), or a laminated porous film of PP (polypropylene) -PE (polyethylene) is preferably used. It is done.

<電池容器>
電池容器としては公知のものが使用できる。
二次電池の型としては、円筒型、コイン型、角型、あるいはフィルム型等があり、所望の型に合わせて電池容器を選定することができる。
<Battery container>
A well-known thing can be used as a battery container.
Secondary battery types include a cylindrical type, a coin type, a square type, a film type, and the like, and a battery container can be selected according to a desired type.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極活物質として上記の本発明のリチウムマンガン含有酸化物を用いたものである。
本発明によれば、4.5V以上の高電位使用において初期および充放電を繰り返した後の充放電特性を向上することが可能なリチウムイオン二次電池を提供することができる。
The lithium ion secondary battery of the present invention uses the above-described lithium manganese-containing oxide of the present invention as a positive electrode active material.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion secondary battery which can improve the charging / discharging characteristic after repeating an initial stage and charging / discharging in the high potential use of 4.5V or more can be provided.

本発明に係る実施例及び比較例について説明する。   Examples and comparative examples according to the present invention will be described.

(実施例1)
<正極活物質の合成>
Li/Mn仕込みモル比が0.2になるように、0.289gのLiOH・HOを純水50mlに溶解した水酸化リチウム水溶液に、3gの電解二酸化マンガン(東ソー社製FMH、γ型)を添加し、混合した。得られた混合物に対して、オートクレーブにて約1MPa180℃で24時間熱処理した。得られた反応生成物を吸引ろ過および純水洗浄した後、80℃で加熱乾燥し、さらに120℃で真空乾燥して、粒子状のリチウムマンガン含有酸化物からなる正極活物質を得た。
正極活物質の主な合成条件を表1に示す。
Example 1
<Synthesis of positive electrode active material>
To a lithium hydroxide aqueous solution in which 0.289 g of LiOH.H 2 O was dissolved in 50 ml of pure water so that the Li / Mn preparation molar ratio was 0.2, 3 g of electrolytic manganese dioxide (FMH, γ type manufactured by Tosoh Corporation) ) Was added and mixed. The obtained mixture was heat-treated in an autoclave at about 1 MPa at 180 ° C. for 24 hours. The obtained reaction product was subjected to suction filtration and pure water washing, and then heat-dried at 80 ° C. and further vacuum-dried at 120 ° C. to obtain a positive electrode active material composed of particulate lithium manganese-containing oxide.
Table 1 shows main synthesis conditions for the positive electrode active material.

<正極の製造>
分散剤としてN−メチル−2−ピロリドン((株)和光純薬工業社製)を用い、上記のリチウムマンガン含有酸化物からなる正極活物質と、導電剤であるアセチレンブラック(電気化学工業(株)社製HS−100)と、結着剤であるPVDF((株)クレハ社製KFポリマー♯1120)とを、85/10/5(質量比)で混合して、スラリーを得た。
上記スラリーを集電体であるアルミニウム箔上にドクターブレード法で塗布し、80℃で30分間乾燥し、プレス機械を用いて圧延して、正極を得た。正極活物質層は、目付3.2mg/cm、厚み16μmとした。
<Manufacture of positive electrode>
Using N-methyl-2-pyrrolidone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a dispersant, a positive electrode active material comprising the above lithium manganese-containing oxide and acetylene black (Electrochemical Industry Co., Ltd.) as a conductive agent ) HS-100) and PVDF (Kureha KF Polymer # 1120) were mixed at 85/10/5 (mass ratio) to obtain a slurry.
The slurry was applied onto an aluminum foil as a current collector by a doctor blade method, dried at 80 ° C. for 30 minutes, and rolled using a press machine to obtain a positive electrode. The positive electrode active material layer had a basis weight of 3.2 mg / cm 2 and a thickness of 16 μm.

<負極>
負極活物質として、金属リチウムを用いた。これをそのまま負極として用いた。
<Negative electrode>
Metal lithium was used as the negative electrode active material. This was used as a negative electrode as it was.

<セパレータ>
PP(ポリプロピレン)製多孔質フィルムからなる市販のセパレータを用意した。
<Separator>
A commercially available separator made of a PP (polypropylene) porous film was prepared.

<非水電解質>
エチレンカーボネート(EC)/ジメチルカーボネート(DMC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/3/4(体積比)の混合溶液を溶媒とし、電解質としてリチウム塩であるLiPFを1mol/Lの濃度で溶解して、非水電界液を調製した。
<Nonaqueous electrolyte>
A mixed solution of ethylene carbonate (EC) / dimethyl carbonate (DMC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 3/3/4 (volume ratio) is used as a solvent, and LiPF 6 which is a lithium salt is used as an electrolyte at a concentration of 1 mol / L. It melt | dissolved and the nonaqueous electric field liquid was prepared.

<電池容器>
電池容器として、SUS製CR2032型コインセルを用意した。
<Battery container>
As a battery container, a SUS CR2032-type coin cell was prepared.

<リチウムイオン二次電池の製造>
上記の正極と負極とセパレータと非水電解液と電池容器を用い、公知方法により、リチウムイオン二次電池を製造した。
<Manufacture of lithium ion secondary batteries>
A lithium ion secondary battery was manufactured by a known method using the positive electrode, the negative electrode, the separator, the non-aqueous electrolyte, and the battery container.

(実施例2、3)
正極活物質の合成条件を表1に示す条件とした以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。
(Examples 2 and 3)
A lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the synthesis conditions of the positive electrode active material were the conditions shown in Table 1.

(比較例1)
正極活物質として、電解二酸化マンガン(東ソー社製FMH)をそのまま用いた以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 1)
A lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that electrolytic manganese dioxide (FMH manufactured by Tosoh Corporation) was used as it was as the positive electrode active material.

(比較例2)
正極活物質の合成条件を表1に示す条件とした以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 2)
A lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the synthesis conditions of the positive electrode active material were the conditions shown in Table 1.

(正極活物質の評価)
各例において得られた正極活物質について、以下の評価を実施した。
(Evaluation of positive electrode active material)
The following evaluation was implemented about the positive electrode active material obtained in each case.

<BET比表面積>
各例において得られた正極活物質について、測定装置として島津製作所製トライスター3000を用い、N吸着法を用いたBET7点法により、BET比表面積を測定した。
評価結果を表2に示す。
<BET specific surface area>
For the positive electrode active material obtained in each example, manufactured by Shimadzu Corporation TriStar 3000 as measuring device, by BET7 point method using N 2 adsorption method, the BET specific surface area was measured.
The evaluation results are shown in Table 2.

<XRD分析>
各例において得られた正極活物質について、粉末XRD分析を実施して、結晶相の同定を行った。また、得られたXRDパターンにおいて、2θ=42°付近のピークトップ位置を読み取った。
測定装置としてリガク社製UltimaIVを用いた。X線源としてCu管球を用い、検出器として一次元半導体検出器(D/teX)を用いた。測定条件は、2θ=10〜80°、スキャンスピード10°/minとした。
<XRD analysis>
The positive electrode active material obtained in each example was subjected to powder XRD analysis to identify the crystal phase. In addition, in the obtained XRD pattern, the peak top position near 2θ = 42 ° was read.
As a measuring device, Ultimate IV manufactured by Rigaku Corporation was used. A Cu tube was used as the X-ray source, and a one-dimensional semiconductor detector (D / teX) was used as the detector. The measurement conditions were 2θ = 10 to 80 ° and a scan speed of 10 ° / min.

各例で得られた正極活物質のXRDパターンを図1〜図5に示す。
実施例1で得られた正極活物質は、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶構造のみを有するものであった。
実施例2、3で得られた正極活物質は、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶構造を主とし、LiMnO結晶構造を含むものであった。
比較例1の正極活物質は、γ型の二酸化マンガンであった。
比較例2で得られた正極活物質は、LiMnO結晶構造を主とし、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶構造を含むものであった。
各例のXRDパターンにおいて、2θ=44.7°付近にLiMnOに由来するピークがある場合、その積分強度からLiMnO含有量(質量%)を求めた。
結晶構造およびLiMnO含有量の評価結果を表2に示す。
The XRD pattern of the positive electrode active material obtained in each example is shown in FIGS.
The positive electrode active material obtained in Example 1 had only a crystal structure in which lithium was introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide.
The positive electrode active materials obtained in Examples 2 and 3 mainly had a crystal structure in which lithium was introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide, and included a Li 2 MnO 3 crystal structure.
The positive electrode active material of Comparative Example 1 was γ-type manganese dioxide.
The positive electrode active material obtained in Comparative Example 2 mainly had a Li 2 MnO 3 crystal structure, and contained a crystal structure in which lithium was introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide.
In the XRD pattern of each example, when there was a peak derived from Li 2 MnO 3 in the vicinity of 2θ = 44.7 °, the Li 2 MnO 3 content (% by mass) was determined from the integrated intensity.
Table 2 shows the evaluation results of the crystal structure and the Li 2 MnO 3 content.

<ICP発光分光分析>
各例において得られた正極活物質について、ICP発光分光分析により、Li/Mnモル比を測定した。
島津製作所社製ICPS−8100を用い、各元素量を検量線法にて定量し、Li/Mnモル比を求めた。
評価結果を表2に示す。
なお、仕込み組成とICP発光分光分析による実際の組成とにずれがあるのは、リチウム含有材料の一部が未反応のまま合成反応が終了した、あるいは合成反応終了後のろ過あるいは水洗時にリチウムの一部が反応生成物より脱離したことなどの理由によると思われる。
<ICP emission spectroscopic analysis>
About the positive electrode active material obtained in each example, Li / Mn molar ratio was measured by ICP emission spectral analysis.
Using ICPS-8100 manufactured by Shimadzu Corporation, the amount of each element was quantified by a calibration curve method to determine the Li / Mn molar ratio.
The evaluation results are shown in Table 2.
Note that there is a difference between the charged composition and the actual composition by ICP emission spectroscopic analysis because the synthesis reaction was completed with some of the lithium-containing material unreacted, or the lithium was not filtered during filtration or washing after the synthesis reaction. This may be due to a part of the reaction product being desorbed.

(リチウムイオン二次電池の評価)
各例において得られたリチウムイオン二次電池について、以下の評価を実施した。
(Evaluation of lithium ion secondary battery)
The following evaluation was implemented about the lithium ion secondary battery obtained in each case.

<充放電試験>
〔初期特性の評価〕
各例において得られたリチウムイオン二次電池について、25℃の恒温槽内で、電流密度7.5mA/gの定電流条件で、充電電圧を4.8V(リチウム金属基準)とし、放電電圧を2.0V(リチウム金属基準)として、3サイクルの充放電を行った。
初期放電容量として1サイクル目の放電容量を測定した。
評価結果を表3に示す。
<Charge / discharge test>
[Evaluation of initial characteristics]
With respect to the lithium ion secondary batteries obtained in each example, the charging voltage was set to 4.8 V (lithium metal standard) in a constant temperature bath at 25 ° C. under a constant current condition of a current density of 7.5 mA / g, and the discharging voltage was Charging / discharging of 3 cycles was performed as 2.0V (lithium metal reference | standard).
The discharge capacity at the first cycle was measured as the initial discharge capacity.
The evaluation results are shown in Table 3.

〔サイクル特性の評価〕
上記3サイクルの充放電試験後、さらに、以下の20サイクルの充放電試験を実施した。
25℃の恒温槽内で、電流密度50mA/gの定電流条件で4.6V(リチウム金属基準)に充電した後、電流密度が7.5mA/gになるまで、4.6Vの電圧を保持した。その後、電流密度50mA/gの定電流条件で2.0V(リチウム金属基準)まで放電した。これら充放電を20サイクル実施した。
上記の20サイクル試験において、1サイクル目と20サイクル目の放電容量を測定し、下記式に基づいて容量維持率を求めた。結果を表3に示す。
容量維持率(%)=(20サイクル目の放電容量)/(1サイクル目の放電容量)×100
[Evaluation of cycle characteristics]
After the above three cycles of charge / discharge tests, the following 20 cycles of charge / discharge tests were further performed.
After charging to 4.6V (lithium metal standard) in a constant temperature condition at a current density of 50mA / g in a constant temperature bath at 25 ° C, the voltage of 4.6V is maintained until the current density reaches 7.5mA / g. did. Then, it discharged to 2.0V (lithium metal reference | standard) on the constant current conditions with a current density of 50 mA / g. These charge / discharge cycles were performed 20 cycles.
In the 20 cycle test described above, the discharge capacities of the first cycle and the 20th cycle were measured, and the capacity retention rate was determined based on the following formula. The results are shown in Table 3.
Capacity retention rate (%) = (discharge capacity at 20th cycle) / (discharge capacity at 1st cycle) × 100

(結果)
表1〜表3に示すように、平均組成式が上記式(I)で表され、γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、XRDパターンにおいて、41.62<2θ<42.66の範囲内にピークトップを有するリチウムマンガン含有酸化物を用いた実施例1〜3では、本発明で規定する範囲外のリチウムマンガン含有酸化物を用いた比較例1、2よりも、初期放電容量と容量維持率がいずれも高いリチウムイオン二次電池が得られた。
(result)
As shown in Tables 1 to 3, the average composition formula is represented by the above formula (I), and includes a crystal phase in which lithium is introduced into the crystal structure of γ-type manganese dioxide. In the XRD pattern, 41.62 In Examples 1 to 3 using a lithium manganese-containing oxide having a peak top in the range of <2θ <42.66, Comparative Examples 1 and 2 using a lithium manganese-containing oxide outside the range defined in the present invention As a result, a lithium ion secondary battery having a high initial discharge capacity and a high capacity retention rate was obtained.

Figure 2014002849
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Figure 2014002849
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本発明のリチウムマンガン含有酸化物とその製造方法は、プラグインハイブリッド車(PHV)あるいは電気自動車(EV)等に搭載されるリチウムイオン二次電池の正極活物質に好ましく適用できる。   The lithium manganese-containing oxide and the method for producing the same of the present invention can be preferably applied to a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery mounted on a plug-in hybrid vehicle (PHV) or an electric vehicle (EV).

Claims (13)

平均組成式が下記一般式(I)で表され、
γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、
X線回折パターンにおいて、41.62<2θ<42.66の範囲内にピークトップを有するリチウムマンガン含有酸化物。
LiMn1−x(ただし、0<x/(1−x)<1.3)・・・(I)
The average composition formula is represented by the following general formula (I):
a crystal phase in which lithium is introduced in the crystal structure of γ-type manganese dioxide,
A lithium manganese-containing oxide having a peak top in the range of 41.62 <2θ <42.66 in an X-ray diffraction pattern.
Li x Mn 1-x O 2 (where 0 <x / (1-x) <1.3) (I)
下記一般式(Ia)で表される請求項1に記載のリチウムマンガン含有酸化物。
LiMn1−x(ただし、0.1≦x/(1−x)≦1.0)・・・(Ia)
The lithium manganese containing oxide of Claim 1 represented by the following general formula (Ia).
Li x Mn 1-x O 2 (where 0.1 ≦ x / (1-x) ≦ 1.0) (Ia)
下記一般式(Ib)で表される請求項2に記載のリチウムマンガン含有酸化物。
LiMn1−x(ただし、0.1≦x/(1−x)≦0.5)・・・(Ib)
The lithium manganese containing oxide of Claim 2 represented by the following general formula (Ib).
Li x Mn 1-x O 2 (where 0.1 ≦ x / (1-x) ≦ 0.5) (Ib)
X線回折パターンにおいて、41.7≦2θ≦42.6の範囲内にピークトップを有する請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムマンガン含有酸化物。   4. The lithium manganese-containing oxide according to claim 1, which has a peak top in a range of 41.7 ≦ 2θ ≦ 42.6 in an X-ray diffraction pattern. X線回折パターンにおいて、41.75≦2θ≦42.55の範囲内にピークトップを有する請求項4に記載のリチウムマンガン含有酸化物。   5. The lithium manganese-containing oxide according to claim 4, which has a peak top in a range of 41.75 ≦ 2θ ≦ 42.55 in an X-ray diffraction pattern. 平均組成式が下記一般式(I)で表され、
γ型の二酸化マンガンの結晶構造内にリチウムが導入された結晶相を含み、
LiMnOの含有量が10質量%以下であるリチウムマンガン含有酸化物。
LiMn1−x(ただし、0<x/(1−x)<1.3)・・・(I)
The average composition formula is represented by the following general formula (I):
a crystal phase in which lithium is introduced in the crystal structure of γ-type manganese dioxide,
Lithium manganese-containing oxide content of li 2 MnO 3 is not more than 10 wt%.
Li x Mn 1-x O 2 (where 0 <x / (1-x) <1.3) (I)
請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法であって、
リチウム含有材料とγ型の結晶構造を有する二酸化マンガンとを、加圧下、300℃未満の反応温度で水熱合成反応させるリチウムマンガン含有酸化物の製造方法。
A method for producing a lithium manganese-containing oxide according to any one of claims 1 to 6,
A method for producing a lithium manganese-containing oxide, comprising subjecting a lithium-containing material and manganese dioxide having a γ-type crystal structure to a hydrothermal synthesis reaction under pressure at a reaction temperature of less than 300 ° C.
前記リチウム含有材料として、水酸化リチウム、酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、および硫酸リチウムからなる群より選ばれた少なくとも1種を用いる請求項7に記載のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium manganese-containing oxide according to claim 7, wherein at least one selected from the group consisting of lithium hydroxide, lithium oxide, lithium carbonate, lithium nitrate, and lithium sulfate is used as the lithium-containing material. 反応温度を100℃以上とする請求項7または8に記載のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium manganese-containing oxide according to claim 7 or 8, wherein the reaction temperature is 100 ° C or higher. 反応温度を140〜220℃とする請求項9に記載のリチウムマンガン含有酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium manganese-containing oxide according to claim 9, wherein the reaction temperature is 140 to 220 ° C. 請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムマンガン含有酸化物を含むリチウムイオン二次電池用の正極活物質。   The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries containing the lithium manganese containing oxide in any one of Claims 1-6. 請求項1〜6のいずれかに記載のリチウムマンガン含有酸化物を正極活物質とし、リチウム含有材料を負極活物質として用いたリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery which used the lithium manganese containing oxide in any one of Claims 1-6 as a positive electrode active material, and used a lithium containing material as a negative electrode active material. 4.5V以上の充電条件で使用されるものである請求項12に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 12, which is used under a charging condition of 4.5 V or more.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH103921A (en) * 1996-06-13 1998-01-06 Japan Storage Battery Co Ltd Positive electrode active material for lithium battery, its manufacture, and battery with the active material
JPH11233112A (en) * 1998-02-19 1999-08-27 Mitsubishi Materials Corp Preparation of lithium manganate compound for lithium ion secondary battery
JP2007519210A (en) * 2004-01-22 2007-07-12 ザ ジレット カンパニー Cathode materials for lithium batteries

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH103921A (en) * 1996-06-13 1998-01-06 Japan Storage Battery Co Ltd Positive electrode active material for lithium battery, its manufacture, and battery with the active material
JPH11233112A (en) * 1998-02-19 1999-08-27 Mitsubishi Materials Corp Preparation of lithium manganate compound for lithium ion secondary battery
JP2007519210A (en) * 2004-01-22 2007-07-12 ザ ジレット カンパニー Cathode materials for lithium batteries

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