JP2014002984A - Nonaqueous secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous secondary battery having high capacity and excellent charge-discharge cycle characteristics and storage characteristics.SOLUTION: A nonaqueous secondary battery contains, as positive active materials, a lithium nickel cobalt manganese composite oxide and a lithium cobalt composite oxide containing a dissimilar metal element other than lithium, nickel, cobalt, and manganese. The lithium cobalt composite oxide uses a lithium cobalt composite oxide (A) having an average particle diameter greater than 10 μm and less than or equal to 30 μm and a lithium cobalt composite oxide (B) having an average particle diameter greater than or equal to 1 μm and less than or equal to 10 μm so as to satisfy relation of A-B≥5. The lithium cobalt composite oxide (B) has a larger ratio of the dissimilar metal element with respect to a total amount of the cobalt and the dissimilar metal element than the lithium cobalt composite oxide (A). The average particle diameter of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide is larger than that of the lithium cobalt composite oxide.

Description

本発明は、高容量であり、充放電サイクル特性および貯蔵特性が良好な非水二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous secondary battery having a high capacity and good charge / discharge cycle characteristics and storage characteristics.

携帯電話、ノート型パソコンなどの携帯型電子機器の小型化・軽量化と高性能化に伴い、電源となるリチウムイオン二次電池などの非水二次電池の高容量化などの要請が、日増しに高まっている。   As portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers become smaller, lighter, and have higher performance, there is a demand for higher capacity of non-aqueous secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries as power sources. Increasingly.

非水二次電池の正極には、例えば、正極活物質などを含有する正極合剤層を、集電体の少なくとも片面に有する構造のものが使用されている。このような非水二次電池の高容量化に際しては、例えば、正極合剤層中での正極活物質の充填量を多くしたり、充電電圧を高めたりすることが考えられる。   As the positive electrode of the nonaqueous secondary battery, for example, one having a structure in which a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material or the like is provided on at least one surface of a current collector is used. In increasing the capacity of such a non-aqueous secondary battery, for example, it is conceivable to increase the filling amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer or increase the charging voltage.

例えば、特許文献1には、平均粒子径の異なる2種以上のリチウム含有遷移金属酸化物を正極活物質に用いて正極合剤層の密度を高めることで、正極合剤層中での正極活物質の充填量を多くすると共に、電池の充電電圧を高めても正極活物質の劣化などを抑制できるようにするために、前記リチウム含有遷移金属酸化物のうち、特に安定性が劣る最小の平均粒子径を有するものに特定の金属元素を含有させて、非水二次電池の容量を高めることに加えて、その充放電サイクル特性も高める技術が提案されている。   For example, Patent Document 1 discloses that the positive electrode active layer in the positive electrode mixture layer is increased by using two or more lithium-containing transition metal oxides having different average particle diameters as the positive electrode active material to increase the density of the positive electrode mixture layer. In order to suppress the deterioration of the positive electrode active material even if the charging amount of the battery is increased and the charging voltage of the battery is increased, among the lithium-containing transition metal oxides, the minimum average particularly inferior in stability In addition to increasing the capacity of a non-aqueous secondary battery by adding a specific metal element to a particle having a particle size, a technique for improving the charge / discharge cycle characteristics has been proposed.

また、非水二次電池の高容量化には、前記のような方法以外にも、正極活物質として現在汎用されているLiCoOも容量の大きなNiを含有するリチウム含有複合酸化物を使用することも検討されている。 Further, in order to increase the capacity of the non-aqueous secondary battery, in addition to the above method, LiCoO 2 which is currently widely used as a positive electrode active material also uses a lithium-containing composite oxide containing Ni having a large capacity. It is also being considered.

特開2007−287658号公報JP 2007-287658 A

ところが、Ni含有率が高いリチウム含有複合酸化物は、特にその粒子径が小さい場合には、例えば充電状態で電池を貯蔵した際に、電池膨れの原因となるガス発生を引き起こしやすい性質も有している。よって、Ni含有率が高いリチウム含有複合酸化物を用い、特許文献1に記載されているような技術を応用して正極合剤層での正極活物質の充填量を高めて、高容量で充放電サイクル特性に優れた電池とするには、前記のガス発生を抑えて、その貯蔵特性を高めることも望まれる。   However, the lithium-containing composite oxide having a high Ni content also has a property that easily causes gas generation that causes battery swelling, for example, when the battery is stored in a charged state, particularly when the particle size is small. ing. Therefore, by using a lithium-containing composite oxide having a high Ni content and applying a technique such as that described in Patent Document 1, the amount of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is increased, and a high capacity is obtained. In order to obtain a battery having excellent discharge cycle characteristics, it is also desired to suppress the gas generation and enhance its storage characteristics.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高容量であり、充放電サイクル特性および貯蔵特性が良好な非水二次電池を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide a high capacity | capacitance and a non-aqueous secondary battery with favorable charging / discharging cycling characteristics and storage characteristics.

前記目的を達成し得た本発明の非水二次電池は、正極、負極、非水電解液およびセパレータを有するものであって、前記正極は、正極活物質を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有するものであり、前記正極活物質として、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、リチウム、ニッケル、コバルトおよびマンガン以外の異種金属元素を含有するリチウムコバルト複合酸化物とを含み、前記リチウムコバルト複合酸化物には、平均粒子径が10μmを超え30μm以下のリチウムコバルト複合酸化物(A)と、平均粒子径が1μm以上10μm以下のリチウムコバルト複合酸化物(B)とを、A−B≧5の関係を満たすように使用し、前記リチウムコバルト複合酸化物(B)におけるコバルトと異種金属元素との合計量中の異種金属元素の割合が、前記リチウムコバルト複合酸化物(A)におけるコバルトと異種金属元素との合計量中の異種金属元素の割合よりも大きく、正極活物質として使用したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径をC(μm)としたとき、C>Bであることを特徴とするものである。   The non-aqueous secondary battery of the present invention that has achieved the above object has a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator, and the positive electrode comprises a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material, A current collector has one or both surfaces, and as the positive electrode active material, a lithium nickel cobalt manganese composite oxide and a lithium cobalt composite oxide containing different metal elements other than lithium, nickel, cobalt and manganese In addition, the lithium cobalt composite oxide includes a lithium cobalt composite oxide (A) having an average particle diameter of more than 10 μm and 30 μm or less, and a lithium cobalt composite oxide (B) having an average particle diameter of 1 μm or more and 10 μm or less. In the total amount of cobalt and a different metal element in the lithium cobalt composite oxide (B) Lithium nickel cobalt manganese composite oxide used as a positive electrode active material, wherein the ratio of the different metal element is larger than the ratio of the different metal element in the total amount of cobalt and the different metal element in the lithium cobalt composite oxide (A) When the average particle diameter is C (μm), C> B.

本発明によれば、高容量であり、充放電サイクル特性および貯蔵特性が良好な非水二次電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery that has a high capacity and good charge / discharge cycle characteristics and storage characteristics.

本発明の非水二次電池の一例を模式的に示す図で、(a)はその平面図、(b)はその部分縦断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically an example of the non-aqueous secondary battery of this invention, (a) is the top view, (b) is the fragmentary longitudinal cross-sectional view. 図1に示す非水二次電池の斜視図である。It is a perspective view of the non-aqueous secondary battery shown in FIG.

本発明の非水二次電池に係る正極は、正極活物質を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものである。   The positive electrode according to the non-aqueous secondary battery of the present invention has a structure having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material on one side or both sides of a current collector.

正極活物質には、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、リチウム、ニッケル、コバルトおよびマンガン以外の異種金属元素を含有するリチウムコバルト複合酸化物とを使用する。   As the positive electrode active material, a lithium nickel cobalt manganese composite oxide and a lithium cobalt composite oxide containing a different metal element other than lithium, nickel, cobalt, and manganese are used.

前記リチウムコバルト複合酸化物には、平均粒子径A(μm)が10μmを超え30μm以下のリチウムコバルト複合酸化物(A)と、平均粒子径B(μm)が1μm以上10μm以下のリチウムコバルト複合酸化物(B)とを使用するが、このとき、リチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径Aとリチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径Bとの差「A−B」が5(μm)以上となるようにする。そして、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物には、その平均粒子径をC(μm)としたときに、リチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径Bとの関係が、C>Bであるものを使用する。   The lithium cobalt composite oxide includes a lithium cobalt composite oxide (A) having an average particle size A (μm) of more than 10 μm and 30 μm or less, and a lithium cobalt composite oxide having an average particle size B (μm) of 1 μm or more and 10 μm or less. The difference (A−B) between the average particle size A of the lithium cobalt composite oxide (A) and the average particle size B of the lithium cobalt composite oxide (B) is 5 at this time. (Μm) or more. In the lithium nickel cobalt manganese composite oxide, when the average particle diameter is C (μm), the relationship with the average particle diameter B of the lithium cobalt composite oxide (B) is C> B. Is used.

前記のようなリチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)と、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物とを併用することで、正極合剤層内において、リチウムコバルト複合酸化物(A)やリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粒子同士の隙間に、粒子径の小さなリチウムコバルト複合酸化物(B)を充填できるため、正極合剤層の密度を高めて正極合剤層内の正極活物質量を多くすることが可能となる。   By using the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) as described above in combination with the lithium nickel cobalt manganese composite oxide, the lithium cobalt composite oxide ( A) and the lithium nickel cobalt manganese composite oxide particles can be filled with the lithium cobalt composite oxide (B) having a small particle diameter, so that the density of the positive electrode mixture layer is increased and the positive electrode in the positive electrode mixture layer. The amount of active material can be increased.

また、正極活物質として使用するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、例えばLiCoOよりも高電圧下での安定性が高く、更に、リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)は、前記の異種金属元素の作用によって、例えば、LiCoOよりも高電圧下での安定性が高められている。よって、本発明の非水二次電池は、4.3V以上の終止電圧で定電流−定電圧充電を行う方法で使用しても、正極活物質の劣化が生じ難い。 Moreover, the lithium nickel cobalt manganese composite oxide used as the positive electrode active material has higher stability under a high voltage than, for example, LiCoO 2. Further, the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B ) Is improved in stability under a higher voltage than, for example, LiCoO 2 by the action of the different metal element. Therefore, even when the nonaqueous secondary battery of the present invention is used in a method of performing constant current-constant voltage charging at a final voltage of 4.3 V or higher, the positive electrode active material is unlikely to deteriorate.

本発明の非水二次電池では、これらの作用によって、高容量化を図りつつ、優れた充放電サイクル特性を確保している。   In the nonaqueous secondary battery of the present invention, excellent charge / discharge cycle characteristics are ensured while increasing the capacity by these actions.

なお、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、特に粒子径が小さい場合に、電池内でのガス発生を引き起こしやすい。しかし、本発明の非水二次電池では、粒径の大きな正極活物質粒子同士の隙間に入る粒子径の小さな正極活物質に、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物よりも電池内でのガス発生を引き起こし難いリチウムコバルト複合酸化物(B)を使用するため、例えば、貯蔵時の膨れの発生を抑制することができる。よって、本発明の非水二次電池は、貯蔵特性も良好となる。   The lithium nickel cobalt manganese composite oxide tends to cause gas generation in the battery, particularly when the particle size is small. However, in the non-aqueous secondary battery of the present invention, the positive electrode active material having a small particle size that enters the gap between the positive electrode active material particles having a large particle size generates more gas in the battery than the lithium nickel cobalt manganese composite oxide. Since the lithium cobalt composite oxide (B) that is difficult to cause is used, for example, the occurrence of swelling during storage can be suppressed. Therefore, the non-aqueous secondary battery of the present invention also has good storage characteristics.

リチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径Aは、17μm以上であることがより好ましく、また、24μm以下であることがより好ましい。更に、リチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径Bは、5μm以上であることがより好ましく、また、10μm以下であることがより好ましい。   The average particle diameter A of the lithium cobalt composite oxide (A) is more preferably 17 μm or more, and more preferably 24 μm or less. Furthermore, the average particle diameter B of the lithium cobalt composite oxide (B) is more preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or less.

そして、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径は、10μm以上であることが好ましく、11μm以上であることがより好ましく、また、17μm以下であることが好ましく、16μm以下であることがより好ましい。   The average particle size of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide is preferably 10 μm or more, more preferably 11 μm or more, and preferably 17 μm or less, more preferably 16 μm or less. .

また、本発明の非水二次電池において、リチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径A、リチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径B、およびリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径C(μm)は、A≧C>Bの関係を満たしていることが好ましく、A>C>Bの関係を満たしていることがより好ましい。この場合には、正極合剤層の密度向上による正極活物質の充填量を高める効果や、正極活物質の安定性向上に伴う充放電サイクル特性向上効果、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の粒径をある程度大きくすることによる貯蔵特性向上効果が、より良好に確保できるようになる。   In the nonaqueous secondary battery of the present invention, the average particle diameter A of the lithium cobalt composite oxide (A), the average particle diameter B of the lithium cobalt composite oxide (B), and the average of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide The particle diameter C (μm) preferably satisfies the relationship A ≧ C> B, and more preferably satisfies the relationship A> C> B. In this case, the effect of increasing the filling amount of the positive electrode active material by improving the density of the positive electrode mixture layer, the effect of improving the charge / discharge cycle characteristics accompanying the improvement of the stability of the positive electrode active material, the particle size of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide The effect of improving the storage characteristics by increasing the amount to some extent can be secured more favorably.

本明細書でいうリチウムコバルト複合酸化物(A)、リチウムコバルト複合酸化物(B)およびリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径は、日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置「HRA9320」を用いて測定した粒度分布の小さい粒子から積分体積を求める場合の体積基準の積算分率における50%径の値(d50)メディアン径である。 The average particle size of the lithium cobalt composite oxide (A), lithium cobalt composite oxide (B), and lithium nickel cobalt manganese composite oxide referred to in this specification is the Nikkiso Co., Ltd. Microtrac particle size distribution measuring device “HRA9320”. It is a 50% diameter value (d 50 ) median diameter in the volume-based integrated fraction when the integrated volume is obtained from particles having a small particle size distribution measured by use.

本発明の非水二次電池に係る正極に使用するリチウムコバルト複合酸化物においては、コバルトと前記異種金属元素との合計量中の前記異種金属元素の割合は、リチウムコバルト複合酸化物(A)よりもリチウムコバルト複合酸化物(B)の方が大きい。   In the lithium cobalt composite oxide used for the positive electrode according to the nonaqueous secondary battery of the present invention, the proportion of the different metal element in the total amount of cobalt and the different metal element is lithium cobalt composite oxide (A). The lithium cobalt composite oxide (B) is larger than that.

リチウムコバルト複合酸化物は、粒子径が小さいほど、高電圧下での安定性や熱に対する安定性が劣る。よって、本発明の非水二次電池では、より平均粒子径が小さいリチウムコバルト複合酸化物(B)には、その安定性を高める作用を有している前記異種金属元素を多く含有させることで、電池の充放電や熱に対する安定性を高めて、良好な充放電サイクル特性や貯蔵特性を確保し得るようにしている。   As the particle size of the lithium cobalt composite oxide is smaller, the stability under high voltage and the stability against heat are inferior. Therefore, in the non-aqueous secondary battery of the present invention, the lithium cobalt composite oxide (B) having a smaller average particle diameter contains a large amount of the different metal element having an effect of improving the stability. In addition, charging / discharging and stability of heat of the battery are improved, and good charge / discharge cycle characteristics and storage characteristics can be secured.

しかしながら、前記異種金属元素は、リチウムコバルト複合酸化物の容量に寄与し得ない成分であるため、リチウムコバルト複合酸化物中の量が多くなると、リチウムコバルト複合酸化物の容量が小さくなる。そこで、より平均粒子径が大きく、安定性がより高いリチウムコバルト複合酸化物(A)においては、前記異種金属元素の含有量を少なくし、この異種金属元素の含有による容量低下を可及的に抑制して、安定性と容量とのバランスをより高めている。   However, since the dissimilar metal element is a component that cannot contribute to the capacity of the lithium cobalt composite oxide, when the amount in the lithium cobalt composite oxide increases, the capacity of the lithium cobalt composite oxide decreases. Therefore, in the lithium cobalt composite oxide (A) having a larger average particle size and higher stability, the content of the dissimilar metal element is reduced, and the capacity reduction due to the inclusion of the dissimilar metal element is minimized. Suppresses the balance between stability and capacity.

リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)は、下記一般組成式(1)で表されるものであることが好ましい。   The lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) are preferably those represented by the following general composition formula (1).

Li1+yCo 1−z (1)
〔前記一般組成式(1)中、−0.3≦y≦0.3、0.95≦z<1.0であり、Mは、Mg、Zr、AlおよびTiよりなる群から選択される少なくとも1種の元素である。〕
Li 1 + y Co z M 1 1-z O 2 (1)
[In the general composition formula (1), −0.3 ≦ y ≦ 0.3, 0.95 ≦ z <1.0, and M 1 is selected from the group consisting of Mg, Zr, Al, and Ti. At least one element. ]

前記一般組成式(1)中、Mが前記異種金属元素に該当する。リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)の含有する異種金属元素Mは、前記の通り、Mg、Zr、Al、Tiのいずれでもよく、これらのうちの1種または2種以上であればよいが、リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)の高電圧下での安定性や熱安定性を高める作用がより良好であることから、Mgおよび/またはZrであることが、より好ましい。 In the general composition formula (1), M 1 corresponds to the different metal element. Different metal elements M 1 containing a lithium cobalt composite oxide (A) and lithium cobalt composite oxide (B) is, as described above, Mg, Zr, Al, it may be any of Ti, 1 kind or of these Two or more types may be used, but since the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) are more effective in increasing the stability and thermal stability under high voltage, Mg And / or Zr is more preferred.

なお、リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)において、Coは容量向上に寄与する成分である一方で、異種金属元素Mは容量向上に寄与し得ない。よって、リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)を表す前記一般組成式(1)においては、これらの容量を高く維持する観点から、Coの量zを、0.95以上とすることが好ましい。また、前記一般組成式(1)において、Coの量zは、1.0未満であるが、異種金属元素Mを含有することによる前記の効果をより良好に確保する観点から、異種金属元素Mの量「1−z」は、0.005以上であることがより好ましく、よって、Coの量zは、0.995以下であることがより好ましい。 Incidentally, the lithium-cobalt composite oxide (A) and lithium cobalt composite oxide in (B), Co While a component contributing to the capacity increase, different metal elements M 1 may not contribute to the capacity increase. Therefore, in the general composition formula (1) representing the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B), the amount z of Co is set to 0.95 from the viewpoint of keeping these capacities high. The above is preferable. Further, in the general composition formula (1), the amount of Co z is less than 1.0, but from the viewpoint of better ensuring the above effect by containing the different metal element M 1 , the different metal element The amount “1-z” of M 1 is more preferably 0.005 or more, and therefore the amount z of Co is more preferably 0.995 or less.

リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)が、前記一般組成式(1)で表されるものである場合、リチウムコバルト複合酸化物(A)とリチウムコバルト複合酸化物(B)とは、異種金属元素Mとして、同じ元素を含有していても、異なる元素を含有していてもよく、リチウムコバルト複合酸化物(A)の含有する異種金属元素Mの量を「1−z1」とし、リチウムコバルト複合酸化物(B)の含有する異種金属元素Mの量を「1−z2」としたときに、(1−z1)<(1−z2)の関係を満たしていればよい。より具体的には、「1−z1」は、0.01以上であることが更に好ましく、また、0.02以下であることが更に好ましい。そして、「1−z2」は、0.02以上であることが更に好ましく、また、0.03以下であることが更に好ましい。 When the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) are represented by the general composition formula (1), the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide ( B) and, as the different metal elements M 1, also contain the same elements may contain different elements, lithium cobalt composite oxides the amount of different metal elements M 1 containing the (a) and "1-z1", lithium-cobalt composite oxide the amount of different metal elements M 1 containing the (B) is taken as "1-z2", the relationship of (1-z1) <(1 -z2) It only has to satisfy. More specifically, “1-z1” is more preferably 0.01 or more, and further preferably 0.02 or less. “1-z2” is more preferably 0.02 or more, and further preferably 0.03 or less.

リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)は、特に化学量論比に近い組成にときに、その真密度が大きくなり、より高いエネルギー体積密度を有する材料となるが、具体的には、前記組成式において、−0.3≦y≦0.3とすることが好ましく、yの値をこのように調節することで、真密度および充放電時の可逆性を高めることができる。   The lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) have a higher true density and a higher energy volume density, particularly when the composition is close to the stoichiometric ratio. Specifically, in the composition formula, it is preferable to satisfy −0.3 ≦ y ≦ 0.3, and by adjusting the value of y in this way, the true density and reversibility at the time of charge / discharge are improved. Can do.

リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)は、Li含有化合物(水酸化リチウムなど)、Co含有化合物(硫酸コバルトなど)、および異種金属元素Mを含有する化合物(酸化物、水酸化物、硫酸塩など)を混合し、この原料混合物を焼成するなどして合成することができる。なお、より高い純度でリチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)を合成するには、Coおよび異種金属元素Mを含む複合化合物(水酸化物、酸化物など)とLi含有化合物などとを混合し、この原料混合物を焼成することが好ましい。 Lithium cobalt composite oxide (A) and lithium cobalt composite oxide (B) is, Li-containing compound (lithium hydroxide, etc.), Co-containing compound (such as cobalt sulfate), and compounds containing different metallic element M 1 (oxidation Compound, hydroxide, sulfate, etc.) and the raw material mixture can be fired. In order to synthesize lithium cobalt composite oxide (A) and lithium cobalt composite oxide (B) with higher purity, a composite compound (hydroxide, oxide, etc.) containing Co and a different metal element M 1 is used. It is preferable to mix a Li-containing compound and the like and to fire this raw material mixture.

リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)を合成するための原料混合物の焼成条件は、例えば、800〜1050℃で1〜24時間とすることができるが、一旦焼成温度よりも低い温度(例えば、250〜850℃)まで加熱し、その温度で保持することにより予備加熱を行い、その後に焼成温度まで昇温して反応を進行させることが好ましい。予備加熱の時間については特に制限はないが、通常、0.5〜30時間程度とすればよい。また、焼成時の雰囲気は、酸素を含む雰囲気(すなわち、大気中)、不活性ガス(アルゴン、ヘリウム、窒素など)と酸素ガスとの混合雰囲気、酸素ガス雰囲気などとすることができるが、その際の酸素濃度(体積基準)は、15%以上であることが好ましく、18%以上であることが好ましい。   The firing conditions of the raw material mixture for synthesizing the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) can be, for example, 800 to 1050 ° C. for 1 to 24 hours. It is preferable to preheat by heating to lower temperature (for example, 250-850 degreeC) and hold | maintaining at that temperature, and to raise temperature to a calcination temperature after that, and to advance reaction. Although there is no restriction | limiting in particular about the time of preheating, Usually, what is necessary is just to be about 0.5 to 30 hours. The atmosphere during firing can be an atmosphere containing oxygen (that is, in the air), a mixed atmosphere of an inert gas (such as argon, helium, or nitrogen) and oxygen gas, or an oxygen gas atmosphere. The oxygen concentration (volume basis) is preferably 15% or more, and more preferably 18% or more.

本発明の非水二次電池の有する正極に係る正極合剤層を形成するに際しては、リチウムコバルト複合酸化物(A)とリチウムコバルト複合酸化物(B)との合計を100質量%としたとき、リチウムコバルト複合酸化物(A)の含有率は、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、また、100質量%未満であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましい。   When forming the positive electrode mixture layer relating to the positive electrode of the nonaqueous secondary battery of the present invention, when the total of the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) is 100% by mass The content of the lithium cobalt composite oxide (A) is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and preferably less than 100% by mass, 90% by mass. The following is more preferable.

本発明の非水二次電池に係る正極に使用するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物としては、下記一般組成式(2)で表されるものであることが好ましい。   The lithium nickel cobalt manganese composite oxide used for the positive electrode according to the nonaqueous secondary battery of the present invention is preferably represented by the following general composition formula (2).

Li1+s (2)
〔前記一般組成式(2)中、−0.3≦s≦0.3であり、Mは、少なくともNi、CoおよびMnを含む3種以上の元素群であり、Mを構成する各元素中で、Ni、CoおよびMnの割合(mol%)を、それぞれa、bおよびcとしたときに、30<a<65、5<b<35、15<c<50である。〕
Li 1 + s M 2 O 2 (2)
[In the general composition formula (2), −0.3 ≦ s ≦ 0.3, and M 2 is a group of three or more elements including at least Ni, Co, and Mn, and each of which constitutes M 2 30 <a <65, 5 <b <35, and 15 <c <50, where the ratios (mol%) of Ni, Co, and Mn in the element are a, b, and c, respectively. ]

前記一般組成式(2)で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物において、Niは、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の容量向上に寄与する成分であり、元素群Mの全元素数を100mol%としたときに、Niの割合aは、30mol%を超えていることが好ましく、50mol%以上であることがより好ましい。また、前記一般組成式(2)で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物において、Ni以外の元素を含有することによる効果を良好に確保する観点から、元素群Mの全元素数を100mol%としたときに、Niの割合aは、65mol%未満であることが好ましく、60mol%以下であることがより好ましい。 In the lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide represented by the general formula (2), Ni is a component that contributes to the capacity increase of the lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide, 100 mol the total number of elements in the element group M 2 %, The Ni ratio a is preferably over 30 mol%, more preferably 50 mol% or more. Further, in the lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide represented by the general formula (2), from the viewpoint of satisfactorily ensuring the effect of containing an element other than Ni, the total number of elements in the element group M 2 100 mol %, The Ni ratio a is preferably less than 65 mol% and more preferably 60 mol% or less.

前記一般組成式(2)で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物において、Coも、Niと同様にリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の容量向上に寄与する成分であり、正極合剤層における充填密度向上にも作用する一方で、多すぎるとコスト増大や安全性低下を引き起こす虞もある。これらの理由に加えて、後述するMnの平均価数の安定化作用を良好に確保する観点から、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を表す前記一般組成式(2)における元素群Mの全元素数を100mol%としたとき、Coの割合bは、5mol%を超えていることが好ましく、20mol%以上であることがより好ましく、また、35mol%未満であることが好ましく、30mol%以下であることがより好ましい。   In the lithium nickel cobalt manganese composite oxide represented by the general composition formula (2), Co is a component that contributes to an increase in the capacity of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide as well as Ni, and is filled in the positive electrode mixture layer. While it works to improve density, too much may cause an increase in cost and a decrease in safety. In addition to these reasons, from the viewpoint of satisfactorily securing the action of stabilizing the average valence of Mn described later, the total number of elements in the element group M in the general composition formula (2) representing the lithium nickel cobalt manganese composite oxide Is 100 mol%, the Co ratio b is preferably more than 5 mol%, more preferably 20 mol% or more, and preferably less than 35 mol%, and 30 mol% or less. Is more preferable.

更に、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物においては、前記一般組成式(2)における元素群Mの全元素数を100mol%としたとき、Mnの割合cが、15mol%を超えていることが好ましく、20mol%以上であることがより好ましく、また、50mol%未満であることが好ましく、30mol%以下であることがより好ましい。リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物に前記のような量でMnを含有させ、結晶格子中に必ずMnを存在させることによって、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の熱的安定性を高めることができ、より安全性の高い電池を構成することが可能となる。 Furthermore, in a lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide, when the total number of elements in the element group M 2 in the general formula (2) and 100 mol%, the ratio c of Mn, that is greater than 15 mol% preferably 20 mol% or more, more preferably less than 50 mol%, and even more preferably 30 mol% or less. By including Mn in the amount as described above in the lithium nickel cobalt manganese composite oxide, and making sure that Mn is present in the crystal lattice, the thermal stability of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide can be improved. A highly safe battery can be configured.

更に、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物において、MnとともにCoを含有していることで、電池の充放電でのLiのドープおよび脱ドープに伴うMnの価数変動を抑制するようにCoが作用するため、Mnの平均価数を4価近傍の値に安定させて、充放電の可逆性をより高めることができる。よって、このようなリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を使用することで、より充放電サイクル特性に優れた電池を構成することが可能となる。   Furthermore, in the lithium nickel cobalt manganese composite oxide, Co acts together with Mn to suppress fluctuations in the valence of Mn due to Li doping and dedoping during battery charging / discharging. Therefore, the average valence of Mn can be stabilized at a value in the vicinity of tetravalence, and the reversibility of charge / discharge can be further enhanced. Therefore, by using such a lithium nickel cobalt manganese composite oxide, it becomes possible to constitute a battery having more excellent charge / discharge cycle characteristics.

リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物においては、元素群Mが、Ni、CoおよびMnのみで構成されていてもよいが、これらの元素とともに、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Al、Si、Ga、GeおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含んでいてもよい。ただし、元素群Mの全元素数を100mol%としたときの、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Al、Si、Ga、GeおよびSnの合計割合dは、5mol%以下であることが好ましく、1mol%以下であることがより好ましい。元素群MにおけるNi、CoおよびMn以外の元素は、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物中に均一に分布していてもよく、また、粒子表面などに偏析していてもよい。 In the lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide, the element group M 2 is, Ni, may be composed only of Co and Mn, with these elements, Mg, Ti, Zr, Nb , Mo, W, Al, It may contain at least one element selected from the group consisting of Si, Ga, Ge, and Sn. However, when the total number of elements in the element group M 2 was 100mol%, Mg, Ti, Zr , Nb, Mo, W, Al, Si, Ga, total proportion d of Ge and Sn are the following 5 mol% It is preferably 1 mol% or less. Elements other than Ni, Co and Mn in the element group M 2 may be uniformly distributed in the lithium nickel cobalt manganese composite oxide, or may be segregated on the particle surface or the like.

前記の組成を有するリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、その真密度が4.55〜4.95g/cmと大きな値になり、高い体積エネルギー密度を有する材料となる。なお、Mnを一定範囲で含むリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の真密度は、その組成により大きく変化するが、前記のような狭い組成範囲では構造が安定化され、均一性を高めることができるため、例えばLiCoOの真密度に近い大きな値となるものと考えられる。また、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の質量当たりの容量を大きくすることができ、可逆性に優れた材料とすることができる。 The lithium nickel cobalt manganese composite oxide having the above composition has a large true density of 4.55 to 4.95 g / cm 3 and is a material having a high volume energy density. The true density of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide containing Mn in a certain range varies greatly depending on its composition. However, the structure is stabilized and the uniformity can be improved in the narrow composition range as described above. For example, it is considered to be a large value close to the true density of LiCoO 2 . Moreover, the capacity | capacitance per mass of lithium nickel cobalt manganese complex oxide can be enlarged, and it can be set as the material excellent in reversibility.

前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、特に化学量論比に近い組成のときに、その真密度が大きくなるが、具体的には、前記一般組成式(2)において、−0.3≦s≦0.3とすることが好ましく、sの値をこのように調整することで、真密度および可逆性を高めることができる。sは、−0.05以上0.05以下であることがより好ましく、この場合には、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の真密度を4.6g/cm以上と、より高い値にすることができる。 The lithium nickel cobalt manganese composite oxide has a higher true density especially when the composition is close to the stoichiometric ratio. Specifically, in the general composition formula (2), −0.3 ≦ s It is preferable that ≦ 0.3, and the true density and reversibility can be improved by adjusting the value of s in this way. s is more preferably −0.05 or more and 0.05 or less. In this case, the true density of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide is set to a higher value of 4.6 g / cm 3 or more. Can do.

前記一般組成式(2)で表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、Li含有化合物(水酸化リチウムなど)、Ni含有化合物(硫酸ニッケルなど)、Co含有化合物(硫酸コバルトなど)、Mn含有化合物(硫酸マンガンなど)、および元素群Mに含まれるその他の元素を含有する化合物(酸化物、水酸化物、硫酸塩など)を混合し、焼成するなどして製造することができる。また、より高い純度でリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を合成するには、元素群Mに含まれる複数の元素を含む複合化合物(水酸化物、酸化物など)とLi含有化合物とを混合し、焼成することが好ましい。 The lithium nickel cobalt manganese composite oxide represented by the general composition formula (2) includes a Li-containing compound (such as lithium hydroxide), a Ni-containing compound (such as nickel sulfate), a Co-containing compound (such as cobalt sulfate), and a Mn-containing compound. compound (such as manganese sulfate), and the element group M compound containing other elements contained in 2 (oxides, hydroxides, sulfates, etc.) can be produced by, for example, mixing, calcining. Further, in synthesizing the lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide with a higher purity, a composite compound containing a plurality of elements included in the element group M 2 (hydroxides, such as an oxide) and mixing the Li-containing compound It is preferable to fire.

焼成条件は、例えば、800〜1050℃で1〜24時間とすることができるが、一旦焼成温度よりも低い温度(例えば、250〜850℃)まで加熱し、その温度で保持することにより予備加熱を行い、その後に焼成温度まで昇温して反応を進行させることが好ましい。予備加熱の時間については特に制限はないが、通常、0.5〜30時間程度とすればよい。また、焼成時の雰囲気は、酸素を含む雰囲気(すなわち、大気中)、不活性ガス(アルゴン、ヘリウム、窒素など)と酸素ガスとの混合雰囲気、酸素ガス雰囲気などとすることができるが、その際の酸素濃度(体積基準)は、15%以上であることが好ましく、18%以上であることが好ましい。   Firing conditions can be, for example, 800 to 1050 ° C. for 1 to 24 hours, but once heated to a temperature lower than the firing temperature (for example, 250 to 850 ° C.) and maintained at that temperature, preheating is performed. After that, it is preferable to raise the temperature to the firing temperature to advance the reaction. Although there is no restriction | limiting in particular about the time of preheating, Usually, what is necessary is just to be about 0.5 to 30 hours. The atmosphere during firing can be an atmosphere containing oxygen (that is, in the air), a mixed atmosphere of an inert gas (such as argon, helium, or nitrogen) and oxygen gas, or an oxygen gas atmosphere. The oxygen concentration (volume basis) is preferably 15% or more, and more preferably 18% or more.

本発明の非水二次電池の有する正極に係る正極合剤層を形成するに際しては、リチウムコバルト複合酸化物(A)とリチウムコバルト複合酸化物(B)とリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物との合計を100質量%としたとき、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の含有率は、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、また、45質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。   In forming the positive electrode mixture layer relating to the positive electrode of the nonaqueous secondary battery of the present invention, the lithium cobalt composite oxide (A), the lithium cobalt composite oxide (B), and the lithium nickel cobalt manganese composite oxide When the total is 100% by mass, the content of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and 45% by mass or less. It is preferable that it is 30 mass% or less.

正極活物質には、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)と共に、他の活物質を使用することができる。このような他の活物質としては、例えば、LiCoO;LiMnO、LiMnOなどのリチウムマンガン酸化物;LiMn、Li4/3Ti5/3などのスピネル構造のリチウム含有複合酸化物;LiFePOなどのオリビン構造のリチウム含有複合酸化物;前記の酸化物を基本組成とし各種元素で置換した酸化物;などが例示でき、これらのうちの1種または2種以上を用いることができる。 As the positive electrode active material, other active materials can be used together with the lithium nickel cobalt manganese composite oxide, the lithium cobalt composite oxide (A), and the lithium cobalt composite oxide (B). Examples of such other active materials include LiCoO 2 ; lithium manganese oxides such as LiMnO 2 and Li 2 MnO 3 ; lithium having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 and Li 4/3 Ti 5/3 O 4. Olivine-structured lithium-containing composite oxides such as LiFePO 4 ; oxides obtained by substituting the above-mentioned oxides with basic elements and various elements; and one or more of these can be exemplified. Can be used.

ただし、本発明の効果を良好に確保する観点からは、正極活物質全量中における前記他の活物質の含有率は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。   However, from the viewpoint of ensuring the effect of the present invention satisfactorily, the content of the other active material in the total amount of the positive electrode active material is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. preferable.

正極合剤層は、通常、正極活物質の他に、バインダや導電助剤を含有している。   The positive electrode mixture layer usually contains a binder and a conductive additive in addition to the positive electrode active material.

正極のバインダとしては、非水二次電池内で化学的に安定なものであれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリヘキサフルオロプロピレン(PHFP)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、または、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体およびそれら共重合体のNaイオン架橋体などが挙げられ、これらを1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、非水二次電池内での安定性や非水二次電池の特性などを考慮すると、PVDF、PTFE、PHFPが好ましく、また、これらを併用したり、これらのモノマーにより形成される共重合体を用いたりしてもよい。   As the binder for the positive electrode, any thermoplastic resin or thermosetting resin can be used as long as it is chemically stable in the non-aqueous secondary battery. For example, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyhexafluoropropylene (PHFP), styrene butadiene rubber (SBR), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene -Hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene -Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-te Lafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer Or an ethylene-acrylic acid copolymer, an ethylene-methacrylic acid copolymer, an ethylene-methyl acrylate copolymer, an ethylene-methyl methacrylate copolymer, and a Na ion crosslinked product of these copolymers. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, considering the stability in the non-aqueous secondary battery and the characteristics of the non-aqueous secondary battery, PVDF, PTFE, and PHFP are preferable, and these are used in combination or formed of these monomers. A copolymer may be used.

正極の導電助剤としては、非水二次電池内で化学的に安定なものであればよい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛質炭素材料;アセチレンブラック、ケッチェンブラック(商品名)、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維;アルミニウム粉などの金属粉末;フッ化炭素;酸化亜鉛;チタン酸カリウムなどからなる導電性ウィスカー;酸化チタンなどの導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、導電性の高い黒鉛と、吸液性に優れたカーボンブラックが好ましい。また、導電助剤の形態としては、一次粒子に限定されず、二次凝集体や、チェーンストラクチャーなどの集合体の形態のものも用いることができる。このような集合体の方が、取り扱いが容易であり、生産性が良好となる。   Any conductive aid for the positive electrode may be used as long as it is chemically stable in the non-aqueous secondary battery. For example, graphitic carbon materials such as natural graphite and artificial graphite; carbon blacks such as acetylene black, ketjen black (trade name), channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; conductivity such as carbon fiber and metal fiber Fibers; Metal powders such as aluminum powders; Fluorinated carbon; Zinc oxide; Conductive whiskers made of potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Organic conductive materials such as polyphenylene derivatives; These may be used alone or in combination of two or more. Among these, highly conductive graphite and carbon black excellent in liquid absorption are preferable. Further, the form of the conductive auxiliary agent is not limited to primary particles, and secondary aggregates and aggregated forms such as chain structures can also be used. Such an assembly is easier to handle and has better productivity.

正極は、例えば、正極活物質やバインダ、導電助剤などを、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤に添加してペースト状やスラリー状の正極合剤含有組成物を調製し、これを種々の塗工方法によって集電体上に塗布し、乾燥し、更にプレス処理によって正極合剤層の厚みや密度を調整する工程を経て製造することができる。   The positive electrode is prepared, for example, by adding a positive electrode active material, a binder, a conductive additive or the like to a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a paste-like or slurry-like positive electrode mixture-containing composition, This can be produced by applying it onto a current collector by various coating methods, drying it, and adjusting the thickness and density of the positive electrode mixture layer by pressing.

正極合剤含有組成物を集電体上に塗布する際の塗工方法としては、例えば、ドクターブレードを用いた基材引き上げ方式;ダイコータ、コンマコータ、ナイフコータなどを用いたコータ方式;スクリーン印刷、凸版印刷などの印刷方式:などを採用することができる。   Examples of the coating method for applying the positive electrode mixture-containing composition onto the current collector include a substrate pulling method using a doctor blade; a coater method using a die coater, comma coater, knife coater, etc .; screen printing, letterpress Printing methods such as printing can be adopted.

正極合剤層においては、正極活物質を80〜99質量%とし、バインダを0.5〜10質量%とし、導電助剤を0.5〜10質量%とすることが好ましい。また、正極合剤層の厚みは、集電体の片面当たり、15〜200μmであることが好ましい。   In the positive electrode mixture layer, it is preferable that the positive electrode active material is 80 to 99% by mass, the binder is 0.5 to 10% by mass, and the conductive additive is 0.5 to 10% by mass. Moreover, it is preferable that the thickness of a positive mix layer is 15-200 micrometers per single side | surface of a collector.

また、正極合剤層は、前記の通り、小粒径のリチウムコバルト複合酸化物(B)を、比較的粒径の大きなリチウムコバルト複合酸化物(A)やリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と共に使用するものであるため、正極合剤層の密度を、例えば、3.6g/cm以上、好ましくは3.7g/cm以上、より好ましくは3.8g/cm以上と良好に高めて、正極合剤層中の活物質の充填量を多くすることができる。ただし、正極合剤層の密度が高すぎると、例えば非水電解液の浸透性が悪くなって、高容量化の効果が小さくなる虞がある。よって、正極合剤層の密度は、4g/cm以下であることが好ましい。 In addition, as described above, the positive electrode mixture layer uses a small particle size lithium cobalt composite oxide (B) together with a relatively large particle size lithium cobalt composite oxide (A) or lithium nickel cobalt manganese composite oxide. for to those, the density of the positive electrode mixture layer, for example, 3.6 g / cm 3 or higher, preferably 3.7 g / cm 3 or more, more preferably enhances well with 3.8 g / cm 3 or more, The filling amount of the active material in the positive electrode mixture layer can be increased. However, if the density of the positive electrode mixture layer is too high, for example, the permeability of the non-aqueous electrolyte is deteriorated, and the effect of increasing the capacity may be reduced. Therefore, the density of the positive electrode mixture layer is preferably 4 g / cm 3 or less.

本明細書でいう正極合剤層の密度は、以下の測定方法により求められる値である。正極を所定面積で切り取り、その質量を、最小目盛り1mgの電子天秤を用いて測定し、この質量から集電体の質量を差し引いて正極合剤層の質量を算出する。また、正極の全厚を最小目盛り1μmのマイクロメーターで10点測定し、この厚みから集電体の厚みを差し引いた値の平均値と面積から正極合剤層の体積を算出し、この体積で前記の正極合剤層の質量を割ることにより、正極合剤層の密度を算出する。   The density of the positive electrode mixture layer in the present specification is a value determined by the following measurement method. The positive electrode is cut out in a predetermined area, and its mass is measured using an electronic balance having a minimum scale of 1 mg, and the mass of the positive electrode mixture layer is calculated by subtracting the mass of the current collector from this mass. Further, the total thickness of the positive electrode was measured at 10 points with a micrometer having a minimum scale of 1 μm, and the volume of the positive electrode mixture layer was calculated from the average value and the area obtained by subtracting the thickness of the current collector from this thickness. The density of the positive electrode mixture layer is calculated by dividing the mass of the positive electrode mixture layer.

正極の集電体の材質は、構成された非水二次電池において化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されない。例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素、導電性樹脂などの他に、アルミニウム、アルミニウム合金またはステンレス鋼の表面に炭素層またはチタン層を形成した複合材などを用いることができる。これらの中でも、アルミニウムまたはアルミニウム合金が特に好ましい。これらは、軽量で電子伝導性が高いからである。正極の集電体には、例えば、前記材質からなるフォイル、フィルム、シート、ネット、パンチングシート、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体などが使用される。また、集電体の表面に、表面処理を施して凹凸を付けることもできる。集電体の厚みは特に限定されないが、通常1〜500μmである。   The material of the current collector of the positive electrode is not particularly limited as long as it is a chemically stable electron conductor in the constructed nonaqueous secondary battery. For example, in addition to aluminum or aluminum alloy, stainless steel, nickel, titanium, carbon, conductive resin, etc., a composite material in which a carbon layer or a titanium layer is formed on the surface of aluminum, aluminum alloy, or stainless steel can be used. . Among these, aluminum or an aluminum alloy is particularly preferable. This is because they are lightweight and have high electron conductivity. For the positive electrode current collector, for example, a foil, a film, a sheet, a net, a punching sheet, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, or the like made of the above-described material is used. In addition, the surface of the current collector can be roughened by surface treatment. Although the thickness of a collector is not specifically limited, Usually, it is 1-500 micrometers.

なお、正極は、前記の製造方法により製造されたものに限定されず、他の製造方法により製造されたものであってもよい。また、正極には、必要に応じて、非水二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   In addition, a positive electrode is not limited to what was manufactured by the said manufacturing method, The thing manufactured by the other manufacturing method may be used. Moreover, you may form the lead body for electrically connecting with the other member in a non-aqueous secondary battery according to a conventional method as needed.

本発明の非水二次電池は、正極、負極、非水電解液およびセパレータを有しており、正極が前記の正極であればよく、その他の構成および構造については特に制限はなく、従来から知られているリチウムイオン二次電池などの非水二次電池で採用されている各種構成および構造を適用することできる。   The non-aqueous secondary battery of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator, and the positive electrode only needs to be the positive electrode, and there is no particular limitation on the other configuration and structure. Various configurations and structures employed in known non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries can be applied.

負極には、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤を含有する負極合剤からなる負極合剤層を、集電体の片面または両面に有する構造のものが使用できる。   For the negative electrode, for example, a negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a negative electrode mixture layer comprising a negative electrode mixture containing a conductive additive can be used on one or both sides of the current collector. .

負極活物質としては、例えば、黒鉛質炭素材料〔鱗片状黒鉛などの天然黒鉛;熱分解炭素類、メソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの易黒鉛化炭素を2800℃以上で黒鉛化処理した人造黒鉛;など〕、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、リチウムと合金化可能な金属(Si、Snなど)またはその合金、酸化物などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を用いることができる。   Examples of the negative electrode active material include graphitic carbon materials [natural graphite such as flaky graphite; graphitized carbon such as pyrolytic carbons, mesophase carbon microbeads (MCMB) and carbon fibers at 2800 ° C. or higher. Artificial graphite; etc.], pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, fired bodies of organic polymer compounds, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, metals that can be alloyed with lithium (Si, Sn, etc.) ) Or alloys thereof, oxides, and the like, and one or more of them can be used.

前記の負極活物質の中でも、特に非水二次電池の高容量化を図るには、SiとOとを構成元素に含む材料(ただし、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である。以下、当該材料を「SiO」という)を用いることが好ましい。 Among the negative electrode active materials, in order to increase the capacity of the non-aqueous secondary battery, in particular, a material containing Si and O as constituent elements (however, the atomic ratio x of O to Si is 0.5 ≦ x ≦ 1.5 (hereinafter referred to as “SiO x ”).

SiOは、Siの微結晶または非晶質相を含んでいてもよく、この場合、SiとOの原子比は、Siの微結晶または非晶質相のSiを含めた比率となる。すなわち、SiOには、非晶質のSiOマトリックス中に、Si(例えば、微結晶Si)が分散した構造のものが含まれ、この非晶質のSiOと、その中に分散しているSiを合わせて、前記の原子比xが0.5≦x≦1.5を満足していればよい。例えば、非晶質のSiOマトリックス中に、Siが分散した構造で、SiOとSiのモル比が1:1の材料の場合、x=1であるので、構造式としてはSiOで表記される。このような構造の材料の場合、例えば、X線回折分析では、Si(微結晶Si)の存在に起因するピークが観察されない場合もあるが、透過型電子顕微鏡で観察すると、微細なSiの存在が確認できる。 The SiO x may contain Si microcrystal or amorphous phase. In this case, the atomic ratio of Si and O is a ratio including Si microcrystal or amorphous phase Si. That is, SiO x includes a structure in which Si (for example, microcrystalline Si) is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix, and this amorphous SiO 2 is dispersed in the SiO 2 matrix. It is sufficient that the atomic ratio x satisfies 0.5 ≦ x ≦ 1.5 in combination with Si. For example, in the case of a material in which Si is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix and the material has a molar ratio of SiO 2 to Si of 1: 1, x = 1, so that the structural formula is represented by SiO. The In the case of a material having such a structure, for example, in X-ray diffraction analysis, a peak due to the presence of Si (microcrystalline Si) may not be observed, but when observed with a transmission electron microscope, the presence of fine Si Can be confirmed.

そして、SiOは、炭素材料と複合化した複合体であることが好ましく、例えば、SiOの表面が炭素材料で被覆されていることが望ましい。SiOは導電性が乏しいため、これを負極活物質として用いる際には、良好な電池特性確保の観点から、導電性材料(導電助剤)を使用し、負極内におけるSiOと導電性材料との混合・分散を良好にして、優れた導電ネットワークを形成する必要がある。SiOを炭素材料と複合化した複合体であれば、例えば、単にSiOと炭素材料などの導電性材料とを混合して得られた材料を用いた場合よりも、負極における導電ネットワークが良好に形成される。 Then, SiO x is preferably a complex complexed with carbon materials, for example, it is desirable that the surface of the SiO x is coated with a carbon material. Since SiO x has poor conductivity, when it is used as a negative electrode active material, from the viewpoint of securing good battery characteristics, a conductive material (conductive aid) is used, and SiO x and conductive material in the negative electrode are used. Therefore, it is necessary to form a good conductive network by mixing and dispersing with each other. If complexes complexed with carbon material SiO x, for example, simply than with a material obtained by mixing a conductive material such as SiO x and the carbon material, good conductive network in the negative electrode Formed.

SiOと炭素材料との複合体としては、前記のように、SiOの表面を炭素材料で被覆したものの他、SiOと炭素材料との造粒体などが挙げられる。 The complex of the SiO x and the carbon material, as described above, other although the surface of the SiO x coated with carbon material, such as granules of SiO x and the carbon material can be cited.

また、前記の、SiOの表面を炭素材料で被覆した複合体を、更に導電性材料(炭素材料など)と複合化して用いることで、負極において更に良好な導電ネットワークの形成が可能となるため、より高容量で、より電池特性(例えば、充放電サイクル特性)に優れた非水二次電池の実現が可能となる。炭素材料で被覆されたSiOと炭素材料との複合体としては、例えば、炭素材料で被覆されたSiOと炭素材料との混合物を更に造粒した造粒体などが挙げられる。 In addition, since the composite in which the surface of SiO x is coated with a carbon material is further combined with a conductive material (carbon material or the like), a better conductive network can be formed in the negative electrode. Thus, it is possible to realize a non-aqueous secondary battery with higher capacity and better battery characteristics (for example, charge / discharge cycle characteristics). The complex of the SiO x and the carbon material coated with a carbon material, for example, like granules the mixture was further granulated with SiO x and the carbon material coated with a carbon material.

また、表面が炭素材料で被覆されたSiOとしては、SiOとそれよりも比抵抗値が小さい炭素材料との複合体(例えば造粒体)の表面が、更に炭素材料で被覆されてなるものも、好ましく用いることができる。前記造粒体内部でSiOと炭素材料とが分散した状態であると、より良好な導電ネットワークを形成できるため、SiOを負極活物質として含有する負極を有する非水二次電池において、重負荷放電特性などの電池特性を更に向上させることができる。 Further, as SiO x whose surface is coated with a carbon material, the surface of a composite (for example, a granulated body) of SiO x and a carbon material having a smaller specific resistance value is further coated with a carbon material. Those can also be preferably used. In the non-aqueous secondary battery having a negative electrode containing SiO x as a negative electrode active material, it is possible to form a better conductive network when SiO x and the carbon material are dispersed inside the granule. Battery characteristics such as load discharge characteristics can be further improved.

SiOとの複合体の形成に用い得る前記炭素材料としては、例えば、低結晶性炭素、カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維などの炭素材料が好ましいものとして挙げられる。 Preferred examples of the carbon material that can be used to form a composite with SiO x include carbon materials such as low crystalline carbon, carbon nanotubes, and vapor grown carbon fibers.

前記炭素材料の詳細としては、繊維状またはコイル状の炭素材料、カーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラックを含む)、人造黒鉛、易黒鉛化炭素および難黒鉛化炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の材料が好ましい。繊維状またはコイル状の炭素材料は、導電ネットワークを形成し易く、かつ表面積の大きい点において好ましい。カーボンブラック(アセチレンブラック,ケッチェンブラックを含む)、易黒鉛化炭素および難黒鉛化炭素は、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、さらに、SiO粒子が膨張収縮しても、その粒子との接触を保持し易い性質を有している点において好ましい。 The details of the carbon material include at least one selected from the group consisting of fibrous or coiled carbon materials, carbon black (including acetylene black and ketjen black), artificial graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon. A seed material is preferred. Fibrous or coil-like carbon materials are preferable in that they easily form a conductive network and have a large surface area. Carbon black (including acetylene black and ketjen black), graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon have high electrical conductivity and high liquid retention, and even if SiO x particles expand and contract. This is preferable in that it has a property of easily maintaining contact with the particles.

負極活物質としてSiOを使用する場合、後述するように黒鉛質炭素材料も負極活物質として併用することが好ましいが、この黒鉛質炭素材料を、SiOと炭素材料との複合体に係る炭素材料として使用することもできる。黒鉛質炭素材料も、カーボンブラックなどと同様に、高い電気伝導性、高い保液性を有しており、更に、SiO粒子が膨張収縮しても、その粒子との接触を保持し易い性質を有しているため、SiOとの複合体形成に好ましく使用することができる。 When SiO x is used as the negative electrode active material, it is preferable to use a graphitic carbon material in combination as the negative electrode active material as will be described later. This graphitic carbon material is used as a carbon related to a composite of SiO x and a carbon material. It can also be used as a material. Graphite carbon material, like carbon black, has high electrical conductivity and high liquid retention, and even when SiO x particles expand and contract, they easily maintain contact with the particles. Therefore, it can be preferably used for forming a complex with SiO x .

前記例示の炭素材料の中でも、SiOとの複合体が造粒体である場合に用いるものとしては、繊維状の炭素材料が特に好ましい。繊維状の炭素材料は、その形状が細い糸状であり柔軟性が高いために電池の充放電に伴うSiOの膨張収縮に追従でき、また、嵩密度が大きいために、SiO粒子と多くの接合点を持つことができるからである。繊維状の炭素としては、例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブなどが挙げられ、これらの何れを用いてもよい。 Among the carbon materials exemplified above, a fibrous carbon material is particularly preferable for use when the composite with SiO x is a granulated body. Fibrous carbon material can follow the expansion and contraction of SiO x with the charging and discharging of the battery due to the high shape is thin threadlike flexibility, also because bulk density is large, many and SiO x particles It is because it can have a junction. Examples of the fibrous carbon include polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, and carbon nanotube, and any of these may be used.

なお、繊維状の炭素材料は、例えば、気相法にてSiO粒子の表面に形成することもできる。 The fibrous carbon material can also be formed on the surface of the SiO x particles by, for example, a vapor phase method.

SiOの比抵抗値が、通常、10〜10kΩcmであるのに対して、前記例示の炭素材料の比抵抗値は、通常、10−5〜10kΩcmである。また、SiOと炭素材料との複合体は、粒子表面の炭素材料被覆層を覆う材料層(難黒鉛化炭素を含む材料層)を更に有していてもよい。 The specific resistance value of SiO x is usually 10 3 to 10 7 kΩcm, while the specific resistance value of the carbon material exemplified above is usually 10 −5 to 10 kΩcm. The composite of SiO x and the carbon material may further have a material layer (a material layer containing non-graphitizable carbon) that covers the carbon material coating layer on the particle surface.

負極にSiOと炭素材料との複合体を使用する場合、SiOと炭素材料との比率は、炭素材料との複合化による作用を良好に発揮させる観点から、SiO:100質量部に対して、炭素材料が、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましい。また、前記複合体において、SiOと複合化する炭素材料の比率が多すぎると、負極合剤層中のSiO量の低下に繋がり、高容量化の効果が小さくなる虞があることから、SiO:100質量部に対して、炭素材料は、50質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であることがより好ましい。 When a composite of SiO x and a carbon material is used for the negative electrode, the ratio of SiO x and the carbon material is based on SiO x : 100 parts by mass from the viewpoint of satisfactorily exerting the effect of the composite with the carbon material. The carbon material is preferably 5 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or more. Further, in the composite, if the ratio of the carbon material to be combined with SiO x is too large, it may lead to a decrease in the amount of SiO x in the negative electrode mixture layer, and the effect of increasing the capacity may be reduced. SiO x: relative to 100 parts by weight, the carbon material, and more preferably preferably not more than 50 parts by weight, more than 40 parts by weight.

前記のSiOと炭素材料との複合体は、例えば下記の方法によって得ることができる。 The composite of the SiO x and the carbon material can be obtained, for example, by the following method.

まず、SiOを複合化する場合の作製方法について説明する。SiOが分散媒に分散した分散液を用意し、それを噴霧し乾燥して、複数の粒子を含む複合粒子を作製する。分散媒としては、例えば、エタノールなどを用いることができる。分散液の噴霧は、通常、50〜300℃の雰囲気内で行うことが適当である。前記の方法以外にも、振動型や遊星型のボールミルやロッドミルなどを用いた機械的な方法による造粒方法においても、同様の複合粒子を作製することができる。 First, a manufacturing method in the case of combining SiO x will be described. A dispersion liquid in which SiO x is dispersed in a dispersion medium is prepared, and sprayed and dried to produce composite particles including a plurality of particles. For example, ethanol or the like can be used as the dispersion medium. It is appropriate to spray the dispersion in an atmosphere of 50 to 300 ° C. In addition to the above method, similar composite particles can be produced also by a granulation method by a mechanical method using a vibration type or planetary type ball mill or rod mill.

なお、SiOと、SiOよりも比抵抗値の小さい炭素材料との造粒体を作製する場合には、SiOが分散媒に分散した分散液中に前記炭素材料を添加し、この分散液を用いて、SiOを複合化する場合と同様の手法によって複合粒子(造粒体)とすればよい。また、前記と同様の機械的な方法による造粒方法によっても、SiOと炭素材料との造粒体を作製することができる。 Incidentally, the SiO x, in the case of manufacturing a granulated body with small carbon material resistivity value than SiO x is adding the carbon material in the dispersion liquid of SiO x are dispersed in a dispersion medium, the dispersion by using a liquid, by a similar method to the case of composite of SiO x may be a composite particle (granule). Further, by granulation process according to the similar mechanical method, it is possible to produce a granular material of the SiO x and the carbon material.

次に、SiO粒子(SiO複合粒子、またはSiOと炭素材料との造粒体)の表面を炭素材料で被覆して複合体とする場合には、例えば、SiO粒子と炭化水素系ガスとを気相中にて加熱して、炭化水素系ガスの熱分解により生じた炭素を、粒子の表面上に堆積させる。このように、気相成長(CVD)法によれば、炭化水素系ガスが複合粒子の隅々にまで行き渡り、粒子の表面や表面の空孔内に、導電性を有する炭素材料を含む薄くて均一な皮膜(炭素材料被覆層)を形成できることから、少量の炭素材料によってSiO粒子に均一性よく導電性を付与できる。 Next, when the surface of SiO x particles (SiO x composite particles or a granulated body of SiO x and a carbon material) is coated with a carbon material to form a composite, for example, the SiO x particles and the hydrocarbon-based material The gas is heated in the gas phase, and carbon generated by pyrolysis of the hydrocarbon-based gas is deposited on the surface of the particles. As described above, according to the vapor deposition (CVD) method, the hydrocarbon-based gas spreads to every corner of the composite particle, and the surface of the particle and the pores in the surface are thin and contain a conductive carbon material. Since a uniform film (carbon material coating layer) can be formed, the SiO x particles can be imparted with good conductivity with a small amount of carbon material.

炭素材料で被覆されたSiOの製造において、気相成長(CVD)法の処理温度(雰囲気温度)については、炭化水素系ガスの種類によっても異なるが、通常、600〜1200℃が適当であり、中でも、700℃以上であることが好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。処理温度が高い方が不純物の残存が少なく、かつ導電性の高い炭素を含む被覆層を形成できるからである。 In the production of SiO x coated with a carbon material, the processing temperature (atmosphere temperature) of the vapor deposition (CVD) method varies depending on the type of hydrocarbon gas, but usually 600 to 1200 ° C. is appropriate. Among these, the temperature is preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or higher. This is because the higher the treatment temperature, the less the remaining impurities, and the formation of a coating layer containing carbon having high conductivity.

炭化水素系ガスの液体ソースとしては、トルエン、ベンゼン、キシレン、メシチレンなどを用いることができるが、取り扱い易いトルエンが特に好ましい。これらを気化させる(例えば、窒素ガスでバブリングする)ことにより炭化水素系ガスを得ることができる。また、メタンガスやアセチレンガスなどを用いることもできる。   As the liquid source of the hydrocarbon-based gas, toluene, benzene, xylene, mesitylene and the like can be used, but toluene that is easy to handle is particularly preferable. A hydrocarbon-based gas can be obtained by vaporizing them (for example, bubbling with nitrogen gas). Moreover, methane gas, acetylene gas, etc. can also be used.

また、気相成長(CVD)法にてSiO粒子(SiO複合粒子、またはSiOと炭素材料との造粒体)の表面を炭素材料で覆った後に、石油系ピッチ、石炭系のピッチ、熱硬化性樹脂、およびナフタレンスルホン酸塩とアルデヒド類との縮合物よりなる群から選択される少なくとも1種の有機化合物を、炭素材料を含む被覆層に付着させた後、前記有機化合物が付着した粒子を焼成してもよい。 In addition, after the surface of SiO x particles (SiO x composite particles or a granulated body of SiO x and a carbon material) is covered with a carbon material by a vapor deposition (CVD) method, a petroleum-based pitch or a coal-based pitch is used. At least one organic compound selected from the group consisting of a thermosetting resin and a condensate of naphthalene sulfonate and aldehydes is attached to a coating layer containing a carbon material, and then the organic compound is attached. The obtained particles may be fired.

具体的には、炭素材料で被覆されたSiO粒子(SiO複合粒子、またはSiOと炭素材料との造粒体)と、前記有機化合物とが分散媒に分散した分散液を用意し、この分散液を噴霧し乾燥して、有機化合物によって被覆された粒子を形成し、その有機化合物によって被覆された粒子を焼成する。 Specifically, a dispersion liquid in which a SiO x particle (SiO x composite particle or a granulated body of SiO x and a carbon material) coated with a carbon material and the organic compound are dispersed in a dispersion medium is prepared, The dispersion is sprayed and dried to form particles coated with the organic compound, and the particles coated with the organic compound are fired.

前記ピッチとしては等方性ピッチを、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、フラン樹脂、フルフラール樹脂などを用いることができる。ナフタレンスルホン酸塩とアルデヒド類との縮合物としては、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物を用いることができる。   An isotropic pitch can be used as the pitch, and a phenol resin, a furan resin, a furfural resin, or the like can be used as the thermosetting resin. As the condensate of naphthalene sulfonate and aldehydes, naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate can be used.

炭素材料で被覆されたSiO粒子と前記有機化合物とを分散させるための分散媒としては、例えば、水、アルコール類(エタノールなど)を用いることができる。分散液の噴霧は、通常、50〜300℃の雰囲気内で行うことが適当である。焼成温度は、通常、600〜1200℃が適当であるが、中でも700℃以上が好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。処理温度が高い方が不純物の残存が少なく、かつ導電性の高い良質な炭素材料を含む被覆層を形成できるからである。ただし、処理温度はSiOの融点以下であることを要する。 As a dispersion medium for dispersing the SiO x particles coated with the carbon material and the organic compound, for example, water or alcohols (ethanol or the like) can be used. It is appropriate to spray the dispersion in an atmosphere of 50 to 300 ° C. The firing temperature is usually 600 to 1200 ° C., preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or higher. This is because the higher the processing temperature, the less the remaining impurities, and the formation of a coating layer containing a high-quality carbon material with high conductivity. However, the processing temperature needs to be lower than the melting point of SiO x .

負極活物質にSiO(好ましくはSiOと炭素材料との複合体)を使用する場合には、黒鉛質炭素材料も併用することが好ましい。SiOは、非水二次電池の負極活物質として汎用されている炭素材料に比べて高容量である一方で、電池の充放電に伴う体積変化量が大きいため、SiOの含有率の高い負極合剤層を有する負極を用いた非水二次電池では、充放電の繰り返しによって負極(負極合剤層)が大きく体積変化して劣化し、容量が低下する(すなわち充放電サイクル特性が低下する)虞がある。黒鉛質炭素材料は、非水二次電池の負極活物質として汎用されており、比較的容量が大きい一方で、電池の充放電に伴う体積変化量がSiOに比べて小さい。よって、負極活物質にSiOと黒鉛質炭素材料とを併用することで、SiOの使用量の低減に伴って電池の容量向上効果が小さくなることを可及的に抑制しつつ、電池の充放電サイクル特性の低下を良好に抑えることができることから、より高容量であり、かつ充放電サイクル特性により優れた非水二次電池とすることが可能となる。 When SiO x (preferably a composite of SiO x and a carbon material) is used for the negative electrode active material, it is preferable to use a graphitic carbon material in combination. SiO x has a high capacity compared to a carbon material that is widely used as a negative electrode active material of a non-aqueous secondary battery. On the other hand, the volume change amount associated with charging / discharging of the battery is large, so that the content ratio of SiO x is high. In a nonaqueous secondary battery using a negative electrode having a negative electrode mixture layer, the negative electrode (negative electrode mixture layer) deteriorates due to a large volume change due to repeated charge and discharge, and the capacity decreases (that is, the charge / discharge cycle characteristics decrease). There is a risk. Graphite carbon material is widely used as a negative electrode active material for non-aqueous secondary batteries, and has a relatively large capacity, while its volume change associated with charging / discharging of the battery is smaller than that of SiO x . Therefore, by using SiO x and a graphitic carbon material in combination with the negative electrode active material, it is possible to suppress the battery capacity improvement effect from decreasing as the amount of SiO x used decreases as much as possible. Since deterioration of charge / discharge cycle characteristics can be satisfactorily suppressed, a non-aqueous secondary battery having higher capacity and more excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

前記のSiOと共に負極活物質として使用する黒鉛質炭素材料としては、例えば、鱗片状黒鉛などの天然黒鉛;熱分解炭素類、メソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの易黒鉛化炭素を2800℃以上で黒鉛化処理した人造黒鉛;などが挙げられる。 Examples of the graphitic carbon material used as the negative electrode active material together with the SiO x include natural graphite such as scale-like graphite; graphitizable carbon such as pyrolytic carbons, mesophase carbon microbeads (MCMB), and carbon fibers. And artificial graphite graphitized at 2800 ° C. or higher.

負極活物質にSiOと炭素材料との複合体と、黒鉛質炭素材料とを併用する場合、SiOを使用することによる高容量化の効果を良好に確保する観点から、全負極活物質中におけるSiOと炭素材料との複合体の含有率が、0.01質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。また、充放電に伴うSiOの体積変化による問題をより良好に回避する観点から、全負極活物質中におけるSiOと炭素材料との複合体の含有率が、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましい。 When using a composite of SiO x and a carbon material and a graphitic carbon material in combination with the negative electrode active material, from the viewpoint of favorably securing the effect of increasing the capacity by using SiO x , The content of the composite of SiO x and carbon material in is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. Further, from the viewpoint of better avoiding the problem due to the volume change of SiO x due to charge / discharge, the content of the composite of SiO x and the carbon material in the entire negative electrode active material is 20% by mass or less. Preferably, it is 15 mass% or less.

負極合剤層に係るバインダおよび導電助剤には、正極合剤層に使用し得るものとして先に例示したものと同じものが使用できる。   As the binder and the conductive auxiliary agent related to the negative electrode mixture layer, the same materials as those exemplified above as those that can be used for the positive electrode mixture layer can be used.

負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて使用される導電助剤を、NMPや水などの溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の負極合剤含有組成物を調製し(ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい)、これを集電体の片面または両面に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施す工程を経て製造される。ただし、負極は、前記の製造方法で製造されたものに限定される訳ではなく、他の方法で製造したものであってもよい。   For the negative electrode, for example, a negative electrode active material, a binder, and a conductive auxiliary agent used as necessary are prepared in a paste-like or slurry-like negative electrode mixture-containing composition in which a solvent such as NMP or water is dispersed. (However, the binder may be dissolved in a solvent), which is applied to one or both sides of the current collector, dried, and then subjected to a calendering process as necessary. However, the negative electrode is not limited to those manufactured by the above manufacturing method, and may be manufactured by other methods.

また、負極には、必要に応じて、非水二次電池内の他の部材と電気的に接続するためのリード体を、常法に従って形成してもよい。   Moreover, you may form in the negative electrode the lead body for electrically connecting with the other member in a non-aqueous secondary battery according to a conventional method as needed.

負極合剤層の厚みは、例えば、集電体の片面あたり10〜100μmであることが好ましい。また、負極合剤層の組成としては、例えば、負極活物質を80.0〜99.8質量%とし、バインダを0.1〜10質量%とすることが好ましい。更に、負極合剤層に導電助剤を含有させる場合には、負極合剤層における導電助剤の量を0.1〜10質量%とすることが好ましい。   The thickness of the negative electrode mixture layer is preferably 10 to 100 μm per one surface of the current collector, for example. Moreover, as a composition of a negative mix layer, it is preferable that a negative electrode active material shall be 80.0-99.8 mass% and a binder shall be 0.1-10 mass%, for example. Furthermore, when making a negative mix layer contain a conductive support agent, it is preferable that the quantity of the conductive support agent in a negative mix layer shall be 0.1-10 mass%.

負極の集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は30μmであることが好ましく、機械的強度を確保するために下限は5μmであることが望ましい。   As the current collector for the negative electrode, a foil made of copper or nickel, a punching metal, a net, an expanded metal, or the like can be used, but a copper foil is usually used. In the negative electrode current collector, when the thickness of the entire negative electrode is reduced in order to obtain a battery having a high energy density, the upper limit of the thickness is preferably 30 μm, and the lower limit is 5 μm in order to ensure mechanical strength. Is desirable.

本発明の非水二次電池に係るセパレータは、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステルなどのポリエステル;などで構成された多孔質膜であることが好ましい。なお、セパレータは、100〜140℃において、その孔が閉塞する性質(すなわちシャットダウン機能)を有していることが好ましい。そのため、セパレータは、融点、すなわち、JIS K 7121の規定に準じて、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される融解温度が、100〜140℃の熱可塑性樹脂を成分とするものがより好ましく、PEを主成分とする単層の多孔質膜であるか、PEとPPとを2〜5層積層した積層多孔質膜などの多孔質膜を構成要素とする積層多孔質膜であることが好ましい。PEとPPなどのPEより融点の高い樹脂とを混合または積層して用いる場合には、多孔質膜を構成する樹脂としてPEが30質量%以上であることが望ましく、50質量%以上であることがより望ましい。   The separator according to the non-aqueous secondary battery of the present invention is a porous material composed of polyolefin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), and ethylene-propylene copolymer; polyester such as polyethylene terephthalate and copolymer polyester; A membrane is preferred. In addition, it is preferable that a separator has the property (namely, shutdown function) which the hole obstruct | occludes in 100-140 degreeC. Therefore, the separator has a melting point, that is, a thermoplastic resin having a melting temperature measured using a differential scanning calorimeter (DSC) of 100 to 140 ° C. in accordance with JIS K 7121 as a component. Preferably, it is a single layer porous film mainly composed of PE, or a laminated porous film comprising a porous film such as a laminated porous film in which 2 to 5 layers of PE and PP are laminated. Is preferred. When mixing and laminating PE and a resin having a higher melting point than PE, such as PP, PE is preferably 30% by mass or more, and 50% by mass or more as a resin constituting the porous film. Is more desirable.

このような樹脂多孔質膜としては、例えば、従来から知られている非水二次電池などで使用されている前記例示の熱可塑性樹脂で構成された多孔質膜、すなわち、溶剤抽出法、乾式または湿式延伸法などにより作製されたイオン透過性の多孔質膜を用いることができる。   As such a resin porous membrane, for example, a porous membrane composed of the above-mentioned exemplified thermoplastic resin used in a conventionally known non-aqueous secondary battery or the like, that is, a solvent extraction method, a dry type Alternatively, an ion-permeable porous film manufactured by a wet stretching method or the like can be used.

非水電解液には、電解質塩を有機溶媒に溶解させた溶液を使用することができる。溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(MEC)、γ−ブチロラクトン、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、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、これらの2種以上を併用してもよい。また、アミンイミド系有機溶媒や、含イオウまたは含フッ素系有機溶媒なども用いることができる。   As the non-aqueous electrolyte, a solution in which an electrolyte salt is dissolved in an organic solvent can be used. Examples of the solvent include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), methyl ethyl carbonate (MEC), γ-butyrolactone, 1, 2 -Dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, Sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, 1,3-propane sultone, etc. Aprotic organic solvents, and the like, may be used these alone, or in combination of two or more of these. Also, amine imide organic solvents, sulfur-containing or fluorine-containing organic solvents, and the like can be used.

非水電解液に係る電解質塩としては、リチウムの過塩素酸塩、有機ホウ素リチウム塩、トリフロロメタンスルホン酸塩などの含フッ素化合物の塩、またはイミド塩などが好適に用いられる。このような電解質塩の具体例としては、例えば、LiClO、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、LiCSO、LiCFCO、Li(SO、LiN(CFSO、LiC(CFSO)3、LiC2n+1SO(n≧2)、LiN(RfOSO〔ここで、Rfはフルオロアルキル基を表す。〕などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、これらの2種以上を併用してもよい。これらの中でも、LiPFやLiBFなどが、充放電特性が良好なことからより好ましい。これらの含フッ素有機リチウム塩はアニオン性が大きく、かつイオン分離しやすいので前記溶媒に溶解しやすいからである。非水電解液中における電解質塩の濃度は特に限定されないが、通常0.5〜1.7mol/Lである。 As the electrolyte salt related to the non-aqueous electrolyte, a salt of a fluorine-containing compound such as lithium perchlorate, lithium organic boron, trifluoromethanesulfonate, imide salt, or the like is preferably used. Specific examples of the electrolyte salt, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiCF 3 CO 2, Li 2 C 2 F 4 (SO 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3, LiC n F 2n + 1 SO 3 (n ≧ 2), LiN (Rf 3 OSO 2 ) 2 [where Rf Represents a fluoroalkyl group. These may be used alone or in combination of two or more thereof. Among these, LiPF 6 and LiBF 4 are more preferable because of good charge / discharge characteristics. This is because these fluorine-containing organic lithium salts have a large anionic property and are easily ion-separated, so that they are easily dissolved in the solvent. The concentration of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is usually 0.5 to 1.7 mol / L.

また、電池の安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)などのハロゲン置換された環状カーボネート、トリエチルホスホノアセテート(TEPA)などのホスホノアセテート類、ビニレンカーボネート(VC)などのビニレンカーボネート類、1,3−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの添加剤を非水電解液に加えることもできる。   In addition, in order to improve battery safety, charge / discharge cycle performance, and high-temperature storage characteristics, halogen-substituted cyclic carbonates such as 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), triethylphospho Additives such as phosphonoacetates such as noacetate (TEPA), vinylene carbonates such as vinylene carbonate (VC), 1,3-propane sultone, diphenyl disulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, fluorobenzene, t-butylbenzene Can also be added to the non-aqueous electrolyte.

また、非水電解液には、公知のゲル化剤を添加してゲル状としたもの(ゲル状電解質)を用いることもできる。   Further, as the non-aqueous electrolyte, a gelled gel (gel electrolyte) can be used by adding a known gelling agent.

本発明の非水二次電池は、例えば、前記の正極と前記の負極とを、前記のセパレータを介して積層した積層電極体や、更にこれを渦巻状に巻回した巻回電極体を作製し、このような電極体と、前記の非水電解液とを、常法に従い外装体内に封入して構成される。電池の形態としては、従来から知られている非水二次電池と同様に、筒形(円筒形や角筒形)の外装缶を使用した筒形電池や、扁平形(平面視で円形や角形の扁平形)の外装缶を使用した扁平形電池、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池などとすることができる。また、外装缶には、スチール製やアルミニウム製のものが使用できる。   The non-aqueous secondary battery of the present invention, for example, produces a laminated electrode body in which the positive electrode and the negative electrode are laminated via the separator, and a wound electrode body in which this is wound in a spiral shape. And such an electrode body and the said nonaqueous electrolyte solution are enclosed in an exterior body according to a conventional method, and are comprised. As the form of the battery, similarly to the conventionally known non-aqueous secondary battery, a cylindrical battery using a cylindrical (cylindrical or rectangular) outer can, or a flat (circular in plan view) A flat battery using a rectangular flat-shaped outer can, a soft package battery using a metal-deposited laminated film as an outer package, and the like. The outer can can be made of steel or aluminum.

本発明の非水二次電池は、正極活物質に、高電圧下での安定性の高いリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、LiCoOよりも高電圧下での安定性を高めたリチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)を用いているため、例えば4.3V以上の終止電圧で定電流−定電圧充電を行う方法で繰り返し使用しても、正極活物質の劣化による容量などの低下を抑制することができる。そのため、本発明の非水二次電池は、前記のような条件で充電する方法でも好ましく使用することができ、これにより高容量化を図りつつ、良好な充放電サイクル特性を維持することができる。 The non-aqueous secondary battery of the present invention comprises a positive electrode active material, a lithium nickel cobalt manganese composite oxide having high stability under high voltage, and a lithium cobalt composite having higher stability under high voltage than LiCoO 2. Since the oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) are used, the cathode active material is deteriorated even if it is repeatedly used by a method of performing constant current-constant voltage charging at a final voltage of 4.3 V or more, for example. It is possible to suppress a decrease in capacity and the like. Therefore, the non-aqueous secondary battery of the present invention can be preferably used even in the method of charging under the above-described conditions, thereby maintaining good charge / discharge cycle characteristics while increasing the capacity. .

本発明の非水二次電池は、携帯電話、ノート型パソコンなどのポータブル電子機器などの各種電子機器の電源用途を始めとして、従来の非水二次電池が適用されている各種用途に好ましく用いることができる。   The non-aqueous secondary battery of the present invention is preferably used for various applications to which conventional non-aqueous secondary batteries are applied, including power supply applications for various electronic devices such as portable electronic devices such as mobile phones and laptop computers. be able to.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

実施例1 Example 1

<リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の合成>
水酸化ナトリウムの添加によってpHを約12に調整したアンモニア水を反応容器に入れ、これを強攪拌しながら、この中に、硫酸ニッケル、硫酸コバルトおよび硫酸マンガンを、それぞれ、2.0mol/dm、0.8mol/dm、1.2mol/dmの濃度で含有する混合水溶液と、25質量%濃度のアンモニア水とを、それぞれ、23cm/分、6.6cm/分の割合で、定量ポンプを用いて滴下して、NiとCoとMnとの共沈化合物(球状の共沈化合物)を合成した。なお、この際、反応液の温度は50℃に保持し、また、反応液のpHが12付近に維持されるように、6.4mol/dm濃度の水酸化ナトリウム水溶液の滴下も同時に行い、更に窒素ガスを1dm/分の流量でバブリングした。
<Synthesis of lithium nickel cobalt manganese composite oxide>
Aqueous ammonia whose pH was adjusted to about 12 by adding sodium hydroxide was placed in a reaction vessel, and while vigorously stirring, nickel sulfate, cobalt sulfate and manganese sulfate were each added to 2.0 mol / dm 3. , 0.8 mol / dm 3, a mixed aqueous solution containing a concentration of 1.2 mol / dm 3, and aqueous ammonia 25% strength by weight, respectively, 23cm 3 / min at a rate of 6.6 cm 3 / min, The solution was added dropwise using a metering pump to synthesize a coprecipitation compound of Ni, Co, and Mn (spherical coprecipitation compound). At this time, the temperature of the reaction solution is kept at 50 ° C., and a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 6.4 mol / dm 3 is dropped at the same time so that the pH of the reaction solution is maintained around 12. Further, nitrogen gas was bubbled at a flow rate of 1 dm 3 / min.

前記の共沈化合物を水洗、濾過および乾燥させて、NiとCoとMnとを5:2:3のモル比で含有する水酸化物を得た。この水酸化物0.196molと、0.204molのLiOH・HOとをエタノール中に分散させてスラリー状にした後、遊星型ボールミルで40分間混合し、室温で乾燥させて混合物を得た。次いで、前記混合物をアルミナ製のるつぼに入れ、2dm/分のドライエアーフロー中で600℃まで加熱し、その温度で2時間保持して予備加熱を行い、更に900℃に昇温して12時間焼成することにより、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を合成した。 The coprecipitated compound was washed with water, filtered and dried to obtain a hydroxide containing Ni, Co and Mn in a molar ratio of 5: 2: 3. 0.196 mol of this hydroxide and 0.204 mol of LiOH.H 2 O were dispersed in ethanol to form a slurry, and then mixed with a planetary ball mill for 40 minutes and dried at room temperature to obtain a mixture. . Next, the mixture is put in an alumina crucible, heated to 600 ° C. in a dry air flow of 2 dm 3 / min, kept at that temperature for 2 hours for preheating, further heated to 900 ° C. and heated to 12 ° C. Lithium nickel cobalt manganese composite oxide was synthesized by firing for a period of time.

前記のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を水で洗浄した後、大気中(酸素濃度が約20vol%)で、850℃で12時間熱処理し、その後乳鉢で粉砕して粉体とした。粉砕後のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、デシケーター中で保存した。   The lithium nickel cobalt manganese composite oxide was washed with water, then heat-treated in the atmosphere (oxygen concentration of about 20 vol%) at 850 ° C. for 12 hours, and then pulverized in a mortar to obtain a powder. The lithium nickel cobalt manganese composite oxide after pulverization was stored in a desiccator.

前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物について、その組成分析を、ICP法を用いて以下のように行った。まず、前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を0.2g採取して100mL容器に入れた。その後、純水5mL、王水2mL、純水10mLを順に加えて加熱溶解し、冷却後、さらに25倍に希釈してICP(JARRELASH社製「ICP−757」)にて組成を分析した(検量線法)。得られた結果から、前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の組成を導出したところ、Li1.02Ni0.5Co0.2Mn0.3で表される組成であることが判明した。また、前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径は、15μmであった。 About the said lithium nickel cobalt manganese complex oxide, the composition analysis was performed as follows using ICP method. First, 0.2 g of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide was sampled and placed in a 100 mL container. Thereafter, 5 mL of pure water, 2 mL of aqua regia, and 10 mL of pure water were added in order and dissolved by heating. After cooling, the mixture was further diluted 25 times and analyzed by ICP (“ICP-757” manufactured by JARRELASH) (calibration). Line method). From the obtained results, the composition of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide was derived and found to be a composition represented by Li 1.02 Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 . . Moreover, the average particle diameter of the said lithium nickel cobalt manganese complex oxide was 15 micrometers.

<リチウムコバルト複合酸化物(A)の合成>
Co(OH)とMg(OH)とAl(OH)とLiCOとをモル比で1.97:0.02:0.01:1.02になるように混合し、この混合物を大気中(酸素濃度が約20vol%)、950℃で12時間熱処理してリチウムコバルト複合酸化物(A)を合成し、その後乳鉢で粉砕して粉体とした。粉砕後のリチウムコバルト複合酸化物(A)は、デシケーター中で保存した。
<Synthesis of lithium cobalt composite oxide (A)>
Co (OH) 2 , Mg (OH) 2 , Al (OH) 3 and Li 2 CO 3 were mixed at a molar ratio of 1.97: 0.02: 0.01: 1.02. The mixture was heat-treated at 950 ° C. for 12 hours in the atmosphere (oxygen concentration of about 20 vol%) to synthesize lithium cobalt composite oxide (A), and then pulverized in a mortar to obtain a powder. The lithium cobalt composite oxide (A) after pulverization was stored in a desiccator.

前記リチウムコバルト複合酸化物(A)について、その組成分析を、ICP法を用いて行ったところLi1.0Co0.985Mg0.01Al0.005で表される組成であることが判明した。また、前記リチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径は、20μmであった。 For the lithium cobalt composite oxide (A), that the composition analysis is a composition represented by Li 1.0 Co 0.985 Mg 0.01 Al 0.005 O 2 was performed using the ICP method There was found. The average particle size of the lithium cobalt composite oxide (A) was 20 μm.

<リチウムコバルト複合酸化物(B)の合成>
Co(OH)とMg(OH)とAl(OH)とZrOとLiCOとをモル比で1.946:0.03:0.02:0.004:1.02になるように混合し、この混合物を大気中(酸素濃度が約20vol%)、950℃で12時間熱処理してリチウムコバルト複合酸化物(B)を合成し、その後乳鉢で粉砕して粉体とした。粉砕後のリチウムコバルト複合酸化物(B)は、デシケーター中で保存した。
<Synthesis of lithium cobalt composite oxide (B)>
Co (OH) 2 and Mg (OH) 2 and Al (OH) 3 and a molar ratio of the ZrO 2 and Li 2 CO 3 1.946: 0.03: 0.02: 0.004: 1.02 The mixture was heat-treated at 950 ° C. for 12 hours to synthesize lithium cobalt composite oxide (B) in the atmosphere (oxygen concentration of about 20 vol%), and then pulverized in a mortar to obtain a powder. . The lithium cobalt composite oxide (B) after pulverization was stored in a desiccator.

前記リチウムコバルト複合酸化物(B)について、その組成分析を、ICP法を用いて行ったところLi1.0Co0.973Mg0.015Al0.01Zr0.002で表される組成であることが判明した。また、前記リチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径は、8μmであった。 The lithium-cobalt composite oxide for (B), the composition analysis, is represented by Li 1.0 Co 0.973 Mg 0.015 Al 0.01 Zr 0.002 O 2 was performed using the ICP method It turned out to be a composition. Moreover, the average particle diameter of the said lithium cobalt complex oxide (A) was 8 micrometers.

<正極の作製>
前記リチウムコバルト複合酸化物(A)と前記リチウムコバルト複合酸化物(B)とを80:20の質量比で混合した混合物:63質量部と、前記リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物:15質量部と、バインダであるPVDFを10質量%の濃度で含むNMP溶液:20質量部と、導電助剤である人造黒鉛:1質量部およびケッチェンブラック:1質量部とを、二軸混練機を用いて混練し、更にNMPを加えて粘度を調節して、正極合剤含有ペーストを調製した。
<Preparation of positive electrode>
63 parts by mass of a mixture obtained by mixing the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) at a mass ratio of 80:20, and 15 parts by mass of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide. Using a biaxial kneader, an NMP solution containing PVDF as a binder at a concentration of 10% by mass: 20 parts by mass, artificial graphite as a conductive auxiliary agent: 1 part by mass and Ketjen black: 1 part by mass The mixture was kneaded and further NMP was added to adjust the viscosity to prepare a positive electrode mixture-containing paste.

前記正極合剤含有ペーストを、厚みが15μmのアルミニウム箔(正極集電体)の両面に塗布した後、120℃で12時間の真空乾燥を行って、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した。その後、プレス処理を行って、正極合剤層の厚さおよび密度を調節し、アルミニウム箔の露出部にニッケル製のリード体を溶接して、長さ375mm、幅43mmの帯状の正極を作製した。得られた正極における正極合剤層は、片面あたりの厚みが55μmであり、正極合剤層の密度は3.85g/cmであった。 After coating the positive electrode mixture-containing paste on both surfaces of an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 15 μm, vacuum drying is performed at 120 ° C. for 12 hours to form a positive electrode mixture layer on both surfaces of the aluminum foil. did. Thereafter, press treatment was performed to adjust the thickness and density of the positive electrode mixture layer, and a nickel lead body was welded to the exposed portion of the aluminum foil to produce a strip-like positive electrode having a length of 375 mm and a width of 43 mm. . The positive electrode mixture layer in the obtained positive electrode had a thickness of 55 μm per side, and the density of the positive electrode mixture layer was 3.85 g / cm 3 .

<負極の作製>
負極活物質である平均粒子径D50%が8μmであるSiO表面を炭素材料で被覆した複合体(複合体における炭素材料の量が10質量%)と、平均粒子径D50%が16μmである黒鉛とを、SiO表面を炭素材料で被覆した複合体の量が3.75質量%となる量で混合した混合物:97.5質量部、バインダであるSBR:1.5質量部、および増粘剤であるカルボキシメチルセルロース:1質量部に、水を加えて混合し、負極合剤含有ペーストを調製した。
<Production of negative electrode>
A composite in which the surface of SiO having an average particle diameter D50% of 8 μm, which is a negative electrode active material, is coated with a carbon material (the amount of the carbon material in the composite is 10% by mass), and graphite having an average particle diameter D50% of 16 μm A mixture in which the amount of the composite whose SiO surface is coated with a carbon material is 3.75% by mass: 97.5 parts by mass, SBR as a binder: 1.5 parts by mass, and a thickener Certain carboxymethyl cellulose: 1 part by mass of water was added and mixed to prepare a negative electrode mixture-containing paste.

前記負極合剤含有ペーストを、厚みが8μmの銅箔(負極集電体)の両面に塗布した後、120℃で12時間の真空乾燥を行って、銅箔の両面に負極合剤層を形成した。その後、プレス処理を行って、負極合剤層の厚さおよび密度を調節し、銅箔の露出部にニッケル製のリード体を溶接して、長さ380mm、幅44mmの帯状の負極を作製した。得られた負極における負極合剤層は、片面あたりの厚みが65μmであった。   After applying the negative electrode mixture-containing paste to both sides of a copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of 8 μm, vacuum drying is performed at 120 ° C. for 12 hours to form a negative electrode mixture layer on both sides of the copper foil. did. Thereafter, press treatment was performed to adjust the thickness and density of the negative electrode mixture layer, and a nickel lead body was welded to the exposed portion of the copper foil to produce a strip-shaped negative electrode having a length of 380 mm and a width of 44 mm. . The negative electrode mixture layer in the obtained negative electrode had a thickness of 65 μm per one surface.

<電池の組み立て>
前記帯状の正極を、厚みが16μmの微孔性ポリエチレンセパレータ(空孔率:41%)を介して前記帯状の負極に重ね、渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状巻回構造の電極巻回体とし、この電極巻回体をポリプロピレン製の絶縁テープで固定した。次に、外寸が厚さ4.0mm、幅34mm、高さ50mmのアルミニウム合金製の角形の電池ケースに前記電極巻回体を挿入し、リード体の溶接を行うとともに、アルミニウム合金製の蓋板を電池ケースの開口端部に溶接した。その後、蓋板に設けた注入口から非水電解液(ECとMECとDECとを体積比=1:1:1で混合した溶媒にLiPFを1.1mol/lの濃度になるよう溶解させたものに、FECを2.0質量%となる量で、およびVCを1.0質量%となる量で、それぞれ添加した溶液)を注入し、1時間静置した後注入口を封止して、図1に示す構造で、図2に示す外観の非水二次電池を得た。
<Battery assembly>
The belt-like positive electrode is stacked on the belt-like negative electrode through a microporous polyethylene separator (porosity: 41%) having a thickness of 16 μm, wound in a spiral shape, and then pressed so as to be flat. An electrode winding body having a flat winding structure was formed, and the electrode winding body was fixed with an insulating tape made of polypropylene. Next, the electrode winding body is inserted into a rectangular battery case made of aluminum alloy having an outer dimension of 4.0 mm in thickness, 34 mm in width, and 50 mm in height to weld the lead body, and a lid made of aluminum alloy The plate was welded to the open end of the battery case. Thereafter, LiPF 6 was dissolved in a non-aqueous electrolyte (a solvent in which EC, MEC, and DEC were mixed at a volume ratio = 1: 1: 1) to a concentration of 1.1 mol / l from an inlet provided on the cover plate. The solution was added in an amount of 2.0% by mass of FEC and 1.0% by mass of VC), and allowed to stand for 1 hour, after which the inlet was sealed. Thus, the nonaqueous secondary battery having the structure shown in FIG. 1 and the appearance shown in FIG. 2 was obtained.

ここで図1および図2に示す電池について説明すると、図1の(a)は平面図、(b)はその部分断面図であって、図1(b)に示すように、正極1と負極2はセパレータ3を介して渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状の巻回電極体6として、角形(角筒形)の電池ケース4に非水電解液と共に収容されている。ただし、図1では、煩雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や非水電解液などは図示していない。   Here, the battery shown in FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a partial cross-sectional view thereof. As shown in FIG. 2 is spirally wound through the separator 3 and then pressed to form a flat shape to form a flat wound electrode body 6 in a rectangular (square tube) battery case 4 together with a non-aqueous electrolyte. Contained. However, in FIG. 1, in order to avoid complication, a metal foil, a non-aqueous electrolyte, or the like as a current collector used for manufacturing the positive electrode 1 and the negative electrode 2 is not illustrated.

電池ケース4はアルミニウム合金製で電池の外装体を構成するものであり、この電池ケース4は正極端子を兼ねている。そして、電池ケース4の底部にはPEシートからなる絶縁体5が配置され、正極1、負極2およびセパレータ3からなる扁平状巻回電極体6からは、正極1および負極2のそれぞれ一端に接続された正極リード体7と負極リード体8が引き出されている。また、電池ケース4の開口部を封口するアルミニウム合金製の封口用蓋板9にはポリプロピレン製の絶縁パッキング10を介してステンレス鋼製の端子11が取り付けられ、この端子11には絶縁体12を介してステンレス鋼製のリード板13が取り付けられている。   The battery case 4 is made of an aluminum alloy and constitutes an outer package of the battery. The battery case 4 also serves as a positive electrode terminal. And the insulator 5 which consists of PE sheets is arrange | positioned at the bottom part of the battery case 4, and it connects to each one end of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 from the flat wound electrode body 6 which consists of the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the separator 3. The positive electrode lead body 7 and the negative electrode lead body 8 thus drawn are drawn out. A stainless steel terminal 11 is attached to a sealing lid plate 9 made of aluminum alloy for sealing the opening of the battery case 4 via a polypropylene insulating packing 10, and an insulator 12 is attached to the terminal 11. A stainless steel lead plate 13 is attached.

そして、この蓋板9は電池ケース4の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、電池ケース4の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図1の電池では、蓋板9に非水電解液注入口14が設けられており、この非水電解液注入口14には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている。更に、蓋板9には、電池の温度が上昇した際に内部のガスを外部に排出する機構として、開裂ベント15が設けられている。   And this cover plate 9 is inserted in the opening part of the battery case 4, and the opening part of the battery case 4 is sealed by welding the joint part of both, and the inside of the battery is sealed. Further, in the battery of FIG. 1, a non-aqueous electrolyte inlet 14 is provided in the cover plate 9, and a sealing member is inserted into the non-aqueous electrolyte inlet 14, for example, laser welding or the like. As a result, the battery is sealed by welding. Further, the lid plate 9 is provided with a cleavage vent 15 as a mechanism for discharging the internal gas to the outside when the temperature of the battery rises.

この実施例1の電池では、正極リード体7を蓋板9に直接溶接することによって外装缶5と蓋板9とが正極端子として機能し、負極リード体8をリード板13に溶接し、そのリード板13を介して負極リード体8と端子11とを導通させることによって端子11が負極端子として機能するようになっているが、電池ケース4の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。   In the battery of this Example 1, the outer can 5 and the cover plate 9 function as a positive electrode terminal by directly welding the positive electrode lead body 7 to the lid plate 9, and the negative electrode lead body 8 is welded to the lead plate 13, The terminal 11 functions as a negative electrode terminal by conducting the negative electrode lead body 8 and the terminal 11 through the lead plate 13, but depending on the material of the battery case 4, the sign may be reversed. There is also.

図2は前記図1に示す電池の外観を模式的に示す斜視図であり、この図2は前記電池が角形電池であることを示すことを目的として図示されたものであって、この図1では電池を概略的に示しており、電池の構成部材のうち特定のものしか図示していない。また、図1においても、電極体の内周側の部分は断面にしていない。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the external appearance of the battery shown in FIG. 1. FIG. 2 is shown for the purpose of showing that the battery is a square battery. FIG. 1 schematically shows a battery, and only specific members of the battery are shown. Also in FIG. 1, the inner peripheral portion of the electrode body is not cross-sectional.

実施例2〜5および比較例1〜7
表1に示す組成のリチウムコバルト複合酸化物〔リチウムコバルト複合酸化物(A)〕、表2に示す組成のリチウムコバルト複合酸化物〔リチウムコバルト複合酸化物(B)〕および表3に示す組成のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物を用いた以外は、実施例1と同様にして正極を作製し、これらの正極を用いた以外は、実施例1と同様にして非水二次電池を作製した。表1に示す各リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、表2に示す各リチウムコバルト複合酸化物(A)および表3に示す各リチウムコバルト複合酸化物(B)は、必要に応じて使用する原料化合物の種類や量を変更した他は、実施例1と同様にして合成した。
Examples 2-5 and Comparative Examples 1-7
The lithium cobalt composite oxide [lithium cobalt composite oxide (A)] having the composition shown in Table 1, the lithium cobalt composite oxide [lithium cobalt composite oxide (B)] having the composition shown in Table 2, and the composition shown in Table 3 A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that lithium nickel cobalt manganese composite oxide was used, and a nonaqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that these positive electrodes were used. Each lithium nickel cobalt manganese composite oxide shown in Table 1, each lithium cobalt composite oxide (A) shown in Table 2, and each lithium cobalt composite oxide (B) shown in Table 3 are used as necessary. The synthesis was carried out in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of were changed.

なお、表1、表2、並びに本明細書の表1、表2に関する前記の記載、および以降の記載では、比較例で使用したリチウムコバルト複合酸化物について、組成や平均粒子径の点でリチウムコバルト複合酸化物(A)やリチウムコバルト複合酸化物(B)に該当し得ないものであっても、実施例との比較を容易にする観点から、便宜上、リチウムコバルト複合酸化物(A)やリチウムコバルト複合酸化物(B)として記載している。また、表1および表2ではリチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)の組成を、一般組成式(1)に則して表し、表3ではリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の組成を、一般組成式(2)に則して表している。   In Tables 1 and 2, and in the above description relating to Tables 1 and 2 in this specification, and in the following description, the lithium cobalt composite oxide used in the comparative example is lithium in terms of composition and average particle size. From the viewpoint of facilitating the comparison with the examples even if the cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) are not applicable, for the sake of convenience, the lithium cobalt composite oxide (A) and It is described as a lithium cobalt composite oxide (B). Tables 1 and 2 show the compositions of the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) in accordance with the general composition formula (1), and Table 3 shows lithium nickel cobalt manganese composite oxidation. The composition of the product is expressed in accordance with the general composition formula (2).

Figure 2014002984
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Figure 2014002984
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実施例および比較例の非水二次電池について、以下の各評価を行った。これらの結果を表4に示す。また、表4には、各非水二次電池に使用した正極合剤層の密度も併記する。   The following evaluation was performed about the non-aqueous secondary battery of the Example and the comparative example. These results are shown in Table 4. Table 4 also shows the density of the positive electrode mixture layer used for each non-aqueous secondary battery.

<電池容量>
実施例および比較例の各電池について、初回充放電後に、常温(25℃)で、1Cの定電流で4.4Vに達するまで充電し、その後4.4Vの定電圧で充電する定電流−定電圧充電(総充電時間:2.5時間)を行い、その後0.2Cの定電流放電(放電終止電圧:3.0V)を行って、得られた放電容量(mAh)を電池容量とした。
<Battery capacity>
About each battery of an Example and a comparative example, it charges until it reaches 4.4V with a constant current of 1C at the normal temperature (25 ° C.) after the first charge / discharge, and then charges with a constant voltage of 4.4V-constant-constant Voltage charge (total charge time: 2.5 hours) was performed, and then 0.2 C constant current discharge (discharge end voltage: 3.0 V) was performed, and the obtained discharge capacity (mAh) was defined as the battery capacity.

<貯蔵特性(電池膨れ)>
実施例および比較例の各電池について、初回充放電後に、電池容量の測定と同じ条件で充電した。充電した後、電池外装缶の厚さTを予め測定しておき、その後、電池を85℃に設定した恒温槽内で24時間保存し、恒温槽から取り出して、常温で3時間放置後に、再び電池外装缶の厚さTを測定した。なお、本試験でいう電池外装缶厚さとは、外装缶の側面部の幅広面間の厚さを意味する。電池外装缶の厚さ測定は、ノギス(ミツトヨ社製「CD−15CX」)を用い、幅広面の中央部を測定対象として、100分の1mm単位で計測した。
<Storage characteristics (battery expansion)>
About each battery of an Example and a comparative example, it charged on the same conditions as the measurement of battery capacity after initial charge / discharge. After charging, measured in advance thickness T 1 of the battery outer can, then, stored for 24 hours in a constant temperature bath set at 85 ° C. the cells, taken out from the thermostatic bath, after 3 hours standing at ambient temperature, to measure the thickness T 2 of the battery outer can again. The battery outer can thickness referred to in this test means the thickness between the wide surfaces of the side surfaces of the outer can. The thickness of the battery outer can was measured in units of 1/100 mm using a vernier caliper ("CD-15CX" manufactured by Mitutoyo Corporation), with the central portion of the wide surface as the measurement target.

電池膨れは、85℃貯蔵前の外装缶厚さTに対する貯蔵前後の外装缶厚さTおよびTへの変化割合から評価した。すなわち、電池膨れ(%)は下記式により求めた。
電池膨れ(%)=100×(T−T)/(T
The battery swelling was evaluated from the rate of change to the outer can thickness T 1 and T 2 before and after storage relative to the outer can thickness T 1 before storage at 85 ° C. That is, the battery swelling (%) was obtained by the following formula.
Battery swelling (%) = 100 × (T 2 −T 1 ) / (T 1 )

<充放電サイクル特性>
実施例および比較例の各電池について、初回充放電後に、電池容量の測定と同じ条件の充電および放電の一連の操作を1サイクルとして充放電を繰り返し、1サイクル目に得られた放電容量に対し、80%の放電容量となったときのサイクル数を調べた。
<Charge / discharge cycle characteristics>
About each battery of an Example and a comparative example, after initial charge / discharge, charging / discharging is repeated by making a series of operation of charge and discharge of the same conditions as measurement of battery capacity into 1 cycle, and with respect to the discharge capacity obtained at the 1st cycle. The number of cycles when the discharge capacity was 80% was examined.

Figure 2014002984
Figure 2014002984

正極活物質として、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、適正な組成のリチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)とを使用し、これらの平均粒子径およびそれらの関係を適正にした実施例1〜5の非水二次電池は、高容量であり、貯蔵時の電池膨れが抑えられていて貯蔵特性が良好であり、また、充放電サイクル特性評価時のサイクル数が多く、充放電サイクル特性にも優れている。   As the positive electrode active material, lithium nickel cobalt manganese composite oxide, lithium cobalt composite oxide (A) and lithium cobalt composite oxide (B) having an appropriate composition are used, and the average particle diameter and the relationship thereof are determined. Appropriate non-aqueous secondary batteries of Examples 1 to 5 have a high capacity, battery swelling during storage is suppressed, storage characteristics are good, and the number of cycles during charge / discharge cycle characteristics evaluation is high. Many have excellent charge / discharge cycle characteristics.

これに対し、正極に使用したリチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径が小さすぎ、リチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径との関係も不適な比較例1の電池は、正極合剤層の充填性(密度)が低く、容量が小さくなっており、また、リチウムコバルト複合酸化物(A)の安定性が低いために貯蔵時の膨れが大きく、貯蔵特性が劣っている。正極に使用したリチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径が大きすぎる比較例2の電池は、正極合剤層の充填性(密度)が低く、容量が小さくなっており、また、リチウムコバルト複合酸化物(A)の粒子内での抵抗が大きいために、充放電サイクル特性が劣っている。   On the other hand, the battery of Comparative Example 1 in which the average particle size of the lithium cobalt composite oxide (A) used for the positive electrode is too small and the relationship with the average particle size of the lithium cobalt composite oxide (B) is inappropriate is the positive electrode. The mixture layer has a low filling property (density), a small capacity, and a low stability of the lithium cobalt composite oxide (A), which causes a large swelling during storage, resulting in poor storage characteristics. The battery of Comparative Example 2 in which the average particle diameter of the lithium cobalt composite oxide (A) used for the positive electrode is too large has a low filling capacity (density) of the positive electrode mixture layer, a small capacity, and lithium cobalt Since the resistance in the particles of the composite oxide (A) is large, the charge / discharge cycle characteristics are inferior.

正極に使用したリチウムコバルト複合酸化物(A)の異種金属元素Mの含有量が、リチウムコバルト複合酸化物(B)よりも多い比較例3の電池は、容量が劣っている。正極に使用したリチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径が大きすぎ、リチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径との関係も不適な比較例4の電池は、正極合剤層の充填性(密度)が低く、容量が劣っている。 The content of different metal elements M 1 of the lithium-cobalt composite oxide used for the positive electrode (A) is a battery of a lithium-cobalt composite oxide (B) from greater Comparative Example 3 is inferior capacity. The battery of Comparative Example 4 in which the average particle diameter of the lithium cobalt composite oxide (B) used for the positive electrode is too large and the relationship with the average particle diameter of the lithium cobalt composite oxide (A) is inappropriate is the positive electrode mixture layer. Fillability (density) is low and capacity is inferior.

正極に使用したリチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径が小さすぎる比較例5の電池は、このリチウムコバルト複合酸化物(B)の熱に対する安定性が低いために貯蔵時の膨れが大きく、貯蔵特性が劣っている。正極に使用したリチウムコバルト複合酸化物(B)が異種金属元素Mを含有していない比較例6の電池は、充放電に対するリチウムコバルト複合酸化物(B)の安定性が低いため、充放電サイクル特性が劣っている。 The battery of Comparative Example 5 in which the average particle size of the lithium cobalt composite oxide (B) used for the positive electrode is too small has a large swelling during storage because the lithium cobalt composite oxide (B) has low heat stability. The storage characteristics are inferior. Lithium cobalt composite oxide used for the positive electrode (B) is the battery of Comparative Example 6 containing no different metal element M 1 has low stability in the lithium cobalt composite oxide (B) with respect to charging and discharging, charging and discharging Cycle characteristics are inferior.

正極に使用したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径とリチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径との関係が不適な比較例7の電池は、正極合剤層の充填性(密度)が低く、容量が小さくなっており、また、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の熱に対する安定性が低いために貯蔵時の膨れが大きく、貯蔵特性が劣っている。   The battery of Comparative Example 7 in which the relationship between the average particle size of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide used for the positive electrode and the average particle size of the lithium cobalt composite oxide (B) is inadequate is the fillability (density) of the positive electrode mixture layer. ) Is low, the capacity is small, and since the lithium nickel cobalt manganese composite oxide has low heat stability, the swelling during storage is large and the storage characteristics are poor.

1 正極
2 負極
3 セパレータ
1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator

Claims (10)

正極、負極、非水電解液およびセパレータを有する非水二次電池であって、
前記正極は、正極活物質を含有する正極合剤層を、集電体の片面または両面に有するものであり、
前記正極活物質として、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物と、リチウム、ニッケル、コバルトおよびマンガン以外の異種金属元素を含有するリチウムコバルト複合酸化物とを含み、
前記リチウムコバルト複合酸化物には、平均粒子径A(μm)が10μmを超え30μm以下のリチウムコバルト複合酸化物(A)と、平均粒子径B(μm)が1μm以上10μm以下のリチウムコバルト複合酸化物(B)とを、A−B≧5の関係を満たすように使用し、
前記リチウムコバルト複合酸化物(B)におけるコバルトと異種金属元素との合計量中の異種金属元素の割合が、前記リチウムコバルト複合酸化物(A)におけるコバルトと異種金属元素との合計量中の異種金属元素の割合よりも大きく、
正極活物質として使用したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径をC(μm)としたとき、C>Bであることを特徴とする非水二次電池。
A non-aqueous secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte and a separator,
The positive electrode has a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material on one side or both sides of a current collector,
As the positive electrode active material, including lithium nickel cobalt manganese composite oxide and lithium cobalt composite oxide containing different metal elements other than lithium, nickel, cobalt and manganese,
The lithium cobalt composite oxide includes a lithium cobalt composite oxide (A) having an average particle size A (μm) of more than 10 μm and 30 μm or less, and a lithium cobalt composite oxide having an average particle size B (μm) of 1 μm or more and 10 μm or less. The object (B) is used so as to satisfy the relationship of AB ≧ 5,
The ratio of the different metal element in the total amount of cobalt and the different metal element in the lithium cobalt composite oxide (B) is different in the total amount of cobalt and the different metal element in the lithium cobalt composite oxide (A). Greater than the proportion of metallic elements,
A non-aqueous secondary battery, wherein C> B, where C (μm) is the average particle size of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide used as the positive electrode active material.
リチウムコバルト複合酸化物(A)の平均粒子径A(μm)と、リチウムコバルト複合酸化物(B)の平均粒子径B(μm)と、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の平均粒子径C(μm)とが、A≧C>Bの関係を満たしている請求項1に記載の非水二次電池。   The average particle diameter A (μm) of the lithium cobalt composite oxide (A), the average particle diameter B (μm) of the lithium cobalt composite oxide (B), and the average particle diameter C (μm of the lithium nickel cobalt manganese composite oxide) ) Satisfies the relationship of A ≧ C> B. リチウムコバルト複合酸化物(A)およびリチウムコバルト複合酸化物(B)は、下記一般組成式(1)
Li1+yCo 1−z (1)
〔前記一般組成式(1)中、−0.3≦y≦0.3、0.95≦z<1.0であり、Mは、Mg、Zr、AlおよびTiよりなる群から選択される少なくとも1種の元素である〕で表されるものである請求項1または2に記載の非水二次電池。
The lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) have the following general composition formula (1):
Li 1 + y Co z M 1 1-z O 2 (1)
[In the general composition formula (1), −0.3 ≦ y ≦ 0.3, 0.95 ≦ z <1.0, and M 1 is selected from the group consisting of Mg, Zr, Al, and Ti. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous secondary battery is at least one element.
前記一般組成式(1)におけるMが、Mgおよび/またはZrである請求項3に記載の非水二次電池。 The nonaqueous secondary battery according to claim 3, wherein M 1 in the general composition formula (1) is Mg and / or Zr. リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、下記一般組成式(2)
Li1+s (2)
〔前記一般組成式(2)中、−0.3≦s≦0.3であり、Mは、少なくともNi、CoおよびMnを含む3種以上の元素群であり、Mを構成する各元素中で、Ni、CoおよびMnの割合(mol%)を、それぞれa、bおよびcとしたときに、30<a<65、5<b<35、15<c<50である〕で表されるものである請求項1〜4のいずれかに記載の非水二次電池。
The lithium nickel cobalt manganese composite oxide has the following general composition formula (2)
Li 1 + s M 2 O 2 (2)
[In the general composition formula (2), −0.3 ≦ s ≦ 0.3, and M 2 is a group of three or more elements including at least Ni, Co, and Mn, and each of which constitutes M 2 30 <a <65, 5 <b <35, and 15 <c <50 when the ratio (mol%) of Ni, Co, and Mn in the element is a, b, and c, respectively. The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4.
前記一般組成式(2)における元素群Mが、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Al、Si、Ga、GeおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含んでおり、Mを構成する各元素中で、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Al、Si、Ga、GeおよびSnの合計割合(mol%)をdとしたとき、d<5である請求項5に記載の非水二次電池。 The general composition formula element group M 2 in (2), Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Al, Si, Ga, at least one element selected from the group consisting of Ge and Sn When the total ratio (mol%) of Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Al, Si, Ga, Ge, and Sn in each element constituting M 2 is d, d <5 The nonaqueous secondary battery according to claim 5. 正極合剤層に使用したリチウムコバルト複合酸化物(A)とリチウムコバルト複合酸化物(B)との合計を100質量%としたとき、リチウムコバルト複合酸化物(A)の含有率が、50質量%以上である請求項1〜6のいずれかに記載の非水二次電池。   When the total of the lithium cobalt composite oxide (A) and the lithium cobalt composite oxide (B) used in the positive electrode mixture layer is 100% by mass, the content of the lithium cobalt composite oxide (A) is 50% by mass. The nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein the nonaqueous secondary battery is at least%. 正極合剤層に使用したリチウムコバルト複合酸化物(A)とリチウムコバルト複合酸化物(B)とリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物との合計を100質量%としたとき、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物の含有率が、15質量%以上45質量%以下である請求項1〜7のいずれかに記載の非水二次電池。   When the total of the lithium cobalt composite oxide (A), lithium cobalt composite oxide (B) and lithium nickel cobalt manganese composite oxide used in the positive electrode mixture layer is 100% by mass, the lithium nickel cobalt manganese composite oxide The nonaqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the content of is 15 mass% or more and 45 mass% or less. 負極は、SiとOとを構成元素に含む材料(ただし、Siに対するOの原子比xは、0.5≦x≦1.5である)と炭素材料との複合体、および黒鉛質炭素材料を負極活物質として含有する負極合剤層を、集電体の片面または両面に有するものである請求項1〜8のいずれかに記載の非水二次電池。   The negative electrode is a composite of a material containing Si and O as constituent elements (however, the atomic ratio x of O to Si is 0.5 ≦ x ≦ 1.5) and a carbon material, and a graphitic carbon material The nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein the current collector has a negative electrode mixture layer containing the negative electrode active material on one side or both sides of the current collector. 使用前に4.3V以上の終止電圧で定電流−定電圧充電が行われる請求項1〜9のいずれかに記載の非水二次電池。   The nonaqueous secondary battery according to claim 1, wherein constant current-constant voltage charging is performed at a final voltage of 4.3 V or more before use.
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