JP2014007090A - Method for producing secondary battery positive electrode active material - Google Patents

Method for producing secondary battery positive electrode active material Download PDF

Info

Publication number
JP2014007090A
JP2014007090A JP2012142823A JP2012142823A JP2014007090A JP 2014007090 A JP2014007090 A JP 2014007090A JP 2012142823 A JP2012142823 A JP 2012142823A JP 2012142823 A JP2012142823 A JP 2012142823A JP 2014007090 A JP2014007090 A JP 2014007090A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
carbon
secondary battery
compound
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012142823A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5804422B2 (en
Inventor
Norihiko Misaki
紀彦 三崎
Hiroki Yamashita
弘樹 山下
Akiko Saijo
晶子 西城
Takeaki Ogami
剛章 大神
Tsutomu Suzuki
務 鈴木
Kiyoshi Kanemura
聖志 金村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Tokyo Metropolitan Public University Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Tokyo Metropolitan Public University Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp, Tokyo Metropolitan Public University Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2012142823A priority Critical patent/JP5804422B2/en
Publication of JP2014007090A publication Critical patent/JP2014007090A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5804422B2 publication Critical patent/JP5804422B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a positive electrode material that has excellent conductivity and is also capable of sufficiently enhancing battery performance, while using an olivine type silicate compound.SOLUTION: In a method for producing a secondary battery positive electrode active material containing an olivine type silicate compound that includes a transition metal M (M represents Fe, Ni, Co, Al, Zn, Mn, V or Zr), a water-insoluble carbon-containing compound is added before a mixture including a lithium-containing compound, a transition metal compound and a silicic acid compound is subjected to a hydrothermal reaction.

Description

本発明は、優れた電池物性を有する二次電池を実現することのできる二次電池正極活物質を得るための製造方法に関する。   The present invention relates to a production method for obtaining a secondary battery positive electrode active material capable of realizing a secondary battery having excellent battery properties.

リチウムイオン電池等の二次電池は、非水電解質電池の1種であり、携帯電話、デジタルカメラ、ノートPC、ハイブリッド自動車、電気自動車等広い分野に利用されている。リチウムイオン電池は、正極材料としてリチウム金属酸化物を用い、負極材料としてグラファイトなどの炭素材を用いるものが主流となっている。   A secondary battery such as a lithium ion battery is a kind of non-aqueous electrolyte battery, and is used in a wide range of fields such as a mobile phone, a digital camera, a notebook PC, a hybrid vehicle, and an electric vehicle. Lithium ion batteries mainly use lithium metal oxide as a positive electrode material and a carbon material such as graphite as a negative electrode material.

この正極材料としては、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、ケイ酸鉄リチウム(Li2FeSiO4)、ホウ酸鉄リチウム(LiFeBO3)等、種々のものが知られている。このうち、LiFePO4やLi2FeSiO4、LiFeBO3等は、オリビン構造を有する、いわゆるオリビン型リチウム化合物であり、特にオリビン型シリケート化合物は、高容量の二次電池用正極材料として極めて有用である。 Examples of the positive electrode material include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium iron silicate (Li 2 FeSiO 4 ), and lithium iron borate (LiFeBO 3 ). Various things are known. Among these, LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiFeBO 3 and the like are so-called olivine type lithium compounds having an olivine structure, and in particular, the olivine type silicate compound is extremely useful as a positive electrode material for a high capacity secondary battery. .

これらオリビン型リチウム化合物を用いて二次電池を製造するには、かかるオリビン型リチウム化合物をバインダー溶液とともに混合して塗工液を調製し、得られた塗工液をアルミ箔等の正極集電体上に塗布した後、乾燥工程等を経ることにより正極を得る。この際、オリビン型リチウム化合物、そのもの単独では電子伝導性が低いため、二次電池の正極材料として用いるには、予めこれに電子伝導性を付与する処理を施す。   In order to manufacture a secondary battery using these olivine type lithium compounds, the olivine type lithium compound is mixed with a binder solution to prepare a coating solution, and the obtained coating solution is used as a positive electrode current collector such as an aluminum foil. After coating on the body, a positive electrode is obtained through a drying process and the like. At this time, since the olivine type lithium compound itself has low electron conductivity, it is preliminarily subjected to a treatment for imparting electron conductivity to the positive electrode material of the secondary battery.

オリビン型リチウム化合物に電子伝導性を付与する処理としては、例えば、特許文献1には、炭素源となる有機物をオリビン型リチウム化合物のような正極材料表面に堆積させ、炭化処理をする方法が開示されている。また、特許文献2には、正極材料とカーボンブラック等の導電性物質とを、遊星ボールミルを用いて粉砕・混合し、正極材料として用い得る複合体粒子を得る方法が開示されている。   As a treatment for imparting electron conductivity to an olivine-type lithium compound, for example, Patent Document 1 discloses a method of depositing an organic substance serving as a carbon source on the surface of a positive electrode material such as an olivine-type lithium compound and performing a carbonization treatment. Has been. Patent Document 2 discloses a method of obtaining composite particles that can be used as a positive electrode material by pulverizing and mixing a positive electrode material and a conductive substance such as carbon black using a planetary ball mill.

特開2001−15111号公報JP 2001-15111 A 特開2009−302044号公報JP 2009-302044 A

しかしながら、このような方法であっても、オリビン型リチウム化合物に十分な電子伝導性を付与することができず、なかでもオリビン型シリケート化合物は、特に電子伝導性が低めであるため、依然として得られる電池物性の向上を期待できない状況下にある。   However, even with such a method, sufficient electronic conductivity cannot be imparted to the olivine-type lithium compound, and among them, the olivine-type silicate compound is still obtained because it has particularly low electron conductivity. It is in a situation where improvement of battery physical properties cannot be expected.

したがって、本発明の課題は、オリビン型シリケート化合物を用いつつ、優れた電子伝導性を有するとともに、電池性能をも十分に高めることのできる正極材料を製造する方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a positive electrode material that has excellent electronic conductivity and can sufficiently enhance battery performance while using an olivine type silicate compound.

そこで本発明者らは、オリビン型シリケート化合物を含有する二次電池正極活物質を製造するにあたり、所定の化合物を含む混合物を水熱反応させる際に、水不溶性炭素含有化合物を添加することによって、電池性能を飛躍的に高めることのできる二次電池正極活物質が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventors, in producing a secondary battery positive electrode active material containing an olivine-type silicate compound, by adding a water-insoluble carbon-containing compound when hydrothermal reaction of a mixture containing a predetermined compound, The inventors have found that a secondary battery positive electrode active material capable of dramatically improving battery performance can be obtained, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、遷移金属M(MはFe、Ni、Co、Al、Zn、Mn、V又はZr)を含むオリビン型シリケート化合物を含有する二次電池正極活物質の製造方法であって、
リチウム含有化合物、遷移金属化合物及びケイ酸化合物を含む混合物を水熱反応させる前に、水不溶性炭素含有化合物を添加することを特徴とする、二次電池正極活物質の製造方法を提供するものである。
また、本発明は、上記製造方法により得られる二次電池正極活物質を含む正極を有する二次電池を提供するものである。
That is, the present invention is a method for producing a secondary battery positive electrode active material containing an olivine-type silicate compound containing a transition metal M (M is Fe, Ni, Co, Al, Zn, Mn, V or Zr),
Provided is a method for producing a positive active material for a secondary battery, comprising adding a water-insoluble carbon-containing compound before hydrothermal reaction of a mixture containing a lithium-containing compound, a transition metal compound and a silicate compound. is there.
Moreover, this invention provides the secondary battery which has a positive electrode containing the secondary battery positive electrode active material obtained by the said manufacturing method.

本発明の製造方法により得られる二次電池正極活物質は、高い充放電容量を有しており、二次電池用の正極材料として非常に有用である。   The secondary battery positive electrode active material obtained by the production method of the present invention has a high charge / discharge capacity, and is very useful as a positive electrode material for a secondary battery.

実施例1で得られた正極材料を用いた電池の充放電曲線を示す。The charging / discharging curve of the battery using the positive electrode material obtained in Example 1 is shown. 比較例1で得られた正極材料を用いた電池の充放電曲線を示す。The charging / discharging curve of the battery using the positive electrode material obtained by the comparative example 1 is shown. 比較例2で得られた正極材料を用いた電池の充放電曲線を示す。The charging / discharging curve of the battery using the positive electrode material obtained by the comparative example 2 is shown.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の製造方法では、遷移金属M(MはFe、Ni、Co、Al、Zn、Mn、V又はZr)を含むオリビン型シリケート化合物、すなわちリチウムイオン及び遷移金属M(MはFe、Ni、Co、Al、Zn、Mn、V又はZr)イオンを含み、かつケイ酸イオン(SiO4 4-)を含むオリビン型シリケート化合物を含有する二次電池正極活物質を得るにあたり、まず、リチウム含有化合物、遷移金属化合物及びケイ酸化合物を含む混合物を水熱反応に付す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the production method of the present invention, an olivine-type silicate compound containing transition metal M (M is Fe, Ni, Co, Al, Zn, Mn, V or Zr), that is, lithium ion and transition metal M (M is Fe, Ni, In obtaining a secondary battery positive electrode active material containing an olivine-type silicate compound containing Co, Al, Zn, Mn, V or Zr) ions and containing silicate ions (SiO 4 4- ), first, a lithium-containing compound The mixture containing the transition metal compound and the silicate compound is subjected to a hydrothermal reaction.

得られるリビン型シリケート化合物としては、例えば、以下のものが挙げられる。
Li2FexMnyCozSiO4 ・・・(1)
(式中、x、y及びzは、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、x+y+z=1、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Lia1FexMnyAlzSiO4 ・・・(2)
(式中、a1、x、y及びzは、1<a1≦2、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、a1+2x+2y+3z=4、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Li21SiO4-x12x1 ・・・(3)
(式中、M1はFe、Mn、Co及びNiから選ばれる1種又は2種以上を示し、x1は0<x1≦8を満たす数を示す。)
Lia2FexMnyzSiO4 ・・・(4)
(式中、a2、x、y及びzは、1<a2≦2、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、a2+2x+2y+(2〜5)z=4、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Li2FexMnyZnzSiO4 ・・・(5)
(式中、x、y及びzは、0≦x<1、0≦y<1、0<z<1、x+y+z=1、及びx+y≠0を満たす数を示す。)
Li2Fea3NibCocMndZrx2SiO4・・・(6)
(式中、a、b、c及びdは、a+b+c+d=1−2xを満たし、x2は、0<x2<0.5を満たす数を示す)
Examples of the obtained ribin silicate compound include the following.
Li 2 Fe x Mn y Co z SiO 4 (1)
(In the formula, x, y, and z represent numbers satisfying 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, x + y + z = 1, and x + y ≠ 0.)
Li a1 Fe x Mn y Al z SiO 4 ··· (2)
(Wherein a 1 , x, y and z are 1 <a 1 ≦ 2, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, a 1 + 2x + 2y + 3z = 4 and x + y ≠ 0. Indicates the number to satisfy.)
Li 2 M 1 SiO 4-x1 F 2x1 (3)
(In the formula, M 1 represents one or more selected from Fe, Mn, Co and Ni, and x 1 represents a number satisfying 0 <x 1 ≦ 8.)
Li a2 Fe x Mn y V z SiO 4 ··· (4)
(Wherein a 2 , x, y and z are 1 <a 2 ≦ 2, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, a 2 + 2x + 2y + (2-5) z = 4 , And a number satisfying x + y ≠ 0.)
Li 2 Fe x Mn y Zn z SiO 4 (5)
(In the formula, x, y, and z represent numbers satisfying 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, 0 <z <1, x + y + z = 1, and x + y ≠ 0.)
Li 2 Fe a3 Ni b Co c Mn d Zr x2 SiO 4 (6)
(Wherein, a, b, c and d satisfy a + b + c + d = 1−2x, and x 2 represents a number satisfying 0 <x 2 <0.5)

また、上記オリビン型シリケート化合物は、ドープすることによりF、Zr、Co又はAl等を含有していてもよい。   The olivine-type silicate compound may contain F, Zr, Co, Al, or the like by doping.

水熱反応に付すにあたり、リチウム含有化合物、遷移金属化合物及びケイ酸化合物を含む混合物を作製する。   In subjecting to a hydrothermal reaction, a mixture containing a lithium-containing compound, a transition metal compound and a silicate compound is prepared.

リチウム含有化合物としては、水酸化リチウム(例えばLiOH・H2O)、炭酸リチウム(Li2CO3)、硫酸リチウム、酢酸リチウムが挙げられるが、水酸化リチウム、炭酸リチウムが特に好ましい。水分散液中のリチウム含有化合物の濃度は、0.30〜3.00mol/lが好ましく、さらに1.00〜1.50mol/lが好ましい。 Examples of the lithium-containing compound include lithium hydroxide (for example, LiOH.H 2 O), lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), lithium sulfate, and lithium acetate, and lithium hydroxide and lithium carbonate are particularly preferable. The concentration of the lithium-containing compound in the aqueous dispersion is preferably 0.30 to 3.00 mol / l, more preferably 1.00 to 1.50 mol / l.

遷移金属化合物としては、鉄化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、ニッケル化合物、アルミニウム化合物、又はジルコニウム化合物を用いればよい。   As the transition metal compound, an iron compound, a manganese compound, a cobalt compound, a nickel compound, an aluminum compound, or a zirconium compound may be used.

鉄化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、ニッケル化合物としては、2価の鉄化合物、2価のマンガン化合物、2価のコバルト化合物、2価のニッケル化合物であればよく、例えば、ハロゲン化鉄、ハロゲン化マンガン、ハロゲン化コバルト、ハロゲン化ニッケル等のハロゲン化物、硫酸鉄、硫酸マンガン、硫酸コバルト、硫酸ニッケル等の硫酸塩、シュウ酸鉄、酢酸鉄、酢酸マンガン、酢酸コバルト、酢酸ニッケル等の有機酸塩が挙げられる。   The iron compound, manganese compound, cobalt compound, and nickel compound may be a divalent iron compound, a divalent manganese compound, a divalent cobalt compound, or a divalent nickel compound. Halides such as manganese, cobalt halide and nickel halide, sulfates such as iron sulfate, manganese sulfate, cobalt sulfate and nickel sulfate, and organic acid salts such as iron oxalate, iron acetate, manganese acetate, cobalt acetate and nickel acetate Is mentioned.

アルミニウム化合物としては、3価の化合物であればよく、例えば、ハロゲン化アルミニウム等のハロゲン化物、硫酸アルミニウム等の金属硫酸塩、酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム等の金属有機酸塩が挙げられる。   The aluminum compound may be a trivalent compound, and examples thereof include halides such as aluminum halide, metal sulfates such as aluminum sulfate, and metal organic acid salts such as aluminum acetate and aluminum lactate.

ジルコニウム化合物としては、4価の化合物であればよく、例えば、ハロゲン化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、二酢酸酸化ジルコニウム、オクタン酸ジルコニウム、ラウリン酸酸化ジルコニウム等の有機酸塩が挙げられる。   The zirconium compound may be a tetravalent compound, and examples thereof include organic acid salts such as zirconium halide, zirconium sulfate, zirconium diacetate oxide, zirconium octoate, and zirconium laurate oxide.

反応混合液中の遷移金属化合物の濃度は、0.15〜1.50mol/lが好ましく、さらに0.50〜0.75mol/lが好ましい。   The concentration of the transition metal compound in the reaction mixture is preferably 0.15 to 1.50 mol / l, more preferably 0.50 to 0.75 mol / l.

ケイ酸化合物としては、反応性のあるシリカ化合物であれば特に限定されず、非晶質シリカ、Na4SiO4やNa4SiO4・nH2O(例えばNa4SiO4・H2O)が好ましい。このうちNa4SiO4を用いた場合、反応混合液が塩基性になるので、より好ましい。
ケイ酸化合物の濃度は、0.15〜1.50mol/lが好ましく、さらに0.50〜0.75mol/lが好ましい。
The silicic acid compound is not particularly limited as long as it is a reactive silica compound, and amorphous silica, Na 4 SiO 4 and Na 4 SiO 4 .nH 2 O (for example, Na 4 SiO 4 .H 2 O) can be used. preferable. Of these, the use of Na 4 SiO 4 is more preferable because the reaction mixture becomes basic.
The concentration of the silicate compound is preferably 0.15 to 1.50 mol / l, more preferably 0.50 to 0.75 mol / l.

上記リチウム含有化合物、遷移金属化合物及びケイ酸化合物を用いて混合物を得る。かかる混合物は、副反応を防止し、ケイ酸化合物の溶解性の点から、水を用い、塩基性の水分散液とするのがよい。具体的には、該水分散液のpHは、12.0〜14.5であるのが好ましい。該水分散液のpHの調整は、塩基、例えば、水酸化ナトリウムを添加することにより行ってもよいが、ケイ酸化合物としてNa4SiO4を用いるのが好ましい。 A mixture is obtained using the lithium-containing compound, transition metal compound and silicic acid compound. Such a mixture is preferably a basic aqueous dispersion using water from the viewpoint of the solubility of the silicic acid compound in order to prevent side reactions. Specifically, the pH of the aqueous dispersion is preferably 12.0 to 14.5. The pH of the aqueous dispersion may be adjusted by adding a base such as sodium hydroxide, but it is preferable to use Na 4 SiO 4 as the silicate compound.

水分散液を作製するにあたり、遷移金属化合物として、例えば、金属硫酸塩を用いる場合、副反応を抑制する点から、かかる金属硫酸塩とは別に、リチウム化合物及びケイ酸化合物と、酸化防止剤とを含有する塩基性水分散液を予め調製しておくのが好ましい。この場合、該水分散液と金属硫酸塩とを混合し、水熱反応に付す。リチウム化合物やケイ酸化合物及び酸化防止剤の添加順序は特に限定されず、これらの3成分を水に添加してもよい。   In producing an aqueous dispersion, as a transition metal compound, for example, when a metal sulfate is used, a lithium compound and a silicate compound, an antioxidant, It is preferable to prepare a basic aqueous dispersion containing In this case, the aqueous dispersion and the metal sulfate are mixed and subjected to a hydrothermal reaction. The order of addition of the lithium compound, the silicate compound, and the antioxidant is not particularly limited, and these three components may be added to water.

また、遷移金属化合物として、例えば、有機酸塩を用いる場合、リチウム化合物及びケイ酸化合物と、酸化防止剤とを含有し、さらに有機酸塩を含有する塩基性水分散液を調製するのが好ましい。通常、有機酸塩は固相法に用いられる原料であるが、水熱反応に用いることにより副反応を抑制することができる。   Further, for example, when an organic acid salt is used as the transition metal compound, it is preferable to prepare a basic aqueous dispersion containing a lithium compound and a silicate compound and an antioxidant and further containing an organic acid salt. . Usually, an organic acid salt is a raw material used in a solid phase method, but side reactions can be suppressed by using it in a hydrothermal reaction.

酸化防止剤としては、ハイドロサルファイトナトリウム(Na224)、アンモニア水、亜硫酸ナトリウム等が挙げられる。水分散液中の酸化防止剤の含有量は、多量に添加するとオリビン型シリケート化合物の生成を抑制してしまうため、遷移金属(M)に対して等モル量以下が好ましく、遷移金属に対してモル比で0.5以下がさらに好ましい。 Examples of the antioxidant include sodium hydrosulfite (Na 2 S 2 O 4 ), aqueous ammonia, sodium sulfite and the like. The content of the antioxidant in the aqueous dispersion is preferably equal to or less than the transition metal (M) because the formation of the olivine-type silicate compound is suppressed when added in a large amount. The molar ratio is more preferably 0.5 or less.

本発明では、上記混合物を水熱反応させる前に、水不溶性炭素含有化合物を添加する。これにより、炭素源となる水不溶性炭素含有化合物が微細なオリビン型シリケート化合物の一次粒子間に均一に分散され、その後、一次粒子が凝集して二次粒子を形成した際にも、十分な電子伝導性を確保することができる。   In the present invention, the water-insoluble carbon-containing compound is added before the mixture is hydrothermally reacted. As a result, the water-insoluble carbon-containing compound serving as the carbon source is uniformly dispersed between the primary particles of the fine olivine-type silicate compound, and then sufficient electrons are formed when the primary particles aggregate to form secondary particles. Conductivity can be ensured.

水不溶性炭素含有化合物とは、水に不溶(例えば、25℃における水に対する溶解度が0.1g/100g以下)である炭素含有化合物を意味する。具体的には、例えば、セルロース、リグニン、キトサン、キチン、カーボンナノチューブ、グラフェン、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、黒鉛、グラファイト、合成繊維が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、繊維状の形態を有する化合物であるのが好ましく、例えば、セルロース(結晶セルロース)、カーボンナノチューブ、合成繊維が好ましい水不溶性炭素含有化合物として挙げられる。水不溶性炭素含有化合物の添加量は、水熱反応後に得られるオリビン型シリケート化合物の理論生成量中に、水不溶性炭素含有化合物に含まれる炭素原子換算で、0.5〜20質量%となる量で添加するのが好ましく、2〜15質量%となる量で添加するのがより好ましい。   The water-insoluble carbon-containing compound means a carbon-containing compound that is insoluble in water (for example, the solubility in water at 25 ° C. is 0.1 g / 100 g or less). Specific examples include cellulose, lignin, chitosan, chitin, carbon nanotubes, graphene, carbon black, acetylene black, ketjen black, graphite, graphite, and synthetic fibers. These may be used alone or in combination of two or more. Especially, it is preferable that it is a compound which has a fibrous form, for example, a cellulose (crystalline cellulose), a carbon nanotube, and a synthetic fiber are mentioned as a preferable water-insoluble carbon containing compound. The amount of the water-insoluble carbon-containing compound added is 0.5 to 20% by mass in terms of carbon atoms contained in the water-insoluble carbon-containing compound in the theoretical amount of the olivine-type silicate compound obtained after the hydrothermal reaction. Is preferably added in an amount of 2 to 15% by mass.

また、水不溶性炭素含有化合物は、例えばビーズミルやアトライタなどによる微粉砕、又は繊維化処理などの前処理を施して用いてもよい。   Further, the water-insoluble carbon-containing compound may be used after being subjected to pretreatment such as fine pulverization with a bead mill or an attritor, or fiberizing treatment.

水不溶性炭素含有化合物を添加するにあたり、分散性を高める点から、溶媒を用いて溶液とするのがよい。かかる溶液中の水不溶性炭素含有化合物の濃度は、好ましくは40質量%以下であり、より好ましくは20質量%以下である。
溶媒としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等が挙げられ、窒素曝気などの脱酸素処理により溶液中のO2濃度を0.5mg/L以下にすることが好ましく、また、カルボン酸などの分散剤を少量添加してもよい。
なお、水不溶性炭素含有化合物を添加するには、水不溶性炭素含有化合物の溶液に、リチウム含有化合物、遷移金属化合物及びケイ酸化合物を含む水分散液等の混合物を添加してもよく、かかる混合物に、水不溶性炭素含有化合物の溶液を添加してもよい。これらをすべて混合した後、水熱反応に付す。
In adding the water-insoluble carbon-containing compound, it is preferable to make a solution using a solvent from the viewpoint of improving dispersibility. The concentration of the water-insoluble carbon-containing compound in such a solution is preferably 40% by mass or less, more preferably 20% by mass or less.
Examples of the solvent include distilled water, ion-exchanged water, and the like, and it is preferable that the O 2 concentration in the solution is 0.5 mg / L or less by deoxygenation treatment such as nitrogen aeration. A small amount of a dispersant may be added.
In order to add the water-insoluble carbon-containing compound, a mixture such as an aqueous dispersion containing a lithium-containing compound, a transition metal compound, and a silicate compound may be added to the solution of the water-insoluble carbon-containing compound. In addition, a solution of a water-insoluble carbon-containing compound may be added. All of these are mixed and then subjected to a hydrothermal reaction.

水熱反応に付す際の温度は、130〜250℃が好ましく、さらに150〜200℃が好ましい。水熱反応は耐圧容器中で行うのが好ましく、130〜250℃で反応を行う場合この時の圧力は0.3〜4.0MPaとなり、150〜200℃で反応を行う場合の圧力は0.5〜1.6MPaとなる。水熱反応時間は0.5〜24時間が好ましく、さらに3〜12時間が好ましい。   130-250 degreeC is preferable and the temperature at the time of attaching | subjecting to a hydrothermal reaction has more preferable 150-200 degreeC. The hydrothermal reaction is preferably performed in a pressure vessel. When the reaction is performed at 130 to 250 ° C, the pressure at this time is 0.3 to 4.0 MPa, and the pressure when the reaction is performed at 150 to 200 ° C is 0. 5 to 1.6 MPa. The hydrothermal reaction time is preferably 0.5 to 24 hours, and more preferably 3 to 12 hours.

当該水熱反応により、オリビン型シリケート化合物が高収率で得られ、その結晶度も高い。
水熱反応後、生成したオリビン型シリケート化合物をろ過により採取し、洗浄することによって一次粒子を得る。洗浄は、ケーキ洗浄機能を有した濾過装置を用いて水で行うのが好ましい。
ここで、得られる一次粒子の平均粒径は、好ましくは10〜500nmであり、より好ましくは10〜100nmである。
By the hydrothermal reaction, an olivine-type silicate compound is obtained in high yield, and its crystallinity is also high.
After the hydrothermal reaction, the produced olivine-type silicate compound is collected by filtration and washed to obtain primary particles. Washing is preferably carried out with water using a filtration device having a cake washing function.
Here, the average particle diameter of the obtained primary particles is preferably 10 to 500 nm, and more preferably 10 to 100 nm.

次いで乾燥を行う。乾燥手段としては、箱型乾燥機、凍結乾燥、真空乾燥、流動床乾燥機、あるいは、噴霧型乾燥機(スプレードライヤー)を用いることができる。
得られる乾燥物については、乳鉢、ピンミル、ロールミル、クラッシャー等を用いて解砕してもよい。
Then, drying is performed. As the drying means, a box-type dryer, freeze-drying, vacuum drying, fluidized bed dryer, or spray-type dryer (spray dryer) can be used.
About the obtained dried material, you may crush using a mortar, a pin mill, a roll mill, a crusher, etc.

その後、得られたオリビン型シリケート化合物の一次粒子又は二次粒子にカーボン担持する。このようにすることで、オリビン型シリケート化合物の電子伝導面積(電子伝導パス)が増加することとなり、より十分な電子伝導性を確保することができる。   Thereafter, carbon is supported on primary particles or secondary particles of the obtained olivine-type silicate compound. By doing in this way, the electron conduction area (electron conduction path) of an olivine type silicate compound will increase, and more sufficient electronic conductivity can be ensured.

カーボン担持する処理としては、例えば、得られたオリビン型シリケート化合物及び導電性炭素材料を含有するスラリーを調製し、造粒後に焼成する処理が挙げられる。スラリーには、適宜、有機バインダー、無機バインダーを含有させてもよい。かかる処理を施すことにより、一次粒子から形成される二次粒子の表面にカーボン薄膜を形成することができ、より電子伝導性を高めることができる。   Examples of the treatment for supporting carbon include a treatment in which a slurry containing the obtained olivine-type silicate compound and a conductive carbon material is prepared and fired after granulation. The slurry may appropriately contain an organic binder and an inorganic binder. By performing such treatment, a carbon thin film can be formed on the surface of secondary particles formed from primary particles, and electron conductivity can be further enhanced.

導電性炭素材料としては、グルコース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、カーボンブラックが挙げられる。   Examples of the conductive carbon material include glucose, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, and carbon black.

バインダーとしては、導電性炭素材料としても用い得るグルコース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースのほか、フルクトース、ポリエチレングリコール、サッカロース、デンプン、デキストリン、クエン酸等が挙げられる。
なかでも、使用量を調整することによって炭素源としても機能し、導電性炭素材料としても用い得る点から、グルコース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースが好ましく、グルコースがより好ましい。
Examples of the binder include glucose, polyvinyl alcohol and carboxymethyl cellulose which can also be used as a conductive carbon material, as well as fructose, polyethylene glycol, saccharose, starch, dextrin, citric acid and the like.
Among these, glucose, polyvinyl alcohol, and carboxymethyl cellulose are preferable, and glucose is more preferable because it functions as a carbon source by adjusting the amount used and can also be used as a conductive carbon material.

無機バインダーとしては、鱗片状シリカ(二酸化ケイ素)、シリカ−チタニア、ケイ素ガラス、コロイダルシリカ、シリカゾル、アルミナゾル等が挙げられる。   Examples of the inorganic binder include scaly silica (silicon dioxide), silica-titania, silicon glass, colloidal silica, silica sol, and alumina sol.

スラリーを調製し、造粒後に焼成する処理の際に用いる上記導電性炭素材料の添加量は、良好な充放電容量及び経済性の点から、スラリー中のオリビン型シリケート化合物100質量部に対し、炭素原子換算で0.5〜20質量部の量が好ましく、さらに2〜10質量部の量が好ましい。   The amount of the conductive carbon material used in the process of preparing the slurry and firing after granulation is based on 100 parts by mass of the olivine-type silicate compound in the slurry from the viewpoint of good charge / discharge capacity and economy. An amount of 0.5 to 20 parts by mass in terms of carbon atoms is preferable, and an amount of 2 to 10 parts by mass is more preferable.

また、溶媒として、水又は有機溶媒を用いてもよく、経済性の観点から水が好ましい。スラリー中におけるオリビン型シリケート化合物及び導電性炭素材料の含有量(スラリー濃度)は、30〜60質量%が好ましく、さらに45〜55質量%が好ましい。また、25℃におけるスラリー粘度は、3〜3000m・Paが好ましく、さらに10〜100m・Paが好ましい。さらにスラリーのpHは、好ましくは10.5〜11.2に調整するのがよい。   Moreover, you may use water or an organic solvent as a solvent, and water is preferable from an economical viewpoint. The content (slurry concentration) of the olivine-type silicate compound and the conductive carbon material in the slurry is preferably 30 to 60% by mass, and more preferably 45 to 55% by mass. The slurry viscosity at 25 ° C. is preferably 3 to 3000 m · Pa, more preferably 10 to 100 m · Pa. Furthermore, the pH of the slurry is preferably adjusted to 10.5 to 11.2.

造粒処理は、所望の粒子径を有する二次粒子が得られるものであれば特に制限されないが、噴霧乾燥によるものであるのが好ましく、なかでもスプレードライ法による噴霧乾燥によるものが最適である。造粒処理後に得られる二次粒子の平均粒径としては、1μm〜500μmが好ましく、さらに、20μm〜50μmが好ましい。
得られた二次粒子は、次いで焼成することにより二次電池用正極活物質として用いることができる。
The granulation treatment is not particularly limited as long as secondary particles having a desired particle diameter can be obtained, but it is preferably by spray drying, and most preferably by spray drying by a spray drying method. . The average particle size of the secondary particles obtained after the granulation treatment is preferably 1 μm to 500 μm, and more preferably 20 μm to 50 μm.
The obtained secondary particles can then be used as a positive electrode active material for a secondary battery by firing.

また、上記造粒処理のほか、カーボン担持する処理として、例えば、得られたオリビン型シリケート化合物及び導電性炭素材料を含む混合物を粉砕/複合化/混合処理する方法を用いてもよい。かかる処理を施すことにより、オリビン型シリケート化合物の一次粒子と導電性炭素材料とが複合した二次粒子を形成することができ、より導電性を高めることができる。   In addition to the above granulation treatment, for example, a method of pulverizing / compositing / mixing a mixture containing the obtained olivine-type silicate compound and a conductive carbon material may be used as a carbon support treatment. By performing such treatment, secondary particles in which the primary particles of the olivine silicate compound and the conductive carbon material are combined can be formed, and the conductivity can be further increased.

粉砕処理の際に用いる導電性炭素材料としては、上記造粒する処理の際に用い得る導電性炭素材料と同様のものが挙げられる。なかでも、カーボンブラックが好ましく、そのうちアセチレンブラック、ケッチェンブラックがより好ましい。粉砕処理における導電性炭素材料の添加量は、良好な放電容量と経済性の点から、オリビン型シリケート化合物の一次粒子100質量部に対し、炭素原子換算量で0.5〜20質量部が好ましく、さらに2〜10質量部が好ましい。   Examples of the conductive carbon material used in the pulverization treatment include the same conductive carbon materials that can be used in the granulation treatment. Of these, carbon black is preferable, and acetylene black and ketjen black are more preferable. The addition amount of the conductive carbon material in the pulverization treatment is preferably 0.5 to 20 parts by mass in terms of carbon atom with respect to 100 parts by mass of the primary particles of the olivine silicate compound from the viewpoint of good discharge capacity and economy. Furthermore, 2-10 mass parts is preferable.

オリビン型シリケート化合物及び導電性炭素材料を含む混合物は、乾式にて、粉砕/複合化/混合処理を行う。この時、ジエチレングリコール、エタノールなどを助剤として少量添加してもよい。   The mixture containing the olivine-type silicate compound and the conductive carbon material is pulverized / composited / mixed in a dry manner. At this time, a small amount of diethylene glycol, ethanol or the like may be added as an auxiliary agent.

粉砕/複合化/混合処理を施す装置としては、通常のボールミルでもよいが、自公転可能な遊星ボールミル(フリッチュ社製)が好ましく、ノビルタ(ホソカワミクロン社製)、マルチパーパスミキサ(日本コークス工業社製)、或いはハイブリタイザー(奈良機械社製)等、被処理物へのメカノケミカル作用/複合化処理を行えるものであれば何れでもよい。   As an apparatus for pulverizing / combining / mixing, a normal ball mill may be used, but a planetary ball mill (manufactured by Fritsch) capable of rotating and revolving is preferred, and nobilta (manufactured by Hosokawa Micron), multipurpose mixer (manufactured by Nippon Coke Industries, Ltd.). ), Or a hybridizer (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), etc., as long as it can perform a mechanochemical action / combination treatment on an object to be processed.

遊星ボールミルで用いられる装置の容器としては、鋼、ステンレス、ナイロン製が挙げられ、内壁はアルミナ煉瓦、磁気質、天然ケイ石、ゴム、ウレタン等が挙げられる。ボールとしては、アルミナ球石、天然ケイ石、鉄球、ジルコニアボール等が用いられる。ボールの大きさは、0.1mm〜20mmが好ましく、さらには0.5mm〜5mmボールが好ましい。ボールの充填量は、使用するミルの内容積に対し、ボールの充填体積が5〜50%を占める割合とするのが好ましい。   Examples of the container of the device used in the planetary ball mill include steel, stainless steel, and nylon, and the inner wall includes alumina brick, magnetic material, natural silica, rubber, urethane, and the like. As the ball, alumina sphere, natural silica, iron ball, zirconia ball or the like is used. The size of the ball is preferably 0.1 mm to 20 mm, more preferably 0.5 mm to 5 mm. The filling amount of the balls is preferably set to a ratio that the filling volume of the balls occupies 5 to 50% with respect to the internal volume of the mill to be used.

遊星ボールミルを用いる混合は、例えば公転50〜800rpm、自転100〜1,600rpmの条件で、好ましくは5分〜24時間、より好ましくは0.5〜6時間、さらに好ましくは1〜3時間行う。   Mixing using a planetary ball mill is performed, for example, under conditions of revolution of 50 to 800 rpm and rotation of 100 to 1,600 rpm, preferably 5 minutes to 24 hours, more preferably 0.5 to 6 hours, and further preferably 1 to 3 hours.

上記のようにカーボン担持する処理を施した二次粒子の焼成は、不活性ガス雰囲気下又は還元条件下に、好ましくは500〜800℃で10分〜24時間、より好ましくは600〜700℃で0.5〜3時間行うのが好ましい。かかる処理により、オリビン型シリケート化合物の表面にさらにカーボンが堅固に担持された二次粒子である正極活物質を得ることができる。焼成に用いる装置としては、焼成雰囲気及び温度の調整が可能なものであれば特に制限されず、バッチ式、連続式、加熱方式(間接又は直接)のいずれの方式のものも使用することができる。かかる装置としては、例えば、外熱キルンやローラーハース等の管状電気炉が挙げられる。   Firing of the secondary particles subjected to the treatment for supporting carbon as described above is preferably performed at 500 to 800 ° C. for 10 minutes to 24 hours, more preferably at 600 to 700 ° C. in an inert gas atmosphere or under reducing conditions. It is preferable to carry out for 0.5 to 3 hours. By this treatment, a positive electrode active material that is secondary particles in which carbon is further firmly supported on the surface of the olivine-type silicate compound can be obtained. The apparatus used for firing is not particularly limited as long as the firing atmosphere and temperature can be adjusted, and any of a batch system, a continuous system, and a heating system (indirect or direct) can be used. . Examples of such an apparatus include tubular electric furnaces such as an external heat kiln and a roller hearth.

得られる二次粒子の平均粒径は、好ましくは1〜100μmであり、より好ましくは5〜50μmである。また、タップ密度は、好ましくは0.5g/ml以上であり、より好ましくは0.7g/ml以上である。   The average particle diameter of the obtained secondary particles is preferably 1 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm. The tap density is preferably 0.5 g / ml or more, more preferably 0.7 g / ml or more.

得られた二次電池用正極材料は、充放電容量の点で優れており、非常に有用な二次電池を得ることができる。本発明の製造方法により得られる二次電池用正極材料を適用できる二次電池としては、リチウムイオン二次電池であればよく、正極と負極と電解液とセパレータを必須構成とするものであれば特に限定されない。   The obtained positive electrode material for a secondary battery is excellent in terms of charge / discharge capacity, and a very useful secondary battery can be obtained. The secondary battery to which the positive electrode material for the secondary battery obtained by the production method of the present invention can be applied may be a lithium ion secondary battery, as long as it has a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator as essential components. There is no particular limitation.

ここで、負極については、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。たとえば、リチウム金属、グラファイト又は非晶質炭素等の炭素材料等である。そしてリチウムを電気化学的に吸蔵・放出し得るインターカレート材料で形成された電極、特に炭素材料を用いることが好ましい。   Here, as long as lithium ions can be occluded at the time of charging and released at the time of discharging, the material structure is not particularly limited, and a known material structure can be used. For example, a carbon material such as lithium metal, graphite, or amorphous carbon. It is preferable to use an electrode formed of an intercalating material capable of electrochemically inserting and extracting lithium, particularly a carbon material.

電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池の電解液の用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。   The electrolytic solution is obtained by dissolving a supporting salt in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is usually used for an electrolyte solution of a lithium ion secondary battery. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, nitriles, lactones An oxolane compound or the like can be used.

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF6、LiBF4、LiClO4及びLiAsF6から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiSO3CF3、LiC(SO3CF32及びLiN(SO3CF32、LiN(SO2252及びLiN(SO2CF3)(SO249)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。 The type of the supporting salt is not particularly limited, but an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , a derivative of the inorganic salt, LiSO 3 CF 3 , LiC (SO 3 CF 3 ) 2 and LiN (SO 3 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and organic salt derivatives It is preferable that it is at least 1 type of these.

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。   The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. For example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film may be used.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
窒素雰囲気中のグローブボックス内にて、結晶セルロース1.8g(炭素原子換算量:0.40g)を超純水80cm3に混合し、次いでLiOH・H2O 8.56g(0.2mol)、Na4SiO4・nH2O 29.21g(0.1mol)を加えて混合した(この時のpHは約13.8)。この水分散液にFeSO4・7H2O7.92g(0.0282mol)、MnSO4・5H2O16.18g(0.0658mol)、Zr(SO42・4H2O1.18g(3mmol)を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、170℃で1hr水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥し、平均粒径50nmの一次粒子(Li2Fe0.282Mn0.658Zr0.03SiO4)を得た。
[Example 1]
In a glove box in a nitrogen atmosphere, 1.8 g of crystalline cellulose (carbon atom conversion amount: 0.40 g) was mixed with 80 cm 3 of ultrapure water, and then 8.56 g (0.2 mol) of LiOH.H 2 O, 29.21 g (0.1 mol) of Na 4 SiO 4 .nH 2 O was added and mixed (pH at this time was about 13.8). To this aqueous dispersion, 7.92 g (0.0282 mol) of FeSO 4 .7H 2 O, 16.18 g (0.0658 mol) of MnSO 4 .5H 2 O, 1.18 g (3 mmol) of Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O were added. And mixed. The obtained mixed solution was put into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 170 ° C. for 1 hour. The reaction solution was filtered and then lyophilized to obtain primary particles (Li 2 Fe 0.282 Mn 0.658 Zr 0.03 SiO 4 ) having an average particle size of 50 nm.

得られた一次粒子100gにグルコース(60%水溶液)22.5g、及び超純水100gを加えホモジナイザーで3分分散し、スラリーを調整した。得られたスラリーの一次粒子の含有量は46質量%、デジタル粘度計を用いた測定による20℃における粘度は100mPa・s、pHは10.70であった。   To 100 g of the obtained primary particles, 22.5 g of glucose (60% aqueous solution) and 100 g of ultrapure water were added and dispersed for 3 minutes with a homogenizer to prepare a slurry. The content of primary particles of the obtained slurry was 46% by mass, the viscosity at 20 ° C. as measured with a digital viscometer was 100 mPa · s, and the pH was 10.70.

次いで、下記条件で噴霧乾燥装置(4流体ノズルを備えたマイクロミストドライヤー:藤崎電気(株)製)を用い、得られたスラリーを造粒した後、還元雰囲気下で600℃で1hr焼成した。
エアー圧:0.6MPa
エアー流量:50LN/min
熱風量:1.0m3/min
入口温度:180℃
排気温度:100℃
スラリー流量:60g/min
Subsequently, the obtained slurry was granulated using a spray drying apparatus (micro mist dryer equipped with a four-fluid nozzle: manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) under the following conditions, and then fired at 600 ° C. for 1 hr in a reducing atmosphere.
Air pressure: 0.6 MPa
Air flow rate: 50LN / min
Hot air volume: 1.0 m 3 / min
Inlet temperature: 180 ° C
Exhaust temperature: 100 ° C
Slurry flow rate: 60 g / min

[比較例1]
結晶セルロースの代わりに、グルコース粉末1.08g(炭素換算量:0.40g)を用いた以外、実施例1と同様にしてスラリーを調整した。得られたスラリーの一次粒子の含有量は8.0質量%、デジタル粘度計を用いた測定による20℃における粘度は4.5mPa・s、pHは9.8であった。
次いで、実施例1と同様にして得られたスラリーを造粒した後、焼成して二次粒子を作製した。
[Comparative Example 1]
A slurry was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1.08 g of glucose powder (carbon conversion amount: 0.40 g) was used instead of crystalline cellulose. The content of primary particles of the obtained slurry was 8.0% by mass, the viscosity at 20 ° C. measured by using a digital viscometer was 4.5 mPa · s, and the pH was 9.8.
Next, the slurry obtained in the same manner as in Example 1 was granulated and then fired to produce secondary particles.

[比較例2]
窒素雰囲気中のグローブボックス内にて、LiOH・H2O 8.56g(0.2mol)、Na4SiO4・nH2O 29.21g(0.1mol)に超純水80cm3を加えて混合した(この時のpHは約13.8)。この水分散液にFeSO4・7H2O7.92g(0.0282mol)、MnSO4・5H2O16.18g(0.0658mol)、Zr(SO42・4H2O1.18g(3mmol)を添加し、混合した。得られた混合液をオートクレーブに投入し、170℃で1hr水熱反応を行った。反応液をろ過後、凍結乾燥し、平均粒径50nmの一次粒子(Li2Fe0.282Mn0.658Zr0.03SiO4)を得た。
[Comparative Example 2]
At a glove box in a nitrogen atmosphere, LiOH · H 2 O 8.56g ( 0.2mol), and ultrapure water 80 cm 3 in addition to Na 4 SiO 4 · nH 2 O 29.21g (0.1mol) mixed (The pH at this time was about 13.8). To this aqueous dispersion, 7.92 g (0.0282 mol) of FeSO 4 .7H 2 O, 16.18 g (0.0658 mol) of MnSO 4 .5H 2 O, 1.18 g (3 mmol) of Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O were added. And mixed. The obtained mixed solution was put into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 170 ° C. for 1 hour. The reaction solution was filtered and then lyophilized to obtain primary particles (Li 2 Fe 0.282 Mn 0.658 Zr 0.03 SiO 4 ) having an average particle size of 50 nm.

得られた一次粒子100gにグルコース(60%水溶液)45g、及び超純水100gを加えホモジナイザーで3分分散し、スラリーを調整した。得られたスラリーの一次粒子の含有量は46質量%、デジタル粘度計を用いた測定による20℃における粘度は88mPa・s、pHは10.50であった。
次いで、実施例1と同様にして造粒した後、焼成して二次粒子を作製した。
To 100 g of the obtained primary particles, 45 g of glucose (60% aqueous solution) and 100 g of ultrapure water were added and dispersed for 3 minutes with a homogenizer to prepare a slurry. The content of primary particles of the obtained slurry was 46% by mass, the viscosity at 20 ° C. measured by using a digital viscometer was 88 mPa · s, and the pH was 10.50.
Next, granulation was performed in the same manner as in Example 1, followed by firing to produce secondary particles.

[試験例1]
実施例1及び比較例1〜2で得られた焼成物を用い、リチウムイオン二次電池の正極を作製した。実施例1及び比較例1〜2で得られた焼成物、ケッチェンブラック(導電剤)、ポリフッ化ビニリデン(粘結剤)を重量比75:15:10の配合割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。その後、φ14mmの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスし、正極とした。
[Test Example 1]
Using the fired products obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, positive electrodes of lithium ion secondary batteries were produced. The fired product obtained in Example 1 and Comparative Examples 1-2, ketjen black (conductive agent), and polyvinylidene fluoride (binding agent) were mixed at a weight ratio of 75:15:10, and N was added thereto. -Methyl-2-pyrrolidone was added and sufficiently kneaded to prepare a positive electrode slurry. The positive electrode slurry was applied to a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm using a coating machine, and vacuum dried at 80 ° C. for 12 hours. Thereafter, it was punched into a disk shape of φ14 mm and pressed at 16 MPa for 2 minutes using a hand press to obtain a positive electrode.

次いで、上記の正極を用いてコイン型リチウムイオン二次電池を構築した。負極には、φ15mmに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒に、LIPF6を1mol/lの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンなどの高分子多孔フィルムなど、公知のものを用いた。これらの電池部品を露点が−50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型リチウム二次電池(CR−2032)を製造した。 Next, a coin-type lithium ion secondary battery was constructed using the positive electrode. A lithium foil punched to φ15 mm was used for the negative electrode. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LIPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used. As the separator, a known one such as a polymer porous film such as polypropylene was used. These battery components were assembled and housed in a conventional manner in an atmosphere with a dew point of −50 ° C. or lower to produce a coin-type lithium secondary battery (CR-2032).

製造したリチウムイオン二次電池を用いて定電流密度での充放電を4サイクル行った。このときの充電条件は電流0.1CA(33mA/g)、電圧4.5Vの定電流定電圧充電とし、放電条件は電流0.1CA、終止電圧1.5Vの定電流放電とした。温度は全て30℃とした。実施例1で得られた正極材で構築した電池の充放電曲線を図1に、比較例1で得られた正極材で構築した電池の充放電曲線を図2に、比較例2で得られた正極材で構築した電池の充放電曲線を図3に示す。   Charging / discharging at a constant current density was performed for 4 cycles using the manufactured lithium ion secondary battery. The charging conditions at this time were constant current and constant voltage charging with a current of 0.1 CA (33 mA / g) and a voltage of 4.5 V, and the discharging conditions were constant current discharging with a current of 0.1 CA and a final voltage of 1.5 V. All temperatures were 30 ° C. The charge / discharge curve of the battery constructed with the positive electrode material obtained in Example 1 is obtained in FIG. 1, the charge / discharge curve of the battery constructed with the positive electrode material obtained in Comparative Example 1 is obtained in FIG. FIG. 3 shows a charge / discharge curve of a battery constructed with the positive electrode material.

図1〜3により、水溶性炭素含有化合物を用いて得られた比較例1の正極材料や、水熱反応後に炭素源を添加して得られた比較例2の正極材料を用いたリチウムイオン二次電池に比べ、本発明の製造方法により得られた正極材料を用いたリチウムイオン二次電池は、優れた電池物性を有することがわかる。   1 to 3, the lithium ion 2 using the positive electrode material of Comparative Example 1 obtained using a water-soluble carbon-containing compound and the positive electrode material of Comparative Example 2 obtained by adding a carbon source after the hydrothermal reaction. Compared to the secondary battery, it can be seen that the lithium ion secondary battery using the positive electrode material obtained by the production method of the present invention has excellent battery properties.

Claims (10)

遷移金属M(MはFe、Ni、Co、Al、Zn、Mn、V又はZr)を含むオリビン型シリケート化合物を含有する二次電池正極活物質の製造方法であって、
リチウム含有化合物、遷移金属化合物及びケイ酸化合物を含む混合物を水熱反応させる前に、水不溶性炭素含有化合物を添加することを特徴とする、二次電池正極活物質の製造方法。
A method for producing a positive electrode active material for a secondary battery containing an olivine-type silicate compound containing a transition metal M (M is Fe, Ni, Co, Al, Zn, Mn, V or Zr),
A method for producing a positive electrode active material for a secondary battery, comprising adding a water-insoluble carbon-containing compound before hydrothermal reaction of a mixture containing a lithium-containing compound, a transition metal compound and a silicate compound.
水不溶性炭素含有化合物の添加量が、水不溶性炭素含有化合物に含まれる炭素原子換算で、0.5〜20質量%である請求項1に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   The method for producing a secondary battery positive electrode active material according to claim 1, wherein the amount of the water-insoluble carbon-containing compound added is 0.5 to 20% by mass in terms of carbon atoms contained in the water-insoluble carbon-containing compound. 水熱反応終了後、得られたオリビン型シリケート化合物にカーボン担持し、次いで焼成する請求項1又は2に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   The method for producing a secondary battery positive electrode active material according to claim 1 or 2, wherein after the hydrothermal reaction is completed, carbon is supported on the obtained olivine-type silicate compound and then baked. カーボン担持が、得られたオリビン型シリケート化合物及び導電性炭素材料を含むスラリーを調製し、造粒する処理である請求項3に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   The method for producing a secondary battery positive electrode active material according to claim 3, wherein the carbon support is a process of preparing and granulating a slurry containing the obtained olivine-type silicate compound and a conductive carbon material. カーボン担持が、得られたオリビン型シリケート化合物及び導電性炭素材料を含む混合物を粉砕する処理である請求項3に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   The method for producing a secondary battery positive electrode active material according to claim 3, wherein the carbon support is a treatment for pulverizing the obtained mixture containing the olivine-type silicate compound and the conductive carbon material. 造粒する処理における導電性炭素材料の添加量が、スラリー中のオリビン型シリケート化合物100質量部に対し、炭素原子換算で0.5〜20質量部である請求項4に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   The secondary battery positive electrode according to claim 4, wherein the amount of the conductive carbon material added in the granulating process is 0.5 to 20 parts by mass in terms of carbon atoms with respect to 100 parts by mass of the olivine-type silicate compound in the slurry. A method for producing an active material. 粉砕する処理における導電性炭素材料の添加量が、オリビン型シリケート化合物の一次粒子100質量部に対し、炭素原子換算量で0.5〜20質量部である請求項5に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   The secondary battery positive electrode according to claim 5, wherein the conductive carbon material is added in an amount of 0.5 to 20 parts by mass in terms of carbon atoms with respect to 100 parts by mass of the primary particles of the olivine silicate compound in the pulverization treatment. A method for producing an active material. 水不溶性炭素含有化合物が、セルロース、リグニン、キトサン、キチン、カーボンナノチューブ、グラフェン、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、黒鉛、グラファイト及び合成繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜7のいずれか1項に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   The water-insoluble carbon-containing compound is at least one selected from the group consisting of cellulose, lignin, chitosan, chitin, carbon nanotubes, graphene, carbon black, acetylene black, ketjen black, graphite, graphite and synthetic fibers. The manufacturing method of the secondary battery positive electrode active material of any one of -7. 導電性炭素材料が、グルコース、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、フルクトース、ポリエチレングリコール、サッカロース、デンプン、デキストリン、クエン酸、セルロース、リグニン、キトサン、キチン、カーボンナノチューブ、グラフェン、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、黒鉛、グラファイト及び合成繊維からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項4〜8のいずれか1項に記載の二次電池正極活物質の製造方法。   Conductive carbon material is glucose, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, fructose, polyethylene glycol, saccharose, starch, dextrin, citric acid, cellulose, lignin, chitosan, chitin, carbon nanotube, graphene, carbon black, acetylene black, ketjen black The method for producing a positive electrode active material for a secondary battery according to any one of claims 4 to 8, which is at least one selected from the group consisting of graphite, graphite and synthetic fibers. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法により得られる二次電池正極活物質を含む正極を有する二次電池。   The secondary battery which has a positive electrode containing the secondary battery positive electrode active material obtained by the manufacturing method of any one of Claims 1-9.
JP2012142823A 2012-06-26 2012-06-26 Method for producing secondary battery positive electrode active material Active JP5804422B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012142823A JP5804422B2 (en) 2012-06-26 2012-06-26 Method for producing secondary battery positive electrode active material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012142823A JP5804422B2 (en) 2012-06-26 2012-06-26 Method for producing secondary battery positive electrode active material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014007090A true JP2014007090A (en) 2014-01-16
JP5804422B2 JP5804422B2 (en) 2015-11-04

Family

ID=50104628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012142823A Active JP5804422B2 (en) 2012-06-26 2012-06-26 Method for producing secondary battery positive electrode active material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5804422B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015176684A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 太平洋セメント株式会社 Method for manufacturing olivine type silicate compound
JP2015182945A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 太平洋セメント株式会社 Method for producing olivine type silicate compound
JP2016031871A (en) * 2014-07-30 2016-03-07 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for secondary battery and method for producing the same
JP2017182888A (en) * 2016-03-28 2017-10-05 太平洋セメント株式会社 Active material-containing particle mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the same
JP2018026253A (en) * 2016-08-10 2018-02-15 太平洋セメント株式会社 Polyanion type positive electrode active material granulated body and method for producing the same
JP2018200863A (en) * 2017-05-29 2018-12-20 太平洋セメント株式会社 Positive-electrode active material complex for lithium ion secondary battery or positive-electrode active material complex for sodium ion secondary battery, secondary battery using the same, and manufacturing method for the same
CN115441124A (en) * 2021-06-04 2022-12-06 丰田自动车株式会社 Zinc secondary battery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004014340A (en) * 2002-06-07 2004-01-15 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrode material, lithium ion battery using it and manufacturing method of electrode material
JP2005123107A (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Hitachi Maxell Ltd Active material for electrochemical element, its manufacturing method, and the electrochemical element using the same
JP2011216272A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrode material composition and lithium ion battery
JP2013086980A (en) * 2011-10-13 2013-05-13 Taiheiyo Cement Corp Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004014340A (en) * 2002-06-07 2004-01-15 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrode material, lithium ion battery using it and manufacturing method of electrode material
JP2005123107A (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Hitachi Maxell Ltd Active material for electrochemical element, its manufacturing method, and the electrochemical element using the same
JP2011216272A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrode material composition and lithium ion battery
JP2013086980A (en) * 2011-10-13 2013-05-13 Taiheiyo Cement Corp Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6014040212; 邵斌・谷口泉: 'ケイ酸鉄リチウムとカーボンの複合体微粒子の合成とそのリチウム二次電池特性' 化学工学会 第75年会 研究発表講演要旨集 , 2010, p.248, 化学工学会 *
JPN6014040213; 邵斌・谷口泉: 'ケイ酸鉄リチウムの合成とカーボンとの複合化' 化学工学会 第41回秋季大会 研究発表講演要旨集 , 2009, p.699, 化学工学会 *
JPN6015005825; 安富 実希、外4名: 'リチウムイオン電池用Li2-xM(SiO4)1-x(PO4)x(M=Fe,Mn)正極活物質の水熱反応による合成とその電気化学特性' GS Yuasa Technical Report 第6巻、第1号, 20090626, 第21頁〜第26頁 *
JPN6015005826; 小川 大輔、外5名: 'リチウムイオン電池用Li2MnSiO4正極の放電性能におよぼす活物質の微粒子化効果' GS Yuasa Technical Report 第7巻、第2号, 20101227, 第12頁〜第18頁 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015176684A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 太平洋セメント株式会社 Method for manufacturing olivine type silicate compound
JP2015182945A (en) * 2014-03-26 2015-10-22 太平洋セメント株式会社 Method for producing olivine type silicate compound
JP2016031871A (en) * 2014-07-30 2016-03-07 太平洋セメント株式会社 Positive electrode active material for secondary battery and method for producing the same
JP2017182888A (en) * 2016-03-28 2017-10-05 太平洋セメント株式会社 Active material-containing particle mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing the same
JP2018026253A (en) * 2016-08-10 2018-02-15 太平洋セメント株式会社 Polyanion type positive electrode active material granulated body and method for producing the same
JP2018200863A (en) * 2017-05-29 2018-12-20 太平洋セメント株式会社 Positive-electrode active material complex for lithium ion secondary battery or positive-electrode active material complex for sodium ion secondary battery, secondary battery using the same, and manufacturing method for the same
CN115441124A (en) * 2021-06-04 2022-12-06 丰田自动车株式会社 Zinc secondary battery
CN115441124B (en) * 2021-06-04 2024-03-26 丰田自动车株式会社 Zinc secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP5804422B2 (en) 2015-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5804422B2 (en) Method for producing secondary battery positive electrode active material
JP5804427B2 (en) Method for producing positive electrode active material for secondary battery
JP5804419B2 (en) Cathode active material for lithium ion battery and lithium ion battery
JP5478693B2 (en) Positive electrode active material for secondary battery and method for producing the same
JP5901019B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery
JP5728515B2 (en) Method for producing positive electrode material for secondary battery
JP5842792B2 (en) Method for producing secondary battery positive electrode active material precursor
JP5531298B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery
JP2012193088A (en) Method for manufacturing positive electrode active material for lithium-ion battery
JP5927449B2 (en) Positive electrode for secondary battery and secondary battery using the same
JP5744827B2 (en) Method for producing secondary battery positive electrode active material
JP5836254B2 (en) Conductive composite particles, positive electrode active material, and secondary battery using the same
JP6054327B2 (en) Method for producing olivine-type silicate compound
JP5765810B2 (en) Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same
JP5649068B2 (en) Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same
JP5557220B2 (en) Method for producing positive electrode material for secondary battery
JP5822197B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion battery
JP5649067B2 (en) Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same
JP5886923B1 (en) Method for producing lithium silicate compound having amorphous structure
JP5649069B2 (en) Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same
JP2015008102A (en) Olivine type lithium transition metal silicate compound, and method for manufacturing the same
JP5825573B2 (en) Cathode active material for lithium ion battery and method for producing the same
JP2012197214A (en) Olivine type lithium transition metal oxide and method for producing the same
JP5665788B2 (en) Method for producing positive electrode active material precursor for secondary battery
JP2018113102A (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and production method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150318

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20150318

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20150318

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20150422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150526

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150714

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150727

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150818

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150821

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5804422

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250