JP2014035874A - Positive-electrode material for lithium secondary battery use, and lithium secondary battery - Google Patents

Positive-electrode material for lithium secondary battery use, and lithium secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2014035874A
JP2014035874A JP2012176315A JP2012176315A JP2014035874A JP 2014035874 A JP2014035874 A JP 2014035874A JP 2012176315 A JP2012176315 A JP 2012176315A JP 2012176315 A JP2012176315 A JP 2012176315A JP 2014035874 A JP2014035874 A JP 2014035874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
secondary battery
lithium secondary
ferrocene
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.)
Pending
Application number
JP2012176315A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Saito
俊哉 齋藤
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor 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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012176315A priority Critical patent/JP2014035874A/en
Publication of JP2014035874A publication Critical patent/JP2014035874A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive-electrode material for lithium secondary battery use which enables the enhancement of a high-rate discharge characteristic of a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery having a positive electrode arranged by use of the positive-electrode material for lithium secondary battery use.SOLUTION: A positive-electrode material for lithium secondary battery use comprises at least a positive-electrode active material including ferrocenes and at least one of transition metals higher than the ferrocenes in oxidation-reduction potential. The content of the ferrocenes is 2-4 mass% to the total amount of the positive-electrode material for lithium secondary battery use.

Description

本発明は、リチウム二次電池用正極材料、及び、当該リチウム二次電池用正極材料を用いたリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode material for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the positive electrode material for a lithium secondary battery.

二次電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換し放電を行うことができる他に、放電時と逆方向に電流を流すことにより、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して蓄積(充電)することが可能な電池である。二次電池の中でもリチウム二次電池はエネルギー密度が高いため、車両搭載用電源、或いは、ノート型のパーソナルコンピューターや、携帯電話機等の携帯機器の電源として幅広く応用されている。   In addition to being able to discharge chemical energy by converting it into electrical energy, secondary batteries can convert electrical energy into chemical energy and store it (charge) by passing a current in the opposite direction to that during discharge. It is a possible battery. Among secondary batteries, a lithium secondary battery has a high energy density, and thus is widely applied as a power source for mounting on a vehicle or a portable device such as a notebook personal computer or a mobile phone.

リチウム二次電池の研究は盛んに行われており、例えば、特許文献1には、レドックスシャトル剤としてフェロセン類を含む電解液を用いることで、充電の際に、レドックスシャトル剤自体の酸化還元反応により電池電圧(正負極間の電位差)が所定の値以上となることを防ぎ、過充電を防止するリチウム二次電池が開示されている。
一方、リチウム二次電池をハイブリッド自動車(HV)等に用いる場合には、エンジン補助やブレーキの回生等のために、高率放電特性の向上が求められている。
Research on lithium secondary batteries has been actively conducted. For example, Patent Document 1 discloses that an oxidation-reduction reaction of a redox shuttle agent itself is performed during charging by using an electrolyte containing a ferrocene as a redox shuttle agent. Discloses a lithium secondary battery that prevents the battery voltage (potential difference between positive and negative electrodes) from exceeding a predetermined value and prevents overcharge.
On the other hand, when a lithium secondary battery is used in a hybrid vehicle (HV) or the like, improvement in high-rate discharge characteristics is required for engine assistance, brake regeneration, and the like.

特開2012−018775号公報JP 2012-018775 A

特許文献1で開示されているリチウム二次電池では、フェロセン類は、過充電防止のために電解液に添加されるもので、活物質としては働いておらず、リチウム二次電池の高率放電特性には寄与していない。
また、従来の正極活物質をリチウム二次電池に用いると、固体内でのLiイオンの移動を伴うことから、正極活物質の内部抵抗が大きく、高率放電をすると過電圧による電極電位の低下が大きいため、十分な高率放電特性が得られないという問題がある。
In the lithium secondary battery disclosed in Patent Document 1, ferrocenes are added to the electrolyte solution to prevent overcharge, do not work as an active material, and high-rate discharge of the lithium secondary battery It does not contribute to the characteristics.
In addition, when a conventional positive electrode active material is used in a lithium secondary battery, Li ions move in the solid, so the internal resistance of the positive electrode active material is large, and a high rate discharge reduces the electrode potential due to overvoltage. Since it is large, there is a problem that sufficient high rate discharge characteristics cannot be obtained.

本発明は、上記実情を鑑み成し遂げられたものであり、リチウム二次電池の高率放電特性を向上させることができるリチウム二次電池用正極材料、及び、当該リチウム二次電池用正極材料を正極に用いたリチウム二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been accomplished in view of the above circumstances, and can provide a positive electrode material for a lithium secondary battery that can improve the high rate discharge characteristics of a lithium secondary battery, and the positive electrode material for the lithium secondary battery as a positive electrode. An object is to provide a lithium secondary battery used in the above.

本発明においては、フェロセン類、及び、前記フェロセン類よりも酸化還元電位が高い遷移金属の少なくとも一種を含む正極活物質と、を少なくとも含むリチウム二次電池用正極材料であって、
前記フェロセン類の含量は、前記リチウム二次電池用正極材料の総質量に対して2〜4質量%であることを特徴とする、リチウム二次電池用正極材料を提供する。
本発明においては、前記正極活物質が、遷移金属とリチウムを含む複合酸化物であることが好ましい。
本発明においては、前記遷移金属が、マンガン、コバルト、ニッケル、及び、これらの組み合わせからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
本発明においては、前記正極活物質が、LiCoOであることがより好ましい。
本発明においては、前記フェロセン類が、フェロセンであることが好ましい。
In the present invention, a positive electrode material for a lithium secondary battery comprising at least a ferrocene and a positive electrode active material containing at least one transition metal having a higher oxidation-reduction potential than the ferrocenes,
The content of the ferrocene is 2 to 4% by mass with respect to the total mass of the positive electrode material for a lithium secondary battery, and provides a positive electrode material for a lithium secondary battery.
In the present invention, the positive electrode active material is preferably a composite oxide containing a transition metal and lithium.
In the present invention, the transition metal is preferably one or more selected from the group consisting of manganese, cobalt, nickel, and combinations thereof.
In the present invention, the positive electrode active material is more preferably LiCoO 2 .
In the present invention, the ferrocene is preferably ferrocene.

本発明においては、正極と、負極と、電解質層と、を備えるリチウム二次電池であって、
前記正極中に、前記リチウム二次電池用正極材料を含むことを特徴とするリチウム二次電池を提供する。
In the present invention, a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer,
Provided is a lithium secondary battery comprising the positive electrode material for a lithium secondary battery in the positive electrode.

本発明によれば、フェロセン類、及び、前記フェロセン類よりも酸化還元電位が高い遷移金属の少なくとも一種を含む正極活物質と、を少なくとも含むリチウム二次電池用正極材料であって、前記フェロセン類を、前記リチウム二次電池用正極材料の総質量に対して2〜4質量%含有するリチウム二次電池用正極材料をリチウム二次電池の正極に用いることによって、リチウム二次電池の高率放電特性を向上させることができる。   According to the present invention, there is provided a positive electrode material for a lithium secondary battery comprising at least one of ferrocenes and a positive electrode active material containing at least one transition metal having a higher oxidation-reduction potential than the ferrocenes, wherein the ferrocenes Is used for the positive electrode of the lithium secondary battery, using a positive electrode material for the lithium secondary battery containing 2 to 4% by mass with respect to the total mass of the positive electrode material for the lithium secondary battery. Characteristics can be improved.

本発明のリチウム二次電池の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the lithium secondary battery of this invention. フェロセン含量と満充電状態から30Cでの高率放電で2.5Vに到達するまでの時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between ferrocene content and time to reach | attain 2.5V by the high rate discharge at 30 C from a full charge state.

1.リチウム二次電池用正極材料
本発明においては、フェロセン類、及び、前記フェロセン類よりも酸化還元電位が高い遷移金属の少なくとも一種を含む正極活物質と、を少なくとも含むリチウム二次電池用正極材料であって、
前記フェロセン類の含量は、前記リチウム二次電池用正極材料の総質量に対して2〜4質量%であることを特徴とする、リチウム二次電池用正極材料を提供する。
1. In the present invention, a positive electrode material for a lithium secondary battery comprising at least a ferrocene and a positive electrode active material containing at least one transition metal having a higher oxidation-reduction potential than the ferrocenes. There,
The content of the ferrocene is 2 to 4% by mass with respect to the total mass of the positive electrode material for a lithium secondary battery, and provides a positive electrode material for a lithium secondary battery.

本発明者は、鋭意検討した結果、少なくとも一種の遷移金属を含む正極活物質と、Liイオンの移動を伴わない、電子移動のみで酸化還元する材料としてフェロセン類と、を少なくとも含むリチウム二次電池用正極材料をリチウム二次電池の正極に用いることで、リチウム二次電池の高率放電特性又は高率充電特性を向上することができることを見出した。
具体的には、フェロセン類よりも酸化還元電位の高い正極活物質を含むリチウム二次電池用正極材料をリチウム二次電池の正極に用いることで、リチウム二次電池の高率放電特性を向上することができ、一方、フェロセン類よりも酸化還元電位の低い正極活物質を含むリチウム二次電池用正極材料をリチウム二次電池の正極に用いることで、リチウム二次電池の高率充電特性を向上することができることを見出した。
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the lithium secondary battery includes at least a positive electrode active material containing at least one transition metal and ferrocene as a material that does not involve movement of Li ions and is oxidized and reduced only by electron transfer. It has been found that the high rate discharge characteristics or the high rate charge characteristics of the lithium secondary battery can be improved by using the positive electrode material for a positive electrode of the lithium secondary battery.
Specifically, a high-rate discharge characteristic of a lithium secondary battery is improved by using a positive electrode material for a lithium secondary battery including a positive electrode active material having a higher oxidation-reduction potential than ferrocenes as a positive electrode of the lithium secondary battery. On the other hand, by using a positive electrode material for a lithium secondary battery containing a positive electrode active material having a lower oxidation-reduction potential than ferrocenes for the positive electrode of the lithium secondary battery, the high rate charging characteristics of the lithium secondary battery are improved. Found that you can.

フェロセン類は、正極中において、正極の電位がフェロセン類の酸化還元電位を下回る場合は、2価の鉄をもつフェロセン類として存在し、正極の電位がフェロセン類の酸化還元電位を上回る場合は、3価の鉄をもつフェリシニウムイオンとして存在する。
従って、フェロセン類よりも酸化還元電位の高い正極活物質にフェロセン類を混ぜると、正極の電位がフェロセン類の酸化還元電位を上回るため、フェロセン類が酸化されフェリシニウムイオンとなって存在することとなる。
フェロセン類よりも酸化還元電位の高い正極活物質を含むリチウム二次電池用正極材料をリチウム二次電池の正極に用いた場合、低率充放電の際には、正極の電位を維持することができるため、正極の電位がフェロセン類の酸化還元電位を下回らず、フェロセン類は常にフェリシニウムイオンとして存在しているが、高率放電を行うと大きな過電圧により正極の電位がフェロセン類の酸化還元電位を下回る。その際、フェリシニウムイオンが還元されフェロセン類となり、その還元電流が電池の放電電流に寄与し、出力時間の向上、すなわち、高率放電特性の向上につながると考えられる。
Ferrocenes exist as ferrocenes having divalent iron when the potential of the positive electrode is lower than the oxidation-reduction potential of the ferrocenes in the positive electrode, and when the potential of the positive electrode exceeds the oxidation-reduction potential of the ferrocenes, It exists as ferricinium ion with trivalent iron.
Therefore, when ferrocenes are mixed with a positive electrode active material having a higher oxidation-reduction potential than ferrocenes, the potential of the positive electrode exceeds the oxidation-reduction potential of ferrocenes, so that ferrocenes are oxidized and exist as ferricinium ions. Become.
When a positive electrode material for a lithium secondary battery containing a positive electrode active material having a higher oxidation-reduction potential than ferrocenes is used for the positive electrode of the lithium secondary battery, the potential of the positive electrode may be maintained during low rate charge / discharge. Therefore, the potential of the positive electrode does not fall below the oxidation-reduction potential of ferrocenes, and ferrocenes are always present as ferricinium ions. However, when high-rate discharge is performed, the potential of the positive electrode is reduced due to a large overvoltage. Below. At this time, it is considered that ferricinium ions are reduced to ferrocenes, and the reduction current contributes to the discharge current of the battery, leading to improvement in output time, that is, improvement in high rate discharge characteristics.

一方、フェロセン類よりも酸化還元電位の低い正極活物質にフェロセン類を混ぜると、正極の電位がフェロセン類の酸化還元電位を下回るため、フェロセン類は酸化されず、常にフェロセン類として存在することとなる。
従って、フェロセン類よりも酸化還元電位の低い正極活物質を含むリチウム二次電池用正極材料をリチウム二次電池の正極に用いた場合、高率放電の際に過電圧が生じても、過電圧の発生前から既に正極の電位がフェロセン類の酸化還元電位を下回っているため、フェリシニウムイオンが存在せず、フェリシニウムイオンのフェロセン類への還元反応が起こらないため、高率放電特性の向上効果は得られない。
しかし、高率充電の際に、大きな過電圧によって、正極活物質の酸化還元電位がフェロセン類の酸化還元電位を上回る。その際、フェロセン類がフェリシニウムイオンに酸化され、その酸化電流が電池の充電電流に寄与し、充電時間の短縮、すなわち、高率充電特性の向上につながると考えられる。
On the other hand, when ferrocene is mixed with a positive electrode active material having a lower oxidation-reduction potential than ferrocenes, the potential of the positive electrode is lower than the oxidation-reduction potential of ferrocenes, so that ferrocenes are not oxidized and always exist as ferrocenes. Become.
Therefore, when a positive electrode material for a lithium secondary battery containing a positive electrode active material having a lower oxidation-reduction potential than ferrocenes is used for the positive electrode of the lithium secondary battery, even if an overvoltage occurs during high-rate discharge, an overvoltage is generated. Since the potential of the positive electrode has already been lower than the oxidation-reduction potential of ferrocene from before, there is no ferricinium ion, and no reduction reaction of ferricinium ion to ferrocene occurs, so the effect of improving the high rate discharge characteristics is I can't get it.
However, during high rate charging, the redox potential of the positive electrode active material exceeds the redox potential of ferrocenes due to a large overvoltage. At this time, ferrocenes are oxidized to ferricinium ions, and the oxidation current contributes to the charging current of the battery, leading to a reduction in charging time, that is, an improvement in high rate charging characteristics.

尚、フェロセン類の酸化還元電位は比較的高電位であるため、フェロセン類は、正極中に存在していることが好ましい。
また、フェロセン類が、電解質層への拡散により正極から離れたり、負極まで移動したりしてしまうと、効果的にその酸化還元電流を高率充放電に利用することができなくなるため、化学結合によってリチウム二次電池用正極材料中の正極活物質及び後述する導電材の少なくともいずれか一方に固定されていることが好ましい。
In addition, since the oxidation-reduction potential of ferrocenes is relatively high, ferrocenes are preferably present in the positive electrode.
In addition, if ferrocenes move away from the positive electrode due to diffusion into the electrolyte layer or move to the negative electrode, the redox current cannot be effectively used for high-rate charge / discharge. Is preferably fixed to at least one of a positive electrode active material in a positive electrode material for a lithium secondary battery and a conductive material described later.

以下、本発明の構成及び実施態様について詳しく説明する。なお本発明は、図面及び実施例などにより詳しく説明されるが、本発明はこれら図面及び実施例に限定されない。   Hereinafter, the configuration and embodiments of the present invention will be described in detail. Although the present invention will be described in detail with reference to the drawings and examples, the present invention is not limited to these drawings and examples.

本発明のリチウム二次電池用正極材料に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵、放出することができ、フェロセン類よりも酸化還元電位が高い遷移金属の少なくとも一種を含むものであれば特に限定されないが、高率放電特性向上の観点から、正極活物質はリチウムを含む複合酸化物であることが好ましい。
遷移金属としては、特に限定されないが、マンガン、コバルト、ニッケル、及び、これらの組み合わせからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
正極活物質の具体例としては、LiCoO、LiNi1/3Mn1/3Co1/3、LiNiPO、LiMnPO、LiNiO、LiMn、LiCoMnO、及びLiNiMn等を挙げることができ、LiCoOが特に好ましい。
なお、高率充電特性向上効果を得るためには、フェロセン類より酸化還元電位の低い遷移金属の少なくとも一種を含む正極活物質を選択すればよい。
高率充電特性向上効果を得るために用いる遷移金属としては、特に限定されないが、鉄等が挙げられる。
高率充電特性向上効果を得るために用いる正極活物質の具体例としては、LiFe(PO、LiFe(PO)等を挙げることができ、LiFe(POが特に好ましい。
なお、高率放電特性向上効果又は高率充電特性向上効果を得るためには、正極活物質の酸化還元電位は、フェロセン類の酸化還元電位よりも少なくとも±0.5V以上の差があることが好ましい。
As a positive electrode active material used for the positive electrode material for lithium secondary batteries of the present invention, any positive electrode active material that can occlude and release lithium ions and contains at least one transition metal having a higher redox potential than ferrocenes can be used. Although not particularly limited, the positive electrode active material is preferably a composite oxide containing lithium from the viewpoint of improving high rate discharge characteristics.
Although it does not specifically limit as a transition metal, It is preferable that it is 1 or more types chosen from the group which consists of manganese, cobalt, nickel, and these combination.
Specific examples of the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , and Li 2 NiMn 3 O. 8 and the like, and LiCoO 2 is particularly preferable.
In order to obtain an effect of improving the high rate charging characteristics, a positive electrode active material containing at least one transition metal having a lower oxidation-reduction potential than ferrocenes may be selected.
Although it does not specifically limit as a transition metal used in order to acquire a high rate charge characteristic improvement effect, Iron etc. are mentioned.
Specific examples of the positive electrode active material used to obtain the effect of improving the high rate charging characteristics include Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , LiFe (PO 4 ), etc., and Li 3 Fe 2 (PO 4 ). 3 is particularly preferred.
In order to obtain a high rate discharge characteristic improvement effect or a high rate charge characteristic improvement effect, the redox potential of the positive electrode active material may have a difference of at least ± 0.5 V or more than the redox potential of ferrocenes. preferable.

正極活物質の平均粒径としては、例えば1〜50μm、特に1〜20μm、さらに3〜5μmであることが好ましい。正極活物質の平均粒径が小さすぎると、取り扱い性が悪くなる可能性があり、正極活物質の平均粒径が大きすぎると、平坦な正極活物質層を得るのが困難になる場合があるからである。なお、正極活物質の平均粒径は、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)により観察される活物質担体の粒径を測定して、平均することにより求めることができる。   The average particle diameter of the positive electrode active material is, for example, preferably 1 to 50 μm, particularly 1 to 20 μm, and more preferably 3 to 5 μm. If the average particle size of the positive electrode active material is too small, the handleability may be deteriorated. If the average particle size of the positive electrode active material is too large, it may be difficult to obtain a flat positive electrode active material layer. Because. The average particle diameter of the positive electrode active material can be determined by measuring and averaging the particle diameter of the active material carrier observed with, for example, a scanning electron microscope (SEM).

フェロセン類としては、フェロセン又はフェロセン誘導体等が挙げられ、本発明のリチウム二次電池用正極材料中に、フェロセン及びフェロセン誘導体の少なくともいずれか一方が含まれていればよく、フェロセンが含まれていることがより好ましい。
なお、フェロセンとは下記一般式(化1)で示される錯体のことであり、フェロセン誘導体とは下記一般式(化2)で示される錯体のことである。
Examples of ferrocenes include ferrocene or ferrocene derivatives. The positive electrode material for a lithium secondary battery of the present invention may contain at least one of ferrocene and ferrocene derivatives, and includes ferrocene. It is more preferable.
In addition, ferrocene is a complex represented by the following general formula (Formula 1), and a ferrocene derivative is a complex represented by the following general formula (Formula 2).

Figure 2014035874
Figure 2014035874

Figure 2014035874
Figure 2014035874

ここでR、R、R、R、R、R、R、R、R、R10の少なくとも一つが、アルキル基、アセチル基、アルコキシ基、アセトニトリル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の置換基で置換された化合物である。具体的には、エチルフェロセン、i−プロピルフェロセン、t−ブチルフェロセン、n−ブチルフェロセン、アセチルフェロセン、メトキシフェロセン、エトキシフェロセン、プロポキシフェロセン、フェロセンアセトニトリル、ヒドロキシルエチルフェロセン、フェロセンカルボン酸、1,1’−フェロセンジカルボン酸、1,1’−ジイソプロピルフェロセン、1,1’−ジエチルフェロセン等が挙げられる。
フェロセン類の含量は、リチウム二次電池用正極材料の総質量に対して2〜4質量%であれば良く、3〜4質量%であることがより好ましい。
Here, at least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 is an alkyl group, acetyl group, alkoxy group, acetonitrile group, carboxyl group And a compound substituted with a substituent such as a hydroxyl group. Specifically, ethyl ferrocene, i-propyl ferrocene, t-butyl ferrocene, n-butyl ferrocene, acetyl ferrocene, methoxy ferrocene, ethoxy ferrocene, propoxy ferrocene, ferrocene acetonitrile, hydroxyl ethyl ferrocene, ferrocene carboxylic acid, 1,1 ′ -Ferrocene dicarboxylic acid, 1,1'-diisopropyl ferrocene, 1,1'-diethyl ferrocene and the like.
The content of ferrocene may be 2 to 4% by mass with respect to the total mass of the positive electrode material for a lithium secondary battery, and more preferably 3 to 4% by mass.

本発明のリチウム二次電池用正極材料は、必要に応じて導電材及び結着剤等を含有していても良い。
導電材としては、リチウム二次電池用正極材料の導電性を向上させることができれば特に限定されるものではないが、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック等を挙げることができる。また、リチウム二次電池用正極材料における導電材の含有割合は、導電材の種類によって異なるものであるが、リチウム二次電池用正極材料の総質量を100質量%としたとき、通常、1〜30質量%である。
結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。また、リチウム二次電池用正極材料における結着剤の含有割合は、正極活物質等を固定化できる程度であれば良く、より少ないことが好ましい。結着剤の含有割合は、リチウム二次電池用正極材料の総質量を100質量%としたとき、通常、1〜10質量%である。
The positive electrode material for a lithium secondary battery of the present invention may contain a conductive material, a binder and the like as necessary.
The conductive material is not particularly limited as long as the conductivity of the positive electrode material for a lithium secondary battery can be improved, and examples thereof include carbon black such as acetylene black and ketjen black. Moreover, although the content rate of the electrically conductive material in the positive electrode material for lithium secondary batteries is different depending on the type of conductive material, when the total mass of the positive electrode material for lithium secondary batteries is 100% by mass, usually 1 to 30% by mass.
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVdF) and polytetrafluoroethylene (PTFE). Moreover, the content rate of the binder in the positive electrode material for lithium secondary batteries should just be a grade which can fix a positive electrode active material etc., and it is preferable that it is less. The content ratio of the binder is usually 1 to 10% by mass when the total mass of the positive electrode material for a lithium secondary battery is 100% by mass.

本発明に用いられるリチウム二次電池用正極材料を製造する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、正極活物質とフェロセン類を乳鉢等で混合することによって得られる。   The method for producing the positive electrode material for a lithium secondary battery used in the present invention is not particularly limited, and can be obtained, for example, by mixing the positive electrode active material and ferrocenes in a mortar or the like.

2.リチウム二次電池
本発明のリチウム二次電池は、正極と、負極と、電解質層と、を備えるリチウム二次電池であって、
前記正極中に、前記リチウム二次電池用正極材料を含むことを特徴とする。
2. Lithium secondary battery The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer,
The positive electrode includes the positive electrode material for a lithium secondary battery.

図1は、本発明に係るリチウム二次電池の一例を示す図であって、積層方向に切断した断面の模式図である。なお、本発明のリチウム二次電池は、必ずしもこの例のみに限定されない。
リチウム二次電池100は、正極活物質層2及び正極集電体4を含む正極6と、負極活物質層3及び負極集電体5を含む負極7と、当該正極6及び当該負極7に挟持される電解質層1を備える。以下、本発明のリチウム二次電池に用いられる負極、正極、及び電解質層、並びに本発明のリチウム二次電池に好適に用いられるセパレータ及び電池ケースについて、詳細に説明する。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a lithium secondary battery according to the present invention, and is a schematic view of a cross section cut in the stacking direction. The lithium secondary battery of the present invention is not necessarily limited to this example.
The lithium secondary battery 100 is sandwiched between the positive electrode 6 including the positive electrode active material layer 2 and the positive electrode current collector 4, the negative electrode 7 including the negative electrode active material layer 3 and the negative electrode current collector 5, and the positive electrode 6 and the negative electrode 7. The electrolyte layer 1 is provided. Hereinafter, the negative electrode, the positive electrode, and the electrolyte layer used in the lithium secondary battery of the present invention, and the separator and battery case suitably used for the lithium secondary battery of the present invention will be described in detail.

本発明に用いられる正極は、本発明のリチウム二次電池用正極材料を含有する正極活物質層を備えるものである。本発明に用いられる正極は、正極活物質層に加えて、正極集電体、及び当該正極集電体に接続された正極リードを備えることが好ましい。   The positive electrode used in the present invention comprises a positive electrode active material layer containing the positive electrode material for a lithium secondary battery of the present invention. In addition to the positive electrode active material layer, the positive electrode used in the present invention preferably includes a positive electrode current collector and a positive electrode lead connected to the positive electrode current collector.

本発明に用いられる正極活物質層の厚さは、目的とするリチウム二次電池の用途等により異なるものであるが、10〜250μmであるのが好ましく、20〜200μmであるのがより好ましく、30〜150μmであることがさらに好ましい。   The thickness of the positive electrode active material layer used in the present invention varies depending on the intended use of the lithium secondary battery, etc., preferably 10 to 250 μm, more preferably 20 to 200 μm, More preferably, it is 30-150 micrometers.

正極集電体は、上記正極活物質層の集電を行う機能を有するものである。正極集電体の材料としては、例えば銅、アルミニウム、SUS、ニッケル、鉄及びチタン等を挙げることができる。正極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができる。   The positive electrode current collector has a function of collecting the positive electrode active material layer. Examples of the material for the positive electrode current collector include copper, aluminum, SUS, nickel, iron, and titanium. Examples of the shape of the positive electrode current collector include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape.

本発明に用いられる正極を製造する方法は、特に限定されるものではない。例えば、本発明のリチウム二次電池用正極材料を分散媒に分散させてスラリーを調製し、該スラリーを正極集電体上に塗布、乾燥、圧延する方法等が挙げられる。
分散媒は、特に限定されず、例えば、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
塗布方法としては、ドクターブレード法、メタルマスク印刷法、静電塗布法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
なお、正極活物質層を形成した後、電極密度を向上させるために、正極活物質層をプレスしても良い。
The method for producing the positive electrode used in the present invention is not particularly limited. Examples thereof include a method of preparing a slurry by dispersing the positive electrode material for a lithium secondary battery of the present invention in a dispersion medium, and applying, drying, and rolling the slurry on a positive electrode current collector.
The dispersion medium is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone.
Examples of the coating method include a doctor blade method, a metal mask printing method, an electrostatic coating method, a dip coating method, a spray coating method, a roll coating method, a gravure coating method, and a screen printing method.
In addition, after forming a positive electrode active material layer, in order to improve an electrode density, you may press a positive electrode active material layer.

負極は、負極活物質を含有する負極活物質層を備える。本発明に用いられる負極は、通常、負極活物質層に加えて、負極集電体、及び当該負極集電体に接続された負極リードを備える。   The negative electrode includes a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material. The negative electrode used in the present invention usually comprises a negative electrode current collector and a negative electrode lead connected to the negative electrode current collector in addition to the negative electrode active material layer.

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に限定されない。例えば、金属リチウム、リチウム合金、リチウム元素を含有する金属酸化物、リチウム元素を含有する金属硫化物、リチウム元素を含有する金属窒化物、及びグラファイト等の炭素材料等を挙げることができる。
リチウム合金としては、例えばリチウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合金、リチウムケイ素合金等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属酸化物としては、例えばリチウムチタン酸化物等を挙げることができる。また、リチウム元素を含有する金属窒化物としては、例えばリチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒化物等を挙げることができる。また、固体電解質をコートした金属リチウムも使用できる。
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium ions. Examples thereof include metal lithium, lithium alloy, metal oxide containing lithium element, metal sulfide containing lithium element, metal nitride containing lithium element, and carbon materials such as graphite.
Examples of the lithium alloy include a lithium aluminum alloy, a lithium tin alloy, a lithium lead alloy, and a lithium silicon alloy. Moreover, as a metal oxide containing a lithium element, lithium titanium oxide etc. can be mentioned, for example. Examples of the metal nitride containing a lithium element include lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, and lithium manganese nitride. Also, metallic lithium coated with a solid electrolyte can be used.

負極活物質層は、必要に応じて導電材及び結着剤等を含有していても良い。
導電材、及び結着剤の詳細は、上述した正極材料における導電材、及び結着剤等と同様である。
負極活物質層の層厚としては、特に限定されるものではないが、例えば10〜100μm、中でも10〜50μmであることが好ましい。
The negative electrode active material layer may contain a conductive material, a binder, and the like as necessary.
The details of the conductive material and the binder are the same as the conductive material and the binder in the positive electrode material described above.
Although it does not specifically limit as a layer thickness of a negative electrode active material layer, For example, it is preferable that it is 10-100 micrometers, especially 10-50 micrometers.

負極集電体は、上記負極活物質層の集電を行う機能を有するものである。負極集電体の材料としては、上述した正極集電体の材料と同様のものを用いることができる。また、負極集電体の形状としては、上述した正極集電体の形状と同様のものを採用することができる。   The negative electrode current collector has a function of collecting current from the negative electrode active material layer. As the material for the negative electrode current collector, the same materials as those for the positive electrode current collector described above can be used. Moreover, as a shape of a negative electrode collector, the thing similar to the shape of the positive electrode collector mentioned above is employable.

負極を製造する方法は、上記負極が得られる方法であれば特に限定されない。なお、負極活物質層を形成した後、電極密度を向上させるために、負極活物質層をプレスしてもよい。   The method for producing the negative electrode is not particularly limited as long as the negative electrode is obtained. In addition, after forming a negative electrode active material layer, in order to improve an electrode density, you may press a negative electrode active material layer.

本発明に用いられる電解質層は、正極及び負極の間に保持され、正極及び負極の間でリチウムイオンを交換する働きを有する。
電解質層には、電解液、ゲル電解質、及び固体電解質等を用いることができる。これらは、1種類のみを単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
The electrolyte layer used in the present invention is held between the positive electrode and the negative electrode, and has a function of exchanging lithium ions between the positive electrode and the negative electrode.
For the electrolyte layer, an electrolytic solution, a gel electrolyte, a solid electrolyte, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

電解液としては、非水系電解液を用いることができる。
非水系電解液としては、通常、リチウム塩及び非水溶媒を含有したものを用いる。
リチウム塩としては、例えばLiPF、LiBF、LiClO及びLiAsF等の無機リチウム塩;LiCFSO、LiN(SOCF(Li−TFSI)、LiN(SO及びLiC(SOCF等の有機リチウム塩等を挙げることができる。
非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、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)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリル(AcN)、ジメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,3−ジメトキシプロパン、ジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(TEGDME)、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド(DMSO)及びこれらの混合物等を挙げることができる。非水系電解液におけるリチウム塩の濃度は、例えば0.5〜3mol/Lの範囲内である。
As the electrolytic solution, a non-aqueous electrolytic solution can be used.
As the non-aqueous electrolyte, one containing a lithium salt and a non-aqueous solvent is usually used.
Examples of lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 (Li-TFSI), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and organic lithium salts such as LiC (SO 2 CF 3 ) 3 .
Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone, sulfolane, Acetonitrile (AcN), dimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,3-dimethoxypropane, diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME), tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide (DMSO) and these And the like. The concentration of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is, for example, in the range of 0.5 to 3 mol / L.

ゲル電解質は、通常、非水系電解液にポリマーを添加してゲル化したものである。
ゲル電解質として、具体的には、上述した非水系電解液に、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリルニトリル、ポリビニリデンフロライド(PVdF)、ポリウレタン、ポリアクリレート、セルロース等のポリマーを添加し、ゲル化することにより得られる。
The gel electrolyte is usually gelled by adding a polymer to a non-aqueous electrolyte solution.
As a gel electrolyte, specifically, a polymer such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyurethane, polyacrylate, or cellulose is added to the above non-aqueous electrolyte solution to form a gel. Can be obtained.

固体電解質としては、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、及びポリマー電解質等を用いることができる。
硫化物系固体電解質としては、具体的には、LiS−P、LiS−P、LiS−P−P、LiS−SiS、LiS−SiS、LiS−B、LiS−GeS、LiI−LiS−P、LiI−LiS−SiS−P、LiS−SiS−LiSiO、LiS−SiS−LiPO、LiPS−LiGeS、Li3.40.6Si0.4、Li3.250.25Ge0.76、Li4−xGe1−x等を例示することができる。
酸化物系固体電解質としては、具体的には、LiPON(リン酸リチウムオキシナイトライド)、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO、La0.51Li0.34TiO0.74、LiPO、LiSiO、LiSiO等を例示することができる。
ポリマー電解質は、通常、リチウム塩及びポリマーを含有する。
リチウム塩としては、上述した無機リチウム塩、有機リチウム塩等を使用できる。ポリマーとしては、リチウム塩と錯体を形成するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。
As the solid electrolyte, a sulfide-based solid electrolyte, an oxide-based solid electrolyte, a polymer electrolyte, or the like can be used.
Specific examples of the sulfide-based solid electrolyte include Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—P 2 S 3 , Li 2 S—P 2 S 3 —P 2 S 5 , and Li 2 S—SiS. 2, Li 2 S-Si 2 S, Li 2 S-B 2 S 3, Li 2 S-GeS 2, LiI-Li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4, Li 3 PS 4 -Li 4 GeS 4, Li 3.4 P 0.6 Si 0.4 S 4, Examples include Li 3.25 P 0.25 Ge 0.76 S 4 , Li 4-x Ge 1-x P x S 4, and the like.
Specifically, as the oxide-based solid electrolyte, LiPON (lithium phosphate oxynitride), Li 1.3 Al 0.3 Ti 0.7 (PO 4 ) 3 , La 0.51 Li 0.34 TiO Examples include 0.74 , Li 3 PO 4 , Li 2 SiO 2 , Li 2 SiO 4 and the like.
The polymer electrolyte usually contains a lithium salt and a polymer.
As lithium salt, the inorganic lithium salt, organic lithium salt, etc. which were mentioned above can be used. The polymer is not particularly limited as long as it forms a complex with a lithium salt, and examples thereof include polyethylene oxide.

本発明のリチウム二次電池には、セパレータを用いることができる。セパレータは、正極及び負極の間に配置されるものであり、通常、正極活物質層と負極活物質層との接触を防止し、電解質を保持する機能を有する。上記セパレータの材料としては、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース及びポリアミド等の樹脂を挙げることができ、中でもポリエチレン及びポリプロピレンが好ましい。また、上記セパレータは、単層構造であっても良く、複層構造であっても良い。複層構造のセパレータとしては、例えばPE/PPの2層構造のセパレータ、又は、PP/PE/PP若しくはPE/PP/PEの3層構造のセパレータ等を挙げることができる。
本発明においては、上記セパレータが、樹脂不織布、ガラス繊維不織布等の不織布等であっても良い。また、上記セパレータの膜厚は、特に限定されるものではなく、一般的なリチウム二次電池に用いられるセパレータの膜厚と同様である。
セパレータには、上述した電解液等の電解質を含浸させて用いてもよい。
A separator can be used in the lithium secondary battery of the present invention. A separator is arrange | positioned between a positive electrode and a negative electrode, and has a function which prevents a contact with a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and hold | maintains electrolyte normally. Examples of the material for the separator include resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester, cellulose, and polyamide. Among these, polyethylene and polypropylene are preferable. The separator may have a single layer structure or a multilayer structure. Examples of the separator having a multilayer structure include a separator having a two-layer structure of PE / PP, or a separator having a three-layer structure of PP / PE / PP or PE / PP / PE.
In the present invention, the separator may be a nonwoven fabric such as a resin nonwoven fabric or a glass fiber nonwoven fabric. Moreover, the film thickness of the said separator is not specifically limited, It is the same as the film thickness of the separator used for a general lithium secondary battery.
The separator may be used by being impregnated with an electrolyte such as the electrolytic solution described above.

本発明のリチウム二次電池は、正極、電解質層及び負極等を収納する電池ケースを備えていてもよい。電池ケースの形状としては、具体的にはコイン型、平板型、円筒型、ラミネート型等を挙げることができる。   The lithium secondary battery of the present invention may include a battery case that houses a positive electrode, an electrolyte layer, a negative electrode, and the like. Specific examples of the shape of the battery case include a coin type, a flat plate type, a cylindrical type, and a laminate type.

以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
正極活物質として市販のLiCoO粉末(酸化還元電位 3.7VvsLi/Li、平均粒径10μm)を用い、このLiCoO粉末と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)、導電剤としてケッチェンブラック、それにフェロセン(酸化還元電位 3.6VvsLi/Li)を下記の表1に示すように、80:5:13:2の質量比で混合し、リチウム二次電池用正極材料を調製し、溶媒N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させてスラリーを調製した。該スラリーを厚さ10μmのAl箔上に塗布したものを正極とした。
なお、ケッチェンブラックとフェロセンは、他の材料との混合に先立ち、乳鉢にて15分以上混ぜ合わせ、ケッチェンブラックとフェロセンの混合粉末を調製し、この混合粉末を他の材料と混ぜ合わせた。
負極には、Li金属を用いた。
電解液としては、1M LiPF/(EC+DMC)(三菱化学株式会社製、ソルライト(登録商標))を用いた。ここで、1M LiPF/(EC+DMC)とは、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)を容積比1:1で混合した溶媒に、リチウム塩であるLiPFを1Mの濃度になるように溶解したものである。
上記正極、負極、電解液、及びコインセルを用いてグローブボックス内でリチウム二次電池(コイン型)を作製した。
Example 1
Commercially available LiCoO 2 powder (redox potential 3.7 V vs Li / Li + , average particle size 10 μm) was used as the positive electrode active material, this LiCoO 2 powder, polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder, ketjen black as the conductive agent, Ferrocene (redox potential 3.6 V vs Li / Li + ) was mixed at a mass ratio of 80: 5: 13: 2 as shown in Table 1 below to prepare a positive electrode material for a lithium secondary battery, and a solvent N A slurry was prepared by dispersing in -methyl-2-pyrrolidone (NMP). The positive electrode was prepared by applying the slurry on an Al foil having a thickness of 10 μm.
Ketjen black and ferrocene were mixed in a mortar for 15 minutes or more before mixing with other materials to prepare a mixed powder of ketjen black and ferrocene, and this mixed powder was mixed with other materials. .
Li metal was used for the negative electrode.
As the electrolytic solution, 1M LiPF 6 / (EC + DMC) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Sollite (registered trademark)) was used. Here, 1M LiPF 6 / (EC + DMC) is a solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a volume ratio of 1: 1 so that LiPF 6 as a lithium salt has a concentration of 1M. It is dissolved.
A lithium secondary battery (coin type) was produced in the glove box using the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, and the coin cell.

(実施例2、比較例1〜6)
下記の表1に示すように、LiCoO粉末と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)と、ケッチェンブラックと、フェロセン(市販試薬)の質量比を、実施例2では80:5:11:4に、比較例1では80:5:15:0に、比較例2では80:5:9:6に、比較例3では80:5:7:8に、比較例4では80:5:5:10に、比較例5では80:5:3:12に、比較例6では80:5:1:14にし、それ以外は、上記実施例1の場合と同様にして、リチウム二次電池を作製した。
(Example 2, Comparative Examples 1-6)
As shown in Table 1 below, the mass ratio of LiCoO 2 powder, polyvinylidene fluoride (PVdF), ketjen black, and ferrocene (commercially available reagent) is 80: 5: 11: 4 in Example 2, 80: 5: 15: 0 in Comparative Example 1, 80: 5: 9: 6 in Comparative Example 2, 80: 5: 7: 8 in Comparative Example 3, and 80: 5: 5: 10 in Comparative Example 4 In addition, a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ratio was 80: 5: 3: 12 in Comparative Example 5 and 80: 5: 1: 14 in Comparative Example 6. .

[評価方法]
実施例1〜2及び比較例1〜6で作製したリチウム二次電池の高率放電特性評価を行った。
25℃にて、電圧範囲4.2〜2.5Vで電流レート1Cにて定電流定電圧(CCCV)充放電を行った。その後、電流レート30Cにて上限電圧4.2Vまで定電流定電圧(CCCV)充電した。充電後、定電圧(CV)状態で30分保持後、電流レート30Cにて放電し、下限電圧2.5Vに達するまでの出力時間を計測した。結果を表1及び図2に示す。
[Evaluation method]
The high-rate discharge characteristics of the lithium secondary batteries produced in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-6 were evaluated.
Constant current constant voltage (CCCV) charge / discharge was performed at 25 ° C. in a voltage range of 4.2 to 2.5 V and a current rate of 1C. Thereafter, the battery was charged at a constant current and a constant voltage (CCCV) up to an upper limit voltage of 4.2 V at a current rate of 30 C. After charging, the battery was held at a constant voltage (CV) state for 30 minutes, then discharged at a current rate of 30 C, and the output time until reaching the lower limit voltage of 2.5 V was measured. The results are shown in Table 1 and FIG.

Figure 2014035874
Figure 2014035874

[評価結果]
表1及び図2に示すように、比較例1と比較して、フェロセンを2質量%含むリチウム二次電池用正極材料を正極に用いたリチウム二次電池である実施例1、及び、フェロセンを4質量%含むリチウム二次電池用正極材料を正極に用いたリチウム二次電池である実施例2において、下限電圧の2.5Vに達するまでの出力時間(秒)が、比較例1が8.6秒であるのに対し、実施例1が9.1秒、実施例2が9.8秒と向上していることがわかる。
なお、フェロセンを6質量%含むリチウム二次電池用正極材料を正極に用いたリチウム二次電池である比較例2は7.6秒、フェロセンを8質量%含むリチウム二次電池用正極材料を正極に用いたリチウム二次電池である比較例3は5.5秒と、比較例1より出力時間が短いことがわかる。
また、フェロセン量が10質量%以上のリチウム二次電池用正極材料を正極に用いた、比較例4〜6のリチウム二次電池はショートし、出力時間を測定することができなかった。
以上の結果から、フェロセン類、及び、前記フェロセン類よりも酸化還元電位が高い遷移金属の少なくとも一種を含む正極活物質と、を少なくとも含むリチウム二次電池用正極材料であって、前記フェロセン類を、前記リチウム二次電池用正極材料の総質量に対して2〜4質量%含有するリチウム二次電池用正極材料をリチウム二次電池の正極に用いることによって、リチウム二次電池の出力時間が増加し、高率放電特性が向上することがわかる。
[Evaluation results]
As shown in Table 1 and FIG. 2, in comparison with Comparative Example 1, Example 1 which is a lithium secondary battery using a positive electrode material for a lithium secondary battery containing 2% by mass of ferrocene as a positive electrode, and ferrocene In Example 2, which is a lithium secondary battery using a positive electrode material for a lithium secondary battery containing 4% by mass for the positive electrode, the output time (seconds) until the lower limit voltage of 2.5 V is reached is 8. As compared with 6 seconds, it can be seen that Example 1 is improved to 9.1 seconds and Example 2 is improved to 9.8 seconds.
In Comparative Example 2, which is a lithium secondary battery using a positive electrode material for lithium secondary battery containing 6% by mass of ferrocene as a positive electrode, the positive electrode material for lithium secondary battery containing 8% by mass of ferrocene is 7.6 seconds. It can be seen that Comparative Example 3 which is the lithium secondary battery used in the example has 5.5 seconds, which is shorter than Comparative Example 1.
Moreover, the lithium secondary battery of Comparative Examples 4-6 which used the positive electrode material for lithium secondary batteries whose ferrocene amount is 10 mass% or more for a positive electrode short-circuited, and could not measure output time.
From the above results, a positive electrode material for a lithium secondary battery comprising at least one of ferrocenes and a positive electrode active material containing at least one transition metal having a higher oxidation-reduction potential than the ferrocenes, the ferrocenes being The output time of a lithium secondary battery is increased by using a positive electrode material for a lithium secondary battery, which is contained in an amount of 2 to 4% by mass, based on the total mass of the positive electrode material for a lithium secondary battery. It can be seen that the high rate discharge characteristics are improved.

1 電解質層
2 正極活物質層
3 負極活物質層
4 正極集電体
5 負極集電体
6 正極
7 負極
100 リチウム二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyte layer 2 Positive electrode active material layer 3 Negative electrode active material layer 4 Positive electrode collector 5 Negative electrode collector 6 Positive electrode 7 Negative electrode 100 Lithium secondary battery

Claims (6)

フェロセン類、及び、前記フェロセン類よりも酸化還元電位が高い遷移金属の少なくとも一種を含む正極活物質と、を少なくとも含むリチウム二次電池用正極材料であって、
前記フェロセン類の含量は、前記リチウム二次電池用正極材料の総質量に対して2〜4質量%であることを特徴とする、リチウム二次電池用正極材料。
A positive electrode material for a lithium secondary battery comprising at least a ferrocene and a positive electrode active material containing at least one transition metal having a higher oxidation-reduction potential than the ferrocene,
The positive electrode material for a lithium secondary battery, wherein a content of the ferrocene is 2 to 4% by mass with respect to a total mass of the positive electrode material for the lithium secondary battery.
前記正極活物質が、遷移金属とリチウムを含む複合酸化物である、請求項1に記載のリチウム二次電池用正極材料。   The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material is a composite oxide containing a transition metal and lithium. 前記遷移金属が、マンガン、コバルト、ニッケル、及び、これらの組み合わせからなる群より選ばれる1種以上である、請求項1又は2に記載のリチウム二次電池用正極材料。   The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the transition metal is one or more selected from the group consisting of manganese, cobalt, nickel, and combinations thereof. 前記正極活物質が、LiCoOである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用正極材料。 The positive electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material is LiCoO 2 . 前記フェロセン類が、フェロセンである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用正極材料。   The positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the ferrocene is ferrocene. 正極と、負極と、電解質層と、を備えるリチウム二次電池であって、
前記正極中に、前記請求項1乃至5のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用正極材料を含むことを特徴とするリチウム二次電池。
A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer,
A lithium secondary battery comprising the positive electrode material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 5 in the positive electrode.
JP2012176315A 2012-08-08 2012-08-08 Positive-electrode material for lithium secondary battery use, and lithium secondary battery Pending JP2014035874A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012176315A JP2014035874A (en) 2012-08-08 2012-08-08 Positive-electrode material for lithium secondary battery use, and lithium secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012176315A JP2014035874A (en) 2012-08-08 2012-08-08 Positive-electrode material for lithium secondary battery use, and lithium secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014035874A true JP2014035874A (en) 2014-02-24

Family

ID=50284770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012176315A Pending JP2014035874A (en) 2012-08-08 2012-08-08 Positive-electrode material for lithium secondary battery use, and lithium secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014035874A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017147172A (en) * 2016-02-19 2017-08-24 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte composition, sheet for all-solid type secondary battery arranged by use thereof, all-solid type secondary battery, and manufacturing methods thereof
JP2019526151A (en) * 2016-07-11 2019-09-12 ボード・オブ・リージエンツ,ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム Metal plating based electrical energy storage cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017147172A (en) * 2016-02-19 2017-08-24 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte composition, sheet for all-solid type secondary battery arranged by use thereof, all-solid type secondary battery, and manufacturing methods thereof
JP2019526151A (en) * 2016-07-11 2019-09-12 ボード・オブ・リージエンツ,ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム Metal plating based electrical energy storage cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5882516B2 (en) Lithium secondary battery
JP4834030B2 (en) Positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP2009123463A (en) Positive electrode for lithium-ion secondary battery, method of manufacturing the same, and lithium-ion secondary battery
JP2012022794A (en) Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2016506055A (en) Cathode active material for lithium-sulfur battery and method for producing the same
US20190020057A1 (en) Positive electrode for lithium-ion secondary battery and lithium-ion secondary battery
JPWO2018194159A1 (en) Electrode for electrochemical device and method for producing the same, electrochemical device, and polymer electrolyte composition
JP2010108624A (en) Manufacturing method of cathode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2015015548A1 (en) Negative electrode material for lithium ion secondary batteries, negative electrode for lithium ion secondary batteries, lithium ion secondary battery, and method for producing negative electrode material for lithium ion secondary batteries
JP6058444B2 (en) Negative electrode, non-aqueous electrolyte battery, battery pack and automobile
JP6470081B2 (en) Negative electrode and non-aqueous electrolyte battery
JP2019153557A (en) Lithium ion secondary battery electrode, manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
CN112531143A (en) Electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle
JPWO2019035190A1 (en) Battery components for secondary batteries and secondary batteries
CN106063014A (en) Non-aqueous electrolyte secondary cell
CN107078274B (en) Positive electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery using same
JP5564872B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6011177B2 (en) Non-aqueous lithium secondary battery
JP6627708B2 (en) Lithium ion secondary battery and method of manufacturing lithium ion secondary battery
JP7106748B2 (en) Electrodes, batteries and battery packs
JP2014207238A (en) Nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2014035874A (en) Positive-electrode material for lithium secondary battery use, and lithium secondary battery
CN115133015A (en) Lithium ion secondary battery
JP5831426B2 (en) Negative electrode active material for lithium ion battery, lithium ion battery, and method of using lithium ion battery
JP2004296305A (en) Lithium ion secondary battery