JP2014091654A - Method of producing b-type titanium dioxide, and negative electrode active material and nonaqueous electrolyte secondary battery including the titanium dioxide - Google Patents

Method of producing b-type titanium dioxide, and negative electrode active material and nonaqueous electrolyte secondary battery including the titanium dioxide Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide B-type titanium dioxide having improved the stability of a crystal structure and the tap density.SOLUTION: MTiO(M=group I element, n=an integer of 3 or more) that is crushed to be 0.01 μm or more and 0.5 or less in average particle diameter is subjected to ion exchange and dehydration in order to produce B-type titanium dioxide.

Description

本発明は、B型二酸化チタンの製造方法、該二酸化チタンを含む負極活物質、その負極活物質により製造した非水電解質二次電池に関するものである。   The present invention relates to a method for producing B-type titanium dioxide, a negative electrode active material containing the titanium dioxide, and a nonaqueous electrolyte secondary battery produced from the negative electrode active material.

近年、携帯機器、ハイブリット自動車、電気自動車、家庭用蓄電用途に非水電解質二次電池の研究開発が盛んに行われている。これらの分野に用いられる非水電解質二次電池は、安全性の高さが求められており、その要求を満たすため、負極活物質にチタン系材料を用いた電池が開発されている。前記チタン系材料の中でも、容量が大きいB型二酸化チタン(TiO(B)、ブロンズ型二酸化チタンと呼ばれることもある。)が注目を浴びている。 In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries have been actively researched and developed for portable devices, hybrid vehicles, electric vehicles, and household power storage applications. Non-aqueous electrolyte secondary batteries used in these fields are required to have high safety. In order to satisfy the demand, batteries using a titanium-based material as a negative electrode active material have been developed. Among the titanium-based materials, B-type titanium dioxide (TiO 2 (B), sometimes referred to as bronze-type titanium dioxide) having a large capacity has attracted attention.

しかしながら、B型二酸化チタンはタップ密度(タップ嵩密度)が小さいため、電池のエネルギー密度が小さくなるという問題点があった。この問題点を解決するため、B型二酸化チタンを製造するための前駆体である、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を粉砕し、イオン交換し、脱水してB型二酸化チタンを製造する方法が特許文献1〜3の実施例に記載されている。 However, since B-type titanium dioxide has a small tap density (tap bulk density), there is a problem that the energy density of the battery is small. In order to solve this problem, M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = an integer greater than or equal to 3), which is a precursor for producing B-type titanium dioxide, is crushed and ion-exchanged. A method for producing B-type titanium dioxide by dehydration is described in Examples of Patent Documents 1 to 3.

国際公開第2009/028530号パンフレットInternational Publication No. 2009/028530 Pamphlet 特開2008−117625号公報JP 2008-117625 A 特開2012−30989号公報JP2012-30989A

しかしながら、特許文献1,2には、粉砕した前駆体の具体的な大きさないし粒径が言及されていない。
また、特許文献3には、B型二酸化チタンの製造に用いた前駆体の具体的な粒径が特定されている。すなわち実施例1において、二酸化チタン(ルチル型)と水酸化ナトリウムを混合して乾燥させて解砕した後、るつぼへ移して焼成し、このようにして得た焼成物をアルミナ乳鉢で解砕して、Na2Ti37を得ている。得られたNa2Ti37の平均粒子径はX線回折法を用いれば 1.0μmである、との記載がある(段落[0107]〜[0108])。このように特許文献3では、平均粒子径が特定されているが、この平均粒子径の粉体を得るのに「アルミナ乳鉢で解砕した」とあるだけで、特定の大きさの粒径値を狙って製造したかどうかの根拠が明確でなく、その粒径値に基づく効果も不明である。よって、特許文献3記載の発明は、前駆体の粒径を最適に制御してB型二酸化チタンを製造しているとは言えない。
However, Patent Documents 1 and 2 do not mention a specific size or particle size of the pulverized precursor.
Patent Document 3 specifies the specific particle size of the precursor used in the production of B-type titanium dioxide. That is, in Example 1, titanium dioxide (rutile type) and sodium hydroxide were mixed, dried and crushed, then transferred to a crucible and baked, and the fired product thus obtained was crushed in an alumina mortar. Thus, Na 2 Ti 3 O 7 is obtained. There is a description that the average particle diameter of the obtained Na 2 Ti 3 O 7 is 1.0 μm using the X-ray diffraction method (paragraphs [0107] to [0108]). As described above, in Patent Document 3, the average particle size is specified. To obtain a powder having this average particle size, the particle size value of a specific size can be obtained simply by “pulverized in an alumina mortar”. The basis for whether or not it was manufactured aiming at is not clear, and the effect based on the particle size value is also unknown. Therefore, the invention described in Patent Document 3 cannot be said to produce B-type titanium dioxide by optimally controlling the particle size of the precursor.

本発明者の試験結果によれば、前駆体の粒径を差異的に制御しない場合では、ブロンズ型からアナターゼ型に結晶構造が相変化しやすく、不可逆容量が大きくなるという問題点が発生した。また、タップ密度が低いB型二酸化チタンが生成するという問題点も発生した。一方、B型二酸化チタンを製造した後に粉砕する方法も試したが、この場合、容量がほとんど発現しないという問題点が生じた(後述する[実施例]参照)。   According to the test results of the present inventors, when the particle size of the precursor is not controlled differently, the crystal structure easily changes from the bronze type to the anatase type, and the irreversible capacity increases. Moreover, the problem that B type titanium dioxide with a low tap density produced | generated also generate | occur | produced. On the other hand, a method of pulverizing after producing B-type titanium dioxide was also tried, but in this case, there was a problem that the capacity hardly developed (see [Example] described later).

本発明は、かかる実情に鑑み、結晶構造の安定性及びタップ密度を向上させたB型二酸化チタンの製造方法、並びに該二酸化チタンを含む負極活物質及び非水電解質二次電池を提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention intends to provide a method for producing B-type titanium dioxide having improved crystal structure stability and tap density, a negative electrode active material containing the titanium dioxide, and a non-aqueous electrolyte secondary battery. Is.

前記事情に鑑み、本発明者は検討を重ねた結果、平均粒子径が0.01μm以上、0.5μm以下に粉砕したMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を用いることによって、結晶構造の安定性及びタップ密度を向上させたB型二酸化チタンを製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、平均粒子径が0.01μm以上、0.5μm以下のMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の粉体を作製し、該粉体を用いてB型二酸化チタンを製造する方法に係るものである。
In view of the above circumstances, as a result of repeated investigations by the present inventors, M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = 3 or more) pulverized to an average particle size of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. By using (integer), it has been found that B-type titanium dioxide having improved crystal structure stability and tap density can be produced, and the present invention has been completed.
That is, the present invention produces a powder of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more) having an average particle diameter of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. This relates to a method for producing B-type titanium dioxide using

該B型二酸化チタンの製造方法少なくとも下記(1)〜(4)の製造工程を経ることが好ましい。(1)第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとを混合・焼成し、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を作製する工程、(2)前記MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を粉砕することによって、平均粒子径を0.01μm以上、0.5μm以下の粉体を作製する工程、(3)前記工程(2)で得られたMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)をイオン交換することによって、HTi2n+1(n=3以上の整数)を作製する工程、(4)前記HTi2n+1(n=3以上の整数)を脱水することによって、B型二酸化チタンを製造する工程。 It is preferable to pass through the manufacturing process of following (1)-(4) at least the manufacturing method of this B type titanium dioxide. (1) A step of producing M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer of 3 or more) by mixing and firing a Group 1 elemental carbonate and titanium dioxide, (2) A step of producing a powder having an average particle diameter of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less by pulverizing M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = an integer of 3 or more), (3 ) M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer greater than or equal to 3) obtained in the step (2) is ion-exchanged to obtain H 2 Ti n O 2n + 1 (n = a greater than or equal to 3). (4) A step of producing B-type titanium dioxide by dehydrating the H 2 Ti n O 2n + 1 (n = an integer of 3 or more).

前記MがKあるいはCsであり、前記nが4若しくは5である場合がある。
本発明のB型二酸化チタンは、前述した製造方法によって製造されたB型二酸化チタンである。
前記B型二酸化チタンを用いて本発明の非水電解質二次電池用負極を製造することができる。その負極を用いて非水電解質二次電池を製造することができる。
The M may be K or Cs, and the n may be 4 or 5.
The B-type titanium dioxide of the present invention is B-type titanium dioxide produced by the production method described above.
The negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention can be manufactured using the said B type titanium dioxide. A non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured using the negative electrode.

本発明のB型二酸化チタンは、従来のものと比べタップ密度が高く、その結果、それを用いた製造した非水電解質二次電池は、電池容量が大きい。   The B-type titanium dioxide of the present invention has a higher tap density than conventional ones. As a result, the non-aqueous electrolyte secondary battery manufactured using the B-type titanium dioxide has a large battery capacity.

本発明の実施例1に基づいて作成した半電池において、5回目の充放電曲線を、縦軸に電圧、横軸を容量にしてプロットしたグラフである。In the half battery created based on Example 1 of this invention, it is the graph which plotted the charging / discharging curve of the 5th time by making voltage on a vertical axis | shaft and capacity | capacitance on the horizontal axis. 本発明の実施例2に基づいて作成した半電池において、5回目の充放電曲線を、縦軸に電圧、横軸を容量にしてプロットしたグラフである。In the half-cell created based on Example 2 of this invention, it is the graph which plotted the charging / discharging curve of the 5th time by making voltage on a vertical axis | shaft and capacity | capacitance on the horizontal axis. 本発明の比較例3に基づいて作成した半電池において、5回目の充放電曲線を、縦軸に電圧、横軸を容量にしてプロットしたグラフである。In the half-cell created based on the comparative example 3 of this invention, it is the graph which plotted the charging / discharging curve of the 5th time by making voltage on a vertical axis | shaft and capacity | capacitance on the horizontal axis.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
<1.B型二酸化チタン>
本発明の非水電解質二次電池に用いる負極活物質に用いるB型二酸化チタン(TiO2(B))は、少なくとも下記(1)〜(4)の工程を経て製造される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
<1. B-type titanium dioxide>
B-type titanium dioxide (TiO 2 (B)) used for the negative electrode active material used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is produced through at least the following steps (1) to (4).

(1)第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとを混合及び焼成し、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を製造する工程。
(2)前記MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を粉砕することによって、平均粒子径0.01μm以上、0.5μm以下の粉体を得る工程。
(3)前記MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)をイオン交換することによって、HTi2n+1(n=3以上の整数)を製造する工程。
(1) A step of producing M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more) by mixing and firing a group 1 element carbonate and titanium dioxide.
(2) A step of obtaining a powder having an average particle diameter of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less by pulverizing the M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer of 3 or more).
(3) A step of producing H 2 Ti n O 2n + 1 (n = an integer greater than or equal to 3) by ion exchange of the M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer greater than or equal to 3). .

(4)前記HTi2n+1(n=3以上の整数)を脱水することによって、B型二酸化チタンを製造する工程。
まず前記(1)の「第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとを混合及び焼成し、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を製造する」の工程について説明する。
(4) A step of producing B-type titanium dioxide by dehydrating the H 2 Ti n O 2n + 1 (n = an integer of 3 or more).
First of the above (1), “M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = integer greater than or equal to 3) is produced by mixing and firing the group 1 element carbonate and titanium dioxide”. The process will be described.

前記(1)の第一族元素の炭酸化物とは、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及び炭酸セシウムが例示される。これらの混合比は、所望のMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を形成できる割合であればよく、例えば第一元素の炭酸化物1molに対して、二酸化チタンがn(nは3以上の整数)mol以上の割合であることが好ましい。 Examples of the carbonate of the first group element (1) include sodium carbonate, potassium carbonate, and cesium carbonate. These mixing ratios for the desired M 2 Ti n O 2n + 1 (M = the family element, n = 3 or more integer) may be a ratio capable of forming, for example, carbonates 1mol of the first element, Titanium dioxide is preferably in a ratio of n (n is an integer of 3 or more) mol or more.

前記(1)の第一族元素の二酸化チタンとは、ブロンズ型以外の結晶構造であればよく、アナターゼ型、ルチル型、ブルックカイト型が例示される。
前記(1)の「第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとを混合する」とは、第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとが均一に混ざっていれば特に方法は問わないが、効率的に均一に混ぜられることから、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、らい潰機、自動乳鉢、等を用いることが好ましい。
The above-mentioned (1) group 1 element titanium dioxide has only to have a crystal structure other than the bronze type, and examples include anatase type, rutile type, and Brookkite type.
The "mixing of group 1 element carbonate and titanium dioxide" in (1) is not particularly limited as long as the group 1 element carbonate and titanium dioxide are uniformly mixed. Therefore, it is preferable to use a ball mill, a bead mill, a jet mill, a crusher, an automatic mortar, or the like.

前記混合方法は、乾式でも湿式でもよい。乾式混合の場合は、第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとで混合する。その後、ペレットにすると、取り扱いが容易となる。
形状をペレットにする場合は、混合した第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとをペレットダイス、及び油圧ポンプで加圧することによって、形状をペレットにすることができる。
The mixing method may be dry or wet. In the case of dry mixing, it is mixed with a carbonate of a group 1 element and titanium dioxide. Then, when it is made into a pellet, handling becomes easy.
When the shape is made into a pellet, the shape can be made into a pellet by pressurizing the mixed group 1 element carbonate and titanium dioxide with a pellet die and a hydraulic pump.

ペレットの形状は特に限定されないが、ペレットを焼成容器の中で積み重ねることが可能なため、円柱状であることが好ましい。またペレットの寸法は特に限定されないが、円柱状である場合、高さが1mm以上、50mm以下であることが好ましい。高さが1mm以下の場合、多数のペレットを作製する必要により時間がかかり、高さが50mm以上の場合、ペレットを粉砕することが困難となる。ペレットの直径は5mm以上であることが好ましい。直径が5mm以下の場合、多数のペレットを作製する必要により時間がかかり、直径が50mmより大きいの場合、ペレットを粉砕することが困難となる。   Although the shape of a pellet is not specifically limited, Since a pellet can be stacked in a baking container, it is preferable that it is cylindrical. Moreover, although the dimension of a pellet is not specifically limited, When it is a column shape, it is preferable that height is 1 mm or more and 50 mm or less. When the height is 1 mm or less, it takes time to produce a large number of pellets, and when the height is 50 mm or more, it becomes difficult to pulverize the pellets. The diameter of the pellet is preferably 5 mm or more. When the diameter is 5 mm or less, it takes time to produce a large number of pellets, and when the diameter is larger than 50 mm, it becomes difficult to pulverize the pellets.

ペレット状にするときの圧力は5MPa以上100MPa以下であることが好ましい。圧力が5MPa以下の場合、混合した第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンを焼成したときにMTi2n+1の他に副産物が生成される可能性があり、100MPaより大きい場合、焼成したペレットを粉砕することが困難となる。
一方、湿式混合は、第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとに、更に、メタノール、エタノール、プロパノール、水などの液体を加えて混合する。
It is preferable that the pressure at the time of pelletization is 5 MPa or more and 100 MPa or less. When the pressure is 5 MPa or less, there is a possibility that a by-product may be generated in addition to M 2 Ti n O 2n + 1 when the mixed group 1 element carbonate and titanium dioxide are fired. It becomes difficult to pulverize the pellets.
On the other hand, in the wet mixing, a liquid such as methanol, ethanol, propanol and water is further added to and mixed with the carbonate of the first group element and titanium dioxide.

前記(1)の焼成は、一般的な焼成炉でよく、電気炉、IR炉、ロータリーキルン等が例示される。
前記(1)の焼成温度は、600℃以上、1200℃以下で行うのが好ましい。600℃未満では、混合物のすべてが、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)に反応しないおそれがあり、1200℃より高い場合は、生成物が分解するおそれがある。反応の効率が優れることから、800℃以上、1000℃以下で行うのが特に好ましい。
The firing of (1) may be a general firing furnace, and examples include an electric furnace, an IR furnace, and a rotary kiln.
The firing temperature (1) is preferably 600 ° C. or more and 1200 ° C. or less. Below 600 ° C., all of the mixture may not react with M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer greater than or equal to 3), and when it is higher than 1200 ° C., the product decomposes. There is a fear. It is particularly preferable to carry out the reaction at 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower because of excellent reaction efficiency.

前記(1)の焼成時間は、600℃以上、1200℃以下の範囲に、1時間以上、50時間以下で、行うのが好ましい。1時間未満の場合は、混合物のすべてが、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)に反応しないおそれがあり、50時間より長い場合は、光熱費がかかるためコストが上がるため好ましくない。
後述のようにM及びTi以外の金属をドープさせるためには、前記二酸化チタンにあらかじめ、M及びTi以外の金属をドープさせておくことが好ましい。前記二酸化チタンに、M及びTi以外の金属をドープさせる方法は、前記二酸化チタンとM及びTi以外の金属の酸化物、あるいは炭酸化物とを混合した後に焼成処理することによって得ることができる。
The firing time (1) is preferably performed in the range of 600 ° C. to 1200 ° C. for 1 hour to 50 hours. If it is less than 1 hour, all of the mixture may not react with M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer greater than or equal to 3). Therefore, it is not preferable because the cost increases.
In order to dope metals other than M and Ti as will be described later, it is preferable that the titanium dioxide is doped with a metal other than M and Ti in advance. The method of doping the titanium dioxide with a metal other than M and Ti can be obtained by mixing the titanium dioxide and an oxide or carbonate of a metal other than M and Ti, followed by firing treatment.

焼成の条件は、900℃以上、1600℃以下の範囲に、1時間以上、50時間以下が好ましい。
M及びTi以外の金属の酸化物、炭酸化物の量は、Ti1molに対して、0.01mol%以上、0.2mol%以下のM及びTi以外の金属が含まれるよう、任意の量を添加すればよい。M及びTi以外の金属は、安定性、タップ密度(タップ嵩密度)が向上することから、Nbが好ましい。
The firing conditions are preferably in the range of 900 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower and 1 hour or longer and 50 hours or shorter.
The amount of oxides and carbonates of metals other than M and Ti can be added arbitrarily so that metals other than M and Ti are contained in an amount of 0.01 mol% or more and 0.2 mol% or less with respect to 1 mol of Ti. That's fine. The metal other than M and Ti is preferably Nb because stability and tap density (tap bulk density) are improved.

次に前記(2)の「MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を粉砕することによって、平均粒子径を0.01μm以上、0.5μm以下にする」工程について説明する。
前記(2)の「MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を粉砕する方法は、平均粒子径を0.01μm以上、0.5μm以下にすることができればよく、ハンマー、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル、らい潰機、自動乳鉢で砕く方法が例示されるが、均一な大きさに砕くことができることから、ボールミル、らい潰機、自動乳鉢で砕く方法が好ましい。前記方法の中でも、所望の平均粒子径を得やすいことから、ボールミルで砕く方法が特に好ましい。
ボールミルに用いるボールの材料は、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の平均粒子径を0.01μm以上、0.5μm以下に粉砕できればよく、メノウ、アルミナ、ジルコニア、ステンレススチール、クローム鋼、タングステンカーバイトが好ましい。これらの材料のうち、メノウ、アルミナ、ジルコニアは、万が一、破片が混入しても電池反応に大きな影響をおよばさないことから特に好ましい。
Next, by pulverizing “M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more)” in (2), the average particle diameter is 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. The process will be described.
In the method of pulverizing “M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = an integer of 3 or more)” in (2), the average particle diameter may be 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. Examples include a method of crushing with a hammer, a ball mill, a bead mill, a jet mill, a crusher, and an automatic mortar. Among these methods, a method of pulverizing with a ball mill is particularly preferable because a desired average particle diameter can be easily obtained.
The ball material used for the ball mill is not limited as long as the average particle diameter of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = an integer of 3 or more) can be pulverized to 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. Alumina, zirconia, stainless steel, chrome steel and tungsten carbide are preferred. Among these materials, agate, alumina, and zirconia are particularly preferable because they do not greatly affect the battery reaction even if fragments are mixed.

ボールミルに用いるボールの大きさは、直径1mm以上、50mm以下であることが好ましい。ボールの大きさが直径1mm未満では、ボール間の隙間が小さいため、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の平均粒子径を0.01μm未満に粉砕するおそれがあり、一方、ボールの大きさが直径50mmより大きい場合では、ボール間の隙間が大きくなるため、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の平均粒子径を0.5μm以下に粉砕できないおそれがある。 The size of the ball used in the ball mill is preferably 1 mm or more and 50 mm or less in diameter. If the ball size is less than 1 mm in diameter, the gap between the balls is small, so the average particle size of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer greater than or equal to 3) is pulverized to less than 0.01 μm. On the other hand, when the ball size is larger than 50 mm in diameter, the gap between the balls becomes large, so that M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = integer of 3 or more) There is a possibility that the average particle size cannot be pulverized to 0.5 μm or less.

ボールミルに用いるボールの個数は、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)1gに対して、5個以上、100個未満使用することが好ましい。5個未満では、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の平均粒子径を0.5μm以下に粉砕できないおそれがある。一方、100個より多い場合は粉砕後のMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の回収が困難となるおそれがある。 The number of balls used in the ball mill is preferably 5 or more and less than 100 with respect to 1 g of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more). If it is less than 5, the average particle diameter of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer of 3 or more) may not be pulverized to 0.5 μm or less. On the other hand, when the number is more than 100, it may be difficult to recover M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more) after pulverization.

粉砕時の工程は、乾式でも良いし、湿式でもよい。湿式の場合は、粉砕前にメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、水などの溶媒を加えて後に粉砕する。湿式の場合、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)1gに対して溶媒を0.1g以上、10g以下加えるのが好ましい。0.1g未満では、回収時に粉砕後のMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)が舞うおそれがある。一方、10gより多い場合は、粉砕後のMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の回収が困難となるおそれがある。 The process at the time of pulverization may be dry or wet. In the case of a wet type, a solvent such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, or water is added before pulverization and pulverization is performed later. In the case of wet, it is preferable to add 0.1 g or more and 10 g or less of solvent to 1 g of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = an integer of 3 or more). If it is less than 0.1 g, M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = integer of 3 or more) after pulverization may fly at the time of recovery. On the other hand, when the amount is more than 10 g, it may be difficult to recover M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more) after pulverization.

ボールミルの回転数は100rpm以上、1000rpm以下が好ましい。100rpm未満では、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の平均粒子径を0.01μm以上、0.5μm以下に粉砕できず、1000rpmより速い場合は、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の平均粒子径が0.01μm未満になるおそれがある。 The rotation speed of the ball mill is preferably 100 rpm or more and 1000 rpm or less. If it is less than 100 rpm, the average particle diameter of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = integer of 3 or more) cannot be pulverized to 0.01 μm or more and 0.5 μm or less, and when it is faster than 1000 rpm, The average particle diameter of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more) may be less than 0.01 μm.

ボールミルの運転時間は、0.1間以上、24時間以下で、行うのが好ましい。0.5時間未満の場合は、平均粒子径を0.01μm以上、0.5μm以下に粉砕できず、24時間より長い場合は、平均粒子径が0.01μm未満になるおそれがある。ボールミルの時間は、連続でおこなっても良いし、途中に1分以上、1時間以下の回転停止時間を挟んでもよい。   The operation time of the ball mill is preferably between 0.1 and 24 hours. When the time is less than 0.5 hours, the average particle size cannot be pulverized to 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. When the time is longer than 24 hours, the average particle size may be less than 0.01 μm. The ball milling time may be performed continuously, or a rotation stop time of 1 minute or more and 1 hour or less may be sandwiched in the middle.

前記(2)のMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の平均粒子径が0.01μm未満の場合、アナターゼ相が生成するおそれがあり、その結果、電池性能が低下するおそれがある。一方、0.5μmより大きい場合は、後述の工程により結晶が成長するため、タップ密度が向上しないおそれがある。
前記平均粒子径は、SEMにより粒子を観察することによって算出することができる。SEMでの観察は、10,000倍以上、50,000倍以下で行うことが好ましい。10,000倍未満の場合は、0.01μmの粒子の観察が困難となるおそれがあり、50,000倍より大きい場合は、0.5μmの粒子の観察が困難となる。0.01μm以上、0.5μm以下の粒子の観察が容易であることから、20,000倍以上、30,000倍以下がさらに好ましく、25,000倍で観察することが特に好ましい。
When the average particle diameter of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = integer of 3 or more) of (2) is less than 0.01 μm, an anatase phase may be generated, and as a result, Battery performance may be reduced. On the other hand, if the thickness is larger than 0.5 μm, the crystal grows by a process described later, so that the tap density may not be improved.
The average particle diameter can be calculated by observing particles with SEM. Observation with an SEM is preferably performed at a magnification of 10,000 times or more and 50,000 times or less. If it is less than 10,000 times, observation of 0.01 μm particles may be difficult, and if it is more than 50,000 times, observation of 0.5 μm particles becomes difficult. Since observation of particles of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less is easy, 20,000 times or more and 30,000 times or less are more preferable, and observation at 25,000 times is particularly preferable.

前記平均粒子径を算出するためには、前記SEM観察で任意の粒子10個以上観察することが好ましい。
粉砕時の工程は、乾式でも良いし、湿式でもよい。湿式の場合は、粉砕前にメタノール、エタノール、プロパノール、水などの液体を加えて後に粉砕する。
次に(3)「MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)をイオン交換することによって、HTi2n+1(n=3以上の整数)を製造する」工程について説明する。
In order to calculate the average particle diameter, it is preferable to observe 10 or more arbitrary particles by the SEM observation.
The process at the time of pulverization may be dry or wet. In the case of a wet type, a liquid such as methanol, ethanol, propanol or water is added before pulverization and then pulverized later.
Next, (3) “M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more) is ion-exchanged to produce H 2 Ti n O 2n + 1 (n = an integer of 3 or more). Will be described.

前記(3)のイオン交換とは、M(M=第一族元素)を水素に交換する工程である。イオン交換する方法は、一般的な酸で処理する方法が例示される。
イオン交換に使用される酸は、水素イオンが含まれる水溶液であればよい。例えば、硫酸、塩酸、シュウ酸、硝酸、フッ酸等が例示されるが、イオン交換のしやすさから、塩酸、硫酸が特に好ましい。このとき、イオン交換するM原子の数に対して水素原子の数が多いことが好ましいが、M原子の数に対して、水素原子の数は1〜500倍量あることが好ましい。1倍未満では、イオン交換できないおそれがあり、500倍以上ではイオン交換に用いる酸の量が多すぎるのでコストが上がる。
The ion exchange (3) is a step of exchanging M (M = group 1 element) with hydrogen. Examples of the ion exchange method include a method of treating with a general acid.
The acid used for ion exchange may be an aqueous solution containing hydrogen ions. For example, sulfuric acid, hydrochloric acid, oxalic acid, nitric acid, hydrofluoric acid and the like are exemplified, but hydrochloric acid and sulfuric acid are particularly preferable because of easy ion exchange. At this time, the number of hydrogen atoms is preferably larger than the number of M atoms to be ion-exchanged, but the number of hydrogen atoms is preferably 1 to 500 times the number of M atoms. If it is less than 1 time, there is a possibility that ion exchange cannot be performed, and if it is 500 times or more, the amount of acid used for ion exchange is too large, so the cost increases.

イオン交換時の温度は、5℃以上、80℃以下で行うのが好ましい。5℃未満では、イオン交換が進行しないおそれがあり、80℃より高い場合は溶媒である水が揮発する。
イオン交換時の時間は、0.1時間以上、200時間以下で行うのが好ましい。0.1時間未満では、イオン交換が進行しないおそれがあり、200時間より長い場合は、光熱費が増大することによりコストが上がるため好ましくない。
The temperature during ion exchange is preferably 5 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. If it is less than 5 degreeC, there exists a possibility that ion exchange may not advance, and when higher than 80 degreeC, the water which is a solvent volatilizes.
The ion exchange time is preferably 0.1 hours or more and 200 hours or less. If the time is less than 0.1 hours, ion exchange may not proceed. If the time is longer than 200 hours, the cost increases due to an increase in utility costs, which is not preferable.

イオン交換後、未反応の酸を除去するため、脱イオン水で洗浄する。その後、乾燥させることによって、HTi2n+1(n=3以上の整数)が製造できる。
イオン交換後のHTi2n+1(n=3以上の整数)の平均粒子径は、0.01μm以上、1.0μm以下が好ましい。平均粒子径が0.01μm未満の場合、アナターゼ相が生成するおそれがあり、その結果、電池性能が低下するおそれがある。一方、1.0μmより大きい場合は、タップ密度が向上しないおそれがある。
After ion exchange, in order to remove unreacted acid, it is washed with deionized water. Thereafter, by drying, H 2 Ti n O 2n + 1 (n = 3 or more integer) can be produced.
The average particle diameter of H 2 Ti n O 2n + 1 (n = an integer of 3 or more) after ion exchange is preferably 0.01 μm or more and 1.0 μm or less. When the average particle diameter is less than 0.01 μm, an anatase phase may be generated, and as a result, battery performance may be deteriorated. On the other hand, if it is larger than 1.0 μm, the tap density may not be improved.

次に(4)HTi2n+1(n=3以上の整数)を脱水することによって、B型二酸化チタンを製造する工程を説明する。
脱水工程とは、HTi2n+1から、HOを取り除き、B型二酸化チタンを製造する工程である。脱水する方法は、加熱により取り除く方法が、安定してB型二酸化チタンを製造できることから好ましい。
Next, a step of producing B-type titanium dioxide by dehydrating (4) H 2 Ti n O 2n + 1 (n = an integer of 3 or more) will be described.
The dehydration step is a step of producing B-type titanium dioxide by removing H 2 O from H 2 Ti n O 2n + 1 . As the dehydrating method, a method of removing by heating is preferable because B-type titanium dioxide can be produced stably.

加熱温度は、脱水反応が進行すればよく、300℃以上、700℃以下、より好ましくは400℃以上、600℃以下、脱水の効果が大きくかつB型二酸化チタンを安定して製造できることから450℃以上、550℃以下が特に好ましい。300℃未満では脱水できなく、700℃より高い場合は、アナターゼ型になるおそれがある。
加熱時間は、300℃以上、700℃以下の範囲に、0.1時間以上、15時間以下で行うのが好ましい。0.1時間未満では、イオン交換が進行しないおそれがあり、15時間より長い場合は、光熱費が増大することによりコストが上がるため好ましくない。
The heating temperature should be such that the dehydration reaction proceeds, and is 300 ° C. or higher and 700 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. Above, 550 degrees C or less is especially preferable. If it is lower than 300 ° C., it cannot be dehydrated, and if it is higher than 700 ° C., it may become anatase.
The heating time is preferably in the range of 300 ° C. or more and 700 ° C. or less and 0.1 hours or more and 15 hours or less. If the time is less than 0.1 hour, ion exchange may not proceed. If the time is longer than 15 hours, the cost increases due to an increase in utility costs, which is not preferable.

本発明の製造方法で製造されたB型二酸化チタンの平均粒子径は、0.01μm以上、1.0μm以下が好ましい。平均粒子径が0.01μm未満の場合、アナターゼ相が生成するおそれがあり、その結果、電池性能が低下するおそれがある。一方、1.0μmより大きい場合は、タップ密度が向上しないおそれがある。ここで「平均粒子径」の算出方法は、限定されないが、粉体をある粒子径を基に2つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量となるメジアン径(d50)径を採用しても良い。この他に、出現比率がもっとも大きい粒子径であるモード径を採用しても良く、算術平均径を採用しても良い。   The average particle size of B-type titanium dioxide produced by the production method of the present invention is preferably 0.01 μm or more and 1.0 μm or less. When the average particle diameter is less than 0.01 μm, an anatase phase may be generated, and as a result, battery performance may be deteriorated. On the other hand, if it is larger than 1.0 μm, the tap density may not be improved. Here, the calculation method of the “average particle diameter” is not limited, but when the powder is divided into two based on a certain particle diameter, a median diameter (d50) diameter in which the large side and the small side are equal is adopted. May be. In addition, a mode diameter which is a particle diameter having the largest appearance ratio may be employed, or an arithmetic average diameter may be employed.

B型二酸化チタンの存在は、XRD(X-ray Diffraction)によって結晶構造を確認することによって確認することができる。
タップ密度は、0.2g/cm以上、1.0g/cm以下が好ましい。0.2g/cm未満の場合は、電池のエネルギー密度が低く、1.0g/cmより高い場合は、後述の負極の製造が困難になる。
The presence of B-type titanium dioxide can be confirmed by confirming the crystal structure by XRD (X-ray Diffraction).
The tap density is preferably 0.2 g / cm 3 or more and 1.0 g / cm 3 or less. When it is less than 0.2 g / cm 3 , the energy density of the battery is low, and when it is higher than 1.0 g / cm 3, it becomes difficult to produce a negative electrode described later.

タップ密度は、市販のタップ密度測定テスターを用いて、USP MethodやASTM規格に基づき測定しても良いし、測定装置が無い場合は、メスシリンダー(10mL)に3g以上の測定対象を入れ、体積が一定になるまで手動でタップすることによって測定することができる。手動で行う場合のタップ回数は、100回以上、5000回以下が好ましい。100回未満では、体積が一定にならないおそれがあり、5000回より多い場合は、多大な時間を要する。   The tap density may be measured using a commercially available tap density measurement tester based on the USP Method or ASTM standard, and if there is no measuring device, put a measuring object of 3 g or more in a graduated cylinder (10 mL). Can be measured by tapping manually until is constant. When performing manually, the number of taps is preferably 100 times or more and 5000 times or less. If it is less than 100 times, the volume may not be constant, and if it is more than 5000 times, it takes a lot of time.

本発明のB型二酸化チタンには、Li、Ti以外の異種金属がドープされていてもよい。異種金属の量は、Ti1molに対して1.0mol%以上、20.0mol%以下が好ましい。1.0mol%未満の場合は、ドープの効果が小さく、20.0mol%より多い場合は、B型二酸化チタンの容量が小さくなる。
異種金属の量の制御は、先述の(1)の混合時に、M及びTi以外の金属の酸化物、炭酸化物を含ませることによって製造することができる。Ti以外の金属は、安定性、タップ密度が向上することから、Nbが好ましい。
The B-type titanium dioxide of the present invention may be doped with a different metal other than Li and Ti. The amount of the dissimilar metal is preferably 1.0 mol% or more and 20.0 mol% or less with respect to 1 mol of Ti. When it is less than 1.0 mol%, the effect of doping is small, and when it is more than 20.0 mol%, the capacity of B-type titanium dioxide is small.
The amount of the different metal can be controlled by including an oxide or carbonate of a metal other than M and Ti at the time of mixing (1). The metal other than Ti is preferably Nb because stability and tap density are improved.

<2.負極>
本発明の負極には、少なくとも前記負極活物質が含まれる。
本発明の負極には、さらに導電助材を含有してもよい。導電助材としては、特に限定されないが、金属材料、炭素材料が好ましい。金属材料の場合は、銅、及びニッケルなど、炭素材料の場合は天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、及びファーネスブラックなどが挙げられる。これら導電助材は1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。
<2. Negative electrode>
The negative electrode of the present invention contains at least the negative electrode active material.
The negative electrode of the present invention may further contain a conductive additive. Although it does not specifically limit as a conductive support material, A metal material and a carbon material are preferable. Examples of the metal material include copper and nickel, and examples of the carbon material include natural graphite, artificial graphite, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, ketjen black, and furnace black. These conductive aids may be used alone or in combination of two or more.

本発明において、負極に含まれる導電助材の量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。前記範囲であれば、負極の導電性が確保される。また、後述のバインダーとの接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
本発明において負極には、活物質を集電体に結着させるため、バインダーを使用してよい。バインダーとしては、特に限定されないが、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)、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミド、アクリル樹脂及びそれらの誘導体からなる群からえらばれる少なくとも1種を用いることができる。バインダーは負極の製造しやすさから、非水溶媒又は水に、溶解又は分散されていることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、及びテトラヒドロフランなどを挙げることができる。これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。
In the present invention, the amount of the conductive additive contained in the negative electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. If it is the said range, the electroconductivity of a negative electrode will be ensured. Moreover, adhesiveness with the below-mentioned binder is maintained, and adhesiveness with a collector can fully be obtained.
In the present invention, a binder may be used for the negative electrode in order to bind the active material to the current collector. The binder is not particularly limited, and for example, at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber, polyimide, acrylic resin, and derivatives thereof is used. be able to. The binder is preferably dissolved or dispersed in a non-aqueous solvent or water from the viewpoint of easy production of the negative electrode. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. You may add a dispersing agent and a thickener to these.

本発明において、負極に含まれるバインダーの量は、負極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。前記範囲であれば、負極活物質と導電助材との接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
本発明において好ましい負極の形態としては、負極活物質、導電助材、及びバインダーの混合物を集電体上に形成することによって製造されるが、製造方法の容易さから、前記混合物及び溶媒でスラリーを製造し、得られたスラリーを集電体上に塗工した後に、溶媒を除去することによって負極を製造する方法が好ましい。
In the present invention, the amount of the binder contained in the negative electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the negative electrode active material. If it is the said range, the adhesiveness of a negative electrode active material and a conductive support material will be maintained, and adhesiveness with a collector can fully be acquired.
In the present invention, a preferable negative electrode is manufactured by forming a mixture of a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder on a current collector. From the ease of the manufacturing method, the mixture and the solvent are used as a slurry. A method of producing a negative electrode by removing the solvent after coating the obtained slurry on a current collector is preferred.

本発明の負極に用いることのできる集電体は、銅、SUS、ニッケル、チタン、アルミニウム及びそれらの合金が好ましい。
なお、集電体は、金属材料(銅、SUS、ニッケル、チタン、及びそれらの合金)の表面に負極の電位で反応しない金属を被覆したものも用いることもできる。
<3.正極>
本発明の非水電解質二次電池に用いる正極に含まれる正極活物質は、特に限定されないが、リチウム遷移金属化合物であればよく、リチウムコバルト化合物、リチウムニッケル化合物、リチウムマンガン化合物、リチウム鉄化合物などが例示される。また、遷移金属は1種類に限定されず、2種類以上であってもよい。例えば、リチウムコバルトニッケルマンガン化合物、リチウムニッケルマンガン化合物などが例示される。また、リチウム遷移金属化合物の安定性を向上する効果が高いことから、例えばアルミニウム、マグネシウム、チタンなどの元素が微量含まれていてもよい。
The current collector that can be used in the negative electrode of the present invention is preferably copper, SUS, nickel, titanium, aluminum, or an alloy thereof.
As the current collector, a metal material (copper, SUS, nickel, titanium, and alloys thereof) coated with a metal that does not react with the potential of the negative electrode can be used.
<3. Positive electrode>
The positive electrode active material contained in the positive electrode used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be a lithium transition metal compound, such as a lithium cobalt compound, a lithium nickel compound, a lithium manganese compound, and a lithium iron compound. Is exemplified. Moreover, a transition metal is not limited to one type, Two or more types may be sufficient. For example, a lithium cobalt nickel manganese compound, a lithium nickel manganese compound, etc. are illustrated. Moreover, since the effect which improves the stability of a lithium transition metal compound is high, elements, such as aluminum, magnesium, titanium, may be contained in trace amounts, for example.

本発明の正極活物質の表面は、導電性向上、あるいは安定性向上のため、炭素材料、金属酸化物、あるいは高分子等で覆われてもよい。
本発明の正極には導電助材を含有させてもよい。導電助材としては、特に限定されないが、炭素材料が好ましい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、及びファーネスブラックなどが挙げられる。これら炭素材料は1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。
The surface of the positive electrode active material of the present invention may be covered with a carbon material, a metal oxide, a polymer, or the like in order to improve conductivity or stability.
The positive electrode of the present invention may contain a conductive additive. Although it does not specifically limit as a conductive support material, A carbon material is preferable. Examples thereof include natural graphite, artificial graphite, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, ketjen black, and furnace black. These carbon materials may be used alone or in combination of two or more.

本発明の正極に含まれる導電助材の量は、正極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。前記範囲であれば、正極の導電性が確保される。また、後述のバインダーとの接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
本発明の正極にはバインダーを含有させてよい。バインダーは、特に限定されないが、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)、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミド、アクリル系樹脂及びそれらの誘導体からなる群からえらばれる少なくとも1種を用いることができる。バインダーは正極の製造しやすさから、非水溶媒又は水に溶解又は分散されていることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、及びテトラヒドロフランなどを挙げることができる。これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。
The amount of the conductive additive contained in the positive electrode of the present invention is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. If it is the said range, the electroconductivity of a positive electrode will be ensured. Moreover, adhesiveness with the below-mentioned binder is maintained, and adhesiveness with a collector can fully be obtained.
The positive electrode of the present invention may contain a binder. The binder is not particularly limited, and for example, at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber, polyimide, acrylic resin, and derivatives thereof is used. be able to. The binder is preferably dissolved or dispersed in a non-aqueous solvent or water from the viewpoint of easy production of the positive electrode. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. You may add a dispersing agent and a thickener to these.

本発明の正極に含まれるバインダーの量は、正極活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。前記範囲であれば、正極活物質と導電助材との接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。
本発明の正極の製造方法としては、正極活物質、導電助材、及びバインダーの混合物を集電体上に塗工することによって製造する方法が挙げられるが、製造方法の容易さから、前記混合物及び溶媒でスラリーを製造し、得られたスラリーを集電体上に塗工した後に、溶媒を除去することによって正極を製造する方法が好ましい。
The amount of the binder contained in the positive electrode of the present invention is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. If it is the said range, the adhesiveness of a positive electrode active material and a conductive support material will be maintained, and adhesiveness with a collector can fully be acquired.
Examples of the method for producing a positive electrode of the present invention include a method for producing a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder by coating a current collector on the current collector. And the method of manufacturing a positive electrode by removing a solvent after manufacturing slurry with a solvent and applying the obtained slurry on a current collector is preferred.

本発明の正極に用いる集電体は、アルミニウム及びその合金であることが好ましい。前記アルミニウムは、正極反応雰囲気下で安定であることから、特に限定されないが、JIS規格1030、1050、1085、1N90、1N99等に代表される高純度アルミニウムであることが好ましい。
なお、集電体は、アルミニウム以外の金属(銅、SUS、ニッケル、チタン、及びそれらの合金)の表面にアルミニウムを被覆したものも用いることもできる。
The current collector used for the positive electrode of the present invention is preferably aluminum and its alloys. The aluminum is not particularly limited because it is stable in a positive electrode reaction atmosphere, but is preferably high-purity aluminum represented by JIS standards 1030, 1050, 1085, 1N90, 1N99 and the like.
Note that the current collector may be a metal whose surface is covered with aluminum other than aluminum (copper, SUS, nickel, titanium, and alloys thereof).

<4.セパレータ>
本発明の非水電解質二次電池に用いるセパレータは、前述の正極と負極との間に設置され、電子伝導性がなくかつリチウムイオン伝導性を有する物質であればよく、例えば、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリポロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、及びそれらを2種類以上複合したものの織布、不織布、微多孔膜などが挙げられる。セパレータには、各種可塑剤、酸化防止剤、難燃剤が含まれてもよいし、金属酸化物等が被覆されていてもよい。
<4. Separator>
The separator used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be any material that is installed between the positive electrode and the negative electrode and has no electronic conductivity and lithium ion conductivity. For example, nylon, cellulose, Examples include polysulfone, polyethylene, polypropylene, polybutene, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, and woven fabrics, nonwoven fabrics, and microporous membranes of two or more of them. The separator may include various plasticizers, antioxidants, flame retardants, and may be coated with a metal oxide or the like.

セパレータの厚みは、10μm以上100μm以下であることが好ましい。10μm未満の場合、正極と負極との接触する場合があり、100μmより厚い場合は電池の抵抗が高くなる場合がある。経済性、取り扱いの観点から、15μm以上50μm以下であることがさらに好ましい。
<5.非水電解質>
本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解質は、特に限定されないが、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液を高分子に含浸させたゲル電解質などを用いることができる。
The thickness of the separator is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. When the thickness is less than 10 μm, the positive electrode and the negative electrode may be in contact with each other. When the thickness is greater than 100 μm, the resistance of the battery may be increased. From the viewpoint of economy and handling, it is more preferably 15 μm or more and 50 μm or less.
<5. Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but a polymer is impregnated with an electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent, or an electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent. A gel electrolyte or the like can be used.

非水溶媒としては、環状の非プロトン性溶媒及び/又は鎖状の非プロトン性溶媒を含むことが好ましい。環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、環状スルホン及び環状エーテルなどが例示される。鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル及び鎖状エーテルなどが例示される。
また、前記に加えアセトニトリルなどの一般的に非水電解質の溶媒として用いられる溶媒を用いても良い。より具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、1、2−ジメトキシエタン、スルホラン、ジオキソラン、プロピオン酸メチルなどを用いることができる。これら溶媒は1種類で用いてもよいし、2種類以上混合しても用いてもよいが、後述の溶質を溶解させやすさ、リチウムイオンの伝導性の高さから、2種類以上混合した溶媒を用いることが好ましい。また、高分子に電解液をしみこませたゲル状電解質も用いることができる。
The non-aqueous solvent preferably includes a cyclic aprotic solvent and / or a chain aprotic solvent. Examples of the cyclic aprotic solvent include cyclic carbonates, cyclic esters, cyclic sulfones and cyclic ethers. Examples of the chain aprotic solvent include chain carbonates, chain carboxylic acid esters and chain ethers.
In addition to the above, a solvent generally used as a solvent for nonaqueous electrolytes such as acetonitrile may be used. More specifically, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dioxolane, propion For example, methyl acid can be used. These solvents may be used alone or as a mixture of two or more. However, in view of the ease of dissolving the solute described below and the high conductivity of lithium ions, a mixture of two or more of these solvents. Is preferably used. A gel electrolyte in which an electrolyte is impregnated in a polymer can also be used.

溶質は、特に限定されないが、例えば、LiClO、LiBF、LiPF、LiAsF、LiCFSO、LiBOB(Lithium Bis (Oxalato) Borate)、LiN(SOCFなどは溶媒に溶解しやすいことから好ましい。電解液に含まれる溶質の濃度は、0.5mol/L以上2.0mol/L以下であることが好ましい。0.5mol/L未満では所望のリチウムイオン伝導性が発現しない場合があり、一方、2.0mol/Lより高いと、溶質がそれ以上溶解しない場合がある。非水電解質には、難燃剤、安定化剤などの添加剤が微量含まれてもよい。 The solute is not particularly limited. For example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiBOB (Lithium Bis (Oxalato) Borate), LiN (SO 2 CF 3 ) 2, etc. are dissolved in the solvent. It is preferable because it is easy to do. The concentration of the solute contained in the electrolytic solution is preferably 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less. If it is less than 0.5 mol / L, the desired lithium ion conductivity may not be expressed. On the other hand, if it is higher than 2.0 mol / L, the solute may not be dissolved any more. The non-aqueous electrolyte may contain a trace amount of additives such as a flame retardant and a stabilizer.

<6.非水電解質二次電池>
本発明の非水電解質二次電池の正極及び負極は、集電体の両面に同じ電極を形成させた形態であってもよく、集電体の片面に正極、一方の面に負極を形成させた形態、すなわち、バイポーラ電極であってもよい。
本発明の非水電解質二次電池は、正極側と負極側との間にセパレータを配置したものを倦回したものであってもよいし、積層したものであってもよい。正極、負極、及びセパレータには、リチウムイオン伝導を担う非水電解質が含まれている。
<6. Non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode and the negative electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be in the form in which the same electrode is formed on both sides of the current collector, and the positive electrode is formed on one side of the current collector and the negative electrode is formed on one side. Alternatively, it may be a bipolar electrode.
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be one obtained by winding or laminating a separator disposed between the positive electrode side and the negative electrode side. The positive electrode, the negative electrode, and the separator contain a nonaqueous electrolyte that is responsible for lithium ion conduction.

本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解質の量は、特に限定されないが、電池容量1Ahあたり、0.1mL以上であることが好ましい。0.1mL未満の場合、電極反応に伴うリチウムイオンの伝導が追いつかず、所望の電池性能が発現しない場合がある。
非水電解質は、あらかじめ正極、負極及びセパレータに含ませてもよいし、正極側と負極側との間にセパレータを配置したものを倦回、あるいは積層した後に添加してもよい。
The amount of the nonaqueous electrolyte used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 mL or more per 1 Ah of battery capacity. If it is less than 0.1 mL, the conduction of lithium ions accompanying the electrode reaction may not catch up, and the desired battery performance may not be exhibited.
The nonaqueous electrolyte may be added to the positive electrode, the negative electrode, and the separator in advance, or may be added after winding or laminating a separator disposed between the positive electrode side and the negative electrode side.

本発明の非水電解質二次電池は、前記積層体を倦回、あるいは複数積層した後にラミネートフィルムで外装してもよいし、角形、楕円形、円筒形、コイン形、ボタン形、シート形の金属缶で外装してもよい。外装には発生したガスを放出するための機構が備わっていてもよい。積層体の積層数は、所望の電圧値、電池容量を発現するまで積層させることができる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be wound or laminated with a laminate film after the laminate is wound, or may be rectangular, elliptical, cylindrical, coin-shaped, button-shaped, or sheet-shaped. It may be packaged with a metal can. The exterior may be provided with a mechanism for releasing the generated gas. The number of stacked layers can be stacked until a desired voltage value and battery capacity are exhibited.

本発明の非水電解質二次電池は、複数接続することによって組電池とすることができる。本発明の組電池は、所望の大きさ、容量、電圧によって適宜直列、並列に接続することによって製造することができる。また、各電池の充電状態の確認、安全性向上のため、前記組電池に制御回路が付属されていることが好ましい。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be formed into an assembled battery by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries. The assembled battery of this invention can be manufactured by connecting in series and parallel suitably according to desired magnitude | size, a capacity | capacitance, and a voltage. Moreover, it is preferable that a control circuit is attached to the assembled battery in order to confirm the state of charge of each battery and improve safety.

以下、実施例により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によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。
<実施例1>
B型二酸化チタンを以下のとおりに製造した。最初に、二酸化チタン20g(325メッシュ、アナターゼ)と炭酸カリウム9.0g(特級、炭酸カリウム(無水))とを一軸型ボールミル機を用いて混合した。ボールミルの条件は、15mmジルコニアボール25個を200mLのプラスチック容器に入れ180rpmで混合した。この二酸化チタンと炭酸カリウムとの混合物を、マッフル炉を用いて、900℃で24時間、2℃/分で昇温及び降温の条件で加熱処理することによって、粉砕前の前駆体KTiを製造した。この粉砕前の前駆体KTiを電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、S−4800)で観察した結果、粉砕前の前駆体KTiの平均粒子径は、0.91μmであった。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these Examples, In the range which does not change the summary, it can change suitably.
<Example 1>
B-type titanium dioxide was produced as follows. First, 20 g of titanium dioxide (325 mesh, anatase) and 9.0 g of potassium carbonate (special grade, potassium carbonate (anhydrous)) were mixed using a uniaxial ball mill. The ball mill conditions were as follows: 25 15 mm zirconia balls were placed in a 200 mL plastic container and mixed at 180 rpm. This mixture of titanium dioxide and potassium carbonate is heat-treated at 900 ° C. for 24 hours at 2 ° C./min under the conditions of temperature rise and fall using a muffle furnace, so that the precursor K 2 Ti 4 before pulverization is obtained. O 9 was produced. The milled precursor before K 2 Ti 4 O 9 electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation, S-4800) result of observation, the average particle size of the precursor K 2 Ti 4 O 9 before pulverization is 0. It was 91 μm.

平均粒子径は、粉砕前の前駆体KTiを25,000倍で観察し、任意の粒子20個の大きさを測定したのち、その値を算術平均することによって算出した
次に、この粉砕前の前駆体KTiを、遊星ボールミル機を用いて粉砕した。ボールミルの条件は、5mmジルコニアボールを30個、3gの前駆体KTi及び2mLのメタノールをジルコニア容器に加えた後に、12時間、600rpmの条件で粉砕した。この粉砕後の前駆体KTiを電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、S−4800)で観察した結果、粉砕後の前駆体KTiの平均粒子径は、0.21μmであった。平均粒子径は、粉砕前の前駆体KTiを25,000倍で観察し、任意の粒子20個の大きさを測定したのち、その値を算術平均することによって算出した この粉砕後の前駆体KTiをイオン交換することによって、HTiを製造した。前記イオン交換は、前駆体1g当たり200mLの1M塩酸水溶液を加え、25℃で72時間撹拌した後、粉末をろ過し、5mL脱イオン水で4回洗浄することによって実施した。
The average particle diameter was calculated by observing the precursor K 2 Ti 4 O 9 before pulverization at 25,000 times, measuring the size of 20 arbitrary particles, and then arithmetically averaging the values. The precursor K 2 Ti 4 O 9 before pulverization was pulverized using a planetary ball mill. The ball mill was pulverized at 600 rpm for 12 hours after adding 30 pieces of 5 mm zirconia balls, 3 g of precursor K 2 Ti 4 O 9 and 2 mL of methanol to the zirconia container. As a result of observing the pulverized precursor K 2 Ti 4 O 9 with an electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), the average particle size of the pulverized precursor K 2 Ti 4 O 9 was 0.00. It was 21 μm. The average particle diameter was calculated by observing the precursor K 2 Ti 4 O 9 before pulverization at 25,000 times, measuring the size of 20 arbitrary particles, and then arithmetically averaging the values. H 2 Ti 4 O 9 was produced by ion exchange of the subsequent precursor K 2 Ti 4 O 9 . The ion exchange was performed by adding 200 mL of 1M hydrochloric acid aqueous solution per 1 g of the precursor and stirring at 25 ° C. for 72 hours, and then filtering the powder and washing with 5 mL deionized water four times.

最後に、HTiを、マッフル炉を用いて500℃で30分間、2℃/分で昇温及び降温の条件で加熱処理することによって、実施例1のB型二酸化チタンを製造した。B型二酸化チタンであることは、XRD(X-ray Diffraction)で確認した。
<実施例2>Cs系前駆体で粉砕物
炭酸カリウム9.0g(和光特級、炭酸カリウム(無水))の代わりに、炭酸セシウム16.3g(和光一級、炭酸セシウム(無水))を用いたこと以外は実施例1と同様にB型二酸化チタンを製造した。実施例2での前駆体は、CsTi11であり、粉砕前、及び粉砕後の平均粒子径は、それぞれ1.14μm、及び0.18μmであった。
Finally, H 2 Ti 4 O 9 is heat-treated at 500 ° C. for 30 minutes at 2 ° C./minute using a muffle furnace under the conditions of increasing and decreasing temperatures to produce B-type titanium dioxide of Example 1. did. It was confirmed by XRD (X-ray Diffraction) that it was B-type titanium dioxide.
<Example 2> Cs-based precursor and pulverized product Instead of 9.0 g of potassium carbonate (Wako special grade, potassium carbonate (anhydrous)), 16.3 g of cesium carbonate (first grade of Wako, cesium carbonate (anhydrous)) was used. Except for the above, B-type titanium dioxide was produced in the same manner as in Example 1. The precursor in Example 2 was Cs 2 Ti 5 O 11 , and the average particle sizes before and after pulverization were 1.14 μm and 0.18 μm, respectively.

測定方法は実施例1と同様に行った。また、B型二酸化チタンであることは、XRD(X-ray Diffraction)で確認した。
<比較例1>K系前駆体粉砕なし
前駆体KTiを粉砕しないこと以外は、実施例1と同様に比較例1のB型二酸化チタンを製造した。粉砕していないKTiの平均粒子径は、前述したとおりの0.91μmであった。
The measurement method was the same as in Example 1. Further, it was confirmed by XRD (X-ray Diffraction) that it was B-type titanium dioxide.
Except that no pulverizing the <Comparative Example 1> K system without precursor crushed precursor K 2 Ti 4 O 9 was prepared a B-type titanium dioxide similarly to Example 1 and Comparative Example 1. The average particle diameter of the unpulverized K 2 Ti 4 O 9 was 0.91 μm as described above.

<比較例2>Cs系前駆体粉砕なし
前駆体CsTi11を粉砕しないこと以外は、実施例2と同様に比較例2のB型二酸化チタンを製造した。粉砕していないCsTi11の平均粒子径は、前述のとおり1.14μmであった。
<比較例3>TiO(B)で粉砕
B型二酸化チタンを以下のとおりに製造した。最初に、二酸化チタン20g(325メッシュ、アナターゼ)と炭酸カリウム9.0g(特級、炭酸カリウム(無水))とを一軸型ボールミル機を用いて混合した。ボールミルの条件は、15mmジルコニアボール25個を200mLのプラスチック容器に入れ180rpmで混合した。この二酸化チタンと炭酸カリウムとの混合物を、マッフル炉を用いて、900℃で24時間、2℃/分で昇温及び降温の条件で加熱処理することによって、粉砕前の前駆体KTiを製造した。この粉砕前の前駆体K2Ti49を電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、S−4800)で観察した結果、前駆体KTiの平均粒子径は、0.91μmであった。
Except that no pulverizing the <Comparative Example 2> Cs system without precursor crushed precursor Cs 2 Ti 5 O 11, was prepared B-type titanium dioxide similarly Comparative Example 2 and Example 2. The average particle diameter of Cs 2 Ti 5 O 11 which was not pulverized was 1.14 μm as described above.
<Comparative Example 3> Grinding with TiO 2 (B) B-type titanium dioxide was produced as follows. First, 20 g of titanium dioxide (325 mesh, anatase) and 9.0 g of potassium carbonate (special grade, potassium carbonate (anhydrous)) were mixed using a uniaxial ball mill. The ball mill conditions were as follows: 25 15 mm zirconia balls were placed in a 200 mL plastic container and mixed at 180 rpm. This mixture of titanium dioxide and potassium carbonate is heat-treated at 900 ° C. for 24 hours at 2 ° C./min under the conditions of temperature rise and fall using a muffle furnace, so that the precursor K 2 Ti 4 before pulverization is obtained. O 9 was produced. As a result of observing the precursor K 2 Ti 4 O 9 before pulverization with an electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), the average particle size of the precursor K 2 Ti 4 O 9 was 0.91 μm. It was.

次に、このKTiをイオン交換することによって、HTiを製造した。前記イオン交換は、前駆体1g当たり200mLの1M塩酸水溶液を加え、25℃で72時間撹拌した後、粉末をろ過し、5mL脱イオン水で4回洗浄することによって実施した。
最後に、HTiを、マッフル炉を用いて500℃で30分間、2℃/分で昇温及び降温の条件で加熱処理することによって、未粉砕のB型二酸化チタンを製造した。
Next, this K 2 Ti 4 O 9 was ion-exchanged to produce H 2 Ti 4 O 9 . The ion exchange was performed by adding 200 mL of 1M hydrochloric acid aqueous solution per 1 g of the precursor and stirring at 25 ° C. for 72 hours, and then filtering the powder and washing with 5 mL deionized water four times.
Finally, H 2 Ti 4 O 9 was heat-treated using a muffle furnace at 500 ° C. for 30 minutes at 2 ° C./min. .

この未粉砕のB型二酸化チタンを、遊星ボールミル機を用いて粉砕した。ボールミルの条件は、5mmジルコニアボールを30個、3gの未粉砕のB型二酸化チタン及び2mLのメタノールをジルコニア容器に加えた後に、12時間、600rpmの条件で粉砕することによって、比較例3のB型二酸化チタンを作製した。比較例3のB型二酸化チタンを電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、S−4800)で観察した結果、平均粒子径は、0.18μmであった。平均粒子径は、実施例1と同様に算出した。   This unground B-type titanium dioxide was pulverized using a planetary ball mill. The condition of the ball mill was that 30 mm of zirconia balls, 3 g of unmilled B-type titanium dioxide and 2 mL of methanol were added to a zirconia container, and then pulverized at 600 rpm for 12 hours. Type titanium dioxide was produced. As a result of observing the B-type titanium dioxide of Comparative Example 3 with an electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), the average particle size was 0.18 μm. The average particle size was calculated in the same manner as in Example 1.

<タップ密度の測定>
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2のタップ密度を、B型二酸化チタン3gを10mLのメスシリンダーに入れ、手動で4000回タップした後に体積を測ることによって算出した。その結果を表1に示す。本発明の実施例1及び実施例2は、それぞれ比較例1及び2と比較してタップ密度が向上していることを確認した。
<Measurement of tap density>
The tap density of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was calculated by placing 3 g of B-type titanium dioxide in a 10 mL graduated cylinder, tapping manually 4000 times, and measuring the volume. The results are shown in Table 1. In Example 1 and Example 2 of the present invention, it was confirmed that the tap density was improved as compared with Comparative Examples 1 and 2, respectively.

Figure 2014091654
Figure 2014091654

ここで比較例3において、粉砕しない前駆体をイオン交換してHTiを製造し、加熱処理して、その後粉砕して製造したB型二酸化チタンの方が、粉砕後の前駆体をイオン交換してHTiを製造し、加熱処理して製造したB型二酸化チタンよりも、タップ密度が小さくなっている。この理由は推測であるが、前駆体よりもB型二酸化チタンがやわらかいため粉砕によって角が取れたと考えられる。 Here, in Comparative Example 3, the precursor that is not pulverized is ion-exchanged to produce H 2 Ti 4 O 9 , heat-treated, and then pulverized to produce B-type titanium dioxide. The tap density is smaller than B-type titanium dioxide produced by ion-exchange of H to produce H 2 Ti 4 O 9 and heat treatment. The reason for this is speculation, but it is thought that corners were removed by grinding because B-type titanium dioxide was softer than the precursor.

<充放電特性の測定>
実施例1、実施例2、及び比較例3のB型二酸化チタンを用いて半電池を作製し、充放電特性の測定を行った。半電池の作製及び充放電特性は下記のとおりに行った。
B型二酸化チタンを80重量部、導電助材(ケッチェンブラック)を10重量部、及びバインダー(固形分濃度12wt%、NMP溶液)を固形分10重量部混合してスラリーを作製した。このスラリーを銅箔(50μm)に塗工した後に、80℃で真空乾燥したのちに、16mmΦに打ち抜き充放電特性測定用の電極を作製した。
<Measurement of charge / discharge characteristics>
A half cell was prepared using the B-type titanium dioxide of Example 1, Example 2, and Comparative Example 3, and the charge / discharge characteristics were measured. Production of half-cells and charge / discharge characteristics were performed as follows.
A slurry was prepared by mixing 80 parts by weight of B-type titanium dioxide, 10 parts by weight of a conductive additive (Ketjen Black), and 10 parts by weight of a binder (solid content concentration 12 wt%, NMP solution). The slurry was applied to a copper foil (50 μm) and then vacuum-dried at 80 ° C., and then punched out to 16 mmΦ to produce an electrode for measuring charge / discharge characteristics.

この電極を動作極、Li金属を16mmΦに打ち抜き対極とした。これらの電極を用いて、動作極(片面塗工)/セパレータ/Li金属の順に試験セル(HSセル、宝泉社製)内に積層し、非水電解質(エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3/7vol%、LiPF 1mol/L)を0.15mL入れ、半電池を作製した。この半電池を25℃で一日放置した後、充放電試験装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続した。この半電池を25℃、0.05mAで定電流放電(終止電圧:1.4V)及び定電流充電(終止電圧:3.0V)を5回繰り返した。 This electrode was used as a working electrode, and Li metal was punched out to 16 mmΦ as a counter electrode. Using these electrodes, a working electrode (single-sided coating) / separator / Li metal was laminated in this order in a test cell (HS cell, manufactured by Hosen Co., Ltd.), and a non-aqueous electrolyte (ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3/7 vol). %, LiPF 6 1 mol / L) was added to prepare a half cell. The half-cell was allowed to stand at 25 ° C. for one day, and then connected to a charge / discharge test apparatus (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko). This half-cell was repeatedly subjected to constant current discharge (end voltage: 1.4 V) and constant current charge (end voltage: 3.0 V) at 25 ° C. and 0.05 mA five times.

その2回目の充放電曲線を図1、図2及び図3に示す。これら充放電曲線の横軸の値が時間、すなわち定電流であるからB型二酸化チタンの容量を示し、多ければ多いほど良い。これらの図から、実施例1及び実施例2のB型二酸化チタンは、非水電解質二次電池用負極活物質として十分な容量を有していることが確認できた。一方、比較例3のB型二酸化チタンは実施例1及び実施例2と比べきわめて小さい容量であり、非水電解質二次電池に用いるには困難であることがわかった。   The charge / discharge curves for the second time are shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. Since the value on the horizontal axis of these charge / discharge curves is time, that is, constant current, it indicates the capacity of B-type titanium dioxide, and the larger the better. From these figures, it was confirmed that the B-type titanium dioxide of Examples 1 and 2 had a sufficient capacity as a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. On the other hand, the B-type titanium dioxide of Comparative Example 3 has a very small capacity as compared with Example 1 and Example 2, and was found to be difficult to use for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

Claims (7)

平均粒子径が0.01μm以上、0.5μm以下のMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)の粉体を作製し、該粉体を用いてB型二酸化チタンを製造する、B型二酸化チタンの製造方法。 A powder of M 2 Ti n O 2n + 1 (M = first group element, n = an integer of 3 or more) having an average particle size of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less is prepared, and B type is used using the powder. A method for producing B-type titanium dioxide, which produces titanium dioxide. 少なくとも下記(1)〜(4)の製造工程を経る請求項1に記載のB型二酸化チタンの製造方法。
(1)第一族元素の炭酸化物と二酸化チタンとを混合・焼成し、MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を作製する工程、
(2)前記MTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)を粉砕することによって、平均粒子径0.01μm以上、0.5μm以下の粉体を作製する工程、
(3)前記工程(2)で得られたMTi2n+1(M=第一族元素、n=3以上の整数)をイオン交換することによって、HTi2n+1(n=3以上の整数)を作製する工程、
(4)前記HTi2n+1(n=3以上の整数)を脱水することによって、B型二酸化チタンを製造する工程。
The manufacturing method of the B type titanium dioxide of Claim 1 which passes through the manufacturing process of following (1)-(4) at least.
(1) A step of producing a M 2 Ti n O 2n + 1 (M = Group 1 element, n = an integer greater than or equal to 3) by mixing and firing a Group 1 element carbonate and titanium dioxide,
(2) A step of producing a powder having an average particle diameter of 0.01 μm or more and 0.5 μm or less by pulverizing the M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = an integer of 3 or more). ,
(3) M 2 Ti n O 2n + 1 (M = group 1 element, n = an integer greater than or equal to 3) obtained in the step (2) is ion-exchanged to obtain H 2 Ti n O 2n + 1 (n = 3 A step of producing an integer above),
(4) A step of producing B-type titanium dioxide by dehydrating the H 2 Ti n O 2n + 1 (n = an integer of 3 or more).
前記MがKあるいはCsであり、前記nが4若しくは5である、請求項1又は請求項2に記載のB型二酸化チタンの製造方法。   The method for producing B-type titanium dioxide according to claim 1 or 2, wherein M is K or Cs, and n is 4 or 5. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の製造方法によって製造されたB型二酸化チタン。   B-type titanium dioxide manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1-3. 請求項4に記載のB型二酸化チタンを含む非水電解質二次電池用負極。   The negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries containing the B-type titanium dioxide of Claim 4. 請求項5のいずれか1項に記載の負極を用いた非水電解質二次電池。   A nonaqueous electrolyte secondary battery using the negative electrode according to claim 5. 請求項6に記載の非水電解質二次電池を複数接続した、二次電池モジュール。   A secondary battery module in which a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries according to claim 6 are connected.
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