JP2014127235A - Lithium ion secondary battery cathode and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cathode for a lithium ion secondary battery capable of withstanding high-voltage drive.SOLUTION: A cathode active material layer is formed from cathode active material particles containing a Li compound or solid solution selected from LiNiCoMnO, LiCoMnO, LiNiMnO, LiNiCoO, and LiMnO(however, 0.5≤x≤1.5, 0.1≤a<1, 0.1≤b<1, 0.1≤c<1), a binding part for binding the cathode active material particles together and binding the cathode active material particles and a current collector, and an amorphous boron oxide coat layer for coating at least part of the surfaces of at least the cathode active material particles. The amorphous boron oxide coat layer helps suppress direct contact between the cathode active material particles and an electrolyte during high-voltage drive.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に用いられる正極とその製造方法、及びその正極を用いたリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode used in a lithium ion secondary battery, a manufacturing method thereof, and a lithium ion secondary battery using the positive electrode.

リチウムイオン二次電池は、充放電容量が高く、高出力化が可能な二次電池である。現在、主として携帯電子機器用の電源として用いられており、更に、今後普及が予想される電気自動車用の電源として期待されている。リチウムイオン二次電池は、リチウム(Li)を挿入および脱離することができる活物質を正極及び負極にそれぞれ有する。そして、両極間に設けられた電解液内をリチウムイオンが移動することによって動作する。リチウムイオン二次電池には、正極の活物質として主にリチウムコバルト複合酸化物等のリチウム含有金属複合酸化物が用いられ、負極の活物質としては多層構造を有する炭素材料が主に用いられている。   A lithium ion secondary battery is a secondary battery having a high charge / discharge capacity and capable of high output. Currently, it is mainly used as a power source for portable electronic devices, and further expected as a power source for electric vehicles that are expected to be widely used in the future. Lithium ion secondary batteries have active materials capable of inserting and extracting lithium (Li) in the positive electrode and the negative electrode, respectively. And it operates by moving lithium ions in the electrolyte provided between the two electrodes. In lithium ion secondary batteries, lithium-containing metal composite oxides such as lithium cobalt composite oxide are mainly used as the active material for the positive electrode, and carbon materials having a multilayer structure are mainly used as the active material for the negative electrode. Yes.

しかしながら、現状のリチウムイオン二次電池の容量は満足なものとはいえず、更なる高容量化が求められている。これを達成するためのアプローチとして、正極電位の高電圧化が検討されているものの、高電圧での駆動時に、繰り返し充放電後の電池特性が極端に悪化するという大きな問題があった。この原因として、充電時に正極近傍で電解液、電解質の酸化分解が生じるためと考えられている。   However, the current capacity of lithium ion secondary batteries cannot be said to be satisfactory, and a further increase in capacity is required. As an approach for achieving this, although a higher positive electrode potential has been studied, there has been a major problem that battery characteristics after repeated charge / discharge are extremely deteriorated when driven at a high voltage. It is thought that this is because the electrolytic solution and electrolyte are oxidatively decomposed near the positive electrode during charging.

すなわち、正極近傍における電解質の酸化分解によってリチウムイオンが消費されることで、容量が低下し、また電解液の分解物が電極表面やセパレータの空隙に堆積し、リチウムイオン伝導に対する抵抗体となるために出力が低下すると考えられている。したがって、このような問題を解決するには、電解液、電解質の分解を抑制することが必要である。   That is, since lithium ions are consumed by oxidative decomposition of the electrolyte in the vicinity of the positive electrode, the capacity is reduced, and the decomposition product of the electrolytic solution is deposited on the electrode surface and in the voids of the separator, and becomes a resistor against lithium ion conduction. It is believed that the output will decrease. Therefore, in order to solve such a problem, it is necessary to suppress decomposition of the electrolytic solution and the electrolyte.

そこで特開平11-097027号公報、特表2007-510267号公報などには、正極表面にイオン伝導性高分子などからなる被覆層を形成した非水電解質二次電池が提案されている。被覆層を形成することによって、正極活物質の溶出、分解などの劣化を抑制できるとされている。   In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-097027, Japanese Patent Publication No. 2007-510267, and the like propose non-aqueous electrolyte secondary batteries in which a coating layer made of an ion conductive polymer or the like is formed on the positive electrode surface. By forming the coating layer, it is said that deterioration such as elution and decomposition of the positive electrode active material can be suppressed.

ところがこれらの公報には、4.3V以上の高電圧で充電した場合の評価が記載されておらず、そのような高電圧駆動に耐え得るのか不明であった。また被覆層の厚さも実質的にμmオーダーであり、リチウムイオン伝導の抵抗となっている。そして被覆層を形成する方法においても、スプレー塗布やディッピング塗布で行われており、均一な膜厚とすることが困難であった。   However, these publications do not describe evaluation when charging is performed at a high voltage of 4.3 V or higher, and it is unclear whether it can withstand such high voltage driving. Further, the thickness of the coating layer is substantially on the order of μm, which is a resistance for lithium ion conduction. Also in the method of forming the coating layer, it has been performed by spray coating or dipping coating, and it has been difficult to obtain a uniform film thickness.

さらに特開2002-175801号公報には、スピネル構造のリチウムマンガン酸化物の表面に酸化ホウ素とリチウムコバルト複合酸化物とを用いた被覆層を形成することで、リチウムマンガン酸化物の溶出を抑制して保存特性を向上させたリチウム二次電池用正極が記載されている。しかし4.3V以上の高電圧で充電した場合の評価が記載されておらず、そのような高電圧駆動に耐え得るのか不明であった。また、混合物を400℃で熱処理することで被覆層を形成することが記載されているが、被覆層がどのような構造・状態か明記されていない。被覆層の構造はリチウムイオン伝導性に影響する可能性がある。   Further, JP-A-2002-175801 discloses that the elution of lithium manganese oxide is suppressed by forming a coating layer using boron oxide and lithium cobalt composite oxide on the surface of the spinel structure lithium manganese oxide. Thus, a positive electrode for a lithium secondary battery having improved storage characteristics is described. However, the evaluation when charging at a high voltage of 4.3 V or higher was not described, and it was unclear whether it could withstand such a high voltage drive. Moreover, although it describes that a coating layer is formed by heat-treating the mixture at 400 ° C., it is not specified what structure and state the coating layer has. The structure of the coating layer can affect the lithium ion conductivity.

特開平11-097027号公報JP 11-097027 A 特表2007-510267号公報Special Table 2007-510267 Publication

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高電圧駆動に耐え得るリチウムイオン二次電池用の正極を提供することを解決すべき課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it the problem which should be solved to provide the positive electrode for lithium ion secondary batteries which can endure high voltage drive.

上記課題を解決する本発明のリチウムイオン二次電池用正極の特徴は、集電体と集電体に結着された正極活物質層とを含み、正極活物質層はLixNiaCobMncO2、LixCobMncO2、LixNiaMncO2、LixNiaCobO2及びLi2MnO3(但し0.5≦x≦1.5、0.1≦a<1、0.1≦b<1、0.1≦c<1)から選ばれるLi化合物又は固溶体を含む正極活物質粒子と、正極活物質粒子どうしを結着するとともに正極活物質粒子と集電体とを結着する結着部と、正極活物質粒子の少なくとも一部表面を被覆する非晶質の酸化ホウ素コート層と、からなることにある。 The positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention that solves the above problems includes a current collector and a positive electrode active material layer bound to the current collector, and the positive electrode active material layer is Li x Ni a Co b Mn c O 2 , Li x Co b Mn c O 2 , Li x Ni a Mn c O 2 , Li x Ni a Co b O 2 and Li 2 MnO 3 (where 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 0.1 ≦ a <1, The positive electrode active material particles containing a Li compound or solid solution selected from 0.1 ≦ b <1, 0.1 ≦ c <1) are bound to the positive electrode active material particles, and the positive electrode active material particles and the current collector are bound to each other. It consists of a binding part and an amorphous boron oxide coating layer covering at least a part of the surface of the positive electrode active material particles.

そして本発明のリチウムイオン二次電池用正極の製造方法の特徴は、LixNiaCobMncO2、LixCobMncO2、LixNiaMncO2、LixNiaCobO2及びLi2MnO3(但し0.5≦x≦1.5、0.1≦a<1、0.1≦b<1、0.1≦c<1)から選ばれるLi化合物又は固溶体を含む正極活物質粒子と結着剤を含むスラリーを集電体表面に塗布し乾燥して正極活物質層を形成する工程と、酸化ホウ素が溶媒に溶解した酸化ホウ素溶液を正極活物質層に塗布し乾燥して非晶質の酸化ホウ素コート層を形成する工程と、を行うことにある。 The feature of the method for producing a cathode for a lithium ion secondary battery of the present invention, Li x Ni a Co b Mn c O 2, Li x Co b Mn c O 2, Li x Ni a Mn c O 2, Li x Ni positive electrode active material particles containing a Li compound or a solid solution selected from a Co b O 2 and Li 2 MnO 3 (where 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 0.1 ≦ a <1, 0.1 ≦ b <1, 0.1 ≦ c <1); Applying a slurry containing a binder to the surface of the current collector and drying to form a positive electrode active material layer; applying a boron oxide solution in which boron oxide is dissolved in a solvent to the positive electrode active material layer; Forming a quality boron oxide coating layer.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極は、LixNiaCobMncO2、LixCobMncO2、LixNiaMncO2、LixNiaCobO2及びLi2MnO3(但し0.5≦x≦1.5、0.1≦a<1、0.1≦b<1、0.1≦c<1)から選ばれるLi化合物又は固溶体からなる正極活物質粒子の少なくとも一部表面に非晶質の酸化ホウ素コート層を形成している。この酸化ホウ素コート層は正極活物質粒子を被覆するため、高電圧駆動時に正極活物質粒子と電解液との直接接触を抑制することができる。また酸化ホウ素コート層の厚さがnmオーダー〜サブミクロンオーダーであれば、リチウムイオン伝導性の抵抗とならない。したがって4.3V以上の高電圧駆動によっても電解液の分解を抑制することができ、高容量であるとともに繰り返し充放電後も高い電池特性を維持できるリチウムイオン二次電池を提供することができる。 For a lithium ion secondary battery positive electrode of the present invention, Li x Ni a Co b Mn c O 2, Li x Co b Mn c O 2, Li x Ni a Mn c O 2, Li x Ni a Co b O 2 , and Li 2 MnO 3 (where 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 0.1 ≦ a <1, 0.1 ≦ b <1, 0.1 ≦ c <1) is selected on the surface of at least part of the positive electrode active material particles made of a Li compound or a solid solution. A crystalline boron oxide coating layer is formed. Since this boron oxide coating layer coats the positive electrode active material particles, direct contact between the positive electrode active material particles and the electrolytic solution can be suppressed during high voltage driving. Further, if the thickness of the boron oxide coating layer is on the order of nm to submicron, the resistance does not become lithium ion conductive. Therefore, it is possible to provide a lithium ion secondary battery that can suppress the decomposition of the electrolytic solution even when driven at a high voltage of 4.3 V or higher, has high capacity, and can maintain high battery characteristics even after repeated charge and discharge.

また本発明の製造方法によれば、酸化ホウ素溶液を用いて非晶質の酸化ホウ素コート層を形成しているので、均一な酸化ホウ素コート層を形成することができ正極の品質が安定する。さらにディッピング法を用いて非晶質の酸化ホウ素コート層を形成すれば、ロールトゥロールプロセスが可能となり生産性が向上する。   Further, according to the manufacturing method of the present invention, since the amorphous boron oxide coating layer is formed using the boron oxide solution, a uniform boron oxide coating layer can be formed and the quality of the positive electrode is stabilized. Furthermore, if an amorphous boron oxide coating layer is formed by using a dipping method, a roll-to-roll process becomes possible and productivity is improved.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極は、集電体と集電体に結着された正極活物質層とを含む。集電体としては、リチウムイオン二次電池用正極などに一般に用いられるものを使用すれば良い。例えば、アルミニウム箔、アルミニウムメッシュ、パンチングアルミニウムシート、アルミニウムエキスパンドシート、ステンレススチール箔、ステンレススチールメッシュ、パンチングステンレススチールシート、ステンレススチールエキスパンドシート、発泡ニッケル、ニッケル不織布、銅箔、銅メッシュ、パンチング銅シート、銅エキスパンドシート、チタン箔、チタンメッシュ、カーボン不織布、カーボン織布等が例示される。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention includes a current collector and a positive electrode active material layer bound to the current collector. What is necessary is just to use what is generally used for the positive electrode for lithium ion secondary batteries etc. as a collector. For example, aluminum foil, aluminum mesh, punched aluminum sheet, aluminum expanded sheet, stainless steel foil, stainless steel mesh, punched stainless steel sheet, stainless steel expanded sheet, nickel foam, nickel non-woven fabric, copper foil, copper mesh, punched copper sheet, Examples include a copper expanded sheet, a titanium foil, a titanium mesh, a carbon nonwoven fabric, and a carbon woven fabric.

集電体がアルミニウムを含む場合には、集電体の表面に導電体よりなる導電層を形成し、その導電層の表面に正極活物質層を形成することが望ましい。このようにすることで、リチウムイオン二次電池のサイクル特性がさらに向上する。その理由は明らかではないが、高温時に電解液中に集電体が溶出するのが防止されるためと考えられている。導電体としては、グラファイト、ハードカーボン、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどのカーボン、ITO(Indium-Tin-Oxide)、錫(Sn)などが例示される。これらの導電体から、PVD法あるいはCVD法などによって導電層を形成することができる。   When the current collector contains aluminum, it is desirable to form a conductive layer made of a conductor on the surface of the current collector and form a positive electrode active material layer on the surface of the conductive layer. By doing in this way, the cycling characteristics of a lithium ion secondary battery further improve. The reason for this is not clear, but it is considered that the current collector is prevented from eluting into the electrolyte at high temperatures. Examples of the conductor include carbon such as graphite, hard carbon, acetylene black, furnace black, and ketjen black, ITO (Indium-Tin-Oxide), tin (Sn), and the like. From these conductors, a conductive layer can be formed by a PVD method or a CVD method.

導電層の厚さは特に制限されないが、5nm以上とするのが好ましい。これより薄くなると、サイクル特性向上の効果の発現が困難となる。   The thickness of the conductive layer is not particularly limited, but is preferably 5 nm or more. If it is thinner than this, it will be difficult to achieve the effect of improving the cycle characteristics.

正極活物質層は、正極活物質からなる無数の正極活物質粒子と、正極活物質粒子どうしを結着するとともに正極活物質粒子と集電体とを結着する結着部と、少なくとも正極活物質粒子の少なくとも一部表面を被覆する酸化ホウ素コート層とを含む。正極活物質は、LixNiaCobMncO2、LixCobMncO2、LixNiaMncO2、LixNiaCobO2及びLi2MnO3(但し0.5≦x≦1.5、0.1≦a≦1、0.1≦b≦1、0.1≦c≦1)から選ばれるLi化合物又は固溶体を含む。これらのうち一種であってもよいし、複数種が混合されていてもよい。複数種の場合には、固溶体を形成していてもよい。また、Ni、Co及びMnをすべて含む三元系の正極活物質の場合、a+b+c≦1であるのが望ましい。中でもLixNiaCobMncO2が特に好ましい。これらのLi化合物又は固溶体の一部表面は改質されていてもよく、また一部表面を無機物が被覆していてもよい。この場合、改質された表面や被覆した無機物を含めて、正極活物質粒子として称する。 The positive electrode active material layer includes an infinite number of positive electrode active material particles made of a positive electrode active material, a binder that binds the positive electrode active material particles to each other, and binds the positive electrode active material particles and the current collector, and at least a positive electrode active material. And a boron oxide coating layer covering at least a part of the surface of the substance particles. The positive electrode active materials are Li x Ni a Co b Mn c O 2 , Li x Co b Mn c O 2 , Li x Ni a Mn c O 2 , Li x Ni a Co b O 2 and Li 2 MnO 3 (however, 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 0.1 ≦ a ≦ 1, 0.1 ≦ b ≦ 1, 0.1 ≦ c ≦ 1). One of these may be used, or a plurality of types may be mixed. In the case of multiple types, a solid solution may be formed. In the case of a ternary positive electrode active material containing all of Ni, Co and Mn, it is desirable that a + b + c ≦ 1. Of these, Li x Ni a Co b Mn c O 2 is particularly preferable. A part of the surface of these Li compounds or solid solutions may be modified, or a part of the surface may be covered with an inorganic substance. In this case, the modified surface and the coated inorganic material are referred to as positive electrode active material particles.

また、これらの正極活物質はその結晶構造中に異種元素がドープされていてもよい。ドープされる元素と量は限定されないが、元素としてはMg、Zn、Ti、V、Al、Cr、Zr、Sn、Ge、B、As及びSiが好ましく、その量は0.01〜5%が好ましい。   Further, these positive electrode active materials may be doped with a different element in the crystal structure. Although the element and amount to be doped are not limited, Mg, Zn, Ti, V, Al, Cr, Zr, Sn, Ge, B, As and Si are preferable as the element, and the amount is preferably 0.01 to 5%.

結着部は結着剤が乾燥することで形成された部位であり、正極活物質粒子どうしを、或いは正極活物質粒子と集電体とを結着している。非晶質の酸化ホウ素コート層が、この結着部の少なくとも一部にも形成されていてもよい。   The binding portion is a portion formed by drying the binder, and binds the positive electrode active material particles or the positive electrode active material particles and the current collector. An amorphous boron oxide coating layer may be formed on at least a part of the binding portion.

酸化ホウ素コート層は、非晶質の酸化ホウ素からなる。結晶質の酸化ホウ素では効果が得られない。酸化ホウ素コート層を形成するには、CVD法、PVD法などを用いることも可能であるが、コストの面から好ましいとはいえない。そこで酸化ホウ素を溶媒に溶解し、それを塗布することで形成することが望ましい。塗布にあたっては、スプレー、ローラー、刷毛などで塗布してもよいが、正極活物質の表面を均一に塗布するにはディッピング法にて塗布する事が望ましい。   The boron oxide coating layer is made of amorphous boron oxide. No effect can be obtained with crystalline boron oxide. In order to form the boron oxide coating layer, a CVD method, a PVD method, or the like can be used, but this is not preferable from the viewpoint of cost. Therefore, it is desirable to form by dissolving boron oxide in a solvent and applying it. In application, it may be applied by spray, roller, brush or the like, but in order to uniformly apply the surface of the positive electrode active material, it is desirable to apply by dipping.

ディッピング法にて塗布すれば、正極活物質粒子どうしの間隙に酸化ホウ素溶液が含浸されるので、正極活物質粒子のほぼ表面全体に酸化ホウ素コート層を形成することができる。したがって、正極活物質と電解液との直接接触を確実に防止することができる。   When applied by dipping, the gap between the positive electrode active material particles is impregnated with the boron oxide solution, so that a boron oxide coat layer can be formed on almost the entire surface of the positive electrode active material particles. Therefore, direct contact between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be reliably prevented.

ディッピング法で塗布する方法として二つの方法がある。先ず、少なくとも正極活物質と結着剤とを含むスラリーを集電体に結着させて正極を形成し、その正極を酸化ホウ素溶液に浸漬し、引き上げて乾燥させる。必要であればこれを繰り返して、所定の厚さの酸化ホウ素コート層を形成する。   There are two methods for applying by dipping. First, a slurry containing at least a positive electrode active material and a binder is bound to a current collector to form a positive electrode, and the positive electrode is immersed in a boron oxide solution, pulled up and dried. If necessary, this is repeated to form a boron oxide coating layer having a predetermined thickness.

もう一つの方法として、正極活物質の粉末を先ず酸化ホウ素溶液に混合し、それをフリーズドライ法などによって乾燥させる。必要であればこれを繰り返して、所定の厚さの酸化ホウ素コート層を形成する。その後、酸化ホウ素コート層が形成された正極活物質を用いて正極を形成する。この方法では、酸化ホウ素の導電性不足により、集電体から正極活物質に至るまでの導電パスを阻害する可能性があるので、前者の方法が好ましい。   As another method, the positive electrode active material powder is first mixed with a boron oxide solution and dried by freeze-drying or the like. If necessary, this is repeated to form a boron oxide coating layer having a predetermined thickness. Then, a positive electrode is formed using the positive electrode active material in which the boron oxide coating layer was formed. In this method, the former method is preferable because there is a possibility that the conductive path from the current collector to the positive electrode active material may be hindered due to insufficient conductivity of boron oxide.

酸化ホウ素コート層の厚さは、1nm〜100nmの範囲であることが好ましく、1nm〜10nmの範囲であることが特に望ましい。酸化ホウ素コート層の厚さが薄すぎると、正極活物質が電解液と直接接触する場合がある。また酸化ホウ素コート層の厚さがμmオーダー以上となると、二次電池とした場合に抵抗が大きくなってイオン伝導性が低下する。このように薄い酸化ホウ素コート層を形成するには、上記したディッピング溶液(酸化ホウ素溶液)中の酸化ホウ素の濃度を低くしておき、繰り返し塗布することで、薄くかつ均一な酸化ホウ素コート層を形成することができる。   The thickness of the boron oxide coating layer is preferably in the range of 1 nm to 100 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. When the thickness of the boron oxide coating layer is too thin, the positive electrode active material may be in direct contact with the electrolytic solution. On the other hand, when the thickness of the boron oxide coating layer is on the order of μm or more, when a secondary battery is formed, the resistance increases and the ionic conductivity decreases. In order to form such a thin boron oxide coat layer, the concentration of boron oxide in the above-mentioned dipping solution (boron oxide solution) is lowered and repeatedly applied to form a thin and uniform boron oxide coat layer. Can be formed.

酸化ホウ素コート層は、正極活物質粒子の少なくとも一部表面を被覆すればよいが、電解液との直接接触をさらに防ぐためには、正極活物質粒子のほぼ全面を被覆することが好ましい。   The boron oxide coating layer may cover at least part of the surface of the positive electrode active material particles, but in order to further prevent direct contact with the electrolytic solution, it is preferable to cover almost the entire surface of the positive electrode active material particles.

酸化ホウ素を溶解する溶媒として、アルコール系溶媒又は水を用いることができる。水よりアルコール系溶媒の方が酸化ホウ素の溶解度が高いので、アルコール系溶媒を用いることが望ましい。また乾燥を容易とするために、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコールなどの低沸点アルコールを用いることが好ましい。   An alcohol solvent or water can be used as a solvent for dissolving boron oxide. Since alcohol solvent has higher solubility of boron oxide than water, it is desirable to use alcohol solvent. In order to facilitate drying, it is preferable to use a low boiling point alcohol such as ethyl alcohol, propyl alcohol, or isopropyl alcohol.

酸化ホウ素溶液の酸化ホウ素の濃度は、0.001質量%以上かつ2.0質量%未満とすることが好ましく、0.1質量%〜0.5質量%の範囲が望ましい。濃度が低すぎると正極活物質との接触確率が低くコートに長時間要するようになり、濃度が高すぎると正極上での電気化学反応を阻害する場合がある。   The concentration of boron oxide in the boron oxide solution is preferably 0.001% by mass or more and less than 2.0% by mass, and preferably in the range of 0.1% by mass to 0.5% by mass. If the concentration is too low, the probability of contact with the positive electrode active material is low and the coating takes a long time. If the concentration is too high, the electrochemical reaction on the positive electrode may be inhibited.

正極活物質層に含まれる結着部を構成するバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PolyVinylidene DiFluoride:PVdF)、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、メタクリル樹脂(PMA)、ポリアクリロニトリル(PAN)、変性ポリフェニレンオキシド(PPO)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が例示される。正極用バインダーとしての特性を損なわない範囲で、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリブロックイソシアナート、ポリオキサゾリン、ポリカルボジイミド等の硬化剤、エチレングリコール、グリセリン、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルオリゴマー、フタル酸エステル、ダイマー酸変性物、ポリブタジエン系化合物等の各種添加剤を単独で又は二種以上組み合わせて配合してもよい。   As binders constituting the binder contained in the positive electrode active material layer, polyvinylidene fluoride (PolyVinylidene DiFluoride: PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyimide (PI), polyamide Imido (PAI), carboxymethylcellulose (CMC), polyvinyl chloride (PVC), methacrylic resin (PMA), polyacrylonitrile (PAN), modified polyphenylene oxide (PPO), polyethylene oxide (PEO), polyethylene (PE), polypropylene ( PP) etc. are exemplified. Curing agents such as epoxy resin, melamine resin, polyblock isocyanate, polyoxazoline, polycarbodiimide, ethylene glycol, glycerin, polyether polyol, polyester polyol, acrylic oligomer, phthalic acid, as long as the properties as a positive electrode binder are not impaired You may mix | blend various additives, such as ester, a dimer acid modified material, and a polybutadiene type compound, individually or in combination of 2 or more types.

正極活物質層には、導電助剤を含むことも好ましい。導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。導電助剤として、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック(KB)、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)等を単独でまたは二種以上組み合わせて添加することができる。導電助剤の使用量については、特に限定的ではないが、例えば、活物質100質量部に対して、2〜100質量部程度とすることができる。導電助剤の量が2質量部未満では効率のよい導電パスを形成できず、100質量部を超えると電極の成形性が悪化するとともにエネルギー密度が低くなる。   It is also preferable that the positive electrode active material layer contains a conductive additive. The conductive assistant is added to increase the conductivity of the electrode. Carbon black, graphite, acetylene black (AB), ketjen black (KB), vapor grown carbon fiber (VGCF), etc., which are carbonaceous fine particles, are used alone or in combination as a conductive additive. Can be added. The amount of the conductive aid used is not particularly limited, but can be, for example, about 2 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. If the amount of the conductive auxiliary is less than 2 parts by mass, an efficient conductive path cannot be formed, and if it exceeds 100 parts by mass, the moldability of the electrode deteriorates and the energy density decreases.

本発明の製造方法では、正極活物質と結着剤を含むスラリーを集電体表面に塗布し乾燥して正極活物質層を形成する工程と、酸化ホウ素が溶媒に溶解した酸化ホウ素溶液を正極活物質層に塗布し乾燥して酸化ホウ素コート層を形成する。この方法により非晶質の酸化ホウ素層を容易に形成することができる。また塗布工程を複数回行うことで、被覆膜厚を容易に制御することができる。塗布工程は、スプレー、刷毛、ローラなど各種塗布方法を採用することができるが、ロールトゥロールプロセスが可能となるディッピング法が特に好ましい。   In the production method of the present invention, a slurry containing a positive electrode active material and a binder is applied to the surface of the current collector and dried to form a positive electrode active material layer, and a boron oxide solution in which boron oxide is dissolved in a solvent is added to the positive electrode. It is applied to the active material layer and dried to form a boron oxide coat layer. By this method, an amorphous boron oxide layer can be easily formed. Moreover, a coating film thickness can be easily controlled by performing an application | coating process in multiple times. Various application methods such as spraying, brushing, and roller can be adopted for the application step, but a dipping method that enables a roll-to-roll process is particularly preferable.

本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明の正極を備えている。負極及び電解液は、公知のものを用いることができる。負極は、集電体と、集電体に結着された負極活物質層とからなる。負極活物質層は、負極活物質とバインダーとを少なくとも含み、導電助剤を含んでもよい。負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボン、ケイ素、炭素繊維、スズ(Sn)、酸化ケイ素など公知のものを用いることができる。またSiOx(0.3≦x≦1.6)で表されるケイ素酸化物を用いることも好ましい。このケイ素酸化物粉末の各粒子は、不均化反応によって微細なSiと、Siを覆うSiO2とに分解したSiOxからなる。xが下限値未満であると、Si比率が高くなるため充放電時の体積変化が大きくなりすぎてサイクル特性が低下する。またxが上限値を超えると、Si比率が低下してエネルギー密度が低下するようになる。0.5≦x≦1.5の範囲が好ましく、0.7≦x≦1.2の範囲がさらに望ましい。 The lithium ion secondary battery of the present invention includes the positive electrode of the present invention. A well-known thing can be used for a negative electrode and electrolyte solution. The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer bound to the current collector. The negative electrode active material layer includes at least a negative electrode active material and a binder, and may include a conductive additive. As the negative electrode active material, known materials such as graphite, hard carbon, silicon, carbon fiber, tin (Sn), and silicon oxide can be used. It is also preferable to use a silicon oxide represented by SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6). Each particle of the silicon oxide powder is composed of SiO x decomposed into fine Si and SiO 2 covering Si by a disproportionation reaction. When x is less than the lower limit, the Si ratio increases, so that the volume change during charge / discharge becomes too large, and the cycle characteristics deteriorate. When x exceeds the upper limit value, the Si ratio is lowered and the energy density is lowered. A range of 0.5 ≦ x ≦ 1.5 is preferable, and a range of 0.7 ≦ x ≦ 1.2 is more desirable.

一般に、酸素を断った状態であれば800℃以上で、ほぼすべてのSiOが不均化して二相に分離すると言われている。具体的には、非結晶性のSiO粉末を含む原料酸化ケイ素粉末に対して、真空中または不活性ガス中などの不活性雰囲気中で800〜1200℃、1〜5時間の熱処理を行うことで、非結晶性のSiO2相および結晶性のSi相の二相を含むケイ素酸化物粉末が得られる。 In general, when oxygen is turned off, it is said that almost all SiO disproportionates and separates into two phases at 800 ° C. or higher. Specifically, the raw material silicon oxide powder containing amorphous SiO powder is subjected to heat treatment at 800 to 1200 ° C. for 1 to 5 hours in an inert atmosphere such as in a vacuum or an inert gas. A silicon oxide powder containing two phases of an amorphous SiO 2 phase and a crystalline Si phase is obtained.

またケイ素酸化物として、SiOxに対し炭素材料を1〜50質量%で複合化したものを用いることもできる。炭素材料を複合化することで、サイクル特性が向上する。炭素材料の複合量が1質量%未満では導電性向上の効果が得られず、50質量%を超えるとSiOxの割合が相対的に減少して負極容量が低下してしまう。炭素材料の複合量は、SiOxに対して5〜30質量%の範囲が好ましく、5〜20質量%の範囲がさらに望ましい。SiOxに対して炭素材料を複合化するには、CVD法などを利用することができる。 As silicon oxides, with respect to SiO x may be used as complexed with from 1 to 50% by weight of carbon material. By combining carbon materials, cycle characteristics are improved. If the composite amount of the carbon material is less than 1% by mass, the effect of improving the conductivity cannot be obtained, and if it exceeds 50% by mass, the proportion of SiO x is relatively decreased and the negative electrode capacity is decreased. The composite amount of the carbon material is preferably in the range of 5 to 30% by mass, more preferably in the range of 5 to 20% by mass with respect to SiO x . In order to combine the carbon material with SiO x , a CVD method or the like can be used.

ケイ素酸化物粉末は平均粒径が1μm〜10μmの範囲にあることが望ましい。平均粒径が10μmより大きいと非水系二次電池の充放電特性が低下し、平均粒径が1μmより小さいと凝集して粗大な粒子となるため同様に非水系二次電池の充放電特性が低下する場合がある。   The silicon oxide powder desirably has an average particle size in the range of 1 μm to 10 μm. When the average particle size is larger than 10 μm, the charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery are degraded.When the average particle size is less than 1 μm, the particles are aggregated and become coarse particles. May decrease.

負極における集電体、バインダー及び導電助剤は、正極活物質層で用いられるものと同様のものを用いることができる。   As the current collector, binder, and conductive additive in the negative electrode, the same materials as those used in the positive electrode active material layer can be used.

上記した正極及び負極を用いる本発明のリチウムイオン二次電池は、特に限定されない公知の電解液、セパレータを用いることができる。   The lithium ion secondary battery of the present invention using the positive electrode and the negative electrode described above can use known electrolyte solutions and separators that are not particularly limited.

電解液は、有機溶媒に電解質であるリチウム金属塩を溶解させたものである。電解液は、特に限定されない。有機溶媒として、非プロトン性有機溶媒、たとえばプロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、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)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)等から選ばれる一種以上を用いることができる。少なくともフルオロエチレンカーボネート(FEC)を用いるのが好ましい。   The electrolytic solution is obtained by dissolving a lithium metal salt as an electrolyte in an organic solvent. The electrolytic solution is not particularly limited. As an organic solvent, from aprotic organic solvents such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), fluoroethylene carbonate (FEC), etc. One or more selected can be used. It is preferable to use at least fluoroethylene carbonate (FEC).

また、溶解させる電解質としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiI、LiClO4、LiCF3SO3等の有機溶媒に可溶なリチウム金属塩を用いることができる。 As the electrolyte to be dissolved, a lithium metal salt soluble in an organic solvent such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiI, LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 can be used.

例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの有機溶媒にLiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3等のリチウム金属塩を0.5mol/lから1.7mol/l程度の濃度で溶解させた溶液を使用することができる。 For example, an organic solvent such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, or dimethyl carbonate is mixed with a lithium metal salt such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 at a concentration of about 0.5 mol / l to 1.7 mol / l. A dissolved solution can be used.

セパレータは、正極と負極とを分離し電解液を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン等の薄い微多孔膜を用いることができる。また、これらの微多孔膜は無機物を主とする耐熱層が設けられていてもよく、用いられる無機物としては酸化アルミニウムや酸化チタンが好ましい。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolytic solution, and a thin microporous film such as polyethylene or polypropylene can be used. In addition, these microporous films may be provided with a heat-resistant layer mainly composed of an inorganic substance, and the inorganic substance used is preferably aluminum oxide or titanium oxide.

本発明のリチウムイオン二次電池は、形状に特に限定はなく、円筒型、積層型、コイン型等、種々の形状を採用することができる。いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極にセパレータを挟装させて電極体とし、正極集電体および負極集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後、この電極体を電解液とともに電池ケースに密閉して電池となる。   The lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited in shape, and various shapes such as a cylindrical shape, a stacked shape, and a coin shape can be adopted. In any case, the separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body, and the current collector is connected between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. After being connected using a lead or the like, this electrode body is sealed in a battery case together with an electrolytic solution to form a battery.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

<正極の作製>
正極活物質としてのLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(Mgドープ済み)が94質量部と、導電助剤としてのアセチレンブラック(AB)が3質量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)が3質量部と、を含む混合スラリーをアルミニウム箔(集電体)の表面にドクターブレードを用いて塗布し、乾燥させて約15μmの厚さの正極活物質層をもつ正極を作製した。
<Preparation of positive electrode>
94 parts by mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (Mg doped) as the positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black (AB) as the conductive additive, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder ) Was applied to the surface of an aluminum foil (current collector) using a doctor blade, and dried to prepare a positive electrode having a positive electrode active material layer having a thickness of about 15 μm.

濃度0.2質量%となるように酸化ホウ素を溶解したエタノール溶液を調製し、このエタノール溶液に上記正極を25℃で10分間浸漬し、その後取り出して風乾させた。この処理を3回繰り返し、酸化ホウ素コート層を形成した。X線回折分析の結果、酸化ホウ素コート層は非晶質(アモルファス)状態であることが確認された。   An ethanol solution in which boron oxide was dissolved to a concentration of 0.2% by mass was prepared. The positive electrode was immersed in this ethanol solution at 25 ° C. for 10 minutes, and then taken out and allowed to air dry. This treatment was repeated three times to form a boron oxide coat layer. As a result of X-ray diffraction analysis, it was confirmed that the boron oxide coating layer was in an amorphous state.

<負極の作製>
先ずSiO粉末(シグマ・アルドリッチ・ジャパン社製、平均粒径5μm)を900℃で2時間熱処理し、平均粒径5μmのSiOx粉末を調製した。この熱処理によって、SiとOとの比が概ね1:1の均質な固体の一酸化ケイ素SiOであれば、固体の内部反応によりSi相とSiO2相の二相に分離する。分離して得られるSi相は非常に微細である。
<Production of negative electrode>
First, SiO powder (manufactured by Sigma-Aldrich Japan, average particle size 5 μm) was heat-treated at 900 ° C. for 2 hours to prepare SiO x powder having an average particle size of 5 μm. With this heat treatment, if silicon monoxide SiO is a homogeneous solid having a ratio of Si to O of approximately 1: 1, it is separated into two phases of Si phase and SiO 2 phase by solid internal reaction. The Si phase obtained by separation is very fine.

このSiOx粉末32質量部と、天然黒鉛50質量部と、導電助剤としてのアセチレンブラック(AB)8質量部と、結着剤としてのポリアミドイミド10質量部を混合し、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ18μmの電解銅箔(集電体)の表面にドクターブレードを用いて塗布し、銅箔上に約15μmの厚さで負極活物質層をもつ負極を作製した。 A slurry was prepared by mixing 32 parts by mass of this SiO x powder, 50 parts by mass of natural graphite, 8 parts by mass of acetylene black (AB) as a conductive additive, and 10 parts by mass of polyamideimide as a binder. This slurry was applied to the surface of an electrolytic copper foil (current collector) having a thickness of 18 μm using a doctor blade, and a negative electrode having a negative electrode active material layer having a thickness of about 15 μm was produced on the copper foil.

<リチウムイオン二次電池の作製>
非水電解液には、フルオロエチレンカーボネート(FEC)とエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジメチルカーボネート(DMC)を4:26:30:40(体積%)で混合した有機溶媒に、LiPF6を1モルの濃度で溶解したものを用いた。
<Production of lithium ion secondary battery>
The non-aqueous electrolyte is an organic solvent in which fluoroethylene carbonate (FEC), ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at 4: 26: 30: 40 (volume%). A solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol was used.

そして上記の正極および負極の間に、セパレータとして両面にアルミナコート層が形成された厚さ20μmの微孔性ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレン積層フィルムを挟装して電極体とした。この電極体をポリプロピレン製ラミネートフィルムで包み込み、周囲を熱融着させてフィルム外装電池を作製した。最後の一辺を熱融着封止する前に上記の非水電解液を注入し、電極体に含浸させた。   A microporous polypropylene / polyethylene / polypropylene laminate film having a thickness of 20 μm and having an alumina coat layer formed on both sides as a separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to obtain an electrode body. This electrode body was wrapped with a polypropylene laminate film, and the periphery was thermally fused to produce a film-clad battery. Before the last side was heat-sealed and sealed, the non-aqueous electrolyte was injected and impregnated into the electrode body.

[比較例1]
酸化ホウ素コート層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして正極を作製し、この正極を用いたこと以外は実施例1と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
[Comparative Example 1]
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the boron oxide coating layer was not formed, and a lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this positive electrode was used.

<試験例>
実施例1と比較例1のリチウムイオン二次電池を用い、先ず温度25℃において0.2C/4.5VでCCCV充電を行い、10分間休止後、CC放電0.33C/3.0Vにおけるサイクル試験前の初期放電容量をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。その後、温度25℃、1CのCCCV充電(定電流定電圧充電)の条件下において4.5Vまで充電し、その電圧で1時間保持し、10分間休止した後、1CのCC放電(定電流放電)で3.0Vにて放電し、10分間休止するサイクルを100サイクル繰り返すサイクル試験をそれぞれ行った。
<Test example>
Using the lithium ion secondary battery of Example 1 and Comparative Example 1, first, CCCV charging was performed at a temperature of 25 ° C. at 0.2 C / 4.5 V, after 10 minutes of rest, the initial stage before the cycle test at CC discharge 0.33 C / 3.0 V Each discharge capacity was measured. The results are shown in Table 1. After that, it is charged to 4.5V under the conditions of CCCV charge (constant current constant voltage charge) at 25 ° C and 1C, held at that voltage for 1 hour, paused for 10 minutes, and then 1C CC discharge (constant current discharge) In each cycle test, a cycle of discharging at 3.0 V and resting for 10 minutes was repeated 100 times.

サイクル試験後、再び温度25℃において0.2C/4.5VでCCCV充電を行い、10分間休止後、CC放電0.33C/3.0Vにおける放電容量をそれぞれ測定した。25℃におけるサイクル試験前の放電容量に対するサイクル試験後の放電容量の割合である容量維持率をそれぞれ算出し、結果を表1に示す。   After the cycle test, CCCV charging was performed again at a temperature of 25 ° C. at 0.2 C / 4.5 V, and after 10 minutes of rest, the discharge capacity at CC discharge 0.33 C / 3.0 V was measured. The capacity retention ratio, which is the ratio of the discharge capacity after the cycle test to the discharge capacity before the cycle test at 25 ° C., was calculated, and the results are shown in Table 1.

<評価>

Figure 2014127235
<Evaluation>
Figure 2014127235

表1から、実施例1のリチウムイオン二次電池は、4.5Vという高電圧で充電するサイクル試験を行ったにも関わらず、比較例1のリチウムイオン二次電池に比べて容量維持率が向上していることがわかる。この効果は、非晶質の酸化ホウ素コート層を形成したことによるものであることが明らかである。   From Table 1, the capacity retention rate of the lithium ion secondary battery of Example 1 is improved compared to the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 despite the fact that a cycle test is performed with a high voltage of 4.5V. You can see that It is clear that this effect is due to the formation of an amorphous boron oxide coating layer.

実施例1と同様にして正極を作製し、同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。   A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1, and a lithium ion secondary battery was produced in the same manner.

[比較例2]
<試験例>
実施例2と比較例2のリチウムイオン二次電池を用い、先ず温度25℃において0.2C/4.5VでCCCV充電を行い、10分間休止後、CC放電0.33C/3.0Vにおけるサイクル試験前の初期放電容量をそれぞれ測定した。結果を表1に示す。その後、温度60℃、1CのCCCV充電(定電流定電圧充電)の条件下において4.5Vまで充電し、その電圧で1時間保持し、10分間休止した後、1CのCC放電(定電流放電)で3.0Vにて放電し、10分間休止するサイクルを100サイクル繰り返すサイクル試験をそれぞれ行った。
[Comparative Example 2]
<Test example>
Using the lithium ion secondary battery of Example 2 and Comparative Example 2, first, CCCV charge was performed at a temperature of 25 ° C. at 0.2 C / 4.5 V, after 10 minutes of rest, the initial stage before the cycle test at CC discharge 0.33 C / 3.0 V Each discharge capacity was measured. The results are shown in Table 1. After that, it is charged to 4.5V under the condition of CCCV charge (constant current and constant voltage charge) at 60 ° C and 1C, held at that voltage for 1 hour, paused for 10 minutes, and then 1C CC discharge (constant current discharge) In each cycle test, a cycle of discharging at 3.0 V and resting for 10 minutes was repeated 100 times.

サイクル試験後、再び温度25℃において0.2C/4.5VでCCCV充電を行い、10分間休止後、CC放電0.33C/3.0Vにおける放電容量をそれぞれ測定した。25℃におけるサイクル試験前の放電容量に対するサイクル試験後の放電容量の割合である容量維持率をそれぞれ算出し、結果を表2に示す。   After the cycle test, CCCV charging was performed again at a temperature of 25 ° C. at 0.2 C / 4.5 V, and after 10 minutes of rest, the discharge capacity at CC discharge 0.33 C / 3.0 V was measured. The capacity retention ratio, which is the ratio of the discharge capacity after the cycle test to the discharge capacity before the cycle test at 25 ° C., was calculated, and the results are shown in Table 2.

<評価>

Figure 2014127235
<Evaluation>
Figure 2014127235

表2から、実施例2のリチウムイオン二次電池は、60℃の高温でサイクル試験を行い、しかも4.5Vという高電圧で充電しているにも関わらず、比較例2のリチウムイオン二次電池に比べて容量維持率が向上していることがわかる。この効果は、非晶質の酸化ホウ素コート層を形成したことによるものであることが明らかである。   From Table 2, the lithium ion secondary battery of Example 2 was subjected to a cycle test at a high temperature of 60 ° C. and was charged at a high voltage of 4.5 V, but the lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 It can be seen that the capacity retention rate is improved as compared with. It is clear that this effect is due to the formation of an amorphous boron oxide coating layer.

この理由を解明すべく、実施例2と比較例2のリチウムイオン二次電池について上記サイクル試験前とサイクル試験後のインピーダンス特性を評価した。具体的には、温度25℃、電圧3.5Vにおいて0.02Hz−1,000,000Hzまで周波数を変化させ、0.1Hzにおける/Z/値をインピーダンス値とした。結果を表3に示す。   In order to elucidate the reason, the impedance characteristics of the lithium ion secondary batteries of Example 2 and Comparative Example 2 before and after the cycle test were evaluated. Specifically, the frequency was changed from 0.02 Hz to 1,000,000 Hz at a temperature of 25 ° C. and a voltage of 3.5 V, and the impedance value was / Z / value at 0.1 Hz. The results are shown in Table 3.

Figure 2014127235
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比較例2に比べて、実施例2のリチウムイオン二次電池はサイクル試験後でも0.1Hzの抵抗が低く抑えられていることがわかる。したがって、抵抗増加の低減が容量維持率が優れることの一因となっていると考えられる。   Compared to Comparative Example 2, it can be seen that the lithium ion secondary battery of Example 2 has a low resistance of 0.1 Hz even after the cycle test. Therefore, it is considered that the decrease in resistance increase contributes to the excellent capacity retention rate.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極は、電気自動車やハイブリッド自動車のモータ駆動用、パソコン、携帯通信機器、家電製品、オフィス機器、産業機器などに利用されるリチウムイオン二次電池用正極として有用であり、そのリチウムイオン二次電池は特に、大容量、大出力が必要な電気自動車やハイブリッド自動車のモータ駆動用に最適に用いることができる。   The positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present invention is useful as a positive electrode for a lithium ion secondary battery used in motor driving of electric vehicles and hybrid vehicles, personal computers, portable communication devices, home appliances, office equipment, industrial equipment, etc. In particular, the lithium ion secondary battery can be optimally used for driving a motor of an electric vehicle or a hybrid vehicle that requires a large capacity and a large output.

Claims (8)

集電体と該集電体に結着された正極活物質層とを含み、
該正極活物質層はLixNiaCobMncO2、LixCobMncO2、LixNiaMncO2、LixNiaCobO2及びLi2MnO3(但し0.5≦x≦1.5、0.1≦a<1、0.1≦b<1、0.1≦c<1)から選ばれるLi化合物又は固溶体を含む正極活物質粒子と、該正極活物質粒子どうしを結着するとともに該正極活物質粒子と該集電体とを結着する結着部と、該正極活物質粒子の少なくとも一部表面を被覆する非晶質の酸化ホウ素コート層と、からなることを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極。
A current collector and a positive electrode active material layer bound to the current collector,
Positive electrode active material layer is Li x Ni a Co b Mn c O 2, Li x Co b Mn c O 2, Li x Ni a Mn c O 2, Li x Ni a Co b O 2 and Li 2 MnO 3 (where The positive electrode active material particles containing a Li compound or a solid solution selected from 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 0.1 ≦ a <1, 0.1 ≦ b <1, 0.1 ≦ c <1) and the positive electrode active material particles are bound to each other. A binding portion that binds the positive electrode active material particles and the current collector, and an amorphous boron oxide coating layer that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material particles. Positive electrode for lithium ion secondary battery.
前記酸化ホウ素コート層の厚さは1nm〜100nmである請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極。   2. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the boron oxide coating layer has a thickness of 1 nm to 100 nm. 前記酸化ホウ素コート層は、前記結着部の少なくとも一部表面にも形成されている請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用正極。   3. The positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the boron oxide coat layer is also formed on at least a part of the surface of the binding part. 前記正極活物質粒子はLixNiaCobMncO2である請求項1〜3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用正極。 The positive active material particles Li x Ni a Co b Mn c O 2 positive electrode for a lithium ion secondary battery according to any of claims 1 to 3. 請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用正極の製造方法であって、LixNiaCobMncO2、LixCobMncO2、LixNiaMncO2、LixNiaCobO2及びLi2MnO3(但し0.5≦x≦1.5、0.1≦a<1、0.1≦b<1、0.1≦c<1)から選ばれるLi化合物又は固溶体を含む正極活物質粒子と結着剤を含むスラリーを集電体表面に塗布し乾燥して正極活物質層を形成する工程と、酸化ホウ素が溶媒に溶解した酸化ホウ素溶液を該正極活物質層に塗布し乾燥して非晶質の酸化ホウ素コート層を形成する工程と、を行うことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極の製造方法。 A method for producing a positive electrode for a secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein Li x Ni a Co b Mn c O 2 , Li x Co b Mn c O 2 , Li x Ni a Mn c O 2 , Li x Ni a Co b O 2 and Li 2 MnO 3 (where 0.5 ≦ x ≦ 1.5, 0.1 ≦ a <1, 0.1 ≦ b <1, 0.1 ≦ c <1) are included. Applying a slurry containing positive electrode active material particles and a binder to the surface of the current collector and drying to form a positive electrode active material layer; and applying a boron oxide solution in which boron oxide is dissolved in a solvent to the positive electrode active material layer And drying to form an amorphous boron oxide coating layer. A method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery. 前記酸化ホウ素溶液を前記正極活物質層に塗布する工程はディッピング法にて行う請求項5に記載の二次電池用正極の製造方法。   6. The method for producing a positive electrode for a secondary battery according to claim 5, wherein the step of applying the boron oxide solution to the positive electrode active material layer is performed by a dipping method. 請求項1〜4のいずれかに記載の前記正極を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode according to claim 1. 4.3V以上の高電圧で駆動されることを特徴とする請求項7に記載のリチウムイオン二次電池。   8. The lithium ion secondary battery according to claim 7, wherein the lithium ion secondary battery is driven at a high voltage of 4.3 V or more.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105374996A (en) * 2015-09-23 2016-03-02 彩虹集团电子股份有限公司 Method for treatment on high-voltage Ni-Co-Mn ternary positive electrode material by surface drying method
WO2016047056A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
EP3429000A4 (en) * 2017-05-15 2019-01-16 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Modified positive active material and preparation method therefor, and electrochemical energy storage device
CN109565041A (en) * 2016-08-02 2019-04-02 苹果公司 Cathode material and preparation method based on nickel coating
CN110112393A (en) * 2019-05-17 2019-08-09 东莞维科电池有限公司 A kind of positive electrode, and its preparation method and application
CN110121801A (en) * 2016-12-22 2019-08-13 株式会社Posco Positive electrode active materials and preparation method thereof and lithium secondary battery comprising it
WO2020067830A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material for secondary battery, method for producing same, and lithium secondary battery comprising same
US11043695B2 (en) 2015-06-30 2021-06-22 Sumitomo Chemical Company, Limited Lithium-containing composite oxide, cathode active material, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
US20210234151A1 (en) * 2020-01-24 2021-07-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Positive electrode material, non-aqueous electrolyte secondary battery, and method of producing positive electrode material
WO2022014858A1 (en) * 2020-07-16 2022-01-20 주식회사 엘 앤 에프 Positive electrode active material for lithium secondary battery
CN114975912A (en) * 2022-04-29 2022-08-30 远景动力技术(江苏)有限公司 Ternary cathode material and application thereof
WO2022210976A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 日本ゼオン株式会社 Electrode for electrochemical element, and electrochemical element

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358953A (en) * 2001-04-02 2002-12-13 Samsung Sdi Co Ltd Positive electrode for lithium secondary battery and its manufacturing method
JP2011171113A (en) * 2010-02-18 2011-09-01 Sanyo Electric Co Ltd Positive active material for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and the lithium secondary battery using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002358953A (en) * 2001-04-02 2002-12-13 Samsung Sdi Co Ltd Positive electrode for lithium secondary battery and its manufacturing method
JP2011171113A (en) * 2010-02-18 2011-09-01 Sanyo Electric Co Ltd Positive active material for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and the lithium secondary battery using the same

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016047056A1 (en) * 2014-09-25 2016-03-31 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
US11043695B2 (en) 2015-06-30 2021-06-22 Sumitomo Chemical Company, Limited Lithium-containing composite oxide, cathode active material, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
CN105374996A (en) * 2015-09-23 2016-03-02 彩虹集团电子股份有限公司 Method for treatment on high-voltage Ni-Co-Mn ternary positive electrode material by surface drying method
CN109565041B (en) * 2016-08-02 2022-08-19 苹果公司 Cathode material based on nickel coating and preparation method
CN109565041A (en) * 2016-08-02 2019-04-02 苹果公司 Cathode material and preparation method based on nickel coating
JP2020514970A (en) * 2016-12-22 2020-05-21 ポスコPosco Positive electrode active material, method for producing the same, and lithium secondary battery including the same
CN110121801A (en) * 2016-12-22 2019-08-13 株式会社Posco Positive electrode active materials and preparation method thereof and lithium secondary battery comprising it
US11121367B2 (en) 2017-05-15 2021-09-14 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Modified positive electrode active material, method for preparing the same and electrochemical energy storage device
EP3429000A4 (en) * 2017-05-15 2019-01-16 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Modified positive active material and preparation method therefor, and electrochemical energy storage device
WO2020067830A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 주식회사 엘지화학 Positive electrode active material for secondary battery, method for producing same, and lithium secondary battery comprising same
US11876157B2 (en) 2018-09-28 2024-01-16 Lg Chem, Ltd. Positive electrolyte active material for secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery including same
CN110112393A (en) * 2019-05-17 2019-08-09 东莞维科电池有限公司 A kind of positive electrode, and its preparation method and application
US20210234151A1 (en) * 2020-01-24 2021-07-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Positive electrode material, non-aqueous electrolyte secondary battery, and method of producing positive electrode material
US11967701B2 (en) 2020-01-24 2024-04-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Positive electrode material, non-aqueous electrolyte secondary battery, and method of producing positive electrode material
WO2022014858A1 (en) * 2020-07-16 2022-01-20 주식회사 엘 앤 에프 Positive electrode active material for lithium secondary battery
WO2022210976A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 日本ゼオン株式会社 Electrode for electrochemical element, and electrochemical element
CN114975912A (en) * 2022-04-29 2022-08-30 远景动力技术(江苏)有限公司 Ternary cathode material and application thereof
CN114975912B (en) * 2022-04-29 2023-08-29 远景动力技术(江苏)有限公司 Ternary positive electrode material and application thereof

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