JP2015115105A - Lithium ion secondary battery, production method of positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing method of positive electrode for lithium ion secondary battery - Google Patents

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悠記 武井
雅継 中野
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雅継 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress gas generation during high temperature storage.SOLUTION: A lithium ion secondary battery includes a positive electrode containing lithium nickel composite oxide particles of high Ni ratio, and a separator. On the surface of the lithium composite oxide particles, a coating layer containing at least one oxo acid ion represented by any one of general formulae (2)-(6) is formed, and at least any one of the positive electrode and separator has a coating layer containing at least an inorganic filler. In the general formulae (2)-(6), X is any one of P or Si, n is a natural number of 7 or less, and m is a natural number.

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、およびリチウムイオン二次電池用正極の製造方法に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery, a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, and a method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery.

近年、リチウムイオン(lithium ion)二次電池において、高い電位および高容量を実現する正極活物質として、ニッケル(nickel)を含んだリチウムニッケル複合酸化物を用いる技術が提案されている。   In recent years, a technique using a lithium nickel composite oxide containing nickel as a positive electrode active material that achieves a high potential and a high capacity in a lithium ion secondary battery has been proposed.

ここで、リチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池では、満充電状態で高温保存した場合に、多量のガス(gas)が発生し、電池内の内圧が上昇してしまうことが問題になっていた。   Here, in a lithium ion secondary battery using a lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material, a large amount of gas is generated when stored at a high temperature in a fully charged state, and the internal pressure in the battery increases. It became a problem.

例えば、特許文献1には、リチウムニッケル複合酸化物の表面に残存する水酸化リチウム(LiOH)と、二酸化炭素(CO)とが反応して生成した炭酸リチウム(LiCO)が、高温時にガスを発生させることが記載されている。また、特許文献1には、リチウムニッケル複合酸化物を洗浄することによって、表面に存在するガス発生の原因である上述のリチウム化合物を低減し、ガス発生を抑制する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) produced by a reaction between lithium hydroxide (LiOH) remaining on the surface of a lithium nickel composite oxide and carbon dioxide (CO 2 ) has a high temperature. It is described that gas is sometimes generated. Patent Document 1 discloses a technique for reducing the above-described lithium compound, which is a cause of gas generation existing on the surface, and suppressing gas generation by cleaning the lithium nickel composite oxide.

特開2013−026199号公報JP 2013-026199 A

しかし、特許文献1に記載された技術では、洗浄によってリチウムニッケル複合酸化物のリチウム(Li)が減少してしまうため、リチウムイオン二次電池の初期放電容量が低下してしまうという問題があった。また、洗浄後のリチウムニッケル複合酸化物では、Liのサイト(site)にニッケル(Ni)が混入する現象(すなわち、カチオンミキシング(cation mixing)現象)が多量に発生するため、出力特性、充放電サイクル特性についても低下してしまうという問題があった。   However, the technique described in Patent Document 1 has a problem that the initial discharge capacity of the lithium ion secondary battery is reduced because the lithium (Li) of the lithium nickel composite oxide is reduced by the cleaning. . Further, in the lithium nickel composite oxide after cleaning, a phenomenon that nickel (Ni) is mixed into a Li site (that is, cation mixing phenomenon) occurs in a large amount. There was also a problem that the cycle characteristics were also lowered.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電池特性を低下させることなく、ガス発生を抑制することが可能な、新規かつ改良されたリチウムイオン二次電池、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法、およびリチウムイオン二次電池用正極の製造方法を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a new and improved lithium capable of suppressing gas generation without deteriorating battery characteristics. An object of the present invention is to provide an ion secondary battery, a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, and a method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、下記一般式(1)で示される組成を有するリチウム複合酸化物粒子を含む正極と、セパレータ(separator)と、を備え、前記リチウム複合酸化物粒子には、表面に下記一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸イオンを少なくとも1つ以上含む被覆層が形成され、前記正極または前記セパレータの少なくともどちらか一方は、無機フィラー(filler)を含むコーティング(coating)層を有する、リチウムイオン二次電池が提供される。
前記一般式(1)において、Mは、Al、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceからなる群から選択される1種または2種以上の金属元素であり、
aは、0.20≦a≦1.20であり、
xは、0.80≦x<1.00であり、
yは、0<y≦0.20であり、
zは、0≦z≦0.10であり、
x+y+z=1である。
前記一般式(2)〜(6)において、XはP、Siのどちらかであり、nは7以下の自然数であり、mは自然数である。
In order to solve the above-described problems, according to an aspect of the present invention, the lithium battery includes a positive electrode including lithium composite oxide particles having a composition represented by the following general formula (1), and a separator. The composite oxide particles have a coating layer containing at least one oxo acid ion represented by any one of the following general formulas (2) to (6) formed on the surface, and at least one of the positive electrode and the separator. On the other hand, a lithium ion secondary battery having a coating layer including an inorganic filler is provided.
In the general formula (1), M is selected from the group consisting of Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. One or more metal elements selected,
a is 0.20 ≦ a ≦ 1.20,
x is 0.80 ≦ x <1.00,
y is 0 <y ≦ 0.20,
z is 0 ≦ z ≦ 0.10,
x + y + z = 1.
In the general formulas (2) to (6), X is either P or Si, n is a natural number of 7 or less, and m is a natural number.

この観点によれば、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、満充電状態で高温保存した場合のガス発生を抑制することができる。   According to this aspect, the lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention can suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state.

前記被覆層の被覆率は、1%以上20%以下であってもよい。   The coverage of the coating layer may be 1% or more and 20% or less.

この観点によれば、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、満充電状態で高温保存した場合のガス発生をさらに抑制することができる。   According to this aspect, the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention can further suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state.

前記無機フィラーは、Mg(OH)およびAlのどちらかを少なくとも含んでもよい。 The inorganic filler may include at least one of Mg (OH) 2 and Al 2 O 3 .

この観点によれば、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、満充電状態で高温保存した場合のガス発生をさらに抑制することができる。   According to this aspect, the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention can further suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state.

前記セパレータは、前記無機フィラーを含むコーティング層を有してもよい。   The separator may have a coating layer containing the inorganic filler.

この観点によれば、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、満充電状態で高温保存した場合のガス発生をさらに抑制することができる。   According to this aspect, the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention can further suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state.

前記リチウムイオン二次電池は、グラファイト(graphite)を含む負極をさらに備えてもよい。   The lithium ion secondary battery may further include a negative electrode including graphite.

この観点によれば、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、電池特性を維持したまま、満充電状態で高温保存した場合のガス発生を抑制することができる。   According to this aspect, the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention can suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state while maintaining battery characteristics.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、下記一般式(1)で示される組成を有するリチウム複合酸化物粒子の表面に、機械的なせん断力を加えることで下記一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸イオンからなる群から選択された少なくとも1つ以上を有する被覆層を形成するステップ(step)と、前記被覆層が形成された前記リチウム複合酸化物粒子を加熱するステップと、を含む、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法が提供される。
前記一般式(1)において、Mは、Al、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceからなる群から選択される1種または2種以上の金属元素であり、
aは、0.20≦a≦1.20であり、
xは、0.80≦x<1.00であり、
yは、0<y≦0.20であり、
zは、0≦z≦0.10であり、
x+y+z=1である。
前記一般式(2)〜(4)において、XはP、Siのどちらかであり、nは7以下の自然数であり、mは自然数である。
In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, a mechanical shearing force is applied to the surface of the lithium composite oxide particles having the composition represented by the following general formula (1). A step (step) of forming a coating layer having at least one selected from the group consisting of oxo acid ions represented by any one of the following general formulas (2) to (6); And a step of heating the lithium composite oxide particles. A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery is provided.
In the general formula (1), M is selected from the group consisting of Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. One or more metal elements selected,
a is 0.20 ≦ a ≦ 1.20,
x is 0.80 ≦ x <1.00,
y is 0 <y ≦ 0.20,
z is 0 ≦ z ≦ 0.10,
x + y + z = 1.
In the general formulas (2) to (4), X is either P or Si, n is a natural number of 7 or less, and m is a natural number.

この観点によれば、満充電状態で高温保存した場合のガス発生を抑制することが可能なリチウムイオン二次電池用正極活物質を製造することが可能である。   According to this aspect, it is possible to produce a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery that can suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state.

前記リチウム複合酸化物粒子を加熱するステップは、酸化性雰囲気下で行われてもよい。   The step of heating the lithium composite oxide particles may be performed in an oxidizing atmosphere.

この観点によれば、満充電状態で高温保存した場合のガス発生をさらに抑制することが可能なリチウムイオン二次電池用正極活物質を製造することが可能である。   According to this aspect, it is possible to manufacture a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery that can further suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state.

さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の製造方法で製造されたリチウムイオン二次電池用正極活物質を集電体に塗布するステップを含み、前記集電体に塗布するステップは、露点温度−40℃以下で行われる、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法が提供される。   Furthermore, in order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, the method includes a step of applying a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery manufactured by the above manufacturing method to a current collector, The step of applying to the electric body is performed at a dew point temperature of −40 ° C. or lower, and a method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery is provided.

この観点によれば、満充電状態で高温保存した場合のガス発生を抑制することが可能なリチウムイオン二次電池を製造することが可能である。   According to this aspect, it is possible to manufacture a lithium ion secondary battery capable of suppressing gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state.

以上説明したように本発明によれば、リチウムイオン二次電池の電池特性を低下させることなく、ガス発生を抑制することが可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to suppress gas generation without deteriorating the battery characteristics of the lithium ion secondary battery.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure of the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例1、比較例1および2、参考例の各発生ガス量をヒストグラムにしたグラフ図である。It is the graph which made each histogram the amount of generated gas of Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and a reference example. 実施例13、比較例3および参考例における各Cレートに対する放電容量をプロットしたグラフ図である。It is the graph which plotted the discharge capacity with respect to each C rate in Example 13, Comparative example 3, and a reference example. 実施例1に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のMoに対するEDX像である。4 is an EDX image of Mo of the lithium nickel composite oxide particles according to Example 1. FIG. 実施例1に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のNiに対するEDX像である。2 is an EDX image of Ni of the lithium nickel composite oxide particles according to Example 1. FIG. 実施例2に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のWに対するEDX像である。3 is an EDX image of lithium nickel composite oxide particles according to Example 2 with respect to W. FIG. 実施例2に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のNiに対するEDX像である。4 is an EDX image of Ni of the lithium nickel composite oxide particles according to Example 2. FIG.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

<1.本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の概要>
まず、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の概要について説明を行う。
<1. Overview of Lithium Ion Secondary Battery According to One Embodiment of the Present Invention>
First, an outline of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described.

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、正極活物質としてリチウムニッケル複合酸化物を含む。リチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池は、高電位および高放電容量を実現することができる。一方、リチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池は、満充電状態で高温保存した場合に、多量のガスが発生し、電池の内圧が上昇してしまうという問題があった。   The lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention contains lithium nickel complex oxide as a positive electrode active material. A lithium ion secondary battery using a lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material can realize a high potential and a high discharge capacity. On the other hand, a lithium ion secondary battery using a lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material has a problem that a large amount of gas is generated and the internal pressure of the battery rises when stored at a high temperature in a fully charged state. It was.

特に、ニッケル(Ni)比率が高い下記一般式(1)で表されるリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いた場合、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度(energy density)が高くなるため、上記問題が顕著であった。   In particular, when a lithium nickel composite oxide represented by the following general formula (1) having a high nickel (Ni) ratio is used as the positive electrode active material, the energy density of the lithium ion secondary battery is increased. The above problem was remarkable.

なお、上記の一般式(1)において、Mは、Al、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceからなる群から選択される1種または2種以上の金属元素であり、
aは、0.20≦a≦1.20であり、
xは、0.80≦x<1.00であり、
yは、0<y≦0.20であり、
zは、0≦z≦0.10であり、
x+y+z=1である。
In the general formula (1), M represents Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. One or more metal elements selected from the group consisting of:
a is 0.20 ≦ a ≦ 1.20,
x is 0.80 ≦ x <1.00,
y is 0 <y ≦ 0.20,
z is 0 ≦ z ≦ 0.10,
x + y + z = 1.

ここで、特許文献1に開示されているように、上記問題を解決するための方法として、例えば、リチウムニッケル複合酸化物を洗浄することで、表面に残存するアルカリ(alkali)成分であるLiOHおよびLiCOを除去する方法が提案されている。しかし、上記の方法では、リチウムニッケル複合酸化物を洗浄することで、Liが減少してしまうため、リチウムイオン二次電池の初期放電容量が低下してしまうという問題があった。 Here, as disclosed in Patent Document 1, as a method for solving the above problems, for example, by washing lithium nickel composite oxide, LiOH, which is an alkali component remaining on the surface, and LiOH A method for removing Li 2 CO 3 has been proposed. However, the above method has a problem that the initial discharge capacity of the lithium ion secondary battery is reduced because Li is reduced by washing the lithium nickel composite oxide.

そこで、本発明者は、上記の問題点等を詳細に検討することにより、本発明を想到するに至った。本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に、下記一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸(oxyacid)イオンを少なくとも1つ以上含む被覆層が形成され、かつ、正極またはセパレータの少なくともどちらか一方は、無機フィラーを含むコーティング層を有する。   Therefore, the present inventor has come up with the present invention by examining the above-mentioned problems in detail. The lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention includes at least an oxoacid ion represented by any one of the following general formulas (2) to (6) on the surface of the lithium nickel composite oxide particle. A coating layer including one or more is formed, and at least one of the positive electrode and the separator has a coating layer including an inorganic filler.

なお、上記の一般式(2)〜(6)において、Xは、P、Siのどちらかであり、nは7以下の自然数であり、mは自然数である。   In the above general formulas (2) to (6), X is either P or Si, n is a natural number of 7 or less, and m is a natural number.

ここで、上記オキソ酸イオンを含む酸および化合物は、強力な酸化剤として作用する。そのため、表面にオキソ酸イオンを含む被覆層が形成されたリチウムニッケル複合酸化物粒子は、被覆層形成後の加熱処理によって、表面に残存するLiOHおよびLiCOが酸化され、COが放出される。かかる構成によれば、リチウムイオン二次電池を高温保存した際に電池内で発生するCOをあらかじめ放出させることができるため、リチウムイオン二次電池を満充電状態で高温保存した場合のガス発生を抑制することができる。 Here, the acid and the compound containing the oxo acid ion act as a strong oxidizing agent. Therefore, in the lithium nickel composite oxide particles having a coating layer containing oxo acid ions on the surface, LiOH and Li 2 CO 3 remaining on the surface are oxidized by the heat treatment after the coating layer is formed, and CO 2 is released. Is done. According to such a configuration, CO 2 generated in the battery when the lithium ion secondary battery is stored at a high temperature can be released in advance, so that gas generation occurs when the lithium ion secondary battery is stored at a high temperature in a fully charged state. Can be suppressed.

また、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、上記オキソ酸イオンを含む酸または化合物の酸化作用によって、表面に残存するLiOHおよびLiCO等のアルカリ成分を除去するため、Liを減少させることがない。したがって、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池によれば、初期放電容量の低下を防止することができる。 Further, the lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention removes alkaline components such as LiOH and Li 2 CO 3 remaining on the surface by the oxidizing action of the acid or compound containing the oxo acid ion, Li is not reduced. Therefore, according to the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention, the fall of initial stage discharge capacity can be prevented.

さらに、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、正極またはセパレータの少なくともどちらか一方に、無機フィラーを含むコーティング層を有する。一般的なリチウムイオン二次電池では、十分に充電した状態で高温保存した場合、電解液が正極表面にて酸化されて分解し、ガスが発生することがある。本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、無機フィラーを含むコーティング層によって正極とセパレータとが直接接触することを防止するため、高い酸化状態の正極/セパレータ界面における電解液の分解を抑制することができる。したがって、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池によれば、満充電状態で高温保存した場合のガス発生を抑制することができる。   Furthermore, the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention has a coating layer containing an inorganic filler in at least any one of a positive electrode or a separator. In a general lithium ion secondary battery, when stored at a high temperature in a sufficiently charged state, the electrolytic solution may be oxidized and decomposed on the positive electrode surface to generate gas. In the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, in order to prevent the positive electrode and the separator from coming into direct contact with the coating layer containing the inorganic filler, the electrolyte solution is decomposed at the high oxidation state positive electrode / separator interface. Can be suppressed. Therefore, according to the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention, gas generation | occurrence | production at the time of high-temperature storage in a full charge state can be suppressed.

特に、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池では、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に酸化剤であるオキソ酸イオンを含む被覆層を形成するため、正極表面において電解液の分解が発生しやすい。そのため、上述した無機フィラーを含むコーティング層をセパレータに形成することで、より好適に電解液の分解を抑制することができる。   In particular, in the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, the coating layer containing the oxo acid ion that is an oxidant is formed on the surface of the lithium nickel composite oxide particles, so that the electrolytic solution is decomposed on the surface of the positive electrode. Likely to happen. Therefore, by forming the coating layer containing the inorganic filler described above on the separator, it is possible to more suitably suppress the decomposition of the electrolytic solution.

以上説明したように、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池によれば、初期放電容量、出力特性および充放電サイクル特性を維持しながら、満充電状態で高温保存した際のガス発生を抑制することが可能である。   As described above, according to the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, gas is generated when stored at a high temperature in a fully charged state while maintaining initial discharge capacity, output characteristics, and charge / discharge cycle characteristics. Can be suppressed.

<2.リチウムイオン二次電池の構成>
以下では、図1を参照して、上述した本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池10の具体的な構成について説明を行う。図1は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の構成を説明する説明図である。
<2. Configuration of lithium ion secondary battery>
Below, with reference to FIG. 1, the specific structure of the lithium ion secondary battery 10 which concerns on one Embodiment of this invention mentioned above is demonstrated. FIG. 1 is an explanatory view illustrating the configuration of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、リチウムイオン二次電池10は、リチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたリチウムイオン二次電池であり、正極20と、負極30と、セパレータ層40と、を備える。なお、リチウムイオン二次電池10の形態は、特に限定されない。例えば、リチウムイオン二次電池10は、円筒形、角形、ラミネート(laminate)形、ボタン(button)形等のいずれであってもよい。   As shown in FIG. 1, a lithium ion secondary battery 10 is a lithium ion secondary battery using a lithium nickel composite oxide as a positive electrode active material, and includes a positive electrode 20, a negative electrode 30, and a separator layer 40. . The form of the lithium ion secondary battery 10 is not particularly limited. For example, the lithium ion secondary battery 10 may be any one of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a button shape, and the like.

正極20は、集電体21と、正極活物質層22とを備える。集電体21は、例えばアルミニウム(aluminium)等で構成される。   The positive electrode 20 includes a current collector 21 and a positive electrode active material layer 22. The current collector 21 is made of, for example, aluminum.

正極活物質層22は、少なくとも正極活物質および導電剤を含み、結着剤をさらに含んでいてもよい。また、正極活物質は、高Ni比率のリチウムニッケル複合酸化物を含む。本発明の一実施形態に係る高Ni比率のリチウムニッケル複合酸化物は、例えば、以下の一般式(1)で示される組成を有する。なお、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、高Ni比率のリチウムニッケル複合酸化物以外に、複数の活物質を正極活物質として含んでいてもよい。   The positive electrode active material layer 22 includes at least a positive electrode active material and a conductive agent, and may further include a binder. The positive electrode active material contains a lithium nickel composite oxide having a high Ni ratio. The high nickel ratio lithium nickel composite oxide according to an embodiment of the present invention has, for example, a composition represented by the following general formula (1). In addition, the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention may contain several active material as a positive electrode active material other than lithium nickel complex oxide of a high Ni ratio.

ここで、上記一般式(1)において、Mは、Al、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceからなる群から選択される1種または2種以上の金属元素であり、
aは、0.20≦a≦1.20であり、
xは、0.80≦x<1.00であり、
yは、0<y≦0.20であり、
zは、0≦z≦0.10であり、
x+y+z=1である。
Here, in the general formula (1), M represents Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. One or more metal elements selected from the group consisting of:
a is 0.20 ≦ a ≦ 1.20,
x is 0.80 ≦ x <1.00,
y is 0 <y ≦ 0.20,
z is 0 ≦ z ≦ 0.10,
x + y + z = 1.

また、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池において、上記で示した組成を有する高Ni比率のリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面には、下記一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸イオンを含む被覆層が形成される。   Moreover, in the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention, the particle | grain surface of the lithium nickel complex oxide of the high Ni ratio which has the composition shown above has the following general formula (2)-(6). The coating layer containing the oxo acid ion represented by either is formed.

ここで、上記一般式(2)〜(6)において、XはP、Siのどちらかであり、nは7以下の自然数であり、mは自然数である。   Here, in the general formulas (2) to (6), X is either P or Si, n is a natural number of 7 or less, and m is a natural number.

上記一般式(2)〜(6)で表されるオキソ酸イオンは、具体的には、オキソ酸イオンが縮合して形成されたポリオキソ酸(polyoxometalate)イオンである。さらに、具体的には、ポリオキソ酸イオンは、一種類の遷移金属イオンから構成されるイソポリ酸(isopoly acid)イオン、およびポリ酸骨格にヘテロ原子(リン(P)、ケイ素(Si)など)が含まれたヘテロポリ酸(heteropoly acid)イオンである。   The oxo acid ions represented by the general formulas (2) to (6) are specifically polyoxo acid ions formed by condensation of oxo acid ions. More specifically, the polyoxoacid ion includes an isopolyacid ion composed of one kind of transition metal ion, and a heteroatom (phosphorus (P), silicon (Si), etc.) in the polyacid skeleton. Heteropoly acid ions included.

また、上記一般式(2)〜(6)で表されるオキソ酸イオンを含む化合物は、例えば、モリブデン酸アンモニウム(ammonium molybdate)、ケイタングステン酸(silicotungstic acid)、リンモリブデン酸(phosphomolybdic acid)、リンタングステン酸アンモニウム(ammonium phosphotungstate)、リンモリブデン酸アンモニウム(ammonium phosphomolybdate)、メタバナジン酸アンモニウム(ammonium metavanadate)であってもよい。   The compounds containing oxo acid ions represented by the general formulas (2) to (6) include, for example, ammonium molybdate, silicotungstic acid, phosphomolybdic acid, It may be ammonium phosphotungstate, ammonium phosphomolybdate, or ammonium metavanadate.

上記一般式(2)〜(6)で表されるオキソ酸イオンは、複数の酸素原子が結合しているため中心元素の酸化数が高く、強力な酸化剤として働く。したがって、一般式(2)〜(6)で表されるオキソ酸イオンを含む被覆層が形成されたリチウムニッケル複合酸化物粒子では、加熱処理により表面に残存するLiOHおよびLiCO等のアルカリ成分が酸化され、CO等のガスが放出される。かかる構成によれば、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、高温保存した際に発生するCOガスをあらかじめ電池外に放出しておくことができるため、高温保存した場合のガス発生を抑制することができる。 The oxo acid ions represented by the general formulas (2) to (6) have a high oxidation number of the central element because a plurality of oxygen atoms are bonded to each other, and function as a powerful oxidant. Therefore, in the lithium nickel composite oxide particles in which the coating layer containing oxo acid ions represented by the general formulas (2) to (6) is formed, alkali such as LiOH and Li 2 CO 3 remaining on the surface by the heat treatment The components are oxidized and a gas such as CO 2 is released. According to such a configuration, the lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention can release CO 2 gas generated when stored at high temperature out of the battery in advance. Gas generation can be suppressed.

さらに、リチウムニッケル複合酸化物粒子における被覆層の被覆率は、1%以上20%以下であってもよい。後述する実施例で実証されるように、被覆層の被覆率がこれらの範囲内の値となる場合に、よりガス発生を抑制することができる。例えば、被覆層の被覆率が1%未満である場合、表面に存在するLiOHおよびLiCO等のアルカリ成分をオキソ酸イオンによって酸化しきれなくなるため、ガス発生量が増加する。一方、被覆層の被覆率が20%を超える場合、リチウムニッケル複合酸化物粒子からのリチウムイオンの出入りが被覆層によって阻害されるため、初期放電容量等の電池特性が劣化する。 Furthermore, the coverage of the coating layer in the lithium nickel composite oxide particles may be 1% or more and 20% or less. As demonstrated in the examples described later, when the coverage of the coating layer is a value within these ranges, gas generation can be further suppressed. For example, when the coating rate of the coating layer is less than 1%, alkali components such as LiOH and Li 2 CO 3 present on the surface cannot be oxidized by oxo acid ions, and the amount of gas generated increases. On the other hand, when the coverage of the coating layer exceeds 20%, the entry and exit of lithium ions from the lithium nickel composite oxide particles is hindered by the coating layer, so that battery characteristics such as initial discharge capacity deteriorate.

ここで、リチウムニッケル複合酸化物粒子における被覆層の被覆率は、例えば、X線光電子分光法(X−ray photoelectron spectroscopy:XPS)などによって測定することが可能である。   Here, the coverage of the coating layer in the lithium nickel composite oxide particles can be measured by, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

具体的には、被覆層で被覆されたリチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に対して、XPS測定を行い、結合エネルギー(binding energy)に対するスペクトルを取得する。次に、取得したスペクトル(spectrum)からバックグラウンド(background)を減算し、各ピーク(peak)の面積を算出する。さらに、各元素の結合エネルギーから、どのピークがどの元素に対応するかを算出する。例えば、各元素の結合エネルギーは、以下の表1に記載された値を用いることができる。   Specifically, the XPS measurement is performed on the surface of the lithium nickel composite oxide particles coated with the coating layer, and a spectrum for binding energy is obtained. Next, the background is subtracted from the acquired spectrum, and the area of each peak is calculated. Further, which peak corresponds to which element is calculated from the binding energy of each element. For example, the values described in Table 1 below can be used as the binding energy of each element.

また、元素ごとの光電子の放出効率(感度因子)によって元素ごとのピーク面積を補正し、元素ごとの原子数比を算出する。続いて、オキソ酸イオンに含まれる元素(ただし、酸素およびヘテロ元素を除く)の原子数比を、リチウムニッケル複合酸化物に含まれる元素(ただし、リチウムおよび酸素を除く)およびオキソ酸イオンに含まれる元素(ただし、酸素およびヘテロ元素を除く)の原子数比の和で除算することで被覆率を計算することができる。   Further, the peak area for each element is corrected by the photoelectron emission efficiency (sensitivity factor) for each element, and the atomic ratio for each element is calculated. Subsequently, the atomic ratio of elements contained in oxo acid ions (excluding oxygen and hetero elements) is included in elements (excluding lithium and oxygen) contained in lithium nickel composite oxide and oxo acid ions. The coverage can be calculated by dividing by the sum of the atomic ratios of the elements (except oxygen and heteroelements).

例えば、被覆層に含まれるオキソ酸イオンが[Mo246−であり、リチウムニッケル複合酸化物粒子の組成がLiNi0.8Co0.15Al0.05である場合、Moの原子数比をNi、Co、Al、およびMoの原子数比の和で除算することで、被覆率を計算することができる。 For example, when the oxoacid ion contained in the coating layer is [Mo 7 O 24 ] 6− and the composition of the lithium nickel composite oxide particles is LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , Mo Is divided by the sum of the atomic ratios of Ni, Co, Al, and Mo. Thus, the coverage can be calculated.

なお、以上で説明した高Ni比率のリチウムニッケル複合酸化物の活物質層における含有量は、特に制限されず、従来のリチウムイオン二次電池の正極活物質層に適用される含有量であればいずれであってもよい。   The content in the active material layer of the lithium nickel composite oxide having a high Ni ratio described above is not particularly limited as long as it is a content applied to the positive electrode active material layer of the conventional lithium ion secondary battery. Either may be sufficient.

導電剤は、例えば、ケッチェンブラック(ketjen black)、アセチレンブラック(acetylene black)等のカーボンブラック(carbon black)、天然黒鉛、人造黒鉛等である。なお、導電剤は、正極の導電性を高めるためのものであれば特に制限されない。導電剤の含有量は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池の正極活物質層に適用される含有量であればいずれであってもよい。   Examples of the conductive agent include carbon black such as ketjen black and acetylene black, natural graphite, and artificial graphite. In addition, a conductive agent will not be restrict | limited especially if it is for improving the electroconductivity of a positive electrode. The content of the conductive agent is not particularly limited, and may be any content as long as it is applied to the positive electrode active material layer of the lithium ion secondary battery.

結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene difluoride)、エチレンプロピレンジエン三元共重合体(ethylene−propylene−diene terpolymer)、スチレンブタジエンゴム(styrene−butadiene rubber)、アクリロニトリルブタジエンゴム(acrylonitrile−butadiene rubber)、フッ素ゴム(fluoroelastomer)、ポリ酢酸ビニル(polyvinyl acetate)、ポリメチルメタクリレート(polymethyl methacrylate)、ポリエチレン(polyethylene)、ニトロセルロース(nitrocellulose)等である。なお、結着材は、正極活物質および導電剤を集電体21上に結着させることができるものであれば、特に制限されない。また、結着剤の含有量は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池の正極活物質層に適用される含有量であればいずれであってもよい。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, ethylene-propylene-diene terpolymer, styrene-butylene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, and acrylonitrile butadiene rubber. ), Fluoroelastomer, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyethylene, nitrocellulose, and the like. The binder is not particularly limited as long as it can bind the positive electrode active material and the conductive agent onto the current collector 21. Further, the content of the binder is not particularly limited, and may be any content as long as it is applied to the positive electrode active material layer of the lithium ion secondary battery.

正極活物質層22は、例えば、適当な有機溶媒(例えばN−メチル−2−ピロリドン(N−methyl−2−pyrrolidone))に正極活物質、導電剤、および結着剤を分散させたスラリー(slurry)を集電体21上に塗工し、乾燥、圧延することで形成される。   The positive electrode active material layer 22 includes, for example, a slurry in which a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are dispersed in a suitable organic solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone). slurry) is applied onto the current collector 21, dried and rolled.

負極30は、集電体31と、負極活物質層32とを含む。集電体31は、例えば、銅(cupper)、ニッケル等で構成される。   The negative electrode 30 includes a current collector 31 and a negative electrode active material layer 32. The current collector 31 is made of, for example, copper, nickel, or the like.

負極活物質層32は、リチウムイオン二次電池の負極活物質層として使用されるものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、負極活物質層32は、負極活物質を含み、結着剤をさらに含んでいてもよい。負極活物質は、例えば、黒鉛活物質(人造黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛と天然黒鉛との混合物、人造黒鉛を被覆した天然黒鉛等)、ケイ素(Si)もしくはスズ(Sn)もしくはそれらの酸化物の微粒子と黒鉛活物質との混合物、ケイ素もしくはスズの微粒子、ケイ素もしくはスズを基本材料とした合金、およびLiTi12等の酸化チタン(TiO)系化合物等を使用することができる。なお、ケイ素の酸化物は、SiO(0≦x≦2)で表される。また、負極活物質としては、これらの他に、例えば金属リチウム等を使用することができる。 The negative electrode active material layer 32 may be any material as long as it is used as a negative electrode active material layer of a lithium ion secondary battery. For example, the negative electrode active material layer 32 includes a negative electrode active material, and may further include a binder. Examples of the negative electrode active material include graphite active materials (artificial graphite, natural graphite, a mixture of artificial graphite and natural graphite, natural graphite coated with artificial graphite, etc.), silicon (Si), tin (Sn), or oxides thereof. A mixture of fine particles of graphite and a graphite active material, fine particles of silicon or tin, alloys based on silicon or tin, and titanium oxide (TiO x ) compounds such as Li 4 Ti 5 O 12 can be used. . Note that the oxide of silicon is represented by SiO x (0 ≦ x ≦ 2). In addition to these, for example, metallic lithium can be used as the negative electrode active material.

なお、本発明の一実施形態において、負極活物質は、グラファイトであることがより好ましい。かかる構成によれば、後述する実施例で実証されるように、電池特性を維持しながら、満充電状態で高温保存した際のガス発生を抑制することができる。   In one embodiment of the present invention, the negative electrode active material is more preferably graphite. According to such a configuration, as demonstrated in the examples described later, it is possible to suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state while maintaining battery characteristics.

また、結着剤は、正極活物質層22を構成する結着剤と同様のものが使用可能である。なお、負極活物質と結着剤との質量比は特に制限されず、従来のリチウムイオン二次電池で採用される質量比が本発明でも適用可能である。   Further, as the binder, the same binder as that constituting the positive electrode active material layer 22 can be used. Note that the mass ratio between the negative electrode active material and the binder is not particularly limited, and the mass ratio employed in the conventional lithium ion secondary battery is also applicable in the present invention.

セパレータ層40は、セパレータと、電解液とを含む。   Separator layer 40 includes a separator and an electrolytic solution.

本発明の一実施形態に係るセパレータは、無機フィラーを含むコーティング層を有していてもよい。具体的には、コーティング層は、Mg(OH)またはAlの少なくともどちらか一方を無機フィラーとして含んでいてもよい。かかる構成によれば、無機フィラーを含むコーティング層は、正極とセパレータとの直接の接触を防止するため、高温保存時に正極表面で発生する電解液の酸化、分解を防止し、電解液の分解生成物であるガスの発生を抑制することができる。 The separator according to one embodiment of the present invention may have a coating layer containing an inorganic filler. Specifically, the coating layer may contain at least one of Mg (OH) 2 and Al 2 O 3 as an inorganic filler. According to such a configuration, the coating layer containing the inorganic filler prevents the direct contact between the positive electrode and the separator, thereby preventing the oxidation and decomposition of the electrolytic solution generated on the surface of the positive electrode during high temperature storage, and the decomposition generation of the electrolytic solution. It is possible to suppress the generation of gas that is a product.

ここで、無機フィラーを含むコーティング層は、セパレータの両面に形成されてもよく、セパレータの正極側の片面のみに形成されてもよい。無機フィラーを含むコーティング層は、少なくとも正極側に形成されていれば、正極と電解液との直接の接触を防止することができる。   Here, the coating layer containing an inorganic filler may be formed on both surfaces of the separator, or may be formed only on one surface of the separator on the positive electrode side. If the coating layer containing an inorganic filler is formed at least on the positive electrode side, direct contact between the positive electrode and the electrolytic solution can be prevented.

また、本発明は、上記例示に限定されない。例えば、無機フィラーを含むコーティング層は、セパレータ上ではなく、正極上に形成されてもよい。かかる場合、無機フィラーを含むコーティング層は、正極の両面に形成されることによって、正極とセパレータとの直接の接触を防止することができる。なお、無機フィラーを含むコーティング層は、正極上およびセパレータ上の両方に形成されていてもよいことは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above examples. For example, the coating layer containing an inorganic filler may be formed on the positive electrode instead of on the separator. In such a case, the coating layer containing the inorganic filler can be formed on both surfaces of the positive electrode, thereby preventing direct contact between the positive electrode and the separator. Needless to say, the coating layer containing the inorganic filler may be formed on both the positive electrode and the separator.

なお、本発明の一実施形態に係るセパレータのコーティング層を除く構成は、特に制限されない。本発明の一実施形態に係るセパレータ本体は、リチウムイオン二次電池のセパレータとして使用されるものであれば、どのようなものでも使用可能である。例えば、セパレータとしては、優れた高率放電性能を示す多孔膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。セパレータを構成する材料としては、例えば、ポリエチレン(polyethylene),ポリプロピレン(polypropylene)等に代表されるポリオレフィン(polyolefin)系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate),ポリブチレンテレフタレート(polybuthylene terephthalate)等に代表されるポリエステル(polyester)系樹脂、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene difluoride)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン(hexafluoropropylene)共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル(perfluorovinylether)共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン(tetrafluoroethylene)共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン(trifluoroethylene)共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン(fluoroethylene)共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン(hexafluoroacetone)共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン(ethylene)共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン(propylene)共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン(trifluoropropylene)共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等を使用することができる。なお、セパレータの気孔率も特に制限されず、リチウムイオン二次電池のセパレータが有する気孔率が任意に適用可能である。   In addition, the structure except the coating layer of the separator which concerns on one Embodiment of this invention is not restrict | limited in particular. Any separator body according to an embodiment of the present invention can be used as long as it is used as a separator of a lithium ion secondary battery. For example, as the separator, it is preferable to use a porous film or a non-woven fabric exhibiting excellent high rate discharge performance alone or in combination. Examples of the material constituting the separator include, for example, polyolefin resins represented by polyethylene, polypropylene, and the like, polyethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate. Polyester resin, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluorovinylether (perfluorovinylether) Polymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-fluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoro Acetone (hexafluoroacetone) copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-propylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride- Tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-ethylene-teto It can be used fluoroethylene copolymer. Note that the porosity of the separator is not particularly limited, and the porosity of the separator of the lithium ion secondary battery can be arbitrarily applied.

電解液は、従来からリチウム二次電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定されることなく使用することができる。ここで、電解液は、非水溶媒に電解質塩を含有させた組成を有する。非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(propylene carbonate)、エチレンカーボネート(ethylene carbonate)、ブチレンカーボネート(buthylene carbonate)、クロロエチレンカーボネート(chloroethylene carbonate)、ビニレンカーボネート(vinylene carbonate)等の環状炭酸エステル(ester)類;γ−ブチロラクトン(butyrolactone)、γ−バレロラクトン(valerolactone)等の環状エステル類;ジメチルカーボネート(dimethyl carbonate)、ジエチルカーボネート(diethyl carbonate)、エチルメチルカーボネート(ethylmethyl carbonate)等の鎖状カーボネート(carbonate)類;ギ酸メチル(methyl formate)、酢酸メチル(methyl acetate)、酪酸メチル(methyl butyrate)等の鎖状エステル類;テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)またはその誘導体;1,3−ジオキサン(1,3−dioxane)、1,4−ジオキサン(1,4−dioxane)、1,2−ジメトキシエタン(1,2−dimethoxyethane)、1,4−ジブトキシエタン(1,4−dibutoxyethane)、メチルジグライム(methyldiglyme)等のエーテル(ether)類;アセトニトリル(acetonitrile)、ベンゾニトリル(benzonitrile)等のニトリル(nitrile)類;ジオキソラン(dioxolane)またはその誘導体;エチレンスルフィド(ethylene sulfide)、スルホラン(sulfolane)、スルトン(sultone)またはその誘導体等を単独で、またはそれら2種以上を混合して使用することができるが、これらに限定されるものではない。   As the electrolytic solution, the same non-aqueous electrolytic solution conventionally used for lithium secondary batteries can be used without any particular limitation. Here, the electrolytic solution has a composition in which an electrolyte salt is contained in a non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, vinylene carbonate (vinyl carbonate), and the like. ); Cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate linear carbonates such as ethyl carbonate; chain esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl butyrate; tetrahydrofuran or its derivatives; 3-dioxane (1,3-dioxane), 1,4-dioxane (1,4-dioxane), 1,2-dimethoxyethane (1,2-dioxyethane), 1,4-dibutoxyethane (1,4- ethers such as dibutoxyether and methyldiglyme; acetonitrile, benzonitrile (ben) nitriles such as zontrile; dioxolane or derivatives thereof; ethylene sulfide, sulfolane, sultone, or derivatives thereof alone, or a mixture of two or more thereof However, the present invention is not limited to these.

また、電解質塩としては、例えば、LiClO、LiBF、LiAsF、LiPF、LiSCN、LiBr、LiI、LiSO、Li10Cl10、NaClO、NaI、NaSCN、NaBr、KClO、KSCN等のリチウム(Li)、ナトリウム(Na)またはカリウム(K)の1種を含む無機イオン塩、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiC(CFSO、LiC(CSO、(CHNBF、(CHNBr、(CNClO、(CNI、(CNBr、(n−CNClO、(n−CNI、(CN−maleate、(CN−benzoate、(CN−phtalate、ステアリルスルホン酸リチウム(lithium stearyl sulfate)、オクチルスルホン酸リチウム(lithium octyl sulfate)、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム(lithium dodecylbenzene sulphonate)等の有機イオン塩等を使用することができる。なお、これらのイオン性化合物は、単独、あるいは2種類以上混合して用いることが可能である。また、電解質塩の濃度は、従来のリチウム二次電池で使用される非水電解液と同様でよく、特に制限はない。本発明では、適当なリチウム化合物(電解質塩)を0.5〜2.0mol/L程度の濃度で含有させた電解液を使用することができる。 Examples of the electrolyte salt include LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , NaClO 4 , NaI, NaSCN, NaBr, KClO 4. , Inorganic ion salts containing one of lithium (Li), sodium (Na) or potassium (K), such as KSCN, LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 , (CH 3 ) 4 NBF 4 , (CH 3 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NI, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (n-C 4 H 9 ) 4 NC lO 4, (n-C 4 H 9) 4 NI, (C 2 H 5) 4 N-maleate, (C 2 H 5) 4 N-benzoate, (C 2 H 5) 4 N-phtalate, stearyl acid Organic ion salts such as lithium (lithium stearyl sulfate), lithium octyl sulfonate (lithium octyl sulfate), lithium dodecylbenzene sulfonate (lithium dodecylbenzene sulfate), and the like can be used. These ionic compounds can be used alone or in admixture of two or more. Further, the concentration of the electrolyte salt may be the same as that of the nonaqueous electrolytic solution used in the conventional lithium secondary battery, and is not particularly limited. In the present invention, an electrolytic solution containing an appropriate lithium compound (electrolyte salt) at a concentration of about 0.5 to 2.0 mol / L can be used.

<3.リチウムイオン二次電池の製造方法>
[3−1.高Ni比率のリチウムニッケル複合酸化物の製造方法]
次に、本発明の一実施形態に係る高Ni比率のリチウムニッケル複合酸化物の製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係るリチウムニッケル複合酸化物の製造方法は、特に制限されないが、例えば、共沈法を用いることできる。以下では、かかる共沈法を用いたリチウムニッケル複合酸化物の製造方法について一例を挙げて説明を行う。
<3. Manufacturing method of lithium ion secondary battery>
[3-1. Method for producing lithium nickel composite oxide with high Ni ratio]
Next, a method for producing a lithium nickel composite oxide having a high Ni ratio according to an embodiment of the present invention will be described. Although the manufacturing method of the lithium nickel composite oxide which concerns on one Embodiment of this invention is not restrict | limited in particular, For example, a coprecipitation method can be used. Below, an example is given and demonstrated about the manufacturing method of lithium nickel complex oxide using this coprecipitation method.

まず、硫酸ニッケル6水和物(NiSO・6HO)、硫酸コバルト5水和物(CoSO・5HO)、および金属元素Mを含む化合物をイオン交換水に溶解させて、混合水溶液を製造する。ここで、硫酸ニッケル6水和物、硫酸コバルト5水和物、および金属元素Mを含む化合物の総質量は、混合水溶液の総質量に対して、例えば20質量%程度であればよい。また、硫酸ニッケル6水和物、硫酸コバルト5水和物、および金属元素Mを含む化合物は、Ni、CoおよびMの各元素のモル(mole)比が所望の値となるように混合される。なお、各元素のモル比は、製造されるリチウムニッケル複合酸化物の組成に応じて決定されが、例えば、LiNi0.8Co0.15Al0.05を製造する場合、各元素のモル比Ni:Co:Alは80:15:5となる。 First, nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 · 6H 2 O), cobalt sulfate pentahydrate (CoSO 4 · 5H 2 O), and a compound containing metal element M are dissolved in ion-exchanged water to obtain a mixed aqueous solution. Manufacturing. Here, the total mass of the compound including nickel sulfate hexahydrate, cobalt sulfate pentahydrate, and metal element M may be, for example, about 20% by mass with respect to the total mass of the mixed aqueous solution. Further, the nickel sulfate hexahydrate, cobalt sulfate pentahydrate, and the compound containing the metal element M are mixed so that the mole ratio of each element of Ni, Co, and M becomes a desired value. . In addition, although the molar ratio of each element is determined according to the composition of the lithium nickel composite oxide to be manufactured, for example, when manufacturing LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , The molar ratio Ni: Co: Al is 80: 15: 5.

なお、上記の金属元素Mは、例えば、Al、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceからなる群から選択される1種または2種以上の元素である。また、金属元素Mを含む化合物とは、例えば、金属元素Mの硫酸塩および硝酸塩などの各種塩、酸化物、ならびに水酸化物などである。   The metal element M is, for example, from the group consisting of Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. One or more elements selected. Moreover, the compound containing the metal element M is, for example, various salts such as sulfate and nitrate of the metal element M, oxides, hydroxides, and the like.

また、反応層に所定量(例えば500ml)のイオン交換水を投入し、このイオン交換水の温度を50℃に維持する。以下、反応層内の水溶液を反応層水溶液と称する。次に、窒素等の不活性ガス(gas)によってイオン交換水をバブリング(bubbling)することによって溶存酸素を除去する。   In addition, a predetermined amount (for example, 500 ml) of ion exchange water is added to the reaction layer, and the temperature of this ion exchange water is maintained at 50 ° C. Hereinafter, the aqueous solution in the reaction layer is referred to as a reaction layer aqueous solution. Next, dissolved oxygen is removed by bubbling ion exchange water with an inert gas such as nitrogen.

ここで、反応層水溶液を撹拌し、反応層水溶液の温度を50℃に維持しながら、上述した混合水溶液を反応層水溶液に滴下する。滴下の速度は特に制限されないが、早過ぎると均一な前駆体(共沈水酸化物塩)が得られない可能性がある。例えば、滴下の速度は、3ml/min程度とすればよい。   Here, while stirring the reaction layer aqueous solution and maintaining the temperature of the reaction layer aqueous solution at 50 ° C., the above-described mixed aqueous solution is dropped into the reaction layer aqueous solution. The speed of dropping is not particularly limited, but if it is too fast, a uniform precursor (coprecipitated hydroxide salt) may not be obtained. For example, the dropping speed may be about 3 ml / min.

さらに、反応層水溶液に、混合水溶液の他に飽和NaOH水溶液を混合水溶液のNi、Coに対して過剰量滴下する。なお、かかる滴下において、反応層水溶液のpHを11.5に、温度を50℃に維持する。この処理を、例えば、所定の撹拌速度にて、所定の撹拌時間行う。これにより、各金属元素の水酸化物塩が共沈する。   Further, a saturated NaOH aqueous solution in addition to the mixed aqueous solution is dropped into the reaction layer aqueous solution in an excessive amount with respect to Ni and Co in the mixed aqueous solution. In addition, in this dripping, pH of reaction layer aqueous solution is maintained at 11.5, and temperature is maintained at 50 degreeC. This process is performed for a predetermined stirring time at a predetermined stirring speed, for example. Thereby, the hydroxide salt of each metal element co-precipitates.

続いて、固液分離(例えば吸引ろ過)を行い、共沈水酸化物塩を反応層水溶液から取り出し、取り出した共沈水酸化物塩をイオン交換水で洗浄する。さらに、共沈水酸化物塩を真空乾燥させる。この時の温度は、例えば、100℃程度とすればよく、乾燥時間は、例えば、10時間程度とすればよい。   Subsequently, solid-liquid separation (for example, suction filtration) is performed, the coprecipitated hydroxide salt is taken out from the aqueous reaction layer solution, and the taken out coprecipitate hydroxide salt is washed with ion-exchanged water. Further, the coprecipitated hydroxide salt is vacuum dried. The temperature at this time may be about 100 ° C., for example, and the drying time may be about 10 hours, for example.

次に、乾燥後の共沈水酸化物塩を乳鉢で数分間粉砕し、乾燥粉末を得る。そして、乾燥粉末と、水酸化リチウム(LiOH)とを混合することで、混合粉体を生成する。ここで、LiとNi+Mn+M(=Me)とのモル比は、リチウムニッケル複合酸化物の組成に応じて決定される。例えば、LiNi0.8Co0.15Al0.05を製造する場合、LiとMeとのモル比Li:Meは1.0:1.0となる。 Next, the dried coprecipitated hydroxide salt is pulverized for several minutes in a mortar to obtain a dry powder. And mixed powder is produced | generated by mixing dry powder and lithium hydroxide (LiOH). Here, the molar ratio between Li and Ni + Mn + M (= Me) is determined according to the composition of the lithium nickel composite oxide. For example, when producing LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , the molar ratio Li: Me between Li and Me is 1.0: 1.0.

さらに、この混合粉体を酸化雰囲気下にて、所定の焼成時間、焼成温度で焼成する。なお、リチウムニッケル複合酸化物中のNiが還元されやすいため、上記の焼成は、酸化性雰囲気下で行われることが好ましい。酸化性雰囲気下とは、例えば、酸素雰囲気下である。また、この時の焼成温度は、例えば、700〜800℃程度とすればよく、焼成時間は、例えば、10時間程度とすればよい。   Further, the mixed powder is fired in an oxidizing atmosphere at a predetermined firing time and firing temperature. In addition, since Ni in lithium nickel complex oxide is easy to be reduced, the above-described firing is preferably performed in an oxidizing atmosphere. The oxidizing atmosphere is, for example, an oxygen atmosphere. The firing temperature at this time may be, for example, about 700 to 800 ° C., and the firing time may be, for example, about 10 hours.

さらに、焼成後のリチウムニッケル複合酸化物100質量部に対して、上記の一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸イオンを含む化合物を添加し、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に被着させ、被覆層を形成する。オキソ酸イオンを含む化合物をリチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に被着させる方法は、具体的には、機械的なせん断力を用いた方法を用いることができる。例えば、粉体処理装置(Hosokawa Micron社製NOB MINI)にて、3000rpm15分間処理することによって、機械的なせん断力を用いてオキソ酸イオンを含む化合物をリチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に被着させることができる。ここで、被着させるオキソ酸イオンを含む化合物は、オキソ酸であってもよいし、アンモニウムイオン(ammonium ion)等との塩であってもよい。   Further, a compound containing an oxo acid ion represented by any one of the above general formulas (2) to (6) is added to 100 parts by mass of the fired lithium nickel composite oxide, and the lithium nickel composite oxide A coating layer is formed by depositing on the surface of the particles. Specifically, a method using mechanical shearing force can be used as a method for depositing a compound containing oxo acid ions on the surface of the lithium nickel composite oxide particles. For example, by processing at 3000 rpm for 15 minutes in a powder processing apparatus (NOB MINI manufactured by Hosokawa Micron), a compound containing oxo acid ions is deposited on the surface of lithium nickel composite oxide particles using mechanical shearing force. Can be made. Here, the compound containing an oxo acid ion to be deposited may be an oxo acid or a salt with ammonium ion or the like.

なお、オキソ酸イオンを含む化合物をリチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に被着させる方法は上記に限定されず、例えば、オキソ酸イオンを含む化合物と、リチウムニッケル複合酸化物粒子とを混合するだけであってもよい。しかしながら、オキソ酸イオンを含む化合物をリチウムニッケル複合酸化物の表面に均一に被着させて、均一な被覆層を形成するためには、機械的なせん断力を用いて被着させることが好ましい。   The method for depositing the compound containing oxo acid ions on the surface of the lithium nickel composite oxide particles is not limited to the above, for example, only mixing the compound containing oxo acid ions and the lithium nickel composite oxide particles. It may be. However, in order to uniformly deposit a compound containing oxo acid ions on the surface of the lithium nickel composite oxide to form a uniform coating layer, it is preferable to deposit using a mechanical shearing force.

また、オキソ酸イオンを含む化合物の添加量は、任意の添加量を使用することができるが、添加前のリチウムニッケル複合酸化物を100質量部として、0.25質量部以上2質量部以下とすることが好ましい。上記の範囲でオキソ酸イオンを含む化合物を添加することにより、リチウムニッケル複合酸化物の表面に形成されるオキソ酸イオンを含む被覆層の被覆率を1%以上20%以下とすることができる。なお、被覆率が上記の範囲である場合、オキソ酸イオンを含む化合物は、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に存在するLiOHおよびLiCO等を十分に酸化することができ、かつリチウムイオンの出入りを阻害することがないため、より好ましい。 Moreover, the addition amount of the compound containing an oxo acid ion can use arbitrary addition amount, but 0.25 mass part or more and 2 mass parts or less are set as 100 mass parts of lithium nickel complex oxides before addition. It is preferable to do. By adding the compound containing oxo acid ions within the above range, the coverage of the coating layer containing oxo acid ions formed on the surface of the lithium nickel composite oxide can be 1% or more and 20% or less. When the coverage is in the above range, the compound containing oxo acid ions can sufficiently oxidize LiOH, Li 2 CO 3 and the like present on the surface of the lithium nickel composite oxide particles, and lithium ions It is more preferable because it does not hinder the entry and exit of.

続いて、オキソ酸イオンを含む化合物を含む被覆層が形成されたリチウムニッケル複合酸化物粒子を酸化雰囲気下にて、所定の加熱時間、加熱温度で加熱処理する。かかる工程において、リチウムニッケル複合酸化物粒子の被覆層に含まれるオキソ酸イオンを含む化合物が分解し、表面に残存するLiOHおよびLiCO等のアルカリ成分を酸化することでCOガスを放出させる。その後、リチウムニッケル複合酸化物粒子を乾燥させる。 Subsequently, the lithium nickel composite oxide particles on which the coating layer containing a compound containing oxo acid ions is formed are heat-treated at a heating temperature for a predetermined heating time in an oxidizing atmosphere. In this process, the compound containing oxo acid ions contained in the coating layer of the lithium nickel composite oxide particles is decomposed, and CO 2 gas is released by oxidizing the alkaline components such as LiOH and Li 2 CO 3 remaining on the surface. Let Thereafter, the lithium nickel composite oxide particles are dried.

なお、リチウムニッケル複合酸化物中のNiが還元されやすいため、上記の加熱処理は、酸化性雰囲気下で行われることが好ましい。酸化性雰囲気下とは、例えば、酸素雰囲気下である。   Note that since the Ni in the lithium nickel composite oxide is easily reduced, the heat treatment is preferably performed in an oxidizing atmosphere. The oxidizing atmosphere is, for example, an oxygen atmosphere.

また、この時の加熱温度は、被着したオキソ酸イオンを含む化合物の融点に基づいて、リチウムニッケル複合酸化物の表面での酸化反応が十分に進行する温度が設定される。一方、加熱温度が高すぎる場合、リチウムニッケル複合酸化物の結晶構造が不安定化(岩塩化)が発生して放電容量が低下するため、被着したオキソ酸イオンを含む化合物の融点に対して高すぎないようにすることが望ましい。具体的には、被着したオキソ酸イオンを含む化合物の融点に対して100℃程度高い温度であることが好ましい。例えば、被着したオキソ酸イオンを含む化合物が、(NHMo24(融点190℃)である場合、加熱温度は、300℃程度とすればよい。また、加熱時間は、例えば、4時間程度とすればよい。 In addition, the heating temperature at this time is set to a temperature at which the oxidation reaction on the surface of the lithium nickel composite oxide sufficiently proceeds based on the melting point of the deposited compound containing oxo acid ions. On the other hand, when the heating temperature is too high, the crystal structure of the lithium nickel composite oxide becomes unstable (rock chloride) and the discharge capacity decreases, so that the melting point of the compound containing the deposited oxoacid ion It is desirable not to be too high. Specifically, the temperature is preferably about 100 ° C. higher than the melting point of the deposited compound containing oxoacid ions. For example, when the deposited compound containing an oxo acid ion is (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 (melting point 190 ° C.), the heating temperature may be about 300 ° C. The heating time may be about 4 hours, for example.

以上の方法によって、本発明の一実施形態に係る一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸イオンを含む被覆層が形成されたリチウムニッケル複合酸化物粒子を製造することが可能である。   By the above method, producing lithium nickel composite oxide particles in which a coating layer containing an oxo acid ion represented by any one of the general formulas (2) to (6) according to one embodiment of the present invention is formed. Is possible.

[3−2.リチウムイオン二次電池の製造方法]
続いて、リチウムイオン二次電池10の製造方法について説明する。本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池10の製造方法は概略的には以下のとおりである。
[3-2. Manufacturing method of lithium ion secondary battery]
Then, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery 10 is demonstrated. A method of manufacturing the lithium ion secondary battery 10 according to an embodiment of the present invention is schematically as follows.

正極20は、以下のように製造される。まず、正極活物質、導電剤、および結着剤を所望の割合で混合したものを、有機溶媒(例えば、N−メチル−2−ピロリドン)に分散させることでスラリーを形成する。次に、スラリーを集電体21上に形成(例えば塗工)し、乾燥させることで、正極活物質層22を形成する。なお、塗工の方法は、特に限定されないが、例えば、ナイフコーター(knife coater)法、グラビアコーター(gravure coater)法等を用いてもよい。以下の各塗工工程も同様の方法により行われる。さらに、圧縮機により正極活物質層22を所望の厚さとなるように圧縮する。これにより、正極20が製造される。ここで、正極活物質層22の厚さは特に制限されず、リチウムイオン二次電池の正極活物質層が有する厚さであればよい。   The positive electrode 20 is manufactured as follows. First, a slurry is formed by dispersing a mixture of a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder in a desired ratio in an organic solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone). Next, the positive electrode active material layer 22 is formed by forming (for example, coating) the slurry on the current collector 21 and drying the slurry. The coating method is not particularly limited, and for example, a knife coater method, a gravure coater method, or the like may be used. The following coating steps are also performed by the same method. Furthermore, the positive electrode active material layer 22 is compressed to a desired thickness by a compressor. Thereby, the positive electrode 20 is manufactured. Here, the thickness of the positive electrode active material layer 22 is not particularly limited as long as the positive electrode active material layer of the lithium ion secondary battery has a thickness.

なお、正極活物質を集電体に塗布する工程は、露点温度−40℃以下の乾燥環境下で行われる。水分等が正極活物質に付着した場合、高温保存時に正極活物質の表面のLiOHおよびLiCO等と水分等が反応することでガスが発生する可能性がある。そのため、正極活物質を集電体に塗布する工程は、水分の含有量が極めて少ない露点温度−40℃以下の乾燥環境下で行われることがより好ましい。 Note that the step of applying the positive electrode active material to the current collector is performed in a dry environment with a dew point temperature of −40 ° C. or lower. When moisture or the like adheres to the positive electrode active material, gas may be generated due to the reaction of moisture or the like with LiOH and Li 2 CO 3 on the surface of the positive electrode active material during high temperature storage. Therefore, it is more preferable that the step of applying the positive electrode active material to the current collector is performed in a dry environment having a dew point temperature of −40 ° C. or less with a very low water content.

負極30も、正極20と同様に製造される。まず、負極活物質および結着剤を所望の割合で混合したものを、有機溶媒(例えばN−メチル−2−ピロリドン)に分散させることでスラリーを形成する。次に、スラリーを集電体31上に形成(例えば塗工)し、乾燥させることで、負極活物質層32を形成する。さらに、圧縮機により負極活物質層32を所望の厚さとなるように圧縮する。これにより、負極30が製造される。ここで、負極活物質層32の厚さは特に制限されず、リチウムイオン二次電池の負極活物質層が有する厚さであればよい。また、負極活物質層32として金属リチウムを用いる場合、集電体31に金属リチウム箔を重ねれば良い。   The negative electrode 30 is also manufactured in the same manner as the positive electrode 20. First, a slurry is formed by dispersing a mixture of a negative electrode active material and a binder in a desired ratio in an organic solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone). Next, the negative electrode active material layer 32 is formed by forming (for example, coating) the slurry on the current collector 31 and drying the slurry. Further, the negative electrode active material layer 32 is compressed to a desired thickness by a compressor. Thereby, the negative electrode 30 is manufactured. Here, the thickness of the negative electrode active material layer 32 is not particularly limited as long as the negative electrode active material layer of the lithium ion secondary battery has a thickness. Further, when metal lithium is used for the negative electrode active material layer 32, a metal lithium foil may be stacked on the current collector 31.

続いて、無機フィラーとポリフッ化ビニリデンとを質量比70:30で混合した塗工液でセパレータの両面をコーティングする。かかるセパレータを正極20および負極30で挟むことで、電極構造体を製造する。次に、電極構造体を所望の形態(例えば、円筒形、角形、ラミネート形、ボタン形等)に加工し、当該形態の容器に挿入する。さらに、当該容器内に所望の組成の電解液を注入することで、セパレータ内の各気孔に電解液を含浸させる。これにより、リチウムイオン二次電池10が製造される。   Subsequently, both surfaces of the separator are coated with a coating liquid in which an inorganic filler and polyvinylidene fluoride are mixed at a mass ratio of 70:30. An electrode structure is manufactured by sandwiching the separator between the positive electrode 20 and the negative electrode 30. Next, the electrode structure is processed into a desired shape (for example, a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a button shape, etc.) and inserted into a container of the shape. Furthermore, by injecting an electrolytic solution having a desired composition into the container, each pore in the separator is impregnated with the electrolytic solution. Thereby, the lithium ion secondary battery 10 is manufactured.

以下では、本発明の一実施形態に係る実施例について説明する。   Below, the Example which concerns on one Embodiment of this invention is described.

(実施例1)
硫酸ニッケル6水和物(NiSO・6HO)、硫酸コバルト5水和物(CoSO・5HO)、および硝酸アルミニウム(Al(NO)をイオン交換水に溶解させ、混合水溶液を製造した。ここで、硫酸ニッケル6水和物、硫酸コバルト5水和物、および硝酸アルミニウムの総質量は、混合水溶液の総質量に対して、20質量%とした。また、硫酸ニッケル6水和物、硫酸コバルト5水和物、および硝酸アルミニウムの混合比は、Ni、Co、およびAlの各元素のモル比が、それぞれの実施例において、Ni:Co:Al=80:15:5となるように混合した。
(Example 1)
Nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 · 6H 2 O), cobalt sulfate pentahydrate (CoSO 4 · 5H 2 O), and aluminum nitrate (Al (NO 3 ) 3 ) are dissolved in ion-exchanged water and mixed. An aqueous solution was prepared. Here, the total mass of nickel sulfate hexahydrate, cobalt sulfate pentahydrate, and aluminum nitrate was 20 mass% with respect to the total mass of the mixed aqueous solution. Further, the mixing ratio of nickel sulfate hexahydrate, cobalt sulfate pentahydrate, and aluminum nitrate is such that the molar ratio of each element of Ni, Co, and Al is Ni: Co: Al = It mixed so that it might become 80: 15: 5.

また、反応層に500mlのイオン交換水を投入し、このイオン交換水の温度を50℃に維持した。次に、窒素ガスによってイオン交換水をバブリングすることによって溶存酸素を除去した。   Moreover, 500 ml of ion exchange water was added to the reaction layer, and the temperature of this ion exchange water was maintained at 50 ° C. Next, dissolved oxygen was removed by bubbling ion exchange water with nitrogen gas.

そして、反応層水溶液を撹拌し、反応層水溶液の温度を50℃に維持しながら、上述した混合水溶液を3ml/minの速度で反応層水溶液に滴下した。   Then, while stirring the reaction layer aqueous solution and maintaining the temperature of the reaction layer aqueous solution at 50 ° C., the above-described mixed aqueous solution was dropped into the reaction layer aqueous solution at a rate of 3 ml / min.

また、混合水溶液の他に、混合水溶液のNi、Coに対して過剰量の飽和NaOH水溶液を反応槽水溶液に滴下し、反応層水溶液のpHを11.5に、温度を50℃に維持した。ここで、撹拌速度は周速で4〜5m/s、撹拌時間は10時間であった。これにより、各金属元素の水酸化物塩が共沈した。   In addition to the mixed aqueous solution, an excessive amount of saturated NaOH aqueous solution was dropped into the reaction bath aqueous solution with respect to Ni and Co in the mixed aqueous solution, and the pH of the aqueous reaction layer solution was maintained at 11.5 and the temperature was maintained at 50 ° C. Here, the stirring speed was 4 to 5 m / s in peripheral speed, and the stirring time was 10 hours. Thereby, the hydroxide salt of each metal element coprecipitated.

続いて、吸引ろ過により共沈水酸化物塩を反応層水溶液から取り出し、共沈水酸化物塩をイオン交換水で洗浄した。そして、共沈水酸化物塩を真空乾燥させた。真空乾燥の温度は100℃とし、乾燥時間は10時間とした。   Subsequently, the coprecipitated hydroxide salt was taken out from the aqueous reaction layer solution by suction filtration, and the coprecipitated hydroxide salt was washed with ion-exchanged water. The coprecipitated hydroxide salt was then vacuum dried. The temperature for vacuum drying was 100 ° C., and the drying time was 10 hours.

次に、乾燥後の共沈水酸化物塩を乳鉢で数分間粉砕し、乾燥粉末を得た。そして、乾燥粉末と、水酸化リチウム(LiOH)とを混合することで、混合粉体を生成した。ここで、LiとMe(=Ni+Co+Al)とのモル比は1.0:1.0とした。さらに、この混合粉体を酸素雰囲気下にて、焼成時間を10時間とし、焼成温度を700℃〜800℃の範囲で調整して焼成を行った。   Next, the dried coprecipitated hydroxide salt was pulverized for several minutes in a mortar to obtain a dry powder. And mixed powder was produced | generated by mixing dry powder and lithium hydroxide (LiOH). Here, the molar ratio between Li and Me (= Ni + Co + Al) was 1.0: 1.0. Furthermore, this mixed powder was fired under an oxygen atmosphere with a firing time of 10 hours and a firing temperature adjusted in the range of 700 ° C to 800 ° C.

さらに、焼成後のリチウムニッケル複合酸化物100質量部に対して、モリブデン酸アンモニウム((NHMo24)を1質量部添加し、粉体処理装置(Hosokawa Micron社製NOB MINI)にて、3000rpm15分間処理し、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面にモリブデン酸アンモニウムを被着させ、被覆層を形成した。 Furthermore, 1 part by mass of ammonium molybdate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ) is added to 100 parts by mass of the lithium nickel composite oxide after firing, and a powder processing apparatus (NOB MINI manufactured by Hosokawa Micron) And 3000 rpm for 15 minutes to deposit ammonium molybdate on the surface of the lithium nickel composite oxide particles to form a coating layer.

続いて、被覆層形成後のリチウムニッケル複合酸化物粒子を酸素雰囲気下にて、加熱時間を4時間とし、加熱温度を300℃として加熱処理を行った。その後、リチウムニッケル複合酸化物粒子を乾燥させた。ここで、製造したリチウムニッケル複合酸化物の平均二次粒子径(D50)をレーザ回折・散乱式粒度分布計(日機装社製 Microtrac MT3000)で測定し、平均粒子径と定義した。平均二次粒子径(D50)は、リチウムニッケル複合酸化物の二次粒子を球体と見なした場合の直径の粒径分布において、積算値が50%となる粒径のことを意味する。なお、実施例1で製造したリチウムニッケル複合酸化物の平均粒子径は7μmであった。   Subsequently, the lithium nickel composite oxide particles after the coating layer was formed were heated in an oxygen atmosphere at a heating time of 4 hours and a heating temperature of 300 ° C. Thereafter, the lithium nickel composite oxide particles were dried. Here, the average secondary particle diameter (D50) of the produced lithium nickel composite oxide was measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter (Microtrac MT3000 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) and defined as the average particle diameter. The average secondary particle diameter (D50) means a particle diameter at which the integrated value is 50% in the particle diameter distribution of the diameter when the secondary particles of the lithium nickel composite oxide are regarded as spheres. The average particle diameter of the lithium nickel composite oxide produced in Example 1 was 7 μm.

続いて、上記にて製造したリチウムニッケル複合酸化物と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデンとを95:2:3の質量比で混合した。そして、この混合物をN−メチル−2−ピロリドンに分散させることでスラリーを形成した。   Subsequently, the lithium nickel composite oxide produced above, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were mixed at a mass ratio of 95: 2: 3. Then, this mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry.

続いて、スラリーを集電体であるアルミニウム箔上に、露点温度−40℃以下の乾燥環境下で塗工し、乾燥させて正極活物質層とすることで正極を製造した。   Subsequently, the positive electrode was manufactured by coating the slurry on an aluminum foil as a current collector in a dry environment having a dew point temperature of −40 ° C. or less, and drying to form a positive electrode active material layer.

また、負極は、グラファイトを用いて製造した。   The negative electrode was manufactured using graphite.

セパレータは、多孔質ポリエチレンフィルム(polyethylene film)(厚さ12μm)の両面をMg(OH)と、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)とを質量比70:30で混合した塗工液でコーティングしたものを用いた。コーティング層の厚みは、2μmとした。かかるセパレータを正極および負極で挟むことにより、電極構造体を製造した。また、電極構造体をパウチフルセル(pouch full cell)に収容可能な形状に加工し、パウチフルセルに挿入した。 The separator is a porous polyethylene film (thickness 12 μm) coated on both sides with a coating solution in which Mg (OH) 2 and PVdF (polyvinylidene fluoride) are mixed at a mass ratio of 70:30. Using. The thickness of the coating layer was 2 μm. An electrode structure was produced by sandwiching the separator between the positive electrode and the negative electrode. Moreover, the electrode structure was processed into a shape that can be accommodated in a pouch full cell and inserted into the pouch full cell.

一方、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを3:7の体積比で混合した非水溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を1.3mol/Lの濃度となるように溶解し、電解液を製造した。製造した電解液をパウチフルセルに注入することで、電解液をセパレータに含浸させた。これにより、実施例1に係るリチウムイオン二次電池を製造した。 On the other hand, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved to a concentration of 1.3 mol / L in a non-aqueous solvent in which ethylene carbonate and dimethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7, and the electrolyte solution was Manufactured. The separator was impregnated with the electrolytic solution by pouring the manufactured electrolytic solution into the pouch full cell. Thus, a lithium ion secondary battery according to Example 1 was manufactured.

(実施例2〜6、および比較例1、2)
実施例1と同様の方法で、実施例2〜6、比較例1、2に係るリチウムイオン二次電池を製造した。ここで、実施例2〜6は、実施例1に対して、リチウムニッケル複合酸化物に対して被着させたオキソ酸イオンを含む化合物がそれぞれ異なる。なお、被着させたオキソ酸イオンを含む化合物については、表3にて示す。
(Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 and 2)
In the same manner as in Example 1, lithium ion secondary batteries according to Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were manufactured. Here, Examples 2-6 differ from Example 1 in the compounds containing oxo acid ions deposited on the lithium nickel composite oxide. The deposited compounds containing oxo acid ions are shown in Table 3.

また、比較例1は、実施例1に対して、リチウムニッケル複合酸化物にオキソ酸イオンを含む化合物を被着させておらず、被覆層を形成していない点が異なる。さらに、比較例2は、比較例1に対して、セパレータに無機フィラーを含むコーティング層を形成していない点が異なる。   Further, Comparative Example 1 is different from Example 1 in that a compound containing an oxo acid ion is not deposited on the lithium nickel composite oxide and a coating layer is not formed. Further, Comparative Example 2 is different from Comparative Example 1 in that a coating layer containing an inorganic filler is not formed on the separator.

(実施例7〜12)
実施例1と同様の方法で、実施例7〜12に係るリチウムイオン二次電池を製造した。ここで、実施例7〜12は、実施例1〜6に対して、セパレータの両面に形成したコーティング層が含む無機フィラーがMg(OH)に替えて、Alである点のみが異なる。
(Examples 7 to 12)
Lithium ion secondary batteries according to Examples 7 to 12 were produced in the same manner as in Example 1. Here, Examples 7-12 differ from Examples 1-6 only in that the inorganic filler contained in the coating layer formed on both sides of the separator is Al 2 O 3 instead of Mg (OH) 2. Different.

(実施例13〜16、比較例3)
実施例1と同様の方法で、実施例13〜16、比較例3に係るリチウムイオン二次電池を製造した。ここで、実施例13は、実施例2に対して、リチウムニッケル複合酸化物の組成がLiNi0.8Co0.15Al0.05に替えて、LiNi0.83Co0.15Al0.02である点のみが異なる。また、実施例14〜16は、実施例13に対して、被着させたオキソ酸イオンを含む化合物の量がそれぞれ異なる。なお、被着させたオキソ酸イオンを含む化合物の量については、表4にて示す。さらに、比較例3は、実施例13に対して、リチウムニッケル複合酸化物にオキソ酸イオンを含む化合物を被着させておらず、かつ、セパレータに無機フィラーを含むコーティング層を形成していない点のみが異なる。
(Examples 13 to 16, Comparative Example 3)
In the same manner as in Example 1, lithium ion secondary batteries according to Examples 13 to 16 and Comparative Example 3 were produced. Here, Example 13 is different from Example 2 in that the composition of the lithium nickel composite oxide is changed to LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 and LiNi 0.83 Co 0.15 Al. The only difference is that it is 0.02 O 2 . In addition, Examples 14 to 16 are different from Example 13 in the amount of the compound containing the deposited oxo acid ion. The amount of the compound containing the oxo acid ion deposited is shown in Table 4. Further, Comparative Example 3 is different from Example 13 in that the lithium nickel composite oxide was not coated with a compound containing oxo acid ions, and the separator was not formed with a coating layer containing an inorganic filler. Only the difference.

(実施例17〜22、および比較例4)
実施例1〜6と同様の方法で、実施例17〜22に係るリチウムイオン二次電池を製造した。ここで、実施例17〜22は、実施例1〜6に対して、リチウムニッケル複合酸化物の組成がLiNi0.8Co0.15Al0.05に替えて、LiNi0.8Co0.15Mn0.05である点のみが異なる。なお、被着させたオキソ酸イオンを含む化合物については、表5にて示す。
(Examples 17 to 22 and Comparative Example 4)
The lithium ion secondary battery which concerns on Examples 17-22 was manufactured by the method similar to Examples 1-6. Here, in Examples 17 to 22, compared to Examples 1 to 6, the composition of the lithium nickel composite oxide is changed to LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , and LiNi 0.8 Co The only difference is 0.15 Mn 0.05 O 2 . The deposited compounds containing oxo acid ions are shown in Table 5.

(参考例)
比較例1と同様の方法で、参考例に係るリチウムイオン二次電池を製造した。ここで、比較例1は、比較例1に対して、リチウムニッケル複合酸化物の組成がLiNi0.8Co0.15Al0.05に替えて、LiNi0.5Co0.2Mn0.3である点のみが異なる。
(Reference example)
A lithium ion secondary battery according to the reference example was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1. Here, Comparative Example 1 is different from Comparative Example 1 in that the composition of the lithium nickel composite oxide is changed to LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 and LiNi 0.5 Co 0.2 Mn. The only difference is that it is 0.3 O 2 .

(高温保存試験)
続いて、上記で製造した実施例1〜22、比較例1〜4、参考例に係るリチウムイオン二次電池に対して高温保存試験を行った。具体的には、以下の表2に示す充放電レート(rate)、カットオフ(cut off)電圧にて充放電を行った後、85℃にて40hの高温保存試験を行い、その後、高温保存後の放電容量を測定した。
(High temperature storage test)
Then, the high temperature storage test was done with respect to the lithium ion secondary battery which concerns on Examples 1-22 manufactured above, Comparative Examples 1-4, and a reference example. Specifically, after charging / discharging at the charge / discharge rate (rate) and cut-off voltage shown in Table 2 below, a high-temperature storage test was performed at 85 ° C. for 40 hours, and then stored at high temperature. The subsequent discharge capacity was measured.

表2において、CC−CVは定電流定電圧充電を示し、CCは定電流放電を示す。カットオフ電圧は、充電終了時の電圧および放電終了時の電圧を示す。   In Table 2, CC-CV indicates constant current and constant voltage charge, and CC indicates constant current discharge. The cut-off voltage indicates a voltage at the end of charging and a voltage at the end of discharging.

具体的には、1サイクル(cycle)目では、リチウムイオン二次電池の電圧が4.2Vとなるまで0.1Cにて定電流定電圧充電を行い、リチウムイオン二次電池の電圧が2.5Vとなるまで0.1Cにて定電流放電を行った。また、2サイクル目では、リチウムイオン二次電池の電圧が4.2Vとなるまで0.2Cにて定電流定電圧充電を行い、リチウムイオン二次電池の電圧が2.5Vとなるまで0.2Cにて定電流放電を行った。なお、2サイクル目で測定した放電容量をリチウムイオン二次電池の放電容量として定義した。さらに、実施例3、比較例3および参考例については、充放電レート(Cレート)ごとに放電容量を測定した。   Specifically, in the first cycle, constant current and constant voltage charging is performed at 0.1 C until the voltage of the lithium ion secondary battery reaches 4.2 V, and the voltage of the lithium ion secondary battery is set to 2. Constant current discharge was performed at 0.1 C until 5 V was reached. In the second cycle, constant-current constant-voltage charging is performed at 0.2 C until the voltage of the lithium ion secondary battery reaches 4.2 V, and the voltage of 0. 0 until the voltage of the lithium ion secondary battery reaches 2.5 V. Constant current discharge was performed at 2C. The discharge capacity measured at the second cycle was defined as the discharge capacity of the lithium ion secondary battery. Furthermore, about Example 3, the comparative example 3, and the reference example, discharge capacity was measured for every charging / discharging rate (C rate).

次に、リチウムイオン二次電池の電圧が4.2Vとなるまで0.2Cにて定電流定電圧充電を行い、その後、85℃にて40hの高温保存試験を行った。また、高温保存後に、リチウムイオン二次電池の電圧が4.2Vとなるまで0.2Cにて定電流定電圧充電を行い、リチウムイオン二次電池の電圧が2.5Vとなるまで0.2Cにて定電流放電を行った。   Next, constant-current constant-voltage charging was performed at 0.2 C until the voltage of the lithium ion secondary battery reached 4.2 V, and then a high-temperature storage test at 85 ° C. for 40 hours was performed. In addition, after high temperature storage, constant current constant voltage charging is performed at 0.2 C until the voltage of the lithium ion secondary battery becomes 4.2 V, and 0.2 C until the voltage of the lithium ion secondary battery becomes 2.5 V. A constant current discharge was performed at

加えて、高温保存試験後にアルキメデス法(Archimedes method)によりガス発生量を測定した。なお、ガス発生量は、放電容量にて除算することで正極の放電容量当たりの値とした。   In addition, the amount of gas generated was measured by the Archimedes method after the high temperature storage test. The gas generation amount was divided by the discharge capacity to obtain a value per positive electrode discharge capacity.

上記の高温保存試験の結果を表3〜5および図2、3に示す。なお、表3および図2は、正極活物質がLiNi0.8Co0.15Al0.05であるリチウムイオン二次電池の高温保存試験の結果である。また、図3は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池と、比較例および参考例に係るリチウムイオン二次電池との電池特性を比較した結果である。さらに、表4は、正極活物質がLiNi0.83Co0.15Al0.02であるリチウムイオン二次電池に対して、被着させるオキソ酸イオンを含む化合物の添加量を変化させた結果である。また、表5は、正極活物質がLiNi0.8Co0.15Mn0.05であるリチウムイオン二次電池の結果である。なお、表3〜5において、「−」は、オキソ酸イオンを含む化合物を被着させていない、またはコーティング層を形成していない等を表す。 The results of the high temperature storage test are shown in Tables 3 to 5 and FIGS. Table 3 and FIG. 2 show the results of a high-temperature storage test of a lithium ion secondary battery in which the positive electrode active material is LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 . FIG. 3 is a result of comparison of battery characteristics between the lithium ion secondary battery according to the present embodiment and the lithium ion secondary batteries according to the comparative example and the reference example. Further, Table 4 shows that the addition amount of the compound containing oxo acid ions to be deposited is changed with respect to the lithium ion secondary battery in which the positive electrode active material is LiNi 0.83 Co 0.15 Al 0.02 O 2. It is a result. Table 5 shows the results of the lithium ion secondary battery in which the positive electrode active material is LiNi 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 O 2 . In Tables 3 to 5, “-” represents that a compound containing an oxoacid ion is not deposited or a coating layer is not formed.

まず、表3および図2にて、正極活物質がLiNi0.8Co0.15Al0.05であるリチウムイオン二次電池の高温保存試験、および電池特性の結果を示す。なお、図2は、表3における実施例1、比較例1および2、参考例の各発生ガス量をヒストグラム(histogram)にしたグラフ(graph)図である。 First, in Table 3 and Figure 2, the high-temperature storage test of the lithium ion secondary battery positive electrode active material is LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , and the results of the battery characteristics. FIG. 2 is a graph showing the amount of gas generated in Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example in Table 3 as a histogram.

表3を参照すると、実施例1〜12は、比較例1および2に対して、発生ガス量が大きく抑制されていることがわかる。また、実施例1〜12は、比較例1および2に対して、同程度の放電容量を有しており、放電容量等の電池特性を劣化させることなくガス発生を抑制できていることがわかる。   Referring to Table 3, it can be seen that in Examples 1 to 12, the amount of generated gas was greatly suppressed as compared with Comparative Examples 1 and 2. Moreover, Examples 1-12 have comparable discharge capacity with respect to Comparative Examples 1 and 2, and it turns out that gas generation | occurrence | production can be suppressed, without deteriorating battery characteristics, such as discharge capacity. .

さらに、実施例1〜6および実施例7〜12を比較すると、無機フィラーとしてMg(OH)およびAlのどちらを用いた場合でも、同様に高温保存時のガス発生を抑制できることがわかる。 Further, when Examples 1 to 6 and Examples 7 to 12 are compared, it is possible to similarly suppress gas generation during high-temperature storage regardless of whether Mg (OH) 2 or Al 2 O 3 is used as the inorganic filler. Recognize.

また、図2を参照して、実施例1、比較例1および2、参考例に着目して説明を行う。なお、参考例は、よりNi比率が低く、ガス発生量についても極めて少ないリチウムニッケル複合酸化物であるLiNi0.5Co0.2Mn0.3を用いたリチウムイオン二次電池である。 Further, with reference to FIG. 2, the description will be given focusing on Example 1, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Example. The reference example is a lithium ion secondary battery using LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 which is a lithium nickel composite oxide having a lower Ni ratio and an extremely small amount of gas generation. .

比較例1および2と参考例とを比較すると、リチウムニッケル複合酸化物のNi比率が高い比較例1および2は、参考例に対して高温保存時のガス発生量が多いことがわかる。一方、本実施形態に係る実施例1は、オキソ酸イオンを含む被覆層が形成され、かつ無機フィラーを含むコーティング層がセパレータおよび正極のどちらか一方に形成されることにより、リチウムニッケル複合酸化物にガス発生量が多いLiNi0.8Co0.15Al0.05を用いたにもかかわらず、参考例よりもガス発生量が抑制されていることがわかる。特に、図2を参照すると、本実施形態に係る実施例1は、無機フィラーを含むコーティング層がセパレータおよび正極のどちらか一方に形成された効果(比較例1に対する比較例2の効果)、およびオキソ酸イオンを含む被覆層が形成された効果(比較例2に対する実施例1の効果)が相乗することによって、参考例を下回るガス発生量とすることができたことがわかる。 Comparing Comparative Examples 1 and 2 with the Reference Example, it can be seen that Comparative Examples 1 and 2 having a high Ni ratio in the lithium nickel composite oxide have a larger amount of gas generation during high-temperature storage than the Reference Example. On the other hand, in Example 1 according to this embodiment, a coating layer containing oxo acid ions is formed, and a coating layer containing an inorganic filler is formed on one of the separator and the positive electrode, whereby a lithium nickel composite oxide It can be seen that, despite using LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 with a large gas generation amount, the gas generation amount is suppressed more than in the reference example. In particular, referring to FIG. 2, Example 1 according to the present embodiment has the effect that the coating layer containing the inorganic filler is formed on either the separator or the positive electrode (the effect of Comparative Example 2 with respect to Comparative Example 1), and It can be seen that the gas generation amount below the reference example could be achieved by synergistic effect of the formation of the coating layer containing oxoacid ions (the effect of Example 1 with respect to Comparative Example 2).

さらに、図3を参照して、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の電池特性について、説明する。図3は、実施例13、比較例3および参考例における各Cレートに対する放電容量をプロット(plot)したグラフ図である。   Furthermore, with reference to FIG. 3, the battery characteristic of the lithium ion secondary battery which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a graph plotting the discharge capacity for each C rate in Example 13, Comparative Example 3 and Reference Example.

図3を参照すると、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池である実施例13は、比較例3に対して、各Cレートに対する放電容量がほぼ同等であることがわかる。また、実施例13は、ガス発生量が極めて少ないLiNi0.5Co0.2Mn0.3を用いた参考例に対して、放電容量が向上していることがわかる。したがって、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、各比較例に対して、電池特性を維持したまま、ガス発生量を抑制できることがわかる。また、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、ガス発生量が少ない正極活物質を用いた参考例に対して、ガス発生量を同等以下に抑制しつつ、放電容量を向上させられることがわかる。 Referring to FIG. 3, it can be seen that Example 13, which is a lithium ion secondary battery according to this embodiment, has substantially the same discharge capacity for each C rate as compared to Comparative Example 3. In addition, it can be seen that the discharge capacity of Example 13 is improved compared to the reference example using LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 with a very small amount of gas generation. Therefore, it turns out that the lithium ion secondary battery which concerns on this embodiment can suppress gas generation amount, maintaining a battery characteristic with respect to each comparative example. In addition, the lithium ion secondary battery according to the present embodiment can improve the discharge capacity while suppressing the gas generation amount to be equal to or less than that of the reference example using the positive electrode active material with a small gas generation amount. Recognize.

次に、表4にて、被着させるオキソ酸イオンを含む化合物(ケイタングステン酸)の添加量を変更して製造した実施例13〜16および比較例3の高温保存試験、および電池特性の結果を示す。なお、実施例13〜16および比較例3において、リチウムニッケル複合酸化物の組成は、LiNi0.83Co0.15Al0.02である。また、表4において、被覆材料の添加量は、被着させる前のリチウムニッケル複合酸化物の総質量を100質量部とした割合にて記載した。 Next, in Table 4, the high-temperature storage tests of Examples 13 to 16 and Comparative Example 3 produced by changing the amount of the compound containing oxoacid ion to be deposited (silicotungstic acid) and the results of battery characteristics Indicates. In Examples 13 to 16 and Comparative Example 3, the composition of the lithium nickel composite oxide is LiNi 0.83 Co 0.15 Al 0.02 O 2 . Moreover, in Table 4, the addition amount of coating | covering material was described in the ratio which made the total mass of the lithium nickel composite oxide before making it adhere 100 mass parts.

表4を参照すると、実施例13〜16は、比較例3に対していずれも発生ガス量が抑制されていることがわかる。また、実施例13〜16は、比較例3に対して、同程度の放電容量を有しており、放電容量等の電池特性を劣化させることなくガス発生を抑制できていることがわかる。よって、被着させる前のリチウムニッケル複合酸化物の総質量100質量部に対して、オキソ酸イオンを含む化合物を0.25質量部以上2質量部以下で添加した場合に、被覆層の被覆率を本発明の一実施形態に係る範囲内とすることができ、より好適に電池特性を維持したまま、発生ガス量を抑制可能であることがわかる。   Referring to Table 4, it can be seen that in Examples 13 to 16, the amount of generated gas was suppressed compared to Comparative Example 3. Moreover, it turns out that Examples 13-16 have comparable discharge capacity with respect to the comparative example 3, and can suppress gas generation | occurrence | production, without deteriorating battery characteristics, such as discharge capacity. Therefore, when the compound containing oxo acid ions is added in an amount of 0.25 parts by mass to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of the lithium nickel composite oxide before being deposited, the coverage of the coating layer It can be seen that the amount of generated gas can be suppressed while maintaining the battery characteristics more suitably.

続いて、表5にて、リチウムニッケル複合酸化物としてLiNi0.8Co0.15Mn0.05を用いた実施例17〜22および比較例4の高温保存試験、および電池特性の結果を示す。 Subsequently, in Table 5, LiNi 0.8 Co 0.15 Mn 0.05 high-temperature storage test of O 2 Example using 17 to 22 and Comparative Examples 4, and the results of the battery characteristics as the lithium nickel composite oxide Indicates.

表5を参照すると、実施例17〜22は、比較例4に対していずれも発生ガス量が抑制されていることがわかる。また、実施例17〜22は、比較例4に対して、同程度の放電容量を有しており、放電容量等の電池特性を劣化させることなくガス発生を抑制できていることがわかる。   Referring to Table 5, it can be seen that in Examples 17 to 22, the amount of generated gas was suppressed with respect to Comparative Example 4. Moreover, Examples 17-22 have comparable discharge capacity with respect to the comparative example 4, and it turns out that gas generation | occurrence | production can be suppressed, without deteriorating battery characteristics, such as discharge capacity.

したがって、以上で説明した表3〜5の高温保存試験、および電池特性の結果を参照すると、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、どのような組成の高Ni比率なリチウムニッケル複合酸化物に対しても、同様にガス発生を抑制することができることがわかる。   Therefore, referring to the results of the high-temperature storage tests and battery characteristics shown in Tables 3 to 5 described above, the lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention has a high Ni ratio of lithium nickel. It can be seen that gas generation can be similarly suppressed for the composite oxide.

(被覆率の評価)
以下では、上記で製造した実施例1、2、13、14、16において、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に形成されたオキソ酸イオンを含む被覆層の被覆率の評価を行った。具体的には、被覆層を形成した後のリチウムニッケル複合酸化物粒子をSEMおよびEDX(Energy Dispersive X−ray spectroscopy)で観察し、その後、XPS測定により被覆層の被覆率を算出した。
(Evaluation of coverage)
Below, in Examples 1, 2, 13, 14, and 16 manufactured above, the coverage of the coating layer containing the oxo acid ion formed on the surface of the lithium nickel composite oxide particles was evaluated. Specifically, the lithium nickel composite oxide particles after forming the coating layer were observed with SEM and EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy), and then the coating rate of the coating layer was calculated by XPS measurement.

まず、実施例1および2に係るリチウムニッケル複合酸化物のEDX観察結果を図4A、Bおよび図5A、Bにて示す。   First, EDX observation results of the lithium nickel composite oxide according to Examples 1 and 2 are shown in FIGS. 4A and 4B and FIGS. 5A and 5B.

ここで、図4Aは、実施例1に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のモリブデン(Mo)に対するEDX像であり、図4Bは、実施例1に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のニッケル(Ni)のEDX像である。また、図5Aは、実施例2に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のタングステン(W)のEDX像であり、図5Bは、実施例1に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子のニッケル(Ni)のEDX像である。   4A is an EDX image of the lithium nickel composite oxide particles according to Example 1 with respect to molybdenum (Mo), and FIG. 4B is a diagram of nickel (Ni) of the lithium nickel composite oxide particles according to Example 1. It is an EDX image. 5A is an EDX image of tungsten (W) of the lithium nickel composite oxide particles according to Example 2, and FIG. 5B is an EDX of nickel (Ni) of the lithium nickel composite oxide particles according to Example 1. It is a statue.

また、図4Aでは、モリブデン酸アンモニウムに含まれるMoが白く表示されており、図4Bでは、リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNiが白く表示されている。図4Aおよび4Bを参照すると、Moが存在する領域と、Niが存在する領域が一致しており、モリブデン酸アンモニウムがリチウムニッケル複合酸化物の表面に均一に分布していることがわかる。   In FIG. 4A, Mo contained in ammonium molybdate is displayed in white, and in FIG. 4B, Ni contained in the lithium nickel composite oxide is displayed in white. 4A and 4B, it can be seen that the region where Mo is present coincides with the region where Ni is present, and ammonium molybdate is uniformly distributed on the surface of the lithium nickel composite oxide.

また、図5Aでは、ケイタングステン酸に含まれるWが白く表示されており、図5Bでは、リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNiが白く表示されている。図5Aおよび5Bを参照すると、Wが存在する領域と、Niが存在する領域が一致しており、ケイタングステン酸がリチウムニッケル複合酸化物の表面に均一に分布していることがわかる。   In FIG. 5A, W contained in silicotungstic acid is displayed in white, and in FIG. 5B, Ni contained in the lithium nickel composite oxide is displayed in white. 5A and 5B, it can be seen that the region where W is present and the region where Ni is present coincide with each other, and silicotungstic acid is uniformly distributed on the surface of the lithium nickel composite oxide.

さらに、実施例1、2、13、14、16に係るリチウムニッケル複合酸化物粒子に対してXPS測定を行い、上述したように、バックグラウンドの減算、ピーク面積の算出、ピークの同定、感度因子による補正を行って元素ごとの原子数比を算出した。さらに、算出した元素ごとの原子数比からリチウムニッケル複合酸化物粒子の被覆層の被覆率を評価した。評価結果を表6に示す。   Further, XPS measurement was performed on the lithium nickel composite oxide particles according to Examples 1, 2, 13, 14, and 16, and as described above, background subtraction, peak area calculation, peak identification, and sensitivity factor The atomic ratio for each element was calculated with the correction according to the above. Furthermore, the coverage of the coating layer of the lithium nickel composite oxide particles was evaluated from the calculated atomic ratio for each element. The evaluation results are shown in Table 6.

表6を参照すると、本発明の一実施形態に係るリチウムニッケル複合酸化物の被覆層の被覆率は、1%以上20%以下であることがわかる。また、被覆率が上記の範囲に含まれる実施例1、2、13、14、16は、発生ガス量が抑制されていることがわかる。さらに、被覆率が上記の範囲に含まれる実施例1、2、13、14、16は、比較例1〜4に対して、同程度の放電容量を有しており、放電容量等の電池特性を劣化させることなくガス発生を抑制できていることがわかる。   Referring to Table 6, it can be seen that the coverage of the coating layer of the lithium nickel composite oxide according to one embodiment of the present invention is 1% or more and 20% or less. Moreover, it turns out that Example 1, 2, 13, 14, 16 in which a coverage is contained in said range has suppressed the amount of generated gas. Furthermore, Examples 1, 2, 13, 14, and 16 in which the coverage is included in the above range have a discharge capacity comparable to that of Comparative Examples 1 to 4, and battery characteristics such as discharge capacity. It can be seen that gas generation can be suppressed without deteriorating the gas.

以上の結果からわかるように、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池によれば、オキソ酸イオンを含む被覆層が形成されたリチウムニッケル複合酸化物粒子を含む正極と、セパレータとを備え、無機フィラーを含むコーティング層がセパレータおよび正極のどちらか一方に形成されることにより、電池特性を低下させることなく、満充電状態で高温保存した際のガス発生を抑制することが可能である。   As can be seen from the above results, according to the lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention, the positive electrode including the lithium nickel composite oxide particles on which the coating layer containing oxo acid ions is formed, and the separator It is possible to suppress gas generation when stored at a high temperature in a fully charged state without deteriorating battery characteristics by forming a coating layer containing an inorganic filler on one of the separator and the positive electrode. .

また、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、Ni比率が高いリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として用いた場合により好適に用いることができる。   Moreover, the lithium ion secondary battery which concerns on one Embodiment of this invention can be used more suitably when the lithium nickel complex oxide with a high Ni ratio is used as a positive electrode active material.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

10 リチウムイオン二次電池
20 正極
21 集電体
22 正極活物質層
30 負極
31 集電体
32 負極活物質層
40 セパレータ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lithium ion secondary battery 20 Positive electrode 21 Current collector 22 Positive electrode active material layer 30 Negative electrode 31 Current collector 32 Negative electrode active material layer 40 Separator layer

Claims (8)

下記一般式(1)で示される組成を有するリチウム複合酸化物粒子を含む正極と、
セパレータと、を備え、
前記リチウム複合酸化物粒子には、表面に下記一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸イオンを少なくとも1つ以上含む被覆層が形成され、
前記正極または前記セパレータの少なくともどちらか一方は、無機フィラーを含むコーティング層を有する、リチウムイオン二次電池。
前記一般式(1)において、Mは、Al、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceからなる群から選択される1種または2種以上の金属元素であり、
aは、0.20≦a≦1.20であり、
xは、0.80≦x<1.00であり、
yは、0<y≦0.20であり、
zは、0≦z≦0.10であり、
x+y+z=1である。
前記一般式(2)〜(6)において、XはP、Siのどちらかであり、nは7以下の自然数であり、mは自然数である。
A positive electrode including lithium composite oxide particles having a composition represented by the following general formula (1);
A separator,
A coating layer containing at least one or more oxo acid ions represented by any of the following general formulas (2) to (6) is formed on the surface of the lithium composite oxide particles,
At least one of the positive electrode and the separator is a lithium ion secondary battery having a coating layer containing an inorganic filler.
In the general formula (1), M is selected from the group consisting of Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. One or more metal elements selected,
a is 0.20 ≦ a ≦ 1.20,
x is 0.80 ≦ x <1.00,
y is 0 <y ≦ 0.20,
z is 0 ≦ z ≦ 0.10,
x + y + z = 1.
In the general formulas (2) to (6), X is either P or Si, n is a natural number of 7 or less, and m is a natural number.
前記被覆層の被覆率は、1%以上20%以下である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a coverage of the coating layer is 1% or more and 20% or less. 前記無機フィラーは、Mg(OH)およびAlのどちらかを少なくとも含む、請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the inorganic filler includes at least one of Mg (OH) 2 and Al 2 O 3 . 前記セパレータは、前記無機フィラーを含むコーティング層を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the separator has a coating layer containing the inorganic filler. 前記リチウムイオン二次電池は、グラファイトを含む負極をさらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The said lithium ion secondary battery is a lithium ion secondary battery as described in any one of Claims 1-4 further provided with the negative electrode containing a graphite. 下記一般式(1)で示される組成を有するリチウム複合酸化物粒子の表面に、機械的なせん断力を加えることで下記一般式(2)〜(6)のいずれかで表されるオキソ酸イオンからなる群から選択された少なくとも1つ以上を有する被覆層を形成するステップと、
前記被覆層が形成された前記リチウム複合酸化物粒子を加熱するステップと、を含む、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
前記一般式(1)において、Mは、Al、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ceからなる群から選択される1種または2種以上の金属元素であり、
aは、0.20≦a≦1.20であり、
xは、0.80≦x<1.00であり、
yは、0<y≦0.20であり、
zは、0≦z≦0.10であり、
x+y+z=1である。
前記一般式(2)〜(4)において、XはP、Siのどちらかであり、nは7以下の自然数であり、mは自然数である。
The oxoacid ion represented by any one of the following general formulas (2) to (6) by applying mechanical shearing force to the surface of the lithium composite oxide particles having the composition represented by the following general formula (1) Forming a covering layer having at least one selected from the group consisting of:
Heating the lithium composite oxide particles on which the coating layer is formed. A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.
In the general formula (1), M is selected from the group consisting of Al, Mn, Cr, Fe, V, Mg, Ti, Zr, Nb, Mo, W, Cu, Zn, Ga, In, Sn, La, and Ce. One or more metal elements selected,
a is 0.20 ≦ a ≦ 1.20,
x is 0.80 ≦ x <1.00,
y is 0 <y ≦ 0.20,
z is 0 ≦ z ≦ 0.10,
x + y + z = 1.
In the general formulas (2) to (4), X is either P or Si, n is a natural number of 7 or less, and m is a natural number.
前記リチウム複合酸化物粒子を加熱するステップは、酸化性雰囲気下で行われる、請求項6に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 6, wherein the step of heating the lithium composite oxide particles is performed in an oxidizing atmosphere. 請求項6または7に記載された製造方法で製造されたリチウムイオン二次電池用正極活物質を集電体に塗布するステップを含み、
前記集電体に塗布するステップは、露点温度−40℃以下で行われる、リチウムイオン二次電池用正極の製造方法。
Applying a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery produced by the production method according to claim 6 or 7 to a current collector,
The step of applying to the current collector is a method for producing a positive electrode for a lithium ion secondary battery, which is performed at a dew point temperature of −40 ° C. or lower.
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