JP2015130316A - Active material for sealed battery - Google Patents

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水野 哲孝
Tetsutaka Mizuno
哲孝 水野
工藤 徹一
Tetsuichi Kudo
徹一 工藤
日比野 光宏
Mitsuhiro Hibino
光宏 日比野
晋一 奥岡
Shinichi Okuoka
晋一 奥岡
米原 宏司
Koji Yonehara
宏司 米原
博信 小野
Hironobu Ono
博信 小野
住田 康隆
Yasutaka Sumita
康隆 住田
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Nippon Shokubai Co Ltd
University of Tokyo NUC
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode active material high in capacity and capable of being used as a material constituting a sealed storage battery.SOLUTION: An active material for a sealed battery is an active material used in a sealed battery. The active material includes an alkali metal atom and an oxygen atom, and has a content ratio of an alkali metal atom of 26-75 mass% relative to the whole of the active material. Alternatively, the active material includes an alkali metal atom and a third component atom other than an oxygen atom. Further, the third component atom is at least one atom selected from transition metal elements belonging to Groups 7 to 11 on the periodic table.

Description

本発明は、密閉型電池用活物質に関する。より詳しくは、高いアルカリ金属含有量を有するアルカリ金属化合物に関する。 The present invention relates to an active material for a sealed battery. More specifically, the present invention relates to an alkali metal compound having a high alkali metal content.

蓄電装置の中で、現在最も広く普及しているのがリチウムイオン電池であり、携帯電話やノートパソコンのバッテリー等として使用されている。しかしながら、リチウムイオン電池は充放電容量が充分とはいえないため、より充放電容量の大きい新たな電池の開発が求められており、近年では、リチウムイオン電池よりも理論容量の大きいリチウム空気電池が注目を集めてきている。リチウム空気電池については、有機系の電解質を用いる方式が報告されている(非特許文献1参照)。 Among power storage devices, the most widely used at present is a lithium ion battery, which is used as a battery for a mobile phone or a notebook computer. However, since the charge / discharge capacity of a lithium ion battery is not sufficient, the development of a new battery having a larger charge / discharge capacity has been demanded. In recent years, a lithium-air battery having a larger theoretical capacity than a lithium ion battery has been demanded. Has attracted attention. A method using an organic electrolyte has been reported for a lithium-air battery (see Non-Patent Document 1).

小久見善八編著、「革新型蓄電池のすべて」、工業調査会、2010年、59−61頁Zenkaku Okumi, “All about innovative storage batteries”, Industrial Research Committee, 2010, pp. 59-61

しかしながら、リチウム空気電池は、空気電池である為、開放型電池システムが必要であり、大気中の水分や二酸化炭素の混入等課題が多い。この為、より充放電容量が大きく密閉型の電池の開発が求められている。 However, since the lithium air battery is an air battery, an open battery system is necessary, and there are many problems such as mixing of moisture and carbon dioxide in the atmosphere. For this reason, development of a sealed battery having a larger charge / discharge capacity has been demanded.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、従来の電極活物質よりも高い容量を有し、密閉型の蓄電池を構成する材料として使用できる電極活物質を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said present condition, and has the capacity | capacitance higher than the conventional electrode active material, and it aims at providing the electrode active material which can be used as a material which comprises a sealed storage battery. .

本発明者は、密閉型蓄電池の活物質として使用することができ、高い容量を有する電極活物質について種々検討し、電極活物質中のアルカリ金属原子の含有量に着目した。そして、高いアルカリ金属含有量を有する活物質が高い容量を発現すること、及び、この活物質を用いて密閉型蓄電池を構成することが可能であることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The inventor has studied various electrode active materials that can be used as an active material for a sealed storage battery and has a high capacity, and has focused on the content of alkali metal atoms in the electrode active material. And it discovers that the active material which has high alkali metal content expresses a high capacity | capacitance, and it is possible to comprise a sealed storage battery using this active material, and solves the said subject wonderfully. Thus, the present invention has been achieved.

すなわち本発明は、密閉型電池に用いられる活物質であって、上記活物質は、アルカリ金属原子と酸素原子とを含み、アルカリ金属原子の含有割合が活物質全体に対して26〜75質量%であることを特徴とする密閉型電池用活物質である。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
That is, the present invention is an active material used for a sealed battery, and the active material includes an alkali metal atom and an oxygen atom, and the content ratio of the alkali metal atom is 26 to 75% by mass with respect to the entire active material. It is the active material for sealed batteries characterized by being.
The present invention is described in detail below.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

本発明の密閉型電池用活物質を構成するアルカリ金属原子としては、アルカリ金属に分類されるいずれの金属の原子であってもよく、1種又は2種以上を用いることができるが、リチウム、ナトリウム、カリウムのいずれかであることが好ましい。より好ましくは、リチウムである。アルカリ金属原子として、リチウムからなるものを用いると、本発明の活物質が電極材料としてより好適なものとなる。 The alkali metal atom constituting the active material for a sealed battery of the present invention may be any metal atom classified as an alkali metal, and one or two or more kinds may be used. It is preferably either sodium or potassium. More preferably, it is lithium. When an alkali metal atom made of lithium is used, the active material of the present invention is more suitable as an electrode material.

本発明の密閉型電池用活物質は、アルカリ金属原子の含有割合が活物質全体に対して26〜75質量%と高い割合で含むことを特徴とするが、アルカリ金属原子の含有割合は、活物質全体に対して26〜72質量%であることが好ましい。より好ましくは、26〜70質量%である。
以下においては、本発明の密閉型電池用活物質を高アルカリ金属含有量活物質ともいう。
The sealed battery active material of the present invention is characterized in that the content ratio of alkali metal atoms is as high as 26 to 75% by mass with respect to the whole active material. It is preferable that it is 26-72 mass% with respect to the whole substance. More preferably, it is 26-70 mass%.
Hereinafter, the sealed battery active material of the present invention is also referred to as a high alkali metal content active material.

本発明の密閉型電池用活物質は、アルカリ金属原子と酸素原子以外の第三成分原子を1種又は2種以上含んでいてもよい。
第三成分原子は、周期表の第7〜11族に属する遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子であることが好ましい。より好ましくは、Mn、Fe、Co、Ni等の周期表の第7〜10族の遷移金属元素の原子であり、更に好ましくは、Fe、Coのいずれかである。
The sealed battery active material of the present invention may contain one or more third component atoms other than alkali metal atoms and oxygen atoms.
The third component atom is preferably at least one atom selected from transition metal elements belonging to Groups 7 to 11 of the periodic table. More preferably, it is an atom of a transition metal element of Groups 7 to 10 of the periodic table such as Mn, Fe, Co, Ni, etc., and still more preferably any of Fe and Co.

本発明の密閉型電池用活物質が第三成分原子を含む場合、アルカリ金属原子の数と第三成分原子の数との比(第三成分原子数/アルカリ金属原子数)は、0.00001〜0.6であることが好ましい。このような範囲であると、本発明の密閉型電池用活物質が、より高い容量を有するものとなる。アルカリ金属原子の数と第三成分原子の数との比は、より好ましくは、0.0001〜0.4であり、更に好ましくは、0.001〜0.3である。 When the sealed battery active material of the present invention includes a third component atom, the ratio of the number of alkali metal atoms to the number of third component atoms (the number of third component atoms / the number of alkali metal atoms) is 0.00001. It is preferable that it is -0.6. Within such a range, the active material for a sealed battery of the present invention has a higher capacity. The ratio of the number of alkali metal atoms to the number of third component atoms is more preferably 0.0001 to 0.4, and still more preferably 0.001 to 0.3.

本発明の密閉型電池用活物質が第三成分原子を含む場合、第三成分原子の存在する形態としては特に制限されず、第三成分原子がアルカリ金属原子、酸素原子とともに複合酸化物を構成している形態、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子が固溶した形態、第三成分原子の単体及び/又は化合物が触媒として含まれる形態のいずれの形態であってもよく、これらが混在していてもよい。
ここで、複合酸化物の形態とは、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子が一定の割合で規則的に配列した構造となっている形態であり、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子が固溶した形態とは、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子がランダムに入りこんだ構造となっている形態である。
複合酸化物の場合、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に規則的に配列した第三成分原子の影響により、結晶構造内にもとのアルカリ金属酸化物の結晶とは全く別の反射面が生まれ、その結果、XRDパターンはもとのアルカリ金属酸化物とは全く異なるものとなる。これに対し、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子が固溶したものは、アモルファス化しつつ、第三成分原子が固溶する前のアルカリ金属酸化物のXRDパターンを保持している。また、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子が固溶したものでは、アルカリ金属に対する固溶する第三成分原子の割合は決まっておらず、任意の割合で固溶し得る点も、複合酸化物とは異なっている。アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子が固溶した構造は、アルカリ金属酸化物の結晶構造内に第三成分原子がドーピングした構造ともいうことができる。
第三成分原子の化合物が触媒として含まれる形態の場合、第三成分原子の化合物としては、第三成分原子の酸化物、硫化物、ハロゲン化物、窒化物、炭化物等が挙げられる。
When the sealed battery active material of the present invention contains a third component atom, the form in which the third component atom exists is not particularly limited, and the third component atom constitutes a composite oxide together with an alkali metal atom and an oxygen atom. The form in which the third component atom is dissolved in the crystal structure of the alkali metal oxide, the simple substance of the third component atom and / or the form in which the compound is included as a catalyst, These may be mixed.
Here, the form of the composite oxide is a form in which the third component atoms are regularly arranged in a certain ratio in the crystal structure of the alkali metal oxide, and the crystal structure of the alkali metal oxide The form in which the third component atom is solid-solved is a form in which the third component atom randomly enters the crystal structure of the alkali metal oxide.
In the case of a complex oxide, a reflection surface completely different from the original alkali metal oxide crystal is produced in the crystal structure due to the influence of the third component atoms regularly arranged in the crystal structure of the alkali metal oxide. As a result, the XRD pattern is completely different from the original alkali metal oxide. On the other hand, the one in which the third component atom is dissolved in the crystal structure of the alkali metal oxide retains the XRD pattern of the alkali metal oxide before the third component atom is dissolved while being amorphized. . In addition, in the case where the third component atom is dissolved in the crystal structure of the alkali metal oxide, the ratio of the third component atom to be dissolved with respect to the alkali metal is not determined, and it can be dissolved in an arbitrary ratio. It is different from the complex oxide. The structure in which the third component atom is dissolved in the crystal structure of the alkali metal oxide can also be referred to as a structure in which the third component atom is doped in the crystal structure of the alkali metal oxide.
In the case where the compound of the third component atom is included as a catalyst, examples of the compound of the third component atom include oxides, sulfides, halides, nitrides and carbides of the third component atom.

本発明はまた、密閉型電池に用いられる活物質を製造する方法であって、上記製造方法は、アルカリ金属元素含有化合物と、アルカリ金属原子及び酸素原子以外の第三成分原子含有化合物とを含む原料組成物をメカノケミカル処理により微粉化する工程を含む密閉型電池用活物質の製造方法でもある。このような製造方法は、高いアルカリ金属含有量を有し、かつ、アルカリ金属原子、酸素原子、並びに、アルカリ金属原子及び酸素原子以外の第三成分原子(以下、単に第三成分原子とも記載する)を構成原子とする密閉型電池用活物質を製造する方法として簡便であり好ましい。
本発明の密閉型電池用活物質の製造方法は、上記原料組成物をメカノケミカル処理により微粉化する工程を含む限りその他の工程を含んでいてもよい。
The present invention is also a method for producing an active material used in a sealed battery, wherein the production method includes an alkali metal element-containing compound and a third component atom-containing compound other than alkali metal atoms and oxygen atoms. It is also a method for producing an active material for a sealed battery including a step of pulverizing the raw material composition by mechanochemical treatment. Such a production method has a high alkali metal content, and an alkali metal atom, an oxygen atom, and a third component atom other than the alkali metal atom and the oxygen atom (hereinafter also simply referred to as a third component atom). ) Is a simple and preferable method for producing a sealed battery active material having a constituent atom.
The method for producing an active material for a sealed battery of the present invention may include other steps as long as it includes a step of pulverizing the raw material composition by mechanochemical treatment.

上記メカノケミカル処理の具体的な方法は、メカノケミカル反応を起こす方法であれば特に制限されず、遊星ボールミル処理、ビーズミル処理、ボールミル処理やカッターミル処理、ディスクミル処理、スタンプミル処理、ハンマーミル処理、ジェットミル処理等のメカノケミカル反応を起こしうるミリング操作のいずれか1つ又は複数の方法が挙げられる。これらの中でも、メカノケミカル処理を充分に行う点から、遊星ボールミル処理が特に好ましい。 The specific method of the mechanochemical treatment is not particularly limited as long as it causes a mechanochemical reaction. Planetary ball mill treatment, bead mill treatment, ball mill treatment or cutter mill treatment, disc mill treatment, stamp mill treatment, hammer mill treatment. Any one or a plurality of milling operations capable of causing a mechanochemical reaction such as jet mill treatment may be mentioned. Among these, the planetary ball mill treatment is particularly preferable because the mechanochemical treatment is sufficiently performed.

上記メカノケミカル処理を遊星ボールミル処理により行う場合、湿式、乾式のいずれで行ってもよいが、乾式で行うことが好ましい。
また、遊星ボールミル処理に用いる粉砕メディアは、質量の大きいものを用いることが好ましく、具体的には、0.00001g以上のものが好ましい。より好ましくは、0.001g以上のものであり、更に好ましくは、0.1g以上のものである。また、粉砕メディアは、通常、50000g以下のものを用いる。
粉砕メディアとしては、0.01〜500mmφの、ジルコニアボール、メノウボール、アルミナボール、タングステンカーバイドボール、鉄球、ステンレス球等を用いることができる。
遊星ボールミル処理に用いる粉砕メディアは、遊星ボールミル処理に用いる容器の体積と遊星ボールミルに供される化合物の量を考慮し、メカノケミカル処理が充分に行われるよう、適宜最適な数を選択して用いればよい。
When the mechanochemical treatment is performed by a planetary ball mill treatment, it may be performed either by a wet method or a dry method, but is preferably performed by a dry method.
The grinding media used for the planetary ball mill treatment are preferably those having a large mass, specifically 0.00001 g or more. More preferably, it is 0.001 g or more, and still more preferably 0.1 g or more. In addition, as the grinding media, those having 50000 g or less are usually used.
As the grinding media, zirconia balls, agate balls, alumina balls, tungsten carbide balls, iron balls, stainless balls, etc. having a diameter of 0.01 to 500 mmφ can be used.
The grinding media used for the planetary ball mill treatment should be selected by appropriately selecting the optimum number so that the mechanochemical treatment is sufficiently performed in consideration of the volume of the container used for the planetary ball mill treatment and the amount of the compound used for the planetary ball mill. That's fine.

更に、遊星ボールミル処理の回転数は、高いほうが好ましく、具体的には、10rpm以上の回転数が好ましい。より好ましくは、50rpm以上の回転数であり、更に好ましくは、100rpm以上の回転数である。また、遊星ボールミル処理の回転数は、通常、100000rpm以下で行われる。
このように、質量の大きい粉砕メディアを用い、高回転数で遊星ボールミル処理を行うことにより、メカノケミカル処理を充分に進めることができ、アルカリ金属原子、酸素原子、並びに、第三成分原子を構成原子とする本発明の活物質をより高い収率で得ることができる。
Furthermore, the rotation speed of the planetary ball mill treatment is preferably higher, and specifically, the rotation speed of 10 rpm or more is preferable. More preferably, the number of rotations is 50 rpm or more, and still more preferably the number of rotations is 100 rpm or more. Further, the rotational speed of the planetary ball mill treatment is usually 100000 rpm or less.
In this way, by using the grinding media with a large mass and performing the planetary ball mill treatment at a high rotational speed, the mechanochemical treatment can be sufficiently advanced, and the alkali metal atom, the oxygen atom, and the third component atom are constituted. The active material of the present invention having atoms can be obtained in a higher yield.

上記ミリング操作を行う雰囲気は特に制限されず、空気下、不活性ガス下等、いずれの雰囲気下行ってもよいが、不活性ガス雰囲気下で行うことが不純物生成抑制の点から好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウム、窒素、アルゴン等を用いることができる。
上記ミリング操作を行う時間は、0.1〜100000000時間が好ましい。より好ましくは、0.2〜10000000時間であり、更に好ましくは、0.3〜100000時間である。
The atmosphere in which the milling operation is performed is not particularly limited, and may be performed in any atmosphere such as air or inert gas, but is preferably performed in an inert gas atmosphere from the viewpoint of suppression of impurity generation. As the inert gas, helium, nitrogen, argon or the like can be used.
The time for performing the milling operation is preferably 0.1 to 100000000 hours. More preferably, it is 0.2-10000000 hours, More preferably, it is 0.3-100000 hours.

上記メカノケミカル処理工程に供されるアルカリ金属原子の成分、第三成分原子の成分は、それぞれ原子の単体であってもよく、複合酸化物や酸化物等の化合物であってもよいが、アルカリ金属原子の成分、第三成分原子の成分ともに酸化物が好ましい。すなわち、上記メカノケミカル処理工程は、アルカリ金属酸化物と第三成分原子含有酸化物とをメカノケミカル処理する工程であることが好ましい。 The alkali metal atom component and the third component atom component used in the mechanochemical treatment step may each be a single element of an atom or a compound such as a complex oxide or an oxide. The metal atom component and the third component atom component are preferably oxides. That is, the mechanochemical treatment step is preferably a step of mechanochemical treatment of the alkali metal oxide and the third component atom-containing oxide.

上記密閉型電池用活物質に加え、該密閉型電池用活物質を含む電極材料や、該電極材料を用いて形成される電極もまた、本発明の1つである。
本発明の電極材料(電極合剤)は、本発明の密閉型電池用活物質を必須成分とし、導電助剤、有機化合物を含んで構成されることが好ましく、その他の成分を必要に応じて含んでいてもよい。
In addition to the sealed battery active material, an electrode material including the sealed battery active material and an electrode formed using the electrode material are also one aspect of the present invention.
The electrode material (electrode mixture) of the present invention preferably comprises the active material for a sealed battery of the present invention as an essential component and includes a conductive additive and an organic compound, and other components as necessary. May be included.

上記導電助剤としては、特願2013−162663号に記載のものと同様のものが挙げられる。上記導電助剤は、より好ましくは、グラフェン、ファイバー状カーボン、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、金属である。
上記導電助剤は、電極における導電性を向上させる作用を有するものであり、1種又は2種以上を用いることが出来る。
Examples of the conductive assistant include those described in Japanese Patent Application No. 2013-162663. More preferably, the conductive assistant is graphene, fibrous carbon, carbon nanotube, acetylene black, or metal.
The said conductive support agent has the effect | action which improves the electroconductivity in an electrode, and can use 1 type (s) or 2 or more types.

上記導電助剤の配合量としては、電極材料(電極合剤)中の本発明の高アルカリ金属含有量活物質100質量%に対して、0.001〜300質量%であることが好ましい。導電助剤の配合量がこのような範囲であると、本発明の電極材料から形成される電極がより良好な電池性能を発揮することとなる。より好ましくは、0.01〜200質量%であり、更に好ましくは、0.05〜150質量%である。 As a compounding quantity of the said conductive support agent, it is preferable that it is 0.001-300 mass% with respect to 100 mass% of high alkali metal content active materials of this invention in an electrode material (electrode mixture). When the blending amount of the conductive auxiliary is within such a range, an electrode formed from the electrode material of the present invention will exhibit better battery performance. More preferably, it is 0.01-200 mass%, More preferably, it is 0.05-150 mass%.

上記有機化合物としては、ポリテトラフルオロエチレン含有ポリマー、ポリフッ化ビニリデン含有ポリマーの他、特願2013−162663号に記載のものと同様のものが挙げられる。 Examples of the organic compound include polytetrafluoroethylene-containing polymers and polyvinylidene fluoride-containing polymers, as well as those described in Japanese Patent Application No. 2013-162663.

上記有機化合物、有機化合物塩の配合量としては、電極材料中の高アルカリ金属含有量活物質100質量%に対して、0.01〜50質量%であることが好ましい。これら有機化合物、有機化合物塩の配合量がこのような範囲であると、本発明の電極材料から形成される電極が、より良好な電池性能を発揮することとなる。より好ましくは、0.01〜45質量%であり、更に好ましくは、0.1〜40質量%である。 As a compounding quantity of the said organic compound and organic compound salt, it is preferable that it is 0.01-50 mass% with respect to 100 mass% of high alkali metal content active materials in an electrode material. When the compounding amount of these organic compounds and organic compound salts is within such a range, the electrode formed from the electrode material of the present invention will exhibit better battery performance. More preferably, it is 0.01-45 mass%, More preferably, it is 0.1-40 mass%.

本発明の電極材料は、高アルカリ金属含有量活物質、導電助剤、有機化合物以外の成分を含む場合、その配合量は、電極材料中の遷移金属固溶アルカリ金属酸化物100質量%に対して、0.01〜10質量%であることが好ましい。より好ましくは、0.05〜7質量%であり、更に好ましくは、0.1〜5質量%である。 When the electrode material of the present invention contains a component other than a high alkali metal content active material, a conductive additive, and an organic compound, the blending amount is 100% by mass of the transition metal solid solution alkali metal oxide in the electrode material The content is preferably 0.01 to 10% by mass. More preferably, it is 0.05-7 mass%, More preferably, it is 0.1-5 mass%.

本発明の電極は、高アルカリ金属含有量活物質を必要により水及び/又は有機溶媒と、導電助剤や有機化合物と共に混練し、ペースト状としたものをアルミ箔等の金属箔やニッケルメッシュ等の金属メッシュ上に、できる限り膜厚が一定になるように塗工して乾燥する方法や、遷移金属固溶アルカリ金属酸化物、導電助剤、有機化合物を混練して粘土状にし、これを金属箔や金属メッシュに圧着する方法等を用いることができる。
本発明の電極は、正極、負極のいずれに用いてもよいが、正極として用いることが好ましい。したがって、本発明の電極材料は、正極材料として用いられることが好ましい。
The electrode of the present invention is made by kneading a high alkali metal content active material with water and / or an organic solvent, a conductive additive or an organic compound as necessary, and forming a paste into a metal foil such as an aluminum foil, a nickel mesh, etc. On the metal mesh, a method of coating and drying so that the film thickness is as constant as possible, or a transition metal solid solution alkali metal oxide, a conductive additive, and an organic compound are kneaded to form a clay. For example, a method of pressure bonding to a metal foil or a metal mesh can be used.
The electrode of the present invention may be used as either a positive electrode or a negative electrode, but is preferably used as a positive electrode. Therefore, the electrode material of the present invention is preferably used as a positive electrode material.

上述した本発明の活物質、電極材料、及び、電極に加え、本発明の電極を用いて構成される電池もまた、本発明の1つである。
本発明の電極を正極として用いた場合、負極としては、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ金属の他、特願2013−162663号に記載のものと同様のものが挙げられる。
In addition to the active material, electrode material, and electrode of the present invention described above, a battery configured using the electrode of the present invention is also one aspect of the present invention.
When the electrode of the present invention is used as a positive electrode, examples of the negative electrode include those similar to those described in Japanese Patent Application No. 2013-162663, in addition to alkali metals such as lithium, sodium, magnesium, and calcium.

本発明の電池を構成する電解液としては、特に制限されないが、アセトニトリルの他、特願2013−162663号に記載のものと同様のものが挙げられる。
本発明の電池を構成する電解質としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiN(SOF)、LiN(SOCF、LiN(SO、Li(BC)、LiF、LiB(CN)等が挙げられる。
Although it does not restrict | limit especially as electrolyte solution which comprises the battery of this invention, The thing similar to what is described in Japanese Patent Application No. 2013-162663 other than acetonitrile is mentioned.
Examples of the electrolyte constituting the battery of the present invention include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , Li ( BC 4 O 8 ), LiF, LiB (CN) 4 and the like.

本発明の電池がセパレータを使用する場合、特願2013−162663号に記載のものと同様のものを用いることができる。 When the battery of the present invention uses a separator, the same one as described in Japanese Patent Application No. 2013-162663 can be used.

本発明の高アルカリ金属含有量活物質は上述の構成よりなり、高い容量を有することから、電極材料として好適である有用な化合物である。
また、本発明の高アルカリ金属含有量活物質の製造方法は、このような高アルカリ金属含有量活物質を簡便に製造することができる有用な方法である。
The high alkali metal content active material of the present invention is a useful compound suitable as an electrode material because it has the above-described configuration and has a high capacity.
Moreover, the manufacturing method of the high alkali metal content active material of this invention is a useful method which can manufacture such a high alkali metal content active material simply.

調製例1で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 1. 調製例2で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 2. 調製例3で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 3. 調製例4で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 4. 調製例5で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 5. 調製例6で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 6. 調製例7で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 7. 調製例8で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 8. 調製例9で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 9. 調製例10で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 10. 調製例11で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 11. 調製例12で調製した固体粉末のXRD測定結果の図である。It is a figure of the XRD measurement result of the solid powder prepared in Preparation Example 12. 実施例1の充放電試験の結果の図である。FIG. 4 is a diagram of the results of a charge / discharge test of Example 1. 実施例2の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 2. 実施例3の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 3. 実施例4の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 4. 実施例5の充放電試験の結果の図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of a charge / discharge test of Example 5. 実施例6の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 6. 実施例7の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 7. 実施例8の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 8. 実施例9の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 9. 実施例10の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 10. 実施例11の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 11. 実施例12の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 12. 実施例13の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 13. 実施例14の充放電試験の結果の図である。It is a figure of the result of the charging / discharging test of Example 14. 比較例1の充放電試験の結果の図である。6 is a diagram showing a result of a charge / discharge test of Comparative Example 1. FIG.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.

(XRD測定)
XRD測定は、全自動水平型X線回折装置(リガク社製、SMART LAB)を用いて、以下の条件により行った。
CuKα1線:0.15406nm
走査範囲:10°−90°
X線出力設定:45kV−200mA
ステップサイズ:0.020°
スキャン速度:0.5°min−1−4°min−1
なお、XRD測定は、試料をグローブボックス中にて気密試料台に装填することにより、不活性雰囲気を保った状態で行った。
(XRD measurement)
XRD measurement was performed under the following conditions using a fully automatic horizontal X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, SMART LAB).
CuKα1 line: 0.15406 nm
Scanning range: 10 ° -90 °
X-ray output setting: 45kV-200mA
Step size: 0.020 °
Scan speed: 0.5 ° min −1 -4 ° min −1
The XRD measurement was performed in a state where an inert atmosphere was maintained by loading the sample on an airtight sample stage in a glove box.

調製例1
正極活物質の原料として酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)2.19gと酸化コバルト(Co、和光純薬工業社製)1.16gを遊星ボールミル用のポットに入れ、遊星ボールミル混合(混合条件;10mmφのジルコニアボール25個を用いて回転数600rpmにて180時間処理)を行った。作業は全てアルゴン置換された水分濃度1ppm以下のグローブボックス中で行った。得られた固体粉末のXRD測定結果を図1に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOとLiCoOの存在を確認した。得られた固体粉末67mg、導電助剤としてのアセチレンブラック77mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末6mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 1
As raw materials for the positive electrode active material, 2.19 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.) and 1.16 g of cobalt oxide (Co 3 O 4 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are placed in a pot for a planetary ball mill. Ball mill mixing (mixing conditions: treatment using 180 10 mmφ zirconia balls at 180 rpm for 180 hours) was performed. All operations were performed in a glove box with a water concentration of 1 ppm or less, which was purged with argon. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O and LiCoO 2 was confirmed in the obtained solid powder. 67 mg of the obtained solid powder, 77 mg of acetylene black as a conductive additive and 6 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例2
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)2.43gと酸化コバルト(Co、和光純薬工業社製)0.66gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図2に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末51mg、導電助剤としてのアセチレンブラック60mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末6mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 2
Same as Preparation Example 1, except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 2.43 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 0.66 g of cobalt oxide (Co 3 O 4 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) A solid powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 51 mg of the obtained solid powder, 60 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 6 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例3
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)2.63gと酸化コバルト(Co、和光純薬工業社製)0.36gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図3に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末57mg、導電助剤としてのアセチレンブラック60mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末5mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 3
Same as Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 2.63 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 0.36 g of cobalt oxide (Co 3 O 4 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) A solid powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 57 mg of the obtained solid powder, 60 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 5 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例4
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)2.30gと酸化コバルト(CoO、和光純薬工業社製)1.15gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図4に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末59mg、導電助剤としてのアセチレンブラック61mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末5mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 4
Solid material in the same manner as in Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 2.30 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 1.15 g of cobalt oxide (CoO, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 59 mg of the obtained solid powder, 61 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 5 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例5
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)2.94gと酸化コバルト(CoO、和光純薬工業社製)0.75gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図5に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末89mg、導電助剤としてのアセチレンブラック100mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末9mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 5
The solid of the positive electrode active material was the same as in Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 2.94 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 0.75 g of cobalt oxide (CoO, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 89 mg of the obtained solid powder, 100 mg of acetylene black as a conductive additive, and 9 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例6
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)3.09gと酸化コバルト(CoO、和光純薬工業社製)0.39gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図6に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末87mg、導電助剤としてのアセチレンブラック93mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末9mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 6
A solid material was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 3.09 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 0.39 g of cobalt oxide (CoO, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 87 mg of the obtained solid powder, 93 mg of acetylene black as a conductive additive, and 9 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例7
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)3.10gとコバルト酸リチウム(LiCoO、STREM CHEMICAL社製)2.03gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図7に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOとLiCoOの存在を確認した。得られた固体粉末92mg、導電助剤としてのアセチレンブラック94mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末7mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 7
Solid material in the same manner as in Preparation Example 1 except that the positive electrode active material was changed to 3.10 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 2.03 g of lithium cobaltate (LiCoO 2 , manufactured by STREM CHEMICAL). A powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O and LiCoO 2 was confirmed in the obtained solid powder. 92 mg of the obtained solid powder, 94 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 7 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例8
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)3.40gとコバルト酸リチウム(LiCoO、STREM CHEMICAL社製)1.12gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図8に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末56mg、導電助剤としてのアセチレンブラック61mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末5mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 8
Solid material in the same manner as in Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 3.40 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 1.12 g of lithium cobaltate (LiCoO 2 , manufactured by STREM CHEMICAL). A powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 56 mg of the obtained solid powder, 61 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 5 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例9
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)4.95gとコバルト酸リチウム(LiCoO、STREM CHEMICAL社製)0.70gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図9に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末86mg、導電助剤としてのアセチレンブラック100mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末10mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 9
Solid material in the same manner as in Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 4.95 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 0.70 g of lithium cobaltate (LiCoO 2 , manufactured by STREM CHEMICAL). A powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 86 mg of the obtained solid powder, 100 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 10 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例10
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)4.23gと酸化マンガン(MnO2、和光純薬工業社製)2.45gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図10に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末69mg、導電助剤としてのアセチレンブラック71mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末6mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 10
The same procedure as in Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 4.23 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 2.45 g of manganese oxide (MnO 2; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A solid powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 69 mg of the obtained solid powder, 71 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 6 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例11
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)4.40gとα−酸化鉄(Fe3、和光純薬工業社製)2.34gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図11に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOの存在を確認した。得られた固体粉末45mg、導電助剤としてのアセチレンブラック47mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末4mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 11
Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 4.40 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 2.34 g of α-iron oxide (Fe 2 O 3; manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) In the same manner, a solid powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O was confirmed in the obtained solid powder. 45 mg of the obtained solid powder, 47 mg of acetylene black as a conductive additive and 4 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例12
正極活物質の原料を酸化リチウム(株式会社高純度化学研究所製)4.11gと酸化ニッケル(NiO和光純薬工業社製)2.01gに変更した以外は調製例1と同様にして固体粉末を得た。得られた固体粉末のXRD測定結果を図12に示す。得られた固体粉末中、遷移金属固溶LiOと酸化ニッケルの存在を確認した。得られた固体粉末57mg、導電助剤としてのアセチレンブラック60mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末4mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Preparation Example 12
Solid material in the same manner as in Preparation Example 1 except that the raw material of the positive electrode active material was changed to 4.11 g of lithium oxide (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 2.01 g of nickel oxide (NiO 2 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). A powder was obtained. The XRD measurement result of the obtained solid powder is shown in FIG. Presence of transition metal solid solution Li 2 O and nickel oxide was confirmed in the obtained solid powder. 57 mg of the obtained solid powder, 60 mg of acetylene black as a conductive assistant, and 4 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder were mixed in an agate mortar and processed into a clay to obtain a positive electrode mixture. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

比較調製例1
正極活物質としてコバルト酸リチウム(STREM CHEMICAL社製)56mgと導電助剤としてのアセチレンブラック68mg、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン粉末7mgをメノウ乳鉢で混合し、粘土状に加工して正極合剤を得た。得られた正極合剤を60mgのアルミニウムメッシュに圧着して正極とした。
Comparative Preparation Example 1
56 mg of lithium cobalt oxide (manufactured by STREM CHEMICAL) as a positive electrode active material, 68 mg of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 7 mg of polytetrafluoroethylene powder as a binder are mixed in an agate mortar, processed into a clay shape, and mixed with the positive electrode An agent was obtained. The obtained positive electrode mixture was pressure-bonded to a 60 mg aluminum mesh to obtain a positive electrode.

調製例1〜12及び比較調製例1における固体粉末中のアルカリ金属含有量を以下の表1に示す。 The alkali metal content in the solid powder in Preparation Examples 1 to 12 and Comparative Preparation Example 1 is shown in Table 1 below.

Figure 2015130316
Figure 2015130316

実施例1(2極式セルによる充放電試験)
充放電試験は市販の2極式セル(HSセル、宝泉社製)を用いて行った。ワーキング電極に調製例1において作成した正極合剤電極、カウンター電極にはリチウム金属を使用し、電解液には4.0M LiFSI アセトニトリル電解液(LiFSI:リチウムビスフルオロスルホニルイミド〔LiN(SOF)〕)を使用した。正極活物質に対して13.5mA/gの電流密度で充電を行った後に同様の電流密度にて放電を行った。電圧範囲は3.45V−2.0Vの範囲にて行った。充放電試験の結果を図13に示す。図13に示すように正極活物質として充放電が可能であることが示された。
Example 1 (Charge / Discharge Test Using a Bipolar Cell)
The charge / discharge test was conducted using a commercially available bipolar cell (HS cell, manufactured by Hosen Co., Ltd.). The working electrode is a positive electrode mixture electrode prepared in Preparation Example 1, the counter electrode is lithium metal, and the electrolyte is 4.0 M LiFSI acetonitrile electrolyte (LiFSI: lithium bisfluorosulfonylimide [LiN (SO 2 F) 2 ]) was used. The positive electrode active material was charged at a current density of 13.5 mA / g and then discharged at the same current density. The voltage range was 3.45V-2.0V. The results of the charge / discharge test are shown in FIG. As shown in FIG. 13, it was shown that charging / discharging was possible as a positive electrode active material.

実施例2〜12(2極式セルによる充放電試験)
ワーキング電極にそれぞれ調製例2〜12において作成した正極合剤電極を使用した以外は実施例1と同じ条件にて充放電試験を行った。充放電試験の結果を図14〜24に示す。図14〜24に示すように正極活物質として充放電が可能であることが示された。
Examples 2 to 12 (Charge / Discharge Test with Bipolar Cell)
A charge / discharge test was performed under the same conditions as in Example 1 except that the positive electrode mixture electrode prepared in Preparation Examples 2 to 12 was used for each working electrode. The results of the charge / discharge test are shown in FIGS. As shown in FIGS. 14-24, it was shown that charging / discharging is possible as a positive electrode active material.

実施例13(2極式セルによる充放電試験;電流密度依存性)
ワーキング電極に調製例1において作成した正極合剤電極を使用し、カウンター電極にはリチウム金属を使用し、電解液には4.0M LiFSI アセトニトリル電解液(LiFSI:リチウムビスフルオロスルホニルイミド〔LiN(SOF)〕)を使用した。正極活物質に対して様々な電流密度で充電を行った後に同様の電流密度にて放電を行った。充電深度は270mAh/gにて実施した。放電容量の電流密度依存性を図25に示す。図25に示すように、1000mAh/gを超える非常に高い電流密度においても充放電が可能であった。
Example 13 (Charge / Discharge Test with Bipolar Cell; Current Density Dependency)
The positive electrode mixture electrode prepared in Preparation Example 1 was used as the working electrode, lithium metal was used as the counter electrode, 4.0 M LiFSI acetonitrile electrolyte (LiFSI: lithium bisfluorosulfonylimide [LiN (SO 2 F) 2 ]) was used. The positive electrode active material was charged at various current densities and then discharged at the same current density. The charging depth was 270 mAh / g. FIG. 25 shows the current density dependence of the discharge capacity. As shown in FIG. 25, charging / discharging was possible even at a very high current density exceeding 1000 mAh / g.

実施例14(2極式セルによる充放電試験;サイクル特性)
ワーキング電極に調製例1において作成した正極合剤電極を使用し、カウンター電極にはリチウム金属を使用し、電解液には4.0M LiFSI アセトニトリル電解液(LiFSI:リチウムビスフルオロスルホニルイミド〔LiN(SOF)〕)を使用した。正極活物質に対して45mA/gの電流密度で充電を行った後に同様の電流密度にて放電を行った。充電深度は200mAh/gにて実施した。放電容量保持率の充放電サイクル数依存性を図26に示す。図26に示すように、15サイクル以上に渡って非常に安定した充放電が可能であった。
Example 14 (Charge / discharge test using a bipolar cell; cycle characteristics)
The positive electrode mixture electrode prepared in Preparation Example 1 was used as the working electrode, lithium metal was used as the counter electrode, 4.0 M LiFSI acetonitrile electrolyte (LiFSI: lithium bisfluorosulfonylimide [LiN (SO 2 F) 2 ]) was used. The positive electrode active material was charged at a current density of 45 mA / g and then discharged at the same current density. The charging depth was 200 mAh / g. FIG. 26 shows the dependency of the discharge capacity retention rate on the number of charge / discharge cycles. As shown in FIG. 26, very stable charge / discharge was possible over 15 cycles or more.

比較例1(2極式セルによる充放電試験)
ワーキング電極に比較調製例1において作成した正極合剤電極を使用した以外は実施例1と同じ条件にて充放電試験を行った。充放電試験の結果を図27に示す。図27に示すように比較調製例1において作成した正極合剤電極では充放電が不可能であることが示された。
Comparative Example 1 (Charge / Discharge Test with Bipolar Cell)
A charge / discharge test was performed under the same conditions as in Example 1 except that the positive electrode mixture electrode prepared in Comparative Preparation Example 1 was used as the working electrode. The results of the charge / discharge test are shown in FIG. As shown in FIG. 27, it was shown that charge / discharge was impossible with the positive electrode mixture electrode prepared in Comparative Preparation Example 1.

実施例1〜12及び比較例1の2極式セルの放電容量を表2に示す。 Table 2 shows the discharge capacities of the bipolar electrodes of Examples 1 to 12 and Comparative Example 1.

Figure 2015130316
Figure 2015130316

実施例15(充電深度変更)
充電深度を200mAh/g(1サイクル目)、270mAh/g(2サイクル目)、325mAh/g(3サイクル目)と徐々に深くしていった以外は実施例1と同様の条件にて充放電試験を行った。得られた放電容量の結果を表3に示す。表3に示すようにいずれの充電深度でも充放電が可能であることが示された。
Example 15 (charge depth change)
Charge / discharge under the same conditions as in Example 1 except that the charging depth was gradually increased to 200 mAh / g (first cycle), 270 mAh / g (second cycle), and 325 mAh / g (third cycle). A test was conducted. The obtained discharge capacity results are shown in Table 3. As shown in Table 3, it was shown that charging / discharging was possible at any charging depth.

実施例16〜21(充電深度変更)
電解液として4.0M LiFSI アセトニトリル電解液(LiFSI:リチウムビスフルオロスルホニルイミド〔LiN(SOF)〕)の代わりに1.0M LiTFSI/EC−DEC、1.0M LiFSI/EC−DEC、1.0M LiPF/EC−DEC、1.0M LiPF/EC−DME、1.0M LiBF/EC−DEC、1.0M LiBETI/EC−DEC(LiTFSI:リチウムビストリフルオロメタンスホニルイミド、LiPF:六フッ化リン酸リチウム、LiBF:四フッ化ホウ酸リチウム、LiBETI:リチウムビスペンタフルオロエタンスルホニルイミド、EC:エチレンカーボネート、DEC:ジエチルカーボネート、DME:1,2−ジメトキシエタン)を用いた以外は実施例15と同様の条件にて充放電試験を行った。得られた放電容量の結果を表3に示す。表3に示すようにいずれの電解液でも充放電が可能であることが示された。
Examples 16-21 (charge depth change)
Instead of 4.0 M LiFSI acetonitrile electrolyte (LiFSI: lithium bisfluorosulfonylimide [LiN (SO 2 F) 2 ]) as the electrolyte, 1.0 M LiTFSI / EC-DEC, 1.0 M LiFSI / EC-DEC, 1 0.0 M LiPF 6 / EC-DEC, 1.0 M LiPF 6 / EC-DME, 1.0 M LiBF 4 / EC-DEC, 1.0 M LiBETI / EC-DEC (LiTFSI: lithium bistrifluoromethanesulfonylimide, LiPF 6 : lithium hexafluorophosphate, LiBF 4: lithium tetrafluoroborate, LiBETI: lithium bis pentafluoroethane imide, EC: ethylene carbonate, DEC: diethyl carbonate, DME: 1,2-dimethoxyethane) was used Except for Examples A charge / discharge test was performed under the same conditions as in No. 15. The obtained discharge capacity results are shown in Table 3. As shown in Table 3, it was shown that charging / discharging was possible with any electrolyte solution.

Figure 2015130316
Figure 2015130316

Claims (7)

密閉型電池に用いられる活物質であって、
該活物質は、アルカリ金属原子と酸素原子とを含み、アルカリ金属原子の含有割合が活物質全体に対して26〜75質量%であることを特徴とする密閉型電池用活物質。
An active material used in a sealed battery,
The active material includes an alkali metal atom and an oxygen atom, and the content ratio of the alkali metal atom is 26 to 75% by mass with respect to the entire active material.
前記活物質は、アルカリ金属原子と酸素原子以外の第三成分原子を含むことを特徴とする請求項1に記載の密閉型電池用活物質。 The active material for a sealed battery according to claim 1, wherein the active material contains a third component atom other than an alkali metal atom and an oxygen atom. 前記第三成分原子は、周期表の第7〜11族に属する遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子であることを特徴とする請求項2に記載の密閉型電池用活物質。 3. The active material for a sealed battery according to claim 2, wherein the third component atom is at least one atom selected from transition metal elements belonging to Groups 7 to 11 of the periodic table. 請求項1〜3のいずれかに記載の密閉型電池用活物質を含むことを特徴とする電極材料。 An electrode material comprising the active material for a sealed battery according to claim 1. 請求項4に記載の電極材料を用いて形成されることを特徴とする電極。 An electrode formed using the electrode material according to claim 4. 請求項5に記載の電極を用いて構成されることを特徴とする電池。 A battery comprising the electrode according to claim 5. 密閉型電池に用いられる活物質を製造する方法であって、
該製造方法は、アルカリ金属元素含有化合物とアルカリ金属原子と酸素原子以外の第三成分原子含有化合物とを含む原料組成物をメカノケミカル処理により微粉化する工程を含む
ことを特徴とする密閉型電池用活物質の製造方法。
A method for producing an active material used in a sealed battery,
The manufacturing method includes a step of pulverizing a raw material composition containing an alkali metal element-containing compound, an alkali metal atom, and a third component atom-containing compound other than an oxygen atom by mechanochemical treatment. For producing an active material.
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