JP2016122582A5

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Publication number: JP2016122582A5
Application number: JP2014261986A
Authority: JP
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2034-12-25

Description

本発明のリチウムリン系複合酸化物炭素複合体は、電気化学デバイスの正極の活物質に用いられる、リチウムリン系複合酸化物の表面が炭素被覆されたリチウムリン系複合酸化物炭素複合体であって、超純水で分散させたときに濾過した溶出液に溶出するフッ素イオンがリチウムリン系複合酸化物炭素複合体に対する質量比で５００ｐｐｍ以上、１５０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１０００ｐｐｍ以上、１５０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは、１５００ｐｐｍ以上、１５０００ｐｐｍ以下であり、リチウムリン系複合酸化物の組成が下記一般式（１）：
Ｌｉ_１−ｘＦｅ_１−ｚＭ_ｚＰＯ_４−ａＦ_ａ（−０．１≦ｘ＜１、０≦ｚ≦１、０≦ａ≦４）・・・（１）
（式中、ＭはＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎの群から選ばれる１種以上の金属元素を示す。）で表わされるものである。ここで、ｘは０≦ｘ＜０．５であることがより好ましく、０≦ｘ＜０．３であることがさらに好ましい。また、ｚは０＜ｚ＜０．７であることがより好ましく、０＜ｚ＜０．４であることがさらに好ましい。

上記のリチウムリン系複合酸化物炭素複合体は、各種の電気化学デバイス（例えば、電池、センサ、電解槽等）の正極活物質として利用することができる。ここで、「電気化学デバイス」とは、電流を流す極板材料を含むデバイス、すなわち、電気エネルギーを取り出し可能なデバイス一般を指す用語であって、電解槽、一次電池、及び、二次電池を含む概念である。また、「二次電池」とは、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のいわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する概念である。上記のリチウムリン系複合酸化物炭素複合体は、特に、リチウムイオン二次電池、電解槽の電極材として好適である。電解槽の形状はどのような形状でもよく、電流を流す極板材料を含んでいればよい。リチウムイオン二次電池の形状は、コイン、ボタン、シート、シリンダー、角型のいずれにも適用できる。なお、本発明のリチウムリン系複合酸化物炭素複合体が適用されるリチウムイオン二次電池の用途は、特に制限されないが、例えばノートパソコン、ラップトップパソコン、ポケットワープロ、携帯電話、コードレス電話機、ポータブルＣＤ、ラジオなどの電子機器、自動車、電動車両、ゲーム機器などの民生用電子機器などが挙げられる。

以下、上記のリチウムリン系複合酸化物炭素複合体が適用される電気化学デバイス、リチウムイオン二次電池の構成要素について説明する。

（実施例５−８）
ペレット成型したＬｉＦｅＰＯ_４から、一定電流で５０％までリチウムを引き抜いたＬｉ_０．５ＦｅＰＯ_４をＤＭＣ（ジメチルカーボネート）で洗浄して、濾過乾燥し、軽く粉砕した粉末に水酸化リチウム（ＬｉＯＨ・Ｈ_２Ｏ）と六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６、添加した総リチウムの５％）をＬｉ／Ｆｅの当量比が１．０５／１．００になるようにして混合し、さらにスクロース（ショ糖：Ｃ_１２Ｈ_２２Ｏ_１１）を混合した。この混合物を窒素ガス中で焼成した後、冷却し、細かく粉砕した。次いで、目開き７５μｍの篩で分級し、リン酸リチウムに相当するピークを有するＬｉＦｅＰＯ_４の組成をもち、表面が炭素で被覆されたリチウムリン系複合酸化物炭素複合体を製造した。ただし、焼成条件は、実施例５では７００℃、３時間、実施例６では５８０℃、４時間、実施例７では７５０℃、４時間、実施例８では５５０℃、５時間とした。実施例５−８についても実施例１と同様にしてＸ線回折測定を行い、リン酸リチウムに相当するピークが見られることが確認された。

（コイン型非水電解質二次電池の作製）
作製した正極板及び負極版、セパレータ、取り付け金具、外部端子、及び、電解液等の各部材を使用して非水電解質二次コイン電池を製作した。このうち、電解液には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとフルオロエチレンカーボネイトの２：７：１混練液１リットルにＬｉＰＦ_６１モルを溶解したものを使用した。