JP2017134914A - Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2017134914A
JP2017134914A JP2016011693A JP2016011693A JP2017134914A JP 2017134914 A JP2017134914 A JP 2017134914A JP 2016011693 A JP2016011693 A JP 2016011693A JP 2016011693 A JP2016011693 A JP 2016011693A JP 2017134914 A JP2017134914 A JP 2017134914A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
ion secondary
lithium ion
secondary battery
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016011693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
紘揮 三國
Hiroki Mikuni
紘揮 三國
信之 小川
Nobuyuki Ogawa
信之 小川
英介 羽場
Eisuke Haba
英介 羽場
馨 今野
Kaoru Konno
馨 今野
洋生 西山
Hiroo Nishiyama
洋生 西山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP2016011693A priority Critical patent/JP2017134914A/en
Publication of JP2017134914A publication Critical patent/JP2017134914A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a positive electrode material for lithium ion secondary batteries, with which a lithium ion secondary battery can be obtained, the lithium ion secondary battery being excellent in output characteristics and being suppressed in capacity decrease after charge/discharge cycles at high voltages (for example, a charge voltage of 4.35 V); a positive electrode mixture for lithium ion secondary batteries, in which the positive electrode material is used; a positive electrode for lithium ion secondary batteries; and a lithium ion secondary battery.SOLUTION: A positive electrode material for lithium ion secondary batteries is used for a positive electrode mixture layer of a lithium ion secondary battery that includes a positive electrode having a current collector and the positive electrode mixture layer, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. The positive electrode material for lithium ion secondary batteries includes an oxygen-containing aluminum compound composite in which carbon is arranged on at least a part of a surface of an oxygen-containing aluminum compound particle.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極材、リチウムイオン二次電池用正極合材、リチウムイオン二次電池用正極、及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, a positive electrode mixture for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度の二次電池であり、その特性を活かして、ノート型PC(Personal Computer)、携帯電話等のポータブル機器の電源に使用されている。リチウムイオン二次電池の形状としては、円筒形、ラミネート型、角形等の種々の形状が存在する。その中でも円筒形リチウムイオン二次電池は、正極、負極、及びセパレータの捲回式構造を採用している。円筒形リチウムイオン二次電池は、例えば、次のようにして製造される。まず、2枚の帯状の金属箔に正極合材及び負極合材をそれぞれ塗工し、正極及び負極を作製する。次いで、正極と負極との間にセパレータを挟み込み、これらの積層体を渦巻状に捲回することで捲回群を形成する。この捲回群を電池容器となる円筒形の電池缶内に収納し、電解液を注液した後、封口することで、円筒形リチウムイオン二次電池が製造される。   A lithium ion secondary battery is a high energy density secondary battery, and is used as a power source for portable devices such as notebook PCs (Personal Computers) and mobile phones by taking advantage of its characteristics. As a shape of the lithium ion secondary battery, there are various shapes such as a cylindrical shape, a laminate shape, and a square shape. Among them, the cylindrical lithium ion secondary battery employs a wound structure of a positive electrode, a negative electrode, and a separator. A cylindrical lithium ion secondary battery is manufactured as follows, for example. First, a positive electrode mixture and a negative electrode mixture are respectively applied to two strip-shaped metal foils to produce a positive electrode and a negative electrode. Next, a separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and these laminated bodies are wound in a spiral shape to form a wound group. The wound group is accommodated in a cylindrical battery can serving as a battery container, and after injecting an electrolytic solution, sealing is performed to manufacture a cylindrical lithium ion secondary battery.

円筒形リチウムイオン二次電池としては、18650型リチウムイオン二次電池が、民生用のリチウムイオン二次電池として広く普及している。18650型リチウムイオン二次電池の外径寸法は、直径18mm且つ高さ65mm程度の小型である。18650型リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、高容量且つ長寿命を特徴とするコバルト酸リチウムが主として用いられている。18650型リチウムイオン二次電池の電池容量は、おおむね1.0Ah〜2.0Ah(3.7Wh〜7.4Wh)程度である。   As the cylindrical lithium ion secondary battery, an 18650 type lithium ion secondary battery is widely used as a consumer lithium ion secondary battery. The outer diameter of the 18650 type lithium ion secondary battery is a small size having a diameter of 18 mm and a height of about 65 mm. As the positive electrode active material of the 18650 type lithium ion secondary battery, lithium cobaltate having a high capacity and a long life is mainly used. The battery capacity of the 18650 type lithium ion secondary battery is about 1.0 Ah to 2.0 Ah (3.7 Wh to 7.4 Wh).

近年、スマートフォン及びタブレット型PCを中心とした携帯用情報端末の高機能化に伴い、民生用のリチウムイオン二次電池には、更なる高容量化が強く要求されている。電池の高容量化を達成するための対策としては、活物質の高容量化、エネルギー密度の向上、電池の高電圧化等が考えられる。しかし、電池の高電圧化は電池内部での構成材料間での反応が促進され、充放電サイクル後におけるリチウムイオン二次電池の容量低下が大きいという課題があった。   In recent years, with the enhancement of functions of portable information terminals such as smartphones and tablet PCs, further increase in capacity is strongly demanded for consumer lithium-ion secondary batteries. As measures for achieving a higher capacity of the battery, it is conceivable to increase the capacity of the active material, improve the energy density, increase the voltage of the battery, and the like. However, increasing the voltage of the battery has a problem that the reaction between the constituent materials inside the battery is promoted, and the capacity of the lithium ion secondary battery after the charge / discharge cycle is greatly reduced.

従来、リチウムイオン二次電池の容量低下を抑制する方法としては、(1)電解質として、フッ素含有リチウム塩電解質と特定のホスホノアセテート類化合物とを用い、正極活物質として、ジルコニウム含有リチウムコバルト複合酸化物を用いる方法(例えば、特許文献1参照)、(2)電解液として、フッ素化環状炭酸エステルとフッ素化鎖状エステルとを用いる方法(例えば、特許文献2参照)、(3)正極活物質であるコバルト酸リチウムの表面の一部に希土類化合物を固着させる方法(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。   Conventionally, as a method for suppressing the capacity reduction of a lithium ion secondary battery, (1) a fluorine-containing lithium salt electrolyte and a specific phosphonoacetate compound are used as an electrolyte, and a zirconium-containing lithium cobalt composite is used as a positive electrode active material. A method using an oxide (for example, see Patent Document 1), (2) a method using a fluorinated cyclic carbonate and a fluorinated chain ester as an electrolytic solution (for example, see Patent Document 2), and (3) a positive electrode active A method of fixing a rare earth compound to a part of the surface of lithium cobaltate which is a substance (for example, see Patent Document 3) has been proposed.

特開2014−127256号公報JP 2014-127256 A 特開2014−110122号公報JP 2014-110122 A 特開2013−179095号公報JP 2013-179095 A

しかし、上記特許文献1〜3で示した方法によっても、高電圧(例えば、充電電圧4V以上)での充放電サイクル後におけるリチウムイオン二次電池の容量低下を十分に抑制することは困難である。この原因として、リチウムイオン二次電池中に含まれる水分がヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)等のフッ素含有リチウム塩電解質と反応した際に生じるフッ化水素(HF)が原因となり、正極活物質からコバルト等の金属が溶出し、溶出したコバルト等の金属が負極等で再析出することにより、容量低下が発生するためと推定される。 However, it is difficult to sufficiently suppress a decrease in the capacity of the lithium ion secondary battery after a charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charge voltage of 4 V or more) even by the methods described in Patent Documents 1 to 3 above. . This is caused by hydrogen fluoride (HF) generated when water contained in the lithium ion secondary battery reacts with a fluorine-containing lithium salt electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). From this, it is estimated that a capacity drop occurs when a metal such as cobalt is eluted and the eluted metal such as cobalt is reprecipitated at the negative electrode or the like.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、出力特性に優れ、且つ、高電圧(例えば、充電電圧4.35V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたリチウムイオン二次電池を得ることが可能なリチウムイオン二次電池用正極材、並びにその正極材を用いたリチウムイオン二次電池用正極合材、リチウムイオン二次電池用正極、及びリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a lithium ion secondary excellent in output characteristics and suppressed in capacity reduction after a charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charge voltage of 4.35 V). Provided are a positive electrode material for a lithium ion secondary battery capable of obtaining a battery, a positive electrode mixture for a lithium ion secondary battery using the positive electrode material, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery. This is the issue.

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> 集電体及び正極合材層を有する正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池の前記正極合材層に用いられるリチウムイオン二次電池用正極材であり、
酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面の少なくとも一部に炭素が配置された酸素含有アルミニウム化合物複合体を含むリチウムイオン二次電池用正極材。
Specific means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> Used for the positive electrode mixture layer of a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a current collector and a positive electrode mixture layer, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. A positive electrode material for a lithium ion secondary battery,
A positive electrode material for a lithium ion secondary battery comprising an oxygen-containing aluminum compound composite in which carbon is disposed on at least a part of the surface of oxygen-containing aluminum compound particles.

<2> 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体の示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA)を用いて測定された350℃〜850℃の範囲での重量減少率が0.5%〜30%である<1>に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。 <2> The weight loss rate in the range of 350 ° C. to 850 ° C. measured using a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA) of the oxygen-containing aluminum compound composite is 0.5% to 30%. The positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to a certain <1>.

<3> 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体の示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA)を用いて測定された25℃〜350℃の範囲での重量減少率が5%未満である<1>又は<2>に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。 <3> The weight reduction rate in the range of 25 ° C. to 350 ° C. measured using a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA) of the oxygen-containing aluminum compound composite is less than 5% <1> Or the positive electrode material for lithium ion secondary batteries as described in <2>.

<4> 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体の77Kでの窒素吸着測定から求められる比表面積が1m/g〜80m/gである<1>〜<3>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。 <4> lithium according to any one of the oxygen specific surface area determined from nitrogen adsorption measurements at 77K containing aluminum compound complex is 1m 2 / g~80m 2 / g < 1> ~ <3> Positive electrode material for ion secondary battery.

<5> 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体のレーザー回折式粒度分布測定装置で測定した体積平均粒子径が0.1μm〜50μmである<1>〜<4>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。 <5> The lithium ion according to any one of <1> to <4>, wherein the volume average particle diameter of the oxygen-containing aluminum compound composite measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer is 0.1 μm to 50 μm. Positive electrode material for secondary battery.

<6> 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体のラマンスペクトル解析から得られるR値が0.1〜5.0である<1>〜<5>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。 <6> The lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <5>, wherein an R value obtained from a Raman spectrum analysis of the oxygen-containing aluminum compound composite is 0.1 to 5.0. Positive electrode material.

<7> 集電体及び正極合材層を有する正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池の前記正極合材層の形成に用いられるリチウムイオン二次電池用正極合材であり、
正極活物質と、<1>〜<6>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極合材。
<7> For forming the positive electrode mixture layer of a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a current collector and a positive electrode mixture layer, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. A lithium-ion secondary battery positive electrode mixture used,
A positive electrode mixture for a lithium ion secondary battery, comprising: a positive electrode active material; and the positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <6>.

<8> 正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池に用いられるリチウムイオン二次電池用正極であり、
集電体と、前記集電体上に形成された正極合材層と、を有し、
前記正極合材層が、正極活物質と、<1>〜<6>のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極。
<8> A positive electrode for a lithium ion secondary battery used in a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte,
A current collector, and a positive electrode mixture layer formed on the current collector,
A positive electrode for a lithium ion secondary battery, wherein the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material and the positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of <1> to <6>.

<9> <8>に記載のリチウムイオン二次電池用正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池。 <9> A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to <8>, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte.

本発明によれば、出力特性に優れ、且つ、高電圧(例えば、充電電圧4.35V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたリチウムイオン二次電池を得ることが可能なリチウムイオン二次電池用正極材、並びにその正極材を用いたリチウムイオン二次電池用正極合材、リチウムイオン二次電池用正極、及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, a lithium ion secondary battery capable of obtaining a lithium ion secondary battery that has excellent output characteristics and suppresses a decrease in capacity after a charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charge voltage of 4.35 V). A positive electrode material for a secondary battery, a positive electrode mixture for a lithium ion secondary battery using the positive electrode material, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery can be provided.

本実施形態の酸素含有アルミニウム化合物複合体の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the oxygen containing aluminum compound composite body of this embodiment. 本実施形態の酸素含有アルミニウム化合物複合体の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the oxygen containing aluminum compound composite body of this embodiment. 本実施形態の酸素含有アルミニウム化合物複合体の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the oxygen containing aluminum compound composite body of this embodiment. 本実施形態の酸素含有アルミニウム化合物複合体の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the oxygen containing aluminum compound composite body of this embodiment. 本実施形態の酸素含有アルミニウム化合物複合体の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the oxygen containing aluminum compound composite body of this embodiment. 本実施形態のリチウムイオン二次電池の一例を示す斜視断面図である。It is a perspective sectional view showing an example of a lithium ion secondary battery of this embodiment.

以下、本発明を適用したリチウムイオン二次電池用正極材、リチウムイオン二次電池用正極合材、リチウムイオン二次電池用正極、及びリチウムイオン二次電池の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。   Hereinafter, referring to the drawings, examples of embodiments of a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, a positive electrode mixture for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery to which the present invention is applied will be described. The details will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and ranges thereof, and the present invention is not limited thereto. Moreover, the magnitude | size of the member in each figure is notional, The relative relationship of the magnitude | size between members is not limited to this.

本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本明細書において組成物中の各成分の粒子径は、組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
In this specification, the term “process” includes a process that is independent of other processes and includes the process if the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other processes. It is.
In the present specification, the numerical ranges indicated by using “to” include numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the present specification, the content of each component in the composition is the sum of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific indication when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. It means the content rate of.
In the present specification, the particle diameter of each component in the composition is a mixture of the plurality of types of particles present in the composition unless there is a specific indication when there are a plurality of types of particles corresponding to each component in the composition. Means the value of.
In this specification, the term “layer” refers to the case where the layer is formed only in a part of the region in addition to the case where the layer is formed over the entire region. Is also included.

<リチウムイオン二次電池用正極材>
本実施形態のリチウムイオン二次電池用正極材(以下、単に「正極材」ともいう。)は、酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面の少なくとも一部に炭素が配置された酸素含有アルミニウム化合物複合体を含む。
<Positive electrode material for lithium ion secondary battery>
The positive electrode material for a lithium ion secondary battery of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “positive electrode material”) is an oxygen-containing aluminum compound composite in which carbon is disposed on at least a part of the surface of oxygen-containing aluminum compound particles. Including.

本実施形態の正極材は、集電体及び正極合材層を有する正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池における正極合材層に用いられる。本実施形態の正極材を上記の構成を有するリチウムイオン二次電池の正極合材層に用いることにより、出力特性に優れ、且つ、高電圧(例えば、充電電圧4.35V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたリチウムイオン二次電池を得ることができる。その理由は明確ではないが、例えば、以下のように考えることができる。   The positive electrode material of the present embodiment is a positive electrode mixture in a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a current collector and a positive electrode mixture layer, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. Used for layers. By using the positive electrode material of this embodiment for the positive electrode mixture layer of the lithium ion secondary battery having the above-described configuration, the output characteristics are excellent, and the charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charge voltage of 4.35 V) is performed. It is possible to obtain a lithium ion secondary battery in which subsequent capacity reduction is suppressed. The reason is not clear, but can be considered as follows, for example.

リチウムイオン二次電池内の水分を完全に無くすことは困難であるため、不可避的に混入した水分とヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)等のフッ素含有リチウム塩電解質とが反応し、フッ化水素(HF)を発生することが知られている。このフッ化水素(HF)により正極活物質からコバルトイオン等の金属イオンが溶出し、また、溶出した金属イオンが負極等で再析出することにより、容量低下の原因となる。
リチウムイオン二次電池の正極合材層に含まれた酸素含有アルミニウム化合物複合体は、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能を有し、且つ、リチウムイオンよりもコバルトイオン等の他の金属イオンを吸着しやすいという性質を示すため、高電圧での充放電サイクル後における容量低下が抑制されると考えられる。また、酸素含有アルミニウム化合物複合体は、導電性が高いため、リチウムイオン二次電池の出力特性が向上すると考えられる。酸素含有アルミニウム化合物複合体による出力特性の向上効果は、フッ素含有リチウム塩電解質の中でもヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を用いた場合に特に顕著である。
Since it is difficult to completely remove the water in the lithium ion secondary battery, the water inevitably mixed with the fluorine-containing lithium salt electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) reacts with hydrogen fluoride. It is known to generate (HF). This hydrogen fluoride (HF) elutes metal ions such as cobalt ions from the positive electrode active material, and the eluted metal ions are reprecipitated at the negative electrode and the like, causing a decrease in capacity.
The oxygen-containing aluminum compound composite contained in the positive electrode mixture layer of the lithium ion secondary battery has the ability to adsorb hydrogen fluoride (HF) and metal ions, and other ions such as cobalt ions than lithium ions. Since it exhibits the property of easily adsorbing metal ions, it is considered that capacity reduction after charge / discharge cycles at high voltage is suppressed. Further, since the oxygen-containing aluminum compound composite has high conductivity, it is considered that the output characteristics of the lithium ion secondary battery are improved. The effect of improving the output characteristics by the oxygen-containing aluminum compound composite is particularly remarkable when lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used among the fluorine-containing lithium salt electrolytes.

酸素含有アルミニウム化合物としては、活性アルミナ;アロフェン、カオリン、ゼオライト、サポナイト、イモゴライト、無定形アルミニウムケイ酸塩等のアルミニウムケイ酸塩などが挙げられる。これらの中でも、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させる観点から、酸素含有アルミニウム化合物としては、比表面積が容易に調整可能である無定形アルミニウムケイ酸塩が好ましい。   Examples of the oxygen-containing aluminum compound include activated alumina; aluminum silicates such as allophane, kaolin, zeolite, saponite, imogolite, and amorphous aluminum silicate. Among these, from the viewpoint of improving the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery, the oxygen-containing aluminum compound is preferably an amorphous aluminum silicate whose specific surface area can be easily adjusted.

酸素含有アルミニウム化合物として無定形アルミニウムケイ酸塩を用いる場合、元素モル比Si/Alが0.1〜50であることが好ましく、0.2〜30であることがより好ましく、0.3〜10であることが更に好ましい。このような無定形アルミニウムケイ酸塩は、例えば、nSiO・Al・mHO[n=0.2〜100、m=0以上]で示される組成を有するものが挙げられる。 When amorphous aluminum silicate is used as the oxygen-containing aluminum compound, the element molar ratio Si / Al is preferably 0.1 to 50, more preferably 0.2 to 30, and 0.3 to 10 More preferably. Such amorphous aluminum silicates, for example, nSiO 2 · Al 2 O 3 · mH 2 O [n = 0.2~100, m = 0 or] include those having a composition represented by.

また、無定形アルミニウムケイ酸塩は、X線源としてCuKα線を用いた粉末X線回折スペクトルにおいて、ムライト構造を示すピークが観測されず、2θ=25°及び41°近辺にブロードなピークを有する。X線回折装置としては、例えば、(株)リガク製のGeigerflex RAD−2X(商品名)を用いることができる。具体的な測定条件は以下の通りである。
発散スリット:1°
散乱スリット:1°
受光スリット:0.30mm
X線出力:40kV、40mA
In addition, amorphous aluminum silicate has no broad peak in the powder X-ray diffraction spectrum using CuKα ray as an X-ray source, and has broad peaks around 2θ = 25 ° and 41 °. . As an X-ray diffraction apparatus, for example, Geigerflex RAD-2X (trade name) manufactured by Rigaku Corporation can be used. Specific measurement conditions are as follows.
Divergence slit: 1 °
Scattering slit: 1 °
Receiving slit: 0.30mm
X-ray output: 40 kV, 40 mA

また、無定形アルミニウムケイ酸塩には、保存特性の観点から、透過型電子顕微鏡(TEM)において100000倍で観察したときに、長さ50nm以上の管状物が存在していないことが好ましい。無定形アルミニウムケイ酸塩の透過型電子顕微鏡での観察は、100kVの加速電圧で行う。   In addition, from the viewpoint of storage characteristics, it is preferable that the amorphous aluminum silicate does not have a tubular product having a length of 50 nm or more when observed with a transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 100,000. The amorphous aluminum silicate is observed with a transmission electron microscope at an acceleration voltage of 100 kV.

酸素含有アルミニウム化合物粒子は、合成してもよく、市販品を購入して用いてもよい。
酸素含有アルミニウム化合物粒子を合成する場合、例えば、特開2015−18800号公報に記載された方法に従って合成することができる。具体的に、酸素含有アルミニウム化合物粒子の製造方法は、ケイ酸イオンを含む溶液及びアルミニウムイオンを含む溶液を混合して反応生成物を得る反応工程と、反応生成物を、水性媒体中、酸の存在下で熱処理する熱処理工程と、を有し、必要に応じてその他の工程を有することができる。
The oxygen-containing aluminum compound particles may be synthesized, or a commercially available product may be purchased and used.
When synthesizing the oxygen-containing aluminum compound particles, for example, the oxygen-containing aluminum compound particles can be synthesized according to a method described in JP-A-2015-18800. Specifically, the method for producing oxygen-containing aluminum compound particles includes a reaction step of mixing a solution containing silicate ions and a solution containing aluminum ions to obtain a reaction product, and the reaction product is mixed with an acid in an aqueous medium. A heat treatment step of performing heat treatment in the presence, and may have other steps as necessary.

得られる酸素含有アルミニウム化合物粒子の収率、構造体形成等の観点から、少なくとも熱処理工程の後、好ましくは、熱処理工程の前及び後で、脱塩及び固体分離を行う洗浄工程を有することが好ましい。反応生成物を含む溶液から共存イオンを脱塩処理した後に、酸の存在下で熱処理することで、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能に優れる酸素含有アルミニウム化合物粒子を効率よく製造することができる。これは、規則的な構造の形成を阻害する共存イオンが除去された反応生成物を酸の存在下で熱処理することで、規則的な構造を有する酸素含有アルミニウム化合物粒子が得られるためと考えられる。なお、共存イオンとしては、ナトリウムイオン、塩化物イオン、過塩素酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等が挙げられる。   From the viewpoint of the yield of the obtained oxygen-containing aluminum compound particles, structure formation, etc., it is preferable to have a washing step for performing desalting and solid separation at least after the heat treatment step, preferably before and after the heat treatment step. . After desalting the coexisting ions from the solution containing the reaction product, heat treatment is performed in the presence of an acid to efficiently produce oxygen-containing aluminum compound particles having excellent adsorption ability for hydrogen fluoride (HF) and metal ions. be able to. This is thought to be because oxygen-containing aluminum compound particles having a regular structure can be obtained by heat-treating the reaction product from which coexisting ions that inhibit the formation of the regular structure are removed in the presence of an acid. . Examples of the coexisting ions include sodium ions, chloride ions, perchlorate ions, nitrate ions, sulfate ions, and the like.

酸素含有アルミニウム化合物複合体は、酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面の少なくとも一部に炭素が配置されたものである。   In the oxygen-containing aluminum compound composite, carbon is arranged on at least a part of the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles.

炭素は、酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に配置されていればよい。酸素含有アルミニウム化合物複合体の構成例を図1〜図5の概略断面図に示す。図1では、炭素40が酸素含有アルミニウム化合物粒子50の表面全体を被覆している。図2では、炭素40が酸素含有アルミニウム化合物粒子50の表面全体を被覆しているが、炭素40の厚みにばらつきがある。また、図3では、炭素40が酸素含有アルミニウム化合物粒子50の表面に部分的に存在し、酸素含有アルミニウム化合物粒子50の表面には、炭素40で覆われていない部分がある。図4では、酸素含有アルミニウム化合物粒子50の表面に、酸素含有アルミニウム化合物粒子50よりも小さい粒径を有する炭素40の粒子が存在している。図5は、図4の変形例であり、炭素40の形状が鱗片状となっている。なお、図1〜図5では、酸素含有アルミニウム化合物粒子50の形状は、模式的に球状(断面形状としては円)で表されているが、球状、ブロック状、鱗片状、断面形状が多角形の形状(角のある形状)等のいずれであってもよい。   Carbon may be disposed on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles. The structural example of an oxygen containing aluminum compound composite is shown in the schematic sectional drawing of FIGS. In FIG. 1, carbon 40 covers the entire surface of oxygen-containing aluminum compound particles 50. In FIG. 2, the carbon 40 covers the entire surface of the oxygen-containing aluminum compound particles 50, but the thickness of the carbon 40 varies. In FIG. 3, the carbon 40 is partially present on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particle 50, and the surface of the oxygen-containing aluminum compound particle 50 has a portion that is not covered with the carbon 40. In FIG. 4, carbon 40 particles having a particle size smaller than that of the oxygen-containing aluminum compound particles 50 are present on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles 50. FIG. 5 is a modification of FIG. 4, and the shape of the carbon 40 is scaly. 1 to 5, the shape of the oxygen-containing aluminum compound particles 50 is schematically represented as a sphere (a circle as a cross-sectional shape), but a spherical shape, a block shape, a scale shape, or a cross-sectional shape is a polygon. Any of the shapes (cornered shapes) may be used.

酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に炭素を配置する方法としては特に制限はない。酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に炭素を配置する方法としては、湿式被覆法、乾式被覆法、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の気相被覆法などが挙げられる。これらの方法の中でも、コスト及び製造プロセス低減の観点から、溶媒を使用しない乾式被覆法又は気相被覆法が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a method of arrange | positioning carbon on the surface of an oxygen-containing aluminum compound particle. Examples of the method for arranging carbon on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles include a wet coating method, a dry coating method, and a vapor phase coating method such as CVD (Chemical Vapor Deposition). Among these methods, a dry coating method or a vapor phase coating method that does not use a solvent is preferable from the viewpoints of cost and manufacturing process reduction.

湿式被覆法の場合は、例えば、有機化合物を溶媒に溶解又は分散させた混合溶液に核となる酸素含有アルミニウム化合物粒子を添加した後、必要に応じて溶媒を除去し、その後、熱処理により有機化合物を炭素化することにより、酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に炭素を配置することができる。
上記混合溶液における有機化合物の含有率は、分散のし易さ等の観点から、0.01質量%〜30質量%であることが好ましく、0.05質量%〜20質量%であることがより好ましく、0.1質量%〜10質量%であることが更に好ましい。酸素含有アルミニウム化合物粒子と有機化合物との混合比(酸素含有アルミニウム化合物粒子:有機化合物)としては、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能と導電性との両立の観点から、質量比で100:1〜100:500であることが好ましく、100:5〜100:300であることがより好ましい。
In the case of the wet coating method, for example, after adding oxygen-containing aluminum compound particles as a nucleus to a mixed solution in which an organic compound is dissolved or dispersed in a solvent, the solvent is removed as necessary, and then the organic compound is subjected to heat treatment. By carbonizing the carbon, carbon can be arranged on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles.
The content of the organic compound in the mixed solution is preferably 0.01% by mass to 30% by mass and more preferably 0.05% by mass to 20% by mass from the viewpoint of ease of dispersion. Preferably, it is 0.1 mass%-10 mass%. As a mixing ratio of oxygen-containing aluminum compound particles and organic compound (oxygen-containing aluminum compound particles: organic compound), from the viewpoint of coexistence of hydrogen fluoride (HF) and metal ion adsorption ability and conductivity, It is preferable that it is 100: 1-100: 500, and it is more preferable that it is 100: 5-100: 300.

乾式被覆法の場合は、例えば、酸素含有アルミニウム化合物粒子と有機化合物とを固体同士で混合して混合物とし、この混合物を熱処理して炭素源を炭素化することにより、酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に炭素を配置することができる。なお、酸素含有アルミニウム化合物粒子と有機化合物とを混合する際、力学的エネルギーを加える処理(例えば、メカノケミカル処理)を施してもよい。
酸素含有アルミニウム化合物粒子と有機化合物とを固体同士で混合する際の酸素含有アルミニウム化合物粒子と有機化合物との混合比(酸素含有アルミニウム化合物粒子:有機化合物)としては、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能と導電性との両立の観点から、質量比で100:1〜100:500であることが好ましく、100:5〜100:300であることがより好ましい。
In the case of the dry coating method, for example, the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles is obtained by mixing the oxygen-containing aluminum compound particles and the organic compound together to form a mixture, and heat-treating the mixture to carbonize the carbon source. Carbon can be placed on the surface. In addition, when mixing an oxygen-containing aluminum compound particle and an organic compound, you may perform the process (for example, mechanochemical process) which adds mechanical energy.
As a mixing ratio of oxygen-containing aluminum compound particles and organic compound (oxygen-containing aluminum compound particles: organic compound) when mixing oxygen-containing aluminum compound particles and organic compound as solids, hydrogen fluoride (HF) and metal From the viewpoint of achieving both ion adsorption capacity and conductivity, the mass ratio is preferably 100: 1 to 100: 500, and more preferably 100: 5 to 100: 300.

気相被覆法の場合は、例えば、有機化合物を気化させたガスを含む雰囲気中で酸素含有アルミニウム化合物粒子を熱処理することにより、酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に炭素を配置することができる。   In the case of the vapor phase coating method, for example, carbon can be arranged on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles by heat-treating the oxygen-containing aluminum compound particles in an atmosphere containing a gas obtained by vaporizing an organic compound.

湿式被覆法又は乾式被覆法によって酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に炭素を配置する場合、上記有機化合物としては、熱処理により炭素を残し得る化合物であればよい。具体的に、有機化合物としては、エチレンヘビーエンドピッチ、原油ピッチ、コールタールピッチ、アスファルト分解ピッチ、ポリ塩化ビニル等を熱分解して生成するピッチ、ナフタレン等を超強酸存在下で重合させて作製される合成ピッチ等のピッチ;ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール等の熱可塑性材料;フェノール樹脂、フラン樹脂等の熱硬化性材料などが挙げられる。これらの有機化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   When carbon is arranged on the surface of oxygen-containing aluminum compound particles by a wet coating method or a dry coating method, the organic compound may be a compound that can leave carbon by heat treatment. Specifically, as organic compounds, ethylene heavy end pitch, crude oil pitch, coal tar pitch, asphalt cracking pitch, pitch generated by pyrolyzing polyvinyl chloride, naphthalene, etc. are polymerized in the presence of a super strong acid. Pitches such as synthetic pitch; thermoplastic materials such as polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, and polyvinyl butyral; thermosetting materials such as phenol resin and furan resin. These organic compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

気相被覆法によって酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に炭素を配置する場合、上記有機化合物としては、特に制限はなく、気体状又は容易に気体化可能な化合物が好ましい。具体的に、有機化合物としては、メタン、エタン、プロパン、トルエン、ベンゼン、キシレン、スチレン、ナフタレン、アントラセン等の炭化水素;クレゾール等の炭化水素の誘導体などが挙げられる。これらの有機化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   When carbon is arranged on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles by a vapor phase coating method, the organic compound is not particularly limited, and is preferably a gas or a compound that can be easily gasified. Specifically, examples of the organic compound include hydrocarbons such as methane, ethane, propane, toluene, benzene, xylene, styrene, naphthalene, and anthracene; and hydrocarbon derivatives such as cresol. These organic compounds may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面に配置された有機化合物を炭素化するための熱処理条件は、有機化合物の炭素化率を考慮して適宜決定すればよく、特に制限はない。例えば、不活性雰囲気下、800℃〜1300℃で熱処理することが好ましい。熱処理温度を800℃以上とすることで、有機化合物の炭素化が十分なものとなり、リチウムイオン二次電池の正極合材層に用いた場合に、初回の不可逆容量の増大を抑制できる傾向にある。また、熱処理温度を1300℃以下とすることで、抵抗率の上昇を抑制できる傾向にある。不活性雰囲気としては、窒素、アルゴン、ヘリウム等の雰囲気が挙げられる。   The heat treatment conditions for carbonizing the organic compound disposed on the surface of the oxygen-containing aluminum compound particles may be appropriately determined in consideration of the carbonization rate of the organic compound, and there is no particular limitation. For example, heat treatment is preferably performed at 800 ° C. to 1300 ° C. in an inert atmosphere. By setting the heat treatment temperature to 800 ° C. or higher, the carbonization of the organic compound becomes sufficient, and when used for the positive electrode mixture layer of the lithium ion secondary battery, the increase in the first irreversible capacity tends to be suppressed. . Moreover, it exists in the tendency which can suppress the raise of a resistivity by making heat processing temperature into 1300 degrees C or less. Examples of the inert atmosphere include nitrogen, argon, helium and the like.

酸素含有アルミニウム化合物複合体のBET比表面積は、例えば、80m/g以下であることが好ましく、保存特性及びリチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させる観点から、60m/g以下であることがより好ましく、40m/g以下であることが更に好ましい。また、酸素含有アルミニウム化合物複合体のBET比表面積は、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能を向上させる観点から、例えば、1m/g以上であることが好ましく、2m/g以上であることがより好ましく、3m/g以上であることが更に好ましい。すなわち、酸素含有アルミニウム化合物複合体のBET比表面積は、1m/g〜80m/gであることが好ましく、2m/g〜60m/gであることがより好ましく、3m/g〜40m/gであることが更に好ましい。 The BET specific surface area of the oxygen-containing aluminum compound composite is, for example, preferably 80 m 2 / g or less, and from the viewpoint of improving storage characteristics and cycle characteristics of the lithium ion secondary battery, it is 60 m 2 / g or less. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 40 m < 2 > / g or less. Further, the BET specific surface area of the oxygen-containing aluminum compound composite is, for example, preferably 1 m 2 / g or more, from the viewpoint of improving the adsorption ability of hydrogen fluoride (HF) and metal ions, and is 2 m 2 / g or more. It is more preferable that it is 3 m 2 / g or more. That, BET specific surface area of the oxygen-containing aluminum compound complex is preferably 1m 2 / g~80m 2 / g, more preferably 2m 2 / g~60m 2 / g, 3m 2 / g~ More preferably, it is 40 m 2 / g.

酸素含有アルミニウム化合物複合体のBET比表面積は、JIS Z 8830(2001年)に準じて、77Kでの窒素吸着能から測定する。評価装置としては、窒素吸着測定装置(AUTOSORB−1、QUANTACHROME社製)等を用いることができる。
BET比表面積の測定を行う際には、試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすことが想定されるため、まず、加熱による水分除去の前処理を行う。前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
The BET specific surface area of the oxygen-containing aluminum compound composite is measured from the nitrogen adsorption ability at 77K according to JIS Z 8830 (2001). As an evaluation apparatus, a nitrogen adsorption measuring apparatus (AUTOSORB-1, manufactured by QUANTACHROME) or the like can be used.
When measuring the BET specific surface area, it is assumed that the moisture adsorbed on the sample surface and the structure affects the gas adsorption capacity. Therefore, pretreatment for removing moisture by heating is first performed. In the pretreatment, a measurement cell charged with 0.05 g of a measurement sample is depressurized to 10 Pa or less with a vacuum pump, heated at 110 ° C. and held for 3 hours or more, and then kept at a normal temperature ( Cool to 25 ° C). After performing this pretreatment, the evaluation temperature is 77K, and the evaluation pressure range is measured as a relative pressure (equilibrium pressure with respect to saturated vapor pressure) of less than 1.

酸素含有アルミニウム化合物複合体は、リチウムイオン二次電池の入出力特性及びサイクル特性を向上させる観点から、示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA)を用いて測定された350℃〜850℃の範囲での重量減少率が、例えば、0.5%〜30%であることが好ましく、2%〜25%であることがより好ましく、5%〜20%であることが更に好ましい。350℃〜850℃の範囲での重量減少率が0.5%〜30%であると、酸素含有アルミニウム化合物複合体と電解液とが反応することによる抵抗上昇を抑制でき、また、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能が向上する傾向にある。   From the viewpoint of improving the input / output characteristics and cycle characteristics of the lithium ion secondary battery, the oxygen-containing aluminum compound composite has a temperature of 350 ° C. to 850 ° C. measured using a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA). The weight reduction rate in the range is, for example, preferably 0.5% to 30%, more preferably 2% to 25%, and still more preferably 5% to 20%. When the weight loss rate in the range of 350 ° C. to 850 ° C. is 0.5% to 30%, an increase in resistance due to the reaction between the oxygen-containing aluminum compound composite and the electrolytic solution can be suppressed, and hydrogen fluoride (HF) and metal ion adsorption ability tend to be improved.

また、酸素含有アルミニウム化合物複合体は、リチウムイオン二次電池の容量を高め、サイクル特性を向上させる観点から、示差熱−熱重量分析装置を用いて測定された25℃〜350℃の範囲での重量減少率が、例えば、5%未満であることが好ましく、4%未満であることがより好ましく、3%未満であることが更に好ましい。25℃〜350℃の範囲での重量減少率は、実用的な観点から、例えば、0.01%以上であることが好ましい。   In addition, the oxygen-containing aluminum compound composite increases the capacity of the lithium ion secondary battery and improves the cycle characteristics, so that the oxygen-containing aluminum compound composite is in a range of 25 ° C. to 350 ° C. measured using a differential thermal-thermogravimetric analyzer. For example, the weight reduction rate is preferably less than 5%, more preferably less than 4%, and still more preferably less than 3%. From the practical viewpoint, the weight reduction rate in the range of 25 ° C. to 350 ° C. is preferably 0.01% or more, for example.

重量減少率の測定には、示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA−6200型、(株)日立ハイテクサイエンス製)等を用いることができる。
重量減少率は、乾燥空気流通下、25℃から10℃/分の昇温速度で昇温し、850℃で20分間保持することによって測定する。重量減少率は、示差熱−熱重量分析装置で測定された25℃での質量(W0)、350℃での質量(W1)、及び850℃での質量(W2)に対し、下式(1)及び(2)にて求められた値とする。
25℃〜350℃の範囲での重量減少率(D1)(%)={(W0−W1)/W0}×100・・・(1)
350℃〜850℃間の範囲での重量減少率(D2)(%)={(W1−W2)/W1}×100・・・(2)
A differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA-6200, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.) or the like can be used for measuring the weight reduction rate.
The weight reduction rate is measured by raising the temperature from 25 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min and holding at 850 ° C. for 20 minutes under a dry air flow. The weight reduction rate is expressed by the following formula (1) with respect to the mass at 25 ° C. (W0), the mass at 350 ° C. (W1), and the mass at 850 ° C. (W2) measured with a differential thermal-thermogravimetric analyzer. ) And the value obtained in (2).
Weight reduction rate in the range of 25 ° C. to 350 ° C. (D1) (%) = {(W0−W1) / W0} × 100 (1)
Weight reduction rate in the range between 350 ° C. and 850 ° C. (D2) (%) = {(W1-W2) / W1} × 100 (2)

酸素含有アルミニウム化合物複合体の体積平均粒子径は、最終的な所望の大きさに合わせて、例えば、0.1μm〜50μmであることが好ましく、0.5μm〜20μmであることがより好ましい。体積平均粒子径を0.1μm以上とすることで、電極を作製する際にスラリー粘度の上昇により作業性が悪化すること等を抑制できる傾向にある。また、体積平均粒子径を50μm以下とすることで、電極合材を塗工する際におけるスジ引きを抑制できる傾向にある。酸素含有アルミニウム化合物複合体の体積平均粒子径は、1μm〜10μmであることが更に好ましい。体積平均粒子径を1μm以上とすることで、粒子を粉砕する負荷及びコストを低減することができ、体積平均粒子径を10μm以下とすることで、フッ化水素(HF)及び金属イオンの吸着能が向上する傾向にある。   The volume average particle diameter of the oxygen-containing aluminum compound composite is, for example, preferably 0.1 μm to 50 μm, more preferably 0.5 μm to 20 μm, in accordance with the final desired size. When the volume average particle diameter is 0.1 μm or more, there is a tendency that it is possible to suppress deterioration in workability due to an increase in slurry viscosity when an electrode is produced. In addition, by setting the volume average particle diameter to 50 μm or less, streaking tends to be suppressed when the electrode mixture is applied. The volume average particle diameter of the oxygen-containing aluminum compound composite is more preferably 1 μm to 10 μm. By setting the volume average particle diameter to 1 μm or more, it is possible to reduce the load and cost for pulverizing the particles, and by setting the volume average particle diameter to 10 μm or less, the adsorption ability of hydrogen fluoride (HF) and metal ions. Tend to improve.

酸素含有アルミニウム化合物複合体の体積平均粒子径は、レーザー回折法を用いて測定される。レーザー回折法は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD3000J、(株)島津製作所製)を用いて測定できる。具体的には、酸素含有アルミニウム化合物複合体を水等の分散媒に分散させて分散液を調製する。この分散液について、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて小径側から体積累積分布曲線を描いた場合に、累積50%となる粒子径(D50)を体積平均粒子径として求める。   The volume average particle diameter of the oxygen-containing aluminum compound composite is measured using a laser diffraction method. The laser diffraction method can be measured, for example, using a laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD3000J, manufactured by Shimadzu Corporation). Specifically, an oxygen-containing aluminum compound composite is dispersed in a dispersion medium such as water to prepare a dispersion. For this dispersion, when a volume cumulative distribution curve is drawn from the small diameter side using a laser diffraction particle size distribution measuring device, the particle diameter (D50) that is 50% cumulative is determined as the volume average particle diameter.

酸素含有アルミニウム化合物複合体は、ラマンスペクトル解析から得られるR値が、例えば、0.1〜5.0であることが好ましい。R値を0.1以上とすることで、非晶質炭素による表面被覆効果が優れる傾向にある。また、R値を5.0以下とすることで、表面被覆炭素量が過剰になるのを防げる傾向にある。R値は、例えば、0.3〜3.0であることがより好ましく、0.5〜1.5であることが更に好ましい。   The oxygen-containing aluminum compound composite preferably has an R value obtained from Raman spectrum analysis of, for example, 0.1 to 5.0. By setting the R value to 0.1 or more, the surface coating effect by amorphous carbon tends to be excellent. Moreover, it exists in the tendency which can prevent that surface coating carbon amount becomes excess because R value shall be 5.0 or less. For example, the R value is more preferably 0.3 to 3.0, and still more preferably 0.5 to 1.5.

酸素含有アルミニウム化合物複合体のR値は、励起波長532nmのレーザーラマン分光測定により求めたラマンスペクトルの中で、1360cm−1付近に現れるピークの強度をIdとし、1580cm−1付近に現れるピークの強度をIgとしたとき、その両ピークの強度比Id/Ig(D/G)として算出される。1360cm−1付近に現れるピークとは、通常、炭素の非晶質構造に対応すると同定されるピークであり、例えば、1300cm−1〜1400cm−1に観測されるピークを意味する。また、1580cm−1付近に現れるピークとは、通常、炭素の結晶構造に対応すると同定されるピークであり、例えば、1530cm−1〜1630cm−1に観測されるピークを意味する。
酸素含有アルミニウム化合物複合体のR値は、ラマンスペクトル測定装置(NSR−1000型、日本分光(株)製、励起波長532nm)を用い、測定範囲(830cm−1〜1940cm−1)全体をベースラインとして、ラマンスペクトル解析から求めることができる。
R value of the oxygen-containing aluminum compound complexes in the Raman spectrum obtained by laser Raman spectroscopy of the excitation wavelength 532 nm, the intensity of the peak appearing in the vicinity of 1360 cm -1 and Id, the intensity of the peak appearing near 1580 cm -1 Is calculated as the intensity ratio Id / Ig (D / G) of the two peaks. The peak appearing in the vicinity of 1360 cm −1 is usually a peak identified as corresponding to the amorphous structure of carbon, for example, a peak observed at 1300 cm −1 to 1400 cm −1 . Also, the peak appearing near 1580 cm -1, generally a peak identified as corresponding to the crystal structure of the carbon, for example, refers to peaks observed at 1530cm -1 ~1630cm -1.
The R value of the oxygen-containing aluminum compound composite is baselined over the entire measurement range (830 cm −1 to 1940 cm −1 ) using a Raman spectrum measurement device (NSR-1000 type, manufactured by JASCO Corporation, excitation wavelength 532 nm). Can be obtained from Raman spectrum analysis.

<リチウムイオン二次電池用正極合材>
本実施形態のリチウムイオン二次電池用正極合材(以下、単に「正極合材」ともいう。)は、正極活物質と、前述した正極材と、含有する。
<Positive electrode mixture for lithium ion secondary battery>
The positive electrode mixture for lithium ion secondary batteries of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “positive electrode mixture”) contains the positive electrode active material and the positive electrode material described above.

本実施形態の正極合材は、集電体及び正極合材層を有する正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池における正極合材層の形成に用いられる。本実施形態の正極合材を上記の構成を有するリチウムイオン二次電池の正極合材層の形成に用いることにより、出力特性に優れ、且つ、高電圧(例えば、充電電圧4.35V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたリチウムイオン二次電池を得ることができる。   The positive electrode mixture of the present embodiment is a positive electrode composite in a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a current collector and a positive electrode mixture layer, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. Used to form material layers. By using the positive electrode mixture of the present embodiment for forming the positive electrode mixture layer of the lithium ion secondary battery having the above-described configuration, the output characteristics are excellent and the voltage is high (for example, the charging voltage is 4.35 V). A lithium ion secondary battery in which a decrease in capacity after the charge / discharge cycle is suppressed can be obtained.

(正極活物質)
正極活物質としては、特に制限されず、リチウム含有複合金属酸化物、オリビン型リチウム塩、カルコゲン化合物、二酸化マンガン等が挙げられる。正極活物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの正極活物質の中でも、リチウム含有複合金属酸化物を含むことが好ましい。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include lithium-containing composite metal oxides, olivine-type lithium salts, chalcogen compounds, and manganese dioxide. A positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Among these positive electrode active materials, it is preferable to include a lithium-containing composite metal oxide.

リチウム含有複合金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物、又は該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。ここで、異種元素としては、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、B等が挙げられ、Mn、Al、Co、Ni、Mg等が好ましい。異種元素は1種でもよく、2種以上でもよい。
リチウム含有複合金属酸化物としては、LiCoO、LiNiO、LiCoNi1−y、LiCo 1−y(式中、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)、LiNi1−y (式中、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)、LiMPO(式中、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、及びBからなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。)、LiPOF(式中、Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、及びBからなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。)等が挙げられる。ここで、各式中、xは0〜1.2であり、yは0〜0.9であり、zは2.0〜2.3である。リチウムのモル比を示すx値は、充放電により増減する。
The lithium-containing composite metal oxide is a metal oxide containing lithium and a transition metal, or a metal oxide in which a part of the transition metal in the metal oxide is substituted with a different element. Here, examples of the different elements include Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B. Mn, Al, Co, Ni, Mg and the like are preferable. The heterogeneous element may be one type or two or more types.
Examples of the lithium-containing composite metal oxide include Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y M 1 1-y O z (wherein M 1 is Na And at least one element selected from the group consisting of Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B.), Li x Ni 1− y M 2 y O z (wherein M 2 is selected from the group consisting of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B) Represents at least one element), LiM 3 PO 4 (wherein M 3 is Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, At least one element selected from the group consisting of V and B). i in 2 M 3 PO 4 F (wherein, M 3 is, Na, Mg, Sc, Y , Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and the group consisting of B And at least one element selected from the above. Here, in each formula, x is 0 to 1.2, y is 0 to 0.9, and z is 2.0 to 2.3. The x value indicating the molar ratio of lithium is increased or decreased by charging and discharging.

オリビン型リチウム塩としては、LiFePO等が挙げられる。
カルコゲン化合物としては、二硫化チタン、二硫化モリブデン等が挙げられる。
Examples of the olivine type lithium salt include LiFePO 4 .
Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide and molybdenum disulfide.

正極活物質は一般に粒子状であり、粒子の形状としては、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が挙げられる。正極活物質としては、一次粒子が凝集して二次粒子を形成し、その二次粒子の形状が球状又は楕円球状であるものが好ましい。   The positive electrode active material is generally in the form of particles, and examples of the shape of the particles include lumps, polyhedrons, spheres, ellipsoids, plates, needles, and columns. As the positive electrode active material, it is preferable that primary particles aggregate to form secondary particles, and the shape of the secondary particles is spherical or elliptical.

電池のような電気化学素子においては、その充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮するため、そのストレスにより、活物質の破壊、導電パスの切断等の劣化が生じやすい。そのため、正極活物質としては、一次粒子として存在するものを用いるよりも、一次粒子が凝集して二次粒子を形成して存在するものを用いる方が、膨張収縮のストレスを緩和し、上記劣化を防ぐことができるため好ましい。また、板状等の軸配向性の粒子よりも球状又は楕円球状の粒子を用いる方が、電極内における配向が少なくなるため、充放電時の電極の膨張収縮が小さくなり好ましい。また、電極の形成時において、導電材等の他の材料とも均一に混合されやすいため好ましい。   In an electrochemical element such as a battery, the active material in the electrode expands and contracts as it is charged and discharged, and the stress tends to cause degradation such as destruction of the active material and disconnection of the conductive path. Therefore, as the positive electrode active material, rather than using the material present as the primary particles, it is preferable to use the material present by agglomerating the primary particles to form the secondary particles, which reduces the stress of expansion and contraction. Can be prevented. In addition, it is preferable to use spherical or oval spherical particles rather than plate-like particles having axial orientation, since the orientation in the electrode is reduced, so that the expansion and contraction of the electrode during charge / discharge is reduced. Further, it is preferable because other materials such as a conductive material are easily mixed uniformly when forming the electrode.

正極活物質の体積平均粒子径(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子の体積平均粒子径、以下同じ)は、所望のタップ密度を得る観点から、例えば、0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることがより好ましく、1μm以上であることが更に好ましく、3μm以上であることが特に好ましい。また、正極活物質の体積平均粒子径は、電極形成性及び電池性能を向上させる観点から、例えば、20μm以下であることが好ましく、18μm以下であることがより好ましく、16μm以下であることが更に好ましく、15μm以下であることが特に好ましい。ここで、正極活物質としては、異なる体積平均粒子径を有するものを2種類以上混合することで、タップ密度(充填性)を向上させてもよい。
正極活物質の体積平均粒子径は、酸素含有アルミニウム化合物複合体の体積平均粒子径と同様に、レーザー回折法を用いて測定される。
From the viewpoint of obtaining a desired tap density, the volume average particle diameter of the positive electrode active material (when the primary particles aggregate to form secondary particles, the volume average particle diameter of the secondary particles, the same shall apply hereinafter), for example, The thickness is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferably 1 μm or more, and particularly preferably 3 μm or more. Further, the volume average particle diameter of the positive electrode active material is, for example, preferably 20 μm or less, more preferably 18 μm or less, and further preferably 16 μm or less, from the viewpoint of improving electrode formability and battery performance. The thickness is preferably 15 μm or less. Here, as the positive electrode active material, the tap density (fillability) may be improved by mixing two or more types having different volume average particle diameters.
The volume average particle diameter of the positive electrode active material is measured using a laser diffraction method in the same manner as the volume average particle diameter of the oxygen-containing aluminum compound composite.

正極活物質が、一次粒子が凝集して二次粒子を形成したものである場合、一次粒子の平均粒子径は、充放電の良好な可逆性の観点から、例えば、0.01μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.08μm以上であることが更に好ましく、0.1μm以上であることが特に好ましい。また、一次粒子の平均粒子径は、出力特性等の電池性能を向上させる観点から、例えば、3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましく、1μm以下であることが更に好ましく、0.6μm以下であることが特に好ましい。   When the positive electrode active material is formed by agglomerating primary particles to form secondary particles, the average particle diameter of the primary particles is, for example, 0.01 μm or more from the viewpoint of good reversibility of charge and discharge. Is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.08 μm or more, and particularly preferably 0.1 μm or more. The average particle diameter of the primary particles is, for example, preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, and even more preferably 1 μm or less, from the viewpoint of improving battery performance such as output characteristics. Particularly preferably, it is 0.6 μm or less.

正極活物質のBET比表面積は、電池性能を向上させる観点から、例えば、0.1m/g以上であることが好ましく、0.2m/g以上であることがより好ましく、0.3m/g以上であることが更に好ましい。また、正極活物質のBET比表面積は、電極形成性を高める観点から、4.0m/g以下であることが好ましく、2.5m/g以下であることがより好ましく、1.5m/g以下であることが更に好ましい。
正極活物質のBET比表面積は、酸素含有アルミニウム化合物複合体のBET比表面積と同様に、JIS Z 8830(2001年)に準じて、77Kでの窒素吸着能から測定する。
From the viewpoint of improving battery performance, the BET specific surface area of the positive electrode active material is, for example, preferably 0.1 m 2 / g or more, more preferably 0.2 m 2 / g or more, and 0.3 m 2. / G or more is more preferable. In addition, the BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 4.0 m 2 / g or less, more preferably 2.5 m 2 / g or less, from the viewpoint of enhancing the electrode formability, and 1.5 m 2. / G or less is more preferable.
Similar to the BET specific surface area of the oxygen-containing aluminum compound composite, the BET specific surface area of the positive electrode active material is measured from the nitrogen adsorption ability at 77 K according to JIS Z 8830 (2001).

(正極材)
本実施形態の正極合材は、前述した正極材を含有する。正極材については前述したため、詳細な説明を省略する。
(Positive electrode material)
The positive electrode mixture of the present embodiment contains the positive electrode material described above. Since the positive electrode material has been described above, a detailed description thereof will be omitted.

正極合材の全量に対する酸素含有アルミニウム化合物複合体の含有率は、高電圧での充放電サイクル後における容量低下を抑制し、出力特性を向上させる観点から、例えば、0.1質量%〜30質量%であることが好ましく、0.2質量%〜20質量%であることがより好ましい。   The content rate of the oxygen-containing aluminum compound composite with respect to the total amount of the positive electrode mixture is, for example, from 0.1% by mass to 30% by mass from the viewpoint of suppressing a decrease in capacity after a charge / discharge cycle at a high voltage and improving output characteristics. %, And more preferably 0.2% by mass to 20% by mass.

(導電材)
正極合材は、電池性能を向上させるため、導電材を含有していてもよい。導電材としては、特に制限されず、天然黒鉛、人造黒鉛、繊維状黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラックなどが挙げられる。カーボンブラック中でも特に、アセチレンブラックが好ましい。導電材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Conductive material)
The positive electrode mixture may contain a conductive material in order to improve battery performance. The conductive material is not particularly limited, and examples thereof include graphite (graphite) such as natural graphite, artificial graphite, and fibrous graphite; carbon black such as acetylene black. Among carbon blacks, acetylene black is particularly preferable. A conductive material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

導電材としてカーボンブラックを含有する場合、正極合材の分散性及び電池の入出力特性を向上させる観点から、カーボンブラックとしては、例えば、平均粒子径が20nm〜100nmの粒子が好ましく、平均粒子径が30nm〜80nmの粒子がより好ましく、平均粒子径が40nm〜60nmの粒子が更に好ましい。
粒子の形状としては、粒状、フレーク状(片状)、球状、柱状、不規則形状等が挙げられる。
「粒状」とは、不規則形状のものではなく、ほぼ等しい寸法をもつ形状である(JIS Z2500:2000参照)。
「フレーク状(片状)」とは、板のような形状であり(JIS Z2500:2000参照)、鱗のように薄い板状であることから鱗片状とも称される。本明細書においては、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した結果から解析を行い、アスペクト比(粒子径a/平均厚さt)が2〜100の範囲を片状とする。ここでいう粒子径aは、片状の粒子を平面視したときの面積Sの平方根として定義するものとし、これを片状の粒子の粒子径とする。
「球状」とは、ほぼ球に近い形状である(JIS Z2500:2000参照)。また、形状は必ずしも真球状である必要はなく、粒子の長径(DL)と短径(DS)との比(DL)/(DS)(球状係数又は真球度とも称される)が1.0〜1.2の範囲にあるものとし、粒子径とは長径(DL)を指すものとする。
「柱状」とは、略円柱、略多角柱等の形状であり、粒子径とは柱の高さを指すものとする。
In the case of containing carbon black as the conductive material, from the viewpoint of improving the dispersibility of the positive electrode mixture and the input / output characteristics of the battery, the carbon black is preferably particles having an average particle diameter of 20 nm to 100 nm, for example. Are more preferably particles having an average particle size of 40 nm to 60 nm.
Examples of the shape of the particles include granular shapes, flake shapes (flaky shapes), spherical shapes, columnar shapes, irregular shapes, and the like.
“Granular” is not an irregular shape but a shape having substantially the same dimensions (see JIS Z2500: 2000).
“Flake shape (strip shape)” is a plate-like shape (see JIS Z2500: 2000), and is also referred to as a scale-like shape because it is a thin plate shape like a scale. In this specification, it analyzes from the result observed with the scanning electron microscope (SEM), and makes the range whose aspect ratio (particle diameter a / average thickness t) 2-100 into a piece. The particle diameter a here is defined as the square root of the area S when the flaky particles are viewed in plan, and this is the particle diameter of the flaky particles.
“Spherical” means a shape that is almost a sphere (see JIS Z2500: 2000). Further, the shape does not necessarily need to be spherical, and the ratio of the major axis (DL) to the minor axis (DS) of the particle (DL) / (DS) (also referred to as spherical coefficient or sphericity) is 1. It shall be in the range of 0-1.2, and a particle diameter shall point out a long diameter (DL).
“Columnar” refers to a shape such as a substantially cylindrical column or a substantially polygonal column, and the particle diameter refers to the height of the column.

導電材として黒鉛を含有する場合、黒鉛の平均粒子径は1μm〜10μmが好ましい。また、黒鉛は、X線広角回折法における炭素網面層間(d002)が、0.3354nm〜0.337nmであることが好ましい。   When graphite is contained as the conductive material, the average particle size of graphite is preferably 1 μm to 10 μm. Moreover, it is preferable that the carbon network surface interlayer (d002) in a X-ray wide angle diffraction method is 0.3354 nm-0.337 nm.

導電材としてカーボンブラックと黒鉛との両方を含有する場合、カーボンブラックの含有量をA1とし、黒鉛の含有量をA2としたとき、その質量比(A1/(A1+A2))は、電池の充放電特性の観点から、例えば、0.1〜0.9であることが好ましく、0.4〜0.85であることがより好ましい。   In the case where both carbon black and graphite are contained as the conductive material, the mass ratio (A1 / (A1 + A2)) when the content of carbon black is A1 and the content of graphite is A2, is the charge / discharge of the battery. From the viewpoint of characteristics, for example, it is preferably 0.1 to 0.9, and more preferably 0.4 to 0.85.

なお、導電材の平均粒子径は、20万倍で撮影した走査型電子顕微鏡により撮影し、画像内粒子像の全ての径を測定した算術平均粒子径である。   Note that the average particle diameter of the conductive material is an arithmetic average particle diameter obtained by photographing with a scanning electron microscope photographed at a magnification of 200,000 and measuring all the diameters of the in-image particle images.

正極合材が導電材を含有する場合、導電材の含有率は、正極合材の全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、導電材の含有率は、正極合材の全量に対して、例えば、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましい。上記範囲内であると、電池容量及び入出力特性に優れたものとなる傾向にある。   When the positive electrode mixture contains a conductive material, the content of the conductive material is, for example, preferably 0.1% by mass or more and 0.2% by mass or more with respect to the total amount of the positive electrode mixture. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 0.5 mass% or more. Further, the content of the conductive material is, for example, preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less, with respect to the total amount of the positive electrode mixture. preferable. Within the above range, the battery capacity and input / output characteristics tend to be excellent.

また、導電材としてカーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有率は、導電性及び高容量化の観点から、正極合材の全量に対して、例えば、0.1質量%〜15質量%であることが好ましく、0.2質量%〜10質量%であることがより好ましく、0.5質量%〜5質量%であることが更に好ましい。上記範囲内であると、電池容量及び入出力特性に優れたものとなる傾向にある。   Moreover, when carbon black is contained as a conductive material, the content of carbon black is, for example, 0.1% by mass to 15% by mass with respect to the total amount of the positive electrode mixture from the viewpoint of conductivity and high capacity. It is preferable that it is 0.2 mass%-10 mass%, and it is still more preferable that it is 0.5 mass%-5 mass%. Within the above range, the battery capacity and input / output characteristics tend to be excellent.

(結着材)
正極合材は、正極合材と集電体との接着性及び正極活物質同士の接着性を向上させるため、結着材を含有していてもよい。
結着材としては、特に制限されない。湿式法により正極合材層を形成する場合には、分散溶媒に対する分散性が良好な材料が好ましい。結着材の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物などが挙げられる。結着材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極の安定性の観点から、結着材の中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等のフッ素系高分子を用いることが好ましい。
(Binder)
The positive electrode mixture may contain a binder in order to improve the adhesion between the positive electrode mixture and the current collector and the adhesion between the positive electrode active materials.
The binding material is not particularly limited. When the positive electrode mixture layer is formed by a wet method, a material having good dispersibility in the dispersion solvent is preferable. Specific examples of the binder include resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene) Rubber), fluoropolymer, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, and other rubbery polymers; styrene / butadiene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers) ), Thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, poly Soft resin polymers such as vinyl acid, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene Fluorine polymers such as ethylene copolymers and polytetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymers; polymer compositions having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions), and the like. A binder may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
From the viewpoint of the stability of the positive electrode, it is preferable to use a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene / vinylidene fluoride copolymer, among the binders.

正極合材が結着材を含有する場合、結着材の含有率は、正極合材の全量に対して、例えば、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、正極合材の全量に対して、例えば、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更に好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。上記範囲内であると、サイクル特性等の電池性能が向上する傾向にある。   When the positive electrode mixture contains a binder, the content of the binder is, for example, preferably 0.5% by mass or more with respect to the total amount of the positive electrode mixture, and is 1% by mass or more. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 2 mass% or more. The content of the binder is, for example, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and preferably 30% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode mixture. More preferred is 10% by mass or less. Within the above range, battery performance such as cycle characteristics tends to be improved.

<リチウムイオン二次電池用正極>
本実施形態のリチウムイオン二次電池用正極(以下、単に「正極」ともいう。)は、集電体と、集電体上に形成された正極合材層と、を有し、正極合材層が、正極活物質と、前述した正極材と、を含有する。
<Positive electrode for lithium ion secondary battery>
The positive electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “positive electrode”) includes a current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector. The layer contains a positive electrode active material and the positive electrode material described above.

本実施形態の正極は、正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池に用いられる。本実施形態の正極を上記の構成を有するリチウムイオン二次電池に用いることにより、出力特性に優れ、且つ、高電圧(例えば、充電電圧4.35V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたリチウムイオン二次電池を得ることができる。   The positive electrode of this embodiment is used for a lithium ion secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. By using the positive electrode of the present embodiment for a lithium ion secondary battery having the above-described configuration, the output characteristics are excellent, and capacity reduction after a charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charge voltage of 4.35 V) is suppressed. The obtained lithium ion secondary battery can be obtained.

集電体の材質は特に制限されない。集電体の材質としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、チタン、タンタル等の金属材料、及びカーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料が挙げられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムがより好ましい。   The material of the current collector is not particularly limited. Examples of the material of the current collector include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel-plated steel, titanium, and tantalum, and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials are preferable, and aluminum is more preferable.

集電体の形状は特に制限されず、種々の形状に加工された材料を用いることができる。金属材料を用いる場合の形状としては、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素質材料を用いる場合の形状としては、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、集電体としては、金属薄膜を用いることが好ましい。金属薄膜は、必要に応じてメッシュ状に形成してもよい。金属薄膜の厚さは任意であり、例えば、1μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることが更に好ましい。また、金属薄膜の厚さは、1mm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましく、50μm以下であることが更に好ましい。金属薄膜の厚さを1μm以上とすることで、集電体として必要な強度が得られる傾向にある。また、金属薄膜の厚さを1mm以下とすることで、充分な可撓性が得られ加工性が良好となる傾向にある。   The shape of the current collector is not particularly limited, and materials processed into various shapes can be used. Examples of the shape in the case of using a metal material include a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, and the shape in the case of using a carbonaceous material. A board, a carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Among these, a metal thin film is preferably used as the current collector. The metal thin film may be formed in a mesh shape as necessary. The thickness of the metal thin film is arbitrary, for example, preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, and still more preferably 5 μm or more. Further, the thickness of the metal thin film is preferably 1 mm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less. By setting the thickness of the metal thin film to 1 μm or more, the strength required for the current collector tends to be obtained. Further, when the thickness of the metal thin film is 1 mm or less, sufficient flexibility is obtained and the workability tends to be good.

正極合材層は、正極活物質と、前述した正極材と、を含有し、集電体上に形成される。正極合材層の形成には、例えば、前述した正極合材を用いることができる。薄膜状又は板上の集電体を用いる場合、正極合材層は、集電体の片面に形成されていても、集電体の両面に形成されていてもよい。   The positive electrode mixture layer contains the positive electrode active material and the positive electrode material described above, and is formed on the current collector. For example, the positive electrode mixture described above can be used to form the positive electrode mixture layer. In the case of using a current collector on a thin film or plate, the positive electrode mixture layer may be formed on one side of the current collector or on both sides of the current collector.

正極合材層の形成方法は特に制限されず、例えば、乾式法及び湿式法が挙げられる。乾式法では、正極活物質、前述した正極材、及び必要に応じて用いられる導電材、結着材等の他の材料を乾式で混合してシート状にし、これを集電体に圧着する。また、湿式法では、正極活物質、前述した正極材、及び必要に応じて用いられる導電材、結着材等の他の材料を分散溶媒に溶解又は分散させてスラリーとし、これを集電体に塗布し、乾燥する。   The method for forming the positive electrode mixture layer is not particularly limited, and examples thereof include a dry method and a wet method. In the dry method, the positive electrode active material, the above-described positive electrode material, and other materials such as a conductive material and a binder used as necessary are dry mixed to form a sheet, which is pressure-bonded to a current collector. In the wet method, the positive electrode active material, the positive electrode material described above, and other materials such as a conductive material and a binder used as necessary are dissolved or dispersed in a dispersion solvent to form a slurry, which is used as a current collector. Apply to and dry.

スラリーを調製するための分散溶媒としては、正極活物質、前述した正極材、及び必要に応じて用いられる導電材、結着材等の他の材料を溶解又は分散させることが可能な溶媒であれば、その種類に制限はなく、水系溶媒及び有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系溶媒としては、水、アルコールと水との混合溶媒等が挙げられる。有機系溶媒としては、N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。分散溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The dispersion solvent for preparing the slurry may be a solvent that can dissolve or disperse the positive electrode active material, the positive electrode material described above, and other materials such as a conductive material and a binder used as necessary. For example, the type is not limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water, a mixed solvent of alcohol and water, and the like. Examples of organic solvents include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, Acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like can be mentioned. Dispersion solvents may be used alone or in combination of two or more.

スラリーを調製するための分散溶媒として水系溶媒を用いる場合、スラリーは増粘材を含有することが好ましい。増粘材としては、特に制限されない。増粘材の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン、これらの塩等が挙げられる。増粘材は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   When an aqueous solvent is used as a dispersion solvent for preparing the slurry, the slurry preferably contains a thickener. The thickener is not particularly limited. Specific examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. A thickener may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

集電体上に形成された正極合材層は、正極活物質の充填密度を向上させるため、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。   The positive electrode mixture layer formed on the current collector is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to improve the packing density of the positive electrode active material.

正極合材層は、密度が3.0g/cm〜4.0g/cmであることが好ましい。正極合材層の密度が上記範囲内であると、入出力特性を向上することができる傾向にある。このような観点から、集電体への片面付与量は、100g/m〜300g/m以下であることが好ましく、150g/m〜250g/mであることがより好ましく、185g/m〜220g/mであることが更に好ましい。 Positive electrode composite material layer is preferably a density of 3.0g / cm 3 ~4.0g / cm 3 . When the density of the positive electrode mixture layer is within the above range, the input / output characteristics tend to be improved. From such a viewpoint, the amount of one surface applied to the current collector is preferably 100 g / m 2 to 300 g / m 2 or less, more preferably 150 g / m 2 to 250 g / m 2 , and 185 g / m 2. it is more preferably m 2 ~220g / m 2.

<リチウムイオン二次電池>
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、前述した正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備える。
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、出力特性に優れ、且つ、高電圧(例えば、充電電圧4.35V)での充放電サイクル後における容量低下が抑制されたものである。
<Lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of the present embodiment includes the above-described positive electrode, negative electrode, separator, and an electrolytic solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte.
The lithium ion secondary battery of the present embodiment has excellent output characteristics and suppresses a decrease in capacity after a charge / discharge cycle at a high voltage (for example, a charge voltage of 4.35 V).

リチウムイオン二次電池を充電する際には、正極と負極との間に充電器を接続する。充電時においては、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液中に放出される。電解液中に放出されたリチウムイオンは、電解液中を移動し、セパレータを通過して負極に到達する。この負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。   When charging the lithium ion secondary battery, a charger is connected between the positive electrode and the negative electrode. At the time of charging, lithium ions inserted into the positive electrode active material are desorbed and released into the electrolytic solution. The lithium ions released into the electrolytic solution move in the electrolytic solution, pass through the separator, and reach the negative electrode. The lithium ions that have reached the negative electrode are inserted into the negative electrode active material constituting the negative electrode.

リチウムイオン二次電池を放電する際には、正極と負極との間に外部負荷を接続する。放電時においては、負極活物質内に挿入されていたリチウムイオンが脱離して電解液中に放出される。このとき、負極から電子が放出される。そして、電解液中に放出されたリチウムイオンは、電解液中を移動し、セパレータを通過して正極に到達する。この正極に到達したリチウムイオンは、正極を構成する正極活物質内に挿入される。このとき、正極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、正極に電子が流れ込む。このようにして、負極から正極に電子が移動することにより放電が行われる。   When discharging the lithium ion secondary battery, an external load is connected between the positive electrode and the negative electrode. At the time of discharging, the lithium ions inserted into the negative electrode active material are desorbed and released into the electrolytic solution. At this time, electrons are emitted from the negative electrode. The lithium ions released into the electrolytic solution move in the electrolytic solution, pass through the separator, and reach the positive electrode. The lithium ions reaching the positive electrode are inserted into the positive electrode active material constituting the positive electrode. At this time, when lithium ions are inserted into the positive electrode active material, electrons flow into the positive electrode. In this way, discharge is performed by the movement of electrons from the negative electrode to the positive electrode.

このように、正極活物質と負極活物質との間でリチウムイオンを挿入及び脱離することにより、リチウムイオン二次電池を充放電することができる。なお、実際のリチウムイオン二次電池の構成例については後述する。   Thus, the lithium ion secondary battery can be charged and discharged by inserting and desorbing lithium ions between the positive electrode active material and the negative electrode active material. A configuration example of an actual lithium ion secondary battery will be described later.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の正極については前述したとおりであるため、以下では、本実施形態のリチウムイオン二次電池の負極、電解液、セパレータ、及びその他の構成部材に関して説明する。   Since the positive electrode of the lithium ion secondary battery of this embodiment is as described above, the following description will be made on the negative electrode, electrolyte, separator, and other components of the lithium ion secondary battery of this embodiment.

1.負極
本実施の形態の負極(負極板)は、集電体と、集電体上に形成された負極合材層と、を有する。負極合材層は、集電体の片面に形成されていても、集電体の両面に形成されていてもよい。負極合材層は、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質を含有する。負極合材層は、必要に応じて、導電材、結着材等を含有していてもよい。
1. Negative Electrode The negative electrode (negative electrode plate) of the present embodiment has a current collector and a negative electrode mixture layer formed on the current collector. The negative electrode mixture layer may be formed on one side of the current collector or on both sides of the current collector. The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material capable of electrochemically inserting and extracting lithium ions. The negative electrode mixture layer may contain a conductive material, a binder, and the like as necessary.

集電体の材質は特に制限されない。集電体の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。中でも、加工のし易さ及びコストの観点から銅が好ましい。   The material of the current collector is not particularly limited. Examples of the material of the current collector include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Among these, copper is preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.

集電体の形状は特に制限されず、種々の形状に加工された材料を用いることができる。具体例としては、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも、金属薄膜が好ましく、銅箔がより好ましい。銅箔には、圧延法により形成された圧延銅箔と、電解法により形成された電解銅箔とがあり、どちらも集電体として好適である。   The shape of the current collector is not particularly limited, and materials processed into various shapes can be used. Specific examples include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, and foam metal. Among these, a metal thin film is preferable, and a copper foil is more preferable. Copper foil includes a rolled copper foil formed by a rolling method and an electrolytic copper foil formed by an electrolytic method, both of which are suitable as a current collector.

集電体の厚さは特に制限されない。集電体の厚さが25μm未満の場合、純銅よりも強銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることで、集電体の強度を向上させることができる。   The thickness of the current collector is not particularly limited. When the thickness of the current collector is less than 25 μm, the strength of the current collector is improved by using a stronger copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) than pure copper. Can do.

負極合材層に含有される負極活物質としては、炭素質材料;酸化錫、酸化ケイ素等の金属酸化物;金属複合酸化物;リチウム単体;リチウムアルミニウム合金等のリチウム合金;Sn、Si、Ge等のリチウムと合金形成可能な金属の酸化物又は窒化物などが挙げられる。負極活物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The negative electrode active material contained in the negative electrode mixture layer includes carbonaceous materials; metal oxides such as tin oxide and silicon oxide; metal composite oxides; lithium simple substance; lithium alloys such as lithium aluminum alloys; Sn, Si, Ge Examples thereof include metal oxides or nitrides capable of forming an alloy with lithium. A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能なものであれば特に制限はない。金属複合酸化物の中でも、Ti(チタン)、Li(リチウム)、又はTi及びLiの双方を含有するものが、高電流密度充放電特性の観点から好ましい。   The metal composite oxide is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium. Among metal complex oxides, Ti (titanium), Li (lithium), or one containing both Ti and Li is preferable from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.

炭素質材料としては、非晶質炭素;天然黒鉛;天然黒鉛に乾式のCVD法又は湿式のスプレー法で形成される被膜を形成した複合炭素質材料;エポキシ化合物、フェノール化合物等の樹脂材料、又は石油若しくは石炭から得られるピッチ材料を原料として焼成して得られる人造黒鉛などが挙げられる。   Examples of carbonaceous materials include amorphous carbon; natural graphite; composite carbonaceous material in which a film formed on natural graphite by a dry CVD method or a wet spray method; a resin material such as an epoxy compound or a phenol compound; or Examples thereof include artificial graphite obtained by firing a pitch material obtained from petroleum or coal as a raw material.

炭素質材料は、導電性が高く、低温特性及びサイクル安定性の面から優れた材料である。炭素質材料の中では、高入出力特性の観点から、炭素網面層間(d002)の広い材料(非晶質炭素)が好ましい。しかし、炭素網面層間(d002)の広い材料は、充電の初期において容量又は充放電効率が低いことがあるため、電池特性の観点から、炭素質材料としては、炭素網面層間(d002)が0.39nm以下の材料を選択することが好ましい。このような炭素質材料を、擬似異方性炭素と称する場合がある。   The carbonaceous material is highly conductive and is an excellent material in terms of low temperature characteristics and cycle stability. Among the carbonaceous materials, a material (amorphous carbon) having a wide carbon network interlayer (d002) is preferable from the viewpoint of high input / output characteristics. However, since a material having a wide carbon network surface layer (d002) may have low capacity or charge / discharge efficiency at the initial stage of charging, the carbon network layer (d002) is a carbonaceous material from the viewpoint of battery characteristics. It is preferable to select a material of 0.39 nm or less. Such a carbonaceous material is sometimes referred to as pseudo-anisotropic carbon.

炭素網面層間(d002)の広い材料(非晶質炭素)としては、例えば、ハードカーボン及びソフトカーボンが挙げられ、サイクル特性の観点からはソフトカーボンが好ましい。ソフトカーボンは、X線広角回折法における炭素網面層間(d002)が、例えば、0.34nm〜0.36nmであることが好ましく、0.341nm〜0.355nmであることがより好ましく、0.342nm〜0.35nmであることが更に好ましい。   Examples of the material (amorphous carbon) having a wide carbon network surface layer (d002) include hard carbon and soft carbon, and soft carbon is preferable from the viewpoint of cycle characteristics. The soft carbon preferably has a carbon network plane interlayer (d002) in the X-ray wide angle diffraction method of, for example, 0.34 nm to 0.36 nm, more preferably 0.341 nm to 0.355 nm, and More preferably, it is 342 nm-0.35 nm.

また、炭素質材料としては、高容量化の観点から、黒鉛が好ましい。黒鉛は、X線広角回折法における炭素網面層間(d002)が、例えば、0.34nm未満であることが好ましく、0.3354nm〜0.337nmであることがより好ましい。
更に、負極活物質として、黒鉛質、非晶質、活性炭等の導電性の高い炭素質材料を混合して用いてもよい。
As the carbonaceous material, graphite is preferable from the viewpoint of increasing the capacity. Graphite preferably has a carbon network plane interlayer (d002) of, for example, less than 0.34 nm and more preferably 0.3354 nm to 0.337 nm in the X-ray wide angle diffraction method.
Further, as the negative electrode active material, a carbonaceous material having high conductivity such as graphite, amorphous, activated carbon or the like may be mixed and used.

負極合材層は、負極活物質として用いる第1炭素質材料に、これとは異なる性質の第2炭素質材料を導電材として含有していてもよい。上記性質とは、X線回折パラメータ、メジアン径、アスペクト比、BET比表面積、配向比、ラマンスペクトル解析から得られるR値、タップ密度、真密度、細孔分布、円形度、及び灰分量からなる群より選択される少なくとも1つの特性を示す。負極合材層が第2炭素質材料(導電材)を含有することにより、電極の抵抗を低減することができる傾向にある。   The negative electrode mixture layer may contain a second carbonaceous material having a different property from the first carbonaceous material used as the negative electrode active material as a conductive material. The above properties consist of X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, R value obtained from Raman spectrum analysis, tap density, true density, pore distribution, circularity, and ash content. At least one characteristic selected from the group; When the negative electrode mixture layer contains the second carbonaceous material (conductive material), the resistance of the electrode tends to be reduced.

第2炭素質材料(導電材)としては、黒鉛質、非晶質、活性炭等の導電性の高い炭素質材料を用いることができる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素などを用いることができる。第2炭素質材料(導電材)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the second carbonaceous material (conductive material), a highly conductive carbonaceous material such as graphite, amorphous, activated carbon or the like can be used. Specifically, graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke can be used. A 2nd carbonaceous material (electrically conductive material) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

負極合材層の質量に対する第2炭素質材料(導電材)の含有率は、例えば、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることが更に好ましい。また、負極合材層の質量に対する第2炭素質材料(導電材)の含有率は、例えば、45質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。負極合材層の質量に対する第2炭素質材料(導電材)の含有率を1質量%以上とすることで、導電性の向上効果が得られ、負極合材層の質量に対する第2炭素質材料(導電材)の含有率を45質量%以下とすることで、初期不可逆容量の増大を抑制できる傾向にある。   The content of the second carbonaceous material (conductive material) with respect to the mass of the negative electrode mixture layer is, for example, preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and 3% by mass or more. More preferably. Moreover, it is preferable that the content rate of the 2nd carbonaceous material (electrically conductive material) with respect to the mass of a negative electrode compound material layer is 45 mass% or less, for example, and it is more preferable that it is 40 mass% or less. By making the content rate of the second carbonaceous material (conductive material) with respect to the mass of the negative electrode composite material layer 1% by mass or more, an effect of improving conductivity is obtained, and the second carbonaceous material with respect to the mass of the negative electrode composite material layer is obtained. By setting the content of (conductive material) to 45% by mass or less, an increase in initial irreversible capacity tends to be suppressed.

負極合材層は、正極合材と集電体との接着性及び正極活物質同士の接着性を向上させるため、結着材を含有していてもよい。結着材としては、特に制限されず、例えば、正極合材に用いられる結着材として例示したものを用いることができる。   The negative electrode mixture layer may contain a binder in order to improve the adhesion between the positive electrode mixture and the current collector and the adhesion between the positive electrode active materials. The binder is not particularly limited, and for example, those exemplified as the binder used for the positive electrode mixture can be used.

負極合材層が結着材を含有する場合、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが更に好ましく、8質量%以下であることが特に好ましい。結着材の含有率を0.1質量%以上とすることで、負極合材層の強度を高めることができる傾向にある。また、結着材の含有率を20質量%以下とすることで、電池容量の低下を抑制できる傾向にある。   When the negative electrode mixture layer contains a binder, the content of the binder is preferably 0.1% by mass or more, for example, 0.2% by mass with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. More preferably, it is more preferably 0.5% by mass or more. The content of the binder is, for example, preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and preferably 10% by mass or less, with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 8 mass% or less. By setting the content of the binder to 0.1% by mass or more, the strength of the negative electrode mixture layer tends to be increased. Moreover, it exists in the tendency which can suppress the fall of battery capacity by making the content rate of a binder into 20 mass% or less.

特に、結着材としてSBR等のゴム状高分子を用いる場合、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが更に好ましい。   In particular, when a rubbery polymer such as SBR is used as the binder, the content of the binder is preferably, for example, 0.1% by mass or more with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. It is more preferably 2% by mass or more, and further preferably 0.5% by mass or more. In addition, the content of the binder is, for example, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. Is more preferable.

また、結着材としてポリフッ化ビニリデン等のフッ素系高分子を用いる場合、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることが更に好ましい。また、結着材の含有率は、負極合材層の全量に対して、例えば、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、8質量%以下であることが更に好ましい。   When a fluorine-based polymer such as polyvinylidene fluoride is used as the binder, the content of the binder is preferably 1% by mass or more with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. The content is more preferably at least 3% by mass, and still more preferably at least 3% by mass. Further, the content of the binder is, for example, preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and 8% by mass or less, with respect to the total amount of the negative electrode mixture layer. Is more preferable.

負極合材層は、集電体上に形成される。負極合材層の形成方法は制限されず、正極合材層と同様に乾式法又は湿式法により形成することができる。   The negative electrode mixture layer is formed on the current collector. The method for forming the negative electrode mixture layer is not limited, and it can be formed by a dry method or a wet method in the same manner as the positive electrode mixture layer.

湿式法により負極合材層を形成する場合、スラリーを調製するための分散溶媒は特に制限されず、例えば、正極合材層の形成に用いられる分散溶媒として例示したものを用いることができる。   When the negative electrode mixture layer is formed by a wet method, the dispersion solvent for preparing the slurry is not particularly limited, and for example, those exemplified as the dispersion solvent used for forming the positive electrode mixture layer can be used.

スラリーを調製するための分散溶媒として水系溶媒を用いる場合、スラリーは増粘材を含有することが好ましい。増粘材としては、特に制限されず、例えば、正極合材層の形成に用いられる増粘材として例示したものを用いることができる。   When an aqueous solvent is used as a dispersion solvent for preparing the slurry, the slurry preferably contains a thickener. It does not restrict | limit especially as a thickener, For example, what was illustrated as a thickener used for formation of a positive mix layer can be used.

スラリーが増粘材を含有する場合、増粘材の含有率は、スラリーの全量に対して、例えば、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることが更に好ましい。また、増粘材の含有率は、スラリーの全量に対して、例えば、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが更に好ましい。増粘材の含有率を0.1質量%以上とすることで、スラリーの塗布性が向上する傾向にある。また、増粘材の含有率を5質量%以下とすることで、電池容量の低下及び負極活物質間の抵抗の上昇を抑制できる傾向にある。   When the slurry contains a thickener, the content of the thickener is, for example, preferably 0.1% by mass or more and more preferably 0.2% by mass or more with respect to the total amount of the slurry. Preferably, it is 0.5 mass% or more. The content of the thickener is, for example, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and still more preferably 2% by mass or less with respect to the total amount of the slurry. . By setting the content of the thickener to 0.1% by mass or more, the coating property of the slurry tends to be improved. Moreover, it exists in the tendency which can suppress the fall of battery capacity and the raise of the resistance between negative electrode active materials by making the content rate of a thickener into 5 mass% or less.

2.電解液
電解液は、フッ素含有リチウム塩電解質と、これを溶解する非水溶媒とを含む。電解液は、必要に応じて、添加材を含んでいてもよい。
2. Electrolytic Solution The electrolytic solution includes a fluorine-containing lithium salt electrolyte and a nonaqueous solvent that dissolves the same. The electrolytic solution may contain an additive as necessary.

出力特性の観点から、フッ素含有リチウム塩電解質は、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)を含むことが好ましく、必要に応じて、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)以外のフッ素含有リチウム塩電解質を含んでいてもよい。 From the viewpoint of output characteristics, the fluorine-containing lithium salt electrolyte preferably contains lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). If necessary, a fluorine-containing lithium salt electrolyte other than lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) may be used. May be included.

ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)以外のフッ素含有リチウム塩電解質としては、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩;LiClO、LiBrO、LiIO等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl等の無機塩化物塩;LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩;リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等のオキサラトボレート塩などが挙げられる。ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)以外のフッ素含有リチウム塩電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)の含有率は、電池性能の観点から、フッ素含有リチウム塩電解質の全量を基準として、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。
The lithium hexafluorophosphate (LiPF 6) other than a fluorine-containing lithium salt electrolyte, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6 such as inorganic fluoride salts; LiClO 4, LiBrO 4, perhalogenate of LiIO 4 like; LiAlCl Inorganic chloride salts such as 4 ; perfluoroalkane sulfonates such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C Perfluoroalkanesulfonylimide salts such as 4 F 9 SO 2 ); perfluoroalkanesulfonylmethide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3)], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 2], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 3] such as Examples thereof include fluoroalkyl fluorophosphates; oxalate borates such as lithium bis (oxalato) borate and lithium difluorooxalatoborate. Fluorine-containing lithium salt electrolytes other than lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) may be used singly or in combination of two or more.
From the viewpoint of battery performance, the content of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is preferably 10% by mass or more and more preferably 50% by mass or more based on the total amount of the fluorine-containing lithium salt electrolyte. preferable.

非水電解液中のフッ素含有リチウム塩電解質の濃度は、特に制限されない。非水電解液中のフッ素含有リチウム塩電解質の濃度は、例えば、0.5mol/L以上であることが好ましく、0.6mol/L以上であることがより好ましく、0.7mol/L以上であることが更に好ましい。また、非水電解液中のフッ素含有リチウム塩電解質の濃度は、例えば、2mol/L以下であることが好ましく、1.8mol/L以下であることがより好ましく、1.7mol/L以下であることが更に好ましい。フッ素含有リチウム塩電解質の濃度を0.5mol/L以上とすることで、電解液の電気伝導率が充分確保される傾向にある。また、フッ素含有リチウム塩電解質の濃度を2mol/L以下とすることで、電解液の粘度上昇が抑制されて電気伝導率の低下が抑制される傾向にある。なお、電解液の電気伝導率が低下すると、リチウムイオン二次電池の性能が低下する恐れがある。   The concentration of the fluorine-containing lithium salt electrolyte in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited. The concentration of the fluorine-containing lithium salt electrolyte in the nonaqueous electrolytic solution is, for example, preferably 0.5 mol / L or more, more preferably 0.6 mol / L or more, and 0.7 mol / L or more. More preferably. The concentration of the fluorine-containing lithium salt electrolyte in the non-aqueous electrolyte is, for example, preferably 2 mol / L or less, more preferably 1.8 mol / L or less, and 1.7 mol / L or less. More preferably. By setting the concentration of the fluorine-containing lithium salt electrolyte to 0.5 mol / L or more, the electric conductivity of the electrolytic solution tends to be sufficiently secured. Further, by setting the concentration of the fluorine-containing lithium salt electrolyte to 2 mol / L or less, an increase in the viscosity of the electrolytic solution is suppressed, and a decrease in electrical conductivity tends to be suppressed. In addition, when the electrical conductivity of electrolyte solution falls, there exists a possibility that the performance of a lithium ion secondary battery may fall.

非水溶媒としては、リチウムイオン二次電池の電解質の溶媒として使用可能な非水溶媒であれば特に制限されない。非水溶媒としては、例えば、環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状エステル、環状エーテル、及び鎖状エーテルが挙げられる。   The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it is a non-aqueous solvent that can be used as an electrolyte solvent for a lithium ion secondary battery. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates, chain carbonates, chain esters, cyclic ethers, and chain ethers.

環状カーボネートとしては、環状カーボネートを構成するアルキレン基の炭素数が2〜6のものが好ましく、2〜4のものがより好ましい。具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートが好ましい。また、環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート等の分子内に二重結合を有する環状カーボネート、又はフルオロエチレンカーボネート等のハロゲン原子を含む環状カーボネートを用いることもできる。負極活物質として炭素質材料を用いる場合は、サイクル特性の観点から、非水溶媒がビニレンカーボネートを含むことが好ましい。   As the cyclic carbonate, those having 2 to 6 carbon atoms of the alkylene group constituting the cyclic carbonate are preferable, and those having 2 to 4 are more preferable. Specific examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable. In addition, as the cyclic carbonate, a cyclic carbonate having a double bond in the molecule such as vinylene carbonate or a cyclic carbonate containing a halogen atom such as fluoroethylene carbonate can also be used. When a carbonaceous material is used as the negative electrode active material, the non-aqueous solvent preferably contains vinylene carbonate from the viewpoint of cycle characteristics.

鎖状カーボネートとしては、ジアルキルカーボネートが好ましく、2つのアルキル基の炭素数がそれぞれ1〜5のものが好ましく、1〜4のものがより好ましい。具体的には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等の対称鎖状カーボネート;メチルエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート等の非対称鎖状カーボネート等が挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びメチルエチルカーボネートが好ましい。   As the chain carbonate, dialkyl carbonate is preferable, and those having two alkyl groups each having 1 to 5 carbon atoms are preferable, and those having 1 to 4 carbon atoms are more preferable. Specific examples include symmetric chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and di-n-propyl carbonate; and asymmetric chain carbonates such as methyl ethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate. It is done. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferable.

鎖状エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等が挙げられる。中でも、低温特性改善の観点から、酢酸メチルを用いることが好ましい。
環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。中でも、入出力特性改善の観点から、テトラヒドロフランを用いることが好ましい。
鎖状エーテルとしては、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。
Examples of chain esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, and methyl propionate. Among these, it is preferable to use methyl acetate from the viewpoint of improving low-temperature characteristics.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like. Among these, tetrahydrofuran is preferably used from the viewpoint of improving input / output characteristics.
Examples of chain ethers include dimethoxyethane and dimethoxymethane.

非水溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。非水溶媒としては、2種以上の非水溶媒を混合した混合溶媒を用いることが好ましい。例えば、環状カーボネート等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネート、鎖状エステル等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。好ましい組み合わせの1つは、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを主体とする組み合わせである。中でも、非水溶媒に占める環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計が、例えば、80体積%以上であることが好ましく、85体積%以上であることがより好ましく、90体積%以上であることが更に好ましい。このとき、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計に対する環状カーボネートの割合は、例えば、5体積%以上であることが好ましく、10体積%以上であることがより好ましく、15体積%以上であることが更に好ましい。また、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計に対する環状カーボネートの割合は、例えば、50体積%以下であることが好ましく、35体積%以下であることがより好ましく、30体積%以下であることが更に好ましい。このような非水溶媒の組み合わせを用いることで、リチウムイオン二次電池のサイクル特性及び保存特性が向上する傾向にある。   A non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. As the non-aqueous solvent, it is preferable to use a mixed solvent in which two or more kinds of non-aqueous solvents are mixed. For example, a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonate and a low viscosity solvent such as chain carbonate or chain ester are preferably used in combination. One of the preferable combinations is a combination mainly composed of a cyclic carbonate and a chain carbonate. Among them, the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the nonaqueous solvent is, for example, preferably 80% by volume or more, more preferably 85% by volume or more, and further preferably 90% by volume or more. preferable. At this time, the ratio of the cyclic carbonate to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is, for example, preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, and 15% by volume or more. Further preferred. Further, the ratio of the cyclic carbonate to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is, for example, preferably 50% by volume or less, more preferably 35% by volume or less, and further preferably 30% by volume or less. preferable. By using such a combination of non-aqueous solvents, the cycle characteristics and storage characteristics of the lithium ion secondary battery tend to be improved.

環状カーボネートと鎖状カーボネートとの好ましい組み合わせの具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of preferred combinations of cyclic carbonate and chain carbonate include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate, Examples thereof include methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate.

これらの組み合わせの中でも、鎖状カーボネートとして、対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートとの両方を含むものが好ましい。具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとメチルエチルカーボネートの組み合わせが挙げられる。このような、環状カーボネートと対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートとの組み合わせにより、サイクル特性及び入出力特性を向上させることができる。中でも、非対称鎖状カーボネートがメチルエチルカーボネートである組み合わせが好ましい。また、対称鎖状カーボネートが、アルキル基の炭素数が1〜2であるジアルキルカーボネートである組み合わせが好ましい。   Among these combinations, those containing both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are preferable as the chain carbonate. Specific examples include a combination of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate. Such a combination of cyclic carbonate, symmetric chain carbonate and asymmetric chain carbonate can improve cycle characteristics and input / output characteristics. Among these, a combination in which the asymmetric chain carbonate is methyl ethyl carbonate is preferable. Moreover, the combination whose symmetrical chain carbonate is dialkyl carbonate whose carbon number of an alkyl group is 1-2 is preferable.

添加材としては、リチウムイオン二次電池の非水電解液に用いられる添加材であれば特に制限はない。添加材としては、窒素、硫黄、又は窒素及び硫黄を含有する複素環化合物、環状カルボン酸エステル、フッ素含有環状カーボネート、その他の分子内に不飽和結合を有する化合物等が挙げられる。また、上記添加材以外に、求められる機能に応じて、過充電防止材、負極皮膜形成材、正極保護材、高入出力材等の他の添加材を用いてもよい。   The additive is not particularly limited as long as it is an additive used for a non-aqueous electrolyte of a lithium ion secondary battery. Examples of the additive include nitrogen, sulfur, or a heterocyclic compound containing nitrogen and sulfur, a cyclic carboxylic acid ester, a fluorine-containing cyclic carbonate, and other compounds having an unsaturated bond in the molecule. In addition to the above additives, other additives such as an overcharge preventing material, a negative electrode film forming material, a positive electrode protective material, and a high input / output material may be used depending on the required function.

3.セパレータ
セパレータは、正極と負極との間を電子的には絶縁しつつもイオン透過性を有し、正極側における酸化性及び負極側における還元性に対する耐性を備えるものであれば特に制限はない。このような特性を満たすセパレータの材料(材質)としては、樹脂、無機物等が用いられる。
3. Separator The separator is not particularly limited as long as it has ion permeability while electronically insulating the positive electrode and the negative electrode, and has resistance to oxidation on the positive electrode side and reducibility on the negative electrode side. As a material (material) of the separator that satisfies such characteristics, a resin, an inorganic substance, or the like is used.

樹脂としては、オレフィン樹脂、フッ素樹脂、セルロース樹脂、ポリイミド樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。中でも、非水電解液に対して安定で、保液性に優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート、不織布等を用いることが好ましい。   Examples of the resin include olefin resin, fluororesin, cellulose resin, polyimide resin, and nylon resin. Among these, it is preferable to select from materials that are stable with respect to the non-aqueous electrolyte and have excellent liquid retention properties, and it is preferable to use a porous sheet made of polyolefin such as polyethylene and polypropylene, a nonwoven fabric, and the like.

無機物としては、アルミナ、二酸化ケイ素等の酸化物類、窒化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩、ガラスなどが挙げられる。例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状の基材に付着させたものをセパレータとして用いることができる。薄膜形状の基材としては、孔径が0.01μm〜1μm、厚さが5μm〜50μmのものが好適に用いられる。また、例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、樹脂等の結着材を用いて複合多孔層としたものをセパレータとして用いることができる。更に、この複合多孔層を、正極又は負極の表面に形成し、セパレータとしてもよい。例えば、90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子が結着材としてのフッ素樹脂により結着された複合多孔層を、正極の表面に形成してもよい。   Examples of the inorganic substance include oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, and glass. For example, what made the said inorganic substance of fiber shape or particle shape adhere to thin film-shaped base materials, such as a nonwoven fabric, a woven fabric, and a microporous film, can be used as a separator. As a thin film-shaped substrate, a substrate having a pore diameter of 0.01 μm to 1 μm and a thickness of 5 μm to 50 μm is preferably used. In addition, for example, a separator in which a composite porous layer is formed using the above-described inorganic material in a fiber shape or a particle shape by using a binder such as a resin can be used as a separator. Furthermore, this composite porous layer may be formed on the surface of the positive electrode or the negative electrode to form a separator. For example, a composite porous layer in which alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm are bound by a fluororesin as a binder may be formed on the surface of the positive electrode.

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、必要に応じて、正極、負極、電解液、及びセパレータ以外のその他の構成部材を備えていてもよい。
例えば、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、電池内部の圧力の上昇を抑制するために、開裂弁を備えていてもよい。開裂弁が開放することで、電池内部の圧力上昇を抑制でき、安全性を向上させることができる。
The lithium ion secondary battery of this embodiment may be provided with other components other than a positive electrode, a negative electrode, electrolyte solution, and a separator as needed.
For example, the lithium ion secondary battery of this embodiment may include a cleavage valve in order to suppress an increase in pressure inside the battery. By opening the cleavage valve, it is possible to suppress an increase in pressure inside the battery and to improve safety.

また、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、温度上昇に伴い不活性ガス(二酸化炭素等)を放出する構成部を備えていてもよい。リチウムイオン二次電池がこのような構成部を備えることで、電池内部の温度が上昇した場合に、不活性ガスの発生により速やかに開裂弁を開けることができ、安全性を向上させることができる。上記構成部に用いられる材料としては、炭酸リチウム、ポリアルキレンカーボネート樹脂等が挙げられる。   Moreover, the lithium ion secondary battery of this embodiment may be provided with the structure part which discharge | releases inert gas (carbon dioxide etc.) with a temperature rise. When the lithium ion secondary battery includes such a component, when the temperature inside the battery rises, the cleavage valve can be opened quickly due to the generation of an inert gas, and safety can be improved. . Examples of the material used for the above components include lithium carbonate and polyalkylene carbonate resin.

4.リチウムイオン二次電池の構成
本実施形態のリチウムイオン二次電池の形状は特に制限されず、ラミネート型、円筒形、角形等のいずれであってもよい。
4). Configuration of Lithium Ion Secondary Battery The shape of the lithium ion secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, and may be any of a laminate type, a cylindrical shape, a rectangular shape, and the like.

ラミネート型のリチウムイオン二次電池は、例えば、次のようにして作製できる。まず、正極と負極とを角形に切断し、それぞれの電極にタブを溶接して、正負極端子を作製する。正極、セパレータ、及び負極をこの順番に積層した積層体を作製し、その状態でアルミニウム製のラミネートパック内に収容し、正負極端子をラミネートパックの外に出して密封する。次いで、非水電解液をラミネートパック内に注液し、ラミネートパックの開口部を密封する。これにより、リチウムイオン二次電池が得られる。   A laminate-type lithium ion secondary battery can be manufactured, for example, as follows. First, the positive electrode and the negative electrode are cut into squares, and tabs are welded to the respective electrodes to produce positive and negative electrode terminals. A laminated body in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are laminated in this order is prepared, and accommodated in an aluminum laminate pack in this state, and the positive and negative electrode terminals are taken out of the laminate pack and sealed. Next, a nonaqueous electrolytic solution is poured into the laminate pack, and the opening of the laminate pack is sealed. Thereby, a lithium ion secondary battery is obtained.

次に、図面を参照して、18650型の円筒形リチウムイオン二次電池の構成について説明する。なお、説明における「上」、「下」は図中における「上」、「下」を示すものであり、リチウムイオン二次電池の「上」、「下」を限定するものではない。
図6に示すように、リチウムイオン二次電池1は、ニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒形の電池容器6を有している。電池容器6には、帯状の正極板2及び負極板3がセパレータ4を介して断面渦巻状に捲回された電極群5が収容されている。電極群5は、正極板2及び負極板3がポリエチレン製多孔質シートのセパレータ4を介して断面渦巻状に捲回されている。セパレータ4は、例えば、幅が58mm、厚さが30μmに設定される。電極群5の上端面には、一端部を正極板2に固定されたアルミニウム製でリボン状の正極タブ端子が導出されている。正極タブ端子の他端部は、電極群5の上側に配置され、正極外部端子となる円盤状の電池蓋の下面に超音波溶接で接合されている。一方、電極群5の下端面には、一端部を負極板3に固定された銅製でリボン状の負極タブ端子が導出されている。負極タブ端子の他端部は、電池容器6の内底部に抵抗溶接で接合されている。したがって、正極タブ端子及び負極タブ端子は、それぞれ電極群5の両端面の互いに反対側に導出されている。なお、電極群5の外周面全周には、図示を省略した絶縁被覆が施されている。電池蓋は、絶縁性の樹脂製ガスケットを介して電池容器6の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池1の内部は密封されている。また、電池容器6内には、図示しない非水電解液が注液されている。
Next, the configuration of a 18650-type cylindrical lithium ion secondary battery will be described with reference to the drawings. Note that “upper” and “lower” in the description indicate “upper” and “lower” in the figure, and do not limit “upper” and “lower” of the lithium ion secondary battery.
As shown in FIG. 6, the lithium ion secondary battery 1 has a bottomed cylindrical battery container 6 made of steel plated with nickel. The battery case 6 accommodates an electrode group 5 in which a strip-like positive electrode plate 2 and a negative electrode plate 3 are wound in a spiral shape with a separator 4 interposed therebetween. In the electrode group 5, the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 are wound in a spiral shape in cross section via a separator 4 made of a polyethylene porous sheet. For example, the separator 4 has a width of 58 mm and a thickness of 30 μm. A ribbon-like positive electrode tab terminal made of aluminum and having one end fixed to the positive electrode plate 2 is led out on the upper end surface of the electrode group 5. The other end of the positive electrode tab terminal is disposed on the upper side of the electrode group 5 and is joined to the lower surface of a disk-shaped battery lid serving as a positive electrode external terminal by ultrasonic welding. On the other hand, a ribbon-like negative electrode tab terminal made of copper with one end fixed to the negative electrode plate 3 is led out on the lower end surface of the electrode group 5. The other end of the negative electrode tab terminal is joined to the inner bottom of the battery container 6 by resistance welding. Therefore, the positive electrode tab terminal and the negative electrode tab terminal are respectively led out to the opposite sides of the both end surfaces of the electrode group 5. In addition, the insulation coating which abbreviate | omitted illustration is given to the outer peripheral surface whole periphery of the electrode group 5. The battery lid is caulked and fixed to the upper part of the battery container 6 via an insulating resin gasket. For this reason, the inside of the lithium ion secondary battery 1 is sealed. In addition, a non-aqueous electrolyte (not shown) is injected into the battery container 6.

(リチウムイオン二次電池の負極と正極との容量比)
本実施形態において、負極と正極との容量比(負極容量/正極容量)は、安全性及びエネルギー密度の観点から、例えば、1.03〜1.8であることが好ましく、1.05〜1.4であることがより好ましい。
ここで、負極容量とは、「負極の放電容量」を示し、正極容量とは、「正極の初回充電容量−負極又は正極のどちらか大きい方の不可逆容量」を示す。「負極の放電容量」とは、負極活物質に挿入されているリチウムイオンが脱離されるときに充放電装置で算出されるものと定義する。また、「正極の初回充電容量」とは、正極活物質からリチウムイオンが脱離されるときに充放電装置で算出されるものと定義する。
(Capacity ratio between the negative electrode and the positive electrode of a lithium ion secondary battery)
In the present embodiment, the capacity ratio between the negative electrode and the positive electrode (negative electrode capacity / positive electrode capacity) is preferably 1.03 to 1.8, for example, from the viewpoint of safety and energy density, and 1.05 to 1 .4 is more preferable.
Here, the negative electrode capacity indicates “negative electrode discharge capacity”, and the positive electrode capacity indicates “positive electrode initial charge capacity−negative electrode or positive electrode, whichever is greater,”. The “negative electrode discharge capacity” is defined as calculated by the charge / discharge device when lithium ions inserted into the negative electrode active material are desorbed. The “initial charge capacity of the positive electrode” is defined as calculated by the charge / discharge device when lithium ions are desorbed from the positive electrode active material.

負極と正極との容量比は、例えば、「リチウムイオン二次電池の放電容量/負極の放電容量」からも算出することができる。リチウムイオン二次電池の放電容量は、例えば、4.35V、0.1C〜0.5C、終止時間を2時間〜15時間とする定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、0.1C〜0.5Cで2.5Vまで定電流(CC)放電したときの条件で測定できる。負極の放電容量は、リチウムイオン二次電池の放電容量を測定した負極を所定の面積に切断し、対極としてリチウム金属を用い、電解液を含浸させたセパレータを介して単極セルを作製し、0V、0.1C〜0.5C、終止電流0.01Cで定電流定電圧(CCCV)充電を行った後、0.1C〜0.5Cで1.5Vまで定電流(CC)放電したときの条件で所定面積当たりの放電容量を測定し、これをリチウムイオン二次電池の負極として用いた総面積に換算することで算出できる。この単極セルにおいて、負極活物質にリチウムイオンが挿入される方向を充電、負極活物質に挿入されているリチウムイオンが脱離する方向を放電、と定義する。なお、Cは「電流値(A)/電池の放電容量(Ah)」を意味する。   The capacity ratio between the negative electrode and the positive electrode can be calculated from, for example, “discharge capacity of lithium ion secondary battery / discharge capacity of negative electrode”. The discharge capacity of the lithium ion secondary battery is, for example, 4.35 V, 0.1 C to 0.5 C, 0.1 C after performing constant current constant voltage (CCCV) charging with an end time of 2 hours to 15 hours. It can be measured under conditions when a constant current (CC) discharge is performed up to 2.5V at 0.5C. The discharge capacity of the negative electrode is obtained by cutting a negative electrode whose discharge capacity of a lithium ion secondary battery is measured into a predetermined area, using lithium metal as a counter electrode, and producing a single electrode cell through a separator impregnated with an electrolyte, After constant current constant voltage (CCCV) charge at 0V, 0.1C to 0.5C, end current 0.01C, and then at constant current (CC) discharge to 1.5V at 0.1C to 0.5C It can be calculated by measuring the discharge capacity per predetermined area under the conditions and converting this to the total area used as the negative electrode of the lithium ion secondary battery. In this single electrode cell, the direction in which lithium ions are inserted into the negative electrode active material is defined as charging, and the direction in which lithium ions inserted into the negative electrode active material are desorbed is defined as discharging. C means “current value (A) / battery discharge capacity (Ah)”.

以下、実施例に基づき本実施形態を更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail based on examples. The present invention is not limited to the following examples.

[製造例1]
<酸素含有アルミニウム化合物粒子の製造>
濃度:700mmol/Lの塩化アルミニウム水溶液(500mL)に、濃度:350mmol/Lのオルトケイ酸ナトリウム水溶液(500mL)を加え、30分間撹拌した。この溶液に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を330mL加え、pHを6.1に調整した。
pH調整した溶液を30分間撹拌した後、遠心分離装置として(株)トミー精工製:Suprema23及びスタンダードロータNA−16を用い、回転速度:3000回転/分で、5分間の遠心分離を行った。遠心分離後、上澄み溶液を排出し、ゲル状沈殿物を純水に再分散させ、遠心分離前の容積に戻した。このような遠心分離による脱塩処理を4回行った。
[Production Example 1]
<Production of oxygen-containing aluminum compound particles>
A concentration: 350 mmol / L sodium orthosilicate aqueous solution (500 mL) was added to a 700 mmol / L aluminum chloride aqueous solution (500 mL), and the mixture was stirred for 30 minutes. To this solution, 330 mL of a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH to 6.1.
After the pH-adjusted solution was stirred for 30 minutes, centrifugal separation was carried out for 5 minutes at a rotational speed of 3000 revolutions / minute, using Tommy Seiko Co., Ltd .: Suprema23 and standard rotor NA-16 as a centrifugal separator. After centrifugation, the supernatant solution was discharged, the gel precipitate was redispersed in pure water, and returned to the volume before centrifugation. Such desalting treatment by centrifugation was performed four times.

脱塩処理4回目の上澄み排出後に得たゲル状沈殿物に、濃度:1mol/Lの塩酸を135mL加えてpHを3.5に調整し、30分間撹拌した。次に、この溶液を乾燥器に入れ、98℃で48時間(2日間)加熱した。加熱後溶液(塩濃度47g/L)に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を188mL添加し、pHを9.1に調整した。pH調整を行うことにより溶液中の塩を凝集させ、上記同様の遠心分離によってこの凝集体を沈殿させ、次いで上澄み液を排出した。上澄み液を排出した後の沈殿物に純水を添加して遠心分離前の容積に戻すという脱塩処理を4回行った。脱塩処理4回目の上澄み排出後に得たゲル状沈殿物を、60℃で16時間乾燥して30gの粒子塊を回収した。その粒子塊をジェットミルで粉砕することで、酸素含有アルミニウム化合物粒子を得た。   135 mL of hydrochloric acid having a concentration of 1 mol / L was added to the gel-like precipitate obtained after discharging the supernatant in the fourth desalting treatment, and the pH was adjusted to 3.5, followed by stirring for 30 minutes. The solution was then placed in a dryer and heated at 98 ° C. for 48 hours (2 days). To the solution after heating (salt concentration 47 g / L), 188 mL of a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH to 9.1. By adjusting the pH, the salt in the solution was aggregated, the aggregate was precipitated by the same centrifugation as described above, and then the supernatant was discharged. The desalting process of adding pure water to the precipitate after discharging the supernatant and returning to the volume before centrifugation was performed four times. The gel-like precipitate obtained after the fourth desalting of the desalting treatment was dried at 60 ° C. for 16 hours to recover 30 g of a particle lump. The particle mass was pulverized with a jet mill to obtain oxygen-containing aluminum compound particles.

得られた粒子について、ICP発光分光装置(P−4010、(株)日立製作所製)を用いて分析した結果、元素モル比Si/Alが0.5である酸素含有アルミニウム化合物であることが確認された。また、粉末X線回折測定を行った結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=25°近辺及び2θ=41°近辺にブロードなピークが観測されたことより、得られた酸素含有アルミニウム化合物粒子は、無定形アルミニウムケイ酸塩であることが確認された。
また、透過型電子顕微鏡(TEM)((株)日立ハイテクサイエンス製、H−7100FA型)を用いて、100kVの加速電圧で100000倍にて観察した。TEM観察対象の試料は以下のようにして調製した。すなわち、最終の脱塩処理工程前の、加熱後の溶液(塩濃度47g/L)を純水で10倍に希釈し、超音波照射処理を5分間行ったものをTEM観察試料調製用の支持体上に滴下し、次いで自然乾燥して薄膜とすることで調製した。TEM観察の結果、長さ50nm以上の管状物は観察されなかった。
As a result of analyzing the obtained particles using an ICP emission spectrometer (P-4010, manufactured by Hitachi, Ltd.), it was confirmed that the obtained particles were an oxygen-containing aluminum compound having an element molar ratio Si / Al of 0.5. It was done. Further, as a result of powder X-ray diffraction measurement, no peak indicating a mullite structure was observed, and broad peaks were observed around 2θ = 25 ° and 2θ = 41 °. The compound particles were confirmed to be amorphous aluminum silicate.
Moreover, it observed at 100000 times with the acceleration voltage of 100 kV using the transmission electron microscope (TEM) (Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. make, H-7100FA type | mold). A sample for TEM observation was prepared as follows. In other words, a solution after heating (salt concentration 47 g / L) 10 times diluted with pure water and subjected to ultrasonic irradiation treatment for 5 minutes before the final desalting treatment step is used for preparing a TEM observation sample. It was prepared by dropping on the body and then drying naturally to form a thin film. As a result of TEM observation, a tubular product having a length of 50 nm or more was not observed.

<炭素被覆>
上記の酸素含有アルミニウム化合物粒子とポリビニルアルコール粉末(和光純薬工業(株)製)とを100:70の質量比で混合し、窒素雰囲気下、850℃で1時間熱処理して、酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面の少なくとも一部に炭素が配置された酸素含有アルミニウム化合物複合体を得た。また、得られた酸素含有アルミニウム化合物複合体のR値をラマンスペクトル測定装置(NSR−1000型、日本分光(株)製、励起波長532nm)を用い、測定範囲(830cm−1〜1940cm−1)全体をベースラインとして算出したところ、1.0であった。
<Carbon coating>
The above oxygen-containing aluminum compound particles and polyvinyl alcohol powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are mixed at a mass ratio of 100: 70, and heat-treated at 850 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain an oxygen-containing aluminum compound. An oxygen-containing aluminum compound composite in which carbon is arranged on at least a part of the particle surface was obtained. In addition, the R value of the obtained oxygen-containing aluminum compound composite was measured using a Raman spectrum measuring device (NSR-1000 type, manufactured by JASCO Corporation, excitation wavelength 532 nm), and the measurement range (830 cm −1 to 1940 cm −1 ). When the whole was calculated as a baseline, it was 1.0.

[製造例2]
<酸素含有アルミニウム化合物粒子の製造>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(800mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(200mL)を加え、30分間撹拌した。この溶液に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を1900mL加え、pHを7に調整した。pH調整した溶液を30分間撹拌した後、加圧濾過により脱塩を行った。脱塩処理後の沈殿物に、濃度:1mol/Lの硫酸を90mL加えてpHを4に調整し、30分間撹拌した。次に、この溶液を乾燥器に入れ、98℃で48時間(2日間)加熱した。加熱後の溶液に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を330mL添加し、pHを9に調整した。pH調整を行うことにより溶液中の塩を凝集させ、上記同様の加圧濾過によってこの凝集体を沈殿させ、次いで上澄み液を排出して脱塩を行った。脱塩処理後に得た沈殿物を、110℃で16時間乾燥して粒子塊を回収した。その粒子塊をジェットミルで粉砕することで、酸素含有アルミニウム化合物粒子を得た。
[Production Example 2]
<Production of oxygen-containing aluminum compound particles>
To an aluminum sulfate aqueous solution (800 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (200 mL) with an Si concentration of 2 mol / L is added and stirred for 30 minutes. did. To this solution, 1900 mL of a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH to 7. After the pH-adjusted solution was stirred for 30 minutes, desalting was performed by pressure filtration. To the precipitate after the desalting treatment, 90 mL of sulfuric acid having a concentration of 1 mol / L was added to adjust the pH to 4, followed by stirring for 30 minutes. The solution was then placed in a dryer and heated at 98 ° C. for 48 hours (2 days). To the heated solution, 330 mL of a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH to 9. The salt in the solution was aggregated by adjusting the pH, the aggregate was precipitated by the same pressure filtration as described above, and then the supernatant was discharged to perform desalting. The precipitate obtained after the desalting treatment was dried at 110 ° C. for 16 hours to collect the particle mass. The particle mass was pulverized with a jet mill to obtain oxygen-containing aluminum compound particles.

得られた粒子について、ICP発光分光装置(P−4010((株)日立製作所製)を用いて分析した結果、元素モル比Si/Alが0.5である酸素含有アルミニウム化合物であることが確認された。また、粉末X線回折測定を行った結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=25°近辺及び2θ=41°近辺にブロードなピークが観測されたことより、得られた酸素含有アルミニウム化合物粒子は、無定形アルミニウムケイ酸塩であることが確認された。
また、製造例1と同様の条件でTEM観察を行った結果、長さ50nm以上の管状物は観察されなかった。
The obtained particles were analyzed using an ICP emission spectrometer (P-4010 (manufactured by Hitachi, Ltd.)) and confirmed to be an oxygen-containing aluminum compound having an element molar ratio Si / Al of 0.5. As a result of powder X-ray diffraction measurement, no peak indicating a mullite structure was observed, and broad peaks were observed around 2θ = 25 ° and 2θ = 41 °. It was confirmed that the oxygen-containing aluminum compound particles were amorphous aluminum silicate.
Further, as a result of TEM observation under the same conditions as in Production Example 1, a tubular product having a length of 50 nm or more was not observed.

<炭素被覆>
上記製造例1に記載と同様の方法で炭素被覆を行い、酸素含有アルミニウム化合物複合体を得た。また、得られた酸素含有アルミニウム化合物複合体のR値を、製造例1と同一の条件で算出したところ、1.0であった。
<Carbon coating>
Carbon coating was performed in the same manner as described in Production Example 1 to obtain an oxygen-containing aluminum compound composite. The R value of the obtained oxygen-containing aluminum compound composite was calculated under the same conditions as in Production Example 1, and was 1.0.

[製造例3]
<酸素含有アルミニウム化合物粒子の製造>
Al濃度:1mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液(500mL)に、Si濃度:2mol/Lの水ガラス(珪酸ソーダ3号、NaO・nSiO・mHO)(500mL)を加え、30分間撹拌した。この溶液に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液890mLを加え、pHを7に調整した。pH調整した溶液を30分間撹拌した後、加圧濾過により脱塩を行った。脱塩処理後の沈殿物に、濃度:1mol/Lの硫酸100mLを加えてpHを4に調整し、30分間撹拌した。次に、この溶液を乾燥器に入れ、98℃で48時間(2日間)加熱した。加熱後の溶液に、濃度:1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液235mLを添加し、pHを9に調整した。pH調整を行うことにより溶液中の塩を凝集させ、上記同様の加圧濾過によってこの凝集体を沈殿させ、次いで上澄み液を排出して脱塩を行った。脱塩処理後に得た沈殿物を、110℃で16時間乾燥して粒子塊を回収した。その粒子塊をジェットミルで粉砕することで、酸素含有アルミニウム化合物粒子を得た。
[Production Example 3]
<Production of oxygen-containing aluminum compound particles>
To an aluminum sulfate aqueous solution (500 mL) with an Al concentration of 1 mol / L, water glass (sodium silicate No. 3, Na 2 O.nSiO 2 .mH 2 O) (500 mL) with an Si concentration of 2 mol / L is added and stirred for 30 minutes. did. To this solution, 890 mL of a 1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to adjust the pH to 7. After the pH-adjusted solution was stirred for 30 minutes, desalting was performed by pressure filtration. To the precipitate after the desalting treatment, 100 mL of sulfuric acid having a concentration of 1 mol / L was added to adjust the pH to 4, followed by stirring for 30 minutes. The solution was then placed in a dryer and heated at 98 ° C. for 48 hours (2 days). To the heated solution, 235 mL of a sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 1 mol / L was added to adjust the pH to 9. The salt in the solution was aggregated by adjusting the pH, the aggregate was precipitated by the same pressure filtration as described above, and then the supernatant was discharged to perform desalting. The precipitate obtained after the desalting treatment was dried at 110 ° C. for 16 hours to collect the particle mass. The particle mass was pulverized with a jet mill to obtain oxygen-containing aluminum compound particles.

得られた粒子について、ICP発光分光装置(P−4010((株)日立製作所製)を用いて分析した結果、元素モル比Si/Alが2.0である酸素含有アルミニウム化合物であることが確認された。また、粉末X線回折測定を行った結果、ムライト構造を示すピークは観測されず、2θ=25°近辺及び2θ=41°近辺にブロードなピークが観測されたことより、得られた酸素含有アルミニウム化合物粒子は、無定形アルミニウムケイ酸塩であることが確認された。
また、製造例1と同様の条件でTEM観察を行った結果、長さ50nm以上の管状物は観察されなかった。
As a result of analyzing the obtained particles using an ICP emission spectrometer (P-4010 (manufactured by Hitachi, Ltd.)), it was confirmed that it was an oxygen-containing aluminum compound having an element molar ratio Si / Al of 2.0. As a result of powder X-ray diffraction measurement, no peak indicating a mullite structure was observed, and broad peaks were observed around 2θ = 25 ° and 2θ = 41 °. It was confirmed that the oxygen-containing aluminum compound particles were amorphous aluminum silicate.
Further, as a result of TEM observation under the same conditions as in Production Example 1, a tubular product having a length of 50 nm or more was not observed.

<炭素被覆>
上記製造例1に記載と同様の方法で炭素被覆を行い、酸素含有アルミニウム化合物複合体を得た。また、得られた酸素含有アルミニウム化合物複合体のR値を、製造例1と同一の条件で算出したところ、1.0であった。
<Carbon coating>
Carbon coating was performed in the same manner as described in Production Example 1 to obtain an oxygen-containing aluminum compound composite. The R value of the obtained oxygen-containing aluminum compound composite was calculated under the same conditions as in Production Example 1, and was 1.0.

[製造例4]
<酸素含有アルミニウム化合物粒子の製造>
核材には市販のサポナイト(スメクトンSA、クニミネ工業(株)製)を用いた。サポナイトをジェットミルで粉砕し、酸素含有アルミニウム化合物粒子を得た。
[Production Example 4]
<Production of oxygen-containing aluminum compound particles>
A commercially available saponite (Smecton SA, manufactured by Kunimine Industry Co., Ltd.) was used as the core material. Saponite was pulverized with a jet mill to obtain oxygen-containing aluminum compound particles.

<炭素被覆>
上記製造例1に記載と同様の方法で炭素被覆を行い、酸素含有アルミニウム化合物複合体を得た。また、得られた酸素含有アルミニウム化合物粒子のR値を、製造例1と同一の条件で測定したところ、1.0であった。
<Carbon coating>
Carbon coating was performed in the same manner as described in Production Example 1 to obtain an oxygen-containing aluminum compound composite. Further, the R value of the obtained oxygen-containing aluminum compound particles was measured under the same conditions as in Production Example 1, and was 1.0.

[酸素含有アルミニウム化合物複合体の物性の評価]
<重量減少率測定>
製造例1〜4で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体の重量減少率は、示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA−6200型、(株)日立ハイテクサイエンス製)を用いて測定及び算出した。重量減少率は、乾燥空気流通下、25℃から10℃/分の昇温速度で昇温し、850℃で20分間保持することによって測定した。重量減少率は、示差熱−熱重量分析装置で測定された25℃での質量(W0)、350℃での質量(W1)、及び850℃での質量(W2)に対し、下式(1)及び(2)にて求められた値とした。結果を表1に示す。
25℃〜350℃の範囲での重量減少率(D1)(%)={(W0−W1)/W0}×100・・・(1)
350℃〜850℃間の範囲での重量減少率(D2)(%)={(W1−W2)/W1}×100・・・(2)
[Evaluation of physical properties of oxygen-containing aluminum compound composite]
<Weight reduction rate measurement>
The weight reduction rate of the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Examples 1 to 4 was measured and calculated using a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA-6200, manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.). . The weight reduction rate was measured by raising the temperature from 25 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min and maintaining at 850 ° C. for 20 minutes in a dry air flow. The weight reduction rate is expressed by the following formula (1) with respect to the mass at 25 ° C. (W0), the mass at 350 ° C. (W1), and the mass at 850 ° C. (W2) measured with a differential thermal-thermogravimetric analyzer. ) And (2). The results are shown in Table 1.
Weight reduction rate in the range of 25 ° C. to 350 ° C. (D1) (%) = {(W0−W1) / W0} × 100 (1)
Weight reduction rate in the range between 350 ° C. and 850 ° C. (D2) (%) = {(W1-W2) / W1} × 100 (2)

<比表面積測定>
製造例1〜4で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体のBET比表面積は、JIS Z 8830(2001年)に準じて、77Kでの窒素吸着能から測定した。評価装置としては、窒素吸着測定装置(AUTOSORB−1、QUANTACHROME社製)を使用した。
BET比表面積の測定を行う際には、試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすことが想定されるため、まず、加熱による水分除去の前処理を行った。前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却した。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定を行った。結果を表1に示す。
<Specific surface area measurement>
The BET specific surface area of the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Examples 1 to 4 was measured from the nitrogen adsorption ability at 77K according to JIS Z 8830 (2001). As an evaluation apparatus, a nitrogen adsorption measuring apparatus (AUTOSORB-1, QUANTACHROME) was used.
When measuring the BET specific surface area, it is assumed that moisture adsorbed on the sample surface and in the structure affects the gas adsorption capacity. Therefore, pretreatment for removing moisture by heating was first performed. In the pretreatment, a measurement cell charged with 0.05 g of a measurement sample is depressurized to 10 Pa or less with a vacuum pump, heated at 110 ° C. and held for 3 hours or more, and then kept at a normal temperature ( (25 ° C). After performing this pretreatment, the measurement was performed at an evaluation temperature of 77K and an evaluation pressure range of less than 1 in relative pressure (equilibrium pressure with respect to saturated vapor pressure). The results are shown in Table 1.

<平均粒子径測定>
製造例1〜4で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体の体積平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(SALD3000J、(株)島津製作所製)を用いて測定した。具体的には、酸素含有アルミニウム化合物複合体を水等の分散媒に分散させて分散液を調製した。この分散液について、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて小径側から体積累積分布曲線を描いた場合に、累積50%となる粒子径(D50)を体積平均粒子径として求めた。結果を表1に示す。
<Average particle size measurement>
The volume average particle diameter of the oxygen-containing aluminum compound composites produced in Production Examples 1 to 4 was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD3000J, manufactured by Shimadzu Corporation). Specifically, an oxygen-containing aluminum compound composite was dispersed in a dispersion medium such as water to prepare a dispersion. With respect to this dispersion, when a volume cumulative distribution curve was drawn from the small diameter side using a laser diffraction particle size distribution measuring device, the particle diameter (D50) at which accumulation was 50% was determined as the volume average particle diameter. The results are shown in Table 1.

(実施例1)
[正極の作製]
正極板の作製を以下のように行った。正極活物質であるコバルト酸リチウム(94質量%)に、導電材として繊維状の黒鉛(1質量%)及びアセチレンブラック(AB)(1質量%)と、製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体(1質量%)と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)(3質量%)とを順次添加し、混合することにより正極合材を得た。
更に、上記正極合材に対し、分散溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加し、混練することによりスラリーを調製した。このスラリーを正極用の集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に実質的に均等且つ均質に塗布した。その後、乾燥処理を施し、所定密度までプレスにより圧密化した。正極合材層の密度は3.6g/cmとし、正極合材層の片面付与量は202g/mとした。
Example 1
[Production of positive electrode]
The positive electrode plate was produced as follows. Lithium cobaltate (94% by mass) as a positive electrode active material, fibrous graphite (1% by mass) and acetylene black (AB) (1% by mass) as conductive materials, and the oxygen-containing aluminum compound produced in Production Example 1 A composite (1% by mass) and polyvinylidene fluoride (PVDF) (3% by mass) as a binder were sequentially added and mixed to obtain a positive electrode mixture.
Furthermore, a slurry was prepared by adding N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a dispersion solvent to the positive electrode mixture and kneading. This slurry was applied substantially uniformly and uniformly on both surfaces of a 20 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector. Then, the drying process was performed and it consolidated by the press to the predetermined density. The density of the positive electrode mixture layer was 3.6 g / cm 3, and the single-sided applied amount of the positive electrode mixture layer was 202 g / m 2 .

[負極の作製]
負極板の作製を以下のように行った。負極活物質として平均粒径22μmの人造黒鉛を用いた。この負極活物質に結着材としてSBR(スチレン・ブタジエンゴム)、増粘材としてカルボキシメチルセルロース(CMC#2200、ダイセルファインケム(株)製)を添加した。これらの質量比は、負極活物質:結着材:増粘材=98:1:1とした。これに分散溶媒である水を添加し、混練することによりスラリーを調製した。このスラリーを負極用の集電体である厚さ10μmの圧延銅箔の両面に実質的に均等且つ均質に所定量塗布した。負極合材層の密度は1.65g/cmとし、負極合材層の片面付与量113g/mとした。
[Production of negative electrode]
The negative electrode plate was produced as follows. Artificial graphite having an average particle size of 22 μm was used as the negative electrode active material. To this negative electrode active material, SBR (styrene butadiene rubber) was added as a binder, and carboxymethylcellulose (CMC # 2200, manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.) was added as a thickener. These mass ratios were negative electrode active material: binder: thickening material = 98: 1: 1. To this was added water as a dispersion solvent and kneaded to prepare a slurry. A predetermined amount of this slurry was applied substantially uniformly and uniformly on both surfaces of a rolled copper foil having a thickness of 10 μm, which is a current collector for a negative electrode. The density of the negative electrode mixture layer was 1.65 g / cm 3, and the single-side applied amount of the negative electrode mixture layer was 113 g / m 2 .

[ラミネート型電池の作製]
13.5cmの角形に切断した正極をポリエチレン製多孔質シートのセパレータ(ハイポア(登録商標)、旭化成(株)製、厚さ:30μm)で挟み、さらに14.3cmの角形に切断した負極を重ね合わせて積層体を作製した。この積層体をアルミニウムのラミネート容器(アルミラミネートフィルム、大日本印刷(株)製)に入れ、非水電解液(1.0mol/LのLiPFを含むエチレンカーボネート/ジメチルカーボネート/ジエチルカーボネート=2.5/6/1.5(体積比)の混合溶液に、混合溶液全量に対してビニレンカーボネートを1.0質量%添加したもの(宇部興産(株)製))を1mL添加し、アルミニウムのラミネート容器を熱溶着させ、電極評価用電池を作製した。
[Production of laminated battery]
A positive electrode cut into a square of 13.5 cm 2 was sandwiched between polyethylene porous sheet separators (Hypore (registered trademark), manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., thickness: 30 μm), and further negative electrode cut into a 14.3 cm 2 square Were stacked to produce a laminate. This laminate is put in an aluminum laminate container (aluminum laminate film, manufactured by Dai Nippon Printing Co., Ltd.), and a non-aqueous electrolyte (ethylene carbonate / dimethyl carbonate / diethyl carbonate = 2 containing 1.0 mol / L LiPF 6). 1 mL of 1.0% by mass of vinylene carbonate (produced by Ube Industries, Ltd.) with respect to the total amount of the mixed solution was added to a mixed solution of 5/6 / 1.5 (volume ratio), and aluminum A laminate container was thermally welded to produce a battery for electrode evaluation.

実施例1における正極合材層及びフッ素含有リチウム塩電解質の組成を表1に示す。なお、表1中、導電材としては、繊維状の黒鉛(1質量%)及びアセチレンブラック(1質量%)の合計量を記載した。表1中、フッ素含有リチウム塩電解質の組成における「−」は、当該成分を添加していないことを意味する。   The composition of the positive electrode mixture layer and the fluorine-containing lithium salt electrolyte in Example 1 is shown in Table 1. In Table 1, as the conductive material, the total amount of fibrous graphite (1% by mass) and acetylene black (1% by mass) is described. In Table 1, “-” in the composition of the fluorine-containing lithium salt electrolyte means that the component is not added.

(実施例2)
実施例1に記載の正極活物質であるコバルト酸リチウムの割合を90質量%、製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体の割合を5質量%、正極合材層の片面付与量を211g/mに変更したこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及び電池を作製した。実施例2における正極合材層及びフッ素含有リチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 2)
The proportion of lithium cobaltate, which is the positive electrode active material described in Example 1, is 90% by mass, the proportion of the oxygen-containing aluminum compound composite prepared in Production Example 1 is 5% by mass, and the amount of one-sided coating of the positive electrode mixture layer is 211 g. A positive electrode and a battery were produced in the same process as in Example 1 except that the voltage was changed to / m 2 . Table 1 shows the composition of the positive electrode mixture layer and the fluorine-containing lithium salt electrolyte in Example 2.

(実施例3)
実施例1に記載の正極活物質であるコバルト酸リチウムの割合を90質量%、製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体の割合を5質量%、正極合材層の片面付与量を211g/mに変更し、非水電解液中のフッ素含有リチウム塩電解質を0.6mol/LのLiPFと0.4mol/LのLiBFとの2種としたこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及び電池を作製した。実施例3における正極合材層及びフッ素含有リチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 3)
The proportion of lithium cobaltate, which is the positive electrode active material described in Example 1, is 90% by mass, the proportion of the oxygen-containing aluminum compound composite prepared in Production Example 1 is 5% by mass, and the amount of one-sided coating of the positive electrode mixture layer is 211 g. change to / m 2, the non-aqueous except that the fluorine-containing lithium salt electrolyte in the electrolyte solution was two and LiBF 4 of LiPF 6 and 0.4 mol / L of 0.6 mol / L, as in example 1 A positive electrode and a battery were produced in the same process. The composition of the positive electrode mixture layer and the fluorine-containing lithium salt electrolyte in Example 3 is shown in Table 1.

(実施例4)
製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体の代わりに製造例2で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体を用いたこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及び電池を作製した。実施例4における正極合材層及びフッ素含有リチウム塩電解質の組成を表1に示す。
Example 4
A positive electrode and a battery were produced in the same process as in Example 1 except that the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 2 was used instead of the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 1. The composition of the positive electrode mixture layer and the fluorine-containing lithium salt electrolyte in Example 4 is shown in Table 1.

(実施例5)
製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体の代わりに製造例3で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体を用いたこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及び電池を作製した。実施例5における正極合材層及びフッ素含有リチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 5)
A positive electrode and a battery were produced in the same process as in Example 1 except that the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 3 was used instead of the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 1. The composition of the positive electrode mixture layer and the fluorine-containing lithium salt electrolyte in Example 5 is shown in Table 1.

(実施例6)
製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体の代わりに製造例4で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体を用いたこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及び電池を作製した。実施例6における正極合材層及びフッ素含有リチウム塩電解質の組成を表1に示す。
(Example 6)
A positive electrode and a battery were produced in the same process as in Example 1, except that the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 4 was used instead of the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 1. The composition of the positive electrode mixture layer and the fluorine-containing lithium salt electrolyte in Example 6 is shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1に記載の正極活物質であるコバルト酸リチウムの割合を95質量%とし、酸素含有アルミニウム化合物複合体を添加せず、正極合材層の片面付与量を200g/mに変更したこと以外は、実施例1と同様のプロセスで正極及び電池を作製した。比較例1における正極合材層及びフッ素含有リチウム塩電解質の組成を表1に示す。なお、比較例1では酸素含有アルミニウム化合物複合体を用いていないため、表1における酸素含有アルミニウム化合物複合体の欄には「−」を付している。
(Comparative Example 1)
The ratio of lithium cobaltate, which is the positive electrode active material described in Example 1, was 95% by mass, the oxygen-containing aluminum compound composite was not added, and the single-side applied amount of the positive electrode mixture layer was changed to 200 g / m 2. Except for the above, a positive electrode and a battery were produced in the same process as in Example 1. The composition of the positive electrode mixture layer and the fluorine-containing lithium salt electrolyte in Comparative Example 1 is shown in Table 1. In Comparative Example 1, since no oxygen-containing aluminum compound composite is used, the column of oxygen-containing aluminum compound composite in Table 1 is marked with “-”.

(電池特性の評価)
実施例1〜6及び比較例1で作製したリチウムイオン二次電池の電池特性を、以下に示す方法で評価した。
(Evaluation of battery characteristics)
The battery characteristics of the lithium ion secondary batteries produced in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were evaluated by the methods shown below.

[電池容量の評価]
電池容量は、以下のようにして測定した。
まず、25℃の環境下において0.1Cの電流値で定電流充電を上限電圧4.35Vまで行い、続いて4.35Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.01Cとした。その後、0.1Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行った。この充放電サイクルを3回繰り返した。更に、0.2Cの定電流充電を上限電圧4.35Vまで行い、続いて4.35Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.02Cとした。その後、0.2Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電池容量とした。
[Evaluation of battery capacity]
The battery capacity was measured as follows.
First, constant current charging was performed up to an upper limit voltage of 4.35 V at a current value of 0.1 C under an environment of 25 ° C., and then constant voltage charging was performed at 4.35 V. The charge termination condition was a current value of 0.01C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 0.1 C. This charge / discharge cycle was repeated three times. Furthermore, constant current charging at 0.2 C was performed up to the upper limit voltage of 4.35 V, and then constant voltage charging was performed at 4.35 V. The charge termination condition was a current value of 0.02C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 0.2 C, and the capacity at the time of discharge was defined as battery capacity.

[出力特性の評価]
出力特性は、以下のようにして算出した。
上記電池容量を測定後、0.2Cの定電流充電を上限電圧4.35Vまで行い、続いて4.35Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.02Cとした。その後、0.2Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電流値0.2Cにおける放電容量とした。次に、0.2Cの定電流充電を上限電圧4.35Vまで行い、続いて4.35Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.02Cとした。その後、3Cの電流値で終止電圧2.5Vの定電流放電を行い、この放電時の容量を電流値3Cにおける放電容量とし、以下の式により出力特性を算出した。実施例1〜6及び比較例1の電池の出力特性を表1に示す。
出力特性(%)=(電流値3Cにおける放電容量/電流値0.2Cにおける放電容量)×100
[Evaluation of output characteristics]
The output characteristics were calculated as follows.
After measuring the battery capacity, constant current charging at 0.2 C was performed up to the upper limit voltage of 4.35 V, and then constant voltage charging was performed at 4.35 V. The charge termination condition was a current value of 0.02C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 0.2 C, and the capacity at the time of discharge was defined as the discharge capacity at a current value of 0.2 C. Next, constant current charging at 0.2 C was performed up to the upper limit voltage of 4.35 V, and then constant voltage charging was performed at 4.35 V. The charge termination condition was a current value of 0.02C. Thereafter, constant current discharge with a final voltage of 2.5 V was performed at a current value of 3 C, the capacity at the time of discharge was defined as the discharge capacity at a current value of 3 C, and the output characteristics were calculated by the following formula. The output characteristics of the batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 are shown in Table 1.
Output characteristics (%) = (discharge capacity at current value 3 C / discharge capacity at current value 0.2 C) × 100

[サイクル特性の評価]
サイクル特性は、以下のようにして算出した。
上記に示す条件で出力特性を評価後、サイクル特性は充放電を繰り返すサイクル試験にて評価した。充電パターンは、50℃の環境下でそれぞれの電池を1Cの電流値で定電流充電を上限電圧4.35Vまで行い、続いて4.35Vで定電圧充電を行った。充電終止条件は、電流値0.1Cとした。放電は、1Cで定電流放電を2.5Vまで行った。以下の式によりサイクル特性を算出した。実施例1〜6及び比較例1の電池のサイクル特性を表1に示す。
サイクル特性(%)=(電流値1Cにおける200サイクル後の放電容量/電流値1Cにおける1サイクル後の放電容量)×100
[Evaluation of cycle characteristics]
The cycle characteristics were calculated as follows.
After evaluating the output characteristics under the above conditions, the cycle characteristics were evaluated by a cycle test in which charge and discharge were repeated. As for the charging pattern, each battery was subjected to constant current charging at a current value of 1 C up to an upper limit voltage of 4.35 V in an environment of 50 ° C., and then constant voltage charging at 4.35 V. The charge termination condition was a current value of 0.1C. Discharge was performed at a constant current of 1C up to 2.5V. The cycle characteristics were calculated by the following formula. Table 1 shows the cycle characteristics of the batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Example 1.
Cycle characteristics (%) = (discharge capacity after 200 cycles at a current value of 1C / discharge capacity after one cycle at a current value of 1C) × 100

表1の実施例1〜2に示すように、正極合材層が、製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体を1質量%又は5質量%含有することで、比較例1と比較して出力特性及びサイクル特性が向上することが確認できる。これは、酸素含有アルミニウム化合物複合体の導電性が高いため、出力特性が向上し、また、電解液中のフッ化水素(HF)又は正極活物質から溶出したコバルト等の金属イオンを酸素含有アルミニウム化合物複合体が吸着したため、充放電サイクル後の容量低下が抑制されたと推定される。   As shown in Examples 1 and 2 in Table 1, the positive electrode mixture layer contains 1% by mass or 5% by mass of the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 1, and thus compared with Comparative Example 1. It can be confirmed that the output characteristics and cycle characteristics are improved. This is because the oxygen-containing aluminum compound composite has high conductivity, so that the output characteristics are improved, and metal ions such as hydrogen fluoride (HF) in the electrolytic solution or cobalt eluted from the positive electrode active material can be converted into oxygen-containing aluminum. Since the compound complex was adsorbed, it is presumed that the capacity decrease after the charge / discharge cycle was suppressed.

また、実施例3に示すように、製造例1で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体を含む正極合材層と、LiPF及びLiBFを混合したフッ素含有リチウム塩電解質を適用した系においては、比較例1と比較して出力特性はほぼ同等であるが、サイクル特性が大きく向上することが確認できる。これは、電解液中のフッ化水素(HF)又は正極活物質から溶出したコバルト等の金属イオンを酸素含有アルミニウム化合物複合体が吸着したため、充放電サイクル後の容量低下が抑制されたと推定される。 Further, as shown in Example 3, in the system to which the positive electrode mixture layer containing the oxygen-containing aluminum compound composite produced in Production Example 1 and a fluorine-containing lithium salt electrolyte mixed with LiPF 6 and LiBF 4 were applied, Compared with Comparative Example 1, the output characteristics are almost the same, but it can be confirmed that the cycle characteristics are greatly improved. This is presumed that the decrease in capacity after the charge / discharge cycle was suppressed because the oxygen-containing aluminum compound composite adsorbed metal ions such as cobalt eluted from hydrogen fluoride (HF) or the positive electrode active material in the electrolytic solution. .

また、製造例2〜4に示すように製造例1とは異なる製造法で作製した酸素含有アルミニウム化合物複合体を添加した実施例4〜6においても、比較例1と比較して出力特性が同等以上であり、且つ、サイクル特性が向上することが確認できる。これも上記と同様の理由で容量低下が抑制されたと推定される。   In addition, in Examples 4 to 6 to which an oxygen-containing aluminum compound composite produced by a production method different from Production Example 1 was added as shown in Production Examples 2 to 4, the output characteristics were the same as in Comparative Example 1. Thus, it can be confirmed that the cycle characteristics are improved. It is presumed that the capacity reduction is suppressed for the same reason as above.

1 リチウムイオン二次電池
2 正極板
3 負極板
4 セパレータ
5 電極群
6 電池容器
40 炭素
50 酸素含有アルミニウム化合物粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium ion secondary battery 2 Positive electrode plate 3 Negative electrode plate 4 Separator 5 Electrode group 6 Battery container 40 Carbon 50 Oxygen-containing aluminum compound particle

Claims (9)

集電体及び正極合材層を有する正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池の前記正極合材層に用いられるリチウムイオン二次電池用正極材であり、
酸素含有アルミニウム化合物粒子の表面の少なくとも一部に炭素が配置された酸素含有アルミニウム化合物複合体を含むリチウムイオン二次電池用正極材。
A lithium ion secondary battery used for the positive electrode mixture layer of a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a current collector and a positive electrode mixture layer, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte. A positive electrode material for a secondary battery,
A positive electrode material for a lithium ion secondary battery comprising an oxygen-containing aluminum compound composite in which carbon is disposed on at least a part of the surface of oxygen-containing aluminum compound particles.
前記酸素含有アルミニウム化合物複合体の示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA)を用いて測定された350℃〜850℃の範囲での重量減少率が0.5%〜30%である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。   The weight loss rate in the range of 350 ° C to 850 ° C measured using a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA) of the oxygen-containing aluminum compound composite is 0.5% to 30%. The positive electrode material for lithium ion secondary batteries according to 1. 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体の示差熱−熱重量分析装置(TG−DTA)を用いて測定された25℃〜350℃の範囲での重量減少率が5%未満である請求項1又は請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。   The weight reduction rate in the range of 25 ° C to 350 ° C measured by using a differential thermal-thermogravimetric analyzer (TG-DTA) of the oxygen-containing aluminum compound composite is less than 5%. 2. The positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to 2. 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体の77Kでの窒素吸着測定から求められる比表面積が1m/g〜80m/gである請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。 It said oxygen-containing aluminum compound lithium ion secondary according to specific surface area determined from nitrogen adsorption measurements at 77K of the complex of any one of claims 1 to 3 is a 1m 2 / g~80m 2 / g Positive electrode material for batteries. 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体のレーザー回折式粒度分布測定装置で測定した体積平均粒子径が0.1μm〜50μmである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。   The lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxygen-containing aluminum compound composite has a volume average particle diameter measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device of 0.1 µm to 50 µm. Positive electrode material. 前記酸素含有アルミニウム化合物複合体のラマンスペクトル解析から得られるR値が0.1〜5.0である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材。   The R value obtained from the Raman spectrum analysis of the oxygen-containing aluminum compound composite is 0.1 to 5.0. The positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 5. 集電体及び正極合材層を有する正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池の前記正極合材層の形成に用いられるリチウムイオン二次電池用正極合材であり、
正極活物質と、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極合材。
Lithium used for forming the positive electrode mixture layer of a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode having a current collector and a positive electrode mixture layer, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte A positive electrode mixture for an ion secondary battery,
The positive electrode compound material for lithium ion secondary batteries containing a positive electrode active material and the positive electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-6.
正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池に用いられるリチウムイオン二次電池用正極であり、
集電体と、前記集電体上に形成された正極合材層と、を有し、
前記正極合材層が、正極活物質と、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用正極材と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極。
A positive electrode for a lithium ion secondary battery used in a lithium ion secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte;
A current collector, and a positive electrode mixture layer formed on the current collector,
The positive electrode for lithium ion secondary batteries in which the positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material and the positive electrode material for lithium ion secondary batteries according to any one of claims 1 to 6.
請求項8に記載のリチウムイオン二次電池用正極と、負極と、セパレータと、フッ素含有リチウム塩電解質を含有する電解液と、を備えるリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising: the positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 8; a negative electrode; a separator; and an electrolytic solution containing a fluorine-containing lithium salt electrolyte.
JP2016011693A 2016-01-25 2016-01-25 Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Pending JP2017134914A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016011693A JP2017134914A (en) 2016-01-25 2016-01-25 Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016011693A JP2017134914A (en) 2016-01-25 2016-01-25 Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017134914A true JP2017134914A (en) 2017-08-03

Family

ID=59502841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016011693A Pending JP2017134914A (en) 2016-01-25 2016-01-25 Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017134914A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113421993A (en) * 2021-07-01 2021-09-21 电子科技大学 Preparation and application of chargeable and dischargeable lithium ion battery anode material

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014200063A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 日立化成株式会社 Aluminum silicate complex, conductive material, conductive material for lithium ion secondary cell, composition for forming lithium ion secondary cell negative electrode, composition for forming lithium ion secondary cell positive electrode, negative electrode for lithium ion secondary cell, positive electrode for lithium ion secondary cell, and lithium ion secondary cell
JP2015216089A (en) * 2014-04-23 2015-12-03 日立化成株式会社 Composition for forming lithium ion secondary battery negative electrode, composition for forming lithium ion secondary battery positive electrode, negative electrode for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary, and lithium ion secondary battery
JP2015230794A (en) * 2014-06-04 2015-12-21 日立化成株式会社 Conductive material for lithium ion secondary battery, composition for forming lithium ion secondary battery negative electrode, composition for forming lithium ion secondary battery positive electrode, negative electrode for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014200063A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 日立化成株式会社 Aluminum silicate complex, conductive material, conductive material for lithium ion secondary cell, composition for forming lithium ion secondary cell negative electrode, composition for forming lithium ion secondary cell positive electrode, negative electrode for lithium ion secondary cell, positive electrode for lithium ion secondary cell, and lithium ion secondary cell
JP2015216089A (en) * 2014-04-23 2015-12-03 日立化成株式会社 Composition for forming lithium ion secondary battery negative electrode, composition for forming lithium ion secondary battery positive electrode, negative electrode for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary, and lithium ion secondary battery
JP2015230794A (en) * 2014-06-04 2015-12-21 日立化成株式会社 Conductive material for lithium ion secondary battery, composition for forming lithium ion secondary battery negative electrode, composition for forming lithium ion secondary battery positive electrode, negative electrode for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113421993A (en) * 2021-07-01 2021-09-21 电子科技大学 Preparation and application of chargeable and dischargeable lithium ion battery anode material
CN113421993B (en) * 2021-07-01 2022-10-18 电子科技大学 Preparation and application of chargeable and dischargeable lithium ion battery anode material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101718055B1 (en) Negative active material and lithium battery containing the material
JP5671771B2 (en) Lithium secondary battery
JP5671772B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP6099881B2 (en) Negative electrode active material, method for producing the same, and lithium battery including the same
JP5671770B2 (en) Lithium secondary battery
JP2007227368A (en) Lithium ion secondary battery
JP5740802B2 (en) Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same
JP2007227367A (en) Lithium ion secondary battery
JP6245382B2 (en) Lithium ion secondary battery
WO2018128179A1 (en) Negative electrode material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
KR101983924B1 (en) Lithium ion secondary cell
JP2016115598A (en) Lithium ion secondary battery
JP2007165298A (en) Lithium secondary battery
JP2017228434A (en) Lithium ion secondary battery
KR102439849B1 (en) Negative active material for rechargeable lithium battery, and rechargeable lithium battery including the same
JP2017228435A (en) Lithium ion secondary battery
JP2019057446A (en) Lithium ion battery and manufacturing method of the same
JP6895988B2 (en) Materials for lithium-ion secondary batteries, positive electrode mixture, positive electrodes for lithium-ion secondary batteries and lithium-ion secondary batteries
JP2017134914A (en) Positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP2016004683A (en) Lithium ion battery
JP2022010459A (en) Lithium ion secondary battery
JP2017188404A (en) Lithium ion secondary battery
JP6883230B2 (en) Materials for lithium-ion secondary batteries, positive electrode mixture, positive electrodes for lithium-ion secondary batteries and lithium-ion secondary batteries
JP2016115611A (en) Lithium ion battery
JP2018073579A (en) Lithium ion battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191219

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200526