JP2017188219A - Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture paste, and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture paste, and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2017188219A
JP2017188219A JP2016074371A JP2016074371A JP2017188219A JP 2017188219 A JP2017188219 A JP 2017188219A JP 2016074371 A JP2016074371 A JP 2016074371A JP 2016074371 A JP2016074371 A JP 2016074371A JP 2017188219 A JP2017188219 A JP 2017188219A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
electrolyte secondary
secondary battery
composite oxide
aqueous electrolyte
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
JP2016074371A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
立 江崎
Tatsu Ezaki
立 江崎
徹太郎 林
Tetsutaro Hayashi
徹太郎 林
周平 小田
Shuhei Oda
周平 小田
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.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining 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 Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP2016074371A priority Critical patent/JP2017188219A/en
Publication of JP2017188219A publication Critical patent/JP2017188219A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, which can keep an energy density and an output characteristic in use for a battery, and which can accelerate the gas generation in an overcharged state and activate a current interrupt device mechanism to prevent the battery overcharge with high accuracy.SOLUTION: A positive electrode material for a nonaqueous electrolyte secondary battery is used, which comprises: a mixture of a positive electrode active material including lithium metal composite oxide particles, and a calcium compound including 0.0015-0.0055 atom% of calcium to a total number of atoms of metal elements other than lithium included in the lithium metal composite oxide particles.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極材料、正極合材ペーストおよび非水系電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode mixture paste, and a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な非水系電解質二次電池の開発が強く望まれている。また、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として、高出力の二次電池の開発が強く望まれている。このような二次電池として、リチウムイオン二次電池に代表される非水系電解質二次電池がある。非水系電解質二次電池は、負極および正極と電解液などで構成され、負極および正極の活物質として、リチウムを脱離および挿入することの可能な材料が用いられている。   In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as mobile phones and laptop computers, development of small and lightweight non-aqueous electrolyte secondary batteries having high energy density is strongly desired. In addition, as a battery for electric vehicles such as hybrid cars, development of a high output secondary battery is strongly desired. As such a secondary battery, there is a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery. A non-aqueous electrolyte secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte, and a material capable of desorbing and inserting lithium is used as an active material for the negative electrode and the positive electrode.

このような非水系電解質二次電池については、現在研究、開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。   Such non-aqueous electrolyte secondary batteries are currently being actively researched and developed. Among them, lithium ion secondary batteries using a layered or spinel type lithium metal composite oxide as a positive electrode material are among them. Since a high voltage of 4V class can be obtained, it has been put into practical use as a battery having a high energy density.

これまで主に提案されている材料としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/32)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn24)などを挙げることができる。このうちリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物は、サイクル特性が良好であり、低抵抗で高出力が取り出せる材料として注目されている。 Conventionally proposed materials include lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) that is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel that is cheaper than cobalt, and lithium nickel. Examples thereof include cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) and lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) using manganese. Among these, lithium nickel cobalt manganese composite oxide is attracting attention as a material that has good cycle characteristics and can take out high output with low resistance.

さらに、最近は電池に対する高性能化への要求はますます高く、諸特性がバランス良く向上することが求められるとともに。過充電防止等の対策への要求が高くなっている。非水系電解質二次電池における過充電防止対策としては、過充電時にガスを発生させ、CID(Current Interrupt Device)等の電池内圧の上昇を感知して電流を遮断する方式の過充電防止装置を設けることが一般的である。   In addition, the demand for higher performance for batteries has been increasing recently, and various characteristics must be improved in a well-balanced manner. The demand for measures such as overcharge prevention is increasing. As an overcharge prevention measure for non-aqueous electrolyte secondary batteries, an overcharge prevention device that generates a gas during overcharge and senses an increase in the internal pressure of the battery, such as CID (Current Interrupt Device), is provided. It is common.

このような電池の過充電防止対策に対応した構成部材として、例えば、特許文献1にはシクロヘキセン型化合物を含有する非水系有機溶媒が提案されている。この提案によれば、特定のシクロヘキセン型化合物を含有した非水系電解液を用いると保存特性が大幅に向上し、しかも過充電の比較的早期にガスが発生するため、より早期に過充電を停止することができるとしている。   For example, Patent Document 1 proposes a non-aqueous organic solvent containing a cyclohexene-type compound as a constituent member corresponding to such measures for preventing overcharge of a battery. According to this proposal, if non-aqueous electrolyte containing a specific cyclohexene type compound is used, the storage characteristics will be greatly improved, and gas will be generated at a relatively early stage of overcharge. You can do that.

特開2003−229169号公報JP 2003-229169 A

過充電防止装置を作動させるためには、過充電の早期にガスを発生させるとともに、装置の作動に十分な量のガスを発生させる必要がある。しかしながら、従来技術では、高い感度で過充電防止装置を作動させるために必要な過充電早期のガス量が十分でないとの問題点があった。   In order to operate the overcharge prevention device, it is necessary to generate gas at an early stage of overcharge and to generate a sufficient amount of gas for the operation of the device. However, the prior art has a problem that the amount of gas at the early stage of overcharging necessary for operating the overcharge prevention device with high sensitivity is not sufficient.

本発明は、このような問題点に鑑み、電池に用いた場合のエネルギー密度、出力特性を維持しながら、過充電状態におけるガス発生を促進し、電流遮断機構を作動させて高い精度で過充電防止が可能な非水系電解質二次電池用正極材料を提供することを目的とする。
また、高いエネルギー密度および出力特性を有するとともに、高い精度で過充電防止が可能な非水系電解質二次電池を提供することを目的とする。
In view of such problems, the present invention promotes gas generation in an overcharge state while maintaining the energy density and output characteristics when used in a battery, and activates a current interrupt mechanism to perform overcharge with high accuracy. An object of the present invention is to provide a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be prevented.
It is another object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that has high energy density and output characteristics and can prevent overcharge with high accuracy.

本発明者は、上記課題を解決するため、過充電の際に電池内で発生するガス量に及ぼす影響について鋭意研究したところ、正極を構成するリチウム金属複合酸化物に、カルシウム化合物を混合することで、電池特性を維持しながら、過充電時のガス発生量を促進することが可能であるとの知見を見出し、本発明を完成した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor diligently studied the influence on the amount of gas generated in the battery during overcharging, and mixed a calcium compound with the lithium metal composite oxide constituting the positive electrode. Thus, the inventors have found that it is possible to promote the amount of gas generated during overcharge while maintaining battery characteristics, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の非水系電解質二次電池用正極材料は、リチウム金属複合酸化物粒子からなる正極活物質と、該リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%のカルシウムを含有するカルシウム化合物と、の混合物を含むものである。   That is, the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode active material composed of lithium metal composite oxide particles and 0 to the total of metal elements other than lithium contained in the lithium metal composite oxide particles. And a mixture of calcium compounds containing calcium of from 0015 to 0.0055 atomic%.

前記カルシウム化合物は、硫酸カルシウム、またはその水和物、もしくは硫酸カルシウムとその水和物の混合物であることが好ましい。   The calcium compound is preferably calcium sulfate, a hydrate thereof, or a mixture of calcium sulfate and a hydrate thereof.

また、前記リチウム金属複合酸化物粒子は、一般式:Li1+sNiCoMn(−0.05≦s≦0.20、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.7、0.1≦y≦0.4、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、Mは、Na、Mg、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、およびWから選択される1種以上の添加元素)で表され、層状構造を有する六方晶系リチウム金属複合酸化物粒子であることが好ましい。 The lithium metal composite oxide particles have a general formula: Li 1 + s Ni x Co y Mn z M t O 2 (−0.05 ≦ s ≦ 0.20, x + y + z + t = 1, 0.3 ≦ x ≦ 0. 7, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Na, Mg, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf 1 or more additional elements selected from Ta and W), and preferably hexagonal lithium metal composite oxide particles having a layered structure.

前記リチウム金属複合酸化物粒子は、平均粒径が5〜15μmであって、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.70以下であり、タップ密度が1.8〜2.5g/mlであることが好ましい。   The lithium metal composite oxide particles have an average particle diameter of 5 to 15 μm and an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10) / average particle diameter] is 0.70 or less, and the tap density Is preferably 1.8 to 2.5 g / ml.

本発明の非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法は、リチウム金属複合酸化物粒子からなる正極活物質と、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%のカルシウムを含有するカルシウム化合物と、を混合するものである。   The method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is based on a positive electrode active material composed of lithium metal composite oxide particles and a total of metal elements other than lithium contained in the lithium metal composite oxide. And a calcium compound containing calcium of 0015 to 0.0055 atomic%.

本発明の非水系電解質二次電池用正極ペーストは、上記非水系電解質二次電池用正極材料を含むものである。   The positive electrode paste for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明の非水系電解質二次電池用正極ペースト製造方法は、上記非水系電解質二次電池用正極材料と、導電材および結着剤と、溶剤とを混合して混練するものである。   The method for producing a positive electrode paste for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is a method of mixing and kneading the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a conductive material and a binder, and a solvent.

上記製造方法においては、前記正極活物質と、該正極活物質中のリチウム金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%のカルシウムを含有するカルシウム化合物を個別に添加し、他の構成材料と混合して混練することができる。   In the said manufacturing method, 0.0015-0.0055 atomic% of calcium is contained with respect to the sum total of the said positive electrode active material and metal elements other than lithium contained in the lithium metal complex oxide in this positive electrode active material. Calcium compounds can be added individually and mixed and kneaded with other constituent materials.

本発明の非水系電解質二次電池は、上記非水系電解質二次電池用正極材料を含む正極を有するものである。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a positive electrode including the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明の非水系電解質二次電池用正極材料を用いることによって、高電池容量、高出力特性を備え、かつ、高い精度で過充電防止が可能な非水系電解質二次を得ることができる。   By using the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary that has high battery capacity and high output characteristics and can prevent overcharge with high accuracy.

図1は、電池評価に使用したコインセル型電池の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a coin cell type battery used for battery evaluation. 図2は、インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of an impedance evaluation measurement example and an equivalent circuit used for analysis. 図3は、電池評価に使用したラミネート型電池の概略説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory view of a laminate type battery used for battery evaluation. 図4は、油圧プレス機PAによりラミネートセルを加圧するガス発生量の評価方法を示す概略説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a gas generation amount evaluation method for pressurizing the laminate cell by the hydraulic press machine PA.

本発明は、(1)非水系電解質二次電池用正極材料とその製造方法、(2)該非水系電解質二次電池用正極材料を含む非水系電解質二次電池用正極合材ペースト、(3)該非水系電解質二次電池用正極材料を含む正極を有する非水系電解質二次電池に関する。以下、(1)〜(3)の発明のそれぞれについて詳細に説明するが、本発明はこれらの説明によって限定されるものではない。   The present invention includes (1) a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing the same, (2) a positive electrode mixture paste for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the positive electrode material for the non-aqueous electrolyte secondary battery, (3) The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode including the positive electrode material for the non-aqueous electrolyte secondary battery. Hereinafter, each of the inventions (1) to (3) will be described in detail, but the present invention is not limited to these descriptions.

(1−1)非水系電解質二次電池用正極材料
本発明の非水系電解質二次電池用正極材料は、リチウム金属複合酸化物粒子からなる正極活物質と、リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%のカルシウムを含有するカルシウム化合物と、の混合物を含むものである。
(1-1) Positive electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery The positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is included in a positive electrode active material composed of lithium metal composite oxide particles and lithium metal composite oxide particles. It includes a mixture of calcium compounds containing 0.0015 to 0.0055 atomic% of calcium with respect to the total of metal elements other than lithium.

(カルシウム化合物)
本発明の非水系電解質二次電池用正極材料(以下、単に「正極材料」ということがある。)は、リチウム金属複合酸化物粒子(以下、単に「複合酸化物粒子」ということがある。)からなる正極活物質とカルシウム化合物との混合物を含むものである。すなわち、カルシウム化合物は、複合酸化物粒子の粒子外に存在しており、それぞれが別の粒子として存在し、混合された状態となっている。詳細なメカニズムは不明であるが、カルシウム化合物が正極材料に混合されることによって、過充電時のガス発生量が増加する。カルシウム化合物は、複合酸化物粒子の粒子外に存在しているため、複合酸化物粒子内にカルシウムを添加した場合と比べると、リチウム金属複合酸化物のリチウムの挿抜に対する影響が少なく、正極活物質の優れた電池特性、例えば、高い充放電容量(以下、「電池容量」ということがある。)や優れた出力特性を得るために有利である。複合酸化物粒子内にカルシウムを添加して過充電時のガス発生量を十分な量としようとすると、添加するカルシウムの量が多くなり、電池特性が低下してしまう。
(Calcium compound)
The positive electrode material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “positive electrode material”) is a lithium metal composite oxide particle (hereinafter sometimes simply referred to as “composite oxide particle”). And a mixture of a positive electrode active material and a calcium compound. That is, the calcium compound is present outside the composite oxide particles, and each is present as a separate particle in a mixed state. Although the detailed mechanism is unknown, the amount of gas generated at the time of overcharge increases by mixing the calcium compound with the positive electrode material. Since the calcium compound is present outside the composite oxide particle, it has less influence on lithium insertion / extraction of the lithium metal composite oxide compared to the case where calcium is added to the composite oxide particle. It is advantageous to obtain excellent battery characteristics such as high charge / discharge capacity (hereinafter also referred to as “battery capacity”) and excellent output characteristics. If calcium is added to the composite oxide particles to increase the amount of gas generated during overcharge, the amount of calcium added increases and the battery characteristics deteriorate.

カルシウム化合物としては、硫酸カルシウム、またはその水和物、もしくは硫酸カルシウムとその水和物の混合物であることが好ましい。これらの化合物は、正極活物質の電池特性に悪影響を及ぼす元素を含まないため、好ましい。   The calcium compound is preferably calcium sulfate or a hydrate thereof, or a mixture of calcium sulfate and its hydrate. These compounds are preferable because they do not contain an element that adversely affects the battery characteristics of the positive electrode active material.

正極活物質と混合されるカルシウム化合物の量は、含有されるカルシウム量で複合酸化物粒子に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%である。これにより、正極材料を含む正極を有する非水系電解質二次電池(以下、単に「電池」ということがある。)を得た際の電池特性を良好に維持しながら、過充電時のガス発生量を十分なものとすることができる。含有されるカルシウム量が0.0015原子%未満では、過充電時のガス発生量が減少し、過充電の早期に精度よく過充電防止装置を作動させることができなくなる。また、0.0055原子%を超えると、正極材料中のカルシウム化合物の量が多くなり、相対的に複合酸化物粒子の量が少なくなるため、電池特性が低下する。過充電時のガス発生量と電池特性をより高い次元で両立させるためには、カルシウムの含有量で0.002〜0.005原子%のカルシウム化合物を混合することが、より好ましい。   The amount of the calcium compound mixed with the positive electrode active material is 0.0015 to 0.0055 atomic% with respect to the total amount of metal elements other than lithium contained in the composite oxide particles in the amount of calcium contained. As a result, the amount of gas generated during overcharging while maintaining good battery characteristics when a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode containing a positive electrode material (hereinafter simply referred to as “battery”) is obtained. Can be sufficient. If the amount of calcium contained is less than 0.0015 atomic%, the amount of gas generated at the time of overcharging decreases, and it becomes impossible to operate the overcharge prevention device accurately at an early stage of overcharging. On the other hand, when it exceeds 0.0055 atomic%, the amount of the calcium compound in the positive electrode material increases, and the amount of the composite oxide particles relatively decreases, so that the battery characteristics are deteriorated. In order to achieve a higher level of gas generation during overcharge and battery characteristics, it is more preferable to mix a calcium compound having a calcium content of 0.002 to 0.005 atomic%.

カルシウム化合物の平均粒径は、好ましくは1〜500μm、より好ましくは1〜200μm、さらに好ましくは1〜100μmである。ここで、平均粒径は、レーザー光回折散乱法により測定される体積基準平均粒径Mvを用いる。平均粒径を1〜500μmとすることで、正極材料内のカルシウム化合物の分散性を高めることができ、過充電時の早期においてより十分なガス発生量を確保することができる。平均粒径が1μm未満では、カルシウム化合物が凝集して分散性が低下することがある。一方、平均粒径が500μmを超えると、カルシウム化合物が遍在して過充電時の早期におけるガス発生量が低下することがある。   The average particle diameter of the calcium compound is preferably 1 to 500 μm, more preferably 1 to 200 μm, and still more preferably 1 to 100 μm. Here, the volume-based average particle diameter Mv measured by the laser light diffraction scattering method is used as the average particle diameter. By setting the average particle size to 1 to 500 μm, the dispersibility of the calcium compound in the positive electrode material can be improved, and a sufficient gas generation amount can be ensured at an early stage during overcharge. When the average particle size is less than 1 μm, the calcium compound may aggregate and the dispersibility may decrease. On the other hand, if the average particle size exceeds 500 μm, calcium compounds may be ubiquitous and the amount of gas generated in the early stage during overcharge may be reduced.

(組成)
前記リチウム金属複合酸化物粒子は、一般式:Li1+sNiCoMn(−0.05≦s≦0.20、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.7、0.1≦y≦0.4、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、Mは、Na、Mg、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、およびWから選択される1種以上の添加元素)で表され、層状構造を有する六方晶系リチウム金属複合酸化物粒子であることが好ましい。層状構造を有する六方晶系の構造をとるリチウム金属複合酸化物は、スピネル構造正極活物質と比較して、理論容量密度やサイクル特性に優れるという利点がある。
(composition)
The lithium metal composite oxide particles have a general formula: Li 1 + s Ni x Co y Mn z M t O 2 (−0.05 ≦ s ≦ 0.20, x + y + z + t = 1, 0.3 ≦ x ≦ 0.7, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Na, Mg, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta And one or more additive elements selected from W) and hexagonal lithium metal composite oxide particles having a layered structure are preferable. A lithium metal composite oxide having a hexagonal structure having a layered structure has an advantage of excellent theoretical capacity density and cycle characteristics as compared with a spinel structure positive electrode active material.

リチウム(Li)の過剰量を示す原子比sが、−0.05から0.20までの範囲であると、より良好な電池容量と出力特性が得られる。Liの過剰量sが−0.05未満の場合、得られた正極材料を用いた電池における正極の反応抵抗(以下、「正極抵抗」ということがある。)が大きくなるため、電池の出力が低くなることがある。一方、Liの過剰量sが0.20を超える場合、上記正極材料を電池の正極に用いた際に、電池容量が低下するとともに正極抵抗が増加することがある。Liの過剰量を示すsは、反応抵抗をより低減させる観点から、0.10以上とすることがより好ましい。   When the atomic ratio s indicating the excess amount of lithium (Li) is in the range of −0.05 to 0.20, better battery capacity and output characteristics can be obtained. When the excess amount s of Li is less than −0.05, the reaction resistance of the positive electrode in the battery using the obtained positive electrode material (hereinafter sometimes referred to as “positive electrode resistance”) increases, and therefore the output of the battery is high. May be lower. On the other hand, when the excessive amount s of Li exceeds 0.20, when the positive electrode material is used for the positive electrode of the battery, the battery capacity may decrease and the positive electrode resistance may increase. From the viewpoint of further reducing the reaction resistance, s indicating an excessive amount of Li is more preferably set to 0.10 or more.

また、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)は、Liとともに、層状構造を有する六方晶系リチウム複合酸化物の基本骨格を構成する。これらの含有量を示す原子比x、y、zは、得られた正極活物質を用いた非水系電解質二次電池における、電池容量やサイクル特性、安全性などを考慮して決定される。xの値は、好ましくは0.3〜0.7、より好ましくは0.33〜0.45とし、yの値は、好ましくは0.1〜0.4、より好ましくは0.25〜0.35とし、zの値は、好ましくは0〜0.4、より好ましくは0.30〜0.40とする。   Nickel (Ni), cobalt (Co), and manganese (Mn) together with Li constitute a basic skeleton of a hexagonal lithium composite oxide having a layered structure. The atomic ratios x, y, and z indicating these contents are determined in consideration of battery capacity, cycle characteristics, safety, etc. in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the obtained positive electrode active material. The value of x is preferably 0.3 to 0.7, more preferably 0.33 to 0.45, and the value of y is preferably 0.1 to 0.4, more preferably 0.25 to 0. .35, and the value of z is preferably 0 to 0.4, more preferably 0.30 to 0.40.

本発明では、Ni、Co、Mnのほか、添加元素を上記範囲でリチウム含有複合酸化物に含有させることができる。添加元素はナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)から選択される1種以上の添加元素である。添加元素を適宜添加することにより、電池特性をより良好なものとすることができる。   In the present invention, in addition to Ni, Co, and Mn, additive elements can be contained in the lithium-containing composite oxide within the above range. The additive elements are sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium ( One or more additive elements selected from Hf), tantalum (Ta), and tungsten (W). By appropriately adding the additive element, the battery characteristics can be further improved.

正極材料は、SO4含有量を1質量%以下とすることが好ましい。これにより、正極材料を用いて電池を得た際に、電池の電池特性の低下を抑制することができる。 The positive electrode material preferably has an SO 4 content of 1% by mass or less. Thereby, when a battery is obtained using the positive electrode material, it is possible to suppress a decrease in battery characteristics of the battery.

(平均粒径)
複合酸化物粒子は、平均粒径が5〜15μmであることが好ましい。平均粒径が5μm未満の場合には、正極を形成したときに粒子の充填密度が低下して、正極の容積あたりの電池容量が低下することがある。一方、平均粒径が15μmを超えると、正極活物質の比表面積が低下して、電池の電解液と複合酸化物粒子との界面が減少することにより、正極の反応抵抗が上昇して電池の出力特性が低下することがある。
(Average particle size)
The composite oxide particles preferably have an average particle size of 5 to 15 μm. When the average particle size is less than 5 μm, when the positive electrode is formed, the packing density of the particles may decrease, and the battery capacity per positive electrode volume may decrease. On the other hand, when the average particle size exceeds 15 μm, the specific surface area of the positive electrode active material decreases, and the interface between the battery electrolyte and the composite oxide particles decreases, thereby increasing the reaction resistance of the positive electrode and Output characteristics may deteriorate.

したがって、複合酸化物粒子を、平均粒径が好ましくは5〜15μm、より好ましくは5〜10μm、となるように調整すれば、この正極活物質を正極に用いた電池では、容積あたりの電池容量を大きくすることができるとともに、出力特性にも優れた電池が得られる。   Therefore, if the composite oxide particles are adjusted so that the average particle diameter is preferably 5 to 15 μm, more preferably 5 to 10 μm, the battery capacity per unit volume in a battery using this positive electrode active material for the positive electrode A battery having excellent output characteristics can be obtained.

(粒度分布)
複合酸化物粒子は、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.70以下であることが好ましく、より好ましくは0.65以下である。
(Particle size distribution)
The composite oxide particles preferably have [(d90−d10) / average particle size], which is an index indicating the spread of the particle size distribution, of 0.70 or less, and more preferably 0.65 or less.

粒度分布が広範囲になっている場合、正極活物質に、平均粒径に対して粒径が非常に小さい微粒子や、平均粒径に対して非常に粒径の大きい粗大粒子が多く存在することになる。微粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、微粒子の局所的な反応に起因して、微粒子が選択的に劣化するのでサイクル特性が悪化することがある。一方、粗大粒子が多く存在する正極活物質を用いて正極を形成した場合には、電解液と正極活物質との反応面積が十分に取れず、正極抵抗の増加により電池出力が低下することがある。   When the particle size distribution is wide, there are many fine particles having a very small particle size with respect to the average particle size and coarse particles having a very large particle size with respect to the average particle size in the positive electrode active material. Become. When the positive electrode is formed using a positive electrode active material in which a large amount of fine particles are present, the cycle characteristics may be deteriorated because the fine particles are selectively deteriorated due to a local reaction of the fine particles. On the other hand, when a positive electrode is formed using a positive electrode active material with a large amount of coarse particles, the reaction area between the electrolyte and the positive electrode active material may not be sufficient, and the battery output may decrease due to an increase in positive electrode resistance. is there.

したがって、正極活物質の粒度分布を前記指標〔(d90−d10)/平均粒径〕で0.70以下とすることで、微粒子や粗大粒子の割合を少なくすることができ、この正極活物質を正極に用いた電池は、良好なサイクル特性と、さらに優れた電池出力を有するものとなる。   Therefore, by setting the particle size distribution of the positive electrode active material to 0.70 or less with the above-mentioned index [(d90-d10) / average particle size], the proportion of fine particles and coarse particles can be reduced. The battery used for the positive electrode has good cycle characteristics and further excellent battery output.

なお、粒度分布の広がりを示す指標〔(d90−d10)/平均粒径〕において、d10は、各粒径における粒子を粒径の小さい側から体積によって累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の10%となる粒径を意味している。また、d90は、同様に粒子を累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の90%となる粒径を意味している。   In addition, in the index [(d90−d10) / average particle size] indicating the spread of the particle size distribution, d10 is a cumulative value of particles in each particle size from the smaller particle size side, and the accumulated volume is the sum of all particles. It means the particle size which becomes 10% of the volume. D90 means a particle size in which particles are similarly accumulated and the accumulated volume is 90% of the total volume of all particles.

平均粒径や、d90、d10は、レーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。平均粒径としては、カルシウム化合物と同様に体積基準平均粒径Mvを用いる。   The average particle diameter, d90 and d10 can be obtained from the volume integrated value measured with a laser light diffraction / scattering particle size analyzer. As the average particle size, the volume-based average particle size Mv is used in the same manner as the calcium compound.

(結晶子径)
複合酸化物粒子の結晶子径は、50〜200nmであることが好ましく、120〜180nmであることがより好ましく、140〜160nmであることがさらに好ましい。結晶子径をこの範囲に制御することにより、結晶構造が緻密となり、複合酸化物粒子の充放電反応を示す結晶内へのリチウムの挿抜が均一かつ十分に行われ、電池容量が向上し、かつ、正極の反応抵抗を低減させて出力特性を向上させることができる。結晶子径が200nmを超えると、リチウムの挿抜が均一に行われず、電池容量が低下することがある。一方、結晶子径が50nm未満であると、結晶構造が十分に発達していない状態となり、電池容量、出力特性などの電池特性が十分に得られないことがある。この結晶子径は、X線回折の(003)面ピークからScherrer式により求めることができる。
(Crystallite diameter)
The crystallite diameter of the composite oxide particles is preferably 50 to 200 nm, more preferably 120 to 180 nm, and still more preferably 140 to 160 nm. By controlling the crystallite diameter within this range, the crystal structure becomes dense, the lithium is uniformly and sufficiently inserted into and extracted from the crystal showing the charge / discharge reaction of the composite oxide particles, the battery capacity is improved, and The output resistance can be improved by reducing the reaction resistance of the positive electrode. When the crystallite diameter exceeds 200 nm, lithium is not uniformly inserted and extracted, and the battery capacity may be reduced. On the other hand, when the crystallite diameter is less than 50 nm, the crystal structure is not sufficiently developed, and battery characteristics such as battery capacity and output characteristics may not be sufficiently obtained. This crystallite diameter can be obtained by the Scherrer equation from the (003) plane peak of X-ray diffraction.

(特性)
正極材料を、たとえば2032型コイン電池の正極に用いた場合、150mAh/g以上の高い初期放電容量と、4.0Ω以下の低い正極抵抗が得られるものとなり、非水系電解質二次電池用正極活物質として優れた特性を示すものである。
(Characteristic)
When the positive electrode material is used for the positive electrode of a 2032 type coin battery, for example, a high initial discharge capacity of 150 mAh / g or more and a low positive electrode resistance of 4.0 Ω or less can be obtained, and the positive electrode active for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained. It exhibits excellent properties as a substance.

(1−1)非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法
本発明の正極材料の製造方法は、リチウム金属複合酸化物粒子からなる正極活物質と、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%のカルシウムを含有するカルシウム化合物と、を混合するものである。
(1-1) Method for Producing Positive Electrode Material for Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery The method for producing the positive electrode material of the present invention includes a positive electrode active material composed of lithium metal composite oxide particles and lithium contained in the lithium metal composite oxide. And a calcium compound containing 0.0015 to 0.0055 atomic% of calcium with respect to the total of these metal elements.

リチウム金属複合酸化物粒子からなる正極活物質とカルシウム化合物は、正極材料内でのカルシウム化合物の分散を均一にするため十分混合する。   The positive electrode active material composed of lithium metal composite oxide particles and the calcium compound are sufficiently mixed in order to make the calcium compound dispersed uniformly in the positive electrode material.

その混合には、一般的な混合機を使用することができ、例えば、シェーカーミキサーやレーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Vブレンダーなどを用いて複合酸化物粒子の形骸が破壊されない程度でカルシウム化合物と十分に混合してやればよい。これにより、カルシウム化合物を、リチウム金属複合酸化物粉末に均一に分布させることができる。   For the mixing, a general mixer can be used. For example, the calcium oxide compound and the calcium compound are mixed to such an extent that the complex oxide particles are not destroyed using a shaker mixer, a Laedige mixer, a Julia mixer, a V blender, or the like. Mix well. Thereby, the calcium compound can be uniformly distributed in the lithium metal composite oxide powder.

正極活物質に混合するカルシウム化合物の量は、含有されるカルシウム量で複合酸化物粒子に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%、好ましくは0.002〜0.005原子%である。   The amount of the calcium compound mixed with the positive electrode active material is 0.0015 to 0.0055 atomic%, preferably 0.002 with respect to the total amount of metal elements other than lithium contained in the composite oxide particles in the amount of calcium contained. -0.005 atomic%.

また、混合するカルシウム化合物の平均粒径は、好ましくは1〜500μm、より好ましくは1〜200μm、さらに好ましくは1〜100μmである。ここで、平均粒径は、レーザー光回折散乱法により測定される体積基準平均粒径Mvを用いる。これにより、正極材料内のカルシウム化合物の分散性をさらに高めることができる。   Moreover, the average particle diameter of the calcium compound to mix becomes like this. Preferably it is 1-500 micrometers, More preferably, it is 1-200 micrometers, More preferably, it is 1-100 micrometers. Here, the volume-based average particle diameter Mv measured by the laser light diffraction scattering method is used as the average particle diameter. Thereby, the dispersibility of the calcium compound in a positive electrode material can further be improved.

複合酸化物粒子は、一般式:Li1+sNiCoMn(−0.05≦s≦0.20、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.7、0.1≦y≦0.4、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、Mは、Na、Mg、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、およびWから選択される1種以上の添加元素)で表され、層状構造を有する六方晶系リチウム金属複合酸化物粒子であることが好ましい。複合酸化物粒子の粉体特性や粒子構造は、正極材料まで継承されるため、複合酸化物粒子の組成、粉体特性及び粒子構造などは、上述した正極材料と同様のものとすることができる。また、複合酸化物粒子は、得ようとする正極材料に合わせて選択される。 The composite oxide particles have a general formula: Li 1 + s Ni x Co y Mn z M t O 2 (−0.05 ≦ s ≦ 0.20, x + y + z + t = 1, 0.3 ≦ x ≦ 0.7, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Na, Mg, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W It is preferably a hexagonal lithium metal composite oxide particle having a layered structure. Since the powder characteristics and particle structure of the composite oxide particles are inherited up to the positive electrode material, the composition, powder characteristics, particle structure and the like of the composite oxide particles can be the same as those of the positive electrode material described above. . The composite oxide particles are selected according to the positive electrode material to be obtained.

複合酸化物粒子のより好ましい態様として、上記正極材料と同様に、平均粒径が5〜15μmであって、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.70以下で、タップ密度が1.8〜2.5g/mlであることが好ましい。平均粒径のより好ましい範囲は、5〜10μmである。   As a more preferable embodiment of the composite oxide particles, the average particle diameter is 5 to 15 μm and the index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10) / average particle diameter] is 0 as in the positive electrode material. It is preferable that the tap density is 1.8 to 2.5 g / ml. A more preferable range of the average particle diameter is 5 to 10 μm.

(2−1)非水系電解質二次電池用正極合材ペースト
本発明の非水系電解質二次電池用正極合材ペースト(以下、単に「正極合材ペースト」ということがある。)は、上記正極材料を含むものである。正極合材ペースト中では、複合酸化物粒子の間に粒子状のカルシウム化合物が分散した状態になっている。このような正極合材ペーストを用いて正極を製造することで、正極中においても複合酸化物粒子の間にカルシウム化合物が分散した状態となり、最終的に得られる電池おいて過充電時の早期に十分な量のガス量を発生させることが可能となる。また、カルシウム化合物は複合酸化物粒子の間に存在するため、複合酸化物粒子に及ぼす影響は最小限のものであり、高い電池特性を維持することができる。
(2-1) Positive electrode mixture paste for non-aqueous electrolyte secondary battery The positive electrode mixture paste for non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “positive electrode mixture paste”) is the positive electrode. Contains materials. In the positive electrode mixture paste, particulate calcium compounds are dispersed between the composite oxide particles. By producing a positive electrode using such a positive electrode mixture paste, the calcium compound is dispersed between the composite oxide particles even in the positive electrode, and in the finally obtained battery at an early stage of overcharge. It is possible to generate a sufficient amount of gas. Further, since the calcium compound is present between the composite oxide particles, the influence on the composite oxide particles is minimal, and high battery characteristics can be maintained.

正極合材ペーストは、上記正極材料以外にはその構成材料は特に限定されず、公知の正極合材ペーストと同等なものを用いることができる。正極合材ペーストは、例えば、正極材料、導電材及びバインダーを含む。正極合材ペーストは、さらに溶剤を含んでもよい。正極合材ペーストは、溶剤を除いた正極合材の固形分の全質量を100質量部とした場合、正極材料の含有量を60〜95質量部とし、導電材の含有量を1〜20質量部とし、結着剤の含有量を1〜20質量部とすることが好ましい。   The constituent material of the positive electrode mixture paste other than the positive electrode material is not particularly limited, and a material equivalent to a known positive electrode mixture paste can be used. The positive electrode mixture paste includes, for example, a positive electrode material, a conductive material, and a binder. The positive electrode mixture paste may further contain a solvent. When the total mass of the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the positive electrode material paste has a positive electrode material content of 60 to 95 parts by mass and a conductive material content of 1 to 20 masses. And the content of the binder is preferably 1 to 20 parts by mass.

導電剤としては、例えば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)や、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料などを用いることができる。   As the conductive agent, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), carbon black materials such as acetylene black, ketjen black, and the like can be used.

バインダー(結着剤)は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。   The binder (binder) plays a role of holding the active material particles. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorine rubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, and cellulose resin. Polyacrylic acid or the like can be used.

なお、必要に応じ、正極材料、導電材、活性炭を分散させ、バインダー(結着剤)を溶解する溶剤を正極合材ペーストに添加してもよい。溶剤としては、具体的には、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶剤を用いることができる。また、正極合材ペーストには、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加することができる。   If necessary, a positive electrode material, a conductive material, and activated carbon may be dispersed and a solvent that dissolves the binder (binder) may be added to the positive electrode mixture paste. Specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) can be used as the solvent. Activated carbon can be added to the positive electrode mixture paste in order to increase the electric double layer capacity.

(2−2)非水系電解質二次電池用正極合材ペーストの製造方法
正極合材ペーストは、粉末状の正極材料と、必要に応じて導電材、結着剤を混合し、さらに活性炭、粘度調整等の目的の溶剤を添加し、これを混練して正極合材ペーストを作製できる。
(2-2) Method for Producing Positive Electrode Mixture Paste for Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery The positive electrode mixture paste is a mixture of a powdered positive electrode material and, if necessary, a conductive material and a binder, and further activated carbon and viscosity. A positive electrode mixture paste can be prepared by adding a solvent for adjustment or the like and kneading it.

正極合材ペーストの製造は、予め正極材料を得た後、他の構成材料と混合して混練するものであるが、複合酸化物粒子とカルシウム化合物を個別に添加し、他の構成材料と混合して混練することも可能である。ここで、複合酸化物粒子とカルシウム化合物の添加は、混合して混練する工程であれば添加する順序は限定されない。これによっても、ペーストの混練中に複合酸化物粒子とカルシウム化合物の混合物である正極材料が形成され、複合酸化物粒子の間に粒子状のカルシウム化合物が分散した状態の正極合材ペーストが得られる。したがって、本発明の正極合材ペーストは、複合酸化物粒子とカルシウム化合物を個別に添加し、他の構成材料と混合して混練することにより得たものも含む。   The production of the positive electrode mixture paste is to obtain the positive electrode material in advance and then mix and knead with the other constituent materials. The composite oxide particles and the calcium compound are added separately and mixed with the other constituent materials. It is also possible to knead. Here, the order of adding the composite oxide particles and the calcium compound is not limited as long as they are mixed and kneaded. This also forms a positive electrode material that is a mixture of composite oxide particles and calcium compound during kneading of the paste, and a positive electrode mixture paste in which particulate calcium compound is dispersed between the composite oxide particles is obtained. . Therefore, the positive electrode mixture paste of the present invention includes those obtained by individually adding the composite oxide particles and the calcium compound, mixing with other constituent materials, and kneading.

正極合材ペーストの製造には、一般的な非水系電解質二次電池の正極合材ペーストの製造で使用されている混練装置であればよい。混練装置は、例えば、ブレード遊星運動型の混練機、容器回転型の遊星運動混練機、ホモジナイザー、ロールミルなどが挙げられ、混練する量や要求される粘度で選択すればよい。   For the production of the positive electrode mixture paste, any kneading apparatus used in the production of a positive electrode mixture paste of a general non-aqueous electrolyte secondary battery may be used. Examples of the kneading apparatus include a blade planetary kneading machine, a container rotating type planetary kneading machine, a homogenizer, and a roll mill. The kneading apparatus may be selected according to the amount to be kneaded and the required viscosity.

また、混練する時間は、特に限定されるものではないが、各構成材料が、要求される粘度で正極合材ペースト中に均一に分散した状態になるまで混練すればよく、用いる装置ごとに予備試験などで決定すればよい。   Further, the kneading time is not particularly limited, but it may be kneaded until each constituent material is uniformly dispersed in the positive electrode mixture paste with the required viscosity. It can be determined by testing.

(3)非水系電解質二次電池
本発明の非水系電解質二次電池は、正極、負極、セパレータおよび非水系電解液などからなり、一般の非水系電解質二次電池と同様の構成要素により構成される。なお、以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本発明の正極材料が適用される電池は、本明細書に記載されている実施形態をもとに、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、上記電池は、その用途を特に限定するものではない。
(3) Non-aqueous electrolyte secondary battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator, a non-aqueous electrolyte, and the like, and is composed of the same components as a general non-aqueous electrolyte secondary battery. The The embodiment described below is merely an example, and a battery to which the positive electrode material of the present invention is applied is based on the embodiment described in the present specification, based on the knowledge of those skilled in the art. It can be implemented in a form that has been changed or improved. Moreover, the use of the battery is not particularly limited.

(3−a)正極
上記正極材料を含む正極合材ペーストを用いて、例えば、以下のようにして、非水系電解質二次電池の正極を作製する。
(3-a) Positive electrode Using the positive electrode mixture paste containing the positive electrode material, for example, a positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced as follows.

正極合材ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させる。必要に応じ、電極密度を高めるべく、ロールプレス等により加圧することもある。このようにして、シート状の正極を作製することができる。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断等をして、電池の作製に供することができる。ただし、正極の作製方法は、例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。   The positive electrode mixture paste is applied to, for example, the surface of a current collector made of aluminum foil and dried to disperse the solvent. If necessary, pressurization may be performed by a roll press or the like to increase the electrode density. In this way, a sheet-like positive electrode can be produced. The sheet-like positive electrode can be cut into an appropriate size or the like according to the target battery and used for battery production. However, the method for manufacturing the positive electrode is not limited to the illustrated one, and other methods may be used.

(3−b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金など、あるいは、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅などの金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用する。
(3-b) Negative electrode The negative electrode is made of metal lithium, lithium alloy, or the like, or a negative electrode active material capable of occluding and desorbing lithium ions, mixed with a binder, and added with an appropriate solvent to form a paste. The composite material is applied to the surface of a metal foil current collector such as copper, dried, and compressed to increase the electrode density as necessary.

負極活物質としては、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛およびフェノール樹脂などの有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの含フッ素樹脂を用いることができ、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶剤を用いることができる。   As the negative electrode active material, for example, organic compound fired bodies such as natural graphite, artificial graphite and phenol resin, and powdery bodies of carbon materials such as coke can be used. In this case, as the negative electrode binder, a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) can be used as in the case of the positive electrode, and N-methyl-2 is used as a solvent for dispersing these active materials and the binder. An organic solvent such as pyrrolidone (NMP) can be used.

(3−c)セパレータ
正極と負極との間には、セパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
(3-c) Separator A separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The separator separates the positive electrode and the negative electrode and retains an electrolyte, and a thin film such as polyethylene or polypropylene and a film having many minute holes can be used.

(3−d)非水系電解液
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。有機溶媒としては、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、トリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート、さらに、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル化合物、エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物、リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。
(3-d) Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dipropyl carbonate, and tetrahydrofuran, 2- One kind selected from ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butanesultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate are used alone or in admixture of two or more. be able to.

非水系電解液は、過充電時のガス発生量増強剤として、例えばシクロヘキシルベンゼンを含有している。   The nonaqueous electrolytic solution contains, for example, cyclohexylbenzene as a gas generation amount enhancer during overcharge.

支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiN(CF3SO22、およびそれらの複合塩などを用いることができる。さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤などを含んでいてもよい。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and complex salts thereof can be used. Furthermore, the non-aqueous electrolyte solution may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

(3−e)電池の形状、構成
以上のように説明してきた正極、負極、セパレータおよび非水系電解液で構成される本発明の非水系電解質二次電池は、円筒形や積層形など、種々の形状にすることができる。
(3-e) Shape and Configuration of Battery The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the nonaqueous electrolytic solution that have been described above includes various types such as a cylindrical shape and a laminated shape. It can be made into a shape.

いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続し、電池ケースに密閉して、非水系電解質二次電池を完成させる。   In any case, the positive electrode and the negative electrode are laminated via a separator to form an electrode body, and the obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte and communicated with the positive electrode current collector and the outside. Connect between the positive electrode terminal and between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collecting lead, etc., and seal the battery case to complete the nonaqueous electrolyte secondary battery. .

(3−f)特性
本発明の正極材料を用いた非水系電解質二次電池は、高容量で高出力であり、かつ、過充電時のガス発生の応答性に優れ、信頼性の高いものである。好ましい実施形態で得られた正極活物質を用いた電池は、例えば、2032型コイン電池の正極に用いた場合、145mAh/g以上、好ましい実施形態で得られた場合には150mAh/g以上の高い初期放電容量と、4.0Ω以下の低い正極抵抗が得られ、高容量で高出力である。
(3-f) Characteristics The non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material of the present invention has a high capacity and high output, is excellent in gas generation responsiveness during overcharge, and has high reliability. is there. The battery using the positive electrode active material obtained in the preferred embodiment is, for example, as high as 145 mAh / g or more when used in the positive electrode of a 2032 type coin battery, and 150 mAh / g or more when obtained in the preferred embodiment. An initial discharge capacity and a low positive electrode resistance of 4.0Ω or less are obtained, and a high capacity and a high output are obtained.

この非水系電解質二次電池は、常に高容量を要求される小型携帯電子機器(ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など)の電源に好適である。   This non-aqueous electrolyte secondary battery is suitable for the power source of small portable electronic devices (such as notebook personal computers and mobile phone terminals) that always require a high capacity.

また、電気自動車用の電池は大型化すると信頼性の確保が困難になり高価な保護回路が必要不可欠である。これに対して、本発明の非水系電解質二次電池は、信頼性の確保が容易になるばかりでなく、高価な保護回路を簡略化し、より低コストにできる。そのため、電気自動車用電源としても好適である。さらに、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける電気自動車用電源として好適である。   Further, as batteries for electric vehicles increase in size, it becomes difficult to ensure reliability, and expensive protection circuits are indispensable. On the other hand, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention not only makes it easy to ensure reliability, but also simplifies an expensive protection circuit and can reduce costs. Therefore, it is also suitable as a power source for electric vehicles. Furthermore, since it is possible to reduce the size and increase the output, it is suitable as a power source for an electric vehicle subject to restrictions on the mounting space.

なお、本発明は、純粋に電気エネルギーで駆動する電気自動車用の電源のみならず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃焼機関と併用するいわゆるハイブリッド車用の電源としても用いることができる。   The present invention can be used not only as a power source for an electric vehicle driven purely by electric energy but also as a power source for a so-called hybrid vehicle used in combination with a combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.

以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。本実施形態により得られた正極材料およびこの正極材料を用いた正極合材ペースト、非水系電解質二次電池について、その性能(ガス発生量、初期放電容量、正極抵抗)を測定した。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The performance (gas generation amount, initial discharge capacity, positive electrode resistance) of the positive electrode material obtained by the present embodiment, the positive electrode mixture paste using this positive electrode material, and the non-aqueous electrolyte secondary battery was measured.

図1に示すようなコイン型電池Bと図3に示すようなラミネートセルCを作製し、コイン型電池で充放電容量と正極抵抗測定を行い、ラミネートセルで過充電時の電池の厚みを測定することでガス発生量の評価を行った。   A coin-type battery B as shown in FIG. 1 and a laminate cell C as shown in FIG. 3 are prepared, charge / discharge capacity and positive electrode resistance are measured with a coin-type battery, and the thickness of the battery during overcharge is measured with a laminate cell. As a result, the amount of gas generated was evaluated.

(コイン型電池の製造および評価方法)
正極活物質、アセチレンブラック、ポリテトラフッ化エチレン樹脂(PTFE)の混合比率が質量比で75:16.7:8.3となるように乾式で混合し、シート状に伸ばした。シートは、電極の直径がφ9mmになるよう打ち抜いたときの質量が10mg程度になるように厚みを調整した。得られたシートを直径φ9mmに打ち抜き正極(評価用電極)1とした。
(Manufacture and evaluation method of coin-type battery)
The positive electrode active material, acetylene black, and polytetrafluoroethylene resin (PTFE) were mixed by a dry method so that the mixing ratio was 75: 16.7: 8.3 in a mass ratio, and extended into a sheet shape. The thickness of the sheet was adjusted so that the mass when the electrode was punched out to have a diameter of 9 mm was about 10 mg. The obtained sheet was punched out to a diameter of 9 mm and used as a positive electrode (evaluation electrode) 1.

負極には、グラファイトからなる負極活物質と、結着剤としてのPVDFとを92.5:7.5の質量割合でNMP溶液に溶解させて、負極合材ペーストを得た。得られた負極合材ペーストを、コンマコータにて目付けが11.8mg/cm2になるように銅箔に塗布し、120℃で乾燥させた。乾燥後、ロールプレス機に通して荷重を加え、電極密度を向上させた負極シートを作製した。得られた負極シートをφ14mmで打ち抜き負極2として用いた。 For the negative electrode, a negative electrode active material made of graphite and PVDF as a binder were dissolved in an NMP solution at a mass ratio of 92.5: 7.5 to obtain a negative electrode mixture paste. The obtained negative electrode mixture paste was applied to a copper foil with a comma coater so that the basis weight was 11.8 mg / cm 2 and dried at 120 ° C. After drying, a load was applied through a roll press to produce a negative electrode sheet with improved electrode density. The obtained negative electrode sheet was punched out with a diameter of 14 mm and used as the negative electrode 2.

作製した正極1を真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。そして、この正極1と負極2を用いて2032型のコイン型電池Bを、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。電解液には、1MのLiPF6を支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の3:7で(富山薬品工業株式会社製)で、シクロヘキシルベンゼンを2質量%添加した混合液を用いた。セパレータ3には膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。コイン型電池Bは、ガスケット4を有し、ウェーブワッシャー5と正極缶6と負極缶7とでコイン型電池Bに組み立てた。 The produced positive electrode 1 was dried at 120 ° C. for 12 hours in a vacuum dryer. Then, using the positive electrode 1 and the negative electrode 2, a 2032 type coin-type battery B was produced in a glove box in an Ar atmosphere in which the dew point was controlled at -80 ° C. The electrolyte is a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) 3: 7 (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) using 1M LiPF 6 as a supporting electrolyte, and 2% by mass of cyclohexylbenzene added. Was used. As the separator 3, a polyethylene porous film having a film thickness of 25 μm was used. The coin-type battery B has a gasket 4 and is assembled into a coin-type battery B with a wave washer 5, a positive electrode can 6, and a negative electrode can 7.

[初期放電容量]
初期放電容量によって電池容量を評価した。作製したコイン型電池は、組立てから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Open Circuit Voltage)が安定した後、25℃の恒温槽内で、正極に対する電流密度を4mA/cm2として4.3Vになるまで充電して、1時間の休止後、3.0Vになるまで放電したときの放電容量を測定することで初期放電容量を求めた。充放電容量の測定には,マルチチャンネル電圧/電流発生器を用いた。
[Initial discharge capacity]
The battery capacity was evaluated by the initial discharge capacity. The produced coin-type battery is allowed to stand for about 24 hours after assembling, and after the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) is stabilized, the current density with respect to the positive electrode is set to 4.3 V with a current density of 4 mA / cm 2 in a constant temperature bath at 25 ° C. The initial discharge capacity was determined by measuring the discharge capacity when the battery was discharged to 3.0 V after charging for 1 hour and then discharging to 3.0 V. A multi-channel voltage / current generator was used to measure the charge / discharge capacity.

[正極抵抗]
正極抵抗によって出力特性を評価した。正極抵抗は、充電電位4.1Vで充電したコイン型電池Bを用いて、交流インピーダンス法により測定した。測定には、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製)を使用し、図2に示すナイキストプロットが得られる。プロットは、溶液抵抗、負極抵抗と容量、および、正極抵抗と容量を示す特性曲線の和として表れているため、等価回路を用いてフィッティング計算し、正極抵抗の値を評価した。
[Positive electrode resistance]
Output characteristics were evaluated by positive electrode resistance. The positive electrode resistance was measured by an alternating current impedance method using a coin-type battery B charged at a charging potential of 4.1V. For the measurement, a Nyquist plot shown in FIG. 2 is obtained by using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron). Since the plot is expressed as the sum of the characteristic curves indicating the solution resistance, the negative electrode resistance and the capacity, and the positive electrode resistance and the capacity, fitting calculation was performed using an equivalent circuit, and the value of the positive electrode resistance was evaluated.

(ラミネートセルの製造および評価方法)
正極活物質、導電材のアセチレンブラックを混合して分散させ、結着剤のPVDFと溶剤のNMPを加えて混練して正極合材ペースト得た。正極材料、導電材、結着剤の混合比率は、質量比で85:10:5とした。アルミニウム製集電箔(厚さ0.02mm)に、外部と接続する導電部を残して正極合材ペーストを塗布し、乾燥させ、正極活物質の目付が7mg/cmの正極活物質層が形成された正極シート8を作製した。
(Manufacturing and evaluation method of laminate cell)
The positive electrode active material and the conductive material acetylene black were mixed and dispersed, and the binder PVDF and the solvent NMP were added and kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. The mixing ratio of the positive electrode material, the conductive material, and the binder was 85: 10: 5 by mass ratio. On the aluminum current collector foil (thickness: 0.02 mm), the positive electrode mixture paste was applied and dried, leaving a conductive portion connected to the outside, and a positive electrode active material layer having a positive electrode active material weight of 7 mg / cm 2 was formed. The formed positive electrode sheet 8 was produced.

また、銅製集電箔(厚さ0.02mm)に負極活物質としてカーボン粉(アセチレンブラック)をペースト化し、同様にして負極活物質の目付が5mg/cmの負極活物質層が形成された負極シート9を作製した。 Also, carbon powder (acetylene black) was pasted as a negative electrode active material on a copper current collector foil (thickness 0.02 mm), and a negative electrode active material layer having a negative electrode active material weight of 5 mg / cm 2 was formed in the same manner. A negative electrode sheet 9 was produced.

作製された正極シート8および負極シート9の間に、ポリプロピレン製微多孔膜(厚さ20.7μm、空孔率密度43.9%)からなるセパレータ10を介挿して積層シートを形成した。そして、この積層シートを2枚のアルミラミネートシート11(厚さ0.55mm)によって挟み、アルミラミネートシートの3辺を熱融着して密封し、図3に示すような構成のラミネートセルCを組み立てた。   A laminated sheet was formed between the produced positive electrode sheet 8 and negative electrode sheet 9 with a separator 10 made of a polypropylene microporous film (thickness 20.7 μm, porosity density 43.9%) interposed therebetween. Then, this laminated sheet is sandwiched between two aluminum laminate sheets 11 (thickness 0.55 mm), and the three sides of the aluminum laminate sheet are heat-sealed and sealed, and a laminate cell C configured as shown in FIG. Assembled.

その後、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒(容量比3:3:4)にLiPF(1mol/L)と過充電ガス発生添加剤としてシクロヘキシルベンゼン(2質量%)を溶解した宇部興産株式会社製の電解液を260μlを注入し、残りの一辺を熱融着して、図4に示すガス発生量を評価するガス発生試験用のラミネートセルCを作製した。作製したラミネートセル4のサイズは、縦60mm、幅90mmである。 Thereafter, LiPF 6 (1 mol / L) and cyclohexylbenzene (2% by mass) as an overcharge gas generating additive were dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 3: 3: 4). 260 μl of an electrolyte solution manufactured by Ube Industries Co., Ltd. was injected, and the remaining side was heat-sealed to prepare a laminate cell C for gas generation test for evaluating the gas generation amount shown in FIG. The size of the produced laminate cell 4 is 60 mm long and 90 mm wide.

[ガス発生試験]
作製したラミネートセルCを25℃に設定された日立アプライアンス株式会社製の恒温槽(コスモピア)に12時間保存した。12時間保存した後、恒温槽内に収容した状態のまま、充放電装置(北斗電工株式会社製:HJ1001SD8)を用いて、3.0−4.3Vの範囲で、0.2Cの一定電流モードで3回充放電させた。充放電の後に、4.6Vまで1Cの一定電流モードで充電したのち、恒温槽内に72時間放置して、ガスをラミネートセルC内に発生させた。この際、ラミネートセルCは一対の板状部材(ステンレス製)の間に挟んで保持し、一対の板状部材からラミネートセルの端から幅1cm分を露出させて露出部とした。
[Gas generation test]
The produced laminate cell C was stored for 12 hours in a constant temperature bath (Cosmo Pier) manufactured by Hitachi Appliances, Ltd. set at 25 ° C. After storing for 12 hours, using a charging / discharging device (Hokuto Denko Co., Ltd .: HJ1001SD8) while being housed in a thermostatic chamber, a constant current mode of 0.2 C in the range of 3.0 to 4.3 V The battery was charged and discharged three times. After charging and discharging, the battery was charged in a constant current mode of 1 C up to 4.6 V, and then left in a constant temperature bath for 72 hours to generate gas in the laminate cell C. At this time, the laminate cell C was sandwiched and held between a pair of plate-like members (made of stainless steel), and an exposed portion was formed by exposing a width of 1 cm from the end of the laminate cell from the pair of plate-like members.

[ガス発生量の評価]
ガス発生試験を終えたガス発生試験済ラミネートセル(以下、「試験済ラミネートセル」という)CAを恒温槽から取り出して、試験済ラミネートセルCAの端から幅1cm分の所に油性マジックでマーキングを行った。
[Evaluation of gas generation]
After the gas generation test has been completed, the gas generation tested laminate cell (hereinafter referred to as “tested laminate cell”) CA is taken out of the thermostatic bath and marked with an oil-based magic at a width of 1 cm from the end of the tested laminate cell CA. went.

その後、図4のガス発生量の評価方法の概略説明図に示すように試験済ラミネートセルCAを、手動油圧プレス機PA(エヌピーエーシステム株式会社製:型番TB−50H)のテーブルT上に載せて、この試験済ラミネートセルCAの上に、その端から幅1cm分(マーキングした部分から試験済ラミネートセルCAの端までの部分、非加圧部L)を残して、加圧部材PPとなる直方体の押さえ板(ステンレス製)を置いた。 Thereafter, as shown in the schematic explanatory diagram of the gas generation amount evaluation method in FIG. 4, the tested laminate cell CA is placed on the table T of the manual hydraulic press machine PA (manufactured by NPA Corporation: model number TB-50H). Then, on the tested laminate cell CA, the pressure member PP is left with a width of 1 cm from the end (the portion from the marked portion to the end of the tested laminate cell CA, the non-pressurized portion L 1 ). A rectangular holding plate (made of stainless steel) was placed.

また、非加圧部Lには、載置部材MPとして直方体の測定板(ステンレス製)を配置し、測定板における一端部(非加圧部に載せられている部分)の上面にダイヤルゲージGa(CITIZEN社製:2A−104)を設置した。 Further, Non-pressing L 1, arranged rectangular measuring plate (stainless steel) as the mounting member MP, the upper surface to the dial gauge of the one end portion in the measurement plate (portion that is placed on the non-pressing portion) Ga (made by CITIZEN: 2A-104) was installed.

その後、図4に示すように手動油圧プレス機PAによって加圧部材PPをプレスして4kNの圧力を試験済ラミネートセルCAに掛け、試験済ラミネートセルCA内のガスは非加圧部Lに集めた。集められたガスにより非加圧部Lが膨らみ、載置部材MPにおける一端部が上方に移動した。 Then, by pressing the pressure member PP manually hydraulic press PA 4 times the pressure of 4kN the post-test laminate cell CA, the gas in the post-test laminate cell CA is in the non-pressure portion L 1 collected. Non pressure portion L 1 is bulge by collected gas, one end of the mounting member MP is moved upward.

最後に、ダイヤルゲージGaの値を読んで、載置部材MPの一端部の移動量を測定し、発生ガス量を評価した。   Finally, the value of the dial gauge Ga was read, the amount of movement of one end of the mounting member MP was measured, and the amount of generated gas was evaluated.

(実施例1)
公知の技術で得られたLi1.04Ni0.34Co0.33Mn0.33で表される層状構造を有する六方晶系のリチウム金属複合酸化物粒子を正極活物質として用いた。このリチウム金属複合酸化物粒子は、平均粒径Mvが5.8μmであり、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕は0.62であり、タップ密度は1.9g/mlであった。タップ密度は、振とう比重測定器(株式会社蔵持科学器械製作所製、KRS−409)により測定した。
Example 1
Hexagonal lithium metal composite oxide particles having a layered structure represented by Li 1.04 Ni 0.34 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 obtained by a known technique were used as a positive electrode active material. . The lithium metal composite oxide particles have an average particle size Mv of 5.8 μm, an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10) / average particle size] is 0.62, and the tap density is It was 1.9 g / ml. The tap density was measured with a shaking specific gravity measuring instrument (KRS-409, manufactured by Kuramochi Scientific Instruments).

次に、正極活物質、アセチレンブラック、PTFEを乾式で混合して正極合材を得た。混合の際に、正極活物質(リチウム金属複合酸化物粒子)に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.002原子%のカルシウムを含有する硫酸カルシウム二水和物を添加した。添加した硫酸カルシウム二水和物の平均粒径は、95μmであった。硫酸カルシウム二水和物を添加し混合することにより、正極合材中で正極材料を形成した。正極合材をシート状に伸ばして、電極の直径がφ9mmになるよう打ち抜き、正極(評価用電極)1として用い、コイン型電池Bを製作した
ラミネートセルCについては、コイン型電池Bと同様の正極活物質を用い、正極活物質とアセチレンブラックを混合する際に、コイン型電池Bと同様の量の硫酸カルシウム二水和物を添加することで正極材料を形成した。その後、結着剤のPVDFと溶剤のNMPを加えて混練して正極合材ペースト得た後、ラミネートセルCを作製した。
Next, a positive electrode active material, acetylene black, and PTFE were mixed in a dry manner to obtain a positive electrode mixture. During mixing, calcium sulfate dihydrate containing 0.002 atomic% of calcium with respect to the total of metal elements other than lithium contained in the positive electrode active material (lithium metal composite oxide particles) was added. The average particle diameter of the added calcium sulfate dihydrate was 95 μm. A positive electrode material was formed in the positive electrode mixture by adding and mixing calcium sulfate dihydrate. The positive electrode mixture was stretched into a sheet shape, punched out so that the diameter of the electrode was 9 mm, and used as the positive electrode (evaluation electrode) 1 to produce a coin-type battery B. The laminate cell C was the same as the coin-type battery B When the positive electrode active material was used and the positive electrode active material and acetylene black were mixed, a positive electrode material was formed by adding the same amount of calcium sulfate dihydrate as in the coin-type battery B. Thereafter, PVDF as a binder and NMP as a solvent were added and kneaded to obtain a positive electrode mixture paste, and then a laminate cell C was produced.

得られたコイン型電池BおよびラミネートセルCを用いて、初期放電容量、正極抵抗、ガス発生量を測定し、正極材料を評価した。初期放電容量は150.5mAh/gであり、インピーダンスによる正極抵抗は2.3Ωであった。また、ガス発生量(ガス発生によって膨らんだ電池の厚み)は2.5mmであった。   Using the obtained coin-type battery B and laminate cell C, the initial discharge capacity, the positive electrode resistance, and the gas generation amount were measured, and the positive electrode material was evaluated. The initial discharge capacity was 150.5 mAh / g, and the positive electrode resistance due to impedance was 2.3Ω. Further, the amount of gas generated (the thickness of the battery swollen by gas generation) was 2.5 mm.

(実施例2)
カルシウムが0.005原子%となるように硫酸カルシウム二水和物を添加した以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池BとラミネートセルCを作製し、正極材料を評価した。
初期放電容量は154.5mAh/gであり、インピーダンスによる正極抵抗は3.1Ωであり、ガス発生量は2.4mmであった。
(Example 2)
Coin-type battery B and laminate cell C were prepared in the same manner as in Example 1 except that calcium sulfate dihydrate was added so that the calcium content was 0.005 atomic%, and the positive electrode material was evaluated.
The initial discharge capacity was 154.5 mAh / g, the positive electrode resistance due to impedance was 3.1Ω, and the amount of gas generated was 2.4 mm.

(比較例1)
硫酸カルシウム二水和物を添加しなかった以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池BとラミネートセルCを作製し、正極材料を評価した。
初期放電容量は159mAh/gであり、インピーダンスによる正極抵抗は3.3Ωであり、ガス発生量は1.4mmであった。
(Comparative Example 1)
A coin-type battery B and a laminate cell C were produced in the same manner as in Example 1 except that calcium sulfate dihydrate was not added, and the positive electrode material was evaluated.
The initial discharge capacity was 159 mAh / g, the positive electrode resistance due to impedance was 3.3Ω, and the amount of gas generated was 1.4 mm.

(比較例2)
カルシウムが0.001原子%となるように硫酸カルシウム二水和物を添加した以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池BとラミネートセルCを作製し、正極材料を評価した。
初期放電容量は159.6mAh/gであり、インピーダンスによる正極抵抗は3.2Ωであり、ガス発生量は1.6mmであった。
(Comparative Example 2)
Coin-type battery B and laminate cell C were prepared in the same manner as in Example 1 except that calcium sulfate dihydrate was added so that the calcium content was 0.001 atomic%, and the positive electrode material was evaluated.
The initial discharge capacity was 159.6 mAh / g, the positive electrode resistance due to impedance was 3.2Ω, and the amount of gas generated was 1.6 mm.

(比較例3)
カルシウムが0.006原子%となるように硫酸カルシウム二水和物を添加した以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池BとラミネートセルCを作製し、正極材料を評価した。
初期放電容量は145.1mAh/gであり、インピーダンスによる正極抵抗は2.3Ωであり、ガス発生量は2.6mmであった。
(Comparative Example 3)
Coin-type battery B and laminate cell C were prepared in the same manner as in Example 1 except that calcium sulfate dihydrate was added so that the calcium content was 0.006 atomic%, and the positive electrode material was evaluated.
The initial discharge capacity was 145.1 mAh / g, the positive electrode resistance due to impedance was 2.3Ω, and the amount of gas generated was 2.6 mm.

Figure 2017188219
Figure 2017188219

(評価)
実施例では、初期放電容量、正極抵抗が良好であり、過充電時のガス発生量が多いことが確認された。一方、カルシウム化合物を添加しなかった比較例1と添加しても量が少ない比較例2は、過充電時のガス発生量が少なく、過充電時の電流遮断に対する信頼性確保の観点からは好ましくないことがわかる。カルシウムの添加量が多い比較例3では、初期放電容量が大きく低下しており、電池特性の阻害を起こすため好ましくない。
(Evaluation)
In Examples, it was confirmed that the initial discharge capacity and the positive electrode resistance were good, and the amount of gas generated during overcharge was large. On the other hand, Comparative Example 1 in which the calcium compound is not added and Comparative Example 2 in which the amount is small even when added are preferable from the viewpoint of securing reliability against current interruption during overcharging because the amount of gas generated during overcharging is small. I understand that there is no. In Comparative Example 3 in which the amount of calcium added is large, the initial discharge capacity is greatly reduced, which is not preferable because the battery characteristics are inhibited.

B コイン型電池
1 正極(評価用電極)
2 負極
3 セパレータ
4 ガスケット
5 ウェーブワッシャー
6 正極缶
7 負極缶
C ラミネートセル
8 正極シート
9 負極シート
10 セパレータ
11 アルミラミネートシート
CA 試験済ラミネートセル
PA 手動油圧プレス機
UPA 非加圧部
PP 加圧部材
MP 載置部材
Ga ダイヤルゲージ
T テーブル
B Coin-type battery 1 Positive electrode (Evaluation electrode)
2 Negative electrode 3 Separator 4 Gasket 5 Wave washer 6 Positive electrode can 7 Negative electrode can C Laminate cell 8 Positive electrode sheet 9 Negative electrode sheet 10 Separator 11 Aluminum laminate sheet CA Tested laminate cell PA Manual hydraulic press UPA Non-pressurized part PP Pressurized member MP Placement member Ga Dial gauge T Table

Claims (9)

リチウム金属複合酸化物粒子からなる正極活物質と、該リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%のカルシウムを含有するカルシウム化合物と、の混合物を含むことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極材料。   A positive electrode active material comprising lithium metal composite oxide particles, and a calcium compound containing 0.0015 to 0.0055 atomic% of calcium with respect to the total of metal elements other than lithium contained in the lithium metal composite oxide particles; A positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising a mixture of 前記カルシウム化合物は、硫酸カルシウム、またはその水和物、もしくは硫酸カルシウムとその水和物の混合物であることを特徴とする請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極材料。 2. The positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the calcium compound is calcium sulfate, a hydrate thereof, or a mixture of calcium sulfate and a hydrate thereof. 前記リチウム金属複合酸化物粒子は、一般式:Li1+sNiCoMn(−0.05≦s≦0.20、x+y+z+t=1、0.3≦x≦0.7、0.1≦y≦0.4、0≦z≦0.4、0≦t≦0.1、Mは、Na、Mg、Al、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wから選択される1種以上の添加元素)で表され、層状構造を有する六方晶系リチウム金属複合酸化物粒子であることを特徴とする請求項1または2に記載の非水系電解質二次電池用正極材料。 The lithium metal composite oxide particles have a general formula: Li 1 + s Ni x Co y Mn z M t O 2 (−0.05 ≦ s ≦ 0.20, x + y + z + t = 1, 0.3 ≦ x ≦ 0.7, 0.1 ≦ y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.4, 0 ≦ t ≦ 0.1, M is Na, Mg, Al, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta The non-aqueous electrolyte secondary material according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte secondary particle is a hexagonal lithium metal composite oxide particle having a layered structure. Positive electrode material for batteries. 前記リチウム金属複合酸化物粒子は、平均粒径が5〜15μmであって、粒度分布の広がりを示す指標である〔(d90−d10)/平均粒径〕が0.70以下であり、タップ密度が1.8〜2.5g/mlであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の非水系電解質二次電池用正極材料。   The lithium metal composite oxide particles have an average particle diameter of 5 to 15 μm and an index indicating the spread of the particle size distribution [(d90−d10) / average particle diameter] is 0.70 or less, and the tap density The positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein is 1.8 to 2.5 g / ml. リチウム金属複合酸化物粒子からなる正極活物質と、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属元素の合計に対して0.0015〜0.0055原子%のカルシウムを含有するカルシウム化合物と、を混合することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の非水系電解質二次電池用正極材料の製造方法。   A positive electrode active material comprising lithium metal composite oxide particles, and a calcium compound containing 0.0015 to 0.0055 atomic% of calcium relative to the total of metal elements other than lithium contained in the lithium metal composite oxide. It mixes, The manufacturing method of the positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜4のいずれかに記載の非水系電解質二次電池用正極材料を含むことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極ペースト。   A positive electrode paste for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising the positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1. 請求項1〜4のいずれかに記載の非水系電解質二次電池用正極材料と、導電材および結着剤と、溶剤とを混合して混練することを特徴とする請求項6に記載の非水系電解質二次電池用正極ペーストの製造方法。   The non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode material according to any one of claims 1 to 4, a conductive material, a binder, and a solvent are mixed and kneaded. A method for producing a positive electrode paste for an aqueous electrolyte secondary battery. 前記正極活物質と前記カルシウム化合物を個別に添加し、他の構成材料と混合して混練することを特徴とする請求項7に記載の非水系電解質二次電池用正極ペーストの製造方法。   The method for producing a positive electrode paste for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the positive electrode active material and the calcium compound are individually added, mixed with other constituent materials, and kneaded. 請求項1〜4のいずれかに記載の非水系電解質二次電池用正極材料を含む正極を有することを特徴とする非水系電解質二次電池。
It has a positive electrode containing the positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary batteries in any one of Claims 1-4, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
JP2016074371A 2016-04-01 2016-04-01 Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture paste, and nonaqueous electrolyte secondary battery Pending JP2017188219A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016074371A JP2017188219A (en) 2016-04-01 2016-04-01 Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture paste, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016074371A JP2017188219A (en) 2016-04-01 2016-04-01 Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture paste, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017188219A true JP2017188219A (en) 2017-10-12

Family

ID=60045738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016074371A Pending JP2017188219A (en) 2016-04-01 2016-04-01 Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture paste, and nonaqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017188219A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019212365A (en) * 2018-05-31 2019-12-12 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery using the same
WO2024095977A1 (en) * 2022-10-31 2024-05-10 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
WO2024095976A1 (en) * 2022-10-31 2024-05-10 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019212365A (en) * 2018-05-31 2019-12-12 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery using the same
JP7163624B2 (en) 2018-05-31 2022-11-01 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery using the positive electrode active material
WO2024095977A1 (en) * 2022-10-31 2024-05-10 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
WO2024095976A1 (en) * 2022-10-31 2024-05-10 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101675208B1 (en) Positive-electrode material for nonaqueous-electrolyte secondary battery, manufacturing method therefor, and nonaqueous-electrolyte secondary battery using said positive-electrode material
JP6090608B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material
US11171326B2 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery using said positive electrode active material
JP7240613B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
JP6998107B2 (en) Positive electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture, and non-aqueous electrolyte secondary battery using each
US9172083B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2016110999A5 (en)
JP2016111000A5 (en)
JP5818115B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and use thereof
US10483539B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries, production process therefor, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2018142402A (en) Cathode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using cathode active material
JP2017045633A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method of manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2019012654A (en) Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery using positive electrode material
WO2016084931A1 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary cell, method for manufacturing same, and nonaqueous electrolyte secondary cell in which said positive electrode active material is used
WO2016084930A1 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and producing method therefor, and non-aqueous electrolyte secondary battery using said positive electrode active material
JP2017188219A (en) Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture paste, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6848199B2 (en) A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
JP2018195419A (en) Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use thereof, and method for manufacturing positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6819859B2 (en) A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
JP2012505524A (en) Lithium / nickel / cobalt oxide and lithium / nickel / manganese / cobalt oxide cathodes
JP6819860B2 (en) A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
JP2020149901A (en) Manufacturing method of positive electrode material for lithium ion secondary battery, positive electrode material for lithium ion secondary battery, manufacturing method of positive electrode mixture for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery
JP6593029B2 (en) Method for producing negative electrode for lithium ion secondary battery
JP2018073563A (en) Positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use thereof, and method for manufacturing positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6819861B2 (en) A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.