JP2018006164A - Lithium titanate powder for power storage device electrode, active substance material, and power storage device using the active substance material - Google Patents

Lithium titanate powder for power storage device electrode, active substance material, and power storage device using the active substance material Download PDF

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浩司 安部
三好 和弘
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: lithium titanate powder for a power storage device electrode, containing LiTiOas a main constituent and excellent in effects of suppressing resistance change before and after storage at high temperature in a charged state for a long term, when applied, as an electrode material, for the power storage device; an active substance material; and a power storage device using the active substance material.SOLUTION: There is provided lithium titanate powder for a power storage device electrode, which is lithium titanate powder containing LiTiOas a main constituent and has a surface layer at least at a part of a particle surface, the surface layer containing a sulfonic acid lithium salt compound represented by the following general formula (I) (In the formula, R represents a 1-5C alkyl group or a 6-12C aryl group.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電デバイスの、長期の高温充電保存前後の抵抗変化を抑制できる電極用チタン酸リチウム粉末、およびこのチタン酸リチウム粉末を用いた活物質材料に関する。また、この活物質材料を電極に用いた蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to a lithium titanate powder for an electrode capable of suppressing a change in resistance before and after long-term high-temperature charge storage of an electricity storage device, and an active material using the lithium titanate powder. The present invention also relates to an electricity storage device using this active material as an electrode.

近年、蓄電デバイスの電極材料として種々の材料が研究されている。その中でもチタン酸リチウムは、活物質材料として用いた場合に入出力特性に優れる点から、HEV、PHEV、BEVといった電気自動車用の蓄電デバイスの活物質材料として注目されている。   In recent years, various materials have been studied as electrode materials for power storage devices. Among them, lithium titanate is attracting attention as an active material for electric storage devices for electric vehicles such as HEV, PHEV, and BEV because it has excellent input / output characteristics when used as an active material.

夏場において自動車の車内温度は60℃を超えることも珍しくないので、電気自動車用の蓄電デバイスには、高温においても安全性に問題がないことや性能が低下しないことが求められる。しかし、チタン酸リチウムを活物質材料として用いた蓄電デバイスには、高温充電保存前後の抵抗変化が大きくなるなどの問題が生じることが知られている。したがって、蓄電デバイスの高温充電保存前後の抵抗変化を抑制することができるチタン酸リチウムの開発が望まれている。   Since it is not uncommon for the temperature inside a vehicle to exceed 60 ° C. in summer, an electric storage device for an electric vehicle is required to have no safety problem or performance degradation even at high temperatures. However, it is known that problems such as a large change in resistance before and after high-temperature charge storage occur in an electricity storage device using lithium titanate as an active material. Therefore, development of lithium titanate that can suppress a resistance change before and after high temperature charge storage of an electricity storage device is desired.

特許文献1には、粒子表面に、リン酸リチウム、またはリン酸リチウムおよび硫酸リチウムの表面層を有するチタン酸リチウム粉末が電極に適用された二次電池が、表面層を有さないチタン酸リチウム粉末が電極に適用された二次電池と比較して、2.55V充電状態で60℃、4週間の高温貯蔵試験後の抵抗変化が小さくなることが開示されている。   In Patent Document 1, a secondary battery in which lithium phosphate or a lithium titanate powder having a surface layer of lithium phosphate and lithium sulfate is applied to an electrode on a particle surface is a lithium titanate having no surface layer. It is disclosed that the resistance change after a high temperature storage test at 60 ° C. for 4 weeks is reduced in a charged state of 2.55 V compared to a secondary battery in which the powder is applied to the electrode.

特開2010−27377号公報JP 2010-27377 A

しかしながら、特許文献1のような、リン酸リチウム、またはリン酸リチウムおよび硫酸リチウムの表面層を有するスピネル型リチウムチタン複合酸化物であっても、それを電極に適用した蓄電デバイスを、充電状態で高温においてより長期にわたって保存すると、保存前後の抵抗変化の抑制効果が小さくなる、場合によっては、表面層を有さないチタン酸リチウム粉末を適用した場合に比べて抵抗変化が大きくなることが判明した。したがって、蓄電デバイスに電極材料として適用した場合に、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が大きいチタン酸リチウムが必要である。   However, even if it is spinel type lithium titanium complex oxide which has a surface layer of lithium phosphate or lithium phosphate and lithium sulfate like patent documents 1, an electrical storage device which applied it to an electrode in a charge state It was found that, when stored at a high temperature for a long period of time, the resistance change suppressing effect before and after storage is reduced, and in some cases, the resistance change is larger than when applying lithium titanate powder without a surface layer. . Therefore, when applied as an electrode material to an electricity storage device, lithium titanate is required which has a large effect of suppressing resistance change before and after long-term high-temperature charge storage.

そこで、本発明は、蓄電デバイスに電極材料として適用した場合に、蓄電デバイスの、長期の高温充電保存前後の抵抗変化を抑制する効果に優れる、LiTi12を主成分とする蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末および活物質材料、並びにそれを用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is an electricity storage device mainly composed of Li 4 Ti 5 O 12 which is excellent in the effect of suppressing resistance change before and after long-term high-temperature charge storage when applied as an electrode material to an electricity storage device. An object of the present invention is to provide a lithium titanate powder for an electrode, an active material, and an electricity storage device using the same.

本発明者らは、前記の目的を達成すべく種々検討した結果、粒子表面の少なくとも一部に特定のリチウム塩化合物を含むチタン酸リチウム粉末を見出し、そのチタン酸リチウム粉末が電極材料として適用された蓄電デバイスが、蓄電デバイスの、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が極めて大きいことを見出して本発明を完成した。すなわち、本発明は以下の事項に関する。   As a result of various studies to achieve the above object, the present inventors have found a lithium titanate powder containing a specific lithium salt compound on at least a part of the particle surface, and the lithium titanate powder is applied as an electrode material. The present invention was completed by finding that the electricity storage device has an extremely large effect of suppressing the resistance change before and after long-term storage at high temperature. That is, the present invention relates to the following matters.

(1)LiTi12を主成分とするチタン酸リチウム粉末であって、粒子表面の少なくとも一部に、下記一般式(I)で表されるスルホン酸リチウム塩化合物を含む表面層を有することを特徴とする蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。 (1) A lithium titanate powder containing Li 4 Ti 5 O 12 as a main component, and a surface layer containing a lithium sulfonate compound represented by the following general formula (I) on at least a part of the particle surface: A lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device, comprising:

(式中、Rは、炭素数が1〜5のアルキル基、または炭素数が6〜12のアリール基を表す。) (In the formula, R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)

(2)前記チタン酸リチウム粉末における前記スルホン酸リチウム塩化合物の含有割合が0.1質量%〜10質量%であることを特徴とする(1)記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。   (2) The lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device according to (1), wherein a content ratio of the lithium sulfonate compound in the lithium titanate powder is 0.1% by mass to 10% by mass.

(3)前記チタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の全細孔容積が0.03〜0.5ml/gであることを特徴とする(1)または(2)に記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。   (3) The electricity storage according to (1) or (2), wherein the total pore volume in a state where the surface layer is removed from the lithium titanate powder is 0.03 to 0.5 ml / g. Lithium titanate powder for device electrodes.

(4)前記チタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の比表面積から算出される比表面積相当径をDBETとし、前記チタン酸リチウム粉末において、LiTi12の(111)面のピーク半値幅からScherrerの式より算出される結晶子径をDとしたときに、DBETが0.1〜0.6μmであり、Dが80nmより大きく、DBETとDの比DBET/D(μm/μm)が3以下であることを特徴とする、(1)〜(3)いずれかに記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。 (4) The specific surface area equivalent diameter calculated from the specific surface area in a state where the surface layer is removed from the lithium titanate powder is D BET. In the lithium titanate powder, Li 4 Ti 5 O 12 (111) When the crystallite diameter calculated from the Scherrer equation from the peak half-width of the surface is D X , D BET is 0.1 to 0.6 μm, D X is larger than 80 nm, and D BET and D X The ratio D BET / D X (μm / μm) is 3 or less, the lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device according to any one of (1) to (3).

(5)前記チタン酸リチウム粉末のX線回折測定により得られるピーク強度において、LiTi12の(111)面由来のピークの強度を100としたときに、アナターゼ型二酸化チタンの(101)面由来のピークの強度、ルチル型二酸化チタンの(110)面由来のピークの強度、および、LiTiOの(−133)面由来のピークの強度に100/80を乗じて算出した値の合計が1以下であることを特徴とする(1)〜(4)いずれかに記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。 (5) In the peak intensity obtained by X-ray diffraction measurement of the lithium titanate powder, when the intensity of the peak derived from the (111) plane of Li 4 Ti 5 O 12 is 100, (101 ) The value calculated by multiplying the intensity of the peak derived from the plane, the intensity of the peak derived from the (110) plane of rutile titanium dioxide, and the intensity of the peak derived from the (−133) plane of Li 2 TiO 3 by 100/80. The lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device according to any one of (1) to (4), wherein the total is 1 or less.

(6)(1)〜(5)いずれかに記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末を含む活物質材料。   (6) An active material containing the lithium titanate powder for an electrode of the electricity storage device according to any one of (1) to (5).

(7)電極、非水電解液およびセパレータから構成される蓄電デバイスであって、前記電極が、(6)に記載の活物質材料を含むことを特徴とする蓄電デバイス。   (7) An electricity storage device comprising an electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator, wherein the electrode includes the active material according to (6).

(8)前記非水電解液が、LiPFを含み、さらにLiBF、LiPO、およびLiN(SOF)からなる群より選ばれる一種または二種以上を含むことを特徴とする(7)に記載の蓄電デバイス。 (8) The non-aqueous electrolyte contains LiPF 6 and further contains one or more selected from the group consisting of LiBF 4 , LiPO 2 F 2 , and LiN (SO 2 F) 2. The electrical storage device as described in (7).

(9)前記蓄電デバイスがリチウムイオン二次電池であることを特徴とする(7)または(8)に記載の蓄電デバイス。   (9) The electricity storage device according to (7) or (8), wherein the electricity storage device is a lithium ion secondary battery.

(10)前記蓄電デバイスがハイブリッドキャパシタであることを特徴とする請求項7または8に記載の蓄電デバイス。   (10) The power storage device according to claim 7 or 8, wherein the power storage device is a hybrid capacitor.

本発明によれば、蓄電デバイスの、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が極めて大きい蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末および活物質材料、並びに、長期の高温充電保存前後の抵抗変化が極めて抑制された蓄電デバイスを提供することができる。   According to the present invention, a lithium titanate powder and an active material for an electrode of an electricity storage device having an extremely large effect of suppressing resistance change before and after long-term high-temperature charge storage, and resistance change before and after long-term high-temperature charge storage Can be provided.

(チタン酸リチウム粉末)
本発明のチタン酸リチウム粉末は、LiTi12を主成分とするチタン酸リチウム粉末であって、粒子表面の少なくとも一部に、下記一般式(I)で表されるスルホン酸リチウム塩化合物を含む表面層を有することを特徴とする蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末である。
(Lithium titanate powder)
The lithium titanate powder of the present invention is a lithium titanate powder mainly composed of Li 4 Ti 5 O 12 , and a lithium sulfonate salt represented by the following general formula (I) on at least a part of the particle surface. A lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device, comprising a surface layer containing a compound.

(式中、Rは、炭素数が1〜5のアルキル基、または炭素数が6〜12のアリール基を表す。) (In the formula, R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)

ここで、LiTi12を主成分とするとは、前記チタン酸リチウム粉末のX線回折測定により得られるX線回折図において、LiTi12の(111)面由来のピーク強度を100としたときに、アナターゼ型二酸化チタンの(101)面由来のピーク強度が5以下であり、ルチル型二酸化チタンの(110)面由来のピーク強度が5以下であり、LiTiOの(−133)面由来のピーク強度に100/80を乗じて算出した値が5以下であることを言う。ただし、これらのLiTi12以外の成分は少ないことが好ましく、アナターゼ型二酸化チタンの(101)面由来のピークの強度、ルチル型二酸化チタンの(110)面由来のピークの強度、および、LiTiOの(−133)面由来のピークの強度に100/80を乗じて算出した値の合計が1以下であることが好ましい。なお、X線回折測定の方法については、後述の[各種物性測定方法]の(1)XRDにて説明する。 Here, Li 4 Ti 5 O 12 as a main component means that the peak intensity derived from the (111) plane of Li 4 Ti 5 O 12 in the X-ray diffraction diagram obtained by X-ray diffraction measurement of the lithium titanate powder. Is 100, the peak intensity derived from the (101) plane of anatase-type titanium dioxide is 5 or less, the peak intensity derived from the (110) plane of rutile-type titanium dioxide is 5 or less, and Li 2 TiO 3 The value calculated by multiplying the peak intensity derived from the (-133) plane by 100/80 is 5 or less. However, it is preferably less components other than these Li 4 Ti 5 O 12, the intensity of the peak derived from (101) plane of anatase type titanium dioxide, the intensity of the peak derived from (110) plane of rutile titanium dioxide, and The sum of values calculated by multiplying the intensity of the peak derived from the (−133) plane of Li 2 TiO 3 by 100/80 is preferably 1 or less. The X-ray diffraction measurement method will be described in (1) XRD of [Various physical property measurement methods] described later.

本発明のチタン酸リチウム粉末において、Tiに対するLiの原子比Li/Tiは、0.79〜0.85であることが好ましい。この範囲であると、チタン酸リチウム粉末におけるLiTi12の割合が大きくなり、本発明のチタン酸リチウム粉末が電極材料として適用された蓄電デバイスの初期充放電容量が大きくなる。この観点から、原子比Li/Tiは、より好ましくは0.80〜0.85であり、さらに好ましくは0.81〜0.85である。 In the lithium titanate powder of the present invention, the atomic ratio Li / Ti of Li to Ti is preferably 0.79 to 0.85. Within this range, the proportion of Li 4 Ti 5 O 12 in the lithium titanate powder increases, and the initial charge / discharge capacity of the electricity storage device to which the lithium titanate powder of the present invention is applied as an electrode material increases. In this respect, the atomic ratio Li / Ti is more preferably 0.80 to 0.85, and still more preferably 0.81 to 0.85.

<表面層>
本発明のチタン酸リチウム粉末は、該チタン酸リチウム粉末を構成する粒子の粒子表面の少なくとも一部に、下記一般式(I)で表されるスルホン酸リチウム塩化合物を含む表面層を有する。前記表面層は、前記粒子表面の全体に存在することが好ましいが、前記粒子表面の少なくとも一部に存在すれば、本発明の効果を得ることができる。
<Surface layer>
The lithium titanate powder of the present invention has a surface layer containing a lithium sulfonate compound represented by the following general formula (I) on at least a part of the particle surface of the particles constituting the lithium titanate powder. The surface layer is preferably present on the entire particle surface, but if present on at least a part of the particle surface, the effects of the present invention can be obtained.

(式中、Rは、炭素数が1〜5のアルキル基、または炭素数が6〜12のアリール基を表す。) (In the formula, R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)

前記表面層は、実質的に前記スルホン酸リチウム塩化合物からなることが好ましいが、前記スルホン酸リチウム塩化合物を含んでいれば、本発明の効果を得ることができる。なお、実質的に前記スルホン酸リチウム塩化合物からなるとは、本発明の効果が著しく低下しない程度に前記スルホン酸リチウム塩化合物以外の成分が含まれることが許容されることを意味する。   The surface layer is preferably substantially composed of the lithium sulfonate compound, but the effect of the present invention can be obtained if the lithium sulfonate compound is included. In addition, substantially consisting of the said sulfonic-acid lithium salt compound means that it is accept | permitted that components other than the said sulfonic-acid lithium salt compound are contained to such an extent that the effect of this invention does not fall remarkably.

前記スルホン酸リチウム塩化合物としては、例えば、メタンスルホン酸リチウム、エタンスルホン酸リチウム、プロパン−1−スルホン酸リチウム、プロパン−2−スルホン酸リチウム、ブタン−1−スルホン酸リチウム、ブタン−2−スルホン酸リチウム、2−メチルプロパン−1−スルホン酸リチウム、2−メチルプロパン−2−スルホン酸リチウム、ペンタン−1−スルホン酸リチウム、3−メチルブタン−1−スルホン酸リチウム、2−メチルブタン−1−スルホン酸リチウム、ペンタン−2−スルホン酸リチウム、3−メチルブタン−2−スルホン酸リチウム、ペンタン−3−スルホン酸リチウム、ベンゼンスルホン酸リチウム、2−メチルベンゼンスルホン酸リチウム、3−メチルベンゼンスルホン酸リチウム、4−メチルベンゼンスルホン酸リチウム、4−エチルベンゼンスルホン酸リチウム、2,3−ジメチルベンゼンスルホン酸リチウム、2,4−ジメチルベンゼンスルホン酸リチウム、2,5−ジメチルベンゼンスルホン酸リチウム、2,6−ジメチルベンゼンスルホン酸リチウム、3,4−ジメチルベンゼンスルホン酸リチウム、3,5−ジメチルベンゼンスルホン酸リチウム、2−シクロヘキシルベンゼンスルホン酸リチウム、3−シクロヘキシルベンゼンスルホン酸リチウム、4−シクロヘキシルベンゼンスルホン酸リチウム、1,1’−ビフェニリル−2−スルホン酸リチウム、1,1’−ビフェニリル−3−スルホン酸リチウム、1,1’−ビフェニリル−4−スルホン酸リチウム、などが好適に挙げられ、これらの中でも、メタンスルホン酸リチウム、エタンスルホン酸リチウム、プロパン−1−スルホン酸リチウム、2−プロパンスルホン酸リチウム、ベンゼンスルホン酸リチウム、又は4−メチルベンゼンスルホン酸リチウムが好ましく、メタンスルホン酸リチウム、エタンスルホン酸リチウム、又はプロパン−1−スルホン酸リチウムが特に好ましい。   Examples of the lithium sulfonate compound include lithium methanesulfonate, lithium ethanesulfonate, lithium propane-1-sulfonate, lithium propane-2-sulfonate, lithium butane-1-sulfonate, and butane-2-sulfone. Lithium acid, lithium 2-methylpropane-1-sulfonate, lithium 2-methylpropane-2-sulfonate, lithium pentane-1-sulfonate, lithium 3-methylbutane-1-sulfonate, 2-methylbutane-1-sulfone Lithium acid, lithium pentane-2-sulfonate, lithium 3-methylbutane-2-sulfonate, lithium pentane-3-sulfonate, lithium benzenesulfonate, lithium 2-methylbenzenesulfonate, lithium 3-methylbenzenesulfonate, 4-methylben Lithium sulfonate, lithium 4-ethylbenzenesulfonate, lithium 2,3-dimethylbenzenesulfonate, lithium 2,4-dimethylbenzenesulfonate, lithium 2,5-dimethylbenzenesulfonate, lithium 2,6-dimethylbenzenesulfonate Lithium 3,4-dimethylbenzenesulfonate, lithium 3,5-dimethylbenzenesulfonate, lithium 2-cyclohexylbenzenesulfonate, lithium 3-cyclohexylbenzenesulfonate, lithium 4-cyclohexylbenzenesulfonate, 1,1'- Preferred examples include lithium biphenylyl-2-sulfonate, lithium 1,1′-biphenylyl-3-sulfonate, lithium 1,1′-biphenylyl-4-sulfonate, and among them, lithiated methanesulfonate , Lithium ethanesulfonate, lithium propane-1-sulfonate, lithium 2-propanesulfonate, lithium benzenesulfonate, or lithium 4-methylbenzenesulfonate, lithium methanesulfonate, lithium ethanesulfonate, or propane Particularly preferred is lithium -1-sulfonate.

また、本発明のチタン酸リチウム粉末における前記スルホン酸リチウム塩化合物の含有割合は0.1質量%〜10質量%であることが好ましい。前記含有割合の下限としては、0.3質量%以上がさらに好ましく、0.5質量%以上が特に好ましい。また、前記含有割合の上限としては、5質量%以下がさらに好ましく、2質量%以下が特に好ましい。   Moreover, it is preferable that the content rate of the said sulfonic-acid lithium salt compound in the lithium titanate powder of this invention is 0.1 mass%-10 mass%. As a minimum of the above-mentioned content rate, 0.3 mass% or more is still more preferred, and 0.5 mass% or more is especially preferred. Moreover, as an upper limit of the said content rate, 5 mass% or less is further more preferable, and 2 mass% or less is especially preferable.

本発明のチタン酸リチウム粉末は、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の全細孔容積が0.03〜0.5ml/gであることが好ましい。全細孔容積がこの範囲であれば、本発明のチタン酸リチウム粉末を蓄電デバイスに適用することで、充放電容量が大きく、入出力特性が優れることに加えて、さらに長期の高温保存前後の抵抗増加が抑制された蓄電デバイスが得られる。長期の高温保存前後の抵抗増加が抑制される効果をより向上させる観点からは、全細孔容積の下限は0.1ml/g以上であることがより好ましく、0.15ml/g以上であることがさらに好ましく、0.2ml/g以上であることが特に好ましい。また、同様の観点から、全細孔容積の上限は0.45ml/g以下であることがより好ましく、0.4ml/g以下であることがさらに好ましく、0.35ml/g以下であることが特に好ましい。なお、本発明のチタン酸リチウム粉末の全細孔容積は、ガス吸着法によって測定される全細孔容積である。ここで、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態とは、室温から600℃までのTG−DTAの測定結果から、メタンスルホン酸リチウムの融解、蒸発に伴う吸熱反応が観察されない状態であることをいい、前記表面層の除去手段は後述する。   The lithium titanate powder of the present invention preferably has a total pore volume of 0.03 to 0.5 ml / g in a state where the surface layer is removed from the lithium titanate powder of the present invention. If the total pore volume is within this range, by applying the lithium titanate powder of the present invention to an electricity storage device, the charge / discharge capacity is large and the input / output characteristics are excellent, and in addition, before and after long-term storage at high temperature. An electricity storage device in which an increase in resistance is suppressed is obtained. From the viewpoint of further improving the effect of suppressing the increase in resistance before and after long-term storage at high temperature, the lower limit of the total pore volume is more preferably 0.1 ml / g or more, and more preferably 0.15 ml / g or more. Is more preferably 0.2 ml / g or more. From the same viewpoint, the upper limit of the total pore volume is more preferably 0.45 ml / g or less, further preferably 0.4 ml / g or less, and 0.35 ml / g or less. Particularly preferred. The total pore volume of the lithium titanate powder of the present invention is the total pore volume measured by a gas adsorption method. Here, the state in which the surface layer is removed from the lithium titanate powder of the present invention means that the endothermic reaction accompanying melting and evaporation of lithium methanesulfonate is observed from the measurement results of TG-DTA from room temperature to 600 ° C. The surface layer removing means will be described later.

本発明においては、本発明のチタン酸リチウム粉末のLiTi12の(111)面のピーク半値幅からScherrerの式より算出される結晶子径をDとする。そして本発明においては、Dが80nmより大きいことが好ましい。なお、Dの測定方法については、後述の[チタン酸リチウム粉末の各種物性測定方法]の(2)結晶子径(D)にて説明する。 In the present invention, the crystallite diameter calculated from the Scherrer equation from the peak half-value width of the (111) plane of Li 4 Ti 5 O 12 of the lithium titanate powder of the present invention is D X. And in the present invention, it is preferred that D X is larger than 80 nm. The method for measuring the D X, will be described in later [lithium titanate powder physical properties measurement method] (2) crystallite diameter (D X).

本発明においては、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態のチタン酸リチウム粉末について、BET法によって比表面積を測定し、得られた比表面積から算出される比表面積相当径をDBETとする。そして本発明においては、DBETは0.1〜0.6μmが好ましい。本発明においては、は。DBETの測定方法については、後述の[チタン酸リチウム粉末の各種物性測定方法]の(4)BET径(DBET)にて説明する。 In the present invention, the specific surface area equivalent diameter calculated from the specific surface area obtained by measuring the specific surface area by the BET method for the lithium titanate powder from which the surface layer has been removed from the lithium titanate powder of the present invention. Is D BET . In the present invention, the D BET is preferably 0.1 to 0.6 μm. In the present invention, The method for measuring D BET will be described in (4) BET diameter (D BET ) in [Methods for measuring various physical properties of lithium titanate powder] described later.

本発明においては、DBETとDの比DBET/D(μm/μm)は3以下が好ましく、2以下がより好ましく、1.5以下が更に好ましく、1.1以下が特に好ましい。DBET/D(μm/μm)の下限値は特に限定されないが、通常0.6である。 In the present invention, the ratio D BET / D X (μm / μm) of D BET and D X is preferably 3 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1.5 or less, and particularly preferably 1.1 or less. The lower limit of D BET / D X (μm / μm) is not particularly limited, but is usually 0.6.

(チタン酸リチウム粉末の製造方法)
次に、本発明のチタン酸リチウム粉末の製造方法の一例を説明するが、本発明のチタン酸リチウム粉末の製造方法は以下の説明に限定されるものではない。本発明のチタン酸リチウム粉末は、Ti源およびLi源を混合する工程、焼成する工程、必要に応じて行う解砕・分級・磁選などの後処理工程により得ることができる。
(Method for producing lithium titanate powder)
Next, although an example of the manufacturing method of the lithium titanate powder of this invention is demonstrated, the manufacturing method of the lithium titanate powder of this invention is not limited to the following description. The lithium titanate powder of the present invention can be obtained by a step of mixing a Ti source and a Li source, a step of firing, and a post-treatment step such as crushing / classification / magnetic separation performed as necessary.

<原料調製工程>
本発明のチタン酸リチウム粉末の原料は、チタン原料、リチウム原料からなる。チタン原料としては、アナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン等のチタン化合物が用いられる。短時間でリチウム原料と反応し易いことが好ましく、その観点で、アナターゼ型二酸化チタンが好ましい。チタン原料の体積中位粒径(平均粒径、D50)は、短時間の焼成で、原料を十分に反応させるためには2μm以下が好ましい。リチウム原料としては、水酸化リチウム一水和物、酸化リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸リチウム等のリチウム化合物が用いられる。高温で焼成する点では、融点の高いリチウム化合物が好ましく、炭酸リチウムが特に好ましい。
<Raw material preparation process>
The raw material of the lithium titanate powder of the present invention comprises a titanium raw material and a lithium raw material. As the titanium raw material, titanium compounds such as anatase type titanium dioxide and rutile type titanium dioxide are used. It is preferable that it reacts easily with a lithium raw material in a short time, and anatase type titanium dioxide is preferable from this viewpoint. The volume median particle size (average particle size, D50) of the titanium raw material is preferably 2 μm or less in order to sufficiently react the raw material by short-time firing. As the lithium raw material, lithium compounds such as lithium hydroxide monohydrate, lithium oxide, lithium hydrogen carbonate, and lithium carbonate are used. In terms of firing at a high temperature, a lithium compound having a high melting point is preferable, and lithium carbonate is particularly preferable.

本発明においては、以上の原料からなる混合物の焼成前に、混合物を構成する混合粉末のレーザ回折・散乱型粒度分布測定機にて測定される粒度分布曲線において、D95が5μm以下になるように調製することが好ましい。全細孔容積を大きくする観点から、より好ましくは1μm以下であり、さらに好ましくは0.7μm以下であり、特に好ましくは0.5μm以下である。ここで、D95とは、体積分率で計算した累積体積頻度が、粒径の小さい方から積算して95%になる粒径のことである。混合物は、以上のように調製された混合粉末であっても、あるいは、以上のように調製された混合粉末を造粒して得られた造粒粉末であっても良い。また、焼成に供する混合物の状態を、以上の混合粉末または造粒粉末を含むスラリー状としても良い。混合物が造粒粉末である場合は、造粒粉末のD95が5μm以下である必要はなく、D95が5μm以下の混合粉末を造粒して得られた造粒粉末であることが好ましい。   In the present invention, before firing the mixture composed of the above raw materials, the particle size distribution curve measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring machine of the mixed powder constituting the mixture is such that D95 is 5 μm or less. It is preferable to prepare. From the viewpoint of increasing the total pore volume, it is more preferably 1 μm or less, still more preferably 0.7 μm or less, and particularly preferably 0.5 μm or less. Here, D95 is a particle size in which the cumulative volume frequency calculated by the volume fraction is 95% when integrated from the smaller particle size. The mixture may be a mixed powder prepared as described above, or a granulated powder obtained by granulating the mixed powder prepared as described above. Moreover, it is good also considering the state of the mixture used for baking as the slurry form containing the above mixed powder or granulated powder. When the mixture is a granulated powder, the D95 of the granulated powder is not necessarily 5 μm or less, and is preferably a granulated powder obtained by granulating a mixed powder having a D95 of 5 μm or less.

混合物の調製方法としては、次に挙げる方法を採用することができる。第一の方法は、原料を調合後、混合と同時に粉砕を行う方法である。第二の方法は、各原料を混合後のD95が5μm以下になるまで粉砕した後、これらを混合、あるいは軽く粉砕しながら混合する方法である。第三の方法は、各原料を晶析などの方法によって微粒子からなる粉末を製造し、必要に応じて分級して、これらを混合、あるいは軽く粉砕しながら混合する方法である。なかでも、第一の方法において、原料の混合と同時に粉砕を行う方法は、工程が少ない方法なので工業的に有利な方法である。また、同時に導電助剤を添加しても良い。   As a method for preparing the mixture, the following methods can be employed. The first method is a method in which the raw materials are mixed and then pulverized simultaneously with mixing. The second method is a method in which each raw material is pulverized until D95 after mixing becomes 5 μm or less, and then mixed or mixed while lightly pulverizing. The third method is a method in which powders made of fine particles are produced from each raw material by a method such as crystallization, classified as necessary, and mixed while mixing or lightly pulverizing. Among them, in the first method, the method of pulverizing simultaneously with the mixing of the raw materials is an industrially advantageous method because it involves fewer steps. Moreover, you may add a conductive support agent simultaneously.

得られた混合物が混合粉末である場合は、そのまま次の焼成工程に供することができる。混合粉末からなる混合スラリーである場合は、混合スラリーをスプレードライヤーなどによって造粒・乾燥した後に次の焼成工程に供することができる。焼成がロータリーキルン炉を用いて行われる場合は、混合スラリーのまま炉内に供することができる。   When the obtained mixture is a mixed powder, it can be directly used for the next firing step. In the case of a mixed slurry made of a mixed powder, the mixed slurry can be granulated and dried with a spray dryer or the like and then subjected to the next firing step. When baking is performed using a rotary kiln furnace, it can use in a furnace with a mixed slurry.

<焼成工程>
次いで、得られた混合物を焼成する。焼成により得られる粉末の比表面積相当径を小さく、また結晶子径を大きくする観点からは、高温かつ短時間で焼成することが好ましい。このような観点から、焼成時の最高温度は、好ましくは800〜1100℃であり、より好ましくは850〜1100℃であり、更に好ましくは900〜1000℃である。同様に前記観点から、焼成時の最高温度での保持時間は、好ましくは2〜90分であり、より好ましくは5〜60分であり、更に好ましくは5〜45分である。焼成時の最高温度が高い時には、より短い保持時間を選択することが好ましい。同様に、焼成により得られる粉末の比表面積相当径を小さく、また結晶子径を大きくする観点から、焼成時の昇温過程においては、700〜800℃の滞留時間を特に短くすることが好ましく、例えば15分以内が好ましい。
<Baking process>
The resulting mixture is then fired. From the viewpoint of reducing the equivalent surface area diameter of the powder obtained by firing and increasing the crystallite diameter, firing is preferably performed at a high temperature for a short time. From such a viewpoint, the maximum temperature during firing is preferably 800 to 1100 ° C, more preferably 850 to 1100 ° C, and further preferably 900 to 1000 ° C. Similarly, from the above viewpoint, the holding time at the maximum temperature during firing is preferably 2 to 90 minutes, more preferably 5 to 60 minutes, and further preferably 5 to 45 minutes. When the maximum temperature during firing is high, it is preferable to select a shorter holding time. Likewise, from the viewpoint of reducing the specific surface area equivalent diameter of the powder obtained by firing and increasing the crystallite diameter, it is preferable to particularly shorten the residence time at 700 to 800 ° C. in the heating process during firing. For example, it is preferably within 15 minutes.

このような条件で焼成できる方法であれば、焼成方法は特に限定されるものではない。利用できる焼成炉としては、固定床式焼成炉、ローラーハース式焼成炉、メッシュベルト式焼成炉、流動床式、ロータリーキルン式焼成炉が挙げられる。ただし、短時間で効率的な焼成をする場合は、ローラーハース式焼成炉、メッシュベルト式焼成炉、ロータリーキルン式焼成炉が好ましい。匣鉢に混合物を収容して焼成するローラーハース式焼成炉、またはメッシュベルト式焼成炉を用いる場合は、焼成時の混合物の温度分布の均一性を確保して得られるチタン酸リチウムの品質を一定にするためには、匣鉢への混合物の収容量を少量にすることが好ましい。   The firing method is not particularly limited as long as it can be fired under such conditions. Examples of the firing furnace that can be used include a fixed bed type firing furnace, a roller hearth type firing furnace, a mesh belt type firing furnace, a fluidized bed type, and a rotary kiln type firing furnace. However, when performing efficient firing in a short time, a roller hearth firing furnace, a mesh belt firing furnace, and a rotary kiln firing furnace are preferable. When using a roller hearth type baking furnace or a mesh belt type baking furnace in which the mixture is stored and fired in a mortar, the quality of the lithium titanate obtained by ensuring the uniformity of the temperature distribution of the mixture during baking is constant. In order to make it small, it is preferable to make the accommodation amount of the mixture into a mortar small.

ロータリーキルン式焼成炉は、混合物を収容する容器が不要で、連続的に混合物を投入しながら焼成が出来る点、被焼成物への熱履歴が均一で、均質なチタン酸リチウムを得ることが出来る点から、本発明のチタン酸リチウム粉末を製造するには特に好ましい焼成炉である。   The rotary kiln-type firing furnace does not require a container to contain the mixture, can be fired while continuously charging the mixture, has a uniform heat history on the material to be fired, and can obtain homogeneous lithium titanate From this, it is a particularly preferable firing furnace for producing the lithium titanate powder of the present invention.

焼成時の雰囲気は、脱離した水分や炭酸ガスが排除できる雰囲気であれば、焼成炉に関わらず特に限定されるものではない。通常は、圧縮空気を用いた空気雰囲気とするが、酸素、窒素、または水素雰囲気などでも良い。   The atmosphere at the time of firing is not particularly limited regardless of the firing furnace, as long as the desorbed moisture and carbon dioxide gas can be removed. Usually, an air atmosphere using compressed air is used, but an oxygen, nitrogen, or hydrogen atmosphere may be used.

<解砕・分級工程>
以上のようにして得られた焼成後のチタン酸リチウム粉末については、必要に応じて凝集を解す程度の解砕や分級を行うことができる。
<Disintegration / classification process>
The fired lithium titanate powder obtained as described above can be crushed or classified to the extent that it can be agglomerated as necessary.

<表面処理工程>
得られた焼成後のチタン酸リチウム粉末、またはその後に解砕や分級を施されたチタン酸リチウム粉末の粒子表面に、スルホン酸リチウム塩を含む表面層を形成する処理を行う。その方法は特に限定されないが、本発明のチタン酸リチウム粉末を構成する粒子の表面に、満遍なく均一に表面層を形成するには湿式法による表面処理が好適である。スルホン酸リチウム塩が完全に溶解する溶媒に、チタン酸リチウム粉末とスルホン酸リチウム塩とを投入し、スルホン酸リチウム塩が溶解した溶液に、チタン酸リチウム粉末を均一に分散させることが可能な混合装置、例えば、ヘンシェルミキサー、超音波分散装置、ホモミキサー、ボールミル、遠心式ボールミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、アトライター式の高速ボールミル、ビーズミル、ロールミル等を用いて混合する。溶媒としては、スルホン酸リチウム塩を溶解できる液体であれば特に限定されないが、経済性、使用後の処分の容易さ、環境負荷の観点などから、イオン交換水などの水を用いることが好ましい。次いで、得られた、チタン酸リチウム粉末が均一に分散したスルホン酸リチウム塩溶液を乾燥処理することで、粒子表面にスルホン酸リチウム塩の表面層を有するチタン酸リチウム粉末を得ることができる。乾燥処理の方法としては、特に限定されないが、スプレードライヤーなどによる噴霧乾燥法が効率的で好ましい。また、以上のような表面処理方法を採用すれば、溶媒に投入するチタン酸リチウム粉末とスルホン酸リチウム塩の合計質量に対するスルホン酸リチウム塩の質量の割合が、本発明のチタン酸リチウム粉末におけるスルホン酸リチウム塩化合物の含有割合となるので、前記スルホン酸リチウム塩化合物の含有割合を容易に調節することができる。
<Surface treatment process>
A treatment is performed to form a surface layer containing a lithium sulfonate salt on the surface of the particles of the obtained lithium titanate powder after firing or the lithium titanate powder that has been crushed or classified thereafter. The method is not particularly limited, but surface treatment by a wet method is suitable for uniformly and uniformly forming a surface layer on the surface of the particles constituting the lithium titanate powder of the present invention. Mixing in which lithium titanate powder and lithium sulfonate are put into a solvent in which lithium sulfonate is completely dissolved, and lithium titanate powder can be uniformly dispersed in a solution in which lithium sulfonate is dissolved Mixing is performed using an apparatus such as a Henschel mixer, an ultrasonic dispersion apparatus, a homomixer, a ball mill, a centrifugal ball mill, a planetary ball mill, a vibrating ball mill, an attritor type high-speed ball mill, a bead mill, a roll mill, or the like. The solvent is not particularly limited as long as it is a liquid that can dissolve the lithium sulfonate, but it is preferable to use water such as ion-exchanged water from the viewpoints of economy, ease of disposal after use, and environmental burden. Next, by drying the obtained lithium sulfonate solution in which the lithium titanate powder is uniformly dispersed, a lithium titanate powder having a surface layer of lithium sulfonate on the particle surface can be obtained. The drying method is not particularly limited, but a spray drying method using a spray dryer or the like is efficient and preferable. Further, when the surface treatment method as described above is adopted, the ratio of the mass of the lithium sulfonate salt to the total mass of the lithium titanate powder and the lithium sulfonate salt added to the solvent is the sulfone in the lithium titanate powder of the present invention. Since it becomes the content rate of an acid lithium salt compound, the content rate of the said sulfonic-acid lithium salt compound can be adjusted easily.

(活物質材料)
本発明の活物質材料は、本発明のチタン酸リチウム粉末を含むものであり、本発明のチタン酸リチウム粉末以外の物質を1種または2種以上含んでいてもよい。本発明のチタン酸リチウム粉末以外の物質としては、例えば、炭素材料〔熱分解炭素類、コークス類、グラファイト類(人造黒鉛、天然黒鉛等)、有機高分子化合物燃焼体、炭素繊維〕、スズやスズ化合物、ケイ素やケイ素化合物が使用される。
(Active material)
The active material of the present invention contains the lithium titanate powder of the present invention, and may contain one or more substances other than the lithium titanate powder of the present invention. Examples of substances other than the lithium titanate powder of the present invention include carbon materials (pyrolytic carbons, cokes, graphites (artificial graphite, natural graphite, etc.), organic polymer compound combustion bodies, carbon fibers), tin, and the like. Tin compounds, silicon and silicon compounds are used.

(蓄電デバイス)
本発明の蓄電デバイスは、電極すなわち正極および負極と、非水電解液と、セパレータとから構成される蓄電デバイスであって、前記電極が本発明の活物質材料を含む。本発明の活物質材料は、正極および負極のいずれに含まれても良いが、負極に含まれることが好ましい。前記活物質材料は、通常、電極シートの形態にて用いられる。本発明の蓄電デバイスとして具体的には、前記活物質材料を含む電極へのリチウムイオンのインターカレーション、脱インターカレーションを利用してエネルギーを貯蔵、放出するデバイスであって、例えば、ハイブリッドキャパシタやリチウム電池などが挙げられる。
(Electric storage device)
The electricity storage device of the present invention is an electricity storage device composed of electrodes, that is, a positive electrode and a negative electrode, a nonaqueous electrolytic solution, and a separator, and the electrode includes the active material of the present invention. The active material of the present invention may be contained in either the positive electrode or the negative electrode, but is preferably contained in the negative electrode. The active material is usually used in the form of an electrode sheet. Specifically, the electricity storage device of the present invention is a device for storing and releasing energy using intercalation and deintercalation of lithium ions to an electrode containing the active material, for example, a hybrid capacitor And lithium batteries.

(ハイブリッドキャパシタ)
本発明のハイブリッドキャパシタとしては、正極に、活性炭など電気二重層キャパシタの電極材料と同様の物理的な吸着によって容量が形成される活物質や、グラファイトなど物理的な吸着とインターカレーション、脱インターカレーションによって容量が形成される活物質や、導電性高分子などレドックスにより容量が形成される活物質を使用し、負極に本発明の活物質材料を使用するデバイスである。前記活物質材料は、通常、電極シートの形態にて用いられる。
(Hybrid capacitor)
As the hybrid capacitor of the present invention, an active material having a capacity formed by physical adsorption similar to the electrode material of an electric double layer capacitor such as activated carbon, or physical adsorption and intercalation such as graphite, deintercalation, etc. This is a device that uses an active material whose capacity is formed by redox, such as a conductive polymer, and an active material of the present invention for the negative electrode. The active material is usually used in the form of an electrode sheet.

(リチウム電池)
本発明のリチウム電池は、リチウム一次電池およびリチウム二次電池を総称する。また、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
(Lithium battery)
The lithium battery of the present invention is a generic term for a lithium primary battery and a lithium secondary battery. In this specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery.

前記リチウム電池は、正極、負極および非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液等により構成されているが、本発明の活物質材料は電極材料として用いることができる。本発明の活物質材料は、通常、電極シートの形態にて用いられる。本発明の活物質材料は、正極活物質および負極活物質のいずれとして用いてもよいが、以下には負極活物質として用いた場合を説明する。   The lithium battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, and the like, but the active material of the present invention can be used as an electrode material. The active material of the present invention is usually used in the form of an electrode sheet. The active material of the present invention may be used as either a positive electrode active material or a negative electrode active material, but the case where it is used as a negative electrode active material will be described below.

(負極)
負極は、負極集電体の片面または両面に、負極活物質(本発明の活物質材料)、導電剤および結着剤を含む合剤層を有する。この合剤層は、通常、電極シートの形態とされる。
(Negative electrode)
The negative electrode has a mixture layer containing a negative electrode active material (the active material of the present invention), a conductive agent, and a binder on one surface or both surfaces of the negative electrode current collector. This mixture layer is usually in the form of an electrode sheet.

前記負極用の導電剤としては、化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チェンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、単相カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ(グラファイト層が多層同心円筒状)(非魚骨状)、カップ積層型カーボンナノチューブ(魚骨状(フィッシュボーン))、節型カーボンナノファイバー(非魚骨構造)、プレートレット型カーボンナノファイバー(トランプ状)等のカーボンナノチューブ類等が挙げられる。また、グラファイト類とカーボンブラック類とカーボンナノチューブ類を適宜混合して用いてもよい。特に限定されることはないが、カーボンブラック類の比表面積は好ましくは30〜3000m/gであり、さらに好ましくは50〜2000m/gである。30m/g未満の比表面積では、活物質との接触面積が減少するため、導電性が取れなくなり、内部抵抗が上昇することになる。3000m/g超の比表面積になると、塗料化に必要となる溶媒量が増えるため、電極密度を向上させることがより困難になり、合剤層の高容量化に適さない。また、グラファイト類の比表面積は、好ましくは30〜600m/gであり、さらに好ましくは50〜500m/gである。30m/g未満の比表面積では、活物質との接触面積が減少するため、導電性が取れなくなり、内部抵抗が上昇することになる。600m/g超の比表面積になると、塗料化に必要となる溶媒量が増えるため、電極密度を向上させることがより困難になり、合剤層の高容量化に適さない。また、カーボンナノチューブ類のアスペクト比は、2〜150であり、好ましくは2〜50、より好ましくは2〜30、さらに好ましくは2〜20である。アスペクト比が大きいと、形成される繊維の構造が円筒チューブ状に近づき、1本の繊維における繊維軸方向の導電性は向上するが、構造単位胴部を構成するグラファイト網面の開放端が繊維外周面に露出する頻度が低くなるため、隣接繊維間の導電性が悪化する。一方、アスペクト比が小さいと構造単位胴部を構成するグラファイト網面の開放端が繊維外周面に露出する頻度が高くなるため、隣接繊維間の導電性は向上するが、繊維外周面が、繊維軸方向に短いグラファイト網面が多数連結して構成されるため、1本の繊維における繊維軸方向の導電性が損なわれる。 The conductive agent for the negative electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. For example, natural graphite (flaky graphite, etc.), graphite such as artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, single-phase carbon nanotube, multi-walled carbon nanotube (Graphite layer is multi-layer concentric cylinder) (non-fishbone), cup-stacked carbon nanotube (fishbone) (fishbone), nodal carbon nanofiber (non-fishbone structure), platelet-type carbon nanofiber ( And carbon nanotubes such as a playing card). Further, graphites, carbon blacks, and carbon nanotubes may be appropriately mixed and used. There is no particular limitation, specific surface area of the carbon blacks is preferably 30~3000m 2 / g, more preferably from 50~2000m 2 / g. When the specific surface area is less than 30 m 2 / g, the contact area with the active material decreases, so that the electrical conductivity cannot be obtained and the internal resistance increases. When the specific surface area exceeds 3000 m 2 / g, the amount of solvent required for coating increases, so it becomes more difficult to improve the electrode density, and it is not suitable for increasing the capacity of the mixture layer. The specific surface area of the graphite is preferably 30 to 600 m 2 / g, more preferably 50 to 500 m 2 / g. When the specific surface area is less than 30 m 2 / g, the contact area with the active material decreases, so that the electrical conductivity cannot be obtained and the internal resistance increases. When the specific surface area exceeds 600 m 2 / g, the amount of solvent required for coating increases, so it becomes more difficult to improve the electrode density, and it is not suitable for increasing the capacity of the mixture layer. Moreover, the aspect ratio of carbon nanotubes is 2-150, Preferably it is 2-50, More preferably, it is 2-30, More preferably, it is 2-20. When the aspect ratio is large, the structure of the formed fiber approaches a cylindrical tube shape, and the conductivity in the fiber axis direction of one fiber is improved. However, the open end of the graphite network surface constituting the structural unit body is a fiber. Since the frequency of exposure to the outer peripheral surface is reduced, the conductivity between adjacent fibers is deteriorated. On the other hand, when the aspect ratio is small, the open end of the graphite mesh surface constituting the structural unit body portion is more frequently exposed to the outer peripheral surface of the fiber, so that the conductivity between adjacent fibers is improved. Since many short graphite mesh surfaces are connected in the axial direction, conductivity in the fiber axial direction of one fiber is impaired.

前記導電助剤の添加量は、活物質の比表面積や導電助剤の種類や組合せにより異なるため、最適化を行うべきであるが、合剤層中に、好ましくは0.1〜10質量%であり、さらに好ましくは0.5〜5質量%である。0.1質量%未満では、合剤層の導電性が確保できなくなり、10質量%超では、活物質比率が減少し、合剤層の単位質量および単位体積あたりの蓄電デバイスの放電容量が不十分になるため高容量化に適さない。   Since the addition amount of the conductive auxiliary agent varies depending on the specific surface area of the active material and the type and combination of the conductive auxiliary agent, it should be optimized, but preferably 0.1 to 10% by mass in the mixture layer. More preferably, it is 0.5-5 mass%. If it is less than 0.1% by mass, the conductivity of the mixture layer cannot be ensured, and if it exceeds 10% by mass, the active material ratio decreases, and the unit mass of the mixture layer and the discharge capacity of the electricity storage device per unit volume are inadequate. It is not suitable for high capacity because it is sufficient.

前記負極用の結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルピロシドン(PVP)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。特に限定されることはないが、ポリフッ化ビニリデンの分子量は、好ましくは2万〜20万である。合剤層の結着性を確保する観点から、2.5万以上であることが好ましく、3万以上であることがより好ましく、5万以上であることがさらに好ましい。活物質と導電剤との接触を妨げずに導電性が確保する観点から、15万以下であることが好ましい。特に活物質の比表面積が10m/g以上の場合には、分子量は10万以上であることが好ましい。 Examples of the binder for the negative electrode include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylpyrosidone (PVP), a copolymer of styrene and butadiene (SBR), and a copolymer of acrylonitrile and butadiene. Examples thereof include a polymer (NBR) and carboxymethyl cellulose (CMC). Although not particularly limited, the molecular weight of polyvinylidene fluoride is preferably 20,000 to 200,000. From the viewpoint of securing the binding property of the mixture layer, it is preferably 25,000 or more, more preferably 30,000 or more, and further preferably 50,000 or more. From the viewpoint of ensuring conductivity without hindering contact between the active material and the conductive agent, it is preferably 150,000 or less. In particular, when the specific surface area of the active material is 10 m 2 / g or more, the molecular weight is preferably 100,000 or more.

結着剤の添加量は、活物質の比表面積や導電助剤の種類や組合せにより異なるため、最適化を行うべきであるが、合剤層中に、好ましくは0.2〜15質量%である。結着性を高め合剤層の強度を確保する観点から、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%以上であることがさらに好ましい。活物質比率が減少し、合剤層の単位質量および単位体積あたりの蓄電デバイスの放電容量を低減させない観点から、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。   The addition amount of the binder varies depending on the specific surface area of the active material and the type and combination of the conductive aids, and therefore should be optimized. In the mixture layer, preferably 0.2 to 15% by mass. is there. From the viewpoint of enhancing the binding property and securing the strength of the mixture layer, it is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 2% by mass or more. From the viewpoint of reducing the active material ratio and not reducing the unit mass of the mixture layer and the discharge capacity of the electricity storage device per unit volume, it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.

前記負極集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、焼成炭素、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理させたもの等が挙げられる。また、これらの材料の表面を酸化してもよく、表面処理により負極集電体表面に凹凸を付けてもよい。また、前記負極集電体の形態としては、例えば、シート、ネット、フォイル、フィルム、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発砲体、繊維群、不織布の成形体などが挙げられる。   Examples of the negative electrode current collector include aluminum, stainless steel, nickel, copper, titanium, calcined carbon, and copper or stainless steel having a surface treated with carbon, nickel, titanium, or silver. Moreover, the surface of these materials may be oxidized, and an unevenness | corrugation may be given to the negative electrode collector surface by surface treatment. Examples of the form of the negative electrode current collector include a sheet, a net, a foil, a film, a punched one, a lath body, a porous body, a foamed body, a fiber group, and a nonwoven fabric molded body.

前記負極は、負極活物質(本発明の活物質材料)、導電剤および結着剤を溶剤中に均一に混合し塗料化した後、前記負極集電体上に塗布し、乾燥、圧縮することによって得ることができる。   The negative electrode is prepared by uniformly mixing a negative electrode active material (the active material of the present invention), a conductive agent and a binder in a solvent to form a paint, and then applying the mixture onto the negative electrode current collector, followed by drying and compression. Can be obtained by:

負極活物質(本発明の活物質材料)、導電剤および結着剤を溶剤中に均一に混合し塗料化する方法としては、例えば、プラネタリーミキサーなどの混練容器内で攪拌棒が自転しながら公転するタイプの混練機、二軸押し出し型混練機、遊星式撹拌脱泡装置、ビーズミル、高速旋回型ミキサ、粉体吸引連続溶解分散装置などを用いることができる。また、製造工程として、固形分濃度によって工程を分け、これらの装置を使い分けてもよい。   As a method of uniformly mixing a negative electrode active material (active material of the present invention), a conductive agent and a binder in a solvent to form a paint, for example, while a stirring bar rotates in a kneading container such as a planetary mixer A revolving type kneader, a twin-screw extrusion type kneader, a planetary stirring and defoaming device, a bead mill, a high-speed swirling mixer, a powder suction continuous dissolution and dispersion device, and the like can be used. Moreover, as a manufacturing process, you may divide a process according to solid content concentration and use these apparatuses properly.

負極活物質(本発明の活物質材料)、導電剤および結着剤を溶剤中に均一に混合するには、活物質の比表面積、導電助剤の種類、結着剤の種類やこれらの組合せにより異なるため、最適化を行うべきであるが、プラネタリーミキサーなどの混練容器内で攪拌棒が自転しながら公転するタイプの混練機、二軸押し出し型混練機、遊星式撹拌脱泡装置などを用いる場合には、製造工程として固形分濃度によって工程を分け、固形分濃度が高い状態で混練した後、徐々に固形分濃度を下げ塗料の粘度を調製するのが好ましい。固形分濃度が高い状態としては、好ましくは60〜90質量%、さらに好ましくは70〜90質量%である。60質量%未満では、せん断力が得られず、90質量%超では装置の負荷が大きくなるため適さない。   In order to uniformly mix the negative electrode active material (the active material of the present invention), the conductive agent and the binder in the solvent, the specific surface area of the active material, the type of conductive auxiliary agent, the type of binder, and combinations thereof However, optimization should be performed, but a kneader of a type in which a stirring bar revolves in a kneading container such as a planetary mixer, a twin-screw extrusion kneader, a planetary stirring deaerator, etc. When used, it is preferable to divide the process according to the solid content concentration as a manufacturing process, knead in a state where the solid content concentration is high, and then gradually reduce the solid content concentration to adjust the viscosity of the paint. The state where the solid content concentration is high is preferably 60 to 90% by mass, and more preferably 70 to 90% by mass. If it is less than 60% by mass, a shearing force cannot be obtained, and if it exceeds 90% by mass, the load on the apparatus becomes large.

混合手順としては、特に限定されることはないが、負極活物質と導電剤と結着剤を同時に溶剤中で混合する方法、導電剤と結着剤をあらかじめ溶剤中で混合した後に負極活物質を追加混合する方法、負極活物質スラリーと導電剤スラリーと結着剤溶液あらかじめ作製し、それぞれを混合する方法などが挙げられる。これらの中でも均一に分散させるには、導電剤と結着剤をあらかじめ溶剤中で混合した後に負極活物質を追加混合する方法および負極活物質スラリーと導電剤スラリーと結着剤溶液あらかじめ作製し、それぞれを混合する方法が好ましい。   The mixing procedure is not particularly limited, but a method in which the negative electrode active material, the conductive agent and the binder are mixed in the solvent at the same time, the conductive agent and the binder are mixed in advance in the solvent, and then the negative electrode active material And a method in which the negative electrode active material slurry, the conductive agent slurry, and the binder solution are prepared in advance and mixed together. Among these, in order to disperse uniformly, a method of additionally mixing the negative electrode active material after previously mixing the conductive agent and the binder in a solvent and the negative electrode active material slurry, the conductive agent slurry and the binder solution are prepared in advance, The method of mixing each is preferable.

溶剤としては、水や有機溶媒を用いることができる。有機溶剤としては、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなど非プロトン性有機溶媒を単独、または2種類以上混合したものが挙げられ、好ましくはN−メチルピロリドンである。   As the solvent, water or an organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include aprotic organic solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, and dimethylformamide, or a mixture of two or more kinds, preferably N-methylpyrrolidone.

溶剤に水を用いる場合には、結着剤を凝集させないために製造工程として最後の粘度調整の工程で添加するのが好ましい。また、塗料のpHが高くなると負極集電体としてアルミニウムを用いた場合には、アルミニウムの腐食が起こるため、酸性化合物を加えて、腐食が起こらないpHまで下げるのが好ましい。酸性化合物としては、無機酸や有機酸のどちらも使用できる。無機酸としては、好ましくはリン酸、ホウ酸、シュウ酸であり、より好ましくはシュウ酸である。有機酸としては、好ましくは有機カルボン酸である。溶剤に有機溶剤を用いる場合には、結着剤をあらかじめ有機溶剤に溶解させて使用するのが好ましい。   When water is used as the solvent, it is preferably added in the final viscosity adjustment step as a production step in order not to cause the binder to aggregate. In addition, when aluminum is used as the negative electrode current collector when the pH of the coating is high, corrosion of aluminum occurs. Therefore, it is preferable to add an acidic compound to lower the pH at which corrosion does not occur. As the acidic compound, either an inorganic acid or an organic acid can be used. As the inorganic acid, phosphoric acid, boric acid and oxalic acid are preferable, and oxalic acid is more preferable. The organic acid is preferably an organic carboxylic acid. When an organic solvent is used as the solvent, it is preferable to use the binder by dissolving it in an organic solvent in advance.

(正極)
正極は、正極集電体の片面または両面に、正極活物質、導電剤および結着剤を含む合剤層を有する。
(Positive electrode)
The positive electrode has a mixture layer containing a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder on one or both surfaces of the positive electrode current collector.

前記正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出可能な材料が使用され、例えば、活物質としては、コバルト、マンガン、ニッケルを含有するリチウムとの複合金属酸化物やリチウム含有オリビン型リン酸塩などが挙げられ、これらの正極活物質は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。このような複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiCo1−xNi(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi1/2Mn3/2等が挙げられ、これらのリチウム複合酸化物の一部は他元素で置換してもよく、コバルト、マンガン、ニッケルの一部をSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cu、Bi、Mo、La等の少なくとも1種以上の元素で置換したり、Oの一部をSやFで置換したり、あるいは、これらの他元素を含有する化合物を被覆することができる。リチウム含有オリビン型リン酸塩としては、例えば、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPO、LiFe1−xPO(MはCo、Ni、Mn、Cu、Zn、およびCdから選ばれる少なくとも1種であり、xは、0≦x≦0.5である。)等が挙げられる。 As the positive electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium is used. For example, as the active material, a composite metal oxide with lithium containing cobalt, manganese, nickel, lithium-containing olivine-type phosphate, or the like These positive electrode active materials can be used singly or in combination of two or more. Examples of such composite metal oxides include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn. 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 and the like. A part of these lithium composite oxides may be substituted with other elements, and a part of cobalt, manganese, nickel may be replaced with Sn. , Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, Bi, Mo, La, etc., or a part of O is replaced with S or F Alternatively, a compound containing these other elements can be coated. Examples of the lithium-containing olivine-type phosphate include LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 , LiFe 1-x M x PO 4 (M is selected from Co, Ni, Mn, Cu, Zn, and Cd). At least one, and x is 0 ≦ x ≦ 0.5.

前記正極用の導電剤および結着剤としては、負極と同様のものが挙げられる。前記正極集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、焼成炭素、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀を表面処理させたもの等が挙げられる。これらの材料の表面を酸化してもよく、表面処理により正極集電体表面に凹凸を付けてもよい。また、集電体の形態としては、例えば、シート、ネット、フォイル、フィルム、パンチングされたもの、ラス体、多孔質体、発砲体、繊維群、不織布の成形体などが挙げられる。   Examples of the conductive agent and binder for the positive electrode include the same as those for the negative electrode. Examples of the positive electrode current collector include aluminum, stainless steel, nickel, titanium, calcined carbon, and aluminum or stainless steel having a surface treated with carbon, nickel, titanium, or silver. The surface of these materials may be oxidized, and the surface of the positive electrode current collector may be uneven by surface treatment. Examples of the shape of the current collector include a sheet, a net, a foil, a film, a punched one, a lath body, a porous body, a foamed body, a fiber group, and a nonwoven fabric molded body.

(非水電解液)
非水電解液は、非水溶媒中に電解質塩を溶解させたものである。この非水電解液には特に制限は無く、種々のものを用いることができる。
(Nonaqueous electrolyte)
The nonaqueous electrolytic solution is obtained by dissolving an electrolyte salt in a nonaqueous solvent. There is no restriction | limiting in particular in this non-aqueous electrolyte, A various thing can be used.

前記電解質塩としては、非水電解質に溶解するものが用いられ、例えば、LiPF、LiBF、LiPO、LiN(SOF)、LiClO等の無機リチウム塩、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CF、LiPF(iso−C、LiPF(iso−C)等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩や、(CF(SONLi、(CF(SONLi等の環状のフッ化アルキレン鎖を含有するリチウム塩、ビス[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウムやジフルオロ[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム等のオキサレート錯体をアニオンとするリチウム塩が挙げられる。これらの中でも、特に好ましい電解質塩は、LiPF、LiBF、LiPO、およびLiN(SOF)であり、最も好ましい電解質塩はLiPFである。これらの電解質塩は、1種単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 As the electrolyte salt, one that dissolves in a non-aqueous electrolyte is used. For example, an inorganic lithium salt such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiPO 2 F 2 , LiN (SO 2 F) 2 , LiClO 4, or LiN (SO 2). CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiCF 3 SO 3, LiC (SO 2 CF 3) 3, LiPF 4 (CF 3) 2, LiPF 3 (C 2 F 5) 3, LiPF 3 Lithium salts containing a chain-like fluorinated alkyl group such as (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ), and (CF 2 ) 2 ( SO 2 ) 2 NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 NLi and other lithium salts containing cyclic fluorinated alkylene chains, bis [oxalate-O, O ′] lithium borate and diflu Examples thereof include lithium salts using an oxalate complex such as oro [oxalate-O, O ′] lithium borate as an anion. Among these, particularly preferable electrolyte salts are LiPF 6 , LiBF 4 , LiPO 2 F 2 , and LiN (SO 2 F) 2 , and the most preferable electrolyte salt is LiPF 6 . These electrolyte salts can be used singly or in combination of two or more.

これら全電解質塩が溶解されて使用される濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.5M以上がより好ましく、0.7M以上が更に好ましい。またその上限は、2.5M以下が好ましく、2.0M以下がより好ましく、1.5M以下が更に好ましい。   The concentration used by dissolving all the electrolyte salts is usually preferably 0.3 M or more, more preferably 0.5 M or more, and even more preferably 0.7 M or more with respect to the non-aqueous solvent. Moreover, the upper limit is preferably 2.5 M or less, more preferably 2.0 M or less, and even more preferably 1.5 M or less.

また、これらの電解質塩の好適な組み合わせとしては、LiPFを含み、さらにLiBF、LiPO、およびLiN(SOF)から選ばれる一種または二種以上のリチウム塩が非水電解液中に含まれている場合である。この組み合わせの場合は、本発明の蓄電デバイスの、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が特に大きくなる。また、LiPF以外のリチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上であると、蓄電デバイスの、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が発揮されやすく、1.0M以下であると、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が低下する懸念が少ないので好ましい。好ましくは0.01M以上、特に好ましくは0.03M以上、最も好ましくは0.04M以上である。その上限は、好ましくは0.8M以下、さらに好ましくは0.6M以下、特に好ましくは0.4M以下である。 In addition, as a preferable combination of these electrolyte salts, LiPF 6 is included, and one or more lithium salts selected from LiBF 4 , LiPO 2 F 2 , and LiN (SO 2 F) 2 are non-aqueous electrolysis. This is the case when it is contained in the liquid. In the case of this combination, the effect of suppressing the resistance change before and after long-term storage at high temperature of the electricity storage device of the present invention is particularly great. Further, when the proportion of the lithium salt other than LiPF 6 in the non-aqueous solvent is 0.001M or more, the effect of suppressing the resistance change of the electricity storage device before and after long-term high-temperature charge storage is easily exhibited, and 1.0M The following is preferable because there is little concern that the effect of suppressing resistance change before and after long-term high-temperature charge storage is reduced. Preferably it is 0.01M or more, Especially preferably, it is 0.03M or more, Most preferably, it is 0.04M or more. The upper limit is preferably 0.8M or less, more preferably 0.6M or less, and particularly preferably 0.4M or less.

前記非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状エステル、エーテル、アミド、リン酸エステル、スルホン、ラクトン、ニトリル、S=O結合含有化合物等が挙げられる。なお、「鎖状エステル」なる用語は、鎖状カーボネートおよび鎖状カルボン酸エステルを含む概念として用いる。   Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates, chain esters, ethers, amides, phosphate esters, sulfones, lactones, nitriles, and S═O bond-containing compounds. The term “chain ester” is used as a concept including a chain carbonate and a chain carboxylic acid ester.

前記非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとラクトンとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとエーテルの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートと鎖状エステルとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートとニトリルとの組合せ、環状カーボネート類と鎖状カーボネートとS=O結合含有化合物との組合せ等が挙げられる。   The non-aqueous solvent is usually used as a mixture in order to achieve appropriate physical properties. The combination includes, for example, a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate, a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and a lactone, a combination of a cyclic carbonate, a chain carbonate and an ether, a cyclic carbonate, a chain carbonate and a chain ester. Combinations, combinations of cyclic carbonates, chain carbonates, and nitriles, combinations of cyclic carbonates, chain carbonates, and S═O bond-containing compounds are included.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、トランスもしくはシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(以下、両者を総称して「DFEC」という)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、および4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる一種又は二種以上が挙げられ、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよび4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる一種又は二種以上が、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果を高める観点からより好適であり、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネートおよび2,3−ブチレンカーボネートから選ばれる分枝状のアルキレン基を有する環状カーボネートの一種又は二種以上が更に好適である。   Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), trans or Cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter collectively referred to as “DFEC”), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), and 4-ethynyl-1 , 3-dioxolan-2-one (EEC) or two or more selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 4-fluoro-1,3 -Dioxolan-2-one and 4-ethynyl-1,3- One or more selected from oxolan-2-one (EEC) is more preferable from the viewpoint of enhancing the effect of suppressing resistance change before and after long-term high-temperature charge storage. Propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate and 2 One or more cyclic carbonates having a branched alkylene group selected from 1,3-butylene carbonate are more preferred.

全環状カーボネート中のアルキレン鎖を有する環状カーボネートの割合は、55体積%〜100体積%であることが好ましく、60体積%〜90体積%が更に好ましい。   The ratio of the cyclic carbonate having an alkylene chain in the total cyclic carbonate is preferably 55% by volume to 100% by volume, and more preferably 60% by volume to 90% by volume.

鎖状エステルとしては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、メチルイソプロピルカーボネート(MIPC)、メチルブチルカーボネート、およびエチルプロピルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、およびジブチルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の対称鎖状カーボネート、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、ピバリン酸プロピル等のピバリン酸エステル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酢酸メチル、および酢酸エチル(EA)から選ばれる1種又は2種以上の鎖状カルボン酸エステルが好適に挙げられる。   As the chain ester, one or more asymmetric chain carbonates selected from methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, One or more symmetrical linear carbonates selected from dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate, pivalate esters such as methyl pivalate, ethyl pivalate, and propyl pivalate Preferable examples include one or more chain carboxylic acid esters selected from methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate (EA).

前記鎖状エステルの中でも、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、プロピオン酸メチル、酢酸メチルおよび酢酸エチル(EA)から選ばれるメチル基を有する鎖状エステルが好ましく、特にメチル基を有する鎖状カーボネートが好ましい。   Among the chain esters, chain esters having a methyl group selected from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propionate, methyl acetate and ethyl acetate (EA) are preferable. In particular, a chain carbonate having a methyl group is preferred.

また、鎖状カーボネートを用いる場合には、2種以上を用いることが好ましい。さらに対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方が含まれるとより好ましく、対称鎖状カーボネートの含有量が非対称鎖状カーボネートより多く含まれると更に好ましい。   Moreover, when using chain carbonate, it is preferable to use 2 or more types. Further, it is more preferable that both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are contained, and it is further more preferable that the content of the symmetric chain carbonate is more than that of the asymmetric chain carbonate.

鎖状エステルの含有量は、特に制限されないが、非水溶媒の総体積に対して、60〜90体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が60体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、90体積%以下であれば非水電解液の電気伝導度が低下して、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が低下するおそれが少ないので上記範囲であることが好ましい。   The content of the chain ester is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 60 to 90% by volume with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. If the content is 60% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte does not become too high, and if it is 90% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte is decreased, The above range is preferable because there is little possibility that the resistance change suppressing effect is reduced.

鎖状カーボネート中に対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、51体積%以上が好ましく、55体積%以上がより好ましい。その上限としては、95体積%以下がより好ましく、85体積%以下であると更に好ましい。対称鎖状カーボネートにジメチルカーボネートが含まれると特に好ましい。また、非対称鎖状カーボネートはメチル基を有するとより好ましく、メチルエチルカーボネートが特に好ましい。上記の場合に一段と、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が向上するので好ましい。   The volume ratio of the symmetric chain carbonate in the chain carbonate is preferably 51% by volume or more, and more preferably 55% by volume or more. The upper limit is more preferably 95% by volume or less, and still more preferably 85% by volume or less. It is particularly preferred that the symmetric chain carbonate contains dimethyl carbonate. The asymmetric chain carbonate preferably has a methyl group, and methyl ethyl carbonate is particularly preferable. In the above case, it is preferable because the effect of suppressing the resistance change before and after long-term high-temperature charge storage is improved.

環状カーボネートと鎖状エステルの割合は、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果を高める観点から、環状カーボネート:鎖状エステル(体積比)が10:90〜45:55が好ましく、15:85〜40:60がより好ましく、20:80〜35:65が特に好ましい。   The ratio between the cyclic carbonate and the chain ester is preferably 10:90 to 45:55 in terms of the cyclic carbonate: chain ester (volume ratio) from the viewpoint of enhancing the effect of suppressing resistance change before and after long-term storage at high temperature. 85-40: 60 is more preferable, and 20: 80-35: 65 is particularly preferable.

(リチウム電池の構造)
本発明のリチウム電池の構造は特に限定されるものではなく、正極、負極および単層又は複層のセパレータを有するコイン型電池、さらに、正極、負極およびロール状のセパレータを有する円筒型電池や角型電池等が一例として挙げられる。
(Lithium battery structure)
The structure of the lithium battery of the present invention is not particularly limited, and a coin-type battery having a positive electrode, a negative electrode, and a single-layer or multi-layer separator, and a cylindrical battery and a corner having a positive electrode, a negative electrode, and a roll separator. An example is a type battery.

前記セパレータとしては、大きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持った絶縁性の薄膜が用いられる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース紙、ガラス繊維紙、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド微多孔膜などが挙げられ、2種以上を組み合わせて構成された多層膜としたものも用いることができる。またこれらのセパレータ表面にPVDF、シリコン樹脂、ゴム系樹脂などの樹脂や、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化マグネシウムなどの金属酸化物の粒子などをコーティングすることもできる。前記セパレータの孔径としては、一般的に電池用として有用な範囲であればよく、例えば、0.01〜10μmである。前記セパレータの厚みとしては、一般的な電池用の範囲であればよく、例えば5〜300μmである。   As the separator, an insulating thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. For example, polyethylene, polypropylene, cellulose paper, glass fiber paper, polyethylene terephthalate, polyimide microporous film and the like can be mentioned, and a multilayer film constituted by combining two or more kinds can also be used. In addition, the surfaces of these separators can be coated with resin such as PVDF, silicon resin, rubber-based resin, particles of metal oxide such as aluminum oxide, silicon dioxide, and magnesium oxide. The pore diameter of the separator may be in a range generally useful for batteries, for example, 0.01 to 10 μm. The thickness of the separator may be in a general battery range, and is, for example, 5 to 300 μm.

次に、実施例及び比較例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から容易に類推可能な様々な組み合わせを包含する。特に、実施例の溶媒の組み合わせに限定されるものではない。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and includes various combinations that can be easily inferred from the gist of the invention. In particular, it is not limited to the solvent combinations of the examples.

(各種物性測定方法)
(1)XRD
本発明においては、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の粉末についてX線回折測定を行った。前記表面層の除去は次のようにして行った。前記表面層を粒子表面に有する本発明のチタン酸リチウム粉末に対して10倍の質量のイオン交換水を収容した容器に本発明のチタン酸リチウム粉末を投入し、超音波分散装置を用いて十分撹拌し、孔径0.1μmのフィルターを用いてろ過した。この処理を5回繰り返した。5回処理後のチタン酸リチウム粉末がメタンスルホン酸リチウムを含んでいないことは、室温から600℃までのTG−DTAの測定結果から、メタンスルホン酸リチウムの融解、蒸発に伴う吸熱反応が観察されないことによって確認した。以上のようにして得られたチタン酸リチウム粉末のX線回折測定を、測定装置として、CuKα線を用いたX線回折装置(株式会社リガク製、RINT−TTR−III型)を用いて行った。その測定条件は、測定角度範囲(2θ):10°〜90°、ステップ間隔:0.02°、測定時間:0.25秒/ステップ、線源:CuKα線、管球の電圧:50kV、電流:300mAとした。
(Various physical property measurement methods)
(1) XRD
In the present invention, X-ray diffraction measurement was performed on the powder in which the surface layer was removed from the lithium titanate powder of the present invention. The surface layer was removed as follows. The lithium titanate powder of the present invention is put into a container containing ion-exchanged water having a mass 10 times that of the lithium titanate powder of the present invention having the surface layer on the particle surface, and sufficient using an ultrasonic dispersing device. The mixture was stirred and filtered using a filter having a pore size of 0.1 μm. This process was repeated 5 times. The fact that the lithium titanate powder after 5 times of treatment does not contain lithium methanesulfonate indicates that no endothermic reaction accompanying melting and evaporation of lithium methanesulfonate is observed from the measurement results of TG-DTA from room temperature to 600 ° C. Confirmed by that. X-ray diffraction measurement of the lithium titanate powder obtained as described above was performed using an X-ray diffraction apparatus (RINT-TTR-III, manufactured by Rigaku Corporation) using CuKα rays as a measurement apparatus. . The measurement conditions are: measurement angle range (2θ): 10 ° to 90 °, step interval: 0.02 °, measurement time: 0.25 seconds / step, radiation source: CuKα ray, tube voltage: 50 kV, current : 300 mA.

LiTi12のメインピーク強度((111)面由来(回折角2θ=18.1〜18.5°の範囲内)のピーク強度)、ルチル型二酸化チタンのメインピーク強度(回折角2θ=27.2〜27.6°の範囲内のピーク強度)、およびアナターゼ型二酸化チタンのメインピーク強度((110)面由来(回折角2θ=24.7〜25.7°の範囲内)のピーク強度)を測定した。またLiTiOの(−133)面由来ピーク強度に100/80を乗じてLiTiOのメインピーク強度((002)面相当のピークの強度)を算出した。LiTiOの(−133)面由来ピーク強度(回折角2θ=43.5〜43.8°の範囲内)を測定した。 The main peak intensity of Li 4 Ti 5 O 12 (peak intensity derived from the (111) plane (diffraction angle 2θ = 18.1 to 18.5 °)), the main peak intensity of rutile titanium dioxide (diffraction angle 2θ) = 27.2-27.6 ° peak intensity), and main peak intensity of anatase titanium dioxide (from (110) plane (diffraction angle 2θ = 24.7-25.7 ° range)) Peak intensity) was measured. Also the calculation of Li 2 TiO 3 and (-133) main peak intensity of Li 2 TiO 3 is multiplied by 100/80 on surface derived peak intensity ((002) intensity of the peak of the corresponding surface). The peak intensity derived from the (−133) plane of Li 2 TiO 3 (diffraction angle 2θ = in the range of 43.5 to 43.8 °) was measured.

そして、チタン酸リチウムのメインピーク強度を100としたときの、前記のルチル型二酸化チタン、アナターゼ型二酸化チタン、およびLiTiOのピーク強度の相対値を算出した。 Then, the calculation of when the main peak intensity of the lithium titanate and 100, the rutile type titanium dioxide, anatase titanium dioxide, and the relative value of the peak intensity of Li 2 TiO 3.

(2)結晶子径(D
本発明のチタン酸リチウム粉末の結晶子径(D)を、前述のXRDと同じX線回折測定装置を用いて、測定条件を、測定角度範囲(2θ):15.8°〜21.0°、ステップ間隔:0.01°、測定時間:1秒/ステップ、線源:CuKα線、管球の電圧:50kV、電流:300mAとして得られたチタン酸リチウムの(111)面のピーク半値幅からScherrerの式、すなわち以下の式(1)より求めた。なお、半値幅の算出においては、回折装置の光学系による線幅を補正する必要があり、この補正にはシリコン粉末を使用した。
= K・λ/( FW(S)・cosθ) (1)
FW(S)^D = FWHM^D − FW(I)^D
FW(I)=f0+f1×(2θ)+f2×(2θ)
θ=(t0+t1×(2θ)+t2(2θ))/2
K:Scherrer定数(0.94)
λ:CuKα線の波長(1.54059Å)
FW(S):試料固有の半値幅(FWHM)
FW(I):装置固有の半値幅(FWHM)
D:デコンボリューションパラメータ(1.3)
f0=5.108673E−02
f1=1.058424E−04
f2=6.871481E−06
θ:ブラッグ角の補正値
t0=−3.000E−03
t1=5.119E−04
t2=−3.599E−06
(2) Crystallite diameter (D X )
The crystallite diameter (D X ) of the lithium titanate powder of the present invention was measured using the same X-ray diffraction measurement apparatus as that of the above-mentioned XRD, and the measurement conditions were the measurement angle range (2θ): 15.8 ° to 21.0. °, step interval: 0.01 °, measurement time: 1 second / step, radiation source: CuKα ray, tube voltage: 50 kV, current: 300 mA peak width at half maximum of (111) plane of lithium titanate From the Scherrer equation, that is, the following equation (1). In calculating the half width, it is necessary to correct the line width by the optical system of the diffractometer, and silicon powder was used for this correction.
D X = K · λ / (FW (S) · cos θ c ) (1)
FW (S) ^ D = FWHM ^ D-FW (I) ^ D
FW (I) = f0 + f1 × (2θ) + f2 × (2θ) 2
θ c = (t0 + t1 × (2θ) + t2 (2θ) 2 ) / 2
K: Scherrer constant (0.94)
λ: wavelength of CuKα 1 line (1.54059 mm)
FW (S): Sample-specific half-width (FWHM)
FW (I): Device-specific half-width (FWHM)
D: Deconvolution parameter (1.3)
f0 = 5.108673E-02
f1 = 1.058424E-04
f2 = 6.871481E-06
θ c : Bragg angle correction value t0 = −3,000E-03
t1 = 5.119E-04
t2 = −3.599E-06

(3)BET比表面積(m/g)
本発明においては、比表面積についても、上述のX線回折測定の場合と同様に、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の比表面積を測定した。得られた、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態のBET比表面積は、株式会社マウンテック製、全自動BET比表面積測定装置、商品名「Macsorb HM model−1208」を使用し、液体窒素を用いて一点法で測定した。
(3) BET specific surface area (m 2 / g)
In the present invention, the specific surface area was also measured in the state where the surface layer was removed from the lithium titanate powder of the present invention, as in the case of the X-ray diffraction measurement described above. The obtained BET specific surface area with the surface layer removed from the lithium titanate powder of the present invention uses a fully automatic BET specific surface area measuring device manufactured by Mountec Co., Ltd., trade name “Macsorb HM model-1208”. Then, it was measured by a one-point method using liquid nitrogen.

(4)BET径(DBET
本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態のBET径(DBET)を、粉末を構成する全ての粒子が同一径の球と仮定して、下記の式(2)より求めた。
BET=6/(ρ×S) (2)
(4) BET diameter (D BET )
The BET diameter (D BET ) in a state where the surface layer is removed from the lithium titanate powder of the present invention is obtained from the following formula (2) assuming that all particles constituting the powder are spheres having the same diameter. It was.
D BET = 6 / (ρ S × S) (2)

ここで、DBETはBET径(μm)、ρはチタン酸リチウムの真密度(g/cc)、Sは、(3)BET比表面積(m/g)にて説明した方法で測定して得られた、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態のBET比表面積(m/g)である。 Here, D BET is the BET diameter (μm), ρ S is the true density of lithium titanate (g / cc), and S is measured by the method described in (3) BET specific surface area (m 2 / g). BET specific surface area (m 2 / g) in a state where the surface layer is removed from the lithium titanate powder of the present invention obtained.

(5)全細孔容積
本発明においては、本発明のチタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の全細孔容積を、測定装置として高性能全自動ガス吸着量測定装置AC1−iQ(QUANTACHROME製)を用いて、吸着ガスに窒素ガスを使用して、ガス吸着法により、次のように測定した。チタン酸リチウム粉末を1g計りとって測定セル(ステム径が6mmφのラージセル)に入れ、前処理として200℃の真空下で15時間脱気した。その後、前記装置を用いて、定容法による全自動ガス吸着量測定を行い、全細孔容積を測定した。なお、表面層の除去方法は、(3)BET比表面積(m/g)にて説明した表面層の除去方法と同じである。
(5) Total pore volume In the present invention, the total pore volume in a state where the surface layer is removed from the lithium titanate powder of the present invention is used as a measuring device, and a high performance fully automatic gas adsorption measuring device AC1-iQ. (Manufactured by QUANTACHROME) was measured by a gas adsorption method using nitrogen gas as an adsorption gas as follows. 1 g of lithium titanate powder was weighed and placed in a measurement cell (large cell with a stem diameter of 6 mmφ), and deaerated under vacuum at 200 ° C. for 15 hours as a pretreatment. Then, using the said apparatus, the fully automatic gas adsorption amount measurement by the constant volume method was performed, and the total pore volume was measured. The method for removing the surface layer is the same as the method for removing the surface layer described in (3) BET specific surface area (m 2 / g).

(6)粒度分布
本発明に係る粉末の粒度分布の測定には、レーザ回折・散乱型粒度分布測定機(日機装株式会社、マイクロトラックMT3300EXII)を用いた。測定試料の調整には、混合粉末の場合はエタノールを、チタン酸リチウム粉末の場合はイオン交換水を、それぞれ測定溶媒として用いた。測定試料が粉末状の場合は、50mlの測定溶媒に約50mgの試料を投入し、さらに界面活性剤である0.2%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を1cc添加し、得られた測定用スラリーを超音波分散機で処理した。測定試料が混合粉末からなる混合スラリーの場合は、粉末換算で約50mgの試料を投入したこと以外は測定試料が粉末状の場合と同様の方法とした。以降の操作は、測定試料に関わらず同じ方法とした。分散処理が施された測定用スラリーを測定セルに収容して、さらに測定溶媒を加えてスラリー濃度を調整した。スラリーの透過率が適正範囲になったところで粒度分布測定を行った。得られた粒度分布曲線から、混合粉末のD95を算出した。
(6) Particle size distribution For measurement of the particle size distribution of the powder according to the present invention, a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring machine (Nikkiso Co., Ltd., Microtrac MT3300EXII) was used. For adjustment of the measurement sample, ethanol was used as a measurement solvent in the case of mixed powder, and ion-exchanged water was used in the case of lithium titanate powder. When the measurement sample is in powder form, about 50 mg of the sample is put into 50 ml of the measurement solvent, and further 1 cc of 0.2% sodium hexametaphosphate aqueous solution as a surfactant is added, and the obtained measurement slurry is ultrasonicated. Processed with a disperser. In the case where the measurement sample was a mixed slurry made of mixed powder, the method was the same as that in the case where the measurement sample was powdery, except that about 50 mg of the sample in terms of powder was added. Subsequent operations were the same regardless of the measurement sample. The measurement slurry subjected to the dispersion treatment was accommodated in a measurement cell, and a measurement solvent was added to adjust the slurry concentration. The particle size distribution was measured when the transmittance of the slurry was within an appropriate range. D95 of the mixed powder was calculated from the obtained particle size distribution curve.

(実施例1)
<チタン酸リチウム粉末の製造>
Tiに対するLiの原子比Li/Tiが0.81になるように、LiCO(平均粒径4.6μm)とアナターゼ型TiO(平均粒径0.6μm)を秤量して得た原料粉末に、スラリーの固形分濃度が41質量%となるようにイオン交換水を加えて撹拌し原料スラリーを作製した。この原料スラリーを、ビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製、形式:ダイノーミル KD−20BC型、アジテーター材質:ポリウレタン、ベッセル内面材質:ジルコニア)を使用して、ジルコニア製のビーズ(外径:0.65mm)をベッセルに80体積%充填し、アジテーター周速13m/s、スラリーフィード速度55kg/hrで、ベッセル内圧が0.02〜0.03MPa以下になるように制御しながら処理して、原料粉末を湿式混合・粉砕し、原料混合スラリーを調製した。得られた原料混合スラリーのD95は0.75μmであった。
Example 1
<Manufacture of lithium titanate powder>
Raw material obtained by weighing Li 2 CO 3 (average particle diameter 4.6 μm) and anatase TiO 2 (average particle diameter 0.6 μm) so that the atomic ratio Li / Ti of Ti to Ti is 0.81. Ion exchange water was added to the powder and stirred so that the solid content concentration of the slurry was 41% by mass to prepare a raw material slurry. Using this raw material slurry, beads beads (outer diameter: 0.65 mm) using a bead mill (manufactured by Willy et Bacofen, model: dyno mill KD-20BC type, agitator material: polyurethane, vessel inner surface material: zirconia). ) In 80% by volume of the vessel, the agitator peripheral speed is 13 m / s, the slurry feed speed is 55 kg / hr, and the vessel internal pressure is controlled so as to be 0.02 to 0.03 MPa or less. Wet mixing and pulverization were performed to prepare a raw material mixed slurry. D95 of the obtained raw material mixed slurry was 0.75 μm.

得られた原料混合スラリーを、付着防止機構を備えたロータリーキルン式焼成炉(炉芯管長さ:4m、炉芯管直径:30cm、外部加熱式)を用い、焼成炉の原料供給側から炉心管内に導入し、窒素雰囲気中で乾燥し、焼成した。このときの、炉心管の水平方向からの傾斜角度を2度、炉心管の回転速度を20rpm、焼成物回収側から炉心管内に導入する窒素の流速を20L/分として、炉心管の加熱温度を、原料供給側:600℃、中央部:900℃、焼成物回収側:900℃とし、焼成物の900℃での保持時間を26分とした。炉心管の焼成物回収側から回収した焼成物を、ハンマーミル(ダルトン製、AIIW−5型)を使用して、スクリーン目開き:0.5mm、回転数:8,000rpm、粉体フィード速度:25kg/hrの条件で解砕し、焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)を得た。   Using the rotary kiln type firing furnace (furnace core tube length: 4 m, furnace core tube diameter: 30 cm, external heating type) equipped with an adhesion prevention mechanism, the obtained raw material mixed slurry is put into the core tube from the raw material supply side of the firing furnace. It was introduced, dried in a nitrogen atmosphere, and fired. At this time, assuming that the inclination angle from the horizontal direction of the core tube is 2 degrees, the rotation speed of the core tube is 20 rpm, the flow rate of nitrogen introduced into the core tube from the fired product collection side is 20 L / min, and the heating temperature of the core tube is The raw material supply side: 600 ° C., the central part: 900 ° C., the fired product recovery side: 900 ° C., and the holding time of the fired product at 900 ° C. was 26 minutes. Using a hammer mill (Dalton, AIIW-5 type), the fired product collected from the fired product collection side of the furnace core tube was screen-opened: 0.5 mm, rotation speed: 8,000 rpm, powder feed speed: Crushing was performed at 25 kg / hr to obtain a fired powder (lithium titanate powder before surface treatment).

次いで、得られた焼成粉末とメタンスルホン酸リチウムとを次のようにして混合した。質量比で、水/焼成粉末が40/60となる量のイオン交換水に、質量比でメタンスルホン酸リチウム/焼成粉末が1/99となる量のメタンスルホン酸リチウムを溶解して調製した溶媒に、得られた焼成粉末を全量加えて撹拌した。このスラリーを、ビーズミル(ウィリー・エ・バッコーフェン社製、形式:ダイノーミル KD−20BC型、アジテーター材質:ポリウレタン、ベッセル内面材質:ジルコニア)を使用して、ジルコニア製のビーズ(外径:0.65mm)をベッセルに80体積%充填し、アジテーター周速13m/s、スラリーフィード速度55kg/hrで、ベッセル内圧が0.02〜0.03MPa以下になるように制御しながら処理して、焼成粉末とメタンスルホン酸リチウムとを湿式混合し、混合スラリーを調製した。   Next, the obtained fired powder and lithium methanesulfonate were mixed as follows. A solvent prepared by dissolving lithium methanesulfonate in an amount such that lithium methanesulfonate / calcined powder becomes 1/99 by mass ratio in ion exchange water in an amount such that water / calcined powder becomes 40/60 by mass ratio. The whole amount of the obtained fired powder was added and stirred. Using this slurry, beads beads (outer diameter: 0.65 mm) are made using a bead mill (made by Willy et Bacofen, model: dyno mill KD-20BC type, agitator material: polyurethane, vessel inner surface material: zirconia). In a vessel at a volume of 13 m / s, a slurry feed speed of 55 kg / hr, and controlled so that the internal pressure of the vessel is 0.02 to 0.03 MPa or less. A mixed slurry was prepared by wet mixing with lithium sulfonate.

得られた混合スラリーを、スプレードライヤー(大河原化工機株式会社製L−8i)を使用して、アトマイザ回転数25000rpm、入口温度210℃で、噴霧・乾燥し、実施例1の、メタンスルホン酸リチウムの含有割合が1質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。   The obtained mixed slurry was sprayed and dried using a spray dryer (L-8i, manufactured by Okawara Chemical Co., Ltd.) at an atomizer rotational speed of 25000 rpm and an inlet temperature of 210 ° C., and the lithium methanesulfonate of Example 1 A lithium titanate powder having a content ratio of 1% by mass was obtained.

得られたチタン酸リチウム粉末について、断面TOF−SIMS分析、断面EDX分析を行なった。その結果、チタン酸リチウム粉末表面全体にイオウを含む表面層が形成されていることが確認された。また、TOF−SIMSおよびXPSの結果から、イオウを含む表面層の成分はメタンスルホン酸リチウムであると同定された。また、得られたチタン酸リチウム粉末について、[各種物性測定方法]にて説明した方法で各種物性測定を行った。その結果は表1に示す通りである。   The obtained lithium titanate powder was subjected to cross-sectional TOF-SIMS analysis and cross-sectional EDX analysis. As a result, it was confirmed that a surface layer containing sulfur was formed on the entire surface of the lithium titanate powder. Moreover, the component of the surface layer containing sulfur was identified as lithium methanesulfonate from the results of TOF-SIMS and XPS. The obtained lithium titanate powder was measured for various physical properties by the method described in [Methods for measuring various physical properties]. The results are as shown in Table 1.

<電池の作製とその特性評価>
実施例1のチタン酸リチウム粉末を用いて、以下のようにしてラミネート型のリチウムイオン二次電池(以下、ラミネート型電池と記すことがある)を作製し、その電池特性を評価した。
<Production of battery and evaluation of its characteristics>
Using the lithium titanate powder of Example 1, a laminate-type lithium ion secondary battery (hereinafter sometimes referred to as a laminate-type battery) was produced as follows, and the battery characteristics were evaluated.

[評価電極シートの作製]
実施例1のチタン酸リチウム粉末を活物質として90質量%、アセチレンブラックを導電剤として5質量%、ポリフッ化ビニリデンを結着剤として5質量%の割合で、次のように混合して塗料を作製した。あらかじめ1−メチル−2−ピロリドン溶剤に溶解させたポリフッ化ビニリデンとアセチレンブラックと1−メチル−2−ピロリドン溶剤を遊星式撹拌脱泡装置にて混合した後、チタン酸リチウム粉末を加え、全固形分濃度が64質量%となるように調製して、遊星式撹拌脱泡装置にて混合した。その後、1−メチル−2−ピロリドン溶剤を加え全固形分濃度が56質量%となるように調製し遊星式撹拌脱泡装置にて混合して塗料を調製した。得られた塗料をアルミニウム箔上に塗布し乾燥させた後、加圧処理して所定の大きさに切り抜いて評価電極シートを作製し、下記リチウムイオン二次電池(本発明のリチウムイオン二次電池)の負極とした。評価電極(負極)シートの集電体を除く部分の密度は2.0g/cmであった。
[Production of evaluation electrode sheet]
The coating composition was prepared by mixing 90% by mass of the lithium titanate powder of Example 1 as an active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive agent, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder as follows. Produced. Polyvinylidene fluoride, acetylene black and 1-methyl-2-pyrrolidone solvent previously dissolved in a 1-methyl-2-pyrrolidone solvent are mixed with a planetary stirring deaerator, then lithium titanate powder is added, and the whole solid It prepared so that a partial concentration might be 64 mass%, and it mixed with the planetary stirring deaerator. Thereafter, a 1-methyl-2-pyrrolidone solvent was added to prepare a total solid content concentration of 56% by mass and mixed with a planetary stirring deaerator to prepare a paint. The obtained coating material was applied onto an aluminum foil and dried, and then subjected to pressure treatment and cut into a predetermined size to produce an evaluation electrode sheet. The following lithium ion secondary battery (lithium ion secondary battery of the present invention) ) Negative electrode. The density of the portion excluding the current collector of the evaluation electrode (negative electrode) sheet was 2.0 g / cm 3 .

[リチウムイオン二次電池の作製]
LiNi1/3Mn1/3Co1/3粉末を活物質として94質量%、アセチレンブラックを導電剤として3質量%、ポリフッ化ビニリデンを結着剤として3質量%の割合で、次のように混合して塗料を作製した。あらかじめ1−メチル−2−ピロリドン溶剤に溶解させたポリフッ化ビニリデンとアセチレンブラックと1−メチル−2−ピロリドン溶剤を遊星式撹拌脱泡装置にて混合した後、LiNi1/3Mn1/3Co1/3粉末を加え、全固形分濃度が64質量%となるように調製して、遊星式撹拌脱泡装置にて混合した。その後、1−メチル−2−ピロリドン溶剤を加え全固形分濃度が56質量%となるように調製し遊星式撹拌脱泡装置にて混合して塗料を調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cmであった。プロピレンカーボネート(PC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とジメチルカーボネート(DMC)とを体積比で30:30:40に混合した溶媒にLiPFを1.1mol/Lとなるように溶解して非水電解液とした。そして、正極シート、微多孔性ポリエチレンフィルム製セパレータ、前記負極シートの順に積層し、非水電解液を加えて、ラミネート型電池を作製した。
[Production of lithium ion secondary battery]
94% by mass of LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 powder as an active material, 3% by mass of acetylene black as a conductive agent, and 3% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, The paint was prepared by mixing as described above. Polyvinylidene fluoride, acetylene black, and 1-methyl-2-pyrrolidone solvent previously dissolved in a 1-methyl-2-pyrrolidone solvent were mixed with a planetary stirring deaerator, and then LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 powder was added to prepare a total solid content concentration of 64% by mass, and the mixture was mixed in a planetary stirring deaerator. Thereafter, a 1-methyl-2-pyrrolidone solvent was added to prepare a total solid content concentration of 56% by mass and mixed with a planetary stirring deaerator to prepare a paint. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and cut into a predetermined size to produce a belt-like positive electrode sheet. The density of the portion excluding the current collector of the positive electrode was 3.6 g / cm 3 . LiPF 6 was dissolved in a solvent in which propylene carbonate (PC), methyl ethyl carbonate (MEC), and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at a volume ratio of 30:30:40 so as to be 1.1 mol / L, and non-aqueous. An electrolyte was used. Then, a positive electrode sheet, a microporous polyethylene film separator, and the negative electrode sheet were laminated in this order, and a non-aqueous electrolyte was added to produce a laminate type battery.

[長期高温保存特性の評価]
前記ラミネート型電池を用いて、以下のようにして長期高温保存特性を評価した。
[Evaluation of long-term high-temperature storage characteristics]
Using the laminate type battery, the long-term high-temperature storage characteristics were evaluated as follows.

<初期のインピーダンスの測定>
前記ラミネート電池を用いて、25℃の恒温槽中、0.2Cの定電流及び定電圧で終止電圧2.55Vまで3時間充電し、その充電状態でインピーダンスを1kHzで測定した。
<Measurement of initial impedance>
Using the laminate battery, the battery was charged with a constant current and a constant voltage of 0.2 C for 3 hours to a final voltage of 2.55 V in a constant temperature bath at 25 ° C., and the impedance was measured at 1 kHz in the charged state.

<長期高温保存後のインピーダンス増加率の測定>
初期のインピーダンスの測定を行った後、60℃の恒温槽中、0.2Cの定電流及び定電圧で終止電圧2.7Vまで3時間充電し、その充電状態で8週間(1344時間)保存を行った。保存後に0.2Cで定電流下終止電圧1.0Vまで放電した後、0.2Cの定電流及び定電圧で終止電圧2.0Vまで3時間充電し、その充電状態でインピーダンスを1kHzで測定した。測定後、保存によるインピーダンス増加率(%)を下記の式(3)により求めた。その結果を表1に示す。
インピーダンスの増加率(%)=〔(8週間保存後のインピーダンス−初期のインピーダンス)÷8週間保存後のインピーダンス〕×100 (3)
<Measurement of impedance increase rate after long-term storage at high temperature>
After the initial impedance measurement, the battery was charged in a constant temperature bath at 60 ° C. with a constant current and constant voltage of 0.2 C for 3 hours to a final voltage of 2.7 V, and stored for 8 weeks (1344 hours) in that charged state. went. After storage, the battery was discharged at a constant current of 0.2 C to a final voltage of 1.0 V, then charged at a constant current of 0.2 C and a constant voltage to a final voltage of 2.0 V for 3 hours, and the impedance was measured at 1 kHz in the charged state. . After the measurement, the rate of increase in impedance (%) due to storage was determined by the following equation (3). The results are shown in Table 1.
Impedance increase rate (%) = [(impedance after 8 weeks storage−initial impedance) ÷ impedance after 8 weeks storage] × 100 (3)

(実施例2)
プロピレンカーボネート(PC)とメチルエチルカーボネート(MEC)とジメチルカーボネート(DMC)とを体積比で30:30:40に混合した溶媒に、LiPFを1.0mol/L、LiPOを0.1mol/Lとなるように溶解して非水電解液としたこと以外は、実施例1と同様にしてラミネート型電池を作製し、その長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Example 2)
In a solvent in which propylene carbonate (PC), methyl ethyl carbonate (MEC), and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a volume ratio of 30:30:40, LiPF 6 is 1.0 mol / L, and LiPO 2 F 2 is 0.00. A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was dissolved to 1 mol / L to obtain a non-aqueous electrolyte, and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
メタンスルホン酸リチウムと焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)とを、メタンスルホン酸リチウム/焼成粉末が質量比で1/99となるように混合したこと以外は、実施例1と同様にして、メタンスルホン酸リチウムの含有割合が0.1質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面にメタンスルホン酸リチウムの表面層を有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Example 3)
Example 1 except that lithium methanesulfonate and calcined powder (lithium titanate powder before surface treatment) were mixed so that the mass ratio of lithium methanesulfonate / calcined powder was 1/99. Similarly, lithium titanate powder having a lithium methanesulfonate content of 0.1% by mass was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had a surface layer of lithium methanesulfonate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
メタンスルホン酸リチウムと焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)とを、メタンスルホン酸リチウム/焼成粉末が質量比で5/95となるように混合したこと以外は、実施例1と同様にして、メタンスルホン酸リチウムの含有割合が5質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面にメタンスルホン酸リチウムの表面層を有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
Example 4
Example 1 except that lithium methanesulfonate and calcined powder (lithium titanate powder before surface treatment) were mixed so that the lithium methanesulfonate / calcined powder had a mass ratio of 5/95. Similarly, a lithium titanate powder having a lithium methanesulfonate content of 5% by mass was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had a surface layer of lithium methanesulfonate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
メタンスルホン酸リチウムと焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)とを、メタンスルホン酸リチウム/焼成粉末が質量比で12/88となるように混合したこと以外は、実施例1と同様にして、メタンスルホン酸リチウムの含有割合が12質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面にメタンスルホン酸リチウムの表面層を有することと、そのチタン酸リチウム粉末におけるメタンスルホン酸リチウムの含有割合を、実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Example 5)
Example 1 except that lithium methanesulfonate and calcined powder (lithium titanate powder before surface treatment) were mixed so that the mass ratio of lithium methanesulfonate / calcined powder was 12/88. Similarly, a lithium titanate powder having a lithium methanesulfonate content of 12% by mass was obtained. The obtained lithium titanate powder had a surface layer of lithium methanesulfonate on the particle surface, and the content ratio of lithium methanesulfonate in the lithium titanate powder was confirmed in the same manner as in Example 1. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
ロータリーキルン式焼成炉の炉心管の加熱温度を、原料供給側:600℃、中央部:780℃、焼成物回収側:780℃として、原料混合スラリーを乾燥し、焼成したこと以外は、実施例1と同様にして、メタンスルホン酸リチウムの含有割合が1質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面にメタンスルホン酸リチウムを有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Example 6)
Example 1 except that the heating temperature of the core tube of the rotary kiln-type firing furnace was set to 600 ° C. on the raw material supply side, 780 ° C. in the center, and 780 ° C. on the fired product recovery side, and the raw material mixed slurry was dried and fired. In the same manner as above, a lithium titanate powder having a lithium methanesulfonate content of 1% by mass was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had lithium methanesulfonate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例7)
焼成に供する原料混合物を、LiCO(平均粒径2.1μm)とアナターゼ型TiO(平均粒径0.6μm、ルチル化率1質量%)を、Tiに対するLiの原子比Li/Ti:0.83になるように秤量し、ヘンシェルミキサー型の混合機で20分間混合して調製して、D95が8.02μmの原料混合粉末としたことと、この原料混合粉末を、高純度アルミナ製の匣鉢に充填し、マッフル型電気炉を用いて、大気雰囲気中で、700〜900℃における滞留時間を60分として昇温し、900℃で3時間保持して焼成したこと以外は、実施例1と同様にして、メタンスルホン酸リチウムの含有割合が1質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面にメタンスルホン酸リチウムを有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Example 7)
The raw material mixture to be baked is Li 2 CO 3 (average particle size 2.1 μm) and anatase TiO 2 (average particle size 0.6 μm, rutile ratio 1% by mass), the atomic ratio of Li to Ti Li / Ti : Weighed to 0.83 and mixed for 20 minutes with a Henschel mixer type mixer to prepare a raw material mixed powder with D95 of 8.02 μm, and this raw material mixed powder was made of high-purity alumina. Except that it was filled in a made sagger and heated in an air atmosphere with a residence time at 700 to 900 ° C. as 60 minutes and held at 900 ° C. for 3 hours and then fired in a muffle-type electric furnace. In the same manner as in Example 1, a lithium titanate powder having a lithium methanesulfonate content of 1% by mass was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had lithium methanesulfonate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1で得られた焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)を、メタンスルホン酸リチウムと混合せずそのまま負極の活物質として用いてラミネート型電池を作製したこと以外は実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Except that the fired powder obtained in Example 1 (lithium titanate powder before surface treatment) was not mixed with lithium methanesulfonate as it was as an active material for the negative electrode, but a laminate type battery was produced. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
実施例1で得られた焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)を、メタンスルホン酸リチウムに代えて、硫酸リチウムと混合したこと以外は、実施例1と同様にして、硫酸リチウムの含有割合が1質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面に硫酸リチウムを有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Lithium sulfate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the calcined powder obtained in Example 1 (lithium titanate powder before surface treatment) was mixed with lithium sulfate instead of lithium methanesulfonate. A lithium titanate powder having a content ratio of 1% by mass was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had lithium sulfate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
実施例7で得られた焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)を、メタンスルホン酸リチウムに代えて、硫酸リチウムと混合したこと以外は、実施例1と同様にして、硫酸リチウムの含有割合が1質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面に硫酸リチウムを有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Lithium sulfate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the calcined powder obtained in Example 7 (lithium titanate powder before surface treatment) was mixed with lithium sulfate instead of lithium methanesulfonate. A lithium titanate powder having a content ratio of 1% by mass was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had lithium sulfate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(比較例4)
実施例1で得られた焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)を、メタンスルホン酸リチウムに代えて、リン酸リチウムと混合したこと以外は、実施例1と同様にして、リン酸リチウムの含有割合が1質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面にリン酸リチウムを有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
Phosphorous powder obtained in Example 1 (lithium titanate powder before surface treatment) was mixed with lithium phosphate instead of lithium methanesulfonate in the same manner as in Example 1, except that A lithium titanate powder having a lithium acid content of 1% by mass was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had lithium phosphate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(比較例5)
実施例1で得られた焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)を、メタンスルホン酸リチウムに代えて、硫酸リチウムとリン酸リチウムとの混合物を用い、焼成粉末と混合物とを、質量比で硫酸リチウム/リン酸リチウム/焼成粉末が0.5/0.5/99となるように混合したこと以外は、実施例1と同様にして、硫酸リチウムとリン酸リチウムの含有割合がそれぞれ0.5質量%のチタン酸リチウム粉末を得た。得られたチタン酸リチウム粉末が、その粒子表面に硫酸リチウムとリン酸リチウムとを有することを実施例1と同様にして確認した。実施例1と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(比較例6)
実施例1で得られた焼成粉末(表面処理を行う前のチタン酸リチウム粉末)を、メタンスルホン酸リチウムと混合せずそのまま負極の活物質として用いてラミネート型電池を作製したこと以外は実施例2と同様にして、電池の作製とその長期高温保存特性の評価を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 5)
The calcined powder obtained in Example 1 (lithium titanate powder before surface treatment) was replaced with lithium methanesulfonate, and a mixture of lithium sulfate and lithium phosphate was used. The content ratio of lithium sulfate and lithium phosphate was the same as in Example 1 except that the mixture was mixed so that the lithium sulfate / lithium phosphate / calcined powder was 0.5 / 0.5 / 99 by mass ratio. 0.5% by mass of lithium titanate powder was obtained. It was confirmed in the same manner as in Example 1 that the obtained lithium titanate powder had lithium sulfate and lithium phosphate on the particle surface. In the same manner as in Example 1, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.
(Comparative Example 6)
Except that the fired powder obtained in Example 1 (lithium titanate powder before surface treatment) was not mixed with lithium methanesulfonate as it was as an active material for the negative electrode, but a laminate type battery was produced. In the same manner as in Example 2, a battery was produced and its long-term high-temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

実施例および比較例の結果より、粒子表面の少なくとも一部に、メタンスルホン酸リチウムの表面層を有するチタン酸リチウム粉末が、表面層を有さないチタン酸リチウム粉末や、硫酸リチウムおよび/またはリン酸リチウムの表面層を有するチタン酸リチウム粉末と比較して、60℃での長期(8週間)保存後のインピーダンス増加率が極めて小さいことがわかった。   From the results of Examples and Comparative Examples, lithium titanate powder having a surface layer of lithium methanesulfonate on at least a part of the particle surface is obtained by using lithium titanate powder having no surface layer, lithium sulfate and / or phosphorus. It was found that the rate of increase in impedance after storage at 60 ° C. for a long period (8 weeks) was extremely small as compared with lithium titanate powder having a lithium oxide surface layer.

本発明のチタン酸リチウム粉末を蓄電デバイスの電極用の活物質として使用すれば、長期の高温充電保存前後の抵抗変化の抑制効果が極めて優れた本発明の蓄電デバイスを提供することができる。本発明の蓄電デバイスは、特に、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車等に搭載されるリチウム二次電池等の蓄電デバイスとして好適である。   When the lithium titanate powder of the present invention is used as an active material for an electrode of a power storage device, the power storage device of the present invention can be provided that has an extremely excellent effect of suppressing resistance change before and after long-term storage at high temperature. The electricity storage device of the present invention is particularly suitable as an electricity storage device such as a lithium secondary battery mounted in a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, a battery electric vehicle or the like.

Claims (10)

LiTi12を主成分とするチタン酸リチウム粉末であって、粒子表面の少なくとも一部に、下記一般式(I)で表されるスルホン酸リチウム塩化合物を含む表面層を有することを特徴とする蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。
(式中、Rは、炭素数が1〜5のアルキル基、または炭素数が6〜12のアリール基を表す。)
Lithium titanate powder containing Li 4 Ti 5 O 12 as a main component, and having a surface layer containing a lithium sulfonate compound represented by the following general formula (I) on at least a part of the particle surface A lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device, which is characterized.
(In the formula, R represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)
前記チタン酸リチウム粉末における前記スルホン酸リチウム塩化合物の含有割合が0.1質量%〜10質量%であることを特徴とする請求項1記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。   The lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device according to claim 1, wherein a content ratio of the lithium sulfonate compound in the lithium titanate powder is 0.1 mass% to 10 mass%. 前記チタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の全細孔容積が0.03〜0.5ml/gであることを特徴とする請求項1または2に記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。   3. The titanium for electrodes of an electricity storage device according to claim 1, wherein the total pore volume in a state where the surface layer is removed from the lithium titanate powder is 0.03 to 0.5 ml / g. Lithium acid powder. 前記チタン酸リチウム粉末から前記表面層が除去された状態の比表面積から算出される比表面積相当径をDBETとし、前記チタン酸リチウム粉末において、LiTi12の(111)面のピーク半値幅からScherrerの式より算出される結晶子径をDとしたときに、DBETが0.1〜0.6μmであり、Dが80nmより大きく、DBETとDの比DBET/D(μm/μm)が3以下であることを特徴とする、請求項1〜3いずれか一項に記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。 The specific surface area equivalent diameter calculated from the specific surface area of the lithium titanate powder from which the surface layer has been removed is defined as D BET. In the lithium titanate powder, the peak of the (111) plane of Li 4 Ti 5 O 12 When the crystallite diameter calculated from Scherrer's formula from the half width is D X , D BET is 0.1 to 0.6 μm, D X is larger than 80 nm, and the ratio D BET between D BET and D X 4. The lithium titanate powder for an electrode of an electricity storage device according to claim 1, wherein / D X (μm / μm) is 3 or less. 前記チタン酸リチウム粉末のX線回折測定により得られるピーク強度において、LiTi12の(111)面由来のピークの強度を100としたときに、アナターゼ型二酸化チタンの(101)面由来のピークの強度、ルチル型二酸化チタンの(110)面由来のピークの強度、および、LiTiOの(−133)面由来のピークの強度に100/80を乗じて算出した値の合計が1以下であることを特徴とする請求項1〜4いずれか一項に記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末。 In the peak intensity obtained by X-ray diffraction measurement of the lithium titanate powder, when the intensity of the peak derived from the (111) plane of Li 4 Ti 5 O 12 is taken as 100, it is derived from the (101) plane of anatase titanium dioxide. The sum of the values calculated by multiplying 100/80 by the intensity of the peak, the intensity of the peak derived from the (110) plane of rutile titanium dioxide, and the intensity of the peak derived from the (-133) plane of Li 2 TiO 3 is It is 1 or less, The lithium titanate powder for electrodes of the electrical storage device as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜5いずれか一項に記載の蓄電デバイスの電極用チタン酸リチウム粉末を含む活物質材料。   The active material material containing the lithium titanate powder for electrodes of the electrical storage device as described in any one of Claims 1-5. 電極、非水電解液およびセパレータから構成される蓄電デバイスであって、前記電極が、請求項6に記載の活物質材料を含むことを特徴とする蓄電デバイス。   An electricity storage device comprising an electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator, wherein the electrode includes the active material according to claim 6. 前記非水電解液が、LiPFを含み、さらにLiBF、LiPO、およびLiN(SOF)からなる群より選ばれる一種または二種以上を含むことを特徴とする請求項7に記載の蓄電デバイス。 The non-aqueous electrolyte contains LiPF 6 and further contains one or more selected from the group consisting of LiBF 4 , LiPO 2 F 2 , and LiN (SO 2 F) 2. The electricity storage device described in 1. 前記蓄電デバイスがリチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項7または8に記載の蓄電デバイス。   The power storage device according to claim 7 or 8, wherein the power storage device is a lithium ion secondary battery. 前記蓄電デバイスがハイブリッドキャパシタであることを特徴とする請求項7または8に記載の蓄電デバイス。   The power storage device according to claim 7 or 8, wherein the power storage device is a hybrid capacitor.
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