JP2018120871A - Positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery - Google Patents

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

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淳一 影浦
Junichi Kageura
淳一 影浦
寛之 栗田
Hiroyuki Kurita
寛之 栗田
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Kimiyasu Nakao
公保 中尾
亮太 小林
Ryota Kobayashi
亮太 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is low in battery resistance and improved in peel strength; a positive electrode for a lithium secondary battery, which is arranged by use of the positive electrode active material for a lithium secondary battery; and a lithium secondary battery having the positive electrode for a lithium secondary battery.SOLUTION: A positive electrode active material for a lithium secondary battery comprises: secondary particles resulting from the agglomeration of primary particles which allows lithium ions to be doped thereinto or de-doped therefrom. The secondary particles have pores, and satisfy the following requirements (1) and (2) as to a pore distribution obtained according to a method of mercury penetration: (1) the pore distribution has a pore peak in a pore radius range of 10 nm or larger and 200 nm or smaller as to the pore radius of pores which are present in the secondary particles and/or among the secondary particles; and (2) of pores which are present in the secondary particles and/or among the secondary particles, pores having a pore radius of 100 nm or larger and 10 μm or smaller have a total superficial area less than 1.1 m/g.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a positive electrode for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery.

リチウム複合酸化物は、リチウム二次電池用正極活物質として用いられている。リチウム二次電池は、既に携帯電話用途やノートパソコン用途などの小型電源だけでなく、自動車用途や電力貯蔵用途などの中・大型電源においても、実用化が進んでいる。   Lithium composite oxide is used as a positive electrode active material for lithium secondary batteries. Lithium secondary batteries have already been put into practical use not only for small power sources for mobile phones and laptop computers, but also for medium and large power sources for automobiles and power storage.

電池電容量等のリチウム二次電池の性能を向上させるために、リチウム二次電池用正極活物質の細孔分布のピーク位置に着目した試みがされている(例えば特許文献1〜2)。   In order to improve the performance of lithium secondary batteries such as battery capacity, attempts have been made focusing on the peak position of the pore distribution of the positive electrode active material for lithium secondary batteries (for example, Patent Documents 1 and 2).

特開2008−243448号公報JP 2008-243448 A 特開平9−82312号公報JP-A-9-82312

リチウム二次電池の応用分野の拡大が進む中、リチウム二次電池の正極活物質には、電池抵抗を低くするといった電池特性の向上だけでなく、生産性の向上が求められる。生産性の向上として、具体的には、集電体に正極活物質が十分に付着している(換言すれば、集電体に対する正極活物質の剥離強度が高い)と、正極活物質の粉落ちや、ロールへの粉付着を懸念せずに、リチウム二次電池用正極を製造することができる。
しかしながら、前記特許文献1〜2に記載のようなリチウム二次電池用正極活物質においては、電池特性の向上だけでなく、生産性を向上させる観点から改良の余地があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、電池抵抗が低く、剥離強度が向上したリチウム二次電池用正極活物質、該リチウム二次電池用正極活物質を用いたリチウム二次電池用正極及び該リチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池を提供することを課題とする。
As the application field of lithium secondary batteries continues to expand, positive electrode active materials for lithium secondary batteries are required not only to improve battery characteristics such as reducing battery resistance, but also to improve productivity. Specifically, as an improvement in productivity, the positive electrode active material is sufficiently adhered to the current collector (in other words, the peel strength of the positive electrode active material with respect to the current collector is high). A positive electrode for a lithium secondary battery can be produced without worrying about dropping or powder adhesion to the roll.
However, the positive electrode active materials for lithium secondary batteries as described in Patent Documents 1 and 2 have room for improvement from the viewpoint of improving productivity as well as improving battery characteristics.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a low battery resistance and improved peel strength, a positive electrode active material for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery using the positive electrode active material for a lithium secondary battery It is an object to provide a lithium secondary battery having a positive electrode for use and a positive electrode for the lithium secondary battery.

すなわち、本発明は、下記[1]〜[7]の発明を包含する。
[1]リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子を含むリチウム二次電池用正極活物質であって、前記二次粒子は細孔を有し、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、下記要件(1)および(2)を満たすことを特徴とする、リチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記二次粒子又は前記二次粒子間に存在する細孔のいずれか一方又は両方の細孔半径が、10nm以上200nm以下の範囲に細孔ピークを有する。
(2)前記二次粒子又は前記二次粒子間のいずれか一方又は両方に存在する細孔のうち、100nm以上10μm以下の細孔半径を有する細孔の表面積の合計が、1.1m/g未満である。
[2]下記組成式(I)で表される、[1]に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
Li[Li(Ni(1−y−z−w)CoMn1−x]O ・・・(I)
(ただし、MはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、B、Mo、Nb、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属元素であり、0≦x≦0.2、0<y≦0.4、0≦z≦0.4、0≦w≦0.1を満たす。)
[3]タップ密度が2.5g/cc以下である[1]または[2]に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[4]平均二次粒子径が3μm以上15μm以下である[1]から[3]のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[5](細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積)/(細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積)が、0.20以上である、[1]から[4]のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[6][1]〜[5]のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極。
[7][6]に記載のリチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池。
That is, the present invention includes the following [1] to [7].
[1] A positive electrode active material for a lithium secondary battery including secondary particles obtained by agglomerating primary particles capable of doping and dedoping lithium ions, wherein the secondary particles have pores and are mercury intrusion methods The positive electrode active material for a lithium secondary battery, characterized in that the following distributions (1) and (2) are satisfied in the pore distribution obtained by:
(1) The pore radius of one or both of the secondary particles and the pores existing between the secondary particles has a pore peak in the range of 10 nm to 200 nm.
(2) The total surface area of pores having a pore radius of 100 nm or more and 10 μm or less among pores existing in either or both of the secondary particles or the secondary particles is 1.1 m 2 / less than g.
[2] The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to [1], which is represented by the following composition formula (I).
Li [Li x (Ni (1 -y-z-w) Co y Mn z M w) 1-x] O 2 ··· (I)
(However, M is one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V, and 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.4, and 0 ≦ w ≦ 0.1 are satisfied.)
[3] The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to [1] or [2], wherein the tap density is 2.5 g / cc or less.
[4] The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the average secondary particle diameter is 3 μm or more and 15 μm or less.
Any one of [1] to [4], wherein [5] (pore surface area with a pore radius of 10 nm to 50 nm) / (pore surface area with a pore radius of 10 nm to 100 μm) is 0.20 or more. The positive electrode active material for lithium secondary batteries as described in any one.
[6] A positive electrode for a lithium secondary battery having the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [5].
[7] A lithium secondary battery having the positive electrode for a lithium secondary battery according to [6].

本発明によれば、電池抵抗が低く、剥離強度が向上したリチウム二次電池用正極活物質、該リチウム二次電池用正極活物質を用いたリチウム二次電池用正極及び該リチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池を提供することができる。   According to the present invention, the positive electrode active material for a lithium secondary battery having low battery resistance and improved peel strength, the positive electrode for a lithium secondary battery using the positive electrode active material for the lithium secondary battery, and the lithium secondary battery A lithium secondary battery having a positive electrode can be provided.

リチウムイオン二次電池の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a lithium ion secondary battery. 剥離強度試験に用いる試験片及び試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the test piece and test apparatus which are used for a peel strength test. 本発明を適用した正極の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of the positive electrode to which this invention is applied. 本発明を適用しない正極の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of the positive electrode which does not apply this invention.

<リチウム二次電池用正極活物質>
本発明は、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子を含むリチウム二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」と記載することがある)である。
本発明の正極活物質は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、下記要件(1)および(2)を満たす。
(1)前記二次粒子又は前記二次粒子間に存在する細孔のいずれか一方又は両方の細孔半径が、10nm以上200nm以下の範囲に細孔ピークを有する。
(2)前記二次粒子又は前記二次粒子間のいずれか一方又は両方に存在する細孔のうち、100nm以上10μm以下の細孔半径を有する細孔の表面積の合計が、1.1m/g未満である。
<Positive electrode active material for lithium secondary battery>
The present invention is a positive electrode active material for a lithium secondary battery (hereinafter sometimes referred to as “positive electrode active material”) containing secondary particles formed by agglomerating primary particles capable of doping and dedoping lithium ions. .
The positive electrode active material of the present invention satisfies the following requirements (1) and (2) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method.
(1) The pore radius of one or both of the secondary particles and the pores existing between the secondary particles has a pore peak in the range of 10 nm to 200 nm.
(2) The total surface area of pores having a pore radius of 100 nm or more and 10 μm or less among pores existing in either or both of the secondary particles or the secondary particles is 1.1 m 2 / less than g.

≪水銀圧入法による細孔分布測定≫
上記要件(1)の細孔ピーク、および、(2)の細孔表面積は、水銀圧入法によって得られた細孔分布から算出できる。
本実施形態において、水銀圧入法による細孔分布測定は下記のような方法で行う。
≪Measurement of pore distribution by mercury intrusion method≫
The pore peak of the above requirement (1) and the pore surface area of (2) can be calculated from the pore distribution obtained by the mercury intrusion method.
In this embodiment, the pore distribution measurement by the mercury intrusion method is performed by the following method.

まず、正極活物質の入った容器内を真空排気した上で、容器内に水銀を満たす。水銀は表面張力が高く、そのままでは正極活物質の表面の細孔には水銀は浸入しないが、水銀に圧力をかけ、徐々に昇圧していくと、径の大きい細孔から順に径の小さい細孔へと、徐々に細孔の中に水銀が浸入していく。圧力を連続的に増加させながら細孔への水銀圧入量を検出していけば、水銀に加えた圧力と水銀圧入量との関係から水銀圧入曲線が得られる。
ここで、細孔の形状を円筒状と仮定し、水銀に加えられた圧力をP、その細孔径(細孔直径)をD、水銀の表面張力をσ、水銀と試料との接触角をθとすると、細孔径は、下記式(A)で表される。
D=−4σ×cosθ/P ・・・(A)
First, after evacuating the container containing the positive electrode active material, the container is filled with mercury. Mercury has a high surface tension, and as it is, mercury does not enter the pores on the surface of the positive electrode active material. However, when pressure is applied to the mercury and the pressure is increased gradually, the pores with smaller diameters increase in order from the larger diameter. Mercury gradually penetrates into the pores. If the amount of mercury intrusion is detected while continuously increasing the pressure, a mercury intrusion curve can be obtained from the relationship between the pressure applied to mercury and the amount of mercury intrusion.
Here, assuming that the shape of the pore is cylindrical, the pressure applied to mercury is P, the pore diameter (pore diameter) is D, the surface tension of mercury is σ, and the contact angle between mercury and the sample is θ Then, the pore diameter is represented by the following formula (A).
D = −4σ × cos θ / P (A)

すなわち水銀に加えた圧力Pと水銀が浸入する細孔の直径Dとの間には相関があることから、得られた水銀圧入曲線に基づいて、正極活物質の細孔半径の大きさとその体積との関係を表す細孔分布曲線を得ることができる。細孔径Dの細孔の長さをLとすると、その体積Vは下記式(B)で表される。
V=πD2L/4 ・・・(B)
円筒の側面積S=πDLのため、S=4V/Dと表すことができる。ここで、ある細孔径の範囲での体積増加dVが、あるひとつの平均細孔径を有する円筒細孔によるものと仮定すれば、その区間で増加した比表面積はdA=4dV/Dav (Davは平均細孔径)と求めることができ、細孔比表面積ΣAが算出される。なお、水銀圧入法による細孔径のおおよその測定限界は、下限が約2nm以上、上限が約200μm以下である。水銀圧入法による測定は、水銀ポロシメータ等の装置を用いて行うことができる。水銀ポロシメータの具体例としては、オートポアIII9420(Micromeritics 社製)等が挙げられる。
That is, since there is a correlation between the pressure P applied to the mercury and the diameter D of the pore into which mercury enters, the size of the pore radius of the positive electrode active material and its volume are determined based on the obtained mercury intrusion curve. A pore distribution curve representing the relationship between When the length of the pore having the pore diameter D is L, the volume V is represented by the following formula (B).
V = πD2L / 4 (B)
Since the side area of the cylinder S = πDL, it can be expressed as S = 4 V / D. Here, if it is assumed that the volume increase dV in a certain pore diameter range is due to a cylindrical pore having a certain average pore diameter, the specific surface area increased in that section is dA = 4 dV / Dav (Dav is an average) The pore specific surface area ΣA is calculated. In addition, as for the approximate measurement limit of the pore diameter by the mercury intrusion method, the lower limit is about 2 nm or more, and the upper limit is about 200 μm or less. Measurement by the mercury intrusion method can be performed using an apparatus such as a mercury porosimeter. Specific examples of the mercury porosimeter include Autopore III9420 (manufactured by Micromeritics).

[要件(1)]
本実施形態において、正極活物質の二次粒子は、二次粒子内部に、粒子表面と粒子内部とが連通する微細な空隙(以下、「二次粒子内微細空隙」と記載することがある)を有している。また、正極活物質の二次粒子は、二次粒子の間に微細な空隙(以下、「二次粒子間隙」と記載することがある)を有している。本実施形態においては、上記水銀圧入法によって得られた細孔分布において、二次粒子内微細空隙又は二次粒子間隙のいずれか一方又は両方が、細孔半径が10nm以上200nm以下の範囲に細孔ピークを有する。
二次粒子内微細空隙の細孔ピークの細孔半径は、20nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましく、40nm以上であることが特に好ましい。
また、二次粒子内微細空隙の細孔半径は、180nm以下であることが好ましく、150nm以下であることがより好ましく、120nm以下であることが特に好ましい。
上記上限値と上記下限値は、任意に組み合わせることができる。
[Requirement (1)]
In the present embodiment, the secondary particles of the positive electrode active material are fine voids in which the particle surface and the inside of the particles communicate with each other inside the secondary particles (hereinafter sometimes referred to as “secondary particle fine voids”). have. The secondary particles of the positive electrode active material have fine voids (hereinafter sometimes referred to as “secondary particle gaps”) between the secondary particles. In the present embodiment, in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method, either one or both of the fine pores in the secondary particles and the secondary particle gaps are narrow in the range where the pore radius is 10 nm or more and 200 nm or less. Has a pore peak.
The pore radius of the pore peak of the fine pores in the secondary particles is preferably 20 nm or more, more preferably 30 nm or more, and particularly preferably 40 nm or more.
Further, the pore radius of the fine pores in the secondary particles is preferably 180 nm or less, more preferably 150 nm or less, and particularly preferably 120 nm or less.
The upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined.

本実施形態において、二次粒子内微細空隙の細孔半径が上記特定の範囲であると、電解液が浸透しやすく、直流抵抗が低い正極活物質とすることができる。   In the present embodiment, when the pore radius of the fine voids in the secondary particles is in the specific range, a positive electrode active material in which the electrolytic solution easily permeates and the direct current resistance is low can be obtained.

本実施形態においては、二次粒子内微細空隙の細孔ピークが上記特定の範囲であることが好ましい。   In the present embodiment, the pore peak of the fine voids in the secondary particles is preferably in the specific range.

[要件(2)]
本実施形態において、上記水銀圧入法によって得られた細孔分布において、二次粒子内微細空隙又は二次粒子間隙のいずれか一方又は両方が、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲における細孔表面積Sが、1.1m/g未満である。
細孔表面積Sは、1.0m/g以下が好ましく、0.9m/g以下がより好ましく、0.85m/g以下が特に好ましい。
また、細孔表面積Sは、0.01m/g以上が好ましく、0.1m/g以上がより好ましく、0.15m/g以上が特に好ましい。
上記上限値と上記下限値は、任意に組み合わせることができる。
[Requirement (2)]
In the present embodiment, in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method, one or both of the fine pores in the secondary particles and the secondary particle gaps are pores having a pore radius in the range of 100 nm to 10 μm. The surface area S is less than 1.1 m 2 / g.
Pore surface area S is preferably 1.0 m 2 / g or less, more preferably 0.9 m 2 / g, and particularly preferably 0.85 m 2 / g.
The pore surface area S is preferably 0.01 m 2 / g or more, more preferably 0.1 m 2 / g or more, and particularly preferably 0.15 m 2 / g or more.
The upper limit value and the lower limit value can be arbitrarily combined.

本実施形態において、細孔表面積Sが上記上限値以下であると、バインダーの浸透性が向上し、バインダー成分を集電体との界面に存在させることができる。この点について、図面を参照して説明する。   In this embodiment, when the pore surface area S is not more than the above upper limit value, the permeability of the binder is improved, and the binder component can be present at the interface with the current collector. This point will be described with reference to the drawings.

本実施形態においては、二次粒子間隙の細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲における細孔表面積Sが上記特定の範囲であることが好ましい。   In the present embodiment, the pore surface area S in the range where the pore radius of the gap between the secondary particles is 100 nm or more and 10 μm or less is preferably in the specific range.

本実施形態において、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、細孔半径が10nm以上100nm以下の範囲の細孔ピークは、二次粒子内微細空隙に由来するピークであるものとする。   In this embodiment, in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method, the pore peak having a pore radius in the range of 10 nm or more and 100 nm or less is a peak derived from the fine voids in the secondary particles.

図3は、本実施形態の要件(2)を満たす正極活物質11、導電材12およびバインダー13を含む正極合剤を調整し、正極合剤を集電体10に担持させた正極の断面の模式図である。
図3に示すように、本実施形態の要件(2)を満たす正極活物質は、バインダー成分が二次粒子間隙に浸透しやすく、集電体10との界面にバインダー成分を多く配置することができる。このため、集電体10と正極合剤との接着に寄与するバインダー成分が増加し、剥離強度が高い正極を得ることができると推察される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the positive electrode in which the positive electrode mixture including the positive electrode active material 11, the conductive material 12, and the binder 13 satisfying the requirement (2) of the present embodiment is prepared and the positive electrode mixture is supported on the current collector 10. It is a schematic diagram.
As shown in FIG. 3, in the positive electrode active material satisfying the requirement (2) of the present embodiment, the binder component easily penetrates into the gap between the secondary particles, and a large amount of the binder component can be arranged at the interface with the current collector 10. it can. For this reason, it is guessed that the binder component which contributes to adhesion | attachment with the electrical power collector 10 and positive electrode mixture increases, and a positive electrode with high peeling strength can be obtained.

一方、本発明を適用しない場合には、図4に示すようにバインダー13が二次粒子間隙に浸透し難く、集電体10との界面に到達し難い。このため、集電体10と正極合剤とを接着させるために十分なバインダー成分を確保することができず、剥離強度が低下してしまうと考えられる。   On the other hand, when the present invention is not applied, as shown in FIG. 4, the binder 13 hardly penetrates into the gap between the secondary particles and hardly reaches the interface with the current collector 10. For this reason, it is considered that a sufficient binder component for adhering the current collector 10 and the positive electrode mixture cannot be secured, and the peel strength is lowered.

本実施形態において、リチウム金属複合酸化物粉末は下記一般式(I)で表される。
Li[Li(Ni(1−y−z−w)CoMn1−x]O ・・・(I)
(ただし、MはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、B、Mo、Nb、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属元素であり、0≦x≦0.2、0<y≦0.4、0≦z≦0.4、0≦w≦0.1を満たす。)
In the present embodiment, the lithium metal composite oxide powder is represented by the following general formula (I).
Li [Li x (Ni (1 -y-z-w) Co y Mn z M w) 1-x] O 2 ··· (I)
(However, M is one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V, and 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.4, and 0 ≦ w ≦ 0.1 are satisfied.)

サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるxは0を超えることが好ましく、0.01以上であることがより好ましく、0.02以上であることがさらに好ましい。また、初回クーロン効率がより高いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるxは0.1以下であることが好ましく、0.08以下であることがより好ましく、0.06以下であることがさらに好ましい。
xの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
In the sense of obtaining a lithium secondary battery having high cycle characteristics, x in the composition formula (I) is preferably more than 0, more preferably 0.01 or more, and further preferably 0.02 or more. . In the sense of obtaining a lithium secondary battery with higher initial Coulomb efficiency, x in the composition formula (I) is preferably 0.1 or less, more preferably 0.08 or less, and 0.06. More preferably, it is as follows.
The upper limit value and the lower limit value of x can be arbitrarily combined.

また、電池抵抗が低いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるyは0.005以上であることが好ましく、0.01以上であることがより好ましく、0.05以上であることがさらに好ましい。また、熱的安定性が高いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるyは0.35以下であることがより好ましく、0.33以下であることがさらに好ましい。
yの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
In the sense of obtaining a lithium secondary battery having low battery resistance, y in the composition formula (I) is preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and 0.05 or more. More preferably it is. In the sense of obtaining a lithium secondary battery having high thermal stability, y in the composition formula (I) is more preferably 0.35 or less, and further preferably 0.33 or less.
The upper limit value and the lower limit value of y can be arbitrarily combined.

また、サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるzは0.01以上であることが好ましく、0.03以上であることがより好ましく、0.1以上であることがさらに好ましい。また、高温(例えば60℃環境下)での保存特性が高いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるzは0.4以下であることが好ましく、0.38以下であることがより好ましく、0.35以下であることがさらに好ましい。
zの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
In the sense of obtaining a lithium secondary battery having high cycle characteristics, z in the composition formula (I) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.03 or more, and 0.1 or more. More preferably it is. In addition, z in the composition formula (I) is preferably 0.4 or less, and preferably 0.38 or less in order to obtain a lithium secondary battery having high storage characteristics at a high temperature (for example, in an environment of 60 ° C.). Is more preferable, and it is still more preferable that it is 0.35 or less.
The upper limit value and lower limit value of z can be arbitrarily combined.

また、電池抵抗が低いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるwは0を超えることが好ましく、0.0005以上であることがより好ましく、0.001以上であることがさらに好ましい。また、高い電流レートにおいて放電容量が高いリチウム二次電池を得る意味で、前記組成式(I)におけるwは0.09以下であることが好ましく、0.08以下であることがより好ましく、0.07以下であることがさらに好ましい。
wの上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
In the sense of obtaining a lithium secondary battery having low battery resistance, w in the composition formula (I) is preferably more than 0, more preferably 0.0005 or more, and 0.001 or more. Further preferred. In the sense of obtaining a lithium secondary battery having a high discharge capacity at a high current rate, w in the composition formula (I) is preferably 0.09 or less, more preferably 0.08 or less, and 0 More preferably, it is 0.07 or less.
The upper limit value and the lower limit value of w can be arbitrarily combined.

前記組成式(I)におけるMはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、B、Mo、Nb、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属を表す。   M in the composition formula (I) represents one or more metals selected from the group consisting of Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga, and V. .

また、サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る意味で、組成式(I)におけるMは、Ti、Mg、Al、W、B、Zrであることが好ましく、熱的安定性が高いリチウム二次電池を得る意味では、Al、W、B、Zrであることが好ましい。   In order to obtain a lithium secondary battery having high cycle characteristics, M in the composition formula (I) is preferably Ti, Mg, Al, W, B, Zr, and lithium secondary having high thermal stability. In terms of obtaining a battery, Al, W, B, and Zr are preferable.

(正極活物質のタップかさ密度)
本実施形態において、リチウム二次電池用正極活物質のタップかさ密度は、電極密度が高いリチウム二次電池を得る意味で、2.5g/cc以下であることが好ましい。
タップかさ密度はJIS R 1628−1997に基づいて測定することができる。
なお、本明細書において、「重装密度」とは上記JIS R 1628−1997におけるタップかさ密度に該当する。
(Tap bulk density of positive electrode active material)
In this embodiment, the tap bulk density of the positive electrode active material for a lithium secondary battery is preferably 2.5 g / cc or less in order to obtain a lithium secondary battery having a high electrode density.
The tap bulk density can be measured based on JIS R 1628-1997.
In the present specification, “heavy loading density” corresponds to the tap bulk density in the above JIS R 1628-1997.

(平均粒子径)
本実施形態において、リチウム二次電池用正極活物質のハンドリング性を高める意味で、前記リチウム金属複合酸化物粉末の平均粒子径は3μm以上であることが好ましく、4μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。また、高い電流レートにおいて放電容量が高いリチウム二次電池を得る意味で、15μm以下であることが好ましく、13μm以下であることがより好ましく、12μm以下であることがさらに好ましい。
平均粒子径の上限値と下限値は任意に組み合わせることができる。
本発明において、リチウム金属複合酸化物粉末の「平均粒子径」とは、以下の方法(レーザー回折散乱法)によって測定される値を指す。
(Average particle size)
In the present embodiment, the average particle diameter of the lithium metal composite oxide powder is preferably 3 μm or more, more preferably 4 μm or more, in order to improve the handling properties of the positive electrode active material for a lithium secondary battery. More preferably, it is 5 μm or more. Further, in the sense of obtaining a lithium secondary battery having a high discharge capacity at a high current rate, it is preferably 15 μm or less, more preferably 13 μm or less, and further preferably 12 μm or less.
The upper limit value and the lower limit value of the average particle diameter can be arbitrarily combined.
In the present invention, the “average particle diameter” of the lithium metal composite oxide powder refers to a value measured by the following method (laser diffraction scattering method).

レーザー回折粒度分布計(株式会社堀場製作所製、型番:LA−950)を用い、リチウム金属複合酸化物粉末0.1gを、0.2質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液50mlに投入し、該粉末を分散させた分散液を得た。得られた分散液について粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得る。得られた累積粒度分布曲線において、50%累積時の微小粒子側から見た粒子径(D50)の値を、リチウム金属複合酸化物粉末の平均粒子径とした。   Using a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by HORIBA, Ltd., model number: LA-950), 0.1 g of lithium metal composite oxide powder was put into 50 ml of a 0.2 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution, and the powder was dispersed. A dispersion was obtained. The particle size distribution of the obtained dispersion is measured to obtain a volume-based cumulative particle size distribution curve. In the obtained cumulative particle size distribution curve, the value of the particle diameter (D50) viewed from the fine particle side at the time of 50% accumulation was taken as the average particle diameter of the lithium metal composite oxide powder.

本実施形態において、リチウム金属複合酸化物粉末を用いたペースト状の電極合剤を作製する際、ペースト粘度の経時安定性を高める意味で、(細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積)/(細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積)は0.20以上であることが好ましく、0.25以上であることがより好ましく、0.30以上であることがさらに好ましい。   In this embodiment, when preparing a paste-like electrode mixture using a lithium metal composite oxide powder, in order to increase the stability of paste viscosity over time (pore surface area with a pore radius of 10 nm to 50 nm) / (Pore surface area having a pore radius of 10 nm to 100 μm) is preferably 0.20 or more, more preferably 0.25 or more, and further preferably 0.30 or more.

(層状構造)
リチウムニッケル複合酸化物の結晶構造は、層状構造であり、六方晶型の結晶構造又は単斜晶型の結晶構造であることがより好ましい。
(Layered structure)
The crystal structure of the lithium nickel composite oxide is a layered structure, and more preferably a hexagonal crystal structure or a monoclinic crystal structure.

六方晶型の結晶構造は、P3、P31、P32、R3、P−3、R−3、P312、P321、P3112、P3121、P3212、P3221、R32、P3m1、P31m、P3c1、P31c、R3m、R3c、P−31m、P−31c、P−3m1、P−3c1、R−3m、R−3c、P6、P61、P65、P62、P64、P63、P−6、P6/m、P63/m、P622、P6122、P6522、P6222、P6422、P6322、P6mm、P6cc、P63cm、P63mc、P−6m2、P−6c2、P−62m、P−62c、P6/mmm、P6/mcc、P63/mcm、P63/mmcからなる群から選ばれるいずれか一つの空間群に帰属される。   The hexagonal crystal structures are P3, P31, P32, R3, P-3, R-3, P-312, P321, P3112, P3121, P3212, P3221, R32, P3m1, P31m, P3c1, P31c, R3m, R3c, P-31m, P-31c, P-3m1, P-3c1, R-3m, R-3c, P6, P61, P65, P62, P64, P63, P-6, P6 / m, P63 / m, P622, From P6122, P6522, P6222, P6422, P6322, P6mm, P6cc, P63cm, P63mc, P-6m2, P-6c2, P-62m, P-62c, P6 / mmm, P6 / mcc, P63 / mcm, P63 / mmc It belongs to any one space group selected from the group.

また、単斜晶型の結晶構造は、P2、P21、C2、Pm、Pc、Cm、Cc、P2/m、P21/m、C2/m、P2/c、P21/c、C2/cからなる群から選ばれるいずれか一つの空間群に帰属される。   The monoclinic crystal structure is composed of P2, P21, C2, Pm, Pc, Cm, Cc, P2 / m, P21 / m, C2 / m, P2 / c, P21 / c, and C2 / c. It belongs to any one space group selected from the group.

これらのうち、放電容量が高いリチウム二次電池を得る意味で、結晶構造は、空間群R−3mに帰属される六方晶型の結晶構造、又はC2/mに帰属される単斜晶型の結晶構造であることが特に好ましい。   Among these, in order to obtain a lithium secondary battery having a high discharge capacity, the crystal structure is a hexagonal crystal structure belonging to the space group R-3m or a monoclinic crystal belonging to C2 / m. A crystal structure is particularly preferred.

本発明に用いるリチウム化合物は、炭酸リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、酢酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウム、塩化リチウム、フッ化リチウムのうち何れか一つ、又は、二つ以上を混合して使用することができる。これらの中では、水酸化リチウム及び炭酸リチウムのいずれか一方又は両方が好ましい。
リチウム二次電池用正極活物質のハンドリング性を高める意味で、リチウム金属複合酸化物粉末に含まれる炭酸リチウム成分は0.4質量%以下であることが好ましく、0.39質量%以下であることがより好ましく、0.38質量%以下であることが特に好ましい。
また、リチウム二次電池用正極活物質のハンドリング性を高める意味で、リチウム金属複合酸化物粉末に含まれる水酸化リチウム成分は0.35質量%以下であることが好ましく、0.25質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以下であることが特に好ましい。
The lithium compound used in the present invention is any one of lithium carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium acetate, lithium hydroxide, lithium oxide, lithium chloride, lithium fluoride, or a mixture of two or more. can do. In these, any one or both of lithium hydroxide and lithium carbonate are preferable.
The lithium carbonate component contained in the lithium metal composite oxide powder is preferably 0.4% by mass or less, and 0.39% by mass or less in order to improve the handling property of the positive electrode active material for a lithium secondary battery. Is more preferable, and it is especially preferable that it is 0.38 mass% or less.
Moreover, it is preferable that the lithium hydroxide component contained in the lithium metal composite oxide powder is 0.35% by mass or less, and 0.25% by mass or less in order to improve the handling property of the positive electrode active material for a lithium secondary battery. It is more preferable that it is, and it is especially preferable that it is 0.2 mass% or less.

[リチウム二次電池用正極活物質の製造方法]
本発明のリチウム二次電池用正極活物質(以下、「リチウム金属複合酸化物」と記載することがある)を製造するにあたって、まず、リチウム以外の金属、すなわち、Ni、Co及びMnから構成される必須金属、並びに、Fe、Cu、Ti、Mg、Al、W、B、Mo、Nb、Zn、Sn、Zr、Ga及びVのうちいずれか1種以上の任意金属を含む金属複合化合物を調製し、当該金属複合化合物を適当なリチウム塩と焼成することが好ましい。金属複合化合物としては、金属複合水酸化物又は金属複合酸化物が好ましい。以下に、正極活物質の製造方法の一例を、金属複合化合物の製造工程と、リチウム金属複合酸化物の製造工程とに分けて説明する。
[Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery]
In producing the positive electrode active material for lithium secondary battery of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “lithium metal composite oxide”), it is first composed of a metal other than lithium, that is, Ni, Co, and Mn. And a metal composite compound containing any metal selected from the group consisting of essential metals and Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V The metal composite compound is preferably fired with an appropriate lithium salt. As a metal complex compound, a metal complex hydroxide or a metal complex oxide is preferable. Below, an example of the manufacturing method of a positive electrode active material is divided and demonstrated to the manufacturing process of a metal composite compound, and the manufacturing process of a lithium metal composite oxide.

(金属複合化合物の製造工程)
金属複合化合物は、通常公知のバッチ共沈殿法又は連続共沈殿法により製造することが可能である。以下、金属として、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む金属複合水酸化物を例に、その製造方法を詳述する。
(Production process of metal composite compounds)
The metal complex compound can be produced by a generally known batch coprecipitation method or continuous coprecipitation method. Hereinafter, the manufacturing method will be described in detail by taking a metal composite hydroxide containing nickel, cobalt, and manganese as an example.

まず共沈殿法、特に特開2002−201028号公報に記載された連続法により、ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、マンガン塩溶液、及び錯化剤を反応させ、NiCoMn(OH)(式中、x+y+z=1)で表される複合金属水酸化物を製造する。 First, a nickel salt solution, a cobalt salt solution, a manganese salt solution, and a complexing agent are reacted by a coprecipitation method, in particular, a continuous method described in JP-A-2002-201028, and Ni x Co y Mn z (OH). 2 A composite metal hydroxide represented by the formula (where x + y + z = 1) is produced.

上記ニッケル塩溶液の溶質であるニッケル塩としては、特に限定されないが、例えば硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル及び酢酸ニッケルのうちの何れかを使用することができる。上記コバルト塩溶液の溶質であるコバルト塩としては、例えば硫酸コバルト、硝酸コバルト、及び塩化コバルトのうちの何れかを使用することができる。上記マンガン塩溶液の溶質であるマンガン塩としては、例えば硫酸マンガン、硝酸マンガン、及び塩化マンガンのうちの何れかを使用することができる。以上の金属塩は、上記NixCoyMnz(OH)2の組成比に対応する割合で用いられる。また、溶媒として水が使用される。   Although it does not specifically limit as nickel salt which is the solute of the said nickel salt solution, For example, any one of nickel sulfate, nickel nitrate, nickel chloride, and nickel acetate can be used. As the cobalt salt that is a solute of the cobalt salt solution, for example, any one of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt chloride can be used. As the manganese salt that is a solute of the manganese salt solution, for example, any one of manganese sulfate, manganese nitrate, and manganese chloride can be used. The above metal salt is used in a proportion corresponding to the composition ratio of NixCoyMnz (OH) 2. Moreover, water is used as a solvent.

錯化剤としては、水溶液中で、ニッケル、コバルト、及びマンガンのイオンと錯体を形成可能なものであり、例えばアンモニウムイオン供給体(硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、弗化アンモニウム等)、ヒドラジン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ウラシル二酢酸、及びグリシンが挙げられる。   The complexing agent is capable of forming a complex with nickel, cobalt, and manganese ions in an aqueous solution. For example, an ammonium ion supplier (ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, etc.), hydrazine, Examples include ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, uracil diacetic acid, and glycine.

沈殿に際しては、水溶液のpH値を調整するため、必要ならばアルカリ金属水酸化物(例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム)を添加する。   During the precipitation, an alkali metal hydroxide (for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide) is added if necessary to adjust the pH value of the aqueous solution.

上記ニッケル塩溶液、コバルト塩溶液、及びマンガン塩溶液のほか、錯化剤を反応槽に連続して供給させると、ニッケル、コバルト、及びマンガンが反応し、NiCoMn(OH)が製造される。反応に際しては、反応槽の温度が例えば20℃以上80℃以下、好ましくは30〜70℃の範囲内で制御され、反応槽内のpH値は例えばpH9以上pH13以下、好ましくはpH11〜13の範囲内で制御され、反応槽内の物質が適宜撹拌される。反応槽は、形成された反応沈殿物を分離のためオーバーフローさせるタイプのものである。 When the complexing agent is continuously supplied to the reaction vessel in addition to the nickel salt solution, the cobalt salt solution, and the manganese salt solution, nickel, cobalt, and manganese react to form Ni x Co y Mn z (OH) 2. Is manufactured. During the reaction, the temperature of the reaction vessel is controlled within a range of, for example, 20 ° C. or more and 80 ° C. or less, preferably 30 to 70 ° C., and the pH value in the reaction vessel is, for example, a pH of 9 or more and pH 13 or less, preferably a range of pH 11-13. The substance in the reaction vessel is appropriately stirred. The reaction vessel is of a type that causes the formed reaction precipitate to overflow for separation.

反応槽に供給する金属塩の濃度、攪拌速度、反応温度、反応pH、及び後述する焼成条件等を適宜制御することにより、下記工程で最終的に得られるリチウム金属複合酸化物の上記要件(1)、(2)に示す細孔半径、平均二次粒子径等の各種物性を制御することができる。とりわけ、所望とする上記要件(1)、(2)に示す細孔半径を実現するためには、上記の条件の制御に加えて、各種気体、例えば、窒素、アルゴン、二酸化炭素等の不活性ガス、空気、酸素等の酸化性ガス、あるいはそれらの混合ガスによるバブリングを併用しても良い。気体以外に酸化状態を促すものとして、過酸化水素などの過酸化物、過マンガン酸塩などの過酸化物塩、過塩素酸塩、次亜塩素酸塩、硝酸、ハロゲン、オゾンなどを使用することができる。気体以外に還元状態を促すものとして、シュウ酸、ギ酸などの有機酸、亜硫酸塩、ヒドラジンなどを使用することができる。   By appropriately controlling the concentration of metal salt to be supplied to the reaction tank, the stirring speed, the reaction temperature, the reaction pH, the firing conditions described later, and the like, the above-mentioned requirements (1 ), Various physical properties such as pore radius and average secondary particle diameter shown in (2) can be controlled. In particular, in order to achieve the desired pore radius shown in the above requirements (1) and (2), in addition to controlling the above conditions, inert gases such as nitrogen, argon, carbon dioxide, etc. Bubbling with an oxidizing gas such as gas, air, oxygen, or a mixed gas thereof may be used in combination. Use peroxides such as hydrogen peroxide, peroxides such as permanganate, perchlorates, hypochlorites, nitric acid, halogens, ozone, etc. to promote the oxidation state in addition to gases. be able to. In addition to gases, organic acids such as oxalic acid and formic acid, sulfites, hydrazine and the like can be used to promote the reduced state.

例えば、反応槽内の反応pHを高くすると、金属複合化合物の一次粒子径は小さくなり、BET比表面積が高い金属複合化合物が得られやすい。一方、反応pHを低くすると、BET比表面積が低い金属複合化合物が得られやすい。また、反応槽内の酸化状態を高くすると、空隙を多く有する金属複合酸化物が得られやすい。一方、酸化状態を低くすると、緻密な金属酸化物が得られやすい。
最終的に、金属複合化合物が所望の物性となるよう、反応pHと酸化状態の各条件を精確に制御するが、窒素ガス等の不活性ガスを通気させながら、酸化性ガスを反応槽内に連続通気させることで、金属複合化合物の空隙の細孔径を制御できる。酸化性ガスとして空気を用いる場合、空気流量A(L/min)と反応槽の容積B(L)との比A/Bが0より大きく0.020未満であることが好ましい。
本発明におけるリチウム金属複合酸化物粉末の上記要件(1)、(2)に示す細孔半径は、前記の金属複合化合物を用いて、後述する焼成条件等を制御することにより、本発明の特定の範囲内とすることができる。
For example, when the reaction pH in the reaction vessel is increased, the primary particle diameter of the metal composite compound is decreased, and a metal composite compound having a high BET specific surface area is easily obtained. On the other hand, when the reaction pH is lowered, a metal composite compound having a low BET specific surface area is easily obtained. Moreover, when the oxidation state in the reaction vessel is increased, a metal composite oxide having many voids is easily obtained. On the other hand, when the oxidation state is lowered, a dense metal oxide is easily obtained.
Ultimately, each condition of the reaction pH and oxidation state is precisely controlled so that the metal composite compound has the desired physical properties, but the oxidizing gas is introduced into the reaction vessel while passing an inert gas such as nitrogen gas. By continuously venting, the pore diameter of the voids of the metal composite compound can be controlled. When air is used as the oxidizing gas, the ratio A / B between the air flow rate A (L / min) and the reaction vessel volume B (L) is preferably greater than 0 and less than 0.020.
The pore radius shown in the above requirements (1) and (2) of the lithium metal composite oxide powder in the present invention is determined by controlling the firing conditions and the like to be described later using the metal composite compound. Can be within the range.

以上の反応後、得られた反応沈殿物を水で洗浄した後、乾燥し、ニッケルコバルトマンガン複合化合物としてのニッケルコバルトマンガン水酸化物を単離する。また、必要に応じて弱酸水や水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを含むアルカリ溶液で洗浄しても良い。
なお、上記の例では、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を製造しているが、ニッケルコバルトマンガン複合酸化物を調製してもよい。
After the above reaction, the obtained reaction precipitate is washed with water and then dried to isolate nickel cobalt manganese hydroxide as a nickel cobalt manganese composite compound. Moreover, you may wash | clean with the alkaline solution containing weak acid water, sodium hydroxide, or potassium hydroxide as needed.
In the above example, nickel cobalt manganese composite hydroxide is manufactured, but nickel cobalt manganese composite oxide may be prepared.

(リチウム金属複合酸化物の製造工程)
上記金属複合酸化物又は水酸化物を乾燥した後、リチウム塩と混合する。乾燥条件は、特に制限されないが、例えば、金属複合酸化物又は水酸化物が酸化・還元されない条件(酸化物→酸化物、水酸化物→水酸化物)、金属複合水酸化物が酸化される条件(水酸化物→酸化物)、金属複合酸化物が還元される条件(酸化物→水酸化物)のいずれの条件でもよい。酸化・還元がされない条件のためには、窒素、ヘリウム及びアルゴン等の希ガス等の不活性ガスを使用すれば良く、水酸化物が酸化される条件では、酸素又は空気を雰囲気下として行えば良い。また、金属複合酸化物が還元される条件としては、不活性ガス雰囲気下、ヒドラジン、亜硫酸ナトリウム等の還元剤を使用すれば良い。リチウム塩としては、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、水酸化リチウム、水酸化リチウム水和物、酸化リチウムのうち何れか一つ、または、二つ以上を混合して使用することができる。
金属複合酸化物又は水酸化物の乾燥後に、適宜分級を行っても良い。以上のリチウム塩と金属複合金属水酸化物とは、最終目的物の組成比を勘案して用いられる。例えば、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を用いる場合、リチウム塩と当該複合金属水酸化物は、LiNixCoyMnzO2(式中、x+y+z=1)の組成比に対応する割合で用いられる。ニッケルコバルトマンガン複合金属水酸化物及びリチウム塩の混合物を焼成することによって、リチウム−ニッケルコバルトマンガン複合酸化物が得られる。なお、焼成には、所望の組成に応じて乾燥空気、酸素雰囲気、不活性雰囲気等が用いられ、必要ならば複数の加熱工程が実施される。
(Production process of lithium metal composite oxide)
The metal composite oxide or hydroxide is dried and then mixed with a lithium salt. The drying conditions are not particularly limited. For example, the metal composite oxide or hydroxide is not oxidized / reduced (oxide → oxide, hydroxide → hydroxide), and the metal composite hydroxide is oxidized. Any of the conditions (hydroxide → oxide) and the conditions under which the metal composite oxide is reduced (oxide → hydroxide) may be used. An inert gas such as nitrogen, helium, or an inert gas such as argon may be used for conditions where oxidation / reduction is not performed. Under conditions where hydroxide is oxidized, oxygen or air may be used in an atmosphere. good. As a condition for reducing the metal composite oxide, a reducing agent such as hydrazine or sodium sulfite may be used in an inert gas atmosphere. As the lithium salt, any one of lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium hydroxide, lithium hydroxide hydrate, lithium oxide, or a mixture of two or more can be used.
Classification may be appropriately performed after the metal composite oxide or hydroxide is dried. The above lithium salt and metal composite metal hydroxide are used in consideration of the composition ratio of the final object. For example, when nickel cobalt manganese composite hydroxide is used, the lithium salt and the composite metal hydroxide are used at a ratio corresponding to the composition ratio of LiNixCoyMnzO2 (wherein x + y + z = 1). A lithium-nickel cobalt manganese composite oxide is obtained by firing a mixture of a nickel cobalt manganese composite metal hydroxide and a lithium salt. For the firing, dry air, an oxygen atmosphere, an inert atmosphere, or the like is used according to a desired composition, and a plurality of heating steps are performed if necessary.

上記金属複合酸化物又は水酸化物と、水酸化リチウム、炭酸リチウム等のリチウム化合物との焼成温度としては、特に制限はないが、リチウム金属複合酸化物の上記要件(1)、(2)を本発明の特定の範囲とするために、600℃以上1100℃以下であることが好ましく、750℃以上1050℃以下であることがより好ましく、800℃〜1025℃がさらに好ましい。   The firing temperature of the metal composite oxide or hydroxide and a lithium compound such as lithium hydroxide or lithium carbonate is not particularly limited, but the above requirements (1) and (2) of the lithium metal composite oxide are satisfied. In order to make it the specific range of this invention, it is preferable that it is 600 degreeC or more and 1100 degrees C or less, It is more preferable that it is 750 degreeC or more and 1050 degrees C or less, 800 degreeC-1025 degreeC are further more preferable.

焼成時間は、3時間〜50時間が好ましい。焼成時間が50時間を超えると、電池性能上問題はないが、Liの揮発によって実質的に電池性能に劣る傾向となる。焼成時間が3時間より少ないと、結晶の発達が悪く、電池性能が悪くなる傾向となる。なお、上記の焼成の前に、仮焼成を行うことも有効である。この様な仮焼成の温度は、300〜850℃の範囲で、1〜10時間行うことが好ましい。   The firing time is preferably 3 hours to 50 hours. When the firing time exceeds 50 hours, there is no problem in battery performance, but the battery performance tends to be substantially inferior due to volatilization of Li. If the firing time is less than 3 hours, the crystal growth is poor and the battery performance tends to be poor. In addition, it is also effective to perform temporary baking before the above baking. The temperature for such preliminary firing is preferably in the range of 300 to 850 ° C. for 1 to 10 hours.

焼成によって得たリチウム金属複合酸化物は、粉砕後に適宜分級され、リチウム二次電池に適用可能な正極活物質とされる。   The lithium metal composite oxide obtained by firing is appropriately classified after pulverization, and used as a positive electrode active material applicable to a lithium secondary battery.

<リチウム二次電池>
次いで、リチウム二次電池の構成を説明しながら、本発明のリチウム二次電池用正極活物質を、リチウム二次電池の正極活物質として用いた正極、およびこの正極を有するリチウム二次電池について説明する。
<Lithium secondary battery>
Next, while explaining the configuration of the lithium secondary battery, a positive electrode using the positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention as a positive electrode active material of the lithium secondary battery, and a lithium secondary battery having the positive electrode will be described. To do.

本実施形態のリチウム二次電池の一例は、正極および負極、正極と負極との間に挟持されるセパレータ、正極と負極との間に配置される電解液を有する。   An example of the lithium secondary battery of the present embodiment includes a positive electrode and a negative electrode, a separator sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte solution disposed between the positive electrode and the negative electrode.

図1は、本実施形態のリチウム二次電池の一例を示す模式図である。本実施形態の円筒型のリチウム二次電池10は、次のようにして製造する。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the lithium secondary battery of the present embodiment. The cylindrical lithium secondary battery 10 of this embodiment is manufactured as follows.

まず、図1(a)に示すように、帯状を呈する一対のセパレータ1、一端に正極リード21を有する帯状の正極2、および一端に負極リード31を有する帯状の負極3を、セパレータ1、正極2、セパレータ1、負極3の順に積層し、巻回することにより電極群4とする。   First, as shown in FIG. 1 (a), a pair of separators 1 having a strip shape, a strip-like positive electrode 2 having a positive electrode lead 21 at one end, and a strip-like negative electrode 3 having a negative electrode lead 31 at one end, 2, separator 1, and negative electrode 3 are laminated in this order and wound to form electrode group 4.

次いで、図1(b)に示すように、電池缶5に電極群4および不図示のインシュレーターを収容した後、缶底を封止し、電極群4に電解液6を含浸させ、正極2と負極3との間に電解質を配置する。さらに、電池缶5の上部をトップインシュレーター7および封口体8で封止することで、リチウム二次電池10を製造することができる。   Next, as shown in FIG. 1B, after the electrode group 4 and an insulator (not shown) are accommodated in the battery can 5, the bottom of the can is sealed, and the electrode group 4 is impregnated with the electrolytic solution 6, An electrolyte is disposed between the negative electrode 3 and the negative electrode 3. Furthermore, the lithium secondary battery 10 can be manufactured by sealing the upper part of the battery can 5 with the top insulator 7 and the sealing body 8.

電極群4の形状としては、例えば、電極群4を巻回の軸に対して垂直方向に切断したときの断面形状が、円、楕円、長方形、角を丸めた長方形となるような柱状の形状を挙げることができる。   As the shape of the electrode group 4, for example, a columnar shape in which the cross-sectional shape when the electrode group 4 is cut in a direction perpendicular to the winding axis is a circle, an ellipse, a rectangle, or a rectangle with rounded corners. Can be mentioned.

また、このような電極群4を有するリチウム二次電池の形状としては、国際電気標準会議(IEC)が定めた電池に対する規格であるIEC60086、又はJIS C 8500で定められる形状を採用することができる。例えば、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。   Moreover, as a shape of the lithium secondary battery having such an electrode group 4, a shape defined by IEC 60086 or JIS C 8500, which is a standard for a battery defined by the International Electrotechnical Commission (IEC), can be adopted. . For example, cylindrical shape, square shape, etc. can be mentioned.

さらに、リチウム二次電池は、上記巻回型の構成に限らず、正極、セパレータ、負極、セパレータの積層構造を繰り返し重ねた積層型の構成であってもよい。積層型のリチウム二次電池としては、いわゆるコイン型電池、ボタン型電池、ペーパー型(又はシート型)電池を例示することができる。   Furthermore, the lithium secondary battery is not limited to the above-described wound type configuration, and may have a stacked type configuration in which a stacked structure of a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator is repeatedly stacked. Examples of the stacked lithium secondary battery include so-called coin-type batteries, button-type batteries, and paper-type (or sheet-type) batteries.

以下、各構成について順に説明する。
(正極)
本実施形態の正極は、まず正極活物質、導電材およびバインダーを含む正極合剤を調整し、正極合剤を正極集電体に担持させることで製造することができる。
Hereafter, each structure is demonstrated in order.
(Positive electrode)
The positive electrode of the present embodiment can be produced by first adjusting a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive material and a binder, and supporting the positive electrode mixture on a positive electrode current collector.

(導電材)
本実施形態の正極が有する導電材としては、炭素材料を用いることができる。炭素材料として黒鉛粉末、カーボンブラック(例えばアセチレンブラック)、繊維状炭素材料などを挙げることができる。カーボンブラックは、微粒で表面積が大きいため、少量を正極合剤中に添加することにより正極内部の導電性を高め、充放電効率および出力特性を向上させることができるが、多く入れすぎるとバインダーによる正極合剤と正極集電体との結着力、および正極合剤内部の結着力がいずれも低下し、かえって内部抵抗を増加させる原因となる。
(Conductive material)
As the conductive material included in the positive electrode of the present embodiment, a carbon material can be used. Examples of the carbon material include graphite powder, carbon black (for example, acetylene black), and a fibrous carbon material. Since carbon black is fine and has a large surface area, adding a small amount to the positive electrode mixture can improve the conductivity inside the positive electrode and improve the charge / discharge efficiency and output characteristics. Both the binding force between the positive electrode mixture and the positive electrode current collector and the binding force inside the positive electrode mixture are reduced, which causes an increase in internal resistance.

正極合剤中の導電材の割合は、正極活物質100質量部に対して5質量部以上20質量部以下であると好ましい。導電材として黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブなどの繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。   The proportion of the conductive material in the positive electrode mixture is preferably 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. When a fibrous carbon material such as graphitized carbon fiber or carbon nanotube is used as the conductive material, this ratio can be lowered.

(バインダー)
本実施形態の正極が有するバインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができる。
この熱可塑性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVdFということがある。
)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂;を挙げることができる。
(binder)
As the binder included in the positive electrode of the present embodiment, a thermoplastic resin can be used.
This thermoplastic resin is sometimes referred to as polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVdF).
), Polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymer, propylene hexafluoride / vinylidene fluoride copolymer, tetrafluoroethylene Fluorine resins such as fluorinated ethylene / perfluorovinyl ether copolymers; Polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene.

これらの熱可塑性樹脂は、2種以上を混合して用いてもよい。バインダーとしてフッ素樹脂およびポリオレフィン樹脂を用い、正極合剤全体に対するフッ素樹脂の割合を1質量%以上10質量%以下、ポリオレフィン樹脂の割合を0.1質量%以上2質量%以下とすることによって、正極集電体との密着力および正極合剤内部の結合力がいずれも高い正極合剤を得ることができる。   These thermoplastic resins may be used as a mixture of two or more. By using a fluororesin and a polyolefin resin as a binder, the ratio of the fluororesin to the whole positive electrode mixture is 1% by mass or more and 10% by mass or less, and the ratio of the polyolefin resin is 0.1% by mass or more and 2% by mass or less. A positive electrode mixture having both high adhesion to the current collector and high bonding strength inside the positive electrode mixture can be obtained.

(正極集電体)
本実施形態の正極が有する正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を用いることができる。なかでも、加工しやすく、安価であるという点でAlを形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
(Positive electrode current collector)
As the positive electrode current collector included in the positive electrode of the present embodiment, a band-shaped member made of a metal material such as Al, Ni, and stainless steel can be used. Among these, a material that is made of Al and formed into a thin film is preferable because it is easy to process and inexpensive.

正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、正極合剤を正極集電体上で加圧成型する方法が挙げられる。また、有機溶媒を用いて正極合剤をペースト化し、得られる正極合剤のペーストを正極集電体の少なくとも一面側に塗布して乾燥させ、プレスし固着することで、正極集電体に正極合剤を担持させてもよい。   Examples of the method of supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector include a method of pressure-molding the positive electrode mixture on the positive electrode current collector. Also, the positive electrode mixture is made into a paste using an organic solvent, and the resulting positive electrode mixture paste is applied to at least one surface side of the positive electrode current collector, dried, pressed and fixed, whereby the positive electrode current collector is bonded to the positive electrode current collector. A mixture may be supported.

正極合剤をペースト化する場合、用いることができる有機溶媒としては、N,N―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどのアミン系溶媒;テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸メチルなどのエステル系溶媒;ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPということがある。)などのアミド系溶媒;が挙げられる。   When the positive electrode mixture is made into a paste, usable organic solvents include amine solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine; ether solvents such as tetrahydrofuran; ketone solvents such as methyl ethyl ketone; methyl acetate And amide solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP).

正極合剤のペーストを正極集電体へ塗布する方法としては、例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法および静電スプレー法が挙げられる。   Examples of the method of applying the positive electrode mixture paste to the positive electrode current collector include a slit die coating method, a screen coating method, a curtain coating method, a knife coating method, a gravure coating method, and an electrostatic spray method.

以上に挙げられた方法により、正極を製造することができる。
(負極)
本実施形態のリチウム二次電池が有する負極は、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能であればよく、負極活物質を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる電極、および負極活物質単独からなる電極を挙げることができる。
A positive electrode can be manufactured by the method mentioned above.
(Negative electrode)
The negative electrode included in the lithium secondary battery of this embodiment is only required to be able to dope and dedope lithium ions at a lower potential than the positive electrode, and the negative electrode mixture containing the negative electrode active material is supported on the negative electrode current collector. And an electrode made of a negative electrode active material alone.

(負極活物質)
負極が有する負極活物質としては、炭素材料、カルコゲン化合物(酸化物、硫化物など)、窒化物、金属又は合金で、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープかつ脱ドープが可能な材料が挙げられる。
(Negative electrode active material)
Examples of the negative electrode active material possessed by the negative electrode include carbon materials, chalcogen compounds (oxides, sulfides, etc.), nitrides, metals, and alloys that can be doped and dedoped with lithium ions at a lower potential than the positive electrode. It is done.

負極活物質として使用可能な炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維および有機高分子化合物焼成体を挙げることができる。   Examples of carbon materials that can be used as the negative electrode active material include graphites such as natural graphite and artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and organic polymer compound fired bodies.

負極活物質として使用可能な酸化物としては、SiO2、SiOなど式SiOx(ここで、xは正の実数)で表されるケイ素の酸化物;TiO2、TiOなど式TiOx(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの酸化物;V2O5、VO2など式VOx(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの酸化物;Fe3O4、Fe2O3、FeOなど式FeOx(ここで、xは正の実数)で表される鉄の酸化物;SnO2、SnOなど式SnOx(ここで、xは正の実数)で表されるスズの酸化物;WO3、WO2など一般式WOx(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの酸化物;Li4Ti5O12、LiVO2などのリチウムとチタン又はバナジウムとを含有する複合金属酸化物;を挙げることができる。   Examples of oxides that can be used as the negative electrode active material include oxides of silicon represented by the formula SiOx such as SiO2 and SiO (where x is a positive real number); formula TiOx such as TiO2 and TiO (where x is positive) Oxide of titanium represented by the formula VOx (where x is a positive real number); FeOx such as Fe3O4, Fe2O3, and FeO (where x is a real number) Is an oxide of iron represented by SnO2, SnO, etc. SnOx represented by the formula SnOx (where x is a positive real number); WO3, WO2, etc. x is a positive real number); a composite metal oxide containing lithium and titanium or vanadium such as Li4Ti5O12 and LiVO2;

負極活物質として使用可能な硫化物としては、Ti2S3、TiS2、TiSなど式TiSx(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの硫化物;V3S4、VS2、VSなど式VSx(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの硫化物;Fe3S4、FeS2、FeSなど式FeSx(ここで、xは正の実数)で表される鉄の硫化物;Mo2S3、MoS2など式MoSx(ここで、xは正の実数)で表されるモリブデンの硫化物;SnS2、SnSなど式SnSx(ここで、xは正の実数)で表されるスズの硫化物;WS2など式WSx(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの硫化物;Sb2S3など式SbSx(ここで、xは正の実数)で表されるアンチモンの硫化物;Se5S3、SeS2、SeSなど式SeSx(ここで、xは正の実数)で表されるセレンの硫化物;を挙げることができる。   Examples of sulfides that can be used as the negative electrode active material include titanium sulfides represented by the formula TiSx (where x is a positive real number) such as Ti2S3, TiS2, and TiS; formula VSx such as V3S4, VS2, and VS (where , X is a positive real number); a sulfide of vanadium represented by a formula FeSx (where x is a positive real number) such as Fe3S4, FeS2, and FeS; a formula MoSx such as Mo2S3 and MoS2 Here, molybdenum sulfide represented by x is a positive real number; tin sulfide represented by the formula SnSx (where x is a positive real number) such as SnS2 and SnS; and WSx such as WS2 (where x is a positive real number) , X is a positive real number); a sulfide of tungsten represented by a formula SbSx such as Sb2S3 (where x is a positive real number); a formula Se such as Se5S3, SeS2, SeS x (wherein, x represents a positive real number) sulfide selenium represented by; and the like.

負極活物質として使用可能な窒化物としては、Li3N、Li3−xAxN(ここで、AはNiおよびCoのいずれか一方又は両方であり、0<x<3である。)などのリチウム含有窒化物を挙げることができる。   Examples of the nitride that can be used as the negative electrode active material include lithium-containing nitrides such as Li3N and Li3-xAxN (where A is one or both of Ni and Co, and 0 <x <3). Can be mentioned.

これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、1種のみ用いてもよく2種以上を併用して用いてもよい。また、これらの炭素材料、酸化物、硫化物、窒化物は、結晶質又は非晶質のいずれでもよい。   These carbon materials, oxides, sulfides and nitrides may be used alone or in combination of two or more. These carbon materials, oxides, sulfides and nitrides may be crystalline or amorphous.

また、負極活物質として使用可能な金属としては、リチウム金属、シリコン金属およびスズ金属などを挙げることができる。   Examples of the metal that can be used as the negative electrode active material include lithium metal, silicon metal, and tin metal.

負極活物質として使用可能な合金としては、Li−Al、Li−Ni、Li−Si、Li−Sn、Li−Sn−Niなどのリチウム合金;Si−Znなどのシリコン合金;Sn−Mn、Sn−Co、Sn−Ni、Sn−Cu、Sn−Laなどのスズ合金;Cu2Sb、La3Ni2Sn7などの合金;を挙げることもできる。   Examples of alloys that can be used as the negative electrode active material include lithium alloys such as Li—Al, Li—Ni, Li—Si, Li—Sn, and Li—Sn—Ni; silicon alloys such as Si—Zn; Sn—Mn and Sn. -Tin alloys such as Co, Sn-Ni, Sn-Cu, Sn-La; alloys such as Cu2Sb, La3Ni2Sn7;

これらの金属や合金は、例えば箔状に加工された後、主に単独で電極として用いられる。   These metals and alloys are mainly used alone as electrodes after being processed into a foil shape, for example.

上記負極活物質の中では、充電時に未充電状態から満充電状態にかけて負極の電位がほとんど変化しない(電位平坦性がよい)、平均放電電位が低い、繰り返し充放電させたときの容量維持率が高い(サイクル特性がよい)などの理由から、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛を主成分とする炭素材料が好ましく用いられる。炭素材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、又は微粉末の凝集体などのいずれでもよい。   Among the negative electrode active materials, the potential of the negative electrode hardly changes from the uncharged state to the fully charged state at the time of charging (potential flatness is good), the average discharge potential is low, and the capacity retention rate when repeatedly charged and discharged is For reasons such as high (good cycle characteristics), carbon materials containing graphite as a main component, such as natural graphite and artificial graphite, are preferably used. The shape of the carbon material may be any of a flake shape such as natural graphite, a spherical shape such as mesocarbon microbeads, a fibrous shape such as graphitized carbon fiber, or an aggregate of fine powder.

前記の負極合剤は、必要に応じて、バインダーを含有してもよい。バインダーとしては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、PVdF、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンおよびポリプロピレンを挙げることができる。   The negative electrode mixture may contain a binder as necessary. Examples of the binder include thermoplastic resins, and specific examples include PVdF, thermoplastic polyimide, carboxymethyl cellulose, polyethylene, and polypropylene.

(負極集電体)
負極が有する負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどの金属材料を形成材料とする帯状の部材を挙げることができる。なかでも、リチウムと合金を作り難く、加工しやすいという点で、Cuを形成材料とし、薄膜状に加工したものが好ましい。
(Negative electrode current collector)
Examples of the negative electrode current collector of the negative electrode include a band-shaped member made of a metal material such as Cu, Ni, and stainless steel. In particular, it is preferable to use Cu as a forming material and process it into a thin film from the viewpoint that it is difficult to make an alloy with lithium and it is easy to process.

このような負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、正極の場合と同様に、加圧成型による方法、溶媒などを用いてペースト化し負極集電体上に塗布、乾燥後プレスし圧着する方法が挙げられる。   As a method of supporting the negative electrode mixture on such a negative electrode current collector, as in the case of the positive electrode, a method using pressure molding, pasting with a solvent, etc., applying to the negative electrode current collector, drying and pressing. The method of crimping is mentioned.

(セパレータ)
本実施形態のリチウム二次電池が有するセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができる。また、これらの材質を2種以上用いてセパレータを形成してもよいし、これらの材料を積層してセパレータを形成してもよい。
(Separator)
Examples of the separator included in the lithium secondary battery of the present embodiment include a porous film, a nonwoven fabric, a woven fabric, and the like made of a material such as a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, a fluororesin, and a nitrogen-containing aromatic polymer. A material having the following can be used. Moreover, a separator may be formed by using two or more of these materials, or a separator may be formed by laminating these materials.

本実施形態において、セパレータは、電池使用時(充放電時)に電解質を良好に透過させるため、JIS P 8117で定められるガーレー法による透気抵抗度が、50秒/100cc以上、300秒/100cc以下であることが好ましく、50秒/100cc以上、200秒/100cc以下であることがより好ましい。   In the present embodiment, the separator allows the electrolyte to permeate well when the battery is used (during charging / discharging). Therefore, the air resistance according to the Gurley method defined in JIS P 8117 is 50 seconds / 100 cc or more, 300 seconds / 100 cc. Or less, more preferably 50 seconds / 100 cc or more and 200 seconds / 100 cc or less.

また、セパレータの空孔率は、好ましくは30体積%以上80体積%以下、より好ましくは40体積%以上70体積%以下である。セパレータは空孔率の異なるセパレータを積層したものであってもよい。   Moreover, the porosity of the separator is preferably 30% by volume or more and 80% by volume or less, more preferably 40% by volume or more and 70% by volume or less. The separator may be a laminate of separators having different porosity.

(電解液)
本実施形態のリチウム二次電池が有する電解液は、電解質および有機溶媒を含有する。
(Electrolyte)
The electrolyte solution included in the lithium secondary battery of this embodiment contains an electrolyte and an organic solvent.

電解液に含まれる電解質としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(COCF3)、Li(C4F9SO3)、LiC(SO2CF3)3、Li2B10Cl10、LiBOB(ここで、BOBは、bis(oxalato)borateのことである。)、LiFSI(ここで、FSIはbis(fluorosulfonyl)imideのことである)、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などのリチウム塩が挙げられ、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。なかでも電解質としては、フッ素を含むLiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2およびLiC(SO2CF3)3からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものを用いることが好ましい。   The electrolyte contained in the electrolyte includes LiClO4, LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN (SO2CF3) 2, LiN (SO2C2F5) 2, LiN (SO2CF3) (COCF3), Li (C4F9SO3), LiC (SO2CF3) 3, Li2B10Cl10, LiBOB (where BOB is bis (oxalato) borate), LiFSI (here, FSI is bis (fluorosulfonyl) imid), lower aliphatic lithium carboxylate, A lithium salt such as LiAlCl 4 may be mentioned, and a mixture of two or more of these may be used. Among them, it is preferable to use an electrolyte containing at least one selected from the group consisting of LiPF6, LiAsF6, LiSbF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiN (SO2CF3) 2, and LiC (SO2CF3) 3 containing fluorine.

また前記電解液に含まれる有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物、又はこれらの有機溶媒にさらにフルオロ基を導入したもの(有機溶媒が有する水素原子のうち1以上をフッ素原子で置換したもの)を用いることができる。   Examples of the organic solvent contained in the electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, and 1,2-di- Carbonates such as (methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2- Ethers such as methyltetrahydrofuran; Esters such as methyl formate, methyl acetate and γ-butyrolactone; Nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetate Amides such as amides; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propane sultone, or those obtained by further introducing a fluoro group into these organic solvents ( One obtained by substituting one or more hydrogen atoms in the organic solvent with fluorine atoms can be used.

有機溶媒としては、これらのうちの2種以上を混合して用いることが好ましい。中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒および環状カーボネートとエーテル類との混合溶媒がさらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。このような混合溶媒を用いた電解液は、動作温度範囲が広く、高い電流レートにおける充放電を行っても劣化し難く、長時間使用しても劣化し難く、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという多くの特長を有する。   As the organic solvent, it is preferable to use a mixture of two or more of these. Among them, a mixed solvent containing carbonates is preferable, and a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate and a mixed solvent of cyclic carbonate and ether are more preferable. As a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate, a mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate is preferable. The electrolyte using such a mixed solvent has a wide operating temperature range, hardly deteriorates even when charged and discharged at a high current rate, hardly deteriorates even when used for a long time, and natural graphite as an active material of the negative electrode. Even when a graphite material such as artificial graphite is used, it has many features that it is hardly decomposable.

また、電解液としては、得られるリチウム二次電池の安全性が高まるため、LiPF6などのフッ素を含むリチウム塩およびフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解液を用いることが好ましい。ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテルなどのフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、高い電流レートにおける充放電を行っても容量維持率が高いため、さらに好ましい。   Further, as the electrolytic solution, it is preferable to use an electrolytic solution containing a lithium salt containing fluorine such as LiPF6 and an organic solvent having a fluorine substituent because the safety of the obtained lithium secondary battery is increased. A mixed solvent containing dimethyl carbonate and ethers having fluorine substituents such as pentafluoropropyl methyl ether and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether is capable of capacity even when charging / discharging at a high current rate. Since the maintenance rate is high, it is more preferable.

上記の電解液の代わりに固体電解質を用いてもよい。固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖又はポリオキシアルキレン鎖の少なくとも一種以上を含む高分子化合物などの有機系高分子電解質を用いることができる。また、高分子化合物に非水電解液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。またLiS−SiS、LiS−GeS、LiS−P、LiS−B、LiS−SiS−LiPO、LiS−SiS−LiSO、LiS−GeS−Pなどの硫化物を含む無機系固体電解質が挙げられ、これらの2種以上の混合物を用いてもよい。これら固体電解質を用いることで、リチウム二次電池の安全性をより高めることができることがある。 A solid electrolyte may be used instead of the above electrolytic solution. As the solid electrolyte, for example, an organic polymer electrolyte such as a polyethylene oxide polymer compound, a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain can be used. Moreover, what is called a gel type which hold | maintained the non-aqueous electrolyte in the high molecular compound can also be used. The Li 2 S-SiS 2, Li 2 S-GeS 2, Li 2 S-P 2 S 5, Li 2 S-B 2 S 3, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4, Li 2 S-SiS 2 -Li 2 SO 4, Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5 inorganic solid electrolytes containing a sulfide, and the like, may be used a mixture of two or more thereof. By using these solid electrolytes, the safety of the lithium secondary battery may be further improved.

また、本実施形態のリチウム二次電池において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質がセパレータの役割を果たす場合もあり、その場合には、セパレータを必要としないこともある。   In the lithium secondary battery of the present embodiment, when a solid electrolyte is used, the solid electrolyte may serve as a separator, and in that case, the separator may not be required.

以上のような構成の正極活物質は、上述した本実施形態のリチウム含有複合金属酸化物を用いているため、正極活物質を用いたリチウム二次電池の寿命を延ばすことができる。   Since the positive electrode active material having the above-described configuration uses the lithium-containing composite metal oxide of the present embodiment described above, the life of the lithium secondary battery using the positive electrode active material can be extended.

また、以上のような構成の正極は、上述した本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質を有するため、リチウム二次電池の寿命を延ばすことができる。   Moreover, since the positive electrode having the above-described configuration has the above-described positive electrode active material for a lithium secondary battery according to this embodiment, the life of the lithium secondary battery can be extended.

さらに、以上のような構成のリチウム二次電池は、上述した正極を有するため、従来よりも寿命の長いリチウム二次電池となる。   Furthermore, since the lithium secondary battery having the above-described configuration has the above-described positive electrode, the lithium secondary battery has a longer life than the conventional one.

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

本実施例においては、リチウム二次電池用正極活物質の評価、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池の作製評価を、次のようにして行った。   In this example, evaluation of a positive electrode active material for a lithium secondary battery and production evaluation of a positive electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery were performed as follows.

<リチウム二次電池用正極活物質の水銀圧入法による細孔分布測定>
前処理としてリチウム二次電池用正極活物質を120℃、4時間、恒温乾燥した。オートポアIII9420(Micromeritics 社製)を用いて、下記の測定条件にて細孔分布測定を実施した。なお水銀の表面張力は480dynes/cm、水銀と試料の接触角は140°とした。
<Measurement of pore distribution of mercury positive electrode active material for lithium secondary battery>
As a pretreatment, the positive electrode active material for a lithium secondary battery was dried at 120 ° C. for 4 hours. Using Autopore III9420 (manufactured by Micromeritics), pore distribution measurement was performed under the following measurement conditions. The surface tension of mercury was 480 dynes / cm, and the contact angle between mercury and the sample was 140 °.

測定条件
測定温度 : 25℃
測定圧力 : 1.07psia〜59256.3psia
Measurement condition
Measurement temperature: 25 ° C
Measurement pressure: 1.07 psia to 59256.3 psia

<リチウム二次電池用正極活物質の重装密度(以下、「タップかさ密度」と記載することがある)の測定>
重装密度はJIS R 1628−1997に基づいて測定した。
<Measurement of Heavy Density of Positive Electrode Active Material for Lithium Secondary Batteries (hereinafter, referred to as “tap bulk density”)>
The weight density was measured based on JIS R 1628-1997.

<リチウム二次電池用正極活物質の平均粒子径の測定>
平均粒子径の測定は、レーザー回折粒度分布計(株式会社堀場製作所製、LA−950)を用い、リチウム二次電池用正極活物質粉末0.1gを、0.2質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液50mlに投入し、該粉末を分散させた分散液を得た。得られた分散液について粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得る。得られた累積粒度分布曲線において、50%累積時の微小粒子側から見た粒子径(D50)の値を、リチウム二次電池用正極活物質の平均粒子径とした。
<Measurement of average particle diameter of positive electrode active material for lithium secondary battery>
The average particle size was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA-950, manufactured by HORIBA, Ltd.), 0.1 g of a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery, and 50 ml of a 0.2 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution. And a dispersion liquid in which the powder was dispersed was obtained. The particle size distribution of the obtained dispersion is measured to obtain a volume-based cumulative particle size distribution curve. In the obtained cumulative particle size distribution curve, the value of the particle diameter (D50) viewed from the fine particle side at 50% accumulation was taken as the average particle diameter of the positive electrode active material for a lithium secondary battery.

<リチウム二次電池用正極活物質のBET比表面積>
リチウム二次電池用正極活物質粉末1gを窒素雰囲気中、105℃で30分間乾燥させた後、マウンテック社製Macsorb(登録商標)を用いて測定した。
<BET specific surface area of positive electrode active material for lithium secondary battery>
1 g of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery was dried at 105 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere, and then measured using Macsorb (registered trademark) manufactured by Mountec.

<剥離強度試験用正極の作製>
後述する製造方法で得られるリチウム二次電池用正極活物質と導電材(アセチレンブラック)とバインダー(PVdF)とを、リチウム二次電池用正極活物質:導電材:バインダー=90:5:5(質量比)の組成となるように加えて、フィルミックス30−25型(プライミクス製)を用いて5000rpmで3分間混練することにより、ペースト状の正極合剤を調製した。正極合剤の調製時には、N−メチル−2−ピロリドンを有機溶媒として用いた。該ペースト状の正極合剤を厚み20μmのアルミ集電箔に塗工し、90℃で温風乾燥した。温風乾燥後、得られた正極を幅25mm、長さ100mmに裁断し、ロールプレス機(テスター産業製)を用いて加重0.3MPaでプレスした。その後、150℃で8時間真空乾燥することで、剥離強度試験用正極を得た。得られた正極は、正極合剤層の厚みが約35μm、リチウム二次電池用正極活物質の担持量が7mg/cmであった。
<Production of positive electrode for peel strength test>
A positive electrode active material for lithium secondary battery, a conductive material (acetylene black), and a binder (PVdF) obtained by a manufacturing method described later, a positive electrode active material for lithium secondary battery: conductive material: binder = 90: 5: 5 ( In addition, a paste-like positive electrode mixture was prepared by kneading at 5000 rpm for 3 minutes using a fill mix 30-25 type (manufactured by Primex). When preparing the positive electrode mixture, N-methyl-2-pyrrolidone was used as the organic solvent. The paste-like positive electrode mixture was applied to an aluminum current collector foil having a thickness of 20 μm and dried with hot air at 90 ° C. After drying with warm air, the obtained positive electrode was cut into a width of 25 mm and a length of 100 mm, and pressed at a load of 0.3 MPa using a roll press machine (manufactured by Tester Sangyo). Then, the positive electrode for peel strength tests was obtained by vacuum-drying at 150 degreeC for 8 hours. The obtained positive electrode had a positive electrode mixture layer thickness of about 35 μm and a supported amount of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of 7 mg / cm 2 .

<剥離強度の測定>
剥離強度の測定方法について、図2を用いて説明する。
図2(a)に、集電体2の上に積層された電極合剤層3から構成される二次電池用電極1を示す。集電体の幅l2は25mm、長さl4は100mmである。集電体の厚みl1は20μmであり、電極合剤層の厚みl3は約35μm、長さl5は70mmとした。
二次電池用電極1においては、集電体2の一端2aと、電極合剤層3の一端3aとが揃っている。一方、集電体2の他端2bは、平面視において電極合剤層3の他端3bから離れた位置に位置している。
図2(b)に剥離強度測定装置を示す。
電極合材層3の表面と、基板5(ガラスエポキシ銅張積層板MCL−E−67、目立化成工業社製)とを、幅25mmの両面粘着テープ4(ナイスタック強力両面テープNW−K25、ニチバン社製)で固定し、試験片を形成した。その際、基板5の一端5aと、集電体2の一端2aと、電極合剤層3の一端3aとが揃うように固定した。
電極の片端より電極合材層3から集電体1を剥がして、縦型引張強度試験機(オートグラフDSS−500、島津製作所社製)の下方の把持部6に基板を固定した。
集電体1にアルミ箔2を継ぎ足し、アルミ箔2の他端2bから電極合剤3とは反対側に折り返し、アルミ箔2の他端2bを上方の把持部7に固定した。
引張速度100mm/minにて、集電体1を上部(図2(b)、符号8に示す方向)に引き上げる180°剥離試験により、二次電池用電極の電極合材と集電体の引張強度(N)を測定した。
引張強度(N)と電極幅(25mm)より、電極合材と集電体の剥離強度(N/m)を算出した。
<Measurement of peel strength>
A method for measuring the peel strength will be described with reference to FIG.
FIG. 2A shows a secondary battery electrode 1 including an electrode mixture layer 3 laminated on a current collector 2. The current collector has a width l2 of 25 mm and a length l4 of 100 mm. The current collector thickness l1 was 20 μm, the electrode mixture layer thickness l3 was about 35 μm, and the length l5 was 70 mm.
In the secondary battery electrode 1, one end 2 a of the current collector 2 and one end 3 a of the electrode mixture layer 3 are aligned. On the other hand, the other end 2b of the current collector 2 is located at a position away from the other end 3b of the electrode mixture layer 3 in plan view.
FIG. 2B shows a peel strength measuring device.
The surface of the electrode mixture layer 3 and the substrate 5 (glass epoxy copper-clad laminate MCL-E-67, manufactured by Meiden Kasei Kogyo Co., Ltd.) are used. , Manufactured by Nichiban Co., Ltd.) to form a test piece. In that case, it fixed so that the end 5a of the board | substrate 5, the end 2a of the electrical power collector 2, and the end 3a of the electrode mixture layer 3 might align.
The current collector 1 was peeled from the electrode mixture layer 3 from one end of the electrode, and the substrate was fixed to the holding part 6 below the vertical tensile strength tester (Autograph DSS-500, manufactured by Shimadzu Corporation).
An aluminum foil 2 was added to the current collector 1, and the other end 2 b of the aluminum foil 2 was folded back to the side opposite to the electrode mixture 3, and the other end 2 b of the aluminum foil 2 was fixed to the upper grip 7.
The electrode mixture of the secondary battery electrode and the current collector are pulled by a 180 ° peel test in which the current collector 1 is pulled upward (in the direction indicated by reference numeral 8 in FIG. 2B) at a pulling speed of 100 mm / min. The strength (N) was measured.
From the tensile strength (N) and the electrode width (25 mm), the peel strength (N / m) between the electrode mixture and the current collector was calculated.

<組成分析>
後述の方法で製造されるリチウム金属複合酸化物粉末の組成分析は、得られたリチウム金属複合酸化物の粉末を塩酸に溶解させた後、誘導結合プラズマ発光分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、SPS3000)を用いて行った。
<Composition analysis>
The composition analysis of the lithium metal composite oxide powder produced by the method described below is performed by dissolving the obtained lithium metal composite oxide powder in hydrochloric acid and then using an inductively coupled plasma emission spectrometer (SII Nanotechnology, Inc.). Manufactured by SPS3000).

<リチウム二次電池用正極の作製>
後述する製造方法で得られるリチウム二次電池用正極活物質と導電材(アセチレンブラック)とバインダー(PVdF)とを、リチウム二次電池用正極活物質:導電材:バインダー=92:5:3(質量比)の組成となるように加えて混練することにより、ペースト状の正極合剤を調製した。正極合剤の調製時には、N−メチル−2−ピロリドンを有機溶媒として用いた。
<Preparation of positive electrode for lithium secondary battery>
A positive electrode active material for lithium secondary battery, a conductive material (acetylene black), and a binder (PVdF) obtained by a manufacturing method described later, a positive electrode active material for lithium secondary battery: conductive material: binder = 92: 5: 3 ( A paste-like positive electrode mixture was prepared by adding and kneading so as to have a composition of (mass ratio). When preparing the positive electrode mixture, N-methyl-2-pyrrolidone was used as the organic solvent.

得られた正極合剤を、集電体となる厚さ40μmのAl箔に塗布して150℃で8時間真空乾燥を行い、リチウム二次電池用正極を得た。このリチウム二次電池用正極の電極面積は1.65cm2とした。   The obtained positive electrode mixture was applied to an Al foil having a thickness of 40 μm serving as a current collector and vacuum-dried at 150 ° C. for 8 hours to obtain a positive electrode for a lithium secondary battery. The electrode area of the positive electrode for the lithium secondary battery was 1.65 cm 2.

<リチウム二次電池用負極の作製>
次に、負極活物質として人造黒鉛(日立化成株式会社製MAGD)と、バインダーとしてCMC(第一工業薬製株式会社製)とSBR(日本エイアンドエル株式会社製)とを、負極活物質:CMC:SRR=98:1:1(質量比)の組成となるように加えて混練することにより、ペースト状の負極合剤を調製した。負極合剤の調製時には、溶媒としてイオン交換水を用いた。
<Preparation of negative electrode for lithium secondary battery>
Next, artificial graphite (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., MAGD) as the negative electrode active material, CMC (manufactured by Daiichi Kogyo Co., Ltd.) and SBR (manufactured by Nippon A & L Co., Ltd.) as the binder, and negative electrode active material: CMC: A paste-like negative electrode mixture was prepared by adding and kneading so as to have a composition of SRR = 98: 1: 1 (mass ratio). During the preparation of the negative electrode mixture, ion-exchanged water was used as a solvent.

得られた負極合剤を、集電体となる厚さ12μmのCu箔に塗布して60℃で8時間真空乾燥を行い、リチウム二次電池用負極を得た。このリチウム二次電池用負極の電極面積は1.77cmとした。 The obtained negative electrode mixture was applied to a 12 μm thick Cu foil serving as a current collector and vacuum dried at 60 ° C. for 8 hours to obtain a negative electrode for a lithium secondary battery. The electrode area of the negative electrode for a lithium secondary battery was 1.77 cm 2 .

<リチウム二次電池(コイン型フルセル)の作製>
以下の操作を、アルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。
「(2)リチウム二次電池用正極の作製」で作製したリチウム二次電池用正極を、コイン型電池R2032用のパーツ(宝泉株式会社製)の下蓋にアルミ箔面を下に向けて置き、その上に積層フィルムセパレータ(ポリエチレン製多孔質フィルムの上に、耐熱多孔層を積層(厚み16μm))を置いた。ここに電解液を300μl注入した。電解液は、エチレンカーボネート(以下、ECと称することがある。)とジメチルカーボネート(以下、DMCと称することがある。)とエチルメチルカーボネート(以下、EMCと称することがある。)の16:10:74(体積比)混合液にビニレンカーボネート(以下、VCと称することがある。)を1体積%加え、そこにLiPFを1.3mol/lとなるように溶解したもの(以下、LiPF/EC+DMC+EMCと表すことがある。)を用いた。
次に、<リチウム二次電池用負極の作製>で作製したリチウム二次電池用負極を積層フィルムセパレータの上側に置き、ガスケットを介して上蓋をし、かしめ機でかしめてリチウム二次電池(コイン型フルセルR2032。以下、「フルセル」と称することがある。
)を作製した。
<Production of lithium secondary battery (coin-type full cell)>
The following operations were performed in a glove box with an argon atmosphere.
Place the positive electrode for the lithium secondary battery prepared in “(2) Preparation of the positive electrode for the lithium secondary battery” with the aluminum foil surface facing downward on the lower lid of the part for the coin-type battery R2032 (manufactured by Hosen Co., Ltd.). Then, a laminated film separator (a heat-resistant porous layer laminated on a polyethylene porous film (thickness: 16 μm)) was placed thereon. 300 μl of electrolyte was injected here. The electrolyte was 16:10 of ethylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as EC), dimethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as DMC), and ethyl methyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as EMC). : 74 (volume ratio) 1 volume% of vinylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as VC) is added to a mixed solution, and LiPF 6 is dissolved to 1.3 mol / l (hereinafter referred to as LiPF 6). / EC + DMC + EMC).
Next, the negative electrode for lithium secondary battery prepared in <Preparation of negative electrode for lithium secondary battery> is placed on the upper side of the laminated film separator, the upper lid is put through a gasket, and it is caulked with a caulking machine. Type full cell R2032, hereinafter sometimes referred to as "full cell".
) Was produced.

<放電試験>
<リチウム二次電池(コイン型フルセル)の作製>で作製したフルセルを用いて、以下に示す条件で初回充放電試験を実施した。
<Discharge test>
Using the full cell prepared in <Preparation of lithium secondary battery (coin-type full cell)>, an initial charge / discharge test was performed under the following conditions.

<充放電試験条件>
試験温度:25℃
充電最大電圧4.2V、充電時間6時間、充電電流0.2CA、定電流定電圧充電
放電最小電圧2.7V、放電時間5時間、放電電流0.2CA、定電流放電
<Charge / discharge test conditions>
Test temperature: 25 ° C
Charging maximum voltage 4.2V, charging time 6 hours, charging current 0.2CA, constant current constant voltage charging Discharging minimum voltage 2.7V, discharging time 5 hours, discharging current 0.2CA, constant current discharging

<直流抵抗測定>
上記で測定した放電容量を充電深度(以下、SOCと称することがある。)100%として、25℃において、SOC100%の電池抵抗を測定した。なお、各SOCへの調整は25℃環境下で行った。電池抵抗測定は、25℃の恒温槽内にSOCを調整したフルセルを2時間静置し、20μAで15秒間放電、5分静置、20μAで15秒間充電、5分静置、40μAで15秒間放電、5分静置、20μAで30秒間充電、5分静置、80μAで15秒間放電、5分静置、20μAで60秒間充電、5分静置、160μAで15秒間放電、5分静置、20μAで120秒間充電、5分静置の順に実施した。電池抵抗は、20、40、80、120μA放電時に測定された10秒後の電池電圧と各電流値とのプロットから、最小二乗近似法を用いて傾きを算出し、この傾きを電池抵抗とした。
<DC resistance measurement>
The discharge capacity measured above was taken as 100% charge depth (hereinafter sometimes referred to as SOC), and the battery resistance at 100% SOC was measured at 25 ° C. In addition, adjustment to each SOC was performed in a 25 ° C. environment. For battery resistance measurement, a full cell with SOC adjusted in a constant temperature bath at 25 ° C. was left for 2 hours, discharged at 20 μA for 15 seconds, left for 5 minutes, charged at 20 μA for 15 seconds, left at 5 μm, left at 40 μA for 15 seconds. Discharge for 5 minutes, charge at 20 μA for 30 seconds, leave for 5 minutes, discharge at 80 μA for 15 seconds, leave for 5 minutes, charge at 20 μA for 60 seconds, leave for 5 minutes, discharge at 160 μA for 15 seconds, leave for 5 minutes , Charging at 20 μA for 120 seconds, and standing for 5 minutes. The battery resistance was calculated from the plot of the battery voltage after 10 seconds measured at the time of discharging at 20, 40, 80, and 120 μA and each current value by using the least square approximation method, and this inclination was defined as the battery resistance. .

(実施例1)
1.リチウム二次電池用正極活物質1の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
Example 1
1. Manufacture of positive electrode active material 1 for lithium secondary battery After putting water in the reaction tank provided with the stirrer and the overflow pipe, sodium hydroxide aqueous solution was added and liquid temperature was hold | maintained at 50 degreeC.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。空気流量A(L/min)と反応容積B(L)との比A/Bが0.013となるように空気流量を調整して反応槽に連続通気させた。反応槽内の溶液のpHが12.0なるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物1を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. The air flow rate was adjusted so that the ratio A / B between the air flow rate A (L / min) and the reaction volume B (L) was 0.013, and the reaction vessel was continuously vented. A sodium hydroxide aqueous solution is dripped in a timely manner so that the pH of the solution in the reaction tank is 12.0 to obtain nickel cobalt manganese composite hydroxide particles, which are washed with a sodium hydroxide solution, dehydrated with a centrifuge, and then simply removed. The nickel cobalt manganese composite hydroxide 1 was obtained by separating and drying at 105 ° C.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物1と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.08となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質1を得た。   The nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 1 and lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.08, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Baking was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 1 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質1の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質1の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.036、y=0.211、z=0.238、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 1 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 1 for a lithium secondary battery was conducted, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.036, y = 0. 211, z = 0.238, and w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質1の細孔ピークは56nmであり、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は0.854m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質1のタップかさ密度は1.47g/ccであり、D50は4.6μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.17であった。
The pore peak of the positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method is 56 nm, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 0.854 m 2 / g.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 1 for lithium secondary batteries was 1.47 g / cc, and D50 was 4.6 μm.
The pore surface area having a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area having a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.17.

また、リチウム二次電池用正極活物質1の剥離強度は189N/mであり、直流抵抗は14.1Ωであった。   Moreover, the peel strength of the positive electrode active material 1 for a lithium secondary battery was 189 N / m, and the direct current resistance was 14.1Ω.

(実施例2)
1.リチウム二次電池用正極活物質2の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
(Example 2)
1. Production of Positive Electrode Active Material 2 for Lithium Secondary Battery After water was put in a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added to keep the liquid temperature at 50 ° C.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。空気流量A(L/min)と反応容積B(L)との比A/Bが0.006となるように空気流量を調整して反応槽に連続通気させた。反応槽内の溶液のpHが12.5になるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物2を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. The air flow rate was adjusted so that the ratio A / B between the air flow rate A (L / min) and the reaction volume B (L) was 0.006, and the reaction vessel was continuously vented. A sodium hydroxide aqueous solution is dropped in a timely manner so that the pH of the solution in the reaction tank becomes 12.5 to obtain nickel cobalt manganese composite hydroxide particles, washed with a sodium hydroxide solution, dehydrated with a centrifuge, The nickel cobalt manganese composite hydroxide 2 was obtained by isolating and drying at 105 ° C.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物2と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.10となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質2を得た。   The nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 2 and lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.10, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Firing was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 2 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質2の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質2の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.049、y=0.209、z=0.242、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 2 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 2 for a lithium secondary battery was conducted, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.049, y = 0. 209, z = 0.242, w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質2の細孔ピークは71nmであり、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は0.487m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質2のタップかさ密度は1.89g/ccであり、D50は6.6μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.30であった。
The pore peak of the positive electrode active material 2 for a lithium secondary battery measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method is 71 nm, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 0.487 m 2 / g.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 2 for a lithium secondary battery was 1.89 g / cc, and D50 was 6.6 μm.
The pore surface area having a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area having a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.30.

また、リチウム二次電池用正極活物質2の剥離強度は279N/mであり、直流抵抗は15.6Ωであった。   Further, the peel strength of the positive electrode active material 2 for a lithium secondary battery was 279 N / m, and the DC resistance was 15.6Ω.

(実施例3)
1.リチウム二次電池用正極活物質3の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
(Example 3)
1. Manufacture of positive electrode active material 3 for lithium secondary battery After putting water in the reaction tank provided with the stirrer and the overflow pipe, the sodium hydroxide aqueous solution was added and liquid temperature was hold | maintained at 50 degreeC.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。空気流量A(L/min)と反応容積B(L)との比A/Bが0.011となるように空気流量を調整して反応槽に連続通気させたこと以外は実施例2と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物3を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. Example 2 except that the air flow rate was adjusted so that the ratio A / B between the air flow rate A (L / min) and the reaction volume B (L) was 0.011, and the reaction vessel was continuously vented. The nickel cobalt manganese composite hydroxide 3 was obtained.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物3と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.05となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質3を得た。   The nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 3 and lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.05, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Firing was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 3 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質3の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質3の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.025、y=0.209、z=0.240、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 3 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 3 for lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.025, y = 0. 209, z = 0.240, w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質3の細孔ピークは108nmであり、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は0.669m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質3のタップかさ密度は1.85g/ccであり、D50は6.6μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.35であった。
The pore peak of the positive electrode active material 3 for a lithium secondary battery measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method is 108 nm, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 0.669 m 2 / g.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 3 for lithium secondary batteries was 1.85 g / cc, and D50 was 6.6 μm.
The pore surface area having a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area having a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.35.

また、リチウム二次電池用正極活物質3の剥離強度は214N/mであり、直流抵抗は14.6Ωであった。   Further, the peel strength of the positive electrode active material 3 for a lithium secondary battery was 214 N / m, and the DC resistance was 14.6Ω.

(実施例4)
1.リチウム二次電池用正極活物質4の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
Example 4
1. Manufacture of positive electrode active material 4 for lithium secondary battery After putting water in the reaction tank provided with the stirrer and the overflow pipe, the sodium hydroxide aqueous solution was added and liquid temperature was hold | maintained at 50 degreeC.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。空気流量A(L/min)と反応容積B(L)との比A/Bが0.005となるように空気流量を調整して反応槽に連続通気させたこと以外は実施例2と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物4を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. Example 2 except that the air flow rate was adjusted so that the ratio A / B of the air flow rate A (L / min) to the reaction volume B (L) was 0.005 and the reaction vessel was continuously vented. Thus, nickel cobalt manganese composite hydroxide 4 was obtained.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物4と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.05となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質4を得た。   The nickel cobalt manganese composite hydroxide 4 and lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.05, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Firing was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 4 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質4の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質4の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.020、y=0.208、z=0.240、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 4 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 4 for lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to composition formula (I), x = 0.020, y = 0. 208, z = 0.240, w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質4の細孔ピークは108nmであり、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は0.484m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質4のタップかさ密度は1.92g/ccであり、D50は7.1μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.48であった。
The pore peak of the positive electrode active material 4 for a lithium secondary battery measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method is 108 nm, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 0.484 m 2 / g.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 4 for lithium secondary batteries was 1.92 g / cc, and D50 was 7.1 μm.
The pore surface area with a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area of a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.48.

また、リチウム二次電池用正極活物質4の剥離強度は272N/mであり、直流抵抗は15.1Ωであった。   The peel strength of the positive electrode active material 4 for a lithium secondary battery was 272 N / m, and the direct current resistance was 15.1Ω.

(実施例5)
1.リチウム二次電池用正極活物質5の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
(Example 5)
1. Manufacture of positive electrode active material 5 for lithium secondary battery After putting water in the reaction tank provided with the stirrer and the overflow pipe, sodium hydroxide aqueous solution was added and liquid temperature was hold | maintained at 50 degreeC.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。空気流量A(L/min)と反応容積B(L)との比A/Bが0.009となるように空気流量を調整して反応槽に連続通気させたこと以外は実施例2と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物5を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. Example 2 except that the air flow rate was adjusted so that the ratio A / B of the air flow rate A (L / min) to the reaction volume B (L) was 0.009 and the reaction vessel was continuously vented. The nickel cobalt manganese composite hydroxide 5 was obtained.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物5と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.06となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質5を得た。   The nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 5 and lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.06, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Firing was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 5 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質5の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質5の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.028、y=0.208、z=0.241、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 5 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 5 for lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to composition formula (I), x = 0.028, y = 0. 208, z = 0.241, w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質5の細孔ピークは89nmであり、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は0.546m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質5のタップかさ密度は1.81g/ccであり、D50は6.7μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.20であった。
The pore peak of the positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method is 89 nm, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 0.546 m 2 / g.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 5 for lithium secondary batteries was 1.81 g / cc, and D50 was 6.7 μm.
The pore surface area with a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area of a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.20.

また、リチウム二次電池用正極活物質5の剥離強度は194N/mであり、直流抵抗は14.8Ωであった。   Further, the peel strength of the positive electrode active material 5 for a lithium secondary battery was 194 N / m, and the DC resistance was 14.8Ω.

(実施例6)
1.リチウム二次電池用正極活物質6の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
(Example 6)
1. Manufacture of positive electrode active material 6 for lithium secondary battery After putting water in the reaction tank provided with the stirrer and the overflow pipe, sodium hydroxide aqueous solution was added and liquid temperature was hold | maintained at 50 degreeC.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。空気流量A(L/min)と反応容積B(L)との比A/Bが0.018となるように空気流量を調整して反応槽に連続通気させたこと以外は実施例2と同様の操作を行い、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物6を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. Example 2 except that the air flow rate was adjusted so that the ratio A / B of the air flow rate A (L / min) to the reaction volume B (L) was 0.018 and the reaction vessel was continuously vented. Thus, nickel cobalt manganese composite hydroxide 6 was obtained.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物6と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.07となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質6を得た。   The nickel cobalt manganese composite hydroxide 6 and lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.07, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Firing was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 6 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質6の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質6の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.039、y=0.209、z=0.241、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 6 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 6 for a lithium secondary battery was conducted and made to correspond to the composition formula (I). As a result, x = 0.039, y = 0. 209, z = 0.241, w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質6の細孔ピークは108nmであり、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は0.896m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質6のタップかさ密度は1.70g/ccであり、D50は6.2μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.05であった。
The pore peak of the positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method is 108 nm, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 0.896 m 2 / g.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 6 for lithium secondary batteries was 1.70 g / cc, and D50 was 6.2 μm.
The pore surface area having a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area having a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.05.

また、リチウム二次電池用正極活物質6の剥離強度は166N/mであり、直流抵抗は14.7Ωであった。   Further, the peel strength of the positive electrode active material 6 for a lithium secondary battery was 166 N / m, and the DC resistance was 14.7Ω.

(比較例1)
1.リチウム二次電池用正極活物質7の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
(Comparative Example 1)
1. Manufacture of positive electrode active material 7 for lithium secondary battery After putting water in the reaction tank provided with the stirrer and the overflow pipe, the sodium hydroxide aqueous solution was added and liquid temperature was hold | maintained at 50 degreeC.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。空気流量A(L/min)と反応容積B(L)との比A/Bが0.025となるように空気流量を調整して反応槽に連続通気させた。反応槽内の溶液のpHが12.5になるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物7を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. The air flow rate was adjusted so that the ratio A / B between the air flow rate A (L / min) and the reaction volume B (L) was 0.025, and the reaction vessel was continuously vented. A sodium hydroxide aqueous solution is dropped in a timely manner so that the pH of the solution in the reaction tank becomes 12.5 to obtain nickel cobalt manganese composite hydroxide particles, washed with a sodium hydroxide solution, dehydrated with a centrifuge, The nickel cobalt manganese composite hydroxide 7 was obtained by isolating and drying at 105 ° C.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物7と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.06となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質7を得た。   The nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 7 and lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.06, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Firing was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 7 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質7の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質7の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.029、y=0.210、z=0.241、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 7 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 7 for a lithium secondary battery was conducted and made to correspond to the composition formula (I). As a result, x = 0.029, y = 0. 210, z = 0.241, w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質7の細孔ピークは108nmであり、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は1.14m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質7のタップかさ密度は1.51g/ccであり、D50は5.7μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.05であった。
The pore peak of the positive electrode active material 7 for a lithium secondary battery measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method is 108 nm, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 1.14 m 2 / g.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 7 for lithium secondary batteries was 1.51 g / cc, and D50 was 5.7 μm.
The pore surface area having a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area having a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.05.

また、リチウム二次電池用正極活物質7の剥離強度は35N/mであり、直流抵抗は14.1Ωであった。   Further, the peel strength of the positive electrode active material 7 for a lithium secondary battery was 35 N / m, and the direct current resistance was 14.1Ω.

(比較例2)
1.リチウム二次電池用正極活物質8の製造
攪拌器およびオーバーフローパイプを備えた反応槽内に水を入れた後、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、液温を50℃に保持した。
(Comparative Example 2)
1. Manufacture of positive electrode active material 8 for lithium secondary battery After water was put into a reaction vessel equipped with a stirrer and an overflow pipe, an aqueous sodium hydroxide solution was added to keep the liquid temperature at 50 ° C.

硫酸ニッケル水溶液と硫酸コバルト水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケル原子とコバルト原子とマンガン原子との原子比が0.55:0.21:0.24となるように混合して、混合原料液を調整した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution are mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms is 0.55: 0.21: 0.24. It was adjusted.

次に、反応槽内に、攪拌下、この混合原料溶液と硫酸アンモニウム水溶液を錯化剤として連続的に添加し、窒素ガスを連続通気させた。反応槽内の溶液のpHが13.0になるよう水酸化ナトリウム水溶液を適時滴下し、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物粒子を得て、水酸化ナトリウム溶液で洗浄した後、遠心分離機で脱水、単離し、105℃で乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物8を得た。   Next, under stirring, the mixed raw material solution and the aqueous ammonium sulfate solution were continuously added as a complexing agent, and nitrogen gas was continuously passed through the reaction vessel. A sodium hydroxide aqueous solution is dropped in a timely manner so that the pH of the solution in the reaction tank is 13.0 to obtain nickel cobalt manganese composite hydroxide particles, washed with a sodium hydroxide solution, dehydrated with a centrifuge, The nickel cobalt manganese composite hydroxide 8 was obtained by isolating and drying at 105 ° C.

以上のようにして得られたニッケルコバルトマンガン複合水酸化物8と炭酸リチウム粉末とをLi/(Ni+Co+Mn)=1.06となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で5時間焼成し、更に大気雰囲気下875℃で10時間焼成し、加えて大気雰囲気下900℃で10時間焼成し、目的のリチウム二次電池用正極活物質8を得た。   The nickel cobalt manganese composite hydroxide 8 and the lithium carbonate powder obtained as described above were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.06, and then at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Firing was further performed at 875 ° C. for 10 hours in an air atmosphere, and in addition, baking was performed at 900 ° C. for 10 hours in the air atmosphere to obtain a target positive electrode active material 8 for a lithium secondary battery.

2.リチウム二次電池用正極活物質8の評価
得られたリチウム二次電池用正極活物質8の組成分析を行い、組成式(I)に対応させたところ、x=0.031、y=0.207、z=0.236、w=0であった。
2. Evaluation of Positive Electrode Active Material 8 for Lithium Secondary Battery The composition analysis of the obtained positive electrode active material 8 for lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.031, y = 0. 207, z = 0.236, w = 0.

上記水銀圧入法による細孔分布測定により測定したリチウム二次電池用正極活物質8の細孔ピークはなく、細孔半径が100nm以上10μm以下の範囲の細孔表面積は0.732m/gであった。
また、リチウム二次電池用正極活物質8のタップかさ密度は1.62g/ccであり、D50は5.5μmであった。
細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積/細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積は、0.00であった。
There is no pore peak of the positive electrode active material 8 for a lithium secondary battery measured by pore distribution measurement by the mercury intrusion method, and the pore surface area in the range of the pore radius of 100 nm to 10 μm is 0.732 m 2 / g. there were.
Moreover, the tap bulk density of the positive electrode active material 8 for lithium secondary batteries was 1.62 g / cc, and D50 was 5.5 μm.
The pore surface area having a pore radius of 10 nm to 50 nm / the pore surface area having a pore radius of 10 nm to 100 μm was 0.00.

また、リチウム二次電池用正極活物質8の剥離強度は210N/mであり、直流抵抗は17.2Ωであった。   Further, the peel strength of the positive electrode active material 8 for a lithium secondary battery was 210 N / m, and the DC resistance was 17.2Ω.

Figure 2018120871
Figure 2018120871

上記結果に示した通り、本発明を適用した実施例1〜5は、いずれも剥離強度が150N/m以上と高く、直流抵抗も16Ω以下と低かった。
これに対し、本発明を適用しない比較例1は剥離強度が35N/mと非常に低く、比較例2は直流抵抗が16Ωを大きく超えてしまった。
As shown in the above results, Examples 1 to 5 to which the present invention was applied all had a peel strength as high as 150 N / m or higher and a direct current resistance as low as 16Ω or less.
On the other hand, Comparative Example 1 to which the present invention was not applied had a very low peel strength of 35 N / m, and Comparative Example 2 had a DC resistance greatly exceeding 16Ω.

1…セパレータ、2…正極、3…負極、4…電極群、5…電池缶、6…電解液、7…トップインシュレーター、8…封口体、10…リチウム二次電池、21…正極リード、31…負極リード   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Separator, 2 ... Positive electrode, 3 ... Negative electrode, 4 ... Electrode group, 5 ... Battery can, 6 ... Electrolyte solution, 7 ... Top insulator, 8 ... Sealing body, 10 ... Lithium secondary battery, 21 ... Positive electrode lead, 31 ... Negative electrode lead

Claims (7)

リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な一次粒子が凝集してなる二次粒子を含むリチウム二次電池用正極活物質であって、前記二次粒子は細孔を有し、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、下記要件(1)および(2)を満たすことを特徴とする、リチウム二次電池用正極活物質。
(1)前記二次粒子又は前記二次粒子間に存在する細孔のいずれか一方又は両方の細孔半径が、10nm以上200nm以下の範囲に細孔ピークを有する。
(2)前記二次粒子又は前記二次粒子間のいずれか一方又は両方に存在する細孔のうち、100nm以上10μm以下の細孔半径を有する細孔の表面積の合計が、1.1m/g未満である。
A positive electrode active material for a lithium secondary battery comprising secondary particles formed by agglomeration of primary particles that can be doped and dedoped with lithium ions, wherein the secondary particles have pores and are obtained by a mercury intrusion method. A positive electrode active material for a lithium secondary battery, characterized by satisfying the following requirements (1) and (2) in a fine pore distribution.
(1) The pore radius of one or both of the secondary particles and the pores existing between the secondary particles has a pore peak in the range of 10 nm to 200 nm.
(2) The total surface area of pores having a pore radius of 100 nm or more and 10 μm or less among pores existing in either or both of the secondary particles or the secondary particles is 1.1 m 2 / less than g.
下記組成式(I)で表される、請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
Li[Li(Ni(1−y−z−w)CoMn1−x]O ・・・(I)
(ただし、MはFe、Cu、Ti、Mg、Al、W、B、Mo、Nb、Zn、Sn、Zr、Ga及びVからなる群より選択される1種以上の金属元素であり、0≦x≦0.2、0<y≦0.4、0≦z≦0.4、0≦w≦0.1を満たす。)
The positive electrode active material for lithium secondary batteries according to claim 1, represented by the following composition formula (I).
Li [Li x (Ni (1 -y-z-w) Co y Mn z M w) 1-x] O 2 ··· (I)
(However, M is one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W, B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga and V, and 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.4, 0 ≦ z ≦ 0.4, and 0 ≦ w ≦ 0.1 are satisfied.)
タップかさ密度が2.5g/cc以下である請求項1または2に記載のリチウム二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the tap bulk density is 2.5 g / cc or less. 平均二次粒子径が3μm以上15μm以下である請求項1から3のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein an average secondary particle diameter is 3 µm or more and 15 µm or less. (細孔半径が10nm以上50nm以下の細孔表面積)/(細孔半径が10nm以上100μm以下の細孔表面積)が、0.20以上である、請求項1から4のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質。   5. (Pore surface area having a pore radius of 10 nm to 50 nm) / (Pore surface area of a pore radius of 10 nm to 100 μm) is 0.20 or more. Positive electrode active material for lithium secondary battery. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用正極活物質を有するリチウム二次電池用正極。   The positive electrode for lithium secondary batteries which has the positive electrode active material for lithium secondary batteries of any one of Claims 1-5. 請求項6に記載のリチウム二次電池用正極を有するリチウム二次電池。   A lithium secondary battery comprising the positive electrode for a lithium secondary battery according to claim 6.
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