JP2018163764A - Electrode material for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

Electrode material for lithium ion secondary battery, electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an electrode material which enables the improvement in an input characteristic of a lithium ion secondary battery; an electrode including the electrode material; and a lithium ion secondary battery having the electrode.SOLUTION: An electrode material for a lithium ion secondary battery according to the present invention comprises core particles of a substance represented by the general formula, LiFeMnMPO(where 0.05≤x≤1.0 and 0≤y≤0.14, provided that M is at least one kind element selected from Mg, Ca, Co, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge and rare earth elements), and a carbonaceous coating which covers the surface of each core particle. As to the electrode material, the ratio (I/I) of a D band peak intensity and a G band peak intensity in Raman spectra obtained by Raman spectroscopic measurement is 1.10 or more and 1.55 or less, and the ratio (DBP/NMP) of a DBP oil absorption and a NMP oil absorption is 1.3 or less. An electrode for a lithium ion secondary battery according to the invention comprises the electrode material for a lithium ion secondary battery according to the invention. A lithium ion secondary battery according to the invention comprises a positive electrode, a negative electrode and a nonaqueous electrolyte, which has, as the positive electrode, the electrode for a lithium ion secondary battery according to the invention.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用電極材料、リチウムイオン二次電池用電極及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an electrode material for a lithium ion secondary battery, an electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

近年、クリーンエネルギーの技術開発が急速に進む中、脱石油、ゼロエミッション、及び省電力製品の普及等、地球に優しい環境作りが必要となっている。とくに最近脚光を浴びているのが電気自動車に電気エネルギーを供給する大容量の蓄電池、有事の場合や災害が発生した場合に電気エネルギーを供給する大容量の蓄電池、携帯用情報機器や携帯用情報端末等に電気エネルギーを供給する二次電池である。二次電池としては、例えば、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池及びリチウムイオン電池等が知られている。とくに、リチウムイオン電池は、小型化、軽量化、及び高容量化が可能であり、しかも、高出力かつ高エネルギー密度であるという優れた特性を有している。このことから、電気自動車をはじめ、電動工具等の高出力電源としても商品化されており、次世代のリチウムイオン二次電池用材料の開発が世界中で活発化している。   In recent years, with the rapid development of clean energy technology, it is necessary to create an environment that is friendly to the earth, such as oil removal, zero emission, and the spread of power-saving products. In particular, recently, a large-capacity storage battery that supplies electric energy to electric vehicles, a large-capacity storage battery that supplies electric energy in the event of an emergency or disaster, portable information devices, and portable information It is a secondary battery that supplies electric energy to a terminal or the like. As the secondary battery, for example, a lead storage battery, an alkaline storage battery, a lithium ion battery, and the like are known. In particular, a lithium ion battery can be reduced in size, weight, and capacity, and has excellent characteristics such as high output and high energy density. For this reason, it has been commercialized as a high-output power source for electric tools and other electric tools, and the development of materials for next-generation lithium ion secondary batteries has become active all over the world.

また、最近では、電気エネルギーを供給する大容量の蓄電池と住宅とのコラボレーションとしてHEMS(ホームエネルギー・マネッジメント・システム)が脚光を浴びている。HEMSは、スマート家電や電気自動車あるいは太陽光発電等、家庭の電気に関わる情報と制御システムとを集約することで、自動制御、電力需給の最適化等を管理し、賢くエネルギーを消費するシステムである。   Recently, HEMS (Home Energy Management System) has been spotlighted as a collaboration between a large-capacity storage battery that supplies electric energy and a house. HEMS is a system that intelligently consumes energy by managing information related to household electricity and control systems such as smart home appliances, electric vehicles, and solar power generation to manage automatic control, optimization of power supply and demand, etc. is there.

現在実用化されているリチウムイオン電池の正極に用いられる電極活物質としては、LiCoO及びLiMnOが一般的である。しかしながら、Coは地球上に偏在し、かつ稀少な資源であることから、大量に使用した場合には、製品コストが高くなり、かつ安定供給が難しくなるという問題点がある。そこで、LiCoOに代わる正極活物質として、スピネル系のLiMn、三元系のLiNi1/3Mn1/3Co1/3、鉄酸リチウム(LiFeO)、リン酸鉄リチウム(LiFePO)等の正極活物質の研究開発が盛んに進められている。これら電極材料の中でも、オリビン構造を有するLiFePOが、安全性はもちろんのこと、資源的及びコスト的にも問題がない電極材料として注目されている。このLiFePOで代表されるオリビン系電極材料は、リンを構成元素に含みかつ酸素と強く共有結合している。したがって、オリビン系電極材料は、LiCoO等の電極材料と比較して高温時に酸素を放出するおそれがなく、電解液の酸化分解による発火の危険性も生じるおそれがなく、安全性に優れた材料である。 LiCoO 2 and LiMnO 2 are common as electrode active materials used for the positive electrodes of lithium ion batteries that are currently in practical use. However, Co is unevenly distributed on the earth and is a scarce resource. Therefore, when used in large quantities, there are problems in that the product cost increases and stable supply becomes difficult. Therefore, as a positive electrode active material replacing LiCoO 2 , spinel-based LiMn 2 O 4 , ternary LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , lithium ferrate (LiFeO 2 ), lithium iron phosphate Research and development of positive electrode active materials such as (LiFePO 4 ) has been actively promoted. Among these electrode materials, LiFePO 4 having an olivine structure has attracted attention as an electrode material that has no problem in terms of resources and cost as well as safety. This olivine-based electrode material typified by LiFePO 4 contains phosphorus as a constituent element and is strongly covalently bonded to oxygen. Therefore, the olivine-based electrode material is superior in safety because there is no risk of releasing oxygen at a high temperature compared to electrode materials such as LiCoO 2 and there is no risk of ignition due to oxidative decomposition of the electrolyte. It is.

しかしながら、このような利点を有するLiFePOにおいても、電子伝導性が低いという課題がある。この電子伝導性の低さは、構造に由来する活物質内部のリチウムイオンの拡散の遅さと電子導電性の低さにあると考えられている。そこで、電極活物質の電子伝導性を向上させる方法として、有機物を熱分解して得られた伝導性炭質材料を電極活物質の表面に均一に堆積させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 However, LiFePO 4 having such advantages also has a problem of low electron conductivity. This low electronic conductivity is considered to be the slow diffusion of lithium ions inside the active material derived from the structure and the low electronic conductivity. Therefore, as a method for improving the electron conductivity of the electrode active material, a method for uniformly depositing a conductive carbonaceous material obtained by pyrolyzing an organic substance on the surface of the electrode active material has been proposed (for example, Patent Documents). 1).

さらに、電極活物質の表面を被覆する炭素質被膜の黒鉛構造の発達の程度をラマンスペクトルのGバンド及びDバンドのピーク強度比(I/I)で評価できることが知られている(特許文献2参照)。そして、I/Iの値を0.9以下とすることにより、炭素質被膜の黒鉛構造を発達させることができ、これにより電極活物質の電子伝導性をさらに向上させることができ、正極の内部抵抗を小さくすることができる。 Furthermore, it is known that the degree of development of the graphite structure of the carbonaceous film covering the surface of the electrode active material can be evaluated by the peak intensity ratio (I D / I G ) of the G band and D band of the Raman spectrum (patent) Reference 2). Then, by 0.9 or less the value of I D / I G, able to develop a graphite structure of the carbonaceous film, thereby further can improve the electron conductivity of the electrode active material, a positive electrode The internal resistance can be reduced.

特開2001−015111号公報JP 2001-015111 A 国際公開2016/178280号パンフレットInternational Publication No. 2016/178280 Pamphlet

しかしながら、Dバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)の値を低くして、電極活物質の表面を被覆する炭素質被膜の黒鉛構造を発達させても、リチウムイオン二次電池の入力特性が良好にならず、逆に悪くなる場合があった。
そこで、本発明は、リチウムイオン二次電池の入力特性を改善することができる電極材料、その電極材料を含む電極及びその電極を有するリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。
However, even if the peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band is lowered and the graphite structure of the carbonaceous film covering the surface of the electrode active material is developed, the lithium ion secondary battery In some cases, the input characteristics are not good, and on the contrary, it becomes worse.
Then, an object of this invention is to provide the electrode material which can improve the input characteristic of a lithium ion secondary battery, the electrode containing the electrode material, and the lithium ion secondary battery which has the electrode.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行なった。その結果、本発明者らは、電極活物質の表面を被覆する炭素質被膜の黒鉛構造を発達させると、電極活物質の電子伝導性は向上するものの電極活物質のイオン伝導性が低下することを見出した。そして、本発明者らは、Dバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が所定の範囲内であり、かつDBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が所定値以下である電極材料を用いることにより、リチウムイオン二次電池の入力特性を改善できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下のとおりである。 The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. As a result, when the inventors develop the graphite structure of the carbonaceous film that covers the surface of the electrode active material, the electron conductivity of the electrode active material is improved, but the ionic conductivity of the electrode active material is decreased. I found. The inventors of the present invention have a peak intensity ratio (I D / I G ) between the D band and the G band within a predetermined range, and a ratio between the DBP oil absorption amount and the NMP oil absorption amount (DBP / NMP) is a predetermined value. The inventors have found that the input characteristics of a lithium ion secondary battery can be improved by using the following electrode materials, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1]一般式LiFeMn1−x−yPO(0.05≦x≦1.0、0≦y≦0.14、ただし、Mは、Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及び希土類元素から選択される少なくとも1種)で表される中心粒子と、中心粒子の表面を被覆する炭素質被膜とを含み、ラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.10以上1.55以下であり、DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が1.3以下であるリチウムイオン二次電池用電極材料。
[2]ラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.25以上1.45以下である上記[1]に記載のリチウムイオン二次電池用電極材料。
[3]DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が1.20以上1.24以下である上記[1]又は[2]に記載のリチウムイオン二次電池用電極材料。
[4]上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載のリチウムイオン二次電池用電極材料を含むリチウムイオン二次電池用電極。
[5]正極、負極及び非水電解質を有するリチウムイオン二次電池であって、正極が上記[4]に記載のリチウムイオン二次電池用電極を有するリチウムイオン二次電池。
[1] General formula LiFe x Mn 1- xy My PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.14, where M is Mg, Ca, Co, Sr, Ba , Ti, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge, and a rare earth element), and a carbonaceous film covering the surface of the center particle, The peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by spectroscopic measurement is 1.10 to 1.55, and the ratio of DBP oil absorption and NMP oil absorption (DBP / NMP) ) Is a lithium ion secondary battery electrode material having a value of 1.3 or less.
[2] The lithium ion concentration according to the above [1], wherein the peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy is 1.25 or more and 1.45 or less. Secondary battery electrode material.
[3] The electrode material for a lithium ion secondary battery according to the above [1] or [2], wherein the ratio of DBP oil absorption and NMP oil absorption (DBP / NMP) is 1.20 or more and 1.24 or less.
[4] An electrode for a lithium ion secondary battery comprising the electrode material for a lithium ion secondary battery according to any one of [1] to [3].
[5] A lithium ion secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, wherein the positive electrode has the electrode for a lithium ion secondary battery according to the above [4].

本発明によれば、リチウムイオン二次電池の入力特性を改善することができる電極材料、その電極材料を含む電極及びその電極を有するリチウムイオン二次電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrode material which can improve the input characteristic of a lithium ion secondary battery, the electrode containing the electrode material, and the lithium ion secondary battery which has the electrode can be provided.

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.

[リチウムイオン二次電池用電極材料]
本実施形態のリチウムイオン二次電池用電極材料(以下、単に電極材料という)は、一般式LiFeMn1−x−yPO(0.05≦x≦1.0、0≦y≦0.14、ただし、Mは、Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及び希土類元素から選択される少なくとも1種)で表される中心粒子と、中心粒子の表面を被覆する炭素質被膜とを含み、ラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.10以上1.55以下であり、DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が1.3以下である。これにより、リチウムイオン二次電池の入力特性を改善することができる。
[Electrode materials for lithium ion secondary batteries]
The electrode material for a lithium ion secondary battery of the present embodiment (hereinafter simply referred to as an electrode material) has a general formula of LiFe x Mn 1- xy My PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y). ≦ 0.14, where M is represented by at least one selected from Mg, Ca, Co, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge, and rare earth elements) The peak intensity ratio (I D / I G ) of the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy includes a center particle and a carbonaceous film that covers the surface of the center particle, and is 1.10 or more and 1 The ratio of DBP oil absorption and NMP oil absorption (DBP / NMP) is 1.3 or less. Thereby, the input characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved.

(中心粒子)
本実施形態の電極材料に使用される中心粒子は、一般式LiFeMn1−x−yPO(0.05≦x≦1.0、0≦y≦0.14、ただし、Mは、Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及び希土類元素から選択される少なくとも1種)で表される中心粒子である。なお、希土類元素とは、ランタン系列であるLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuの15元素のことである。また、本実施形態の電極材料に使用される中心粒子は、一般式LiFeMn1−x−yPOで表される1種の中心粒子であってもよいし、2種以上組み合わせた中心粒子であってもよい。
(Center particle)
The central particles used in the electrode material of the present embodiment have a general formula of LiFe x Mn 1- xy My PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.14, where M Is a central particle represented by at least one selected from Mg, Ca, Co, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge, and rare earth elements. The rare earth elements are 15 elements of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu, which are lanthanum series. Further, the central particles used in the electrode material of the present embodiment may be one kind of central particles represented by the general formula LiFe x Mn 1- xy My PO 4 or a combination of two or more kinds. Or a central particle.

本実施形態の電極材料に使用される中心粒子の比表面積は、好ましくは5m/g以上30m/g以下であり、より好ましくは9m/g以上25m/g以下である。
中心粒子の比表面積が5m/g以上であると、中心粒子におけるリチウムイオン及び電子の移動にかかる時間を短くしてリチウムイオン二次電池の出力特性を良好にできる。中心粒子の比表面積が30m/g以下であると、中心粒子の比表面積が増加することに伴う炭素質被膜の重量の増加を抑制し、充放電容量を増加させることができる。なお、中心粒子の比表面積はBET法により測定された比表面積である。
The specific surface area of the center particles used for the electrode material of the present embodiment is preferably 5 m 2 / g or more and 30 m 2 / g or less, more preferably 9 m 2 / g or more and 25 m 2 / g or less.
When the specific surface area of the center particles is 5 m 2 / g or more, the time required for the movement of lithium ions and electrons in the center particles can be shortened, and the output characteristics of the lithium ion secondary battery can be improved. When the specific surface area of the center particles is 30 m 2 / g or less, an increase in the weight of the carbonaceous film accompanying an increase in the specific surface area of the center particles can be suppressed, and the charge / discharge capacity can be increased. The specific surface area of the center particle is a specific surface area measured by the BET method.

(炭素質被膜)
本実施形態の電極材料に使用される炭素質被膜は、中心粒子の表面を被覆し、電極材料の電子伝導性を向上させる。炭素質被膜の被覆率は60%以上であることが好ましく、80%以上95%以下であることがより好ましい。
炭素質被膜の被覆率が60%以上であると、炭素質被膜の被覆効果を充分に得ることができる。
炭素質被膜の被覆率は、透過電子顕微鏡(TEM)及びエネルギー分散型X線分光器(EDX)等を用いて測定することができる。
(Carbonaceous film)
The carbonaceous film used for the electrode material of the present embodiment covers the surface of the center particle and improves the electron conductivity of the electrode material. The coverage of the carbonaceous film is preferably 60% or more, and more preferably 80% or more and 95% or less.
When the coverage of the carbonaceous film is 60% or more, the coating effect of the carbonaceous film can be sufficiently obtained.
The coverage of the carbonaceous film can be measured using a transmission electron microscope (TEM), an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX), or the like.

炭素質被膜の膜厚は1.0nm以上10.0nm以下であることが好ましく、炭素質被膜の平均膜厚は2.0nm以上7.0nm以下であることが好ましい。
炭素質被膜の平均膜厚が2.0nm以上であると、炭素質被膜中の電子の移動抵抗の総和が高くなることを抑制できる。これによりリチウムイオン二次電池の内部抵抗の上昇を抑制でき、高速充放電レートにおける電圧低下を防止することができる。また、炭素質被膜の平均膜厚が7.0nm以下であると、リチウムイオンが炭素質被膜中を拡散することを妨害する立体障害の形成を抑制することができ、これによりリチウムイオンの移動抵抗が低くなる。その結果、電池の内部抵抗の上昇が抑えられ、高速充放電レートにおける電圧低下を防止することができる。
また、炭素質被膜の膜厚が1.0nm以上であると、炭素質被膜の平均膜厚を2.0nm以上とすることが容易になり、膜厚が10.0nm以下であると、平均膜厚を7.0nm以下とすることが容易になる。
なお、炭素質被膜の膜厚は、透過型電子顕微鏡を用いて、測定することができる。
The film thickness of the carbonaceous film is preferably 1.0 nm or more and 10.0 nm or less, and the average film thickness of the carbonaceous film is preferably 2.0 nm or more and 7.0 nm or less.
It can suppress that the sum total of the movement resistance of the electron in a carbonaceous film becomes it that the average film thickness of a carbonaceous film is 2.0 nm or more. Thereby, the raise of the internal resistance of a lithium ion secondary battery can be suppressed, and the voltage fall in a high-speed charge / discharge rate can be prevented. Further, when the average film thickness of the carbonaceous film is 7.0 nm or less, the formation of steric hindrance that hinders lithium ions from diffusing in the carbonaceous film can be suppressed. Becomes lower. As a result, an increase in the internal resistance of the battery is suppressed, and a voltage drop at a high speed charge / discharge rate can be prevented.
Moreover, when the film thickness of the carbonaceous film is 1.0 nm or more, it becomes easy to make the average film thickness of the carbonaceous film 2.0 nm or more, and when the film thickness is 10.0 nm or less, the average film It becomes easy to make the thickness 7.0 nm or less.
The film thickness of the carbonaceous film can be measured using a transmission electron microscope.

なお、ここでいう「内部抵抗」とは、主として電荷移動抵抗とリチウムイオン移動抵抗とを合算したものであり、電荷移動抵抗は炭素質被膜の膜厚、炭素質被膜の密度及び結晶性に比例し、リチウムイオン移動抵抗は炭素質被膜の膜厚、炭素質被膜の密度及び結晶性に反比例する。
この内部抵抗の評価方法としては、例えば、電流休止法等が用いられる。この電流休止法では、内部抵抗は、配線抵抗、接触抵抗、電荷移動抵抗、リチウムイオン移動抵抗、正負電極におけるリチウム反応抵抗、正負極間距離によって定まる極間抵抗、リチウムイオンの溶媒和、脱溶媒和に関わる抵抗及びリチウムイオンのSEI(Solid Electrolyte Interface)移動抵抗の総和として測定される。
The “internal resistance” referred to here is mainly the sum of the charge transfer resistance and the lithium ion transfer resistance, and the charge transfer resistance is proportional to the thickness of the carbonaceous film, the density of the carbonaceous film, and the crystallinity. The lithium ion migration resistance is inversely proportional to the film thickness of the carbonaceous film, the density of the carbonaceous film, and the crystallinity.
As an evaluation method of the internal resistance, for example, a current pause method or the like is used. In this current pause method, the internal resistance is the wiring resistance, contact resistance, charge transfer resistance, lithium ion transfer resistance, lithium reaction resistance at the positive and negative electrodes, interelectrode resistance determined by the distance between the positive and negative electrodes, lithium ion solvation, desolvation It is measured as the sum of the resistance related to the sum and the SEI (Solid Electrolyte Interface) movement resistance of lithium ions.

炭素質被膜の炭素量、炭素質被膜の平均膜厚、炭素質被膜の被覆率及び電極材料の比表面積によって計算される、炭素質被膜の密度は0.3g/cm以上1.5g/cm以下であることが好ましく、0.4g/cm以上1.0g/cm以下であることがより好ましい。
ここで、炭素質被膜の密度を上記の範囲に限定した理由は、炭素質被膜の炭素分によって計算される、炭素質被膜の密度が0.3g/cm以上であれば、炭素質被膜が十分な電子伝導性を示すからである。一方、炭素質被膜の密度が1.5g/cm以下であれば、炭素質被膜中に層状構造からなる黒鉛の微結晶が少量であるため、リチウムイオンが炭素質被膜中を拡散する際に黒鉛の微結晶による立体障害が生じない。これにより、リチウムイオン移動抵抗が高くなることがない。その結果、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が上昇することがなく、リチウムイオン二次電池の高速充放電レートにおける電圧低下が生じない。
The density of the carbonaceous film calculated from the carbon content of the carbonaceous film, the average film thickness of the carbonaceous film, the coverage of the carbonaceous film, and the specific surface area of the electrode material is 0.3 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm. It is preferably 3 or less, and more preferably 0.4 g / cm 3 or more and 1.0 g / cm 3 or less.
Here, the reason why the density of the carbonaceous film is limited to the above range is that if the density of the carbonaceous film calculated by the carbon content of the carbonaceous film is 0.3 g / cm 3 or more, the carbonaceous film is This is because sufficient electronic conductivity is exhibited. On the other hand, if the density of the carbonaceous film is 1.5 g / cm 3 or less, since the graphite microcrystal having a layered structure is small in the carbonaceous film, when lithium ions diffuse in the carbonaceous film. No steric hindrance due to graphite microcrystals. Thereby, lithium ion movement resistance does not become high. As a result, the internal resistance of the lithium ion secondary battery does not increase, and the voltage drop at the high-speed charge / discharge rate of the lithium ion secondary battery does not occur.

(I/I
本実施形態の電極材料のラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)は、1.10以上1.55以下であり、好ましくは1.25以上1.45以下である。
Dバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.10未満であると、電極材料のイオン伝導性が悪くなり、リチウムイオン二次電池の入力特性が悪くなる場合がある。また、Dバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.55よりも大きくなると、電極材料の電子伝導性が悪くなり、リチウムイオン二次電池の入力特性が悪くなる場合がある。
なお、Gバンドは、ラマンスペクトルの1590cm−1付近に現れるピークであり、炭素質被膜の黒鉛構造に帰属されるピークである。一方、Dバンドは、ラマンスペクトルの1350cm−1付近に現れるピークであり、炭素質被膜の欠陥に起因するピークである。
( ID / IG )
The peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by the Raman spectroscopic measurement of the electrode material of this embodiment is 1.10 or more and 1.55 or less, preferably 1. 25 or more and 1.45 or less.
When the peak intensity ratio (I D / I G ) between the D band and the G band is less than 1.10, the ion conductivity of the electrode material is deteriorated, and the input characteristics of the lithium ion secondary battery may be deteriorated. Further, when the peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and the G band is larger than 1.55, the electron conductivity of the electrode material is deteriorated, and the input characteristics of the lithium ion secondary battery may be deteriorated. is there.
The G band is a peak appearing in the vicinity of 1590 cm −1 of the Raman spectrum, and is a peak attributed to the graphite structure of the carbonaceous film. On the other hand, the D band is a peak that appears in the vicinity of 1350 cm −1 of the Raman spectrum and is a peak due to a defect in the carbonaceous film.

(DBP/NMP)
DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)は、1.3以下であり、好ましくは1.20以上1.24以下である。
DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が1.3よりも大きいと、電極材料のイオン伝導性が悪くなり、リチウムイオン二次電池の入力特性が悪くなる場合がある。
なお、NMP吸油量は、あまに油の代わりにN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)を用いた点を除いて、JIS K 5101−13−1「精製あまに油法」に準拠して電極材料を測定した値である。また、DBP吸油量は、あまに油の代わりにフタル酸ジブチル(DBP)を用いた点を除いて、JIS K 5101−13−1「精製あまに油法」に準拠して電極材料を測定した値である。
(DBP / NMP)
The ratio of DBP oil absorption and NMP oil absorption (DBP / NMP) is 1.3 or less, preferably 1.20 or more and 1.24 or less.
If the ratio of DBP oil absorption amount and NMP oil absorption amount (DBP / NMP) is larger than 1.3, the ion conductivity of the electrode material may be deteriorated, and the input characteristics of the lithium ion secondary battery may be deteriorated.
The NMP oil absorption is an electrode in accordance with JIS K 5101-13-1 “Purified linseed oil method” except that N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) is used instead of linseed oil. This is the value measured for the material. In addition, the DBP oil absorption was measured for electrode materials in accordance with JIS K 5101-13-1 “Purified Soiled Oil Method” except that dibutyl phthalate (DBP) was used instead of oil. Value.

電極材料のラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)の値は炭素質被膜の結晶の状態に主に起因する。一方、DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)は炭素質被膜の形状に主に起因する。そして、リチウムイオン二次電池の入力特性の改善に好適な炭素質被膜の結晶の状態と、リチウムイオン二次電池の入力特性の改善に好適な炭素質被膜の形状との組み合わせにより、すなわち、電極材料のラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)を、1.10以上1.55以下とし、かつ、DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)を1.3以下とすることにより、リチウムイオン二次電池の入力特性をさらに改善することができる。 The value of the peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by the Raman spectroscopic measurement of the electrode material is mainly attributed to the crystal state of the carbonaceous film. On the other hand, the ratio of DBP oil absorption and NMP oil absorption (DBP / NMP) is mainly attributed to the shape of the carbonaceous film. The combination of the crystalline state of the carbonaceous film suitable for improving the input characteristics of the lithium ion secondary battery and the shape of the carbonaceous film suitable for improving the input characteristics of the lithium ion secondary battery, that is, the electrode The peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopic measurement of the material is 1.10 or more and 1.55 or less, and the DBP oil absorption amount and the NMP oil absorption amount are By setting the ratio (DBP / NMP) to 1.3 or less, the input characteristics of the lithium ion secondary battery can be further improved.

(炭素量)
本実施形態の電極材料の炭素量、すなわち、炭素質被膜を形成する炭素の炭素量は、中心粒子100質量部に対して0.3質量部以上10質量部以下であることが好ましく、0.6質量部以上3質量部以下であることがより好ましい。
電極材料の炭素量が0.3質量部以上であると、リチウムイオン二次電池の高速充放電レートにおける放電容量が高くなり、充分な充放電レート性能を実現することができる。一方、炭素量が10質量部以下であると、電極材料の単位質量当たりのリチウムイオン二次電池の電池容量を高くすることができる。
(Carbon content)
The carbon amount of the electrode material of the present embodiment, that is, the carbon amount of carbon forming the carbonaceous film is preferably 0.3 parts by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the center particle. More preferably, it is 6 parts by mass or more and 3 parts by mass or less.
When the carbon amount of the electrode material is 0.3 parts by mass or more, the discharge capacity at the high-speed charge / discharge rate of the lithium ion secondary battery is increased, and sufficient charge / discharge rate performance can be realized. On the other hand, when the carbon content is 10 parts by mass or less, the battery capacity of the lithium ion secondary battery per unit mass of the electrode material can be increased.

(比表面積)
本実施形態の電極材料の比表面積は、好ましくは5m/g以上30m/g以下であり、より好ましくは9m/g以上25m/g以下である。
電極材料の比表面積が5m/g以上であると、電極材料の粗大化を抑制して、リチウムイオンの拡散速度を高くすることができる。これにより、リチウムイオン二次電池の電池特性を改善することができる。一方、電極材料の比表面積が30m/g以下であると、電極密度を高くすることができるため、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を高くすることができる。なお、電極材料の比表面積はBET法により測定された比表面積である。
(Specific surface area)
The specific surface area of the electrode material of the present embodiment is preferably 5 m 2 / g or more and 30 m 2 / g or less, more preferably 9 m 2 / g or more and 25 m 2 / g or less.
When the specific surface area of the electrode material is 5 m 2 / g or more, coarsening of the electrode material can be suppressed and the diffusion rate of lithium ions can be increased. Thereby, the battery characteristic of a lithium ion secondary battery can be improved. On the other hand, since the electrode density can be increased when the specific surface area of the electrode material is 30 m 2 / g or less, the energy density of the lithium ion secondary battery can be increased. The specific surface area of the electrode material is a specific surface area measured by the BET method.

(一次粒子の平均粒子径)
本実施形態の電極材料の一次粒子の平均粒子径は好ましくは0.01μm以上5μm以下であり、より好ましくは0.02μm以上2μm以下である。
電極材料の平均一次粒子径が0.01μm以上であると、電極材料の比表面積の増加に起因する炭素質量の増加を抑制でき、これによりリチウムイオン二次電池の充放電容量が低減することを抑制できる。一方、電極材料の平均一次粒子径が5μm以下であると、電極材料内を移動するリチウムイオンの移動時間または電子の移動時間を短くすることができる。これにより、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の増加に起因する出力特性の悪化を抑制できる。
(Average particle size of primary particles)
The average particle diameter of the primary particles of the electrode material of the present embodiment is preferably 0.01 μm or more and 5 μm or less, more preferably 0.02 μm or more and 2 μm or less.
When the average primary particle diameter of the electrode material is 0.01 μm or more, an increase in carbon mass due to an increase in the specific surface area of the electrode material can be suppressed, thereby reducing the charge / discharge capacity of the lithium ion secondary battery. Can be suppressed. On the other hand, when the average primary particle diameter of the electrode material is 5 μm or less, the movement time of lithium ions or the movement time of electrons moving through the electrode material can be shortened. Thereby, the deterioration of the output characteristic resulting from the increase in the internal resistance of the lithium ion secondary battery can be suppressed.

ここで、平均粒子径とは、体積平均粒子径のことである。上記一次粒子の平均粒子径は、無作為に100個の一次粒子を選び出して、走査型電子顕微鏡(SEM;Scanning Electron Microscope)にて個々の一次粒子の粒子径(長径)を測定し、その平均値として求めることができる。   Here, the average particle diameter is a volume average particle diameter. The average particle size of the primary particles is selected by randomly selecting 100 primary particles, and measuring the particle size (major axis) of each primary particle with a scanning electron microscope (SEM). It can be obtained as a value.

(二次粒子の平均粒子径)
本実施形態の電極材料の複数個の一次粒子が凝集して形成した二次粒子の平均粒子径は、好ましくは0.5μm以上20μm以下であり、より好ましくは0.7μm以上10μm以下である。
電極材料の二次粒子の平均粒子径が0.5μm以上であると、電極材料と導電助剤とバインダー樹脂(結着剤)と溶剤とを混合してリチウムイオン二次電池用電極材料ペーストを調製する際、導電助剤及び結着剤が多量に必要となることを抑制できる。これによりリチウムイオン二次電池の正極の電極材料層における単位質量あたりのリチウムイオン二次電池の電池容量を高くすることができる。一方、電極材料の二次粒子の平均粒子径が20μm以下であると、リチウムイオン二次電池の正極の電極材料層中の導電助剤や結着剤の分散性及び均一性を高くすることができる。その結果、リチウムイオン二次電池の高速充放電における放電容量が高くなる。
(Average particle size of secondary particles)
The average particle diameter of the secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles of the electrode material of the present embodiment is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less, more preferably 0.7 μm or more and 10 μm or less.
When the average particle diameter of the secondary particles of the electrode material is 0.5 μm or more, the electrode material, the conductive additive, the binder resin (binder), and the solvent are mixed to prepare an electrode material paste for a lithium ion secondary battery. When preparing, it can suppress that a conductive support agent and a binder are needed in large quantities. Thereby, the battery capacity of the lithium ion secondary battery per unit mass in the electrode material layer of the positive electrode of the lithium ion secondary battery can be increased. On the other hand, when the average particle diameter of the secondary particles of the electrode material is 20 μm or less, the dispersibility and uniformity of the conductive additive and the binder in the electrode material layer of the positive electrode of the lithium ion secondary battery can be increased. it can. As a result, the discharge capacity in high-speed charge / discharge of the lithium ion secondary battery is increased.

ここで、平均粒子径とは、体積平均粒子径のことである。電極材料の二次粒子の平均粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置等を用いて測定することができる。また、無作為に100個の二次粒子を選び出して、走査型電子顕微鏡(SEM;Scanning Electron Microscope)にて個々の二次粒子の長径及び短径を測定し、その平均値として求めてもよい。   Here, the average particle diameter is a volume average particle diameter. The average particle diameter of the secondary particles of the electrode material can be measured using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring device or the like. Alternatively, 100 secondary particles may be selected at random, and the major axis and minor axis of each secondary particle may be measured with a scanning electron microscope (SEM) to obtain the average value. .

[電極材料の製造方法]
本実施形態の電極材料は、例えば、以下の電極材料の製造方法で製造することができる。本実施形態の電極材料の製造方法は、一般式LiFeMn1−x−yPO(0.05≦x≦1.0、0≦y≦0.14、ただし、Mは、Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及び希土類元素から選択される少なくとも1種)で表される中心粒子と、炭素被膜前駆体と、水とを含むスラリーを作製する工程(A)、スラリーを乾燥してスラリーの乾燥物を作製する工程(B)、及び乾燥物を500℃以上1000℃以下の非酸化性雰囲気下にて焼成する工程(C)を含む。
[Method for producing electrode material]
The electrode material of this embodiment can be manufactured, for example, by the following electrode material manufacturing method. The manufacturing method of the electrode material of the present embodiment has the general formula LiFe x Mn 1- xy My PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.14, where M is Mg , Ca, Co, Sr, Ba, Ti, Zn, B, at least one selected from the group consisting of Al, Ga, In, Si, Ge, and rare earth elements), a carbon film precursor, water A step (A) of producing a slurry containing a slurry, a step (B) of drying the slurry to produce a dried product of the slurry, and a step of firing the dried product in a non-oxidizing atmosphere of 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. (C) is included.

(工程(A))
工程(A)では、一般式LiFeMn1−x−yPO(0.05≦x≦1.0、0≦y≦0.14、ただし、Mは、Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及び希土類元素から選択される少なくとも1種)で表される中心粒子と、炭素被膜前駆体と、水とを含むスラリーを作製する。
(Process (A))
In the step (A), the general formula LiFe x Mn 1- xy My PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.14, where M is Mg, Ca, Co, A slurry containing central particles represented by Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge, and rare earth elements), a carbon film precursor, and water. Make it.

電極材料の製造方法に使用する中心粒子は、一般式LiFeMn1−x−yPO(0.05≦x≦1.0、0≦y≦0.14、ただし、Mは、Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及び希土類元素から選択される少なくとも1種)で表される。
例えば、LiFeMn1−x−yPOは、Li源と2価の鉄塩とリン酸化合物と水とを混合して得られるスラリー状の混合物を、耐圧密閉容器を用いて水熱合成して得られる。Li源は、例えば酢酸リチウム(LiCHCOO)及び塩化リチウム(LiCl)等のリチウム塩並びに水酸化リチウム(LiOH)からなる群から選択されるものである。2価の鉄塩には、例えば塩化鉄(II)(FeCl)、酢酸鉄(II)(Fe(CHCOO))及び硫酸鉄(II)(FeSO)等が挙げられる。リン酸化合物には、例えばリン酸(HPO)、リン酸二水素アンモニウム(NHPO)及びリン酸水素二アンモニウム((NH)2HPO)等が挙げられる。
The central particles used in the method for producing an electrode material have the general formula LiFe x Mn 1- xy My PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.14, where M is Mg, Ca, Co, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge, and a rare earth element).
For example, LiFe x Mn 1- xy My PO 4 is a slurry-like mixture obtained by mixing a Li source, a divalent iron salt, a phosphoric acid compound, and water using a pressure-resistant airtight container. Obtained by thermal synthesis. The Li source is selected from the group consisting of lithium salts such as lithium acetate (LiCH 3 COO) and lithium chloride (LiCl), and lithium hydroxide (LiOH). Examples of the divalent iron salt include iron (II) chloride (FeCl 2 ), iron (II) acetate (Fe (CH 3 COO) 2 ), and iron (II) sulfate (FeSO 4 ). Examples of the phosphoric acid compound include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ).

中心粒子100質量部に対する、炭素元素に換算したときの炭素被膜前駆体の配合量は、1.0質量部以上5.0質量部以下であり、好ましくは2.5質量部以上10質量部以下である。中心粒子100質量部に対する、炭素元素に換算したときの炭素被膜前駆体の配合量が1.0質量部以上5.0質量部以下であると、電極材料の炭素量を、およそ、0.8質量%以上2.5質量%以下にすることができる。   The compounding amount of the carbon film precursor when converted to carbon element with respect to 100 parts by mass of the central particles is 1.0 part by mass or more and 5.0 parts by mass or less, preferably 2.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less. It is. When the compounding amount of the carbon film precursor when converted to carbon element with respect to 100 parts by mass of the center particle is 1.0 part by mass or more and 5.0 parts by mass or less, the carbon amount of the electrode material is about 0.8. It can be set to be not less than 2.5% by mass.

炭素質被膜前駆体として用いる有機化合物としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン、セルロース、デンプン、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリルアミド、ポリ酢酸ビニル、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、マルトース、スクロース、ラクトース、グリコーゲン、ペクチン、アルギン酸、グルコマンナン、キチン、ヒアルロン酸、コンドロイチン、アガロース、ポリエーテル、2価アルコール、3価アルコール、フェノール樹脂等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの炭素質被膜前駆体の中で特に好ましい炭素質被膜前駆体は、ポリビニルアルコール(PVA)、スクロース及びフェノール樹脂を混合したものである。   Examples of the organic compound used as the carbonaceous film precursor include polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone, cellulose, starch, gelatin, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polystyrene sulfonic acid, polyacrylamide, and polyvinyl acetate. Glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, sucrose, lactose, glycogen, pectin, alginic acid, glucomannan, chitin, hyaluronic acid, chondroitin, agarose, polyether, dihydric alcohol, trihydric alcohol, phenol resin, etc. . These may be used alone or in combination of two or more. Among these carbonaceous film precursors, a particularly preferred carbonaceous film precursor is a mixture of polyvinyl alcohol (PVA), sucrose and a phenol resin.

中心粒子に対する有機化合物の配合比は、有機化合物の全量を炭素量に換算したとき、中心粒子100質量部に対して0.8質量部以上2.5質量部以下であることが好ましい。
ここで、有機化合物の炭素量換算の配合比が0.8質量部以上であると、二次電池を形成した場合に高速充放電レートにおける放電容量が高くなり、充分な充放電レート性能を実現することが可能になる。有機化合物の炭素量換算の配合比が2.5質量部以下であると、炭素質被膜の平均膜厚を3.0nm以下にすることができる。
The compounding ratio of the organic compound with respect to the center particle is preferably 0.8 part by mass or more and 2.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the center particle when the total amount of the organic compound is converted into the carbon amount.
Here, when the compounding ratio in terms of carbon amount of the organic compound is 0.8 parts by mass or more, when a secondary battery is formed, the discharge capacity at the high-speed charge / discharge rate is increased, and sufficient charge / discharge rate performance is realized. It becomes possible to do. When the compounding ratio in terms of carbon amount of the organic compound is 2.5 parts by mass or less, the average film thickness of the carbonaceous film can be 3.0 nm or less.

これら中心粒子と有機化合物とを、水に溶解あるいは分散させて、均一なスラリーを調製する。この溶解あるいは分散の際には、分散剤を加えてもよい。
中心粒子と有機化合物とを水に溶解あるいは分散させる方法としては、中心粒子が分散し、有機化合物が溶解または分散する方法であれば、とくに限定されない。有機化合物を溶解または分散させる装置には、例えば、遊星ボールミル、振動ボールミル、ビーズミル、ペイントシェーカー及びアトライタ等の媒体粒子を高速で攪拌する媒体攪拌型分散装置が挙げられる。また、有機化合物は構造中に酸素が多量に含まれる糖類が好まれる。単糖、二糖類がより好ましい。酸素が多いと焼成中に開裂する箇所が多くなり、カーボン層中の細孔を形成しやすい。
These center particles and the organic compound are dissolved or dispersed in water to prepare a uniform slurry. In this dissolution or dispersion, a dispersant may be added.
The method for dissolving or dispersing the center particles and the organic compound in water is not particularly limited as long as the center particles are dispersed and the organic compound is dissolved or dispersed. Examples of the apparatus for dissolving or dispersing the organic compound include a medium stirring type dispersion apparatus that stirs medium particles at high speed, such as a planetary ball mill, a vibration ball mill, a bead mill, a paint shaker, and an attritor. The organic compound is preferably a saccharide whose structure contains a large amount of oxygen. Monosaccharides and disaccharides are more preferable. When there is much oxygen, the part which will be cleaved during baking will increase and it will be easy to form the pore in a carbon layer.

この溶解あるいは分散の際には、中心粒子を一次粒子として分散し、その後、有機化合物を添加して溶解するように攪拌することが好ましい。このようにすれば、中心粒子の一次粒子の表面が有機化合物で被覆され、その結果として、中心粒子の一次粒子の間に有機化合物由来の炭素が均一に介在するようになる。   In this dissolution or dispersion, it is preferable to disperse the central particles as primary particles, and then stir to add and dissolve the organic compound. In this way, the surface of the primary particle of the central particle is coated with the organic compound, and as a result, the carbon derived from the organic compound is uniformly interposed between the primary particles of the central particle.

(工程(B))
工程(B)では、スラリーを乾燥してスラリーの乾燥物を作製する。例えば、このスラリーを高温雰囲気中、例えば70℃以上250℃以下の大気中に噴霧し、乾燥させる。
(Process (B))
In the step (B), the slurry is dried to produce a dried product of the slurry. For example, this slurry is sprayed in a high-temperature atmosphere, for example, air of 70 ° C. or higher and 250 ° C. or lower and dried.

(工程(C))
工程(C)では、500℃以上1000℃以下、好ましくは600℃以上900℃以下の範囲内の焼成温度で乾燥物を焼成する。焼成時間は、例えば0.1時間以上40時間以下である。
焼成温度が500℃未満であると、スラリーを乾燥させた乾燥物に含まれる有機化合物の分解及び反応を充分に進行せず、有機化合物を充分に炭化させることができない場合がある。その結果、得られた電極材料中に高抵抗の有機化合物の分解物が生成する場合がある。焼成温度が1000℃よりも大きいと、中心粒子中のLiが蒸発して中心粒子に組成のズレが生じる場合がある。組成のズレが生じると、中心粒子の粒成長が促進され、その結果、高速充放電レートにおける放電容量が低減し、充分な充放電レート性能を実現することが難しい場合がある。
(Process (C))
In the step (C), the dried product is fired at a firing temperature in the range of 500 ° C. to 1000 ° C., preferably 600 ° C. to 900 ° C. The firing time is, for example, not less than 0.1 hour and not more than 40 hours.
If the firing temperature is less than 500 ° C., the decomposition and reaction of the organic compound contained in the dried product obtained by drying the slurry does not proceed sufficiently, and the organic compound may not be sufficiently carbonized. As a result, a decomposition product of a high-resistance organic compound may be generated in the obtained electrode material. When the firing temperature is higher than 1000 ° C., Li in the center particles may evaporate and a composition shift may occur in the center particles. When the composition shift occurs, the grain growth of the center particle is promoted, and as a result, the discharge capacity at the high-speed charge / discharge rate is reduced, and it may be difficult to realize sufficient charge / discharge rate performance.

この非酸化性雰囲気としては、窒素(N)及びアルゴン(Ar)等の不活性雰囲気が好ましく、より酸化を抑えたい場合には水素(H)等の還元性ガスを数体積%程度含む還元性雰囲気が好ましい。 As this non-oxidizing atmosphere, an inert atmosphere such as nitrogen (N 2 ) and argon (Ar) is preferable, and when it is desired to suppress oxidation more, a reducing gas such as hydrogen (H 2 ) is contained in a volume of about several volume%. A reducing atmosphere is preferred.

この焼成過程では、スラリーの乾燥物を焼成する際の条件、例えば、昇温速度、最高保持温度、保持時間等を適宜調整することにより、得られる電極材料の細孔径分布を制御することが可能である。
以上により、乾燥物中の有機化合物が熱分解して生成した炭素により中心粒子の一次粒子の表面が被覆され、よって、この中心粒子の一次粒子の間に炭素が介在した二次粒子からなる電極材料が得られる。
In this firing process, it is possible to control the pore size distribution of the obtained electrode material by appropriately adjusting the conditions for firing the dried slurry, for example, the heating rate, maximum holding temperature, holding time, etc. It is.
As described above, the surface of the primary particles of the central particles is coated with the carbon generated by the thermal decomposition of the organic compound in the dried product, and thus the electrode composed of secondary particles in which carbon is interposed between the primary particles of the central particles. A material is obtained.

[リチウムイオン二次電池用電極]
本実施形態のリチウムイオン二次電池用電極(以下、単に電極という)は、本実施形態の電極材料を含む。
本実施形態の電極を作製するには、例えば、本実施形態の電極材料と、バインダー樹脂からなる結着剤と、溶媒とを混合して、電極形成用塗料または電極形成用ペーストを調製する。この際、必要に応じてカーボンブラック等の導電助剤をさらに添加してもよい。
上記の結着剤、すなわちバインダー樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)樹脂及びフッ素ゴム等が好適に用いられる。
上記の電極材料に対するバインダー樹脂の配合量は、とくに限定されないが、例えば、電極材料100質量部に対してバインダー樹脂を1質量部以上30質量部以下、好ましくは3質量部以上20質量部以下とする。
[Electrode for lithium ion secondary battery]
The electrode for a lithium ion secondary battery of the present embodiment (hereinafter simply referred to as an electrode) includes the electrode material of the present embodiment.
In order to produce the electrode of this embodiment, for example, the electrode material of this embodiment, a binder composed of a binder resin, and a solvent are mixed to prepare an electrode-forming paint or an electrode-forming paste. At this time, a conductive aid such as carbon black may be further added as necessary.
As the binder, that is, the binder resin, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, polyvinylidene fluoride (PVdF) resin, fluororubber, and the like are preferably used.
Although the compounding quantity of binder resin with respect to said electrode material is not specifically limited, For example, binder resin is 1 mass part or more and 30 mass parts or less with respect to 100 mass parts of electrode materials, Preferably they are 3 mass parts or more and 20 mass parts or less. To do.

この電極形成用塗料または電極形成用ペーストに用いる溶媒としては、水;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール(イソプロピルアルコール:IPA)、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール及びジアセトンアルコール等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類;ジエチルエーテル、エチレングルコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、エチレングルコールモノエチルエーテル(エチルセロソルブ)、エチレングルコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類等を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the solvent used for the electrode-forming paint or electrode-forming paste include water; methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol (isopropyl alcohol: IPA), butanol, pentanol, hexanol, octanol and diacetone alcohol. Alcohols; ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, esters such as γ-butyrolactone; diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), ethylene glycol mono Ethyl ether (ethyl cellosolve), ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol monomethyl ether, diethyl Ethers such as glycol monoethyl ether; Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), acetylacetone, and cyclohexanone; Amides such as dimethylformamide, N, N-dimethylacetoacetamide, and N-methylpyrrolidone And glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, and propylene glycol. These may be used alone or in combination of two or more.

次いで、この電極形成用塗料または電極形成用ペーストを、金属箔の一方の面に塗布し、その後、乾燥し、上記の電極材料及び結着剤を含む塗膜が一方の面に形成された金属箔を得る。
次いで、この塗膜を加圧圧着し、乾燥して、金属箔の一方の面に電極材料層を有する集電体(電極)を作製する。
このようにして、本実施形態のリチウムイオン伝導性を損なうことなく、電子伝導性を向上させることができる電極を作製することができる。
Next, the electrode-forming paint or electrode-forming paste is applied to one surface of the metal foil, and then dried, and the metal on which the coating film containing the electrode material and the binder is formed on one surface Get a foil.
Next, this coating film is pressure-bonded and dried to produce a current collector (electrode) having an electrode material layer on one surface of the metal foil.
Thus, an electrode capable of improving the electronic conductivity can be produced without impairing the lithium ion conductivity of the present embodiment.

[リチウムイオン二次電池]
本実施形態のリチウムイオン二次電池は、本実施形態の電極を正極として有する。
このリチウムイオン二次電池は、本実施形態の電極を正極として用いることにより、正極の電子伝導性及びイオン伝導性の両方を高くすることができる。その結果、入力特性が改善したリチウムイオン二次電池を提供することができる。
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery of this embodiment has the electrode of this embodiment as a positive electrode.
This lithium ion secondary battery can increase both the electronic conductivity and the ionic conductivity of the positive electrode by using the electrode of the present embodiment as the positive electrode. As a result, a lithium ion secondary battery having improved input characteristics can be provided.

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to the following Example.

実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料を以下のようにして作製した。
「実施例1」
Li源、P源としてLiPO、Fe源としてFeSO水溶液をモル比でLi:Fe:P=3:1:1となるように混合して1000Lの原料スラリーを作製し、耐圧容器に入れた。その後、195℃で2.5時間加熱反応を行った。この反応後に室温になるまで冷却して、沈殿しているケーキ状態の反応生成物を得た。そして、この沈殿物を蒸留水で複数回十分に水洗し、ケーキ状の活物質を得た。
The electrode materials of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10 were produced as follows.
"Example 1"
Li 3 PO 4 as the Li source, P source, and FeSO 4 aqueous solution as the Fe source were mixed at a molar ratio of Li: Fe: P = 3: 1: 1 to prepare a 1000 L raw material slurry. I put it in. Thereafter, a heating reaction was performed at 195 ° C. for 2.5 hours. After this reaction, the reaction product was cooled to room temperature to obtain a precipitated cake product. The precipitate was sufficiently washed with distilled water several times to obtain a cake-like active material.

次いで、この活物質5kg(固形分換算)に、炭素質被膜の原料となる有機化合物として、予め固形分20%に調整したポリビニルアルコール水溶液123.9g、スクロース粉末19.8g、フェノール樹脂溶液45.2gと、媒体粒子としての直径1mmのジルコニアボールとを用いて、ビーズミルにて2時間、分散処理を行い、均一なスラリーを調製した。   Next, 53.9 kg (in terms of solid content) of this active material, 123.9 g of an aqueous polyvinyl alcohol solution adjusted in advance to a solid content of 20%, 19.8 g of sucrose powder, 45. Using 2 g and zirconia balls having a diameter of 1 mm as medium particles, a dispersion treatment was performed for 2 hours in a bead mill to prepare a uniform slurry.

次いで、このスラリーを160℃の大気雰囲気中に噴霧し、乾燥して、平均粒子径が7μmの有機物で被覆された、活物質の造粒体を得た。   Next, this slurry was sprayed into an air atmosphere at 160 ° C. and dried to obtain an active material granule coated with an organic substance having an average particle size of 7 μm.

得られた造粒体100体積%に対して5体積%となるように、長手方向の長さの平均が10mmである黒鉛焼結体を熱伝導補助物質として造粒体に添加し混合して焼成用原料を得た。この焼成用原料2.5kgを容積が10Lの黒鉛鞘に敷き詰め、720℃の非酸化性ガス雰囲気下にて1.5時間焼成した後、40℃にて30分間保持し、焼成物を得た。この焼成物をφ75μmの篩に通し、黒鉛焼結体を取り除いて、実施例1の電極材料を得た。   A graphite sintered body having an average length of 10 mm in the longitudinal direction is added to the granulated body as a heat conduction auxiliary substance so as to be 5% by volume with respect to 100% by volume of the obtained granulated body. A raw material for firing was obtained. 2.5 kg of this raw material for firing was spread on a graphite sheath having a volume of 10 L, fired for 1.5 hours in a non-oxidizing gas atmosphere at 720 ° C., and then kept at 40 ° C. for 30 minutes to obtain a fired product. . The fired product was passed through a sieve having a diameter of 75 μm, and the graphite sintered body was removed to obtain the electrode material of Example 1.

「実施例2」
スクロース粉末の添加量を39.7gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を30.1gとした以外は、実施例1と同様にして、実施例2の電極材料を得た。
"Example 2"
An electrode material of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of sucrose powder was 39.7 g and the addition amount of the phenol resin solution was 30.1 g.

「実施例3」
スクロース粉末の添加量を59.7gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を15.0gとした以外は、実施例1と同様にして、実施例3の電極材料を得た。
"Example 3"
An electrode material of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of sucrose powder was 59.7 g and the addition amount of the phenol resin solution was 15.0 g.

「比較例1」
スクロース粉末を添加せず、フェノール樹脂溶液の添加量を60.4gとした以外は、実施例1と同様にして、比較例1の電極材料を得た。
"Comparative Example 1"
An electrode material of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sucrose powder was not added and the addition amount of the phenol resin solution was 60.4 g.

「比較例2」
スクロース粉末の添加量を79.7gとし、フェノール樹脂溶液を添加しない以外は、実施例1と同様にして、比較例2の電極材料を得た。
"Comparative Example 2"
The electrode material of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of sucrose powder added was 79.7 g and no phenol resin solution was added.

「比較例3」
予め固形分20%に調整したポリビニルアルコール水溶液の添加量を40.9gとし、スクロース粉末の添加量を99.8gとした以外は、実施例1と同様にして、比較例3の電極材料を得た。
“Comparative Example 3”
The electrode material of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as Example 1 except that the addition amount of polyvinyl alcohol aqueous solution adjusted to 20% solid content in advance was 40.9 g and the addition amount of sucrose powder was 99.8 g. It was.

「比較例4」
スクロース粉末の添加量を39.7gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を30.1gとした以外は、実施例1と同様にして、比較例4の電極材料を得た。
“Comparative Example 4”
An electrode material of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of sucrose powder was 39.7 g and the addition amount of the phenol resin solution was 30.1 g.

「比較例5」
スクロース粉末の添加量を59.7gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を15.0gとした以外は、実施例1と同様にして、比較例5の電極材料を得た。
“Comparative Example 5”
An electrode material of Comparative Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of sucrose powder was 59.7 g and the addition amount of the phenol resin solution was 15.0 g.

「実施例4」
Li源、P源としてLiPO、Fe源としてFeSO水溶液、Mn源としてMnSO水溶液、Mg源としてMgSO水溶液、Co源としてCoSO水溶液、Ca源としてCa(OH)水溶液を用い、これらをモル比でLi:Fe:Mn:Mg:Co:Ca:P=3:0.2448:0.70:0.05:0.0002:0.005:1となるように混合して1000Lの原料スラリーを作製し、耐圧容器に入れた。その後、145℃で2.5時間加熱反応を行った。この反応後に室温になるまで冷却して、沈殿しているケーキ状態の反応生成物を得た。そして、この沈殿物を蒸留水で複数回十分に水洗し、ケーキ状の活物質を得た。
Example 4
Li 3 PO 4 as the Li source, P source, FeSO 4 aqueous solution as the Fe source, MnSO 4 aqueous solution as the Mn source, MgSO 4 aqueous solution as the Mg source, CoSO 4 aqueous solution as the Co source, and Ca (OH) 2 aqueous solution as the Ca source These are mixed in a molar ratio of Li: Fe: Mn: Mg: Co: Ca: P = 3: 0.2448: 0.70: 0.05: 0.0002: 0.005: 1 A 1000 L raw material slurry was prepared and placed in a pressure vessel. Thereafter, a heating reaction was performed at 145 ° C. for 2.5 hours. After this reaction, the reaction product was cooled to room temperature to obtain a precipitated cake product. The precipitate was sufficiently washed with distilled water several times to obtain a cake-like active material.

次いで、この活物質5kg(固形分換算)に、炭素質被膜の原料となる有機化合物として、予め固形分20%に調整したポリビニルアルコール水溶液185.9g、スクロース粉末29.7g、フェノール樹脂溶液67.8gと、媒体粒子としての直径1mmのジルコニアボールとを用いて、ビーズミルにて2時間、分散処理を行い、均一なスラリーを調製した。   Then, 55.9 kg (in terms of solid content) of this active material, 185.9 g of a polyvinyl alcohol aqueous solution, 29.7 g of sucrose powder, and a phenol resin solution 67. Using 8 g and zirconia balls having a diameter of 1 mm as medium particles, dispersion treatment was performed for 2 hours in a bead mill to prepare a uniform slurry.

次いで、このスラリーを150℃の大気雰囲気中に噴霧し、乾燥して、平均粒子径が9μmの有機物で被覆された、活物質の造粒体を得た。   Next, this slurry was sprayed into an air atmosphere at 150 ° C. and dried to obtain an active material granule coated with an organic substance having an average particle size of 9 μm.

得られた造粒体100体積%に対して5体積%となるように、長手方向の長さの平均が10mmである黒鉛焼結体を熱伝導補助物質として造粒体に添加し混合して焼成用原料を得た。この焼成用原料2.5kgを容積が10Lの黒鉛鞘に敷き詰め、720℃の非酸化性ガス雰囲気下にて2.5時間焼成した後、40℃にて30分間保持し、焼成物を得た。この焼成物をφ75μmの篩に通し、黒鉛焼結体を取り除いて、実施例4の電極材料を得た。   A graphite sintered body having an average length of 10 mm in the longitudinal direction is added to the granulated body as a heat conduction auxiliary substance so as to be 5% by volume with respect to 100% by volume of the obtained granulated body. A raw material for firing was obtained. 2.5 kg of this raw material for firing was spread on a graphite sheath having a volume of 10 L, fired for 2.5 hours in a non-oxidizing gas atmosphere at 720 ° C., and then kept at 40 ° C. for 30 minutes to obtain a fired product. . This fired product was passed through a sieve having a diameter of 75 μm, and the graphite sintered body was removed to obtain an electrode material of Example 4.

「実施例5」
スクロース粉末の添加量を59.58gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を45.11gとした以外は、実施例4と同様にして、実施例5の電極材料を得た。
"Example 5"
An electrode material of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the addition amount of sucrose powder was 59.58 g and the addition amount of the phenol resin solution was 45.11 g.

「実施例6」
スクロース粉末の添加量を89.51gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を22.51gとした以外は、実施例4と同様にして、実施例6の電極材料を得た。
"Example 6"
An electrode material of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the addition amount of sucrose powder was 89.51 g and the addition amount of the phenol resin solution was 22.51 g.

「比較例6」
スクロース粉末を添加せず、フェノール樹脂溶液の添加量を90.54gとした以外は、実施例4と同様にして、比較例6の電極材料を得た。
“Comparative Example 6”
An electrode material of Comparative Example 6 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the sucrose powder was not added and the addition amount of the phenol resin solution was 90.54 g.

「比較例7」
スクロース粉末の添加量を119.55gとし、フェノール樹脂溶液を添加しない以外は、実施例4と同様にして、比較例7の電極材料を得た。
“Comparative Example 7”
The electrode material of Comparative Example 7 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the amount of sucrose powder added was 119.55 g and no phenol resin solution was added.

「比較例8」
予め固形分20%に調整したポリビニルアルコール水溶液の添加量を61.4gとし、スクロース粉末の添加量を149.69gとした以外は、実施例4と同様にして、比較例8の電極材料を得た。
“Comparative Example 8”
The electrode material of Comparative Example 8 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the addition amount of the polyvinyl alcohol aqueous solution adjusted to 20% solid content in advance was 61.4 g and the addition amount of sucrose powder was 149.69 g. It was.

「比較例9」
スクロース粉末の添加量を59.58gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を45.11gとした以外は、実施例4と同様にして、比較例4の電極材料を得た。
"Comparative Example 9"
An electrode material of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the addition amount of sucrose powder was 59.58 g and the addition amount of the phenol resin solution was 45.11 g.

「比較例10」
スクロース粉末の添加量を89.51gとし、フェノール樹脂溶液の添加量を22.51gとした以外は、実施例4と同様にして、比較例10の電極材料を得た。
"Comparative Example 10"
An electrode material of Comparative Example 10 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the addition amount of sucrose powder was 89.51 g and the addition amount of the phenol resin solution was 22.51 g.

実施例1〜3及び比較例1〜5の電極材料の作製に使用したポリビニルアルコール水溶液、スクロース粉末及びフェノール樹脂溶液のそれぞれの添加量、並びに実施例1〜3及び比較例1〜5の電極材料の作製したときのそれぞれの焼成温度を表1に示す。   The addition amounts of the polyvinyl alcohol aqueous solution, sucrose powder and phenol resin solution used in the preparation of the electrode materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5, and the electrode materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 Table 1 shows the respective firing temperatures when these are manufactured.

実施例4〜6及び比較例6〜10の電極材料の作製に使用したポリビニルアルコール水溶液、スクロース粉末及びフェノール樹脂溶液のそれぞれの添加量、並びに実施例4〜6及び比較例6〜10の電極材料の作製したときのそれぞれの焼成温度を表2に示す。   Addition amounts of polyvinyl alcohol aqueous solution, sucrose powder, and phenol resin solution used in the production of the electrode materials of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 6 to 10, and the electrode materials of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 6 to 10 Table 2 shows the respective firing temperatures when these are manufactured.

(電極材料の評価)
実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料について、以下の評価を行った。
(Evaluation of electrode material)
The following evaluation was performed about the electrode material of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-10.

(1)炭素量
炭素分析計((株)堀場製作所製、型番:EMIA-220V)を用いて実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料の炭素量を測定した。
(1) Carbon content The carbon content of the electrode materials of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10 was measured using a carbon analyzer (manufactured by Horiba, Ltd., model number: EMIA-220V).

(2)比表面積
比表面積計(日本ベル(株)製、BELSORP-mini)を用いて、窒素(N)吸着によるBET法により、実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料の比表面積を測定した。
(2) Specific surface area Using the specific surface area meter (BELSORP-mini, manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.), the electrode materials of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-10 by the BET method by nitrogen (N 2 ) adsorption. The specific surface area was measured.

(3)かさ密度
JIS R 1628:1997「ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法」に準拠して、実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料のかさ密度を測定した。
(3) Bulk density The bulk densities of the electrode materials of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10 were measured according to JIS R 1628: 1997 “Method for measuring bulk density of fine ceramic powder”.

(4)ラマン分光測定
ラマン分光装置((株)堀場製作所製、LabRab HR evolution UV-VIS-NIR)を用いて、実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料のラマンスペクトルを測定した。
この測定により得られたラマンスペクトルについてガウス関数とローレンツ関数の畳込みでフィッティング処理を行い(解析ソフト:LabSpec6、関数名:GaussLor()((株)堀場製作所製))、得られたDバンドのピーク強度(I)及びGバンドのピーク強度(I)からDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)を算出した。
(4) Raman spectroscopy measurement Raman spectra of the electrode materials of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10 were measured using a Raman spectrometer (LabRab HR evolution UV-VIS-NIR, manufactured by Horiba, Ltd.). .
The Raman spectrum obtained by this measurement was subjected to fitting processing by convolution of a Gaussian function and a Lorentz function (analysis software: LabSpec6, function name: GaussLor () (manufactured by Horiba, Ltd.)), and the obtained D band The peak intensity ratio (I D / I G ) between the D band and the G band was calculated from the peak intensity (I D ) and the peak intensity (I G ) of the G band.

(5)NMP吸油量
あまに油の代わりにN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)を用いた点を除いて、JIS K 5101−13−1「精製あまに油法」に準拠して、実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料のNMP吸油量を測定した。
(5) NMP oil absorption amount Implemented in accordance with JIS K 5101-13-1 “Purified linseed oil method” except that N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) was used in place of oil. NMP oil absorption of the electrode materials of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10 was measured.

(6)DBP吸油量
あまに油の代わりにフタル酸ジブチル(DBP)を用いた点を除いて、JIS K 5101−13−1「精製あまに油法」に準拠して、実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料のDBP吸油量を測定した。
(6) DBP oil absorption amount Except for using dibutyl phthalate (DBP) instead of linseed oil, Examples 1-6 according to JIS K 5101-13-1 “Purified linseed oil method” And the DBP oil absorption of the electrode material of Comparative Examples 1-10 was measured.

(7)5C定電流充電容量
5C定電流充電容量については、実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料を使用して作製したリチウムイオン二次電池を用いて評価した。
(7) 5C constant current charge capacity About the 5C constant current charge capacity, it evaluated using the lithium ion secondary battery produced using the electrode material of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-10.

(リチウムイオン電池の作製)
実施例1〜6及び比較例1〜10の電極材料と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)と、導電助剤としてのアセチレンブラック(AB)とを、質量比が90:5:5となるように混合し、さらに溶媒としてのN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)を加えて流動性を付与し、スラリーを作製した。
次いで、このスラリーを厚み15μmのアルミニウム(Al)箔上に塗布し、乾燥した。その後、600kgf/cmの圧力にて加圧し、2平方センチメートルの電極面積と1.6g/ccの電極密度とを有する、リチウムイオン二次電池の正極を作製した。
(Production of lithium ion battery)
The electrode materials of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and acetylene black (AB) as a conductive auxiliary agent have a mass ratio of 90: 5: 5. Then, N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) as a solvent was added to impart fluidity to prepare a slurry.
Next, this slurry was applied onto an aluminum (Al) foil having a thickness of 15 μm and dried. Then, it pressurized with the pressure of 600 kgf / cm < 2 >, and produced the positive electrode of the lithium ion secondary battery which has an electrode area of 2 square centimeters and an electrode density of 1.6 g / cc.

上記正極と、負極としてのリチウム金属とを配置し、正極と負極の間に25μmの厚さを有する多孔質ポリプロピレンからなるセパレーターを配置し、電池用部材とした。この電池用部材を、直径2cm、厚み3.2mmのコインセル容器内に配置した。
一方、炭酸エチレンと炭酸ジエチルとを1:1(質量比)にて混合し、さらに1MのLiPF溶液を加えて、リチウムイオン伝導性を有する電解質溶液を作製した。
次いで、上記のコインセル容器内に上記の電解質溶液を0.4ml注入することで、上記の電池用部材を上記の電解質溶液に浸漬し、リチウムイオン二次電池を作製した。
The positive electrode and lithium metal as a negative electrode were disposed, and a separator made of porous polypropylene having a thickness of 25 μm was disposed between the positive electrode and the negative electrode to obtain a battery member. This battery member was placed in a coin cell container having a diameter of 2 cm and a thickness of 3.2 mm.
On the other hand, ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at 1: 1 (mass ratio), and a 1M LiPF 6 solution was added to prepare an electrolyte solution having lithium ion conductivity.
Next, 0.4 ml of the electrolyte solution was injected into the coin cell container, so that the battery member was immersed in the electrolyte solution, thereby producing a lithium ion secondary battery.

(充電容量)
電池充放電装置(北斗電工(株)製、型番:SM8)を使用して、実施例1〜3及び比較例1〜5の電極材料を用いて作製したリチウムイオン二次電池については正極の電圧がLiの平衡電圧に対して4.2Vになるまで、実施例4〜6及び比較例6〜10の電極材料を用いて作製したリチウムイオン二次電池については正極の電圧がLiの平衡電圧に対して4.3Vになるまで定電流充電を行い、そのときの容量を評価した。
(Charge capacity)
Using a battery charge / discharge device (Hokuto Denko Co., Ltd., model number: SM8), the positive electrode voltage for lithium ion secondary batteries produced using the electrode materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 In the lithium ion secondary batteries manufactured using the electrode materials of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 6 to 10 until the voltage becomes 4.2 V with respect to the Li equilibrium voltage, the positive electrode voltage becomes the Li equilibrium voltage. On the other hand, constant current charging was performed until the voltage reached 4.3 V, and the capacity at that time was evaluated.

実施例1〜3及び比較例1〜5の電極材料の評価結果を表3に示し、実施例4〜6及び比較例6〜10の電極材料の評価結果を表4に示す。   The evaluation results of the electrode materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 are shown in Table 3, and the evaluation results of the electrode materials of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 6 to 10 are shown in Table 4.

実施例1〜6と比較例1〜10とを比較することにより、ラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.10以上1.55以下であり、DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が1.3以下である電極材料を用いると、リチウムイオン二次電池の入力特性が改善することがわかった。 By comparing Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 10, the peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy was 1.10 or more and 1 It was found that when an electrode material having a DBP oil absorption amount and an NMP oil absorption amount (DBP / NMP) of 1.3 or less was used, the input characteristics of the lithium ion secondary battery were improved.

Claims (5)

一般式LiFeMn1−x−yPO(0.05≦x≦1.0、0≦y≦0.14、ただし、Mは、Mg、Ca、Co、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge及び希土類元素から選択される少なくとも1種)で表される中心粒子と、
前記中心粒子の表面を被覆する炭素質被膜とを含み、
ラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.10以上1.55以下であり、
DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が1.3以下であるリチウムイオン二次電池用電極材料。
General formula LiFe x Mn 1- xy My PO 4 (0.05 ≦ x ≦ 1.0, 0 ≦ y ≦ 0.14, where M is Mg, Ca, Co, Sr, Ba, Ti, Center particles represented by at least one selected from Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge and rare earth elements;
A carbonaceous coating covering the surface of the central particle,
The peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy is 1.10 or more and 1.55 or less,
An electrode material for a lithium ion secondary battery having a ratio of DBP oil absorption and NMP oil absorption (DBP / NMP) of 1.3 or less.
ラマン分光測定により得られたラマンスペクトルのDバンド及びGバンドのピーク強度比(I/I)が1.25以上1.45以下である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用電極材料。 2. The electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a peak intensity ratio (I D / I G ) of the D band and G band of the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy is 1.25 or more and 1.45 or less. material. DBP吸油量及びNMP吸油量の比(DBP/NMP)が1.20以上1.24以下である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用電極材料。   3. The electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a ratio (DBP / NMP) of the DBP oil absorption amount and the NMP oil absorption amount is 1.20 or more and 1.24 or less. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用電極材料を含むリチウムイオン二次電池用電極。   The electrode for lithium ion secondary batteries containing the electrode material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-3. 正極、負極及び非水電解質を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記正極が請求項4に記載のリチウムイオン二次電池用電極を有するリチウムイオン二次電池。
A lithium ion secondary battery having a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte,
The lithium ion secondary battery in which the said positive electrode has the electrode for lithium ion secondary batteries of Claim 4.
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