JP2018174161A - Positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery - Google Patents

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寛之 栗田
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寛之 栗田
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佳世 松本
Kayo Matsumoto
佳世 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material for a lithium secondary battery having high volume capacity density.SOLUTION: A positive electrode active material for a lithium secondary battery includes active material powder. The active material powder contains secondary particles which are formed through agglomeration of primary powders capable of doping and dedoping of lithium ions and have gaps. Also, the positive electrode active material for the lithium secondary battery satisfies the following two conditions with respect to micropore distribution obtained through a mercury intrusion technique: (1) pore volume distribution has a peak within a pore radius range of 10 nm or more and 200 nm or less; and (2) cumulative pore volume distribution has at least three inflection points within a pore radius range of 10 nm or more and 3000 nm or less.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、非水電解質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)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 nonaqueous electrolyte secondary batteries (hereinafter sometimes referred to as “positive electrode active material”). 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.

体積容量密度等のリチウム二次電池の性能を向上させるために、例えば引用文献1には圧縮破壊強度が異なる2種の粒子粉末を混合した正極活物質粉末が記載されている。   In order to improve the performance of the lithium secondary battery such as volume capacity density, for example, cited reference 1 describes a positive electrode active material powder in which two types of particle powders having different compressive fracture strengths are mixed.

国際公開第2005/020354号International Publication No. 2005/020354

リチウム二次電池の応用分野の拡大が進む中、リチウム二次電池に用いられる正極活物質にはさらなる体積容量密度の向上が求められる。ここで「体積容量密度」とは、単位体積あたりの電池容量(蓄電可能な電力量)を意味する。体積容量密度の値が大きいほど、小型電池に適している。
しかしながら、前記特許文献1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、体積容量密度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、体積容量密度が高い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 expands, positive electrode active materials used for lithium secondary batteries are required to have further improved volume capacity density. Here, “volume capacity density” means the battery capacity per unit volume (the amount of power that can be stored). The larger the volume capacity density value, the more suitable for a small battery.
However, the positive electrode active material for a lithium secondary battery as described in Patent Document 1 has room for improvement from the viewpoint of improving the volume capacity density.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a high volume capacity density positive electrode active material for lithium secondary battery, positive electrode for lithium secondary battery using the positive electrode active material for lithium secondary battery, and the lithium It is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery having a positive electrode for a secondary battery.

すなわち、本発明は、下記[1]〜[8]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活物質粉末を含有するリチウム二次電池用正極活物質であって、粒子内部に空隙を有する二次粒子を含み、前記リチウム二次電池用正極活物質の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)を満たすリチウム二次電池用正極活物質。
(1)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)細孔半径が10nm以上3000nm以下の範囲における、累積細孔容積の変曲点を3つ以上有する。
[2]前記要件(2)において、10nm以上1500nm以下の範囲に累積細孔容積の3つの変曲点を有する[1]に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[3]前記リチウム二次電池用正極活物質が、以下組成式(I)で表される、[1]又は[2]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。)
[4]前記二次粒子の平均粒子径が、1μm以上30μm以下である、[1]〜[3]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。
[5]前記活物質粉末は、平均二次粒子径の異なる二種類以上の二次粒子を含む、[1]〜[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]前記活物質粉末は、平均二次粒子径が1μm以上10μm以下の二次粒子Aと、平均二次粒子径が5μm以上30μm以下の二次粒子Bとを含み、前記二次粒子Aと前記二次粒子Bの混合割合(質量比)が、20:80〜50:50である[5]に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
[7][1]〜[6]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を有するリチウム二次電池用正極。
[8][7]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 [8].
[1] A positive electrode active material for a lithium secondary battery containing an active material powder containing secondary particles obtained by agglomerating primary particles that can be doped / undoped with lithium ions, wherein the secondary particles have voids inside the particles. The positive electrode active material for lithium secondary batteries which contains particle | grains and satisfy | fills the following requirements (1) and (2) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method of the said positive electrode active material for lithium secondary batteries.
(1) A pore peak has a pore radius in the range of 10 nm to 200 nm.
(2) It has three or more inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius is 10 nm or more and 3000 nm or less.
[2] The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to [1], which has three inflection points of the cumulative pore volume in the range of 10 nm to 1500 nm in the requirement (2).
[3] The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to [1] or [2], wherein the positive electrode active material for a lithium secondary battery 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.)
[4] The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein an average particle diameter of the secondary particles is 1 μm or more and 30 μm or less.
[5] The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein the active material powder includes two or more types of secondary particles having different average secondary particle diameters.
[6] The active material powder includes secondary particles A having an average secondary particle diameter of 1 μm to 10 μm and secondary particles B having an average secondary particle diameter of 5 μm to 30 μm, and the secondary particles A The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to [5], wherein a mixing ratio (mass ratio) of the secondary particles B is 20:80 to 50:50.
[7] 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 [6].
[8] A lithium secondary battery having the positive electrode for a lithium secondary battery according to [7].

本発明によれば、体積容量密度が高い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, a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a high volume capacity density, a positive electrode for a lithium secondary battery using the positive electrode active material for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery having the positive electrode for the lithium secondary battery. A secondary battery 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. 実施例1のリチウム二次電池用正極活物質の細孔半径が10nm以上3000nm以下の範囲における、累積細孔容積の変曲点を示すグラフである。4 is a graph showing the inflection point of the cumulative pore volume in the range where the pore radius of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of Example 1 is 10 nm or more and 3000 nm or less. 比較例2のリチウム二次電池用正極活物質の細孔半径が10nm以上3000nm以下の範囲における、累積細孔容積の変曲点を示すグラフである。6 is a graph showing the inflection point of the cumulative pore volume when the pore radius of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of Comparative Example 2 is in the range of 10 nm to 3000 nm. 比較例1のリチウム二次電池用正極活物質の細孔半径が10nm以上3000nm以下の範囲における、累積細孔容積の変曲点を示すグラフである。4 is a graph showing an inflection point of cumulative pore volume in a range where the pore radius of the positive electrode active material for a lithium secondary battery of Comparative Example 1 is 10 nm or more and 3000 nm or less. 実施例1〜2、比較例1及び比較例3のリチウム二次電池用正極活物質の粒度分布を示すグラフである。4 is a graph showing the particle size distribution of positive electrode active materials for lithium secondary batteries of Examples 1 and 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 3.

<リチウム二次電池用正極活物質>
本発明のリチウム二次電池用正極活物質は、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活物質粉末を含有するリチウム二次電池用正極活物質である。また、本発明のリチウム二次電池用正極活物質は、粒子内部に空隙を有する二次粒子を含み、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)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)細孔半径が10nm以上3000nm以下の範囲における、累積細孔容積の変曲点を3つ以上有する。
<Positive electrode active material for lithium secondary battery>
The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present invention is a positive electrode active material for a lithium secondary battery containing an active material powder containing secondary particles formed by agglomerating primary particles that can be doped / undoped with lithium ions. . Moreover, the positive electrode active material for lithium secondary batteries of the present invention includes secondary particles having voids inside the particles, and satisfies the following requirements (1) and (2) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method: .
(1) A pore peak has a pore radius in the range of 10 nm to 200 nm.
(2) It has three or more inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius is 10 nm or more and 3000 nm or less.

[要件(1)]
本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、細孔半径が10nm以上200nm以下の範囲に細孔ピークを有する。この範囲の細孔ピークは、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)に由来する細孔ピークであり、二次粒子内微細空隙を有する二次粒子を含むことを意味する。
[Requirement (1)]
The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present embodiment has a pore peak in a pore radius range of 10 nm to 200 nm. The pore peak in this range is a pore peak derived from a fine void (hereinafter referred to as “a fine void in the secondary particle”) where the particle surface communicates with the inside of the secondary particle. It means that secondary particles having fine voids in secondary particles are included.

[要件(2)]
本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、細孔半径が10nm以上3000nm以下の範囲における、累積細孔容積の変曲点を3つ以上有する。
本実施形態において、「変曲点」とは、二階の導関数の符号が変化する点を意味する。
[Requirement (2)]
The positive electrode active material for a lithium secondary battery of the present embodiment has three or more inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius is 10 nm or more and 3000 nm or less.
In the present embodiment, the “inflection point” means a point where the sign of the second-order derivative changes.

本実施形態において、要件(2)の3つの変曲点は、下記の方法により算出する。
まず、細孔分布測定により、細孔半径を対数軸で横軸としたときに、細孔半径が0.0018μm〜246.9μmの間で等間隔となるように71点のデータを測定する。
各データプロットから累積細孔容積を算出し、二階の導関数の符号が変化する点を変曲点として計上する。
本実施形態においては、細孔分布測定は複数回実施し、再現性の良く変曲点が現れることを確認することが好ましい。また、制限性がない箇所に関しては、ノイズピークに由来すると判断し、変曲点とは計上しないこととする。
In the present embodiment, the three inflection points of requirement (2) are calculated by the following method.
First, by measuring the pore distribution, 71 points of data are measured so that the pore radius is equidistant between 0.0018 μm and 246.9 μm when the pore radius is the logarithmic axis and the horizontal axis.
The cumulative pore volume is calculated from each data plot, and the point where the sign of the second-order derivative changes is counted as the inflection point.
In this embodiment, it is preferable to carry out the pore distribution measurement a plurality of times and confirm that the inflection point appears with good reproducibility. In addition, it is determined that a portion having no restriction is derived from a noise peak and is not counted as an inflection point.

要件(2)の少なくとも3つの変曲点は、内部に空隙を有する二次粒子の微細空隙に由来する第1の変曲点に加え、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)に由来する変曲点と、二次粒子間隙のうち、粒子径の大きい二次粒子同士の間に形成される間隙又は粒子径の大きい二次粒子と粒子径の小さい二次粒子の間に形成される間隙、粒子径の小さい二次粒子同士の間に形成される間隙に起因する変曲点から選択される2つ以上の変曲点である。本実施形態においては、変曲点は4つ以上あってもよい。   In addition to the first inflection point derived from the fine voids of the secondary particles having voids therein, the at least three inflection points of the requirement (2) include fine voids (hereinafter referred to as “two” An inflection point derived from a secondary particle having a large particle diameter, or a secondary particle having a large particle diameter or a secondary particle having a large particle diameter among secondary particle gaps. Two or more inflection points selected from a gap formed between secondary particles having a small particle diameter and an inflection point caused by a gap formed between secondary particles having a small particle diameter. In the present embodiment, there may be four or more inflection points.

二次粒子内部に空隙を有し、かつ、大きな二次粒子と、小さい二次粒子とが共存する状態を実現することにより、要件(2)を満たす本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質を得ることができる。要件(1)及び(2)を本発明の範囲内に制御する方法について、詳細は後述するが、具体的には、粒度分布をブロード化する方法が挙げられる。好ましくは平均二次粒子径が異なる粉末を混合する方法が挙げられる。   The positive electrode active for the lithium secondary battery of the present embodiment satisfying the requirement (2) by realizing a state in which the secondary particles have voids and the large secondary particles and the small secondary particles coexist. A substance can be obtained. The method for controlling the requirements (1) and (2) within the scope of the present invention will be described in detail later, and specifically, there is a method of broadening the particle size distribution. A method of mixing powders having different average secondary particle diameters is preferable.

本実施形態においては、細孔半径が10nm以上1500nm以下の範囲に、累積細孔容積の変曲点を3つ以上有することが好ましい。   In the present embodiment, it is preferable to have three or more inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius is 10 nm or more and 1500 nm or less.

・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)の累積細孔容積は、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。
-Pore distribution measurement by mercury intrusion method The pore peak of the above requirement (1) and the cumulative pore volume 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=πDL/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 = πD 2 L / 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).

本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、粒子内部に空隙を有する二次粒子を含む。粒子内部に空隙を有する二次粒子を含むと、リチウム二次電池用正極活物質の密度が低下し、体積容量密度が低下する傾向にある。本実施形態によれば、粒子内部に空隙を有する二次粒子を含む場合であっても、要件(1)及び要件(2)を満たすことにより、体積容量密度が高いリチウム二次電池用正極活物質を提供できる。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to this embodiment includes secondary particles having voids inside the particles. When secondary particles having voids inside the particles are included, the density of the positive electrode active material for a lithium secondary battery tends to decrease and the volume capacity density tends to decrease. According to the present embodiment, even when secondary particles having voids are included inside the particles, the positive electrode active for lithium secondary batteries having a high volume capacity density is satisfied by satisfying the requirements (1) and (2). Can provide material.

本実施形態のリチウム二次電池用正極活物質は、以下組成式(I)で表されることが好ましい。
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 a lithium secondary battery according to this embodiment is preferably 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.)

サイクル特性が高いリチウム二次電池を得る観点から、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観点から、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。
From the viewpoint 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. . Further, from the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery having 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観点から、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観点から、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。
Further, from the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery with 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. Further, from the viewpoint 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観点から、前記組成式(I)におけるzは0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観点から、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。
Further, from the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery having high cycle characteristics, z in the composition formula (I) is preferably 0 or more, more preferably 0.03 or more, and 0.1 or more. Is more preferable. Further, from the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery having high storage characteristics at a high temperature (for example, in an environment of 60 ° C.), z in the composition formula (I) is preferably 0.4 or less, and 0.38 or less. 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観点から、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観点から、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。
Further, from the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery with 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. Further, from the viewpoint 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観点から、組成式(I)におけるMは、Ti、Mg、Al、W、B、Zrからなる群より選択される1種以上の金属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観点から、Al、W、B、Zrからなる群より選択される1種以上の金属であることが好ましい。   Further, from the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery with high cycle characteristics, M in the composition formula (I) is one or more metals selected from the group consisting of Ti, Mg, Al, W, B, and Zr. From the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery with high thermal stability, it is preferably one or more metals selected from the group consisting of Al, W, B, and Zr.

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観点から、前記リチウム二次電池用正極活物質の平均粒子径は1μm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観点から、30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましく、10μm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、リチウム二次電池用正極活物質粉末の「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。
In the present embodiment, from the viewpoint of enhancing the handleability of the positive electrode active material for lithium secondary batteries, the average particle size of the positive electrode active material for lithium secondary batteries is preferably 1 μm or more, and more preferably 4 μm or more. Preferably, it is 5 μm or more. From the viewpoint of obtaining a lithium secondary battery having a high discharge capacity at a high current rate, it is preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and even more preferably 10 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 positive electrode active material powder for a lithium secondary battery 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 a positive electrode active material powder for a lithium secondary battery was put into 50 ml of a 0.2 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution, A dispersion in which 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 (D 50 ) viewed from the fine particle side at the time of 50% accumulation was taken as the average particle diameter of the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery.

本実施形態において、リチウム二次電池用正極活物質は、平均二次粒子径の異なる二種類以上の二次粒子を含む活物質粉末を含有することが好ましい。具体的には、活物質粉末は平均二次粒子径が1μm以上10μm以下の二次粒子Aと、平均二次粒子径が5μm以上30μm以下の二次粒子Bとを混合することが好ましい。ここで、前記二次粒子A又は前記二次粒子Bのいずれか一方は粒子内空隙を有する二次粒子である。   In this embodiment, it is preferable that the positive electrode active material for lithium secondary batteries contains an active material powder containing two or more types of secondary particles having different average secondary particle diameters. Specifically, the active material powder is preferably mixed with secondary particles A having an average secondary particle diameter of 1 μm to 10 μm and secondary particles B having an average secondary particle diameter of 5 μm to 30 μm. Here, either the secondary particle A or the secondary particle B is a secondary particle having an intraparticle void.

二次粒子Aと二次粒子Bとを混合する場合、混合割合(質量比)は、20:80〜50:50であることが好ましい。二次粒子Aと二次粒子Bとが混合された混合活物質であるか否かは、粒度分布を測定し、二次粒子Aに起因するピークと二次粒子Bに起因するピークとを観察することにより確認できる。   When the secondary particles A and the secondary particles B are mixed, the mixing ratio (mass ratio) is preferably 20:80 to 50:50. Whether or not the mixed active material is a mixture of the secondary particles A and the secondary particles B is measured by measuring the particle size distribution and observing the peak caused by the secondary particles A and the peak caused by the secondary particles B. This can be confirmed.

(層状構造)
リチウム二次電池用正極活物の結晶構造は、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 positive electrode active material for a lithium secondary battery 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、P3、P3、R3、P−3、R−3、P312、P321、P312、P321、P312、P321、R32、P3m1、P31m、P3c1、P31c、R3m、R3c、P−31m、P−31c、P−3m1、P−3c1、R−3m、R−3c、P6、P6、P6、P6、P6、P6、P−6、P6/m、P6/m、P622、P622、P622、P622、P622、P622、P6mm、P6cc、P6cm、P6mc、P−6m2、P−6c2、P−62m、P−62c、P6/mmm、P6/mcc、P6/mcm、P6/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, P3 1 , P3 2 , R3, P-3, R-3, P312, P321, P3 1 12, P3 1 21, P3 2 12, P3 2 21, R32, P3m1, P31m, P3c1, P31c, R3m, R3c, P-31m, P-31c, P-3m1, P-3c1, R-3m, R-3c, P6, P6 1 , P6 5 , P6 2 , P6 4 , P6 3 , P-6, P6 / m, P6 3 / m, P622, P6 1 22, P6 5 22, P6 2 22, P6 4 22, P6 3 22, P6 mm, P6 cc, P6 3 cm, P6 3 mc, P- It belongs to any one space group selected from the group consisting of 6m2, P-6c2, P-62m, P-62c, P6 / mmm, P6 / mcc, P6 3 / mcm, and P6 3 / mmc.

また、単斜晶型の結晶構造は、P2、P2、C2、Pm、Pc、Cm、Cc、P2/m、P2/m、C2/m、P2/c、P2/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 P2, P2 1 , C2, Pm, Pc, Cm, Cc, P2 / m, P2 1 / m, C2 / m, P2 / c, P2 1 / c, C2 / It belongs to any one space group selected from the group consisting of c.

これらのうち、放電容量が高いリチウム二次電池を得る観点から、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, from the viewpoint of obtaining 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。   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.

[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 a lithium secondary battery of the present invention, first, a metal other than lithium, that is, an essential metal composed of Ni, Co and Mn, and Fe, Cu, Ti, Mg, Al, W , B, Mo, Nb, Zn, Sn, Zr, Ga, and V, it is preferable to prepare a metal composite compound containing any one or more arbitrary metals, and to fire the metal composite compound 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、a+b+c=1)で表される金属複合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 a Co b Mn c (OH) 2 A metal composite hydroxide represented by the formula (where a + b + c = 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、塩化コバルト、及び酢酸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、塩化マンガン、及び酢酸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NiCoMn(OH)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 the solute of the cobalt salt solution, for example, any one of cobalt sulfate, cobalt nitrate, cobalt chloride, and cobalt acetate can be used. As the manganese salt that is the solute of the manganese salt solution, for example, any of manganese sulfate, manganese nitrate, manganese chloride, and manganese acetate can be used. The above metal salt is used in a proportion corresponding to the composition ratio of Ni a Co b Mn c (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(水酸化アンモニウム、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 can form a complex with nickel, cobalt, and manganese ions in an aqueous solution. For example, an ammonium ion supplier (ammonium hydroxide, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, ammonium fluoride, etc.) ), Hydrazine, 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。 In addition to the nickel salt solution, cobalt salt solution, and manganese salt solution, when a complexing agent is continuously supplied to the reaction vessel, nickel, cobalt, and manganese react to form Ni a Co b Mn c (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二次粒子径、細孔半径等の各種物性を制御することが出来る。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を反応槽内に供給しても良い。気体以外に酸化状態を促すものとして、過酸化水素などの坂酸化物、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事ができる。   The secondary particle diameter of the lithium metal composite oxide finally obtained in the following steps 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, etc. Various physical properties such as pore radius can be controlled. In addition to the control of the above conditions, various gases, for example, an inert gas such as nitrogen, argon or carbon dioxide, an oxidizing gas such as air or oxygen, or a mixed gas thereof may be supplied into the reaction vessel. . In addition to gases, oxidants such as hydrogen peroxide and other peroxide salts, permanganate and other peroxide salts, perchlorate, hypochlorite, nitric acid, halogen, and ozone are used. 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、二次粒子径が小さ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、二次粒子径が大き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化合物が得られやすい。一方、酸化状態を低くすると、緻密な金属複合化合物が得られやすい。反応条件については、使用する反応槽のサイズ等にも依存することから、最終的に得られるリチウム複合酸化物の各種物性をモニタリングしつつ、反応条件を最適化すれば良い。   For example, when the reaction pH in the reaction vessel is increased, a metal composite compound having a small secondary particle size can be easily obtained. On the other hand, when the reaction pH is lowered, a metal composite compound having a large secondary particle size is easily obtained. Moreover, when the oxidation state in the reaction vessel is increased, a metal composite compound having many voids is easily obtained. On the other hand, when the oxidation state is lowered, a dense metal composite compound is easily obtained. Since the reaction conditions depend on the size of the reaction tank used, the reaction conditions may be optimized while monitoring various physical properties of the finally obtained lithium composite oxide.

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(酸化物が酸化物のまま維持される、水酸化物が水酸化物のまま維持される)、金属複合水酸化物が酸化される条件(水酸化物が酸化物に酸化される)、金属複合酸化物が還元される条件(酸化物が水酸化物に還元される)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、酸素又は空気を使用すれば良い。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、リチウム塩と当該金属複合水酸化物は、LiNiCoMn(式中、a+b+c=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金属複合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. Drying conditions are not particularly limited, but, for example, conditions where the metal composite oxide or hydroxide is not oxidized / reduced (the oxide is maintained as an oxide, the hydroxide is maintained as a hydroxide) In any condition of the condition that the metal composite hydroxide is oxidized (hydroxide is oxidized to an oxide) and the condition that the metal composite oxide is reduced (the oxide is reduced to hydroxide) Good. An inert gas such as nitrogen, helium and argon may be used for conditions where oxidation / reduction is not performed, and oxygen or air may be used for conditions where hydroxide is oxidized. 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 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 metal composite hydroxide are used in a proportion corresponding to the composition ratio of LiNi a Co b Mn c O 2 (where a + b + c = 1). . A lithium-nickel cobalt manganese composite oxide is obtained by firing a mixture of a nickel cobalt manganese metal composite 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。一例を挙げると、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℃以上1025℃以下がさらに好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a calcination temperature of the said metal complex oxide or hydroxide, and lithium compounds, such as lithium hydroxide and lithium carbonate. For example, the temperature is preferably 600 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower, more preferably 750 ° C. or higher and 1050 ° C. or lower, and further preferably 800 ° C. or higher and 1025 ° C. or lower.

焼成時間は、3時間〜50時間が好ましい。焼成時間が50時間以下であると、Liの揮発を抑制でき、電池性能の劣化を防止できる。焼成時間が3時間以上であると、結晶の発達を良好に進行できる傾向にある。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 is 50 hours or less, the volatilization of Li can be suppressed, and deterioration of battery performance can be prevented. If the firing time is 3 hours or longer, the crystal development tends to proceed well. 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.

・要件(1)及び要件(2)の制御方法
本実施形態においては、上記の方法により得られたリチウム金属複合酸化物のうち、粒子内空隙を有し、かつ、粒子径が小さいリチウム金属複合酸化物と粒子径が大きいリチウム金属複合酸化物とを混合することによって、前記要件(1)及び(2)を満たすリチウム二次電池用正極活物質を得ることができる。
-Control method of requirement (1) and requirement (2) In this embodiment, among the lithium metal composite oxides obtained by the above method, a lithium metal composite having a void in the particle and having a small particle diameter By mixing the oxide and the lithium metal composite oxide having a large particle size, a positive electrode active material for a lithium secondary battery that satisfies the requirements (1) and (2) can be obtained.

本実施形態において、平均二次粒子径の異なる二種類以上の二次粒子を混合することが好ましい。具体的には、平均二次粒子径が1μm以上10μm以下の二次粒子Aと、平均二次粒子径が5μm以上30μm以下の二次粒子Bとを混合することが好ましい。ここで、前記二次粒子A又は前記二次粒子Bのいずれか一方は粒子内空隙を有する二次粒子である。   In this embodiment, it is preferable to mix two or more types of secondary particles having different average secondary particle diameters. Specifically, it is preferable to mix the secondary particles A having an average secondary particle diameter of 1 μm to 10 μm and the secondary particles B having an average secondary particle diameter of 5 μm to 30 μm. Here, either the secondary particle A or the secondary particle B is a secondary particle having an intraparticle void.

二次粒子Aと二次粒子Bとを混合する場合、混合割合(質量比)は、20:80〜50:50であることが好ましい。   When the secondary particles A and the secondary particles B are mixed, the mixing ratio (mass ratio) is preferably 20:80 to 50:50.

・要件(1)及び要件(2)のその他の制御方法
また、本実施形態においては、上記の方法により得られたリチウム金属複合酸化物のうち、二次粒子の粒度分布が広い材料(粒度分布がブロードである材料)を用いることにより、要件(1)及び要件(2)を本発明の所望の範囲に制御してもよい。
粒度分布を広くするためには、例えば、金属複合水酸化物の製造工程において、反応pHを上下させることで結晶が成長しやすい状態と核発生しやすい状態が時間的に変化するため、粒度分布が広いリチウム金属複合酸化物を得ることができる。
-Other control methods of requirement (1) and requirement (2) Further, in the present embodiment, among the lithium metal composite oxides obtained by the above method, a material having a wide secondary particle size distribution (particle size distribution) By using (a material in which is broad), the requirements (1) and (2) may be controlled within the desired range of the present invention.
In order to widen the particle size distribution, for example, in the production process of the metal composite hydroxide, the state in which crystals tend to grow and the state in which nuclei are likely to be generated change with time by raising and lowering the reaction pH. A wide lithium metal composite oxide can be obtained.

上記の方法以外にも、金属複合水酸化物の製造工程において、反応pHの異なる2つの反応槽を設けて、1段目の反応槽では反応pHを低くし、2段目の反応槽では1段目の反応槽よりも反応pHを高くすることにより、粒度分布が広いリチウム金属複合酸化物を得ることができる。   In addition to the above method, in the production process of the metal composite hydroxide, two reaction tanks having different reaction pHs are provided, the reaction pH is lowered in the first-stage reaction tank, and 1 in the second-stage reaction tank. A lithium metal composite oxide having a wide particle size distribution can be obtained by making the reaction pH higher than that in the stage reaction vessel.

また、粒度分布を広くするためには、例えば焼成後の粉砕工程において、粉砕時間、粉砕処理のミルの回転数、粉砕処理形式(乾式粉砕又は湿式粉砕)を適宜調整する方法が挙げられる。     In order to widen the particle size distribution, for example, in the pulverization step after firing, there is a method of appropriately adjusting the pulverization time, the rotational speed of the pulverization mill, and the pulverization processing type (dry pulverization or wet pulverization).

<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, the positive electrode using the positive electrode active material for the secondary battery of the present invention as the positive electrode active material of the lithium secondary battery, and the lithium secondary battery having the positive electrode will be described. .

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、SiO、SiOなど式SiO(ここで、xは正の実数)で表されるケイ素の酸化物;TiO、TiOなど式TiO(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの酸化物;V、VOなど式VO(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの酸化物;Fe、Fe、FeOなど式FeO(ここで、xは正の実数)で表される鉄の酸化物;SnO、SnOなど式SnO(ここで、xは正の実数)で表されるスズの酸化物;WO、WOなど一般式WO(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの酸化物;LiTi12、LiVOなどのリチウムとチタン又はバナジウムとを含有する金属複合酸化物;を挙げることができる。 The oxide can be used as an anode active material, (wherein, x represents a positive real number) SiO 2, SiO, etc. formula SiO x oxides of silicon represented by; TiO 2, TiO, etc. formula TiO x (wherein , X is a positive real number); oxide of titanium represented by formula VO x (where x is a positive real number) such as V 2 O 5 and VO 2 ; Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , FeO, etc. Iron oxide represented by the formula FeO x (where x is a positive real number); SnO 2 , SnO, etc. represented by the formula SnO x (where x is a positive real number) Oxide of tin; tungsten oxide represented by general formula WO x (where x is a positive real number) such as WO 3 and WO 2 ; lithium and titanium such as Li 4 Ti 5 O 12 and LiVO 2 Or a metal composite oxide containing vanadium. It is possible.

負極活物質として使用可能な硫化物としては、Ti、TiS、TiSなど式TiS(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの硫化物;V、VS2、VSなど式VS(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの硫化物;Fe、FeS、FeSなど式FeS(ここで、xは正の実数)で表される鉄の硫化物;Mo、MoSなど式MoS(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SnS(ここで、xは正の実数)で表されるスズの硫化物;WSなど式WS(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの硫化物;Sbなど式SbS(ここで、xは正の実数)で表されるアンチモンの硫化物;Se、SeS、SeSなど式SeS(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 TiS x (where x is a positive real number) such as Ti 2 S 3 , TiS 2 , and TiS; V 3 S 4 , VS 2, VS and other vanadium sulfides represented by the formula VS x (where x is a positive real number); Fe 3 S 4 , FeS 2 , FeS and other formulas FeS x (where x is a positive real number) Iron sulfide represented; Mo 2 S 3 , MoS 2 and the like MoS x (where x is a positive real number) Molybdenum sulfide; SnS 2, SnS and other formula SnS x (where, a sulfide of tin represented by x is a positive real number; a sulfide of tungsten represented by a formula WS x (where x is a positive real number) such as WS 2 ; a formula SbS x such as Sb 2 S 3 (here And x is a positive real number) antimony sulfide; Se 5 S 3 , selenium sulfide represented by the formula SeS x (where x is a positive real number) such as SeS 2 and SeS.

負極活物質として使用可能な窒化物としては、LiN、Li3−xN(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 Li 3 N and Li 3-x A x N (where A is one or both of Ni and Co, and 0 <x <3). And lithium-containing nitrides.

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;CuSb、LaNiSn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. It can also be mentioned; -Co, Sn-Ni, Sn -Cu, tin alloys such as Sn-La; Cu 2 Sb, alloys such as La 3 Ni 2 Sn 7.

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、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(COCF)、Li(CSO)、LiC(SOCF、Li10Cl10、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、LiAlCl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LiPF、LiAsF、LiSbF、LiBF、LiCFSO、LiN(SOCFおよびLiC(SOCF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 LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (COCF 3 ), Li (C 4 F 9 SO 3 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiBOB (where BOB is bis (oxalato) borate LiFSI (here, FSI is bis (fluorosulfonyl) imide), lithium salt such as lower aliphatic carboxylic acid lithium salt, LiAlCl 4, and a mixture of two or more of these May be used. Among them, the electrolyte is at least selected from the group consisting of LiPF 6 containing fluorine, LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiC (SO 2 CF 3 ) 3. It is preferable to use one containing one kind.

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、LiPF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 LiPF 6 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金属複合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 above-described lithium metal composite oxide of the present embodiment, 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。
(1)リチウム二次電池用正極活物質の評価
・平均二次粒子径の測定
測定する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マルバーン社製マスターサイザー2000(レーザー回折散乱粒度分布測定装置)を用いて、粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得た。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、平均二次粒子径とした。
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.
(1) Evaluation of positive electrode active material for lithium secondary battery / Measurement of average secondary particle diameter 0.1 g of positive electrode active material powder for lithium secondary battery to be measured was put into 50 ml of 0.2% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution. A dispersion in which the powder was dispersed was obtained. About the obtained dispersion liquid, the particle size distribution was measured using the master sizer 2000 (laser diffraction scattering particle size distribution measuring apparatus) by Malvern, and the volume-based cumulative particle size distribution curve was obtained. In the obtained cumulative particle size distribution curve, the value of the particle diameter (D 50 ) viewed from the fine particle side at 50% accumulation was taken as the average secondary particle diameter.

上記、体積基準の累積粒度分布曲線におけるピークトップの数から、該リチウム二次電池用正極活物質粉末に含まれる平均二次粒子径の異なる粉末の数を判断することができる。該リチウム二次電池用正極活物質粉末に含まれる平均二次粒子径の異なる粉末が二種類以上であれば、ピークトップが二つ以上観察される。   From the number of peak tops in the volume-based cumulative particle size distribution curve, the number of powders having different average secondary particle diameters contained in the positive electrode active material powder for lithium secondary batteries can be determined. If two or more kinds of powders having different average secondary particle diameters contained in the positive electrode active material powder for a lithium secondary battery are used, two or more peak tops are observed.

・リチウム二次電池用正極活物質の粒度分布の測定
測定する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マルバーン社製マスターサイザー2000(レーザー回折散乱粒度分布測定装置)を用いて、粒度分布を測定した。
Measurement of particle size distribution of positive electrode active material for lithium secondary battery 0.1 g of positive electrode active material powder for lithium secondary battery to be measured was put into 50 ml of 0.2 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution, and the powder was dispersed. A dispersion was obtained. About the obtained dispersion liquid, the particle size distribution was measured using the master sizer 2000 (laser diffraction scattering particle size distribution measuring apparatus) by Malvern.

・組成分析
後述の方法で製造されるリチウム二次電池用正極活物質粉末の組成分析は、得られたリチウム二次電池用正極活物質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 positive electrode active material powder for lithium secondary battery produced by the method described below is performed by dissolving the obtained positive electrode active material powder for lithium secondary battery in hydrochloric acid and then performing inductively coupled plasma emission spectrometry. The measurement was performed using an apparatus (SPS3000, manufactured by SII Nano Technology).

・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 positive electrode active material for lithium secondary battery by mercury porosimetry The positive electrode active material for lithium secondary battery was dried at 120 ° C for 4 hours as a pretreatment. 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 : 0.432psia〜59245.2psia
Measurement condition
Measurement temperature: 25 ° C
Measurement pressure: 0.432 psia to 59245.2 psia

細孔分布測定におけるデータ測定点は71点とし、細孔半径を対数軸で横軸としたときに、細孔半径が0.0018μm〜246.9μmの間で等間隔となるようにした。各データプロットから累積細孔容積を算出し、二階の導関数の符号が変化する点を変曲点として計上した。細孔分布測定は複数回実施し、再現性の良く変曲点が現れることを確認した。
制限性がない箇所に関しては、ノイズピークに由来すると判断し、変曲点とは計上しないこととした。
The data measurement points in the pore distribution measurement were 71 points, and when the pore radius was a logarithmic axis and a horizontal axis, the pore radius was set to be equally spaced between 0.0018 μm and 246.9 μm. The cumulative pore volume was calculated from each data plot, and the point at which the sign of the second-order derivative changed was counted as the inflection point. The pore distribution measurement was performed several times, and it was confirmed that an inflection point appeared with good reproducibility.
It was decided that the places without restrictions were derived from noise peaks and were not counted as inflection points.

(2)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。
(2) Production 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 the production method described later are used as a positive electrode active material for lithium secondary battery: A paste-like positive electrode mixture was prepared by adding and kneading so that the composition of conductive material: binder = 92: 5: 3 (mass ratio) was obtained. 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1.65cm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 .

(3)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。
(3) Production of negative electrode for lithium secondary battery Next, artificial graphite (MAGD manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as a negative electrode active material, and CMC (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and SBR (Nippon A & L Co., Ltd.) as binders. Was prepared so as to have a composition of negative electrode active material: CMC: SRR = 98: 1: 1 (mass ratio), and kneaded to prepare a paste-like negative electrode mixture. 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100℃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 100 ° 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 .

(4)リチウム二次電池(コイン型ハーフセル)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30:35:35(体積比)混合液に、LiPF6を1.0mol/lとなるように溶解したもの(以下、LiPF6/EC+DMC+EMCと表すことがある。)を用いた。
次に、負極として金属リチウムを用いて、前記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(コイン型ハーフセルR2032。以下、「ハーフセル」と称することがある。)を作製した。
(4) Production of lithium secondary battery (coin-type half cell) The following operation was performed in a glove box in 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 electrolytic solution was 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) 30:35. : 35 (volume ratio) a mixture of LiPF 6 dissolved to 1.0 mol / l (hereinafter sometimes referred to as LiPF 6 / EC + DMC + EMC) was used.
Next, using lithium metal as the negative electrode, the negative electrode is placed on the upper side of the laminated film separator, covered with a gasket, and then caulked with a caulking machine to form a lithium secondary battery (coin type half cell R2032, hereinafter "half cell"). Was prepared.

(5)体積容量密度試験
「(4)リチウム二次電池(コイン型ハーフセル)の作製」で作製したハーフセルを用いて、以下に示す条件で充放電試験を実施し、体積容量密度を算出した。
<充放電試験>
試験温度25℃
充電最大電圧4.3V、充電時間6時間、充電電流1.0CA、定電流定電圧充電
放電最小電圧2.5V、放電時間5時間、放電電流1.0CA、定電流放電<体積容量密度の算出>
1.0Cまで放電した放電容量と、正極材の単位体積あたりの質量とから、下記の計算式に基づいて体積容量密度を求めた。
体積容量密度(mAh/cm)=正極材の比容量(mAh/g)×電極密度(g/cm
(5) Volume Capacity Density Test Using the half cell produced in “(4) Production of lithium secondary battery (coin-type half cell)”, a charge / discharge test was carried out under the following conditions to calculate the volume capacity density.
<Charge / discharge test>
Test temperature 25 ° C
Charge maximum voltage 4.3V, charge time 6 hours, charge current 1.0CA, constant current constant voltage charge discharge minimum voltage 2.5V, discharge time 5 hours, discharge current 1.0CA, constant current discharge <volume capacity density calculation >
From the discharge capacity discharged to 1.0 C and the mass per unit volume of the positive electrode material, the volume capacity density was determined based on the following calculation formula.
Volume capacity density (mAh / cm 3 ) = specific capacity of positive electrode material (mAh / g) × electrode density (g / cm 3 )

(製造例1)
1.リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物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30℃に保持した。
(Production Example 1)
1. Production of lithium nickel cobalt manganese composite oxide 1
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 30 ° 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55:21:24となるように混合して、混合原料液を調製した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 55:21:24 to prepare a mixed raw material solution.

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、洗浄した後、遠心分離機で脱水し、洗浄、脱水、単離して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. A sodium hydroxide aqueous solution is added dropwise at an appropriate time so that the pH of the solution in the reaction tank becomes 13.0 to obtain nickel cobalt manganese composite hydroxide particles, washed, dehydrated with a centrifuge, washed, dehydrated, The nickel cobalt manganese composite hydroxide 1 was obtained by isolating and drying at 105 ° C.

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)=1.06となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下690℃で5時間焼成し、さらに、大気雰囲気下875℃で10時間焼成して、目的のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物1を得た。得られたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物1の平均二次粒子径を測定した結果、4.6μmであった。   Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 1 and lithium carbonate powder were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.06, and then fired at 690 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. The target lithium nickel cobalt manganese composite oxide 1 was obtained by firing at 875 ° C. for 10 hours in an atmosphere. It was 4.6 micrometers as a result of measuring the average secondary particle diameter of the obtained lithium nickel cobalt manganese complex oxide 1.

(製造例2)
1.リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物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60℃に保持した。
(Production Example 2)
1. Production of lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2
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 60 ° 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55:21:24となるように混合して、混合原料液を調製した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 55:21:24 to prepare a mixed raw material solution.

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11.9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、洗浄した後、遠心分離機で脱水し、洗浄、脱水、単離して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. A sodium hydroxide aqueous solution is dropped in a timely manner so that the pH of the solution in the reaction vessel becomes 11.9 to obtain nickel cobalt manganese composite hydroxide particles, washed, dehydrated with a centrifuge, washed, dehydrated, The nickel cobalt manganese composite hydroxide 2 was obtained by isolating and drying at 105 ° C.

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)=1.06となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下690℃で5時間焼成し、さらに、大気雰囲気下875℃で10時間焼成して、目的のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2を得た。得られたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2の平均二次粒子径を測定した結果、11.6μmであった。   Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 2 and lithium carbonate powder were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.06, and then fired at 690 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. The target lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 was obtained by firing at 875 ° C. for 10 hours in an atmosphere. The average secondary particle diameter of the obtained lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 was measured and found to be 11.6 μm.

(製造例3)
1.リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物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。
(Production Example 3)
1. Production of lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3
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55:21:24となるように混合して、混合原料液を調製した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 55:21:24 to prepare a mixed raw material solution.

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、酸素濃度が3.7%となるように窒素ガスに空気を混合して得た酸素含有ガスを連続通気させた。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、洗浄した後、遠心分離機で脱水し、洗浄、脱水、単離して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3を得た。   Next, with stirring, this mixed raw material solution and ammonium sulfate aqueous solution were continuously added as a complexing agent to the reaction vessel, and air was mixed with nitrogen gas so that the oxygen concentration was 3.7%. An oxygen-containing gas 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, dehydrated with a centrifuge, washed, dehydrated, The nickel cobalt manganese composite hydroxide 3 was obtained by isolation and drying at 105 ° C.

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)=1.07となるように秤量して混合した後、大気雰囲気下760℃で3時間焼成し、さらに、大気雰囲気下850℃で10時間焼成して、目的のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3を得た。得られたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3の平均二次粒子径を測定した結果、3.6μmであった。   Nickel cobalt manganese composite hydroxide 3 and lithium carbonate powder were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.07, then fired at 760 ° C. for 3 hours in an air atmosphere, The target lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 was obtained by firing at 850 ° C. for 10 hours in an atmosphere. The average secondary particle diameter of the obtained lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 was measured and found to be 3.6 μm.

(製造例4)
1.リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物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。
(Production Example 4)
1. Production of lithium nickel cobalt manganese composite oxide 4
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55:21:24となるように混合して、混合原料液を調製した。   A nickel sulfate aqueous solution, a cobalt sulfate aqueous solution, and a manganese sulfate aqueous solution were mixed so that the atomic ratio of nickel atoms, cobalt atoms, and manganese atoms was 55:21:24 to prepare a mixed raw material solution.

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、酸素濃度が8.6%となるように窒素ガスに空気を混合して得た酸素含有ガスを連続通気させた。反応槽内の溶液のpHが12.0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、洗浄した後、遠心分離機で脱水し、洗浄、脱水、単離して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4を得た。   Next, with stirring, this mixed raw material solution and ammonium sulfate aqueous solution were continuously added as a complexing agent to the reaction vessel, and air was mixed with nitrogen gas so that the oxygen concentration was 8.6%. An oxygen-containing gas 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 12.0 to obtain nickel cobalt manganese composite hydroxide particles, washed, dehydrated with a centrifuge, washed, dehydrated, The nickel cobalt manganese composite hydroxide 4 was obtained by isolating and drying at 105 ° C.

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)=1.07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、さらに、大気雰囲気下850℃で10時間焼成して、目的のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物4を得た。得られたリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物4の平均二次粒子径を測定した結果、8.9μmであった。   Nickel-cobalt-manganese composite hydroxide 1 and lithium carbonate powder were weighed and mixed so that Li / (Ni + Co + Mn) = 1.07, and then fired at 760 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. The target lithium nickel cobalt manganese composite oxide 4 was obtained by firing at 850 ° C. for 10 hours in an atmosphere. As a result of measuring the average secondary particle diameter of the obtained lithium nickel cobalt manganese composite oxide 4, it was 8.9 μm.

(実施例1)
1.リチウム二次電池用正極活物質1の製造
二次粒子Aとして製造例3で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3、二次粒子Bとして製造例2で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2を用い、二次粒子Aと二次粒子Bとの混合比を25/75で混合し、リチウム二次電池用正極活物質1を得た。
Example 1
1. Production of positive electrode active material 1 for lithium secondary battery Lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 produced in Production Example 3 as secondary particles A, and lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 produced in Production Example 2 as secondary particles B Was mixed at a mixing ratio of secondary particles A and secondary particles B of 25/75 to obtain a 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
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=0.029、y=0.207、z=0.239、w=0であった。平均二次粒子径は、9.6μmであった。
2. Evaluation of positive electrode active material 1 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 1 for a lithium secondary battery was performed to correspond to the composition formula (I). As a result, x = 0.029, y = 0.207, z = 0.239, and w = 0. . The average secondary particle size was 9.6 μm.

リチウム二次電池用正極活物質1は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm〜100nmの範囲の細孔ピークを有し(要件(1))ていた。また、累積細孔容積と細孔半径の関係を示すグラフを図2に示す。図2に示すとおり、細孔半径が10nm以上1500nm以下の範囲に3つの累積細孔容積の変曲点を有していた(要件(2))。
また、体積容量密度(mAh/cm)が457mAh/cmであった。
The positive electrode active material 1 for a lithium secondary battery had a pore peak in the range of 10 nm to 100 nm (requirement (1)) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method. A graph showing the relationship between the cumulative pore volume and the pore radius is shown in FIG. As shown in FIG. 2, there were three inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius was 10 nm or more and 1500 nm or less (requirement (2)).
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 457mAh / cm 3.

(実施例2)
1.リチウム二次電池用正極活物質2の製造
二次粒子Aとして製造例3で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3、二次粒子Bとして製造例2で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2を用い、二次粒子Aと二次粒子Bとの混合比を50/50で混合し、リチウム二次電池用正極活物質2を得た。
(Example 2)
1. Production of cathode active material 2 for lithium secondary battery Lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 produced in Production Example 3 as secondary particles A, and lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 produced in Production Example 2 as secondary particles B And mixing the secondary particles A and the secondary particles B at a mixing ratio of 50/50 to obtain a 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
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=0.031、y=0.208、z=0.340、w=0であった。平均二次粒子径は、7.6μmであった。
2. Evaluation of positive electrode active material 2 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 1 for a lithium secondary battery was performed to correspond to the composition formula (I). As a result, x = 0.031, y = 0.208, z = 0.340, and w = 0. . The average secondary particle size was 7.6 μm.

リチウム二次電池用正極活物質2は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm〜100nmの範囲の細孔ピークを有し(要件(1))ていた。また、累積細孔容積と細孔半径の関係を示すグラフを図2に示す。図2に示すとおり、細孔半径が10nm以上1500nm以下の範囲に3つの累積細孔容積の変曲点を有していた(要件(2))。
また、体積容量密度(mAh/cm)が455mAh/cmであった。
The positive electrode active material 2 for a lithium secondary battery had a pore peak in the range of 10 nm to 100 nm (requirement (1)) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method. A graph showing the relationship between the cumulative pore volume and the pore radius is shown in FIG. As shown in FIG. 2, there were three inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius was 10 nm or more and 1500 nm or less (requirement (2)).
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 455mAh / cm 3.

(実施例3)
1.リチウム二次電池用正極活物質3の製造
二次粒子Aとして製造例3で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3、二次粒子Bとして製造例4で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2を用い、二次粒子Aと二次粒子Bとの混合比を25/75で混合し、リチウム二次電池用正極活物質3を得た。
2.リチウム二次電池用正極活物質3の評価
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=0.038、y=0.208、z=0.244、w=0であった。平均二次粒子径は、7.6μmであった。
(Example 3)
1. Production of cathode active material 3 for lithium secondary battery Lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 produced in Production Example 3 as secondary particles A, and lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 produced in Production Example 4 as secondary particles B And mixing the secondary particles A and the secondary particles B at a mixing ratio of 25/75 to obtain a positive electrode active material 3 for a lithium secondary battery.
2. Evaluation of positive electrode active material 3 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 3 for a lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.038, y = 0.208, z = 0.244, w = 0. . The average secondary particle size was 7.6 μm.

リチウム二次電池用正極活物質3は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm〜100nmの範囲の細孔ピークを有し(要件(1))ていた。また、累積細孔容積と細孔半径の関係を示すグラフを図2に示す。図2に示すとおり、細孔半径が10nm以上1500nm以下の範囲に3つの累積細孔容積の変曲点を有していた(要件(2))。
また、体積容量密度(mAh/cm)が434mAh/cmであった。
The positive electrode active material 3 for a lithium secondary battery had a pore peak in the range of 10 nm to 100 nm (requirement (1)) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method. A graph showing the relationship between the cumulative pore volume and the pore radius is shown in FIG. As shown in FIG. 2, there were three inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius was 10 nm or more and 1500 nm or less (requirement (2)).
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 434mAh / cm 3.

(実施例4)
1.リチウム二次電池用正極活物質4の製造
二次粒子Aとして製造例3で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3、二次粒子Bとして製造例4で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2を用い、二次粒子Aと二次粒子Bとの混合比を50/50で混合し、リチウム二次電池用正極活物質4を得た。
Example 4
1. Production of cathode active material 4 for lithium secondary battery Lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 produced in Production Example 3 as secondary particles A, and lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 produced in Production Example 4 as secondary particles B Were mixed at a mixing ratio of secondary particles A and secondary particles B of 50/50 to obtain a 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
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=0.037、y=0.209、z=0.243、w=0であった。平均二次粒子径は、6.3μmであった。
2. Evaluation of positive electrode active material 4 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 4 for a lithium secondary battery was performed to correspond to the composition formula (I). As a result, x = 0.037, y = 0.209, z = 0.243, and w = 0. . The average secondary particle size was 6.3 μm.

リチウム二次電池用正極活物質4は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm〜100nmの範囲の細孔ピークを有し(要件(1))ていた。また、累積細孔容積と細孔半径の関係を示すグラフを図2に示す。図2に示すとおり、細孔半径が10nm以上1500nm以下の範囲に3つの累積細孔容積の変曲点を有していた(要件(2))
また、体積容量密度(mAh/cm)が438mAh/cmであった。
The positive electrode active material 4 for a lithium secondary battery had a pore peak in the range of 10 nm to 100 nm (requirement (1)) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method. A graph showing the relationship between the cumulative pore volume and the pore radius is shown in FIG. As shown in FIG. 2, it had three inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius was 10 nm or more and 1500 nm or less (requirement (2)).
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 438mAh / cm 3.

(比較例1)
1.リチウム二次電池用正極活物質5の製造
製造例2で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2をリチウム二次電池用正極活物質5とした。
(Comparative Example 1)
1. Production of positive electrode active material 5 for lithium secondary battery
The lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 produced in Production Example 2 was used as the 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
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=0.027、y=0.206、z=0.237、w=0であった。平均二次粒子径は、11.6μmであった。
2. Evaluation of positive electrode active material 5 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 5 for a lithium secondary battery was performed to correspond to the composition formula (I). As a result, x = 0.027, y = 0.206, z = 0.237, and w = 0. . The average secondary particle size was 11.6 μm.

リチウム二次電池用正極活物質5は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm〜200nmの範囲の細孔ピークを有さず、図4に示すグラフに記載のとおり、細孔半径が300nm以上2000nm以下の範囲にのみ累積細孔容積の変曲点を有していた。
また、体積容量密度(mAh/cm)が432mAh/cmであった。
The positive electrode active material 5 for a lithium secondary battery does not have a pore peak in the range of 10 nm to 200 nm in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method, and as shown in the graph shown in FIG. Had an inflection point of the cumulative pore volume only in the range of 300 nm to 2000 nm.
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 432mAh / cm 3.

(比較例2)
1.リチウム二次電池用正極活物質6の製造
製造例4で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物4をリチウム二次電池用正極活物質6とした。
2.リチウム二次電池用正極活物質6の評価
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=0.034、y=0.208、z=0.245、w=0であった。平均二次粒子径は、8.9μmであった。
(Comparative Example 2)
1. Production of positive electrode active material 6 for lithium secondary battery
The lithium nickel cobalt manganese composite oxide 4 produced in Production Example 4 was used as the positive electrode active material 6 for a lithium secondary battery.
2. Evaluation of positive electrode active material 6 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 6 for a lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.034, y = 0.208, z = 0.245, and w = 0. . The average secondary particle size was 8.9 μm.

リチウム二次電池用正極活物質6は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm〜100nmの範囲の細孔ピークを有し、図3に記載のグラフに示すとおり、細孔半径が10nm以上100nm以下の範囲と、200nm以上1500nm以下の範囲に、それぞれ1つずつ累積細孔容積の変曲点を有していた。
また、体積容量密度(mAh/cm)が417mAh/cmであった。
The positive electrode active material 6 for a lithium secondary battery has a pore peak in the range of 10 nm to 100 nm in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method, and the pore radius is as shown in the graph of FIG. Each had an inflection point of the cumulative pore volume in the range of 10 nm to 100 nm and in the range of 200 nm to 1500 nm.
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 417mAh / cm 3.

(比較例3)
1.リチウム二次電池用正極活物質7の製造
製造例3で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3をリチウム二次電池用正極活物質7とした。
(Comparative Example 3)
1. Production of positive electrode active material 7 for lithium secondary battery
The lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 produced in Production Example 3 was used as the 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
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=0.035、y=0.210、z=0.242、w=0であった。平均二次粒子径は、3.6μmであった。
2. Evaluation of positive electrode active material 7 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 7 for a lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.035, y = 0.210, z = 0.242, and w = 0. . The average secondary particle size was 3.6 μm.

リチウム二次電池用正極活物質7は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、10nm〜100nmの範囲の細孔ピークを有し、細孔半径が10nm以上100nm以下の範囲と、150nm以上1000nm以下の範囲に、それぞれ1つずつ累積細孔容積の変曲点を有していた。
また、体積容量密度(mAh/cm)が431mAh/cmであった。
The positive electrode active material 7 for a lithium secondary battery has a pore peak in a range of 10 nm to 100 nm in a pore distribution obtained by a mercury intrusion method, a pore radius in a range of 10 nm to 100 nm, and 150 nm or more. Each had an inflection point of the cumulative pore volume in the range of 1000 nm or less.
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 431mAh / cm 3.

(比較例4)
1.リチウム二次電池用正極活物質8の製造
二次粒子Aとして製造例1で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物3、二次粒子Bとして製造例2で作製したリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物2を用い、二次粒子Aと二次粒子Bとの混合比を25/75で混合し、リチウム二次電池用正極活物質8を得た。
(Comparative Example 4)
1. Production of positive electrode active material 8 for lithium secondary battery
Using the lithium nickel cobalt manganese composite oxide 3 produced in Production Example 1 as the secondary particles A and the lithium nickel cobalt manganese composite oxide 2 produced in Production Example 2 as the secondary particles B, the secondary particles A and the secondary particles The mixture ratio with B was mixed at 25/75 to obtain a 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
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=0.028、y=0.207、z=0.237、w=0であった。平均二次粒子径は、9.9μmであった。
2. Evaluation of positive electrode active material 8 for lithium secondary battery
The composition analysis of the positive electrode active material 8 for a lithium secondary battery was performed, and when it was made to correspond to the composition formula (I), x = 0.028, y = 0.207, z = 0.237, and w = 0. . The average secondary particle size was 9.9 μm.

リチウム二次電池用正極活物質8は、水銀圧入法によって得られた細孔分布において、細孔ピークを有さず、細孔半径が100nm以上1500nm以下の範囲に、2つ累積細孔容積の変曲点を有していた。
また、体積容量密度(mAh/cm)が420mAh/cmであった。
The positive electrode active material 8 for a lithium secondary battery has no pore peak in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method, and has two cumulative pore volumes in the range of the pore radius of 100 nm to 1500 nm. Had inflection points.
The volume capacity density (mAh / cm 3) was 420 mAh / cm 3.

実施例1〜4、比較例1〜4の結果を表1に記載する。   The results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 1.

Figure 2018174161
Figure 2018174161

上記表1に示す結果の通り、本発明を適用した実施例1〜4は、本発明を適用しない比較例1〜4よりも、体積容量密度が高かった。   As shown in Table 1 above, Examples 1 to 4 to which the present invention was applied had higher volume capacity density than Comparative Examples 1 to 4 to which the present invention was not applied.

・粒度分布測定の結果
図5に、実施例1〜2、比較例1及び3の粒度分布測定の結果を記載する。実施例1〜2は、混合した金属酸化物それぞれに起因するピークが確認できた。これに対し、比較例1及び3は、ピークは1つのみ確認された。
-Result of particle size distribution measurement In FIG. 5, the result of the particle size distribution measurement of Examples 1-2 and Comparative Examples 1 and 3 is described. In Examples 1 and 2, peaks due to the mixed metal oxides could be confirmed. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3, only one peak was confirmed.

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 (8)

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活物質粉末を含有するリチウム二次電池用正極活物質であって、粒子内部に空隙を有する二次粒子を含み、前記リチウム二次電池用正極活物質の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)を満たすリチウム二次電池用正極活物質。
(1)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)細孔半径が10nm以上3000nm以下の範囲における、累積細孔容積の変曲点を3つ以上有する。
A positive electrode active material for a lithium secondary battery containing an active material powder containing secondary particles formed by agglomerating primary particles that can be doped and dedoped with lithium ions, including secondary particles having voids inside the particles The positive electrode active material for lithium secondary batteries satisfying the following requirements (1) and (2) in the pore distribution obtained by the mercury intrusion method of the positive electrode active material for lithium secondary batteries.
(1) A pore peak has a pore radius in the range of 10 nm to 200 nm.
(2) It has three or more inflection points of the cumulative pore volume in the range where the pore radius is 10 nm or more and 3000 nm or less.
前記要件(2)において、10nm以上1500nm以下の範囲に累積細孔容積の3つの変曲点を有する請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。   2. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein in the requirement (2), the inflection point of the cumulative pore volume is in a range of 10 nm to 1500 nm. 前記リチウム二次電池用正極活物質が、以下組成式(I)で表される、請求項1又は2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 or 2, wherein the positive electrode active material for lithium secondary batteries 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.)
前記二次粒子の平均粒子径が、1μm以上30μm以下である、請求項1〜3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。   4. The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein an average particle diameter of the secondary particles is 1 μm or more and 30 μm or less. 前記活物質粉末は、平均二次粒子径の異なる二種類以上の二次粒子を含む、請求項1〜4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。   The said active material powder is a positive electrode active material for lithium secondary batteries of any one of Claims 1-4 containing two or more types of secondary particles from which an average secondary particle diameter differs. 前記活物質粉末は、平均二次粒子径が1μm以上10μm以下の二次粒子Aと、平均二次粒子径が5μm以上30μm以下の二次粒子Bとを含み、前記二次粒子Aと前記二次粒子Bの混合割合(質量比)が、20:80〜50:50である請求項5に記載のリチウム二次電池用正極活物質。   The active material powder includes secondary particles A having an average secondary particle diameter of 1 μm to 10 μm and secondary particles B having an average secondary particle diameter of 5 μm to 30 μm, and the secondary particles A and the secondary particles The positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the mixing ratio (mass ratio) of the secondary particles B is 20:80 to 50:50. 請求項1〜6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 1-6. 請求項7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 7.
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