JP2018190719A - Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for manufacturing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, which is to be used for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and which can suppress the gas generation even in the case of performing charging and discharging actions repeatedly.SOLUTION: Provided is a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, which comprises: particles of a lithium nickel composite oxide represented by LiNiCoAlO(where "x" satisfies 0.01≤x≤0.20, "y" satisfies 0.01≤y≤0.15, "z" satisfies 0.90≤z≤1.20, and "α" satisfies -0.2≤α≤0.2); and a coating disposed on at least a part of the surface of each particle of the lithium nickel composite oxide, and including a hydrolysate of a silicon compound. In the positive electrode active material, a silicon content is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less; a carbon content is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less; and the hydrolytic rate of the silicon compound included in the coating is 85% or more and 100% or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高エネルギー密度を有する小型で軽量な二次電池に対する要求が高まっている。また、ハイブリッド自動車をはじめとする電気自動車用の電源として、高出力の二次電池の開発が強く望まれている。   In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, there is an increasing demand for small and lightweight secondary batteries having high energy density. In addition, development of a high-power secondary battery is strongly desired as a power source for electric vehicles including hybrid vehicles.

このような要求を満たす二次電池として、非水系電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極、正極、電解液などで構成され、その負極および正極の材料として用いられる活物質には、リチウムを脱離および挿入することが可能な材料が使用される。   As a secondary battery satisfying such requirements, there is a lithium ion secondary battery which is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery. A lithium ion secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, an electrolytic solution, and the like, and a material capable of desorbing and inserting lithium is used as an active material used as a material for the negative electrode and the positive electrode.

このようなリチウムイオン二次電池については、現在、研究開発が盛んに行われている。その中でも、層状またはスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の電圧が得られるため、高エネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。   Currently, research and development of such lithium ion secondary batteries are actively conducted. Among them, a lithium ion secondary battery using a layered or spinel type lithium metal composite oxide as a positive electrode material can be used as a battery having a high energy density because a voltage of 4 V class can be obtained.

これまでに提案されている主な正極活物質としては、層状系材料としてのコバルト酸リチウム(LiCoO)に代表されるリチウムコバルト複合酸化物、ニッケル酸リチウム(LiNiO)に代表されるリチウムニッケル複合酸化物、スピネル系材料としてのマンガン酸リチウム(LiMn)に代表されるリチウムマンガン複合酸化物などを挙げることができる。 The main positive electrode active materials that have been proposed so far include lithium-cobalt composite oxides typified by lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a layered material, and lithium nickel typified by lithium nickelate (LiNiO 2 ). As the composite oxide, a lithium manganese composite oxide represented by lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) as a spinel material can be given.

これまでに提案された主な正極活物質の中で、リチウムコバルト複合酸化物は、合成が比較的容易であり、リチウムイオン二次電池の正極として用いた場合に比較的優れた充放電特性とサイクル特性が得られることから、携帯電子機器を中心に広く普及している。しかし、コバルトが高価で価格変動が大きいことが課題となっており、コバルトよりも安価なニッケルやマンガンを用いたニッケル酸リチウムやマンガン酸リチウムなどが注目されている。   Among the main positive electrode active materials proposed so far, the lithium cobalt composite oxide is relatively easy to synthesize and has relatively excellent charge / discharge characteristics when used as a positive electrode of a lithium ion secondary battery. Since the cycle characteristics can be obtained, it is widely spread mainly in portable electronic devices. However, the problem is that cobalt is expensive and the price fluctuates greatly, and lithium nickelate and lithium manganate using nickel or manganese, which are cheaper than cobalt, have attracted attention.

ニッケル酸リチウムは、リチウムイオン二次電池としてコバルト酸リチウムよりも大きな充放電容量は得られるものの、熱安定性やサイクル特性が他の正極活物質に比べて劣るという欠点があった。そこで、ニッケル酸リチウムを構成するニッケルの一部を別種の元素で置換し、熱安定性やサイクル特性を向上させたリチウムニッケル複合酸化物が開発されている。リチウムニッケル複合酸化物としては、例えばニッケルの一部をコバルトとアルミニウムで置換したリチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(LiNiCoAl、x+y+z=1)や、ニッケルの一部をコバルトとマンガンで置換したリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)等が挙げられる。 Although lithium nickelate can provide larger charge / discharge capacity than lithium cobaltate as a lithium ion secondary battery, it has a drawback that thermal stability and cycle characteristics are inferior to those of other positive electrode active materials. In view of this, lithium nickel composite oxides have been developed in which a part of nickel constituting lithium nickelate is replaced with another element to improve thermal stability and cycle characteristics. Examples of the lithium nickel composite oxide include lithium nickel cobalt aluminum oxide (LiNi X Co y Al Z O 2 , x + y + z = 1) in which a part of nickel is replaced with cobalt and aluminum, and a part of nickel is cobalt and manganese. And lithium nickel cobalt manganese oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) and the like.

ところで、リチウムニッケル複合酸化物については、大気暴露による表面酸化、リチウムイオン二次電池の正極に用いた場合においては電解液との反応や電解液への金属成分溶出による表面劣化などにより、充放電容量が低下してしまう問題がある。   By the way, for lithium-nickel composite oxides, charge and discharge due to surface oxidation due to atmospheric exposure, and when used in the positive electrode of a lithium ion secondary battery, due to reaction with the electrolyte and surface deterioration due to elution of metal components in the electrolyte, etc. There is a problem that the capacity decreases.

上記問題を解決するため、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に被膜を配置した正極活物質とし、大気暴露による表面酸化、電解液との反応や電解液への金属成分の溶出などを抑制する方法が試みられている。   In order to solve the above problems, a positive electrode active material having a coating film on the surface of lithium nickel composite oxide particles is used to suppress surface oxidation due to exposure to the atmosphere, reaction with the electrolyte, and elution of metal components into the electrolyte. A method is being tried.

例えば特許文献1には、リチウム含有複合酸化物と、前記リチウム含有複合酸化物の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層とを有し、前記リチウム含有複合酸化物が、Niを含み、前記被覆層が、金属元素Mと、ハロゲン元素とを含み、前記金属元素Mが、Al、Ta、W、Zr、Nb、SnおよびBよりなる群から選択される少なくとも1種を含む、非水電解質二次電池用正極活物質が開示されている。   For example, Patent Document 1 includes a lithium-containing composite oxide and a coating layer that covers at least a part of the surface of the lithium-containing composite oxide, the lithium-containing composite oxide containing Ni, and the coating The layer includes a metal element M and a halogen element, and the metal element M includes at least one selected from the group consisting of Al, Ta, W, Zr, Nb, Sn, and B. A positive electrode active material for a secondary battery is disclosed.

また、特許文献2には、リチウム−遷移金属元素(TM)からなる複合酸化物をコア粒子とし、該コア粒子の粒子表面に少なくともフッ素と金属元素A(AはLi、Mg、Al、Zn、Yから選ばれる少なくとも1種類以上の元素)とを含有する表面処理成分を存在させたリチウム複合化合物粒子粉末が開示されている。そして、その製造方法として、コア粒子であるリチウム−遷移金属元素(TM)からなる複合酸化物を含む水懸濁液に、A原料としてA元素のアルコキシド等を用いるとともに、中和剤としてフッ素含有の溶液を用いて、リチウム−遷移金属元素(TM)からなる複合酸化物の粒子表面に少なくともA元素とフッ素とを含有する表面処理成分を析出させた後、酸素雰囲気の下300〜700℃の温度範囲で加熱処理するリチウム複合化合物粒子粉末の製造方法が開示されている。   In Patent Document 2, a composite oxide composed of a lithium-transition metal element (TM) is used as a core particle, and at least fluorine and a metal element A (A is Li, Mg, Al, Zn, A lithium composite compound particle powder in which a surface treatment component containing at least one element selected from Y) is present is disclosed. And as the manufacturing method, while using the alkoxide of A element as A raw material in the water suspension containing the complex oxide which consists of lithium-transition metal element (TM) which is a core particle, it contains fluorine as a neutralizing agent After depositing a surface treatment component containing at least element A and fluorine on the surface of the composite oxide particle comprising lithium-transition metal element (TM) using a solution of A method for producing a lithium composite compound particle powder that is heat-treated in a temperature range is disclosed.

しかし、特許文献1に開示された非水電解質二次電池用正極活物質によれば、その製造工程で腐食性のあるガス状の金属ハロゲン化物を使用する必要があり、安全性の点で問題があった。   However, according to the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed in Patent Document 1, it is necessary to use a corrosive gaseous metal halide in the production process, which is problematic in terms of safety. was there.

また、特許文献2に開示されたリチウム複合化合物粒子粉末は、製造過程で正極活物質と水とを混合する必要があり、正極活物質表面のリチウムが水に溶出する場合があり、係る正極活物質を用いて非水系電解質二次電池とした場合に充放電容量が低下する恐れがある。   In addition, the lithium composite compound particle powder disclosed in Patent Document 2 needs to mix the positive electrode active material and water in the manufacturing process, and lithium on the surface of the positive electrode active material may be eluted into water. When a non-aqueous electrolyte secondary battery is made using a substance, the charge / discharge capacity may be reduced.

特開2008−251480号公報JP 2008-251480 A 特開2013−232438号公報JP 2013-232438 A

そこで本発明の発明者は、形成する際にリチウムニッケル複合酸化物を水に浸漬する必要がなく、ハロゲン系のガスを用いない被膜を備えた正極活物質として、ケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜を備えた正極活物質を見出し、検討を行った。   Therefore, the inventor of the present invention does not need to immerse the lithium nickel composite oxide in water at the time of formation, and contains a hydrolyzate of a silicon compound as a positive electrode active material provided with a coating that does not use a halogen-based gas. The positive electrode active material provided with a coating film was found and studied.

しかしながら、ケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜を備えた正極活物質については、該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池とした場合に、ガス発生が生じる場合があった。   However, in the case of a positive electrode active material provided with a film containing a hydrolyzate of a silicon compound, gas generation may occur when a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material is used.

そこで本発明の一側面では、非水系電解質二次電池に用い、繰り返し充放電を行った場合でもガスの発生を抑制できる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供することを目的とする。   Therefore, an object of one aspect of the present invention is to provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be used in a non-aqueous electrolyte secondary battery and can suppress the generation of gas even when repeatedly charged and discharged.

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
一般式:LiNi1―x―yCoAl2+α(式中、xは0.01≦x≦0.20、yは0.01≦y≦0.15、zは0.90≦z≦1.20、αは−0.2≦α≦0.2)で表されるリチウムニッケル複合酸化物の粒子と、
前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面の少なくとも一部に配置された、ケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜とを有し、
ケイ素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下、かつ炭素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下であり、
前記被膜に含まれる前記ケイ素化合物の加水分解率が85%以上100%以下である非水系電解質二次電池用正極活物質を提供する。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
General formula: Li z Ni 1-xy Co x Al y O 2 + α (wherein x is 0.01 ≦ x ≦ 0.20, y is 0.01 ≦ y ≦ 0.15, z is 0.90) ≦ z ≦ 1.20, α is a particle of lithium nickel composite oxide represented by −0.2 ≦ α ≦ 0.2),
A film containing a hydrolyzate of a silicon compound, disposed on at least a part of the surface of the particles of the lithium nickel composite oxide,
The silicon content is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less, and the carbon content is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less,
Provided is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the hydrolysis rate of the silicon compound contained in the coating is 85% or more and 100% or less.

本発明の一態様によれば、非水系電解質二次電池に用い、繰り返し充放電を行った場合でもガスの発生を抑制できる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be used in a non-aqueous electrolyte secondary battery and can suppress the generation of gas even when repeatedly charged and discharged.

実施例、比較例において、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に被膜を形成する際に用いた装置の模式図である。In an Example and a comparative example, it is a schematic diagram of the apparatus used when forming a film in the surface of the particle | grains of lithium nickel complex oxide. 実施例、比較例で用いたリチウムニッケル複合酸化物の二次粒子形状を示す図である。It is a figure which shows the secondary particle shape of the lithium nickel complex oxide used by the Example and the comparative example. 実施例、比較例において作製したコイン型電池の断面構成の説明図である。It is explanatory drawing of the cross-sectional structure of the coin-type battery produced in the Example and the comparative example.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
[非水系電解質二次電池用正極活物質]
本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の一構成例について以下に説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and the following embodiments are not departed from the scope of the present invention. Various modifications and substitutions can be made.
[Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery]
One structural example of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described below.

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」とも記載する)は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子と、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面の少なくとも一部に配置された、ケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜とを有することができる。   The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “positive electrode active material”) includes at least one of lithium nickel composite oxide particles and lithium nickel composite oxide particle surfaces. And a coating film containing a hydrolyzate of a silicon compound disposed in the portion.

そして、係る正極活物質は、ケイ素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下、かつ炭素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下であり、被膜に含まれるケイ素化合物の加水分解率を85%以上100%以下とすることができる。   The positive electrode active material has a silicon content of 0.01% by mass to 0.5% by mass and a carbon content of 0.01% by mass to 0.5% by mass. The hydrolysis rate of the compound can be 85% or more and 100% or less.

なお、上記加水分解率は、例えば以下の式(A)から求めることができる。
(加水分解率)=[(ケイ素化合物に含まれるアルコキシ基の数)−(被膜中に残存したアルコキシ基の数)]/(ケイ素化合物に含まれるアルコキシ基の数)×100 ・・・(A)
被膜は、アルコキシ基を有するケイ素化合物を用いて形成することができる。そして、加水分解率は、被膜を形成する際に用いたケイ素化合物が有するアルコキシ基のうち、被膜を形成する際に加水分解されて水酸基となった基の割合であるため、上述の式(A)により算出できる。
なお、ケイ素化合物は、アルコキシシラン化合物であることが好ましい。
上記加水分解率は、例えば被膜を形成する際に原料に用いたケイ素化合物が含有するアルコキシ基が同じ構造を有する場合には、以下の式(1)、(2)から求めることもできる。
(加水分解率)=[(ケイ素化合物のC/Siモル比)−(被膜のC/Siモル比)]/[(ケイ素化合物のC/Siモル比)−(ケイ素化合物が完全に加水分解された場合のC/Siモル比)]×100 ・・・(1)
(被膜のC/Siモル比)=[(被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)−(リチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)]/(被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子のケイ素モル数)・・・(2)
なお、リチウムニッケル複合酸化物は、一般式:LiNi1―x―yCoAl2+α(式中、xは0.01≦x≦0.20、yは0.01≦y≦0.15、zは0.90≦z≦1.20、αは−0.2≦α≦0.2)で表される。
In addition, the said hydrolysis rate can be calculated | required from the following formula | equation (A), for example.
(Hydrolysis rate) = [(Number of alkoxy groups contained in silicon compound) − (Number of alkoxy groups remaining in the film)] / (Number of alkoxy groups contained in silicon compound) × 100 (A )
The coating can be formed using a silicon compound having an alkoxy group. And since a hydrolysis rate is a ratio of the group which hydrolyzed and became a hydroxyl group when forming a film among the alkoxy groups which a silicon compound used when forming a film formed, the above-mentioned formula (A ).
The silicon compound is preferably an alkoxysilane compound.
The hydrolysis rate can also be obtained from the following formulas (1) and (2) when, for example, the alkoxy groups contained in the silicon compound used as a raw material when forming a film have the same structure.
(Hydrolysis rate) = [(C / Si molar ratio of silicon compound) − (C / Si molar ratio of coating)] / [(C / Si molar ratio of silicon compound) − (silicon compound is completely hydrolyzed) C / Si molar ratio)] × 100 (1)
(C / Si molar ratio of coating) = [(number of carbon moles of lithium nickel composite oxide particles provided with coating) − (number of carbon moles of particles of lithium nickel composite oxide)] / (lithium provided with coating) Number of moles of silicon in nickel composite oxide particles) (2)
The lithium nickel composite oxide has a general formula: Li z Ni 1-xy Co x Al y O 2 + α (wherein x is 0.01 ≦ x ≦ 0.20 and y is 0.01 ≦ y ≦ 0.15, z is 0.90 ≦ z ≦ 1.20, and α is −0.2 ≦ α ≦ 0.2).

ここでまず、本実施形態の正極活物質に含まれるリチウムニッケル複合酸化物の粒子と、被膜とについて説明する。
(リチウムニッケル複合酸化物の粒子)
リチウムニッケル複合酸化物の粒子は、一般式:LiNi1―x―yCoAl2+α(式中、xは0.01≦x≦0.20、yは0.01≦y≦0.15、zは0.90≦z≦1.20、αは−0.2≦α≦0.2)で表されるリチウムニッケル複合酸化物を含有する。特に、リチウムニッケル複合酸化物の粒子は、係るリチウムニッケル複合酸化物から構成されていることが好ましい。
First, the lithium nickel composite oxide particles and the coating film contained in the positive electrode active material of this embodiment will be described.
(Lithium nickel composite oxide particles)
The particles of the lithium nickel composite oxide have a general formula: Li z Ni 1-xy Co x Al y O 2 + α (where x is 0.01 ≦ x ≦ 0.20, y is 0.01 ≦ y ≦ 0.15, z is 0.90 ≦ z ≦ 1.20, and α is −0.2 ≦ α ≦ 0.2). In particular, the lithium nickel composite oxide particles are preferably composed of such lithium nickel composite oxide.

リチウムニッケル複合酸化物の上記一般式において、コバルト(Co)の含有量を示すxは、0.01≦x≦0.20の範囲内であることが好ましく、0.03≦x≦0.15の範囲内であることがより好ましい。   In the above general formula of the lithium nickel composite oxide, x indicating the content of cobalt (Co) is preferably in the range of 0.01 ≦ x ≦ 0.20, and 0.03 ≦ x ≦ 0.15. It is more preferable to be within the range.

xを0.01以上とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた非水系電解質二次電池(以下、単に「二次電池」とも記載する)のサイクル特性を十分に高めることができる。また、xを0.20以下とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた二次電池の充放電容量を十分に高くすることができる。   By setting x to 0.01 or more, sufficient cycle characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also simply referred to as “secondary battery”) using a positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide are sufficiently obtained. Can be increased. Moreover, the charging / discharging capacity | capacitance of the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel complex oxide can be made high enough because x shall be 0.20 or less.

また、上記一般式において、アルミニウム(Al)の含有量を示すyは、0.01≦y≦0.15の範囲内であることが好ましく、0.01≦y≦0.10の範囲内であることがより好ましい。   In the above general formula, y indicating the aluminum (Al) content is preferably in the range of 0.01 ≦ y ≦ 0.15, and in the range of 0.01 ≦ y ≦ 0.10. More preferably.

yを0.01以上とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた二次電池の熱安定性を十分に高めることができる。また、yを0.15以下とすることで、アルミニウムがリチウムニッケル複合酸化物中に固溶せずに析出することをより確実に防ぐことができる。すなわち、yを0.15以下とすることで異相が生じることを防ぎ、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた二次電池の充放電容量を十分に高めることができる。   By setting y to 0.01 or more, the thermal stability of the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide can be sufficiently enhanced. Moreover, it can prevent more reliably that aluminum precipitates without forming a solid solution in lithium nickel complex oxide by making y into 0.15 or less. That is, by setting y to 0.15 or less, it is possible to prevent the occurrence of a heterogeneous phase and sufficiently increase the charge / discharge capacity of the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide.

また、上記一般式において、リチウム(Li)の含有量を示すzは、0.90≦z≦1.20の範囲内であることが好ましく、0.95≦z≦1.15の範囲内であることがより好ましい。zを0.90以上とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた二次電池の充放電容量を十分に高めることができる。また、zを1.20以下とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた二次電池の熱安定性を十分に高めることができる。   In the above general formula, z indicating the content of lithium (Li) is preferably in the range of 0.90 ≦ z ≦ 1.20, and in the range of 0.95 ≦ z ≦ 1.15. More preferably. By setting z to 0.90 or more, the charge / discharge capacity of the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide can be sufficiently increased. Moreover, the thermal stability of the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide can be sufficiently increased by setting z to 1.20 or less.

なお、上記一般式において、ニッケル(Ni)の含有量を示す1−x−yは、0.65以上0.98以下の範囲内であることが好ましく、0.80以上0.95以下の範囲内であることがより好ましい。1−x−yを0.65以上とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた二次電池の充放電容量を十分に高めることができる。また、1−x−yを0.98以下とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物を含む正極活物質を用いた二次電池の熱安定性を十分に高めることができる。   In the above general formula, 1-xy indicating the content of nickel (Ni) is preferably in the range of 0.65 to 0.98, and in the range of 0.80 to 0.95. More preferably, it is within. By setting 1-xy to 0.65 or more, the charge / discharge capacity of the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide can be sufficiently increased. Moreover, the thermal stability of the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide can be sufficiently increased by setting 1-xy to 0.98 or less.

なお、上記一般式において、酸素については、本発明に影響のない程度に酸素量が2よりも欠損していたり、過剰になっていてもよい。このため、上記一般式のように酸素量は2+αで表すことができ、αは例えば−0.2≦α≦0.2とすることができる。   In the above general formula, as for oxygen, the amount of oxygen may be deficient from 2 or excessive so as not to affect the present invention. For this reason, the amount of oxygen can be represented by 2 + α as in the above general formula, and α can be set to −0.2 ≦ α ≦ 0.2, for example.

リチウムニッケル複合酸化物の粒子は、一次粒子が凝集して構成された二次粒子を含むことが好ましく、係る二次粒子から構成されていることがより好ましい。   The particles of the lithium nickel composite oxide preferably include secondary particles formed by agglomerating primary particles, and more preferably include such secondary particles.

さらに、上記リチウムニッケル複合酸化物の粒子において、一次粒子が凝集して構成された二次粒子の平均粒子径は、3μm以上20μm以下であることが好ましく、4μm以上15μm以下であることがより好ましい。   Furthermore, in the particles of the lithium nickel composite oxide, the average particle diameter of secondary particles formed by aggregation of primary particles is preferably 3 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 4 μm or more and 15 μm or less. .

なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値50%での粒径を意味する。   The average particle size means the particle size at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by the laser diffraction / scattering method.

リチウムニッケル複合酸化物の粒子の二次粒子の平均粒子径が3μm以上の場合、正極を形成する際にリチウムニッケル複合酸化物の粒子を含む正極活物質の充填密度を十分に高めることができ、二次電池の充放電容量を高めることができるため好ましい。   When the average particle diameter of the secondary particles of the lithium nickel composite oxide particles is 3 μm or more, the packing density of the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide particles can be sufficiently increased when forming the positive electrode, This is preferable because the charge / discharge capacity of the secondary battery can be increased.

また、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の二次粒子の平均粒子径が20μm以下の場合、係るリチウムニッケル複合酸化物の粒子を含む正極活物質を用いた二次電池において、正極活物質と電解液の接触面積を十分に確保し、二次電池の充放電容量を高めることができるため好ましい。   When the average particle diameter of the secondary particles of the lithium nickel composite oxide is 20 μm or less, in the secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium nickel composite oxide particles, the positive electrode active material and the electrolytic solution This is preferable because a sufficient contact area can be secured and the charge / discharge capacity of the secondary battery can be increased.

リチウムニッケル複合酸化物の粒子のBET法による比表面積は、0.2m/g以上1.5m/g以下であることが好ましく、0.3m/g以上1.2m/g以下であることがより好ましい。比表面積を0.2m/g以上とすることで、正極活物質と電解液との接触面積を十分に確保し、電池特性を特に高めることができるからである。また、1.5m/g以下とすることで熱安定性を十分に高めることができ、好ましいからである。
(被膜)
被膜は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面の少なくとも一部に配置されており、ケイ素化合物の加水分解物を含有することができる。被膜はリチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面全体に配置されていることがより好ましい。
The specific surface area of the lithium nickel composite oxide particles by BET method is preferably 0.2 m 2 / g or more and 1.5 m 2 / g or less, and 0.3 m 2 / g or more and 1.2 m 2 / g or less. More preferably. This is because, by setting the specific surface area to 0.2 m 2 / g or more, a sufficient contact area between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be secured, and battery characteristics can be particularly improved. Moreover, it is because heat stability can fully be improved by setting it as 1.5 m < 2 > / g or less, and it is preferable.
(Coating)
The coating is disposed on at least a part of the surface of the lithium nickel composite oxide particles, and can contain a hydrolyzate of a silicon compound. More preferably, the coating is disposed on the entire surface of the lithium nickel composite oxide particles.

なお、リチウムニッケル複合酸化物の粒子は、既述のように一次粒子が凝集した二次粒子を含有していることが好ましい。そして、被膜は、係る一次粒子、及び二次粒子の表面の少なくとも一部に配置されていることが好ましい。   In addition, it is preferable that the particles of the lithium nickel composite oxide contain secondary particles in which primary particles are aggregated as described above. And it is preferable that the film is arrange | positioned at least one part of the surface of the primary particle and secondary particle which concern.

被膜は、後述のように例えばケイ素化合物として、アルコキシシラン化合物等のケイ素を含有する有機化合物を原料に用いて成膜することができる。このため、被膜はケイ素以外にも、係る有機化合物に由来する炭素を含有することができる。さらに、被膜はケイ素化合物の加水分解物を含有するため、酸素や、水素を含有することもできる。従って、被膜は例えばケイ素、炭素、酸素、及び水素を含有することができる。   As described later, the film can be formed by using, as a raw material, an organic compound containing silicon such as an alkoxysilane compound, for example, as a silicon compound. For this reason, the coating film can contain carbon derived from the organic compound in addition to silicon. Furthermore, since the coating contains a hydrolyzate of a silicon compound, it can also contain oxygen or hydrogen. Thus, the coating can contain, for example, silicon, carbon, oxygen, and hydrogen.

このようにケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜を、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面の少なくとも一部に配置することで、大気暴露による表面酸化や、電解液との反応、電解液への金属成分溶出による表面劣化等の発生を抑制できる。このため、本実施形態の正極活物質を用いた二次電池においては、繰り返し充放電を行った場合でも、充放電容量の維持率を高くすることができる。すなわち、サイクル特性に優れた二次電池とすることができる。   Thus, by disposing the coating containing the hydrolyzate of the silicon compound on at least a part of the surface of the lithium nickel composite oxide particles, surface oxidation due to exposure to the atmosphere, reaction with the electrolytic solution, to the electrolytic solution Occurrence of surface degradation due to elution of metal components can be suppressed. For this reason, in the secondary battery using the positive electrode active material of this embodiment, even when charging / discharging is performed repeatedly, the maintenance rate of charge / discharge capacity can be increased. That is, a secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

しかし、本発明の発明者の検討によれば、既述のように、ケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜を備えた正極活物質とした場合に、係る正極活物質を用いた二次電池とし、繰り返し充放電を行うとガスが発生する場合があった。そして、本発明の発明者の検討によれば、係るガス発生は被膜に含まれる一定割合以上の炭素に起因していた。   However, according to the study of the inventors of the present invention, as described above, when the positive electrode active material is provided with a film containing a hydrolyzate of a silicon compound, a secondary battery using the positive electrode active material is used. In some cases, gas is generated when charging and discharging are repeated. And according to examination of the inventor of the present invention, such gas generation is attributed to a certain ratio or more of carbon contained in the coating.

そこで、本実施形態の正極活物質に含まれるリチウムニッケル複合酸化物の被膜は、既述のように、ケイ素化合物の加水分解物を含有しており、ケイ素化合物が加水分解された割合である、ケイ素化合物の加水分解率が85%以上100%以下であることが好ましい。   Therefore, the lithium nickel composite oxide film contained in the positive electrode active material of the present embodiment contains a hydrolyzate of a silicon compound as described above, and is a ratio in which the silicon compound is hydrolyzed. The hydrolysis rate of the silicon compound is preferably 85% or more and 100% or less.

ケイ素化合物の加水分解率を85%以上とすることで、原料に用いたケイ素化合物の加水分解が進み、被膜に含まれるケイ素に対する炭素の質量比を大幅に低減できる。このため、係る正極活物質を用いた二次電池において、繰り返し充放電を行った場合でも、炭素に起因するガスの発生を抑制することができ、好ましい。   By setting the hydrolysis rate of the silicon compound to 85% or more, hydrolysis of the silicon compound used as a raw material proceeds, and the mass ratio of carbon to silicon contained in the coating can be greatly reduced. For this reason, in the secondary battery using the positive electrode active material, even when charging and discharging are repeatedly performed, generation of gas due to carbon can be suppressed, which is preferable.

また、係る加水分解率を85%以上に高めることで、ケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜の緻密性を高めることができる。このため、本実施形態の正極活物質について、大気暴露による表面酸化や、電解液との反応、電解液への金属成分溶出による表面劣化等の発生を特に抑制できる。さらに、本実施形態の正極活物質を用いた二次電池においては、繰り返し充放電を行った場合でも、充放電容量の維持率を高くすることができる。すなわち、サイクル特性に優れた二次電池とすることができる。   Moreover, the denseness of the film containing the hydrolyzate of a silicon compound can be improved by raising the hydrolysis rate to 85% or more. For this reason, about the positive electrode active material of this embodiment, generation | occurrence | production of the surface oxidation by exposure to air | atmosphere, reaction with electrolyte solution, surface degradation by the metal component elution to electrolyte solution, etc. can be suppressed especially. Furthermore, in the secondary battery using the positive electrode active material of the present embodiment, the charge / discharge capacity retention rate can be increased even when repeated charge / discharge is performed. That is, a secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

係る加水分解率は、理論値を超えることはないことから、上限値は100%とすることができる。すなわち、係る加水分解率は、100%以下が好ましい。   Since the hydrolysis rate does not exceed the theoretical value, the upper limit value can be 100%. That is, the hydrolysis rate is preferably 100% or less.

ケイ素化合物の加水分解率は、例えば以下の式(A)を用いて算出できる。
(加水分解率)=[(ケイ素化合物に含まれるアルコキシ基の数)−(被膜中に残存したアルコキシ基の数)]/(ケイ素化合物に含まれるアルコキシ基の数)×100 ・・・(A)
式(A)中の被膜を形成するために用いた、加水分解前のケイ素化合物に含まれるアルコキシ基の数や、形成した被膜中のアルコキシ基の数は、NMR等の各種分析装置を用いることで求めることができる。
また、被膜を形成する際に原料に用いたケイ素化合物が含有するアルコキシ基が同じ構造を有する場合には、ケイ素化合物の加水分解率は、以下の式(1)、式(2)を用いて算出できる。
The hydrolysis rate of the silicon compound can be calculated using, for example, the following formula (A).
(Hydrolysis rate) = [(Number of alkoxy groups contained in silicon compound) − (Number of alkoxy groups remaining in coating)] / (Number of alkoxy groups contained in silicon compound) × 100 (A )
The number of alkoxy groups contained in the silicon compound before hydrolysis and the number of alkoxy groups in the formed coating used to form the coating in formula (A) should be determined using various analytical devices such as NMR. Can be obtained.
Moreover, when the alkoxy group which the silicon compound used for the raw material contains when forming a film has the same structure, the hydrolysis rate of the silicon compound is expressed by the following formula (1) and formula (2). It can be calculated.

(加水分解率)=[(ケイ素化合物のC/Siモル比)−(被膜のC/Siモル比)]/[(ケイ素化合物のC/Siモル比)−(ケイ素化合物が完全に加水分解された場合のC/Siモル比)]×100 ・・・(1)
(被膜のC/Siモル比)=[(被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)−(リチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)]/(被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子のケイ素モル数)・・・(2)
式(1)中のケイ素化合物のC/Siモル比は、被膜を形成する際に原料に用いたケイ素化合物に含まれる炭素とケイ素の比を意味している。例えばSi(OCH(CHで表されるジメトキシジメチルシランの場合、ケイ素化合物のC/Siモル比は4となる。そして、ジメトキシジメチルシランを完全に、すなわち100%加水分解するとSi(OH)(CHとなるため、ケイ素化合物が完全に加水分解された場合のC/Siモル比は2となる。
(Hydrolysis rate) = [(C / Si molar ratio of silicon compound) − (C / Si molar ratio of coating)] / [(C / Si molar ratio of silicon compound) − (silicon compound is completely hydrolyzed) C / Si molar ratio)] × 100 (1)
(C / Si molar ratio of coating) = [(number of carbon moles of lithium nickel composite oxide particles provided with coating) − (number of carbon moles of particles of lithium nickel composite oxide)] / (lithium provided with coating) Number of moles of silicon in nickel composite oxide particles) (2)
The C / Si molar ratio of the silicon compound in the formula (1) means the ratio of carbon to silicon contained in the silicon compound used as a raw material when forming a film. For example, in the case of dimethoxydimethylsilane represented by Si (OCH 3 ) 2 (CH 3 ) 2 , the C / Si molar ratio of the silicon compound is 4. When dimethoxydimethylsilane is completely hydrolyzed, that is, 100% hydrolyzed, Si (OH) 2 (CH 3 ) 2 is obtained. Therefore, the C / Si molar ratio is 2 when the silicon compound is completely hydrolyzed.

式(1)中の被膜のC/Siモル比は、実際に作製した正極活物質の被膜中のC/Siモル比を意味し、式(2)により算出することができる。被膜中の炭素モル数は、被膜形成処理の前後でのリチウムニッケル複合酸化物の粒子に含まれる炭素モル数を測定、算出し、被膜形成処理後の被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数から、被膜形成前のリチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数を差し引くことで算出できる。   The C / Si molar ratio of the coating in formula (1) means the C / Si molar ratio in the coating of the positive electrode active material actually produced, and can be calculated by formula (2). The number of moles of carbon in the coating is determined by measuring and calculating the number of moles of carbon contained in the lithium nickel composite oxide particles before and after the coating formation process, and the lithium nickel composite oxide particles provided with the coating after the coating formation process. It can be calculated by subtracting the number of moles of carbon of the lithium nickel composite oxide particles before film formation from the number of moles of carbon.

なお、被膜の存在形態は特に限定されるものではないが、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に存在するリチウム成分(水酸化リチウム、炭酸リチウムなど)と、ケイ素化合物の加水分解によって生成する水酸基が反応して、Li−O−Si結合を有する形態となっていると考えられる。   The form of the coating is not particularly limited, but a lithium component (lithium hydroxide, lithium carbonate, etc.) present on the surface of the lithium nickel composite oxide particles and a hydroxyl group generated by hydrolysis of the silicon compound Is considered to have a form having a Li—O—Si bond.

また、本実施形態の正極活物質は、ケイ素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下、かつ炭素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下であることが好ましい。既述のように、本実施形態の正極活物質の被膜はケイ素化合物の加水分解物を含有することから、本実施形態の正極活物質の被膜は、ケイ素、及び炭素を含有することができる。このため、ケイ素含有量を0.01質量%以上、炭素含有量を0.01質量%以上とすることで、十分な厚さであって、かつ均一な被膜を、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に形成できていることになり、好ましいからである。   The positive electrode active material of the present embodiment preferably has a silicon content of 0.01% by mass to 0.5% by mass and a carbon content of 0.01% by mass to 0.5% by mass. . As described above, since the coating film of the positive electrode active material of this embodiment contains a hydrolyzate of a silicon compound, the coating film of the positive electrode active material of this embodiment can contain silicon and carbon. For this reason, by setting the silicon content to 0.01% by mass or more and the carbon content to 0.01% by mass or more, the lithium nickel composite oxide particles can be obtained with a sufficient thickness and uniform coating. This is because it can be formed on the surface.

ただし、被膜が過度に厚くなると、被膜が、リチウムニッケル複合酸化物へのリチウムのインターカレーション/デインターカレーションの反応を阻害する恐れがあるため、ケイ素含有量は0.5質量%以下、炭素含有量は0.5質量%以下であることが好ましい。   However, if the coating becomes too thick, the coating may inhibit the lithium intercalation / deintercalation reaction to the lithium nickel composite oxide, so the silicon content is 0.5% by mass or less, The carbon content is preferably 0.5% by mass or less.

本実施形態の正極活物質によれば、リチウムニッケル複合酸化物の表面に被膜を有している。このため、大気暴露による表面酸化や、電解液との反応、電解液への金属成分溶出による表面劣化等の発生を抑制できる。このため、本実施形態の正極活物質を用いた二次電池においては、繰り返し充放電を行った場合でも、充放電容量の維持率を高くすることができる。すなわち、サイクル特性に優れた二次電池とすることができる。   According to the positive electrode active material of this embodiment, the surface of the lithium nickel composite oxide has a coating. For this reason, generation | occurrence | production of the surface deterioration by the surface oxidation by exposure to air | atmosphere, reaction with electrolyte solution, metal component elution to electrolyte solution, etc. can be suppressed. For this reason, in the secondary battery using the positive electrode active material of this embodiment, even when charging / discharging is performed repeatedly, the maintenance rate of charging / discharging capacity | capacitance can be made high. That is, a secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

さらに、既述の式(A)、または既述の式(1)、式(2)から算出されるケイ素化合物の加水分解率を高めることで、被膜に含まれるケイ素に対する炭素の質量比を大幅に低減している。このため、本実施形態の正極活物質を用いた二次電池において、繰り返し充放電を行った場合でも、被膜に含まれる炭素に起因するガスの発生を抑制することができる。
[非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法の一構成例について説明する。
Furthermore, the mass ratio of carbon to silicon contained in the coating is greatly increased by increasing the hydrolysis rate of the silicon compound calculated from the above-described formula (A) or the above-described formula (1) and formula (2). Has been reduced. For this reason, in the secondary battery using the positive electrode active material of the present embodiment, even when charging / discharging is repeated, generation of gas due to carbon contained in the coating can be suppressed.
[Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a configuration example of the method for producing the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment will be described.

なお、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法により既述の正極活物質を製造することができる。このため、既に説明した事項は一部省略する。   In addition, the above-mentioned positive electrode active material can be manufactured with the manufacturing method of the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of this embodiment. For this reason, some of the matters already described are omitted.

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法(以下、単に「正極活物質の製造方法」とも記載する)は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子と、キャリアガスにケイ素化合物を添加した雰囲気ガスと、を接触させる被膜形成工程を有することができる。被膜形成工程は、炭酸ガス濃度が500ppm以下であり、かつ露点温度が−50℃より高く0℃以下のキャリアガスを用いて実施できる。   The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “method for producing a positive electrode active material”) comprises lithium nickel composite oxide particles and a carrier compound containing a silicon compound. It is possible to have a film forming step of contacting the added atmospheric gas. The film forming step can be performed using a carrier gas having a carbon dioxide gas concentration of 500 ppm or less and a dew point temperature higher than −50 ° C. and 0 ° C. or lower.

なお、リチウムニッケル複合酸化物は、一般式:LiNi1―x―yCoAl2+α(式中、xは0.01≦x≦0.20、yは0.01≦y≦0.15、zは0.90≦z≦1.20、αは−0.2≦α≦0.2)で表すことができる。 The lithium nickel composite oxide has a general formula: Li z Ni 1-xy Co x Al y O 2 + α (wherein x is 0.01 ≦ x ≦ 0.20 and y is 0.01 ≦ y ≦ 0.15, z can be expressed by 0.90 ≦ z ≦ 1.20, and α can be expressed by −0.2 ≦ α ≦ 0.2).

被膜形成工程では、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に、キャリアガスにケイ素化合物を添加した雰囲気ガス、すなわち気体を接触させることができる。   In the film forming step, an atmosphere gas obtained by adding a silicon compound to a carrier gas, that is, a gas, can be brought into contact with the surfaces of the lithium nickel composite oxide particles.

ケイ素化合物は、被膜を形成する際に加水分解するため、加水分解により水酸基を生じる基であるアルコキシ基を有することができる。ケイ素化合物は、アルコキシシラン化合物であることが好ましい。
そして、ケイ素化合物としては、揮発性のケイ素化合物であることが好ましい。ケイ素化合物は、沸点が300℃以下のアルコキシシラン化合物であることがより好ましく、沸点が250℃以下のアルコキシシラン化合物であることがさらに好ましい。なお、構造の異なる複数のケイ素化合物を同時に用いることもできる。
Since the silicon compound is hydrolyzed when the film is formed, the silicon compound can have an alkoxy group that is a group that generates a hydroxyl group by hydrolysis. The silicon compound is preferably an alkoxysilane compound.
And as a silicon compound, it is preferable that it is a volatile silicon compound. The silicon compound is more preferably an alkoxysilane compound having a boiling point of 300 ° C. or lower, and further preferably an alkoxysilane compound having a boiling point of 250 ° C. or lower. A plurality of silicon compounds having different structures can be used at the same time.

用いるケイ素化合物としては、取扱い性や、安全性の観点から、沸点の下限値は50℃であることが好ましい。すなわち、ケイ素化合物の沸点は50℃以上であることが好ましい。   As a silicon compound to be used, the lower limit of the boiling point is preferably 50 ° C. from the viewpoints of handleability and safety. That is, the boiling point of the silicon compound is preferably 50 ° C. or higher.

ケイ素化合物としては、具体的には例えば、沸点が81℃であるジメトキシジメチルシラン[Si(CH(OCH]、沸点が83℃であるトリメトキシシラン[Si(H)(OCH]、沸点が103℃であるトリメトキシメチルシラン[Si(CH)(OCH]、沸点が122℃であるオルトケイ酸テトラメチル(テトラメトキシシラン)[Si(OCH]、沸点が123℃であるビニルトリメトキシシラン[Si(C)(OCH]、沸点が143℃であるトリエトキシメチルシラン[Si(CH)(OC]、沸点が165℃であるオルトケイ酸テトラエチル(テトラエトキシシラン)[Si(OC]、減圧下、具体的には2kPaにおける沸点が92℃である3−アミノプロピルトリメトキシシラン[Si(CNH)(OCH]等から選択される1種類以上を好ましく用いることができる。 Specific examples of the silicon compound include dimethoxydimethylsilane [Si (CH 3 ) 2 (OCH 3 ) 2 ] having a boiling point of 81 ° C., and trimethoxysilane [Si (H) (OCH) having a boiling point of 83 ° C. 3 ) 3 ], trimethoxymethylsilane [Si (CH 3 ) (OCH 3 ) 3 ] having a boiling point of 103 ° C., tetramethyl orthosilicate (tetramethoxysilane) [Si (OCH 3 ) 4 having a boiling point of 122 ° C. ], Vinyltrimethoxysilane [Si (C 2 H 3 ) (OCH 3 ) 3 ] having a boiling point of 123 ° C., triethoxymethylsilane [Si (CH 3 ) (OC 2 H 5 ) 3 having a boiling point of 143 ° C. ], a boiling point of 165 ° C. tetraethyl orthosilicate (tetraethoxysilane) [Si (OC 2 H 5 ) 4], under reduced pressure, specifically to 2kPa Kicking boiling point can be preferably used one or more selected from the 92 ° C. is 3-aminopropyl trimethoxysilane [Si (C 3 H 6 NH 2) (OCH 3) 3] and the like.

ケイ素化合物としては、沸点が比較的低く、すなわち揮発性が比較的高く、かつ毒性の低い材料を好ましく用いることができる。具体的には、ジメトキシジメチルシラン、トリメトキシシラン、トリメトキシメチルシラン、ビニルトリメトキシシラン、トリエトキシメチルシラン、オルトケイ酸テトラエチル(テトラエトキシシラン)等から選択される1種類以上をより好ましく用いることができる。   As the silicon compound, a material having a relatively low boiling point, that is, a relatively high volatility and a low toxicity can be preferably used. Specifically, it is more preferable to use one or more selected from dimethoxydimethylsilane, trimethoxysilane, trimethoxymethylsilane, vinyltrimethoxysilane, triethoxymethylsilane, tetraethyl orthosilicate (tetraethoxysilane) and the like. it can.

被膜形成工程は、図1に示すように、反応容器10内に、リチウムニッケル複合酸化物の粒子111を収納した第1収納容器11、ケイ素化合物121を収納した第2収納容器12を設置した後、キャリアガスを反応容器10内に充填し、必要に応じてファン13を回転させることにより実施できる。   As shown in FIG. 1, the film forming step is performed after the first storage container 11 storing the lithium nickel composite oxide particles 111 and the second storage container 12 storing the silicon compound 121 are installed in the reaction container 10. The carrier gas can be filled in the reaction vessel 10 and the fan 13 can be rotated as necessary.

反応容器10は、反応容器10内のキャリアガスや、ケイ素化合物121の蒸気が外部に漏れないように密閉性の高い容器であることが好ましい。また、反応容器10は、ケイ素化合物121や、その蒸気と反応しない材料であることが好ましい。   The reaction vessel 10 is preferably a highly airtight container so that the carrier gas in the reaction vessel 10 and the vapor of the silicon compound 121 do not leak outside. The reaction vessel 10 is preferably a material that does not react with the silicon compound 121 or its vapor.

反応容器10の材質にはポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)等のプラスチック、アルミナ、石英、ガラス等のセラミック、ステンレス(SUS304、SUS316等)、チタン等の金属等が挙げられる。ただし、ケイ素化合物や、その蒸気と反応しなければよく、上記材質に限定されるものではない。   Examples of the material of the reaction vessel 10 include plastics such as polyethylene, polypropylene, and Teflon (registered trademark), ceramics such as alumina, quartz, and glass, metals such as stainless steel (SUS304, SUS316, and the like), titanium, and the like. However, the material is not limited to the above materials as long as it does not react with the silicon compound or its vapor.

第1収納容器11、第2収納容器12は、それぞれリチウムニッケル複合酸化物の粒子111、ケイ素化合物121と反応せず、耐久性を有することが好ましい。第1収納容器11、第2収納容器12の材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン等のプラスチック、アルミナ、石英、ガラス等のセラミック、ステンレス、チタン等の金属等が挙げられるが、リチウムニッケル複合酸化物の粒子111や、ケイ素化合物121の種類に応じて適宜選定することができる。   The first storage container 11 and the second storage container 12 preferably do not react with the lithium nickel composite oxide particles 111 and the silicon compound 121, respectively, and have durability. Examples of the material of the first storage container 11 and the second storage container 12 include plastics such as polyethylene, polypropylene, and Teflon, ceramics such as alumina, quartz, and glass, metals such as stainless steel and titanium, and lithium nickel composite oxide. The particle 111 and the silicon compound 121 can be selected as appropriate.

反応容器10内に充填するキャリアガスは、リチウムニッケル複合酸化物の粒子111やケイ素化合物121と反応しないことが好ましい。また、一般的にリチウムニッケル複合酸化物の粒子111やケイ素化合物121は、二酸化炭素(CO)や水分(HO)と反応し易いため、キャリアガスから十分に除去しておくことが好ましい。ただし、本実施形態の正極活物質においては、ケイ素化合物の加水分解率を高めた被膜を形成することが好ましいことから、被膜工程を実施する際に反応容器10内に充填するキャリアガス中には、一定程度の水分が存在していることが好ましい。 The carrier gas filled in the reaction vessel 10 preferably does not react with the lithium nickel composite oxide particles 111 and the silicon compound 121. Further, since the lithium nickel composite oxide particles 111 and the silicon compound 121 generally easily react with carbon dioxide (CO 2 ) and moisture (H 2 O), it is preferable to sufficiently remove them from the carrier gas. . However, in the positive electrode active material of the present embodiment, since it is preferable to form a film with an increased hydrolysis rate of the silicon compound, in the carrier gas filled in the reaction vessel 10 when performing the coating process, It is preferable that a certain amount of moisture is present.

キャリアガスの脱二酸化炭素、脱水分処理の程度は特に限定されないが、例えば炭酸ガス濃度(二酸化炭素濃度)が500ppm以下、露点温度は−50℃より高く0℃以下であることが好ましい。   The degree of carbon dioxide removal and dehydration treatment of the carrier gas is not particularly limited. For example, the carbon dioxide concentration (carbon dioxide concentration) is preferably 500 ppm or less, and the dew point temperature is preferably higher than −50 ° C. and 0 ° C. or lower.

これはキャリアガス中の炭酸ガス濃度を500ppm以下、露点温度を0℃以下とすることで、リチウムニッケル複合酸化物の粒子や、ケイ素化合物が過度に、二酸化炭素や水分と反応することを抑制でき、副生成物が生じることを抑制できるからである。また、キャリアガス中の露点温度を−50℃よりも高くすることで、ケイ素化合物の加水分解が促進され、ケイ素化合物の加水分解率を高めた被膜を形成することができる。   This is because the carbon dioxide gas concentration in the carrier gas is 500 ppm or less and the dew point temperature is 0 ° C. or less, so that the lithium nickel composite oxide particles and silicon compound can be prevented from excessively reacting with carbon dioxide and moisture. This is because generation of by-products can be suppressed. Moreover, by making the dew point temperature in the carrier gas higher than −50 ° C., hydrolysis of the silicon compound is promoted, and a film with an increased hydrolysis rate of the silicon compound can be formed.

キャリアガスの露点は−30℃より高く0℃以下であることがより好ましい。また、炭酸ガス濃度の下限値は用いるキャリアガスの種類等にもよるため特に限定されないが、例えば0ppmとすることができる。   The dew point of the carrier gas is more preferably higher than −30 ° C. and lower than 0 ° C. Further, the lower limit value of the carbon dioxide gas concentration is not particularly limited because it depends on the type of carrier gas to be used, but can be set to, for example, 0 ppm.

被膜形成工程を行う際のキャリアガスとしては、脱二酸化炭素処理、及び一定程度の脱水分処理をした乾燥空気、窒素、酸素、アルゴン等から選択された1種類以上であることが好ましい。   The carrier gas for performing the film forming step is preferably at least one selected from dry air, nitrogen, oxygen, argon and the like subjected to carbon dioxide removal treatment and dehydration treatment to a certain extent.

特に、キャリアガスとしては、脱二酸化炭素処理、及び一定程度の脱水分処理がなされた乾燥空気を用いることが好ましい。これは、係る乾燥空気をキャリアガスとして用いて製造された正極活物質は、窒素やアルゴン等の不活性ガスを用いた場合と比較して、被膜の緻密化が促進されて電気伝導度が高められるからである。このため、得られた正極活物質を二次電池の正極として用いた場合に優れた充放電特性が得られるため、より好ましいからである。   In particular, as the carrier gas, it is preferable to use dry air that has been subjected to carbon dioxide removal treatment and a certain amount of dehydration treatment. This is because the positive electrode active material manufactured using such dry air as the carrier gas has a higher electrical conductivity because the densification of the coating is promoted compared to the case where an inert gas such as nitrogen or argon is used. Because it is. For this reason, when the obtained positive electrode active material is used as a positive electrode of a secondary battery, an excellent charge / discharge characteristic is obtained, which is more preferable.

なお、ケイ素化合物の種類によっては、ケイ素化合物の蒸気と乾燥空気との混合割合等によって爆発の危険性が生じたり、あるいは、酸素により酸化劣化する場合があり、このような場合は、乾燥空気でなく、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いることが好ましい。このように、用いるケイ素化合物の種類等に応じてキャリアガスは適宜選定できる。   Depending on the type of silicon compound, there may be a risk of explosion due to the mixing ratio of silicon compound vapor and dry air, or it may be oxidized and deteriorated by oxygen. It is preferable to use an inert gas such as nitrogen or argon. Thus, the carrier gas can be appropriately selected according to the type of silicon compound used.

反応容器10内では、ケイ素化合物121を収納した第2収納容器12から、ケイ素化合物121の蒸気が反応容器10内のキャリアガス中に拡散する。すなわち、キャリアガスにケイ素化合物を添加し、雰囲気ガスを生成できる。   In the reaction container 10, the vapor of the silicon compound 121 diffuses into the carrier gas in the reaction container 10 from the second storage container 12 that stores the silicon compound 121. That is, an atmosphere gas can be generated by adding a silicon compound to the carrier gas.

一方で、キャリアガス中に拡散したケイ素化合物121の蒸気は、第1収納容器11内のリチウムニッケル複合酸化物の粒子111の表面に接触して被膜形成に消費される。このため、反応時間の経過と共にケイ素化合物121が、第1収納容器11に収納したリチウムニッケル複合酸化物の粒子111に物質移動する。   On the other hand, the vapor of the silicon compound 121 diffused into the carrier gas comes into contact with the surface of the lithium nickel composite oxide particles 111 in the first storage container 11 and is consumed for film formation. For this reason, the silicon compound 121 is mass-transferred to the lithium-nickel composite oxide particles 111 stored in the first storage container 11 as the reaction time elapses.

ここで、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に形成する被膜の量(または被膜の厚さ)の制御は、次のようにして行うことができる。まず、所定量のリチウムニッケル複合酸化物の粒子を第1収納容器11内に入れ、上記リチウムニッケル複合酸化物の粒子111に対して形成したい被膜の量のケイ素化合物121を第2収納容器12に入れる。その後、所望のキャリアガスを反応容器10内に充填し、必要に応じてファン13を回転させつつ、そのまま放置し、第2収納容器12内のケイ素化合物121が完全に消失したところで反応を終了させればよい。   Here, the amount of the coating (or the thickness of the coating) formed on the surface of the lithium nickel composite oxide particles can be controlled as follows. First, a predetermined amount of lithium nickel composite oxide particles are placed in the first storage container 11, and the amount of silicon compound 121 to be formed on the lithium nickel composite oxide particles 111 is added to the second storage container 12. Put in. Thereafter, a desired carrier gas is filled into the reaction vessel 10 and left as it is while rotating the fan 13 as necessary, and the reaction is terminated when the silicon compound 121 in the second storage vessel 12 has completely disappeared. Just do it.

上記とは別の被膜の量(または被覆の厚さ)の制御方法として、まずリチウムニッケル複合酸化物の粒子に対して形成したい被膜の量よりも過剰のケイ素化合物121を第2収納容器12に入れる。次いで、キャリアガスを反応容器10内に充填して、必要に応じてファン13を回転させつつ、そのまま放置し、所定時間経過したところで、ケイ素化合物が一部残留したまま、ケイ素化合物を収納した第2収納容器12を反応容器10内から取り出して反応を終了させてもよい。   As another method for controlling the amount of coating (or coating thickness) different from the above, first, an excessive amount of silicon compound 121 in the second storage container 12 is formed in excess of the amount of coating to be formed on the particles of the lithium nickel composite oxide. Put in. Next, the reaction vessel 10 is filled with a carrier gas, and the fan 13 is rotated as necessary, and is left as it is. After a predetermined time has passed, the silicon compound is accommodated while the silicon compound remains partially. 2 The storage container 12 may be taken out from the reaction container 10 to terminate the reaction.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、さらに任意の工程を有することもできる。   The manufacturing method of the positive electrode active material of this embodiment can also have arbitrary processes.

例えば、被膜形成工程の後、熱処理を行う熱処理工程を有することもできる。   For example, a heat treatment step for performing a heat treatment after the film forming step can be included.

熱処理工程の構成例について以下に説明する。   A configuration example of the heat treatment step will be described below.

熱処理工程では必要に応じ、被膜形成工程で得られた正極活物質を熱処理し、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に形成された被膜の結晶性を高めることができる。   In the heat treatment step, if necessary, the positive electrode active material obtained in the film formation step can be heat treated to increase the crystallinity of the film formed on the surface of the lithium nickel composite oxide particles.

熱処理工程における熱処理温度は特に限定されるものではなく、例えば100℃以上500℃以下とすることが好ましく、150℃以上300℃以下とすることがより好ましい。   The heat treatment temperature in the heat treatment step is not particularly limited, and is preferably 100 ° C. or more and 500 ° C. or less, and more preferably 150 ° C. or more and 300 ° C. or less.

また、熱処理工程は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の劣化を防ぐために、炭酸ガスや水分を低減、除去した雰囲気ガスを用いることが好ましい。例えば、雰囲気ガスとしては乾燥空気や酸素が挙げられる。なお、雰囲気ガスとして窒素やアルゴンなどの不活性ガスを用いると、リチウムニッケル複合酸化物の粒子が還元されて電池特性が低下する場合があるため、酸化性雰囲気、例えば上述のように酸素を含有する雰囲気を用いることが好ましい。   In addition, in the heat treatment step, it is preferable to use an atmospheric gas in which carbon dioxide gas and moisture are reduced and removed in order to prevent deterioration of the particles of the lithium nickel composite oxide. For example, the atmosphere gas includes dry air and oxygen. Note that when an inert gas such as nitrogen or argon is used as the atmosphere gas, the lithium nickel composite oxide particles may be reduced and the battery characteristics may be deteriorated. Therefore, an oxidizing atmosphere, for example, oxygen as described above is contained. It is preferable to use an atmosphere.

熱処理工程を施すことで、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に形成された被膜の結晶性を高めたり、被膜から過剰な有機成分や微量水分等の不純物を除去できる場合がある。   By performing the heat treatment step, the crystallinity of the film formed on the surface of the lithium nickel composite oxide particles may be increased, or impurities such as excessive organic components and trace moisture may be removed from the film.

本実施形態の正極活物質の製造方法によれば、キャリアガスにケイ素化合物を添加した雰囲気ガスをリチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に接触させて被膜を形成する簡便な方法を用いるため、低コストで製造することができる。また、リチウムニッケル複合酸化物を水に浸漬等する必要が無いため、リチウムイオンの溶出による充放電用容量低下等の性能低下も防ぐことができる。
[非水系電解質二次電池]
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池の一構成例について説明する。
According to the method for producing a positive electrode active material of the present embodiment, since a simple method of forming a film by bringing an atmosphere gas in which a silicon compound is added to a carrier gas into contact with the surfaces of lithium nickel composite oxide particles is used, Can be manufactured at cost. In addition, since it is not necessary to immerse the lithium nickel composite oxide in water, it is possible to prevent performance deterioration such as charge / discharge capacity reduction due to elution of lithium ions.
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
Next, a configuration example of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described.

本実施形態の二次電池は、既述の正極活物質を用いた正極と、負極と、セパレータと、非水系電解質とを備えた構成を有することができる。   The secondary battery of this embodiment can have a configuration including a positive electrode using the positive electrode active material described above, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte.

本実施形態の二次電池の各部材について説明する。なお、以下に説明する実施形態は例示に過ぎず、本発明の非水系電解質二次電池は、本明細書に記載されている実施形態をもとに、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、本発明の非水系電解質二次電池は、その用途を特に限定されない。
[正極]
正極は、シート状の部材であり、例えば、既述の正極活物質を含有する正極合材ペーストを、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布、乾燥して形成できる。また、正極は正極合材を成型し、形成することもできる。なお、正極は、使用する電池にあわせて適宜処理される。たとえば、目的とする電池に応じて適当な大きさに形成する裁断処理や、電極密度を高めるためにロールプレスなどによる加圧圧縮処理等を行うこともできる。
Each member of the secondary battery of this embodiment will be described. Note that the embodiments described below are merely examples, and the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be variously modified based on the knowledge of those skilled in the art based on the embodiments described herein. It can be implemented in an improved form. Moreover, the use of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited.
[Positive electrode]
The positive electrode is a sheet-like member, and can be formed, for example, by applying a positive electrode mixture paste containing the above-described positive electrode active material to the surface of an aluminum foil current collector and drying it. The positive electrode can also be formed by molding a positive electrode mixture. In addition, a positive electrode is suitably processed according to the battery to be used. For example, a cutting process for forming an appropriate size according to a target battery, a pressure compression process using a roll press or the like for increasing the electrode density, and the like can be performed.

上述の正極合材ペーストは、正極合材に、必要に応じて溶剤を添加し、混練して形成することができる。そして、正極合材は、粉末状になっている既述の正極活物質と、導電材と、結着剤とを混合して形成できる。   The above-described positive electrode mixture paste can be formed by adding a solvent to the positive electrode mixture and kneading as necessary. The positive electrode mixture can be formed by mixing the positive electrode active material described above in a powder form, a conductive material, and a binder.

導電材は、電極に適当な導電性を与えるために添加されるものである。導電材の材料は特に限定されないが、例えば天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛などの黒鉛や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)等のカーボンブラック系材料を用いることができる。   The conductive material is added to give an appropriate conductivity to the electrode. The material of the conductive material is not particularly limited, and for example, graphite such as natural graphite, artificial graphite and expanded graphite, and carbon black materials such as acetylene black and ketjen black (registered trademark) can be used.

結着剤は、正極活物質をつなぎ止める役割を果たすものである。係る正極合材に使用される結着剤は特に限定されないが、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸等から選択された1種類以上を用いることができる。   The binder plays a role of holding the positive electrode active material. The binder used for such a positive electrode mixture is not particularly limited. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin, polyacrylic. One or more selected from acids and the like can be used.

なお、正極合材には活性炭などを添加することもできる。正極合材に活性炭などを添加することによって、正極の電気二重層容量を増加させることができる。   In addition, activated carbon etc. can also be added to a positive electrode compound material. By adding activated carbon or the like to the positive electrode mixture, the electric double layer capacity of the positive electrode can be increased.

溶剤は、結着剤を溶解して正極活物質、導電材、および活性炭等を結着剤中に分散させる働きを有する。溶剤は特に限定されないが、例えばN−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。   The solvent has a function of dissolving the binder and dispersing the positive electrode active material, the conductive material, activated carbon, and the like in the binder. Although the solvent is not particularly limited, for example, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

また、正極合材ペースト中における各物質の混合比は特に限定されるものではなく、例えば一般の非水系電解質二次電池の正極の場合と同様にすることができる。例えば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合、正極活物質の含有量を60質量部以上95質量部以下、導電材の含有量を1質量部以上20質量部以下、結着剤の含有量を1質量部以上20質量部以下とすることができる。   In addition, the mixing ratio of each substance in the positive electrode mixture paste is not particularly limited, and can be the same as that of the positive electrode of a general nonaqueous electrolyte secondary battery, for example. For example, when the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material is 60 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, and the content of the conductive material is 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less. The binder content can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less.

ただし、正極の作製方法は、上述した例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。例えば正極合材をプレス成型した後、真空雰囲気下で乾燥することで製造することもできる。
[負極]
負極は、銅などの金属箔集電体の表面に、負極合材ペーストを塗布し、乾燥して形成されたシート状の部材である。また、負極は例えば金属リチウム等のリチウムを含有する物質により構成されたシート状の部材とすることもできる。
However, the method for manufacturing the positive electrode is not limited to the above-described examples, and other methods may be used. For example, it can also be produced by press-molding a positive electrode mixture and then drying in a vacuum atmosphere.
[Negative electrode]
The negative electrode is a sheet-like member formed by applying a negative electrode mixture paste to the surface of a metal foil current collector such as copper and drying it. Further, the negative electrode can be a sheet-like member made of a material containing lithium, such as metallic lithium.

負極は、負極合材ペーストを用いて製造する場合、負極合材ペーストを構成する成分やその配合、集電体の素材等は異なるものの、実質的に上述の正極と同様の方法によって形成され、正極と同様に必要に応じて各種処理が行われる。   When the negative electrode is produced using the negative electrode mixture paste, the components constituting the negative electrode mixture paste and the composition thereof, the material of the current collector, etc. are different, but are formed by substantially the same method as the above positive electrode, Similar to the positive electrode, various treatments are performed as necessary.

負極合材ペーストは、負極活物質と結着剤とを混合した負極合材に、適当な溶剤を加えてペースト状にすることで調製できる。   The negative electrode mixture paste can be prepared by adding a suitable solvent to the negative electrode mixture in which the negative electrode active material and the binder are mixed to form a paste.

負極活物質としては例えば、金属リチウムやリチウム合金などのリチウムを含有する物質や、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる吸蔵物質を採用することができる。   As the negative electrode active material, for example, a material containing lithium, such as metallic lithium or a lithium alloy, or an occlusion material that can occlude and desorb lithium ions can be employed.

吸蔵物質は特に限定されないが、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂等の有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体等から選択された1種類以上を用いることができる。   The occlusion material is not particularly limited, and for example, one or more kinds selected from natural graphite, artificial graphite, a fired organic compound such as phenol resin, and a powdery carbon material such as coke can be used.

係る吸蔵物質を負極活物質に採用した場合には、正極同様に、結着剤として、PVDF等の含フッ素樹脂を用いることができ、負極活物質を結着剤中に分散させる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。
[セパレータ]
セパレータは、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、電解質を保持する機能を有している。
When such an occlusion material is employed as the negative electrode active material, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as the binder, as with the positive electrode, and as a solvent for dispersing the negative electrode active material in the binder, An organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.
[Separator]
The separator is disposed so as to be sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and has a function of separating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolyte.

セパレータの材料としては、例えばポリエチレンや、ポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、特に限定されない。
[非水系電解質]
非水系電解質は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
As a material for the separator, for example, a thin film such as polyethylene or polypropylene and a film having a large number of fine holes can be used. However, the separator is not particularly limited as long as it has the above function.
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート;また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート;さらに、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル化合物;エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物;リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種を単独で、あるいは2種類以上を混合して用いることができる。   Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate; chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and dipropyl carbonate; Ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane; sulfur compounds such as ethyl methyl sulfone and butane sultone; phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate alone or in combination of two or more. be able to.

支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiN(CF3SO22、およびそれらの複合塩などを用いることができる。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and complex salts thereof can be used.

なお、非水系電解質は、電池特性改善のため、ラジカル捕捉剤、界面活性剤、難燃剤などを含んでいてもよい。   The non-aqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, etc. for improving battery characteristics.

次に、本実施形態の二次電池の部材の配置、構成の例について説明する。   Next, an example of the arrangement and configuration of the members of the secondary battery of this embodiment will be described.

以上のように説明してきた正極、負極、セパレータおよび非水系電解質で構成される本実施形態の二次電池は、円筒形や積層形など、種々の形状にすることができる。いずれの形状をとる場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に非水系電解質を含浸させることができる。そして、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通じる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続し、電池ケースに密閉して二次電池とすることができる。
また、ここでは液体の非水系電解質を用いた例を用いて説明したが、本実施形態の二次電池は係る形態に限定されるものではなく、例えば固体の非水系電解質を用いた二次電池、すなわち全固体電池とすることもできる。全固体電池とする場合、正極活物質以外の構成は必要に応じて変更することができる。
The secondary battery of the present embodiment constituted by the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte that have been described above can have various shapes such as a cylindrical shape and a laminated shape. In any case, the positive electrode and the negative electrode can be laminated via a separator to form an electrode body, and the obtained electrode body can be impregnated with a non-aqueous electrolyte. Then, connect between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal that communicates with the outside, and between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal that communicates with the outside using a current collecting lead or the like, and seal the battery case. It can be set as a secondary battery.
In addition, although an example using a liquid non-aqueous electrolyte has been described here, the secondary battery of the present embodiment is not limited to such a form, for example, a secondary battery using a solid non-aqueous electrolyte. That is, it can also be set as an all-solid-state battery. When it is set as an all-solid-state battery, structures other than a positive electrode active material can be changed as needed.

既述の正極活物質を用いた本実施形態の二次電池は、正極活物質として既述の表面に被膜を有するリチウムニッケル複合酸化物を用いている。このため、サイクル特性に優れた二次電池とすることができ、また充放電の際のガスの発生を特に抑制できることから安全性を向上させた二次電池とすることができる。   The secondary battery of the present embodiment using the above-described positive electrode active material uses the lithium nickel composite oxide having a coating on the surface as the positive electrode active material. For this reason, it can be set as the secondary battery excellent in cycling characteristics, and since it can suppress especially generation | occurrence | production of the gas in the case of charging / discharging, it can be set as the secondary battery which improved safety | security.

以下、実施例を参照しながら本発明を具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
Li1.03Ni0.88Co0.09Al0.03で表されるリチウムニッケル複合酸化物を用いた。このリチウムニッケル複合酸化物の粒子の走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)写真を図2に示す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
A lithium nickel composite oxide represented by Li 1.03 Ni 0.88 Co 0.09 Al 0.03 O 2 was used. A scanning electron microscope (SEM) photograph of the lithium nickel composite oxide particles is shown in FIG.

図2に示すように、用いたリチウムニッケル複合酸化物の粒子は、一次粒子が凝集して構成された二次粒子からなり、レーザー回折散乱法により求めた二次粒子の平均粒子径は12μmであり、BET法により測定した比表面積は0.33m/gであった。
[被膜形成工程]
図1に示すように、上述のリチウムニッケル複合酸化物504.6gを第1収納容器11に入れて反応容器10内に配置した後、ケイ素化合物121としてジメトキシジメチルシラン[Si(OCH(CH]12.6gを入れた第2収納容器12を、反応容器10内に配置した。
As shown in FIG. 2, the lithium nickel composite oxide particles used are composed of secondary particles formed by agglomeration of primary particles, and the average particle diameter of the secondary particles obtained by the laser diffraction scattering method is 12 μm. Yes, the specific surface area measured by the BET method was 0.33 m 2 / g.
[Film formation process]
As shown in FIG. 1, 504.6 g of the above lithium nickel composite oxide is placed in the first storage container 11 and placed in the reaction container 10, and then dimethoxydimethylsilane [Si (OCH 3 ) 2 ( The second storage container 12 containing 12.6 g of CH 3 ) 2 ] was placed in the reaction container 10.

次に、反応容器10内のキャリアガスとして乾燥エアーである計装エアー(炭酸ガス濃度440ppm、露点温度−23℃)を充填した後、ファン13により反応容器10内の雰囲気を撹拌させながら室温(25℃)で放置した。これによりリチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面にケイ素化合物であるジメトキシジメチルシランを含む気体を接触させる被膜形成工程を実施し、被膜を有する実施例1に係る正極活物質を得た。   Next, after filling instrument air (carbon dioxide concentration 440 ppm, dew point temperature −23 ° C.) as dry air as a carrier gas in the reaction vessel 10, the fan 13 is stirred at room temperature while stirring the atmosphere in the reaction vessel 10. 25 ° C.). Thereby, the film formation process which makes the gas containing the silicon compound dimethoxydimethylsilane contact the surface of the particle | grains of lithium nickel complex oxide was implemented, and the positive electrode active material which concerns on Example 1 which has a film was obtained.

得られた正極活物質をICP発光分析法で定量分析を行ったところ、ジメトキシジメチルシラン成分に由来するケイ素(Si)が0.08質量%含まれていることが確認された。   When the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry, it was confirmed that 0.08% by mass of silicon (Si) derived from the dimethoxydimethylsilane component was contained.

また、上記非水系電解質二次電池用正極活物質を高周波燃焼赤外分光法で定量分析を行ったところ、炭素(C)が0.16質量%含まれていることが確認された。
[電池特性評価]
得られた正極活物質を正極に用いたコイン型電池を作製し、充放電特性を評価した。
Moreover, when the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries was quantitatively analyzed by high-frequency combustion infrared spectroscopy, it was confirmed that 0.16% by mass of carbon (C) was contained.
[Battery characteristics evaluation]
A coin-type battery using the obtained positive electrode active material for the positive electrode was produced, and charge / discharge characteristics were evaluated.

具体的には、図3に示す2032型のコイン型電池30(以下、「コイン型電池」という)を作製し、評価した。   Specifically, a 2032 type coin-type battery 30 (hereinafter referred to as “coin-type battery”) shown in FIG. 3 was produced and evaluated.

コイン型電池30は、ケース31と、ケース31内に収容された電極32とから構成されている。   The coin battery 30 includes a case 31 and an electrode 32 accommodated in the case 31.

ケース31は、中空かつ一端が開口された正極缶311と、この正極缶311の開口部に配置される負極缶312とを有しており、負極缶312を正極缶311の開口部に配置すると、負極缶312と正極缶311との間に電極32を収容する空間が形成されるように構成されている。   The case 31 has a positive electrode can 311 that is hollow and open at one end, and a negative electrode can 312 that is disposed in the opening of the positive electrode can 311, and the negative electrode can 312 is disposed in the opening of the positive electrode can 311. A space for accommodating the electrode 32 is formed between the negative electrode can 312 and the positive electrode can 311.

また、電極32は、正極321、セパレータ322および負極323とからなり、この順で並ぶように積層されており、正極321が正極缶311の内面に接触し、負極323が負極缶312の内面に接触するようにケース31に収容されている。なお、ケース31はガスケット313を備えており、このガスケット313によって、正極缶311と負極缶312との間が非接触の状態を維持するように相対的な移動が固定されている。   The electrode 32 includes a positive electrode 321, a separator 322, and a negative electrode 323, which are stacked in this order. The positive electrode 321 contacts the inner surface of the positive electrode can 311, and the negative electrode 323 contacts the inner surface of the negative electrode can 312. It is accommodated in the case 31 so as to come into contact. The case 31 includes a gasket 313, and relative movement is fixed by the gasket 313 so that the positive electrode can 311 and the negative electrode can 312 are maintained in a non-contact state.

また、ガスケット313は、正極缶311と負極缶312との隙間を密封してケース31内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。   Further, the gasket 313 also has a function of sealing the gap between the positive electrode can 311 and the negative electrode can 312 and blocking the inside and outside of the case 31 in an airtight and liquid tight manner.

このようなコイン型電池30を、以下のようにして作製した。   Such a coin-type battery 30 was produced as follows.

初めに、得られた正極活物質52.5mgと、アセチレンブラック15mgと、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂7.5mgとを混合後、プレス成型し、直径10mmで10mg程度の重量になるまで薄膜化して、正極321を作製し、これを真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。   First, 52.5 mg of the obtained positive electrode active material, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene (PTFE) resin were mixed, then press-molded, and a thin film was obtained until the weight became about 10 mg with a diameter of 10 mm. To produce a positive electrode 321, which was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours.

次に、正極321を用いて、コイン型電池30を、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。この際、負極323には、直径14mmの円盤状に打ち抜かれたリチウム箔を用いた。   Next, using the positive electrode 321, the coin-type battery 30 was produced in a glove box in an Ar atmosphere in which the dew point was controlled at −80 ° C. At this time, a lithium foil punched into a disk shape having a diameter of 14 mm was used for the negative electrode 323.

また、セパレータ322には、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を、電解液には、1MのLiPFを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の3:7混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。 The separator 322 is a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm, and the electrolyte is a 3: 7 mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using 1M LiPF 6 as a supporting electrolyte (Toyama Chemical) Kogyo Co., Ltd.) was used.

そして、係るコイン型電池について、電池容量に対する充放電電流値の比であるCレートを0.05Cとして、カットオフ電圧4.3Vまで充電した後、カットオフ電圧3.0Vまで放電させて評価を行ったところ、充電容量が220mAh/g、放電容量が198mAh/gであった。また、交流インピーダンス法により測定した正極抵抗は2.2Ωであった。   For the coin-type battery, the C rate, which is the ratio of the charge / discharge current value to the battery capacity, is set to 0.05 C, the battery is charged to a cutoff voltage of 4.3 V, and then discharged to a cutoff voltage of 3.0 V. As a result, the charge capacity was 220 mAh / g and the discharge capacity was 198 mAh / g. Moreover, the positive electrode resistance measured by the alternating current impedance method was 2.2Ω.

なお、繰り返し充放電を行ってもコイン型電池には膨らみは見られず、ガスの発生は観察されなかった。
[実施例2]
被膜形成工程において、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物を485.1g、ケイ素化合物としてトリメトキシメチルシラン[Si(OCH(CH)]12.5gを用いた点以外は実施例1と同様にして、実施例2に係る正極活物質を得た。
In addition, even if charging / discharging was repeated, no swelling was observed in the coin-type battery, and gas generation was not observed.
[Example 2]
Example except that 485.1 g of the same lithium nickel composite oxide as in Example 1 and 12.5 g of trimethoxymethylsilane [Si (OCH 3 ) 3 (CH 3 )] as the silicon compound were used in the film forming step. In the same manner as in Example 1, a positive electrode active material according to Example 2 was obtained.

得られた正極活物質をICP発光分析法で定量分析を行ったところ、トリメトキシメチルシラン成分に由来するケイ素(Si)が0.34質量%含まれていることが確認された。   When the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry, it was confirmed that 0.34% by mass of silicon (Si) derived from the trimethoxymethylsilane component was contained.

また、得られた正極活物質を高周波燃焼赤外分光法で定量分析を行ったところ、炭素(C)が0.26質量%含まれていることが確認された。   Moreover, when the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by the high frequency combustion infrared spectroscopy, it was confirmed that 0.26 mass% of carbon (C) was contained.

さらに、本実施例で作製した正極活物質を用いた点以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、評価を行った。   Further, a coin-type battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material produced in this example was used.

その結果、充電容量が223mAh/g、放電容量が194mAh/gであった。また、交流インピーダンス法により測定した正極抵抗は3.6Ωであった。   As a result, the charge capacity was 223 mAh / g and the discharge capacity was 194 mAh / g. Moreover, the positive electrode resistance measured by the alternating current impedance method was 3.6Ω.

なお、繰り返し充放電を行ってもコイン型電池には膨らみは見られず、ガスの発生は観察されなかった。
[実施例3]
被膜形成工程において、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物を509.6g、ケイ素化合物としてオルトケイ酸テトラエチル[Si(OC]12.5gを用いた点以外は実施例1と同様にして、実施例3に係る正極活物質を得た。
In addition, even if charging / discharging was repeated, no swelling was observed in the coin-type battery, and gas generation was not observed.
[Example 3]
In the film forming step, the same as Example 1 except that 509.6 g of the same lithium nickel composite oxide as in Example 1 and tetraethyl orthosilicate [Si (OC 2 H 5 ) 4 ] 12.5 g as a silicon compound were used. Thus, a positive electrode active material according to Example 3 was obtained.

得られた正極活物質をICP発光分析法で定量分析を行ったところ、オルトケイ酸テトラエチル成分に由来するケイ素(Si)が0.31質量%含まれていることが確認された。   When the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry, it was confirmed that 0.31% by mass of silicon (Si) derived from the tetraethyl orthosilicate component was contained.

また、得られた正極活物質を高周波燃焼赤外分光法で定量分析を行ったところ、炭素(C)が0.22質量%含まれていることが確認された。   Moreover, when the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by high frequency combustion infrared spectroscopy, it was confirmed that 0.22 mass% of carbon (C) was contained.

さらに、本実施例で作製した正極活物質を用いた点以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、評価を行った。   Further, a coin-type battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material produced in this example was used.

その結果、充電容量が222mAh/g、放電容量が200mAh/gであった。また、交流インピーダンス法により測定した正極抵抗は3.3Ωであった。   As a result, the charge capacity was 222 mAh / g and the discharge capacity was 200 mAh / g. Moreover, the positive electrode resistance measured by the alternating current impedance method was 3.3Ω.

なお、繰り返し充放電を行ってもコイン型電池には膨らみは見られず、ガスの発生は観察されなかった。
[比較例1]
被膜形成工程において、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物を496.8g、ケイ素化合物としてジメトキシジメチルシラン[Si(OCH(CH]12.8gを用い、キャリアガスとして窒素ガス(炭酸ガス濃度0ppm、露点温度−50℃以下)を用いた点以外は実施例1と同様にして、比較例1に係る正極活物質を得た。
In addition, even if charging / discharging was repeated, no swelling was observed in the coin-type battery, and gas generation was not observed.
[Comparative Example 1]
In the film formation step, 496.8 g of the same lithium nickel composite oxide as in Example 1, 12.8 g of dimethoxydimethylsilane [Si (OCH 3 ) 2 (CH 3 ) 2 ] as the silicon compound, and nitrogen gas as the carrier gas A positive electrode active material according to Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon dioxide concentration was 0 ppm and the dew point temperature was −50 ° C. or lower.

得られた正極活物質をICP発光分析法で定量分析を行ったところ、ジメトキシジメチルシラン成分に由来するケイ素(Si)が0.05質量%含まれていることが確認された。   When the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry, it was confirmed that 0.05 mass% of silicon (Si) derived from the dimethoxydimethylsilane component was contained.

また、得られた正極活物質を高周波燃焼赤外分光法で定量分析を行ったところ、炭素(C)が0.15質量%含まれていることが確認された。   Moreover, when the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by the high frequency combustion infrared spectroscopy, it was confirmed that 0.15 mass% of carbon (C) was contained.

さらに、本比較例で作製した正極活物質を用いた点以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、評価を行った。   Furthermore, a coin-type battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material produced in this comparative example was used.

その結果、充電容量が222mAh/g、放電容量が199mAh/gであった。また、交流インピーダンス法により測定した正極抵抗は2.2Ωであった。
[比較例2]
被膜形成工程において、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物を447.5g、ケイ素化合物としてトリメトキシメチルシラン[Si(OCH(CH)]12.6gを用い、キャリアガスとして窒素ガス(炭酸ガス濃度0ppm、露点温度−50℃以下)を用いた点以外は実施例1と同様にして、比較例2に係る正極活物質を得た。
As a result, the charge capacity was 222 mAh / g and the discharge capacity was 199 mAh / g. Moreover, the positive electrode resistance measured by the alternating current impedance method was 2.2Ω.
[Comparative Example 2]
In the film formation step, 447.5 g of the same lithium nickel composite oxide as in Example 1, 12.6 g of trimethoxymethylsilane [Si (OCH 3 ) 3 (CH 3 )] as the silicon compound, and nitrogen gas as the carrier gas A positive electrode active material according to Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon dioxide concentration was 0 ppm and the dew point temperature was −50 ° C. or lower.

得られた正極活物質をICP発光分析法で定量分析を行ったところ、トリメトキシメチルシラン成分に由来するケイ素(Si)が0.26質量%含まれていることが確認された。   When the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry, it was confirmed that 0.26% by mass of silicon (Si) derived from the trimethoxymethylsilane component was contained.

また、得られた正極活物質を高周波燃焼赤外分光法で定量分析を行ったところ、炭素(C)が0.26質量%含まれていることが確認された。   Moreover, when the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by the high frequency combustion infrared spectroscopy, it was confirmed that 0.26 mass% of carbon (C) was contained.

さらに、本比較例で作製した正極活物質を用いた点以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、評価を行った。   Furthermore, a coin-type battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material produced in this comparative example was used.

その結果、充電容量が222mAh/g、放電容量が194mAh/gであった。また、交流インピーダンス法により測定した正極抵抗は3.1Ωであった。
[比較例3]
被膜形成工程において、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物を499.6g、ケイ素化合物としてオルトケイ酸テトラエチル[Si(OC]12.6gを用い、キャリアガスとして窒素ガス(炭酸ガス濃度0ppm、露点温度−50℃以下)を用いた点以外は実施例1と同様にして、比較例3に係る正極活物質を得た。
As a result, the charge capacity was 222 mAh / g and the discharge capacity was 194 mAh / g. Moreover, the positive electrode resistance measured by the alternating current impedance method was 3.1Ω.
[Comparative Example 3]
In the film forming step, 499.6 g of the same lithium nickel composite oxide as in Example 1 and 12.6 g of tetraethyl orthosilicate [Si (OC 2 H 5 ) 4 ] as the silicon compound were used, and nitrogen gas (carbon dioxide gas) was used as the carrier gas. A positive electrode active material according to Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the concentration was 0 ppm and the dew point temperature was −50 ° C. or lower).

得られた正極活物質をICP発光分析法で定量分析を行ったところ、オルトケイ酸テトラエチル成分に由来するケイ素(Si)が0.13質量%含まれていることが確認された。   When the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry, it was confirmed that 0.13% by mass of silicon (Si) derived from the tetraethyl orthosilicate component was contained.

また、得られた正極活物質を高周波燃焼赤外分光法で定量分析を行ったところ、炭素(C)が0.18質量%含まれていることが確認された。   Moreover, when the obtained positive electrode active material was quantitatively analyzed by the high frequency combustion infrared spectroscopy, it was confirmed that 0.18 mass% of carbon (C) was contained.

さらに、本比較例で作製した正極活物質を用いた点以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、評価を行った。   Furthermore, a coin-type battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material produced in this comparative example was used.

その結果、充電容量が225mAh/g、放電容量が201mAh/gであった。また、交流インピーダンス法により測定した正極抵抗は2.9Ωであった。
[比較例4]
被膜形成工程を実施しなかった以外は実施例1と同様にして、比較例4に係る正極活物質を製造した。
As a result, the charge capacity was 225 mAh / g and the discharge capacity was 201 mAh / g. Moreover, the positive electrode resistance measured by the alternating current impedance method was 2.9Ω.
[Comparative Example 4]
A positive electrode active material according to Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the film forming step was not performed.

従って、得られた正極活物質は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に被膜形成処理が行われておらず、表面に被膜が形成されていない。   Therefore, the obtained positive electrode active material is not subjected to a film formation treatment on the surface of the lithium nickel composite oxide particles, and no film is formed on the surface.

上記正極活物質をICP発光分析法で定量分析を行ったところ、ケイ素(Si)の含有量は0.02質量%(検出下限)未満であることが確認された。   When the above positive electrode active material was quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry, it was confirmed that the content of silicon (Si) was less than 0.02 mass% (lower detection limit).

また、上記正極活物質を高周波燃焼赤外分光法で定量分析を行ったところ、炭素(C)が0.09質量%含まれていることが確認された。   Moreover, when the said positive electrode active material was quantitatively analyzed by the high frequency combustion infrared spectroscopy, it was confirmed that 0.09 mass% of carbon (C) is contained.

さらに、本比較例で作製した正極活物質を用いた点以外は、実施例1と同様にしてコイン型電池を作製し、評価を行った。   Furthermore, a coin-type battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material produced in this comparative example was used.

その結果、充電容量が230mAh/g、放電容量が206mAh/gであった。また、交流インピーダンス法により測定した正極抵抗は2.4Ωであった。
[ケイ素化合物の加水分解率]
実施例1〜3と比較例1〜3で得られた正極活物質について、ケイ素(Si)と炭素(C)の分析値から、被膜形成処理によるケイ素化合物の加水分解率(%)を既述の(1)式、(2)式により算出した。
As a result, the charge capacity was 230 mAh / g and the discharge capacity was 206 mAh / g. Moreover, the positive electrode resistance measured by the alternating current impedance method was 2.4Ω.
[Hydrolysis rate of silicon compound]
Regarding the positive electrode active materials obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the hydrolysis rate (%) of the silicon compound by the film formation treatment is described from the analysis values of silicon (Si) and carbon (C). (1) and (2).

(2)式中の(被膜のC/Siモル比)を算出する際の[(被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)−(リチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)]は、各実施例、比較例において被膜形成処理後に得られた正極活物質の炭素量(各実施例、比較例のC分析値)から、被膜形成処理を実施する前の炭素量(比較例4のC分析値)を差し引いた数値を炭素の原子量で割った値を用いた。   (2) When calculating (C / Si molar ratio of coating film) in the formula [(number of carbon moles of particles of lithium nickel composite oxide provided with coating film)-(carbon moles of particles of lithium nickel composite oxide] Number)] is the amount of carbon before carrying out the film formation treatment from the carbon amount of the positive electrode active material obtained after the film formation treatment in each example and comparative example (C analysis value of each example and comparative example) ( The value obtained by subtracting the C analysis value of Comparative Example 4) by the atomic weight of carbon was used.

例えば、実施例1の場合、被膜形成処理を実施した後の炭素量は0.16質量%であり、比較例4の被膜形成処理を実施する前の炭素量は0.09質量%であるので、被膜に含まれる炭素量は0.07質量%となる。そして、算出した上記被膜に含まれる炭素量0.07質量%を炭素の原子量で割ったものを、実施例1における(2)式中の、[(被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)−(リチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)]とした。   For example, in the case of Example 1, the carbon amount after performing the film forming process is 0.16% by mass, and the carbon amount before performing the film forming process of Comparative Example 4 is 0.09% by mass. The amount of carbon contained in the coating is 0.07% by mass. Then, the value obtained by dividing the calculated amount of carbon 0.07% by mass contained in the coating by the atomic weight of carbon in the formula (2) in Example 1 [(particles of lithium nickel composite oxide provided with coating The number of carbon moles of the lithium nickel composite oxide particles)].

また、(2)式中の(被膜を備えたリチウムニッケル複合酸化物の粒子のケイ素モル数)は、各実施例、比較例のSi分析値をケイ素の原子量で割ったものを用いた。   Further, (the number of moles of silicon in the particles of the lithium nickel composite oxide provided with a coating) in the formula (2) was obtained by dividing the Si analysis value of each example and comparative example by the atomic weight of silicon.

算出した加水分解率の結果を表1にあわせて示す。   The results of the calculated hydrolysis rate are shown together in Table 1.

実施例1〜3は炭酸ガス濃度が500ppm以下であり、かつ露点温度が−50℃より高く0℃以下のキャリアガスを用い、被膜形成工程を実施した。 In Examples 1 to 3, the film forming step was performed using a carrier gas having a carbon dioxide gas concentration of 500 ppm or less and a dew point temperature higher than −50 ° C. and 0 ° C. or lower.

一方、比較例1〜3は炭酸ガス濃度が0ppm、露点温度が−50℃以下のキャリアガスを用いて被膜形成工程を実施した。   On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the film forming step was performed using a carrier gas having a carbon dioxide gas concentration of 0 ppm and a dew point temperature of −50 ° C. or lower.

その結果、実施例1〜3で得られた正極活物質の被膜に含まれるケイ素化合物の加水分解率は、比較例1〜3の正極活物質の被膜に含まれるケイ素化合物の加水分解率よりも高くなっていることが確認できた。   As a result, the hydrolysis rate of the silicon compound contained in the positive electrode active material coatings obtained in Examples 1 to 3 was higher than the hydrolysis rate of the silicon compound contained in the positive electrode active material coatings of Comparative Examples 1 to 3. It was confirmed that it was higher.

このため、被膜を形成する際に同じケイ素化合物を用いた実施例1と比較例1とを比較すると実施例1、比較例1はC/Si(炭素/ケイ素)の質量比がそれぞれ2.00、3.00であり、実施例1の方が低くなっていることが確認できた。すなわち、実施例1の方が、被膜の中の炭素の質量割合が抑制されており、実施例1の正極活物質を用いた二次電池において、充放電を繰り返し行った場合でもガスの発生を抑制できていた。   For this reason, when Example 1 and Comparative Example 1 using the same silicon compound when forming a film are compared, Example 1 and Comparative Example 1 have a mass ratio of C / Si (carbon / silicon) of 2.00. 3.00 and it was confirmed that Example 1 was lower. That is, in Example 1, the mass ratio of carbon in the coating is suppressed, and in the secondary battery using the positive electrode active material of Example 1, gas is generated even when charging and discharging are repeated. It was able to be suppressed.

なお、被膜を形成する際に同じケイ素化合物を用いた実施例2と比較例2、実施例3と比較例3を比較した場合でも同様の傾向が見られた。   In addition, even when Example 2 and Comparative Example 2, and Example 3 and Comparative Example 3 using the same silicon compound when forming a film were compared, the same tendency was seen.

また、既述のように正極活物質を用いた二次電池を繰り返し充放電を行うと、被膜中の一定割合以上の炭素が原因となってガスを生じる場合がある。このため、被膜中の炭素の質量割合を低減することで係るガスの発生を抑制し、二次電池としての安全性が向上する。被膜は、大気暴露による表面酸化の抑制に寄与する他、リチウムイオン二次電池の正極に用いた場合においては、電解液との反応による表面劣化を抑制でき、さらなるガス発生量の抑制、サイクル特性の向上などに寄与する。   Further, as described above, when a secondary battery using a positive electrode active material is repeatedly charged and discharged, gas may be generated due to a certain ratio or more of carbon in the coating. For this reason, generation | occurrence | production of the gas concerned is suppressed by reducing the mass ratio of the carbon in a film, and the safety | security as a secondary battery improves. In addition to contributing to the suppression of surface oxidation due to atmospheric exposure, the coating can suppress surface degradation due to reaction with the electrolyte when used in the positive electrode of a lithium ion secondary battery, further reducing the amount of gas generated, and cycle characteristics Contributes to the improvement of

また、実施例1〜3と比較例4とを比較すると、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に被膜を形成した実施例1〜3の正極活物質は、被膜が形成されてない比較例4の正極活物質と同程度の充放電容量と正極抵抗が得られていることが確認できる。従って、電池特性を大幅に損なうことなく被膜が形成されていることも確認できた。   Further, when Examples 1 to 3 and Comparative Example 4 are compared, the positive electrode active materials of Examples 1 to 3 in which a film is formed on the surface of the lithium nickel composite oxide particles are comparative examples 4 in which no film is formed. It can be confirmed that the same charge / discharge capacity and positive electrode resistance as those of the positive electrode active material were obtained. Therefore, it was also confirmed that a film was formed without significantly impairing the battery characteristics.

Claims (5)

一般式:LiNi1―x―yCoAl2+α(式中、xは0.01≦x≦0.20、yは0.01≦y≦0.15、zは0.90≦z≦1.20、αは−0.2≦α≦0.2)で表されるリチウムニッケル複合酸化物の粒子と、
前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面の少なくとも一部に配置された、ケイ素化合物の加水分解物を含有する被膜とを有し、
ケイ素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下、かつ炭素含有量が0.01質量%以上0.5質量%以下であり、
前記被膜に含まれる前記ケイ素化合物の加水分解率が85%以上100%以下である非水系電解質二次電池用正極活物質。
General formula: Li z Ni 1-xy Co x Al y O 2 + α (wherein x is 0.01 ≦ x ≦ 0.20, y is 0.01 ≦ y ≦ 0.15, z is 0.90) ≦ z ≦ 1.20, α is a particle of lithium nickel composite oxide represented by −0.2 ≦ α ≦ 0.2),
A film containing a hydrolyzate of a silicon compound, disposed on at least a part of the surface of the particles of the lithium nickel composite oxide,
The silicon content is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less, and the carbon content is 0.01 mass% or more and 0.5 mass% or less,
The positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries whose hydrolysis rate of the said silicon compound contained in the said film is 85% or more and 100% or less.
前記加水分解率が、式(A)から求められる請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
(加水分解率)=[(ケイ素化合物に含まれるアルコキシ基の数)−(被膜中に残存したアルコキシ基の数)]/(ケイ素化合物に含まれるアルコキシ基の数)×100 ・・・(A)
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the hydrolysis rate is obtained from the formula (A).
(Hydrolysis rate) = [(Number of alkoxy groups contained in silicon compound) − (Number of alkoxy groups remaining in coating)] / (Number of alkoxy groups contained in silicon compound) × 100 (A )
前記加水分解率が、式(1)、式(2)から求められる請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。
(加水分解率)=[(前記ケイ素化合物のC/Siモル比)−(前記被膜のC/Siモル比)]/[(前記ケイ素化合物のC/Siモル比)−(前記ケイ素化合物が完全に加水分解された場合のC/Siモル比)]×100 ・・・(1)
(前記被膜のC/Siモル比)=[(前記被膜を備えた前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)−(前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子の炭素モル数)]/(前記被膜を備えた前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子のケイ素モル数)・・・(2)
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the hydrolysis rate is obtained from the formulas (1) and (2).
(Hydrolysis rate) = [(C / Si molar ratio of the silicon compound) − (C / Si molar ratio of the coating)] / [(C / Si molar ratio of the silicon compound) − (the silicon compound is completely C / Si molar ratio when hydrolyzed to 1)] × 100 (1)
(C / Si molar ratio of the coating) = [(number of carbon moles of particles of the lithium nickel composite oxide provided with the coating) − (number of carbon moles of particles of the lithium nickel composite oxide)] / (above Number of silicon moles of the lithium nickel composite oxide particles provided with a coating) (2)
一般式:LiNi1―x―yCoAl2+α(式中、xは0.01≦x≦0.20、yは0.01≦y≦0.15、zは0.90≦z≦1.20、αは−0.2≦α≦0.2)で表されるリチウムニッケル複合酸化物の粒子と、キャリアガスにケイ素化合物を添加した雰囲気ガスと、を接触させる被膜形成工程を有し、
前記被膜形成工程は、炭酸ガス濃度が500ppm以下であり、かつ露点温度が−50℃より高く0℃以下のキャリアガスを用いて実施する非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
General formula: Li z Ni 1-xy Co x Al y O 2 + α (wherein x is 0.01 ≦ x ≦ 0.20, y is 0.01 ≦ y ≦ 0.15, z is 0.90) ≦ z ≦ 1.20, α is −0.2 ≦ α ≦ 0.2), and a film is formed by contacting particles of lithium-nickel composite oxide and an atmosphere gas obtained by adding a silicon compound to a carrier gas. Having a process,
The said film formation process is a manufacturing method of the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries implemented using the carrier gas whose carbon dioxide gas concentration is 500 ppm or less and whose dew point temperature is higher than -50 degreeC and 0 degreeC or less.
前記ケイ素化合物が、沸点が300℃以下のアルコキシシラン化合物である請求項4に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the silicon compound is an alkoxysilane compound having a boiling point of 300 ° C. or less.
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