JP2019091638A - Positive electrode and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

To provide a technology capable of improving thermal stability of a lithium ion secondary battery while using a lithium nickel composite oxide.SOLUTION: A positive electrode includes, in a positive electrode active material layer: a composite particle obtained by coating a particle of a lithium nickel composite oxide with a particle of a first material obtained by carbon-coating of an olivine structure LiMPO(where, M represents at least one element selected from among Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te and Mo, and 0<h<2), the lithium nickel composite oxide being represented by general formula: LiNiCoAlDO(where, 0.2≤a≤2, 0.6≤b, b+c+d+e=1, 0≤e<1, D represents at least one element selected from among W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Mn, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P and V, and 1.7≤f≤3); and a particle of a second material obtained by carbon-coating an olivine structure LiMPO(where M represents at least one element selected from among Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te and Mo, and 0<h<2). When the positive electrode active material layer is 100 pts.mass, the first material and the second material are included by 20 pts.mass or more and 30 pts.mass or less. When the amount of the second material is 100 pts.mass, the amount of the first material included in the composite particle is 20 pts.mass or more and 100 pts.mass or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、正極及びリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode and a lithium ion secondary battery.

二次電池の高容量な正極活物質として、LiCoO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3等のリチウム金属複合酸化物が知られている。
この種のリチウム金属複合酸化物は、高容量である反面、熱安定性に劣ると考えられている。正極に高い容量と優れた熱安定性とを付与するために、複数の正極活物質を併用する技術が提案されている。
Lithium metal composite oxides such as LiCoO 2 and LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 are known as high-capacity positive electrode active materials for secondary batteries.
This type of lithium metal composite oxide is considered to be low in thermal stability while having high capacity. In order to provide the positive electrode with high capacity and excellent thermal stability, a technique in which a plurality of positive electrode active materials are used in combination has been proposed.

例えば、特許文献1には、LiCoOとLiFePOとを併用した正極活物質が開示されている。特許文献1では、このうちLiCoOを第1のリチウム含有金属複合酸化物の一種とし、LiFePOを第2のリチウム含有金属複合酸化物の一種としている。そして、当該特許文献1は、第2のリチウム含有金属複合酸化物を、第1のリチウム含有金属複合酸化物よりも抵抗が高く、リチウム対電位(Li/Li)が低いとしている。第2のリチウム含有金属複合酸化物は、所謂オリビン構造の正極活物質であり、熱安定性に優れた正極活物質であることが知られている。
特許文献1には、第2のリチウム含有金属複合酸化物を第1のリチウム含有金属複合酸化物の粒子の表面全部にコートすることで、二次電池の内部短絡時、負極から正極に伝えられる多量のリチウムイオン及び電子の移動速度を緩和させて、瞬間的な過電流の発生による発熱を防止できる旨や、その結果、二次電池の熱的安全性を高め得る旨が記載されている。
For example, Patent Document 1 discloses a positive electrode active material in which LiCoO 2 and LiFePO 4 are used in combination. In Patent Document 1, LiCoO 2 is one of the first lithium-containing metal complex oxides, and LiFePO 4 is one of the second lithium-containing metal complex oxides. And the said patent document 1 makes resistance of a 2nd lithium containing metal complex oxide higher than a 1st lithium containing metal complex oxide, and makes it a lithium pair electric potential (Li / Li <+> ) is low. The second lithium-containing metal composite oxide is a so-called olivine positive electrode active material, and is known to be a positive electrode active material excellent in thermal stability.
According to Patent Document 1, the second lithium-containing metal complex oxide is coated on the entire surface of the particles of the first lithium-containing metal complex oxide, whereby it is transmitted from the negative electrode to the positive electrode during an internal short circuit of the secondary battery. It is described that the transfer speed of a large amount of lithium ions and electrons can be relaxed to prevent heat generation due to the generation of a momentary overcurrent, and as a result, the thermal safety of the secondary battery can be enhanced.

上記した特許文献1の技術に基づき、リチウム金属複合酸化物をオリビン構造の正極活物質でコートしてリチウムイオン二次電池の正極に用いれば、リチウムイオン二次電池に高い容量と優れた熱安定性とを付与できる可能性がある。   If lithium metal complex oxide is coated with a positive electrode active material of an olivine structure and used as a positive electrode of a lithium ion secondary battery based on the technology of Patent Document 1 described above, high capacity and excellent thermal stability for lithium ion secondary battery There is a possibility of giving a sex.

ところで、近年、リチウムイオン二次電池については、更なる容量の増大が望まれている。このため、リチウム金属複合酸化物として更に高容量のものを使用することが検討されている。リチウム金属複合酸化物のうち、ニッケルを多く含有するリチウムニッケル複合酸化物は、高容量だとされている。例えば特許文献2には、正極活物質として、一般式LiNiM1(M1は、Mg、Co、Mn、Alから選ばれる一種以上の金属元素、0.4<c<0.95、c+d=1)が挙げられている。特許文献2の実施例では、正極活物質として、LiNi0.8Co0.15Al0.05が用いられている。 By the way, in recent years, further increase in capacity is desired for lithium ion secondary batteries. For this reason, it is considered to use a higher capacity lithium metal composite oxide. Among lithium metal composite oxides, lithium nickel composite oxide containing a large amount of nickel is considered to have a high capacity. For example, Patent Document 2, as a positive electrode active material, the general formula LiNi c M1 d O 2 (M1 are, Mg, Co, Mn, at least one metallic element selected from Al, 0.4 <c <0.95, c + d = 1) is mentioned. In Examples in Patent Document 2, as a positive electrode active material, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is used.

この種のリチウムニッケル複合酸化物は、ニッケル含有量の少ないリチウム金属複合酸化物に比べて、更に高容量である反面、より一層熱安定性に劣る。したがって、当該リチウムニッケル複合酸化物を用い、かつ、リチウムイオン二次電池に優れた熱安定性を付与し得る技術が望まれている。   While this type of lithium nickel composite oxide has a higher capacity than a lithium metal composite oxide having a low nickel content, it has further inferior thermal stability. Therefore, a technique using the lithium nickel composite oxide and capable of imparting excellent thermal stability to a lithium ion secondary battery is desired.

特表2010−517218号公報Japanese Patent Publication No. 2010-517218 特開2009−54318号公報JP, 2009-54318, A

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、リチウムニッケル複合酸化物を正極に用いたリチウムイオン二次電池の熱安定性を向上させ得る技術を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technology capable of improving the thermal stability of a lithium ion secondary battery using a lithium nickel composite oxide as a positive electrode.

本発明の正極は、
オリビン構造のLiMPO(MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)を炭素被覆した第1材料の粒子で、一般式:LiNiCoAl(0.2≦a≦2、0.6≦b、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Mn、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウムニッケル複合酸化物の粒子を被覆した複合体粒子と、
オリビン構造のLiMPO(MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)を炭素被覆した第2材料の粒子と、を正極活物質層に含み、
前記正極活物質層を100質量部としたときに、前記第1材料及び第2材料を20質量部以上30質量部以下含み、
前記第2材料の量を100質量部としたときに、前記複合体粒子に含まれる前記第1材料の量は、20質量部以上100質量部以下である、正極である。
The positive electrode of the present invention is
LiM h PO 4 of olivine structure (M is at least one element selected from Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te and Mo , 0 <h <2) with particles of a first material which is carbon-coated, the general formula: Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2,0.6 ≦ b, b + c + d + e = 1: 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Mn, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, At least one element selected from Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f ≦ 3 Composite particles coated with particles of lithium nickel composite oxide represented by
LiM h PO 4 of olivine structure (M is at least one element selected from Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te and Mo , Particles of the second material carbon-coated with 0 <h <2) in the positive electrode active material layer,
When the positive electrode active material layer is 100 parts by mass, it contains 20 parts by mass or more and 30 parts by mass or less of the first material and the second material,
When the amount of the second material is 100 parts by mass, the amount of the first material contained in the composite particles is 20 parts by mass or more and 100 parts by mass or less.

本発明の正極は、リチウムニッケル複合酸化物を用い、かつ、リチウムイオン二次電池の熱安定性を向上させ得るものである。   The positive electrode of the present invention uses a lithium nickel composite oxide and can improve the thermal stability of a lithium ion secondary battery.

以下、本発明の正極、及び、本発明の正極を有する本発明のリチウムイオン二次電池について詳細に説明する。   Hereinafter, the lithium ion secondary battery of the present invention having the positive electrode of the present invention and the positive electrode of the present invention will be described in detail.

なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「x〜y」は、下限x及び上限yをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、並びに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで新たな数値範囲を構成し得る。更に、上記の何れかの数値範囲内から任意に選択した数値を新たな数値範囲の上限、下限の数値とすることができる。   In addition, unless otherwise indicated, the numerical range “x to y” described in the present specification includes the lower limit x and the upper limit y in the range. And, new numerical ranges can be configured by arbitrarily combining these upper and lower limits and the numerical values listed in the examples. Furthermore, numerical values arbitrarily selected from any of the above numerical ranges can be used as the upper and lower numerical values of the new numerical range.

(正極)
本発明の正極は、複合体粒子と第2材料の粒子とを正極活物質層に含む。
このうち複合体粒子は、第1材料の粒子でリチウムニッケル複合酸化物の粒子を被覆したものである。第1材料とは、オリビン構造のLiMPO(MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)を炭素被覆したものである。
また、リチウムニッケル複合酸化物とは、一般式:LiNiCoAl(0.2≦a≦2、0.6≦b、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Mn、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表される化合物である。
更に、第2材料とは、オリビン構造のLiMPO(MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)を炭素被覆したものである。
(Positive electrode)
The positive electrode of the present invention includes composite particles and particles of the second material in a positive electrode active material layer.
Among these, the composite particles are obtained by coating the particles of the lithium nickel composite oxide with particles of the first material. The first material is LiM h PO 4 of olivine structure (M is Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te, and Mo At least one element to be selected, 0 <h <2) is coated with carbon.
Further, the lithium nickel composite oxide represented by the general formula: Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2,0.6 ≦ b, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Mn, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, At least one element selected from Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, and a compound represented by 1.7 ≦ f ≦ 3) .
Further, the second material is LiM h PO 4 of olivine structure (M is Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te and Carbon coated with at least one element selected from Mo, 0 <h <2).

なお、本発明の正極における第1材料及び第2材料は、ともに、オリビン構造のLiMPOを炭素被覆したものを意味する。後述するように、本発明の正極においては、複合体粒子に含まれる第1材料の量と、第2材料の量と、の関係が規定されるため、本明細書においては、便宜的に、両者を第1材料及び第2材料と区別した。したがって、本発明の正極においては、第1材料と第2材料とが同じ組成であっても良いし、第1材料の粒子と第2材料の粒子とが同じ組成かつ同じ形状であっても良い。 In addition, the 1st material and the 2nd material in the positive electrode of the present invention mean what carried out carbon coating of LiM h PO 4 of olivine structure. As described later, in the positive electrode of the present invention, since the relationship between the amount of the first material contained in the composite particles and the amount of the second material is defined, in the present specification, for convenience, Both were distinguished from the 1st material and the 2nd material. Therefore, in the positive electrode of the present invention, the first material and the second material may have the same composition, or the particles of the first material and the particles of the second material may have the same composition and the same shape. .

本発明の正極における第1材料の粒子及び第2材料の粒子は、ともに、オリビン構造のLiMPOを炭素被覆した粒子である。したがって、本発明の正極活物質は、オリビン構造のLiMPOを炭素被覆した粒子を複数含み、一部の当該粒子はリチウムニッケル複合酸化物の粒子を被覆して複合体粒子を構成し、他の当該粒子は複合体粒子とともに正極活物質層に含まれるといえる。オリビン構造のLiMPOを炭素被覆した複数の粒子のうち、複合体粒子を構成する方の粒子が第1材料の粒子であり、複合体粒子とともに正極活物質層を構成する方の粒子が第2材料の粒子である。 Both the particles of the first material and the particles of the second material in the positive electrode of the present invention are carbon-coated particles of LiM h PO 4 of olivine structure. Therefore, the positive electrode active material of the present invention contains a plurality of carbon-coated particles of LiM h PO 4 of olivine structure, and some of the particles cover the particles of lithium nickel composite oxide to constitute composite particles, The other particles can be said to be included in the positive electrode active material layer together with the composite particles. Among the plurality of carbon-coated particles of LiM h PO 4 having an olivine structure, the particles constituting the composite particles are particles of the first material, and the particles constituting the positive electrode active material layer together with the composite particles are It is a particle of the second material.

本発明の正極においては、オリビン構造のLiMPOを炭素被覆した粒子を、複合体粒子を構成する態様と、複合体粒子とともに正極活物質層に含まれる態様と、の2通りの態様で正極活物質層に存在させる、ということもできる。 In the positive electrode of the present invention, the particle coated with LiM h PO 4 having an olivine structure on carbon is divided into two types, an aspect of constituting composite particles and an aspect of being contained in the positive electrode active material layer together with the composite particles. It can also be said to be present in the positive electrode active material layer.

また、本発明の正極は、正極活物質層を100質量部としたときに、第1材料及び第2材料を20質量部以上30質量部以下含む。更に、本発明の正極において、第2材料の量を100質量部としたときに、複合体粒子に含まれる第1材料の量は、20質量部以上100質量部以下である。   In addition, the positive electrode of the present invention includes the first material and the second material in an amount of 20 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the positive electrode active material layer. Furthermore, in the positive electrode of the present invention, when the amount of the second material is 100 parts by mass, the amount of the first material contained in the composite particles is 20 parts by mass or more and 100 parts by mass or less.

正極活物質層にリチウムニッケル複合酸化物を含む正極を、上記のように構成することで、リチウムニッケル複合酸化物を用いかつ熱安定性の向上した正極が得られる。その理由は定かではないが、正極をこのように構成することで、リチウムイオン二次電池の電池抵抗を、低過ぎずかつ高過ぎない、好適な範囲に納めることができると考えられる。   By configuring the positive electrode including the lithium nickel composite oxide in the positive electrode active material layer as described above, a positive electrode using the lithium nickel composite oxide and having improved thermal stability can be obtained. Although the reason is not clear, it is considered that by configuring the positive electrode in this way, the battery resistance of the lithium ion secondary battery can be contained in a suitable range that is neither too low nor too high.

リチウムイオン二次電池の電池抵抗が高過ぎれば、リチウムイオン二次電池の容量が低下する虞がある。また、リチウムイオン二次電池の電池抵抗が低過ぎれば、正極が熱安定性に劣り、その結果、リチウムイオン二次電池の熱安定性が悪くなる虞がある。
本発明の正極では、第1材料の量及び第2材料の量を上記の範囲内とすることで、リチウムイオン二次電池の電池抵抗を、低過ぎずかつ高過ぎない、好適な範囲に納めることができる。このため、本発明の正極では、正極活物質層にリチウムニッケル複合酸化物を用いるにも拘わらず、優れた熱安定性を発揮する。当然乍ら、正極活物質層にリチウムニッケル複合酸化物を有することで、本発明の正極は容量の大きなものとなる。
If the battery resistance of the lithium ion secondary battery is too high, the capacity of the lithium ion secondary battery may be reduced. In addition, if the battery resistance of the lithium ion secondary battery is too low, the positive electrode is inferior in thermal stability, and as a result, the thermal stability of the lithium ion secondary battery may be deteriorated.
In the positive electrode of the present invention, by setting the amount of the first material and the amount of the second material within the above ranges, the battery resistance of the lithium ion secondary battery is within the preferable range which is neither too low nor too high. be able to. Therefore, the positive electrode of the present invention exhibits excellent thermal stability despite the use of the lithium-nickel composite oxide in the positive electrode active material layer. As a matter of course, by having the lithium nickel composite oxide in the positive electrode active material layer, the positive electrode of the present invention has a large capacity.

また、本発明の正極では、オリビン構造のLiMPOを炭素被覆した粒子を、複合体粒子を構成する第1材料の粒子、及び、複合体粒子とともに正極活物質層に含まれる第2材料の粒子、という2通りの態様で正極活物質層に存在させる。このことで、正極活物質層に第1材料の粒子のみ、又は第2材料の粒子のみを有する場合に比べて、リチウムイオン二次電池の電池抵抗をコントロールし易くなると考えられる。 In addition, in the positive electrode of the present invention, particles obtained by carbon-coating LiM h PO 4 having an olivine structure with particles of the first material constituting the composite particles, and the second material contained in the positive electrode active material layer together with the composite particles The particles are present in the positive electrode active material layer in two ways. This is considered to make it easier to control the battery resistance of the lithium ion secondary battery, as compared to the case where only the particles of the first material or the particles of the second material are included in the positive electrode active material layer.

以下、必要に応じて、第1材料および第2材料を総称してオリビン材料と称する場合がある。また、第1材料の粒子及び第2材料の粒子を総称して、オリビン粒子と称する場合がある。   Hereinafter, if necessary, the first material and the second material may be collectively referred to as an olivine material. Also, the particles of the first material and the particles of the second material may be collectively referred to as olivine particles.

複合体粒子に含まれるリチウムニッケル複合酸化物としては、一般式:LiNiCoAl(0.2≦a≦2、0.6≦b、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Mn、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるものが使用される。
高容量である点から、このうち、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoAl(0.2≦a≦1.7、0.6≦b、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、Zr、S、Si、Na、K、Mnから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される化合物が好ましい。
The lithium nickel composite oxide contained in the composite particles, the general formula: Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2,0.6 ≦ b, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Mn, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, At least one element selected from Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, and represented by 1.7 ≦ f ≦ 3) Are used.
From the viewpoint of high capacity, of the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 1.7,0.6 ≦ b, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is at least one element selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, Zr, S, Si, Na, K, and Mn, 1.7 ≦ f ≦ 2.1 The compounds represented by) are preferred.

上記b、c、d及びeの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、b及びcについては0.6≦b<1かつ0<c<0.4であるのが良い。d、eについては、0<d<0.4及び/又は0<e<0.4であるのが良い。
このうちbについては、0.6≦b≦0.97、0.7≦b≦0.95、0.75≦b≦0.92、0.8≦b≦0.9の何れかの範囲内であることがより好ましい。
cについては、0.05<c<0.3、0.08<c<0.25、0.085<c<0.2、0.09<c<0.17の何れかの範囲内であることがより好ましい。
dについては、0≦d<0.3、0.005<d<0.05、0.01<d<0.04、0.015<d<0.032の何れかの範囲内であることがより好ましい。
eについては、0≦e<0.3、0.005<e<0.05、0.01<e<0.04、0.015<e<0.032の何れかの範囲内であることがより好ましい。
The values of b, c, d and e are not particularly limited as long as the above conditions are satisfied, but for b and c, 0.6 ≦ b <1 and 0 <c <0.4. Is good. For d and e, it is preferable that 0 <d <0.4 and / or 0 <e <0.4.
Among these, for b, the range of 0.6 ≦ b ≦ 0.97, 0.7 ≦ b ≦ 0.95, 0.75 ≦ b ≦ 0.92, 0.8 ≦ b ≦ 0.9 It is more preferable that it is inside.
For c, it is preferable that 0.05 <c <0.3, 0.08 <c <0.25, 0.085 <c <0.2, or 0.09 <c <0.17. It is more preferable that
As for d, it is in the range of 0 ≦ d <0.3, 0.005 <d <0.05, 0.01 <d <0.04, 0.015 <d <0.032. Is more preferred.
As for e, it is in the range of 0 ≦ e <0.3, 0.005 <e <0.05, 0.01 <e <0.04, 0.015 <e <0.032. Is more preferred.

a、fについては一般式で規定する範囲内の数値であればよく、aは、0.5≦a≦1.5の範囲内が好ましく、0.7≦a≦1.3の範囲内がより好ましく、0.9≦a≦1.2の範囲内がさらに好ましい。fについては、f=2を例示することができる。   The values of a and f may be numerical values within the range defined by the general formula, and a is preferably in the range of 0.5 ≦ a ≦ 1.5, and is in the range of 0.7 ≦ a ≦ 1.3. The range of 0.9 ≦ a ≦ 1.2 is more preferable. About f, f = 2 can be illustrated.

層状岩塩構造のリチウムニッケル複合酸化物の具体例としては、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.75Co0.1Mn0.15、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiNi0.82Co0.15Al0.03、LiNi0.83Co0.154Al0.016、LiNi0.887Co0.095Al0.018、LiNi0.825Co0.145Al0.029、及びLiNi0.874Co0.097Al0.029が挙げられる。 Specific examples of the lithium nickel composite oxide having a layered rock salt structure, LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2, LiNi 0.75 Co 0.1 Mn 0.15 O 2, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 , LiNi 0.83 Co 0.154 Al 0.016 O 2 , LiNi 0.887 Co 0.095 Al 0 Examples include 018 O 2 , LiNi 0.825 Co 0.145 Al 0.029 O 2 , and LiNi 0.874 Co 0.097 Al 0.029 O 2 .

リチウムニッケル複合酸化物の粒子の形状は特に制限されるものではないが、平均粒子径でいうと、100μm以下が好ましく、0.1μm以上50μm以下がより好ましく、1μm以上20μm以下が更に好ましく、5μm以上15μm以下が最も好ましい。0.1μm未満では、電極を製造した際に集電体との密着性が損なわれやすいなどの不具合を生じることがある。100μmを超えると電極の大きさに影響を与えたり、二次電池を構成するセパレータを損傷したりするなどの不具合を生じることがある。なお、本明細書における平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で湿式測定により計測した場合のD50の値を意味する。湿式測定が困難な試料であれば、乾式測定を行っても良い。   The shape of the particles of the lithium nickel composite oxide is not particularly limited, but in terms of average particle diameter, it is preferably 100 μm or less, more preferably 0.1 μm to 50 μm, still more preferably 1 μm to 20 μm, and 5 μm The thickness is preferably 15 μm or less. If the thickness is less than 0.1 μm, problems may occur such as adhesion to the current collector is easily impaired when the electrode is manufactured. If it exceeds 100 μm, the size of the electrode may be affected, or the separator of the secondary battery may be damaged. In addition, the average particle diameter in this specification means the value of D50 at the time of measuring by wet measurement with a common laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus. If it is a sample for which wet measurement is difficult, dry measurement may be performed.

リチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率は、併用するオリビン粒子の体積抵抗率よりも大きいのが好ましい。但し、体積抵抗率の過大なリチウムニッケル複合酸化物の粒子は、オリビン粒子の体積抵抗率とのバランス上、好ましくない場合がある。したがって、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率にもまた好適な範囲があると考えられる。具体的には、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率は、3000Ω・cm以下であるのが好ましく、2000Ω・cm以下であるのがより好ましく、1000Ω・cm以下であるのが更に好ましく、500Ω・m以下であるのがなお好ましく、100Ω・m以下であるのが特に好ましい。なおリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率の下限は特に限定しないが、強いて言えば当該下限として5Ω・cm以上を例示できる。体積抵抗率の測定方法については実施例の欄にて詳説する。   The volume resistivity of the lithium nickel composite oxide particles is preferably larger than that of the olivine particles used in combination. However, particles of lithium nickel composite oxide having an excessive volume resistivity may not be preferable in terms of balance with the volume resistivity of olivine particles. Therefore, it is considered that the volume resistivity of the lithium-nickel composite oxide particles also has a suitable range. Specifically, the volume resistivity of the lithium nickel composite oxide particles is preferably 3000 Ω · cm or less, more preferably 2000 Ω · cm or less, and still more preferably 1000 Ω · cm or less. It is more preferably 500 Ω · m or less, and particularly preferably 100 Ω · m or less. The lower limit of the volume resistivity of the particles of the lithium nickel composite oxide is not particularly limited, but if it is strong, 5 Ω · cm or more can be exemplified as the lower limit. The method of measuring the volume resistivity will be described in detail in the section of Examples.

オリビン粒子は、オリビン構造のLiMPO(MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)の少なくとも一部が炭素で被覆されたものであり、粒子状をなす。 The olivine particles are selected from LiM h PO 4 of olivine structure (M is Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te, and Mo At least a part of at least one element, 0 <h <2) is coated with carbon and has a particulate form.

上記LiMPOのMは、Mn、Fe、Co、Ni、Mg、V、Teから選ばれる少なくとも1の元素であり、かつ、0.6<h<1.1であるのが好ましい。また、当該Mは、Mn及び/又はFeであり、0.9<h<1.1であるのがより好ましく、h=1であるのが更に好ましい。当該MはMn及びFeであり、0.9<h<1.1であるのがより好ましく、h=1であるのが更に好ましい。
オリビン構造のLiMPOとしては、例えば、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPO、LiVPO、LiTePO、LiV2/3PO、LiFe2/3PO、LiMn7/8Fe1/8PO、LiMn7/10Fe3/10PO、LiMn0.68Fe0.27POが挙げられる。このうちLiFePOが熱安定性の点から好ましい。その理由は以下のように推測される。LiFePOは放電時に比較的平坦な放電曲線を示す。そうすると、仮に、リチウムイオン二次電池の正極と負極が短絡して急激な放電が生じたとしても、LiFePOの存在箇所では放電に伴う急激な電位差が生じにくい。そのため、電極内の他の箇所からの電荷移動を誘起しにくく、過電流の発生を抑制することができる。その結果、二次電池の発熱を好適に抑制することができる。
なお、LiFePOのFeの一部をMnで置換したLiFeMn1−xPOもまた、LiFePOと同様に好ましく使用し得る。
M of LiM h PO 4 is at least one element selected from Mn, Fe, Co, Ni, Mg, V, and Te, and preferably 0.6 <h <1.1. In addition, the M is Mn and / or Fe, more preferably 0.9 <h <1.1, and still more preferably h = 1. The M is Mn and Fe, more preferably 0.9 <h <1.1, and still more preferably h = 1.
The LiM h PO 4 of olivine structure, for example, LiFePO 4, LiCoPO 4, LiNiPO 4, LiMnPO 4, LiVPO 4, LiTePO 4, LiV 2/3 PO 4, LiFe 2/3 PO 4, LiMn 7/8 Fe 1 / 8 PO 4, LiMn 7/10 Fe 3/10 PO 4, LiMn 0.68 Fe 0.27 PO 4 and the like. Among these, LiFePO 4 is preferable from the point of heat stability. The reason is presumed as follows. LiFePO 4 exhibits a relatively flat discharge curve during discharge. Then, even if the positive electrode and the negative electrode of the lithium ion secondary battery are short-circuited and a sudden discharge occurs, a rapid potential difference associated with the discharge is unlikely to occur at the location where LiFePO 4 is present. Therefore, it is difficult to induce charge transfer from another place in the electrode, and generation of an overcurrent can be suppressed. As a result, heat generation of the secondary battery can be suitably suppressed.
Incidentally, LiFe x Mn 1-x PO 4 where a part of Fe of LiFePO 4 was replaced with Mn may also be used likewise preferably as LiFePO 4.

オリビン粒子は、上記のようにオリビン構造のLiMPOの少なくとも一部が炭素で被覆されたものであり、その表面の少なくとも一部が炭素で構成されるともいい得る。炭素は、オリビン粒子の表面の一部のみを構成しても良いし、全表面を構成しても良い。また炭素の一部はオリビン粒子の内部にまで進入していてもよい。オリビン粒子の表面の一部を炭素で構成することで、体積抵抗率の低い、導電性に優れるオリビン粒子を得ることができる。 The olivine particles may be those in which at least a portion of the olivine structured LiM h PO 4 is coated with carbon as described above, and at least a portion of the surface is composed of carbon. Carbon may constitute only a part of the surface of olivine particles, or may constitute the entire surface. Also, part of the carbon may penetrate into the interior of the olivine particle. By forming part of the surface of the olivine particles with carbon, olivine particles having low volume resistivity and excellent conductivity can be obtained.

オリビン構造のLiMPOを炭素で被覆してオリビン粒子を得る方法としては、従来の炭素被覆方法を用いることができる。従来の種々の炭素被覆方法の中から適切な方法を適宜選択して用いることで、任意な体積抵抗率のオリビン粒子を得ることができる。例えば、特開2014−194879号公報、特開2012−204079号公報、特開2014−179176号公報、特開2014−029863号公報、国際公開2013/018758号公報、特開2012−216473号公報、渡辺春夫著「リチウムイオン二次電池」第278〜第280頁には様々な炭素被覆方法が開示されている。 As a method of coating the olivine structured LiM h PO 4 with carbon to obtain olivine particles, a conventional carbon coating method can be used. By appropriately selecting and using an appropriate method from among various conventional carbon coating methods, olivine particles of any volume resistivity can be obtained. For example, JP-A-2014-194879, JP-A-2012-204079, JP-A-2014-179176, JP-A-2014-029863, International Publication 2013/018758, JP-A 2012-216473, Various carbon coating methods are disclosed in Haruo Watanabe "Lithium Ion Secondary Battery", pages 278-280.

オリビン粒子としては、体積抵抗率の小さいものを用いるのが好ましい。具体的にはオリビン粒子の体積抵抗率は5Ω・cm未満であるのが好ましく、3Ω・cm以下であるのがより好ましく、1Ω・cm以下であるのが更に好ましく、0.5Ω・cm以下であるのが特に好ましい。なおオリビン粒子の体積抵抗率の下限は特に限定しないが、強いて言えば当該下限として0.05Ω・cm以上を例示できる。   As the olivine particles, those having a small volume resistivity are preferably used. Specifically, the volume resistivity of the olivine particles is preferably less than 5 Ω · cm, more preferably 3 Ω · cm or less, still more preferably 1 Ω · cm or less, and 0.5 Ω · cm or less Particular preference is given to The lower limit of the volume resistivity of the olivine particles is not particularly limited, but if it is strong, 0.05 Ω · cm or more can be exemplified as the lower limit.

炭素被覆されるオリビン構造のLiMPO、及び、オリビン粒子の形状は特に制限されないが、平均粒子径でいうと、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の平均粒子径未満であるのが好ましい。当該LiMPO及びオリビン粒子の平均粒子径は、100μm未満が好ましく、0.1μm以上50μm以下がより好ましく、0.5μm以上15μm以下が更に好ましく、1μm以上10μm以下が特に好ましい。 The shapes of the carbon-coated olivine structured LiM h PO 4 and the olivine particles are not particularly limited, but in terms of the average particle diameter, they are preferably smaller than the average particle diameter of the lithium nickel composite oxide particles. The average particle diameter of the LiM h PO 4 and olivine particles is preferably less than 100 μm, more preferably 0.1 μm to 50 μm, still more preferably 0.5 μm to 15 μm, and particularly preferably 1 μm to 10 μm.

リチウムニッケル複合酸化物の粒子をオリビン粒子で被覆する方法は、特に限定しないが、例えば既知の造粒法やコート法と呼ばれる方法を用いることができる。一例を挙げると、リチウムニッケル複合酸化物の粒子とオリビン粒子とを、混合装置に入れて混合すれば良い。混合装置は特に限定されず、例えば、乳鉢でも良いし、公知の混合機でもよい。混合機としては、V型混合機、W型混合機、リボン型混合機、ドラムミキサーなどの攪拌混合機を用いてもよいし、ボールミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、ディスクミル、ターボミルなどの粉砕混合機を用いてもよい。或いは、リチウムニッケル複合酸化物の粒子及びオリビン粒子に、圧縮力やせん断力を作用させつつ混合し複合化させる混合装置を用いても良い。   The method for coating the particles of the lithium-nickel composite oxide with olivine particles is not particularly limited, and for example, known methods such as a granulation method and a coating method can be used. As an example, particles of lithium nickel composite oxide and olivine particles may be placed in a mixing apparatus and mixed. The mixing apparatus is not particularly limited, and may be, for example, a mortar or a known mixer. As a mixer, a stirring mixer such as a V-type mixer, a W-type mixer, a ribbon type mixer, or a drum mixer may be used, or a ball mill, jet mill, hammer mill, pin mill, disc mill, turbo mill, etc. A grinding mixer may be used. Alternatively, a mixing device may be used to mix and combine particles of lithium nickel composite oxide and olivine particles while applying a compressive force or a shear force.

混合速度及び混合時間は適宜適切に決定すればよい。ただし、リチウムニッケル複合酸化物の粒子及びオリビン粒子が消失するまで過剰に混合するのは適当ではないため、粉末X線回折装置などの分析装置を用いて、リチウムニッケル複合酸化物及びオリビン材料の存在を確認しながら、混合速度及び混合時間を決定するのが好ましい。   The mixing speed and mixing time may be appropriately determined appropriately. However, since it is not appropriate to mix excessively until particles of lithium nickel composite oxide and olivine particles disappear, the presence of lithium nickel composite oxide and olivine material using an analyzer such as a powder X-ray diffractometer Preferably, the mixing speed and mixing time are determined while confirming.

本発明の正極において、第2材料の量を100質量部としたときに、複合体粒子に含まれる第1材料の量は、20質量部以上100質量部以下である。第2材料100質量部に対する当該第1材料の量は、上記の範囲内であれば良く、好ましい範囲を強いて挙げるとすると、第2材料100質量部に対する第1材料の量として、22質量部以上100質量部以下、25質量部以上75質量部以下、30質量部以上70質量部以下の各範囲を挙げることができる。   In the positive electrode of the present invention, when the amount of the second material is 100 parts by mass, the amount of the first material contained in the composite particles is 20 parts by mass or more and 100 parts by mass or less. The amount of the first material with respect to 100 parts by mass of the second material may be within the above range, and for example, 22 parts by mass or more as the amount of the first material with respect to 100 parts by mass of the second material The ranges of 100 parts by mass or less, 25 parts by mass or more and 75 parts by mass or less, and 30 parts by mass or more and 70 parts by mass or less can be mentioned.

本発明の正極は、正極活物質層を100質量部としたときに、第1材料及び第2材料を20質量部以上30質量部以下含む。本発明の正極は、100質量部の正極活物質層に対して、オリビン材料を20質量部以上30質量部以下含む、と言い換えることもできる。100質量部の正極活物質層に対する、オリビン材料の質量は、20質量%を超えるのがより好ましく、21質量部以上であるのが更に好ましく、22質量部以上であるのがなお好ましい。また、当該オリビン材料の質量部は30質量部未満であるのがより好ましく、29質量部以下であるのが更に好ましく、28質量%以下であるのが特に好ましい。   The positive electrode of the present invention contains the first material and the second material in an amount of 20 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the positive electrode active material layer. The positive electrode of the present invention can be rephrased as containing 20 parts by mass or more and 30 parts by mass or less of the olivine material with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material layer. The mass of the olivine material relative to 100 parts by mass of the positive electrode active material layer is more preferably more than 20% by mass, still more preferably 21 parts by mass or more, and still more preferably 22 parts by mass or more. Further, the mass part of the olivine material is more preferably less than 30 parts by mass, still more preferably 29 parts by mass or less, and particularly preferably 28% by mass or less.

リチウムニッケル複合酸化物の粒子とオリビン粒子とを正極活物質層に含むリチウムイオン二次電池において、集電体を通じて正極活物質層に電流が流れるとき、電流はリチウムニッケル複合酸化物の粒子とオリビン粒子との双方に流れる。したがって、リチウムニッケル複合酸化物の粒子とオリビン粒子とを含む混合電極は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子とオリビン粒子との並列回路で表わすことができる。   In a lithium ion secondary battery including lithium nickel composite oxide particles and olivine particles in a positive electrode active material layer, when current flows through the current collector to the positive electrode active material layer, the current is particles of lithium nickel composite oxide and olivine Flow to both sides with particles. Therefore, a mixed electrode containing particles of lithium nickel composite oxide and olivine particles can be represented by a parallel circuit of particles of lithium nickel composite oxide and olivine particles.

上記したように、オリビン構造のLiMPOはリチウムニッケル複合酸化物に比べて熱安定性に優れる。したがって、熱安定性に優れるオリビン粒子に流れる電流量をリチウムニッケル複合酸化物の粒子に流れる電流量よりも大きくできれば、リチウムイオン二次電池全体の熱安定性が高まると考えられる。 As described above, the olivine structure LiM h PO 4 is superior in thermal stability to lithium nickel composite oxide. Therefore, if the amount of current flowing to the olivine particles excellent in thermal stability can be made larger than the amount of current flowing to the particles of the lithium-nickel composite oxide, it is considered that the thermal stability of the entire lithium ion secondary battery is enhanced.

ここで、電流は低抵抗回路に多く流れる。並列回路では電流量は体積抵抗率に反比例する。したがって、オリビン粒子としてリチウムニッケル複合酸化物の粒子よりも体積抵抗率の小さなものを用いれば、熱安定に優れるオリビン材料にリチウムニッケル複合酸化物よりも多くの電流を流し得ると考えられる。こうすることで、例えば導電性の異物によってリチウムイオン二次電池の正負極間が短絡する等の事態が生じた場合にも、リチウムニッケル複合酸化物に過大な電流が流れることを防止でき、ひいてはリチウムイオン二次電池の熱安定性を向上させ得ると考えられる。
つまり、正極活物質層にリチウムニッケル複合酸化物の粒子とオリビン粒子とを併用した正極において、オリビン粒子の体積抵抗率をリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率よりも小さくすれば、リチウムイオン二次電池全体の熱安定性が向上すると考えられる。
Here, a large amount of current flows in the low resistance circuit. In parallel circuits, the amount of current is inversely proportional to the volume resistivity. Therefore, it is considered that, if olivine particles having a volume resistivity smaller than that of the lithium nickel composite oxide particles are used, more current can flow to the olivine material which is excellent in heat stability than the lithium nickel composite oxide. By doing this, it is possible to prevent an excessive current from flowing in the lithium-nickel composite oxide even when, for example, a conductive foreign matter causes a short circuit between the positive and negative electrodes of the lithium ion secondary battery. It is believed that the thermal stability of the lithium ion secondary battery can be improved.
That is, in a positive electrode in which particles of lithium nickel composite oxide and olivine particles are used in combination in the positive electrode active material layer, lithium ion can be obtained by setting the volume resistivity of olivine particles smaller than the volume resistivity of particles of lithium nickel composite oxide. It is believed that the thermal stability of the entire secondary battery is improved.

一般に、リチウムニッケル複合酸化物の体積抵抗率はオリビン構造のLiMPOの体積抵抗率よりも低い。しかし、本発明の正極に用いられるオリビン粒子は、当該LiMPOを炭素被覆したものである。このためオリビン粒子の体積抵抗率は、単なるLiMPOの体積抵抗率よりも低くなる。
炭素被覆の厚さを適宜調整したり、LiMPOとリチウムニッケル複合酸化物との組み合わせを適宜調整したりすることで、オリビン粒子の体積抵抗率をリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率よりも小さくでき、更には、オリビン粒子の体積抵抗率をリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率で除した値を、望みどおりの値にすることができる。以下、オリビン粒子の体積抵抗率をリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率で除した値をLP/LO体積抵抗比と称する。
In general, the volume resistivity of the lithium nickel composite oxide is lower than that of the olivine structure LiM h PO 4 . However, the olivine particles used in the positive electrode of the present invention are carbon-coated with the LiM h PO 4 . For this reason, the volume resistivity of olivine particles is lower than the volume resistivity of mere LiM h PO 4 .
The volume resistivity of the olivine particles is adjusted to the volume resistivity of the particles of the lithium nickel composite oxide by appropriately adjusting the thickness of the carbon coating, or by appropriately adjusting the combination of LiM h PO 4 and the lithium nickel composite oxide. The volume resistivity of the olivine particles may be divided by the volume resistivity of the particles of the lithium-nickel composite oxide to obtain a desired value. Hereinafter, a value obtained by dividing the volume resistivity of the olivine particles by the volume resistivity of the particles of the lithium nickel composite oxide is referred to as an LP / LO volume resistivity ratio.

体積抵抗率は、抵抗率、比抵抗とも呼ばれ、電気抵抗率ρで表すことができる。
電気抵抗率ρは、電気抵抗をR、導体の長さをL、導体の断面積をAとすると、ρ=(RA)/Lで表される。電気抵抗率ρの単位はΩ・cmである。
上記したLP/LO体積抵抗比が1未満であれば、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率がオリビン粒子の体積抵抗率よりも大きいといえる。
Volume resistivity is also referred to as resistivity or resistivity, and can be represented by electrical resistivity ρ.
The electrical resistivity ρ is represented by ρ = (RA) / L, where R is the electrical resistance, L is the length of the conductor, and A is the cross-sectional area of the conductor. The unit of the electrical resistivity ρ is Ω · cm.
If the above-mentioned LP / LO volume resistance ratio is less than 1, it can be said that the volume resistivity of the lithium nickel composite oxide particles is larger than the volume resistivity of the olivine particles.

正極において、熱安定性に優れるオリビン粒子に流れる電流量をリチウムニッケル複合酸化物の粒子に流れる電流量よりも大きくするためには、LP/LO体積抵抗比を1未満にすれば良い。LP/LO体積抵抗比の好ましい範囲として、1未満、0.5以下、0.2以下、0.1以下、0.05以下、0.034以下、0.02以下、0.017以下の各範囲を挙げ得る。LP/LO体積抵抗比の下限値は特になく0を超えれば良い。更に言えばLP/LO体積抵抗比は0.01以上であるのが好ましい。
なお、LP/LO体積抵抗比としては、第1材料の粒子の体積抵抗率をリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率で除した値、及び、第2材料の粒子の体積抵抗率をリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率で除した値、の2通り考えられる。第1材料の粒子と第2材料の粒子とが異なる場合には、第1材料の粒子及び第2材料の粒子の両方について、LP/LO体積抵抗比が上記の好ましい範囲にあるのが良い。
In the positive electrode, in order to make the amount of current flowing to the olivine particles excellent in thermal stability larger than the amount of current flowing to the particles of the lithium nickel composite oxide, the LP / LO volume resistance ratio may be less than 1. As a preferable range of the LP / LO volume resistance ratio, each of less than 1, 0.5 or less, 0.2 or less, 0.1 or less, 0.05 or less, 0.034 or less, 0.02 or less, or 0.017 or less A range can be mentioned. The lower limit value of the LP / LO volume resistance ratio is not particularly limited and may be more than 0. Furthermore, the LP / LO volume resistance ratio is preferably 0.01 or more.
As the LP / LO volume resistivity ratio, a value obtained by dividing the volume resistivity of the particles of the first material by the volume resistivity of the particles of the lithium nickel composite oxide, and the volume resistivity of the particles of the second material are lithium The value is divided by the volume resistivity of the particles of the nickel composite oxide. If the particles of the first material and the particles of the second material are different, the LP / LO volume resistance ratio may be in the above preferred range for both the particles of the first material and the particles of the second material.

LP/LO体積抵抗比を上記範囲内とする方法として、公知の方法を用いることができる。例えば、リチウムニッケル複合酸化物の種類の選択、オリビン構造のLiMPOの種類の選択、オリビン粒子の炭素の被覆状態及び被覆量の調整等によって、上記LP/LO体積抵抗比を調整できる。例えば、特開2014−194879号には、炭素の被覆量が増加すると、オリビン粒子の体積抵抗率が低下する旨が示されている。 A known method can be used as a method for setting the LP / LO volume resistance ratio within the above range. For example, the LP / LO volume resistance ratio can be adjusted by selection of the type of lithium nickel composite oxide, selection of the type of LiM h PO 4 of olivine structure, adjustment of carbon coverage and coverage of olivine particles, and the like. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-194879 shows that the volume resistivity of olivine particles decreases as the amount of carbon coating increases.

なお、オリビン構造のLiMPOとして、様々な体積抵抗率のものがあることは公知である。例えば、特開2014−179176号公報の段落0043及び段落0057(表1)、特開2014−029863号公報の段落0187、特開2012−204079号公報の段落0057等には、体積抵抗率の多様な当該LiMPOが具体的に開示されている。 It is known that there are various volume resistivities as LiM h PO 4 of the olivine structure. For example, in paragraph 0043 and paragraph 0057 (Table 1) of JP-A-2014-179176, paragraph 0187 of JP-A-2014-029863, and paragraph 0057 of JP-A-2012-204079, there are various types of volume resistivity. The LiM h PO 4 is specifically disclosed.

本発明のリチウムイオン二次電池において、正極活物質層は、上記の正極活物質の他に、更に、導電助剤、結着剤、分散剤等の添加剤を含み得る。   In the lithium ion secondary battery of the present invention, the positive electrode active material layer may further contain an additive such as a conductive aid, a binder, and a dispersant, in addition to the above-described positive electrode active material.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。正極に導電助剤が添加されていると、リチウムニッケル複合酸化物の粒子とオリビン粒子との双方に電流が流れやすくなる。このため、従来の正極及びリチウムイオン二次電池においては、仮に短絡が生じた場合には、熱安定性に優れるとは言えないリチウムニッケル複合酸化物の粒子にも、過電流が流れる可能性がある。   A conductive aid is added to enhance the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive additive may be optionally added when the conductivity of the electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the electrode is sufficiently excellent. When the conductive support agent is added to the positive electrode, the current easily flows to both the particles of the lithium nickel composite oxide and the olivine particles. Therefore, in the conventional positive electrode and lithium ion secondary battery, if a short circuit occurs, an overcurrent may flow even to particles of lithium nickel composite oxide which can not be said to be excellent in thermal stability. is there.

しかしながら、かかる場合にも、本発明の正極及びリチウムイオン二次電池では、リチウムニッケル複合酸化物の粒子は、オリビン粒子である第1材料の粒子で覆われた複合体粒子として使用される。また、正極活物質層中には、当該複合体粒子と、オリビン粒子である第2材料の粒子と、が共存する。したがって、短絡時の過電流はオリビン粒子に流れ易く、リチウムニッケル複合酸化物の粒子への過電流の供給は抑制されると考えられる。実際に、本発明の正極及びリチウムイオン二次電池は、リチウムニッケル複合酸化物を含有しかつ導電助剤が含まれていても、熱安定性に優れる。   However, also in such a case, in the positive electrode and the lithium ion secondary battery of the present invention, particles of the lithium nickel composite oxide are used as composite particles covered with particles of the first material which is olivine particles. Further, in the positive electrode active material layer, the composite particles and particles of the second material which is olivine particles coexist. Therefore, the overcurrent at the time of the short circuit is likely to flow to the olivine particles, and the supply of the overcurrent to the particles of the lithium nickel composite oxide is considered to be suppressed. In fact, the positive electrode and the lithium ion secondary battery of the present invention are excellent in thermal stability even if they contain a lithium-nickel composite oxide and contain a conductive additive.

導電助剤は化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、及び各種金属粒子等が例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラック等が例示される。これらの導電助剤を単独または二種以上組み合わせて正極活物質層に添加することができる。   The conductive support agent may be any chemically active high electron conductor, and carbon black fine particles such as carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber (vapor grown carbon fiber), and various metal particles are exemplified. . Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black (registered trademark), furnace black, channel black and the like. These conductive assistants can be added to the positive electrode active material layer singly or in combination of two or more.

導電助剤の形状は特に制限されないが、その役割からみて、導電助剤の平均粒子径は小さいほうが好ましい。導電助剤の好ましい平均粒子径として10μm以下が例示され、より好ましい平均粒子径として0.01〜1μmの範囲が例示される。   The shape of the conductive aid is not particularly limited, but in view of its role, it is preferable that the average particle size of the conductive aid be smaller. 10 micrometers or less are illustrated as a preferable average particle diameter of a conductive support agent, and the range of 0.01-1 micrometer is illustrated as a more preferable average particle diameter.

導電助剤の配合量は特に限定されないが、あえて正極活物質層における導電助剤の配合量を挙げると、0.5〜10質量%の範囲内がよく、1〜7質量%の範囲内が好ましく、2〜5質量%の範囲内が特に好ましい。   The compounding amount of the conductive aid is not particularly limited, but if the compounding amount of the conductive aid in the positive electrode active material layer is mentioned, it is preferably in the range of 0.5 to 10% by mass and in the range of 1 to 7% by mass Preferably, the range of 2 to 5% by mass is particularly preferable.

結着剤は、正極活物質や導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止める役割を果たすものである。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂を例示することができる。また、結着剤として、親水基を有するポリマーを採用してもよい。親水基を有するポリマーの親水基としては、カルボキシル基、スルホ基、シラノール基、アミノ基、水酸基、リン酸基が例示される。親水基を有するポリマーの具体例として、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリメタクリル酸、ポリ(p−スチレンスルホン酸)を挙げることができる。   The binder plays a role of fixing the positive electrode active material and the conductive additive to the surface of the current collector. Examples of the binder include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, and alkoxysilyl group-containing resins. be able to. Moreover, you may employ | adopt the polymer which has a hydrophilic group as a binding agent. As a hydrophilic group of the polymer which has a hydrophilic group, a carboxyl group, a sulfo group, a silanol group, an amino group, a hydroxyl group, and a phosphoric acid group are illustrated. Specific examples of the polymer having a hydrophilic group include polyacrylic acid, carboxymethylcellulose, polymethacrylic acid and poly (p-styrenesulfonic acid).

結着剤の配合量は特に限定されないが、あえて正極活物質層における結着剤の配合量を挙げると、0.5〜20質量%の範囲内が好ましく、1〜15質量%の範囲内がより好ましく、5〜10質量%の範囲内が特に好ましい。結着剤の配合量が少なすぎると正極活物質層の成形性が低下するおそれがある。また、結着剤の配合量が多すぎると、正極活物質層における正極活物質の量が相対的に減少するため、好ましくない。   The compounding amount of the binder is not particularly limited, but if the compounding amount of the binder in the positive electrode active material layer is mentioned, it is preferably in the range of 0.5 to 20% by mass, and preferably in the range of 1 to 15% by mass. More preferably, the range of 5 to 10% by mass is particularly preferable. If the amount of the binder is too small, the formability of the positive electrode active material layer may be reduced. In addition, when the blending amount of the binder is too large, the amount of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer relatively decreases, which is not preferable.

導電助剤及び結着剤以外の分散剤などの添加剤は、公知のものを採用することができる。   Well-known additives can be adopted as additives such as a dispersing agent other than the conductive aid and the binder.

集電体は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子高伝導体をいう。集電体としては、銀、銅、金、アルミニウム、マグネシウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。   The current collector refers to a chemically inactive electron conductor for keeping current flowing to the electrode during discharge or charge of the lithium ion secondary battery. As the current collector, at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, magnesium, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel Etc. can be exemplified.

正極の電位をリチウム基準で4V以上とする場合には、集電体としてアルミニウムを採用するのが好ましい。   When the potential of the positive electrode is 4 V or more based on lithium, it is preferable to use aluminum as a current collector.

具体的には、正極用集電体として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いるのが好ましい。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al−Cu系、Al−Mn系、Al−Fe系、Al−Si系、Al−Mg系、Al−Mg−Si系、Al−Zn−Mg系が挙げられる。   Specifically, it is preferable to use an aluminum or an aluminum alloy as the positive electrode current collector. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or more is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is called an aluminum alloy. Examples of aluminum alloys include Al-Cu-based, Al-Mn-based, Al-Fe-based, Al-Si-based, Al-Mg-based, Al-Mg-Si-based and Al-Zn-Mg-based.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al−Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al−Fe系)が挙げられる。   As aluminum or aluminum alloy, specifically, for example, A1000 series alloys (pure aluminum series) such as JIS A1085, A1N30, A3000 series alloys such as JIS A3003, A3004 (Al-Mn series), JIS A8079, A8021 etc. A 8000 series alloy (Al-Fe series) is mentioned.

集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。   The current collector may be coated with a known protective layer. What processed the surface of a collector by a well-known method may be used as a collector.

集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。   The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, a line, a rod, a mesh or the like. Therefore, as the current collector, for example, metal foils such as copper foil, nickel foil, aluminum foil, and stainless steel foil can be suitably used. When the current collector is in the form of a foil, a sheet or a film, the thickness is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

集電体の表面に正極活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に正極活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を混合してスラリーにしてから、当該スラリーを集電体の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。   In order to form the positive electrode active material layer on the surface of the current collector, a collection of conventionally known methods such as roll coating method, die coating method, dip coating method, doctor blade method, spray coating method and curtain coating method is performed. The positive electrode active material may be applied to the surface of the current collector. Specifically, the active material, the solvent, and, if necessary, the binder and the conductive auxiliary agent are mixed to form a slurry, and the slurry is applied to the surface of the current collector and then dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone and water. The dried one may be compressed to increase the electrode density.

(リチウムイオン二次電池)
本発明のリチウムイオン二次電池は、電池構成要素として、正極、セパレータ、負極及び電解液を含む。正極に関しては既述した。
(Lithium ion secondary battery)
The lithium ion secondary battery of the present invention includes, as battery components, a positive electrode, a separator, a negative electrode and an electrolyte. The positive electrode has already been described.

セパレータは、正極と負極とを隔離して、両極の接触による短絡を防止しつつ、電解液の貯留空間及び通路を提供するものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit due to the contact of the two electrodes, and provides a storage space and a passage for the electrolytic solution. As the separator, a known one may be employed, and polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester, synthetic resin such as polyacrylonitrile, polysaccharide such as cellulose, amylose, fibroin Examples thereof include porous materials, non-woven fabrics, and woven fabrics using one or more kinds of natural polymers such as keratin, lignin and suberin, and electrically insulating materials such as ceramics. In addition, the separator may have a multilayer structure.

負極は、集電体と、集電体の表面に形成された負極活物質層を有する。負極活物質層は負極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。集電体及び導電助剤は、正極で説明したものを採用すればよい。   The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer formed on the surface of the current collector. The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material, and, if necessary, a binder and / or a conductive auxiliary. As the current collector and the conductive additive, those described for the positive electrode may be employed.

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質としてLiや、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。合金又は化合物の具体例としては、Ag−Sn合金、Cu−Sn合金、Co−Sn合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するSiO(0.3≦x≦1.6)などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質して、Nb、TiO、LiTi12、WO、MoO、Fe等の酸化物、又は、Li3−xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。 The negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a single body, an alloy or a compound capable of inserting and extracting lithium ions. For example, Li as a negative electrode active material, a Group 14 element such as carbon, silicon, germanium, tin, a Group 13 element such as aluminum or indium, a Group 12 element such as zinc or cadmium, a Group 15 element such as antimony or bismuth, magnesium And alkaline earth metals such as calcium, and Group 11 elements such as silver and gold may be used alone. Specific examples of the alloy or compound include tin-based materials such as Ag-Sn alloys, Cu-Sn alloys, Co-Sn alloys, carbon-based materials such as various types of graphite, and SiO x (disproportionate into silicon alone and silicon dioxide) Examples thereof include silicon-based materials such as 0.3 ≦ x ≦ 1.6), a simple substance of silicon, or a composite obtained by combining a silicon-based material and a carbon-based material. In addition, as the negative electrode active material, oxides such as Nb 2 O 5 , TiO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 or Li 3-x M x N (M = A nitride represented by Co, Ni, Cu) may be employed. One or more of these can be used as the negative electrode active material.

ケイ素系材料の一種として、国際公開第2014/080608号に開示されるシリコン材料を用いるのも良い。当該シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するものである。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 It is also possible to use the silicon material disclosed in WO 2014/080608 as a kind of silicon-based material. The silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are stacked in the thickness direction. For example, a silicon material may be reacted with CaSi 2 and an acid to synthesize a layered silicon compound containing polysilane as a main component, and further, the layered silicon compound may be heated at 300 ° C. or higher to release hydrogen. It is manufactured.

シリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
An ideal reaction formula in the case of using hydrogen chloride as an acid is as follows when a method of manufacturing a silicon material is used.
3CaSi 2 +6 HCl → Si 6 H 6 +3 CaCl 2
Si 6 H 6 → 6Si + 3H 2

ただし、ポリシランであるSiを合成する上段の反応では、副生物や不純物除去の観点から、通常、反応溶媒として水が用いられる。そして、Siは水と反応し得るため、上段の反応を含む層状シリコン化合物を合成する工程において、層状シリコン化合物がSiのみを含むものとして製造されることはほとんどなく、層状シリコン化合物はSi(OH)(Xは酸のアニオン由来の元素若しくは基、s+t+u=6、0<s<6、0<t<6、0<u<6)で表されるものとして製造される。なお、上記の化学式においては、残存し得るCaなどの不可避不純物については、考慮していない。そして、当該層状シリコン化合物を加熱して得られるシリコン材料も、酸素や酸のアニオン由来の元素を含む。 However, in the upper reaction for synthesizing Si 6 H 6 which is polysilane, water is generally used as a reaction solvent from the viewpoint of removal of by-products and impurities. And, since Si 6 H 6 can react with water, in the process of synthesizing the layered silicon compound including the reaction in the upper stage, the layered silicon compound is hardly produced as one containing only Si 6 H 6 , and the layered silicon compound is layered The silicon compound is represented by Si 6 H s (OH) t X u (X is an element or group derived from the anion of an acid, s + t + u = 6, 0 <s <6, 0 <t <6, 0 <u <6) Manufactured as In the above chemical formula, unavoidable impurities such as remaining Ca are not taken into consideration. And the silicon material obtained by heating the said layered silicon compound also contains the element derived from the anion of oxygen or an acid.

既述のとおり、シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオン等の電荷担体が効率的に吸蔵及び放出されるためには、板状シリコン体は厚さが10nm〜100nmの範囲内のものが好ましく、20nm〜50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm〜50μmの範囲内のものが好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2〜1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 As described above, the silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are stacked in the thickness direction. The plate-like silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 50 nm in order to efficiently store and release charge carriers such as lithium ions. The length in the longitudinal direction of the plate-like silicon body is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm. The plate-like silicon body preferably has a (longitudinal length) / (thickness) in the range of 2 to 1000. The layered structure of the plate-like silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. Moreover, this laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in the raw material CaSi 2 .

シリコン材料には、アモルファスシリコン及び/又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。特に、上記板状シリコン体において、アモルファスシリコンをマトリックスとし、シリコン結晶子が当該マトリックス中に点在している状態が好ましい。シリコン結晶子のサイズは、0.5nm〜300nmの範囲内が好ましく、1nm〜100nmの範囲内がより好ましく、1nm〜50nmの範囲内がさらに好ましく、1nm〜10nmの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してX線回折測定を行い、得られたX線回折チャートのSi(111)面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。   The silicon material preferably includes amorphous silicon and / or silicon crystallites. In particular, in the plate-like silicon body, it is preferable that amorphous silicon be a matrix and silicon crystallites be scattered in the matrix. The size of the silicon crystallite is preferably in the range of 0.5 nm to 300 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, still more preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The size of the silicon crystallite is calculated from the Scheller equation using the half width of the diffraction peak of the Si (111) plane of the obtained X-ray diffraction chart by performing X-ray diffraction measurement on the silicon material. .

シリコン材料に含まれる板状シリコン体、アモルファスシリコン及びシリコン結晶子の存在量や大きさは、主に加熱温度や加熱時間に左右される。加熱温度は、350℃〜950℃の範囲内が好ましく、400℃〜900℃の範囲内がより好ましい。   The amount and size of the plate-like silicon body, amorphous silicon and silicon crystallite contained in the silicon material mainly depend on the heating temperature and heating time. The heating temperature is preferably in the range of 350 ° C. to 950 ° C., and more preferably in the range of 400 ° C. to 900 ° C.

珪素酸化物やシリコン材料等の珪素を含有するSi含有負極活物質は炭素で被覆されていてもよい。炭素で被覆されたシリコン材料は導電性に優れる。   The Si-containing negative electrode active material containing silicon such as silicon oxide or silicon material may be coated with carbon. Silicon coated with carbon is excellent in conductivity.

負極用の結着剤としては、上記した正極の欄に挙げたものを用いることができる。その他、負極用の結着剤として、国際公開第2016/063882号に開示される、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーをジアミンなどのポリアミンで架橋した架橋ポリマーを、結着剤として用いてもよい。   As the binder for the negative electrode, those mentioned in the column of the above-mentioned positive electrode can be used. In addition, as a binder for the negative electrode, a binder is a crosslinked polymer in which a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid is crosslinked with a polyamine such as diamine, disclosed in WO 2016/063882. It may be used as

架橋ポリマーに用いられるジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。
導電助剤及び結着剤以外の分散剤などの添加剤は、公知のものを採用することができる。
Examples of the diamine used for the cross-linked polymer include alkylene diamines such as ethylene diamine, propylene diamine and hexamethylene diamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophorone diamine, bis (4-aminocyclohexyl) methane and the like. Saturated carbocyclic ring diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tolidine, 2,4- Aromatic diamines such as tolylene diamine, 2,6-tolylene diamine, xylylene diamine and naphthalene diamine can be mentioned.
Well-known additives can be adopted as additives such as a dispersing agent other than the conductive aid and the binder.

負極活物質層中の結着剤の配合割合は、質量比で、負極活物質:結着剤=1:0.005〜1:0.3であるのが好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The blending ratio of the binder in the negative electrode active material layer is preferably, in mass ratio, negative electrode active material: binder = 1: 0.005 to 1: 0.3. When the amount of the binder is too small, the formability of the electrode decreases, and when the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode decreases.

電解液は、非水溶媒とこの非水溶媒に溶解された電解質とを含んでいる。   The electrolytic solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類等が使用できる。環状エステル類としては、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、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状エステル類としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。電解液には、これらの非水溶媒を単独で用いてもよいし、又は、複数を併用してもよい。   As the non-aqueous solvent, cyclic esters, linear esters, ethers and the like can be used. Examples of cyclic esters include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma butyrolactone, and gamma valerolactone. Examples of the chain ester include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, alkyl propionic acid ester, malonic acid dialkyl ester, acetic acid alkyl ester and the like. As the ethers, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane can be exemplified. For the electrolytic solution, these non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.

電解質としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(FSO等のリチウム塩を例示できる。 Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (FSO 2 ) 2 .

電解液としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどの環状カーボネート又は鎖状カーボネートを含有する非水溶媒に、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(FSOなどのリチウム塩を溶解させた溶液を例示できる。
リチウム塩の濃度の好ましい範囲としては、0.5モル/L〜3.0モル/L、1.5モル/L〜3.0モル/L、1.8モル/L〜3.0モル/Lの各範囲を挙げ得る。
As an electrolytic solution, nonaqueous solvents containing cyclic carbonate or linear carbonate such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , A solution in which a lithium salt such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 or LiN (FSO 2 ) 2 is dissolved can be exemplified.
The preferable range of the concentration of the lithium salt is 0.5 mol / L to 3.0 mol / L, 1.5 mol / L to 3.0 mol / L, and 1.8 mol / L to 3.0 mol / L. Each range of L may be mentioned.

リチウムイオン二次電池を製造するために、例えば、正極および負極にセパレータを挟装させ電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。   In order to manufacture a lithium ion secondary battery, for example, a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode to form an electrode body. The electrode body may be any of a laminated type in which the positive electrode, the separator and the negative electrode are stacked, or a wound type in which the positive electrode, the separator and the negative electrode are wound. After connecting the current collector of the positive electrode and the current collector of the negative electrode to the positive electrode terminal leading to the outside and the negative electrode terminal using a current collection lead or the like, an electrolytic solution is added to the electrode body to prepare a lithium ion secondary battery You should do it.

リチウムイオン二次電池は車両に搭載することができる。リチウムイオン二次電池は、大きな充放電容量を維持し、かつ優れたサイクル性能を有するため、これを搭載した車両は、高性能の車両となる。   The lithium ion secondary battery can be mounted on a vehicle. The lithium ion secondary battery maintains a large charge and discharge capacity and has excellent cycle performance, so a vehicle equipped with the lithium ion secondary battery is a high performance vehicle.

車両としては、電池による電気エネルギーを動力源の全部または一部に使用する車両であればよく、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電動フォークリフト、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車が挙げられる。   Any vehicle may be used as long as it uses electric energy from batteries for all or part of the power source. For example, electric vehicles, hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, hybrid railway vehicles, electric forklifts, electric wheelchairs, electric assists There are bicycles and electric motorcycles.

以上、本発明の正極及びリチウムイオン二次電池を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although the positive electrode and lithium ion secondary battery of this invention were demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment. In the range which does not deviate from the summary of the present invention, it can carry out with various forms which gave change, improvement, etc. which a person skilled in the art can make.

(実施例1)
(正極活物質)
〔リチウムニッケル複合酸化物の粒子〕
正極活物質として、リチウムニッケル複合酸化物の粒子およびオリビン粒子を用いた。
リチウムニッケル複合酸化物の粒子としては、平均粒子径9〜12μm程度のLiNi0.83Co0.154Al0.016を用いた。
〔オリビン粒子(第1材料の粒子、第2材料の粒子)〕
オリビン粒子としては、平均粒子径2〜6μm程度のオリビン構造のLiMPOを炭素被覆したものを用いた。当該LiMPOとしては、Fe及びMnを含むLiMn7/10Fe3/10POを用いた。なお、オリビン粒子は、SEM(走査型電子顕微鏡)下において、直径数百nm程度の一次粒子の凝集体として観察される。
オリビン粒子は、オリビン構造のLiMPOが炭素被覆された市販のオリビン粒子を、炭素源としてプロパンガスを用いた化学気相成長(CVD)法により更に炭素被覆することで製造した。原料となる市販のオリビン粒子を原料オリビン粒子と称し、第1材料の粒子及び第2材料の粒子たるオリビン粒子とは区別する。
原料オリビン粒子100gを入れたロータリーキルンに混合ガスを供給しつつ、当該ロータリーキルンを1rpmで回転させ、860℃で5分間加熱した。混合ガスとしてはプロパンガスとアルゴンガスとを体積比1:1で混合したものを用い、混合ガスの供給速度は2L/分であった。
以上の工程で第1材料の粒子及び第2材料の粒子たるオリビン粒子を得た。当該オリビン粒子の平均粒子径は、2〜6μm程度であった。
Example 1
(Positive electrode active material)
[Particles of lithium nickel composite oxide]
As a positive electrode active material, particles of lithium nickel composite oxide and olivine particles were used.
As particles of lithium nickel complex oxide, LiNi 0.83 Co 0.154 Al 0.016 O 2 having an average particle diameter of about 9 to 12 μm was used.
[Olivine particles (particles of first material, particles of second material)]
As olivine particles, carbon-coated LiM h PO 4 with an olivine structure with an average particle diameter of about 2 to 6 μm was used. As the LiM h PO 4 , LiMn 7/10 Fe 3/10 PO 4 containing Fe and Mn was used. In addition, olivine particles are observed as aggregates of primary particles having a diameter of about several hundred nm under an SEM (scanning electron microscope).
The olivine particles were produced by further carbon-coating a commercially available olivine particle in which LiM h PO 4 having an olivine structure was carbon-coated by a chemical vapor deposition (CVD) method using propane gas as a carbon source. The commercially available olivine particles as the raw material are referred to as raw material olivine particles, and are distinguished from particles of the first material and olivine particles as particles of the second material.
While supplying the mixed gas to a rotary kiln containing 100 g of raw material olivine particles, the rotary kiln was rotated at 1 rpm and heated at 860 ° C. for 5 minutes. As mixed gas, what mixed propane gas and argon gas by volume ratio 1: 1 was used, and the supply rate of mixed gas was 2 L / min.
In the above steps, olivine particles which are particles of the first material and particles of the second material are obtained. The average particle size of the olivine particles was about 2 to 6 μm.

〔複合体粒子〕
リチウムニッケル複合酸化物の粒子350g及びオリビン粒子50gを混合装置に入れ、4250rpmで3分間混合した。混合装置としては、ホソカワミクロン株式会社製のノビルタ(R)NOB−130を用いた。当該混合装置は、混合する対象に圧縮力、剪断力及び衝撃力を作用させつつ混合する装置とされている。
以上の工程で複合体粒子を得た。複合体粒子の平均粒子径は、9〜13μm程度であった。
[Composite particles]
350 g of particles of lithium nickel composite oxide and 50 g of olivine particles were placed in a mixing apparatus and mixed for 3 minutes at 4250 rpm. As a mixing apparatus, Nobilta (R) NOB-130 manufactured by Hosokawa Micron Corporation was used. The mixing device is a device that mixes while applying compressive force, shear force and impact force to an object to be mixed.
Composite particles were obtained through the above steps. The average particle size of the composite particles was about 9 to 13 μm.

上記のリチウムニッケル複合酸化物の粒子、オリビン粒子及び複合体粒子について、体積抵抗率を測定した。詳しくは、各試料2gを直径2cmの円筒管に入れ、荷重20kNで各成分を圧縮し、三菱化学アナリテック製抵抗測定装置(商品名 MCP−PD51)にて体積抵抗率を求めた。その結果、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率は29.8Ω・cm、オリビン粒子の体積抵抗率は0.35〜0.45Ω・cmであった。
オリビン粒子の体積抵抗率をリチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率で除したLP/LO体積抵抗比は、0.012〜0.015であった。
Volume resistivity was measured for the particles of the lithium-nickel composite oxide, olivine particles and composite particles described above. Specifically, 2 g of each sample was placed in a cylindrical tube having a diameter of 2 cm, each component was compressed with a load of 20 kN, and volume resistivity was determined with a resistance measuring device manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech (trade name MCP-PD51). As a result, the volume resistivity of particles of lithium nickel composite oxide was 29.8 Ω · cm, and the volume resistivity of olivine particles was 0.35 to 0.45 Ω · cm.
The LP / LO volume resistivity ratio which divided the volume resistivity of olivine particles by the volume resistivity of particles of lithium nickel complex oxide was 0.012-0.015.

(リチウムイオン二次電池)
〔正極〕
正極活物質として上記の複合体粒子を80質量部、正極活物質として上記のオリビン粒子を10質量部、導電助剤として平均粒子径0.05〜0.1μmのアセチレンブラックを3質量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを7質量部、溶剤として適量のN−メチル−2−ピロリドンをそれぞれ量り取り、遊星式攪拌脱泡装置を用いてこれらを混合して、スラリーを製造した。正極用集電体として厚さ20μmのアルミニウム箔を準備した。このアルミニウム箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥してN−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、アルミニウム箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を乾燥機で120℃、6時間加熱乾燥し、裁断して、正極活物質層が形成されたアルミニウム箔からなる正極を製造した。以上の工程で実施例1の正極を得た。なお、正極の目付量は20.2mg/cmであり、正極の密度は2.86g/cmであった。
(Lithium ion secondary battery)
[Positive electrode]
80 parts by mass of the above composite particles as a positive electrode active material, 10 parts by mass of the above olivine particles as a positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black having an average particle diameter of 0.05 to 0.1 μm as a conductive additive Seven parts by mass of polyvinylidene fluoride as an adhesive, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were weighed, respectively, and these were mixed using a planetary stirring degassing apparatus to produce a slurry. An aluminum foil with a thickness of 20 μm was prepared as a positive electrode current collector. The slurry was applied in the form of a film on the surface of the aluminum foil using a doctor blade. The slurry-coated copper foil was dried to remove N-methyl-2-pyrrolidone. Thereafter, the aluminum foil was pressed to obtain a bonded product. The obtained bonded product was dried by heating at 120 ° C. for 6 hours using a drier, and cut to obtain a positive electrode made of an aluminum foil on which a positive electrode active material layer was formed. The positive electrode of Example 1 was obtained through the above steps. The weight of the positive electrode was 20.2 mg / cm 2 , and the density of the positive electrode was 2.86 g / cm 3 .

〔負極〕
アルゴン雰囲気下、10℃とした濃度36重量%のHCl水溶液に、CaSiを加えて撹拌した。反応液を濾過し、残渣を蒸留水及びエタノールで洗浄し、さらに減圧乾燥してポリシランを含む層状シリコン化合物を分離した。層状シリコン化合物を、アルゴンガス雰囲気下、900℃で1時間加熱して、シリコン材料を得た。当該シリコン材料の粉砕物を炭素被覆して、以下の負極活物質として用いた。
[Negative electrode]
CaSi 2 was added to a 36% by weight aqueous solution of HCl at 10 ° C. in an argon atmosphere and stirred. The reaction solution was filtered, the residue was washed with distilled water and ethanol, and further dried under reduced pressure to separate a layered silicon compound containing polysilane. The layered silicon compound was heated at 900 ° C. for 1 hour in an argon gas atmosphere to obtain a silicon material. The ground material of the silicon material was coated with carbon and used as the following negative electrode active material.

負極活物質としてシリコン材料を70.3質量部、導電助剤としてアセチレンブラックを13.5質量部、結着剤としてポリアクリル酸と4,4’−ジアミノジフェニルメタンとの混合物9質量部、及び適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。負極用集電体として銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、銅箔をプレスし、接合物を得た。得られた接合物を真空乾燥機で加熱乾燥して、負極活物質層が形成された銅箔からなる負極を製造した。なお、結着剤として用いたポリアクリル酸と4,4’−ジアミノジフェニルメタンとの混合物は、上記加熱乾燥にて脱水反応が進行して、ポリアクリル酸を4,4’−ジアミノジフェニルメタンで架橋した架橋ポリマーに変化する。   70.3 parts by mass of a silicon material as a negative electrode active material, 13.5 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, 9 parts by mass of a mixture of polyacrylic acid and 4,4'-diaminodiphenylmethane as a binder, and an appropriate amount The slurry was prepared by mixing N-methyl-2-pyrrolidone. A copper foil was prepared as a current collector for the negative electrode. The above slurry was applied in a film form on the surface of this copper foil using a doctor blade. The copper foil coated with the slurry was dried to remove N-methyl-2-pyrrolidone. Thereafter, the copper foil was pressed to obtain a joint. The obtained bonded product was dried by heating with a vacuum dryer to produce a negative electrode made of copper foil on which a negative electrode active material layer was formed. The mixture of polyacrylic acid and 4,4'-diaminodiphenylmethane used as the binding agent was dehydrated by the above-mentioned heating and drying, and the polyacrylic acid was crosslinked with 4,4'-diaminodiphenylmethane. It changes to a crosslinked polymer.

〔その他〕
セパレータとして、厚さ25μmのポリエチレン製かつ単層構造の多孔質膜を準備した。上記の正極および負極で当該セパレータを挟持して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としては、1,2−ジメトキシエタン:ジメチルカーボネートを体積比7:3で混合した溶媒にLiN(FSOを1モル/L及びLiPFを1モル/Lとなるよう溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群及び電解液が密閉された実施例1のリチウムイオン二次電池を得た。
実施例1の正極及びリチウムイオン二次電池の組成を、以下の実施例2〜実施例4及び比較例1〜比較例3とともに、後述する表1に示す。
[Others]
As a separator, a 25 μm thick polyethylene porous membrane having a single layer structure was prepared. The said separator was pinched | interposed with said positive electrode and negative electrode, and it was set as the electrode group. The electrode plate group was covered with a pair of laminate films, the three sides were sealed, and then an electrolytic solution was injected into the bag-like laminate film. As an electrolytic solution, a solution in which 1 mol / L of LiN (FSO 2 ) 2 and 1 mol / L of LiPF 6 are dissolved in a solvent in which 1,2-dimethoxyethane: dimethyl carbonate is mixed at a volume ratio of 7: 3 Was used. Thereafter, by sealing the other side, the lithium ion secondary battery of Example 1 was obtained in which the four sides were airtightly sealed and the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed.
The compositions of the positive electrode and the lithium ion secondary battery of Example 1 are shown in Table 1 described later together with Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 below.

(実施例2)
正極以外は実施例1と同様に、実施例2のリチウムイオン二次電池を製造した。
正極活物質として、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物の粒子、及び、実施例1と同じオリビン粒子を用いた。
リチウムニッケル複合酸化物の粒子369g及びオリビン粒子31gを実施例1と同じ混合装置に入れ、実施例1と同じ条件で混合して、複合体粒子を得た。複合体粒子の平均粒子径は、9〜13μm程度であった。
正極活物質として上記の複合体粒子を65質量部、正極活物質として上記のオリビン粒子を25質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様に、実施例2の正極を得た。実施例2の正極において、目付量及び密度は実施例1と同じであった。実施例2の正極を用いたこと以外は実施例1と同様に、実施例2のリチウムイオン二次電池を得た。
(Example 2)
A lithium ion secondary battery of Example 2 was manufactured in the same manner as Example 1 except for the positive electrode.
As the positive electrode active material, the same particles of lithium nickel composite oxide as in Example 1 and the same olivine particles as in Example 1 were used.
369 g of particles of lithium nickel composite oxide and 31 g of olivine particles were placed in the same mixing apparatus as in Example 1 and mixed under the same conditions as in Example 1 to obtain composite particles. The average particle size of the composite particles was about 9 to 13 μm.
The positive electrode of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 65 parts by mass of the above-mentioned composite particles were used as a positive electrode active material and 25 parts by mass of the above olivine particles as a positive electrode active material. In the positive electrode of Example 2, the basis weight and the density were the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery of Example 2 was obtained in the same manner as Example 1 except that the positive electrode of Example 2 was used.

(実施例3)
正極以外は実施例1と同様に、実施例3のリチウムイオン二次電池を製造した。
正極活物質として、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物の粒子、及び、実施例1と同じオリビン粒子を用いた。
リチウムニッケル複合酸化物の粒子343g及びオリビン粒子57gを実施例1と同じ混合装置に入れ、実施例1と同じ条件で混合して、複合体粒子を得た。複合体粒子の平均粒子径は、9〜13μm程度であった。
正極活物質として上記の複合体粒子70質量部、及び、正極活物質として上記のオリビン粒子20質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様に、実施例3の正極を得た。実施例3の正極においても、目付量及び密度は実施例1と同じであった。実施例2の正極を用いたこと以外は実施例1と同様に、実施例3のリチウムイオン二次電池を得た。
(Example 3)
A lithium ion secondary battery of Example 3 was manufactured in the same manner as Example 1 except for the positive electrode.
As the positive electrode active material, the same particles of lithium nickel composite oxide as in Example 1 and the same olivine particles as in Example 1 were used.
343 g of lithium nickel composite oxide particles and 57 g of olivine particles were placed in the same mixing apparatus as in Example 1 and mixed under the same conditions as in Example 1 to obtain composite particles. The average particle size of the composite particles was about 9 to 13 μm.
The positive electrode of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 70 parts by mass of the above composite particles were used as a positive electrode active material and 20 parts by mass of the above olivine particles were used as a positive electrode active material. Also in the positive electrode of Example 3, the basis weight and the density were the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery of Example 3 was obtained in the same manner as Example 1 except that the positive electrode of Example 2 was used.

(実施例4)
正極以外は実施例1と同様に、実施例4のリチウムイオン二次電池を製造した。
正極活物質として、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物の粒子、及び、実施例1と同じオリビン粒子を用いた。
リチウムニッケル複合酸化物の粒子320g及びオリビン粒子80gを実施例1と同じ混合装置に入れ、実施例1と同じ条件で混合して、複合体粒子を得た。複合体粒子の平均粒子径は、9〜13μm程度であった。
正極活物質として上記の複合体粒子75質量部、及び、正極活物質として上記のオリビン粒子15質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様に、実施例4の正極を得た。実施例4の正極においても、目付量及び密度は実施例1と同じであった。実施例4の正極を用いたこと以外は実施例1と同様に、実施例4のリチウムイオン二次電池を得た。
(Example 4)
A lithium ion secondary battery of Example 4 was manufactured in the same manner as Example 1 except for the positive electrode.
As the positive electrode active material, the same particles of lithium nickel composite oxide as in Example 1 and the same olivine particles as in Example 1 were used.
320 g of particles of lithium nickel composite oxide and 80 g of olivine particles were placed in the same mixing apparatus as in Example 1 and mixed under the same conditions as in Example 1 to obtain composite particles. The average particle size of the composite particles was about 9 to 13 μm.
The positive electrode of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 75 parts by mass of the above-mentioned composite particles as the positive electrode active material and 15 parts by mass of the above olivine particles as the positive electrode active material were used. Also in the positive electrode of Example 4, the basis weight and the density were the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery of Example 4 was obtained in the same manner as Example 1 except that the positive electrode of Example 4 was used.

(比較例1)
正極以外は実施例1と同様に、比較例1のリチウムイオン二次電池を製造した。
正極活物質として、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物の粒子、及び、実施例1と同じオリビン粒子を用いた。比較例1では、複合体粒子とせず、リチウムニッケル複合酸化物の粒子をそのまま用いた。
正極活物質として上記のリチウムニッケル複合酸化物の粒子70質量部、及び、正極活物質として上記のオリビン粒子20質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様に、比較例1の正極を得た。比較例1の正極においても、目付量及び密度は実施例1と同じであった。比較例1の正極を用いたこと以外は実施例1と同様に、比較例1のリチウムイオン二次電池を得た。
(Comparative example 1)
A lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as Example 1 except for the positive electrode.
As the positive electrode active material, the same particles of lithium nickel composite oxide as in Example 1 and the same olivine particles as in Example 1 were used. In Comparative Example 1, particles of the lithium nickel composite oxide were used as they were, not composite particles.
The positive electrode of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 70 parts by mass of the above lithium nickel composite oxide particles were used as the positive electrode active material and 20 parts by mass of the above olivine particles as the positive electrode active material. Obtained. Also in the positive electrode of Comparative Example 1, the basis weight and the density were the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as Example 1 except that the positive electrode of Comparative Example 1 was used.

(比較例2)
正極以外は実施例1と同様に、比較例2のリチウムイオン二次電池を製造した。
正極活物質として、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物の粒子、及び、実施例1と同じオリビン粒子を用いた。
リチウムニッケル複合酸化物の粒子300g及びオリビン粒子100gを実施例1と同じ混合装置に入れ、実施例1と同じ条件で混合して、複合体粒子を得た。複合体粒子の平均粒子径は、9〜13μm程度であった。
正極活物質として上記の複合体粒子80質量部、及び、正極活物質として上記のオリビン粒子10質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様に、比較例2の正極を得た。比較例2の正極においても、目付量及び密度は実施例1と同じであった。比較例2の正極を用いたこと以外は実施例1と同様に、比較例2のリチウムイオン二次電池を得た。
(Comparative example 2)
A lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 was manufactured in the same manner as Example 1 except for the positive electrode.
As the positive electrode active material, the same particles of lithium nickel composite oxide as in Example 1 and the same olivine particles as in Example 1 were used.
300 g of particles of lithium nickel composite oxide and 100 g of olivine particles were placed in the same mixing apparatus as in Example 1 and mixed under the same conditions as in Example 1 to obtain composite particles. The average particle size of the composite particles was about 9 to 13 μm.
The positive electrode of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 80 parts by mass of the above composite particles were used as a positive electrode active material and 10 parts by mass of the above olivine particles were used as a positive electrode active material. Also in the positive electrode of Comparative Example 2, the basis weight and the density were the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as Example 1 except that the positive electrode of Comparative Example 2 was used.

(比較例3)
正極以外は実施例1と同様に、比較例3のリチウムイオン二次電池を製造した。
正極活物質として、実施例1と同じリチウムニッケル複合酸化物の粒子、及び、実施例1と同じオリビン粒子を用いた。
リチウムニッケル複合酸化物の粒子333g及びオリビン粒子67gを実施例1と同じ混合装置に入れ、実施例1と同じ条件で混合して、複合体粒子を得た。複合体粒子の平均粒子径は、9〜13μm程度であった。
正極活物質として上記の複合体粒子60質量部、及び、正極活物質として上記のオリビン粒子30質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様に、比較例3の正極を得た。比較例3の正極においても、目付量及び密度は実施例1と同じであった。また、比較例3の正極を用いたこと以外は実施例1と同様に、比較例3のリチウムイオン二次電池を得た。
(Comparative example 3)
A lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 was manufactured in the same manner as Example 1 except for the positive electrode.
As the positive electrode active material, the same particles of lithium nickel composite oxide as in Example 1 and the same olivine particles as in Example 1 were used.
333 g of particles of lithium nickel composite oxide and 67 g of olivine particles were placed in the same mixing apparatus as in Example 1 and mixed under the same conditions as in Example 1 to obtain composite particles. The average particle size of the composite particles was about 9 to 13 μm.
The positive electrode of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 60 parts by mass of the above-mentioned composite particles as the positive electrode active material and 30 parts by mass of the above olivine particles as the positive electrode active material were used. Also in the positive electrode of Comparative Example 3, the basis weight and the density were the same as in Example 1. Further, a lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as Example 1 except that the positive electrode of Comparative Example 3 was used.

Figure 2019091638
Figure 2019091638

(評価1 10秒放電抵抗)
SOC15%に調整した実施例1〜実施例4及び比較例1〜比較例3の各リチウムイオン二次電池につき、25℃、1Cレートの定電流にて、10秒間放電させた。放電前後の電圧変化量及び電流値から、オームの法則により、放電時の直流抵抗を算出した。結果を表2に示す。なお、表2には後述する評価2 釘刺し試験の結果も併記した。
(Evaluation 1 10 seconds discharge resistance)
The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 adjusted to an SOC of 15% were discharged for 10 seconds at a constant current of 25C and a 1 C rate. From the voltage change amount and current value before and after discharge, the direct current resistance at the time of discharge was calculated according to Ohm's law. The results are shown in Table 2. Table 2 also shows the results of evaluation 2 nail penetration test described later.

Figure 2019091638
Figure 2019091638

(評価2 釘刺し試験)
実施例1及び比較例1の各リチウムイオン二次電池につき、以下の方法で強制短絡試験としての釘刺し試験を行った。
リチウムイオン二次電池に対し、4.5Vの電位で安定するまで定電圧充電を行った。充電後のリチウムイオン二次電池(放電容量は4Ah程度と見込まれる。)を、径20mmの孔を有する拘束板上に配置した。上部に釘が取り付けられたプレス機に拘束板を配置した。釘が拘束板上の電池を貫通して、釘の先端部が拘束板の孔内部に位置するまで、釘を上部から下部に20mm/sec.の速度で移動させた。釘内部に設けた熱電対の温度を経時的に測定した。測定された表面温度のうち、最高温度を表2に示す。
(Evaluation 2 nail penetration test)
A nailing test as a forced short circuit test was performed on each of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1 by the following method.
Constant voltage charging was performed on the lithium ion secondary battery until it stabilized at a potential of 4.5 V. The charged lithium ion secondary battery (the discharge capacity is expected to be about 4 Ah) was placed on a restraint plate having a hole with a diameter of 20 mm. The restraint plate was placed on a press machine with nails attached to the top. The nail penetrates the battery on the restraint plate and the nail is placed 20 mm / sec from the top to the bottom until the tip of the nail is located inside the hole in the restraint plate. It moved at the speed of The temperature of the thermocouple provided inside the nail was measured over time. Among the measured surface temperatures, the maximum temperature is shown in Table 2.

比較例1のリチウムイオン二次電池においては、釘内部の熱電対の温度が343.3℃と高温になったのに対し、実施例1のリチウムイオン二次電池においては、釘内部の熱電対の温度は198.8℃に留まった。この釘刺し試験の結果から、実施例1のリチウムイオン二次電池は比較例1のリチウムイオン二次電池よりも熱安定性に優れるといえる。   In the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1, while the temperature of the thermocouple inside the nail became high at 343.3 ° C., in the lithium ion secondary battery of Example 1, the thermocouple inside the nail was The temperature of the mixture remained at 198.8.degree. From the results of this nail penetration test, it can be said that the lithium ion secondary battery of Example 1 is superior in thermal stability to the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1.

表2に示す10秒放電抵抗の結果および釘刺し試験の結果を勘案すると、熱安定性を向上させるためには、実施例1のリチウムイオン二次電池のように、10秒放電抵抗が3.0Ωを超えるのが良いと考えられる。一方、10秒放電抵抗が4.5Ωを超えるとリチウムイオン二次電池の出力が低下すると考えられる。これらのことから、10秒放電抵抗を、3.0Ωを超え4.5Ω以下の範囲に収めることで、リチウムイオン二次電池に優れた熱安定性及び出力の両方を付与できると考えられる。そして、10秒放電抵抗を3.0Ωを超え4.5Ω以下の範囲に収めるためには、正極を、(1)正極活物質層を100質量部としたときに、第1材料及び第2材料を20質量部以上30質量部以下含む、(2)第2材料の量を100質量部としたときに、複合体粒子に含まれる第1材料の量は、20質量部以上100質量部以下である、を両立させるのが良いといえる。   Considering the results of the 10-second discharge resistance shown in Table 2 and the results of the nail penetration test, in order to improve the thermal stability, as in the lithium ion secondary battery of Example 1, the 10-second discharge resistance is 3.%. It is considered better to exceed 0 Ω. On the other hand, when the 10-second discharge resistance exceeds 4.5 Ω, it is considered that the output of the lithium ion secondary battery decreases. From these facts, it is considered that by setting the 10-second discharge resistance in the range of more than 3.0 Ω to 4.5 Ω or less, both of the excellent thermal stability and the output can be imparted to the lithium ion secondary battery. Then, in order to keep the 10-second discharge resistance in the range of more than 3.0 Ω to 4.5 Ω or less, when the positive electrode is (1) 100 parts by mass of the positive electrode active material layer, the first material and the second material When the amount of the second material is 100 parts by mass, and the amount of the first material contained in the composite particles is 20 parts by mass or more and 100 parts by mass or less. It is good to have both.

Claims (3)

オリビン構造のLiMPO(MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)を炭素被覆した第1材料の粒子で、一般式:LiNiCoAl(0.2≦a≦2、0.6≦b、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Mn、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウムニッケル複合酸化物の粒子を被覆した複合体粒子と、
オリビン構造のLiMPO(MはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Zn、V、Ca、Sr、Ba、Ti、Al、Si、B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)を炭素被覆した第2材料の粒子と、を正極活物質層に含み、
前記正極活物質層を100質量部としたときに、前記第1材料及び第2材料を20質量部以上30質量部以下含み、
前記第2材料の量を100質量部としたときに、前記複合体粒子に含まれる前記第1材料の量は、20質量部以上100質量部以下である、正極。
LiM h PO 4 of olivine structure (M is at least one element selected from Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te and Mo , 0 <h <2) with particles of a first material which is carbon-coated, the general formula: Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2,0.6 ≦ b, b + c + d + e = 1: 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Mn, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, At least one element selected from Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, 1.7 ≦ f ≦ 3 Composite particles coated with particles of lithium nickel composite oxide represented by
LiM h PO 4 of olivine structure (M is at least one element selected from Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba, Ti, Al, Si, B, Te and Mo , Particles of the second material carbon-coated with 0 <h <2) in the positive electrode active material layer,
When the positive electrode active material layer is 100 parts by mass, it contains 20 parts by mass or more and 30 parts by mass or less of the first material and the second material,
The amount of the first material contained in the composite particles is 20 parts by mass or more and 100 parts by mass or less when the amount of the second material is 100 parts by mass.
前記第1材料の粒子の体積抵抗率を前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率で除した値、及び、
前記第2材料の粒子の体積抵抗率を前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子の体積抵抗率で除した値は、0.034以下である、請求項1に記載の正極。
A value obtained by dividing volume resistivity of particles of the first material by volume resistivity of particles of the lithium-nickel composite oxide,
The positive electrode according to claim 1, wherein a value obtained by dividing the volume resistivity of the particles of the second material by the volume resistivity of the particles of the lithium nickel composite oxide is 0.034 or less.
請求項1又は請求項2に記載の正極と、負極と、電解液と、を具備し、
前記電解液は、リチウム塩を含む電解質と鎖状カーボネートを含む非水溶媒とを含み、前記電解液中の前記電解質の濃度が1.8〜3モル/Lである、リチウムイオン二次電池。
A positive electrode according to claim 1 or claim 2, a negative electrode, and an electrolyte solution,
The lithium ion secondary battery, wherein the electrolyte contains an electrolyte containing a lithium salt and a non-aqueous solvent containing a chain carbonate, and the concentration of the electrolyte in the electrolyte is 1.8 to 3 mol / L.
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