JP2019140093A - Coated positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and manufacturing and evaluation methods thereof - Google Patents

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Abstract

To provide a coated positive electrode active material which is superior in weather resistance and long-term shelf life, which can suppress the gelation when kneading a positive electrode mixture paste, and which allows a satisfactorily high initial discharge capacity to be retained when being incorporated in a lithium ion secondary battery.SOLUTION: A coated positive electrode active material 10 for a lithium ion secondary battery comprises: particles 1 of a lithium metal composite oxide containing lithium, nickel, cobalt and aluminum and primarily including secondary particles having a porosity of less than 20%; and a coating layer 3 formed on the surface of each lithium metal composite oxide particle 1, made of an ion-conducting polymer containing electrically conductive particles and having an average thickness of 0.005-0.1 μm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質及びその製造方法並びに該被覆正極活物質の評価方法に関する。   The present invention relates to a coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a method for producing the same, and a method for evaluating the coated positive electrode active material.

正極と負極の間をリチウムイオンが行き来することで充電と放電が行われるリチウムイオン二次電池は、他の二次電池に比べてエネルギー密度が高いうえ、高い起電力や長寿命などの優れた特徴を有しているため、スマートフォンやタブレット端末をはじめ、ノート型パソコン、ビデオカメラなどのポータブル電子機器用の小型でかつ軽量な高容量電池として、更にはハイブリッド自動車や電気自動車用の高出力電池として益々需要が高まっており、その用途も一段と拡大している。   Lithium ion secondary batteries, which are charged and discharged by the movement of lithium ions between the positive and negative electrodes, have higher energy density than other secondary batteries, and have excellent electromotive force and long life. Because of its characteristics, it is a compact and lightweight high-capacity battery for portable electronic devices such as smartphones and tablet terminals, notebook computers, video cameras, and high-power batteries for hybrid and electric vehicles. As the demand grows, the uses are further expanding.

このリチウムイオン二次電池は、一般的に1対の正極及び負極の間に有機溶媒電解液やポリマー電解質などが含浸したセパレータが配された構造を有しており、これら正極及び負極においてリチウムイオンが挿入・脱離する際の酸化還元反応を利用して電気化学的エネルギーが得られる。従って、これら正極及び負極には、リチウムイオンの可逆的な挿入・脱離が可能な物質が用いられる。例えば負極を構成する負極活物質としては、炭素系材料や金属リチウムなどが主に用いられ、正極を構成する正極活物質としては、製造が比較的容易なリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO)や、コバルトより安価なニッケルを用いたリチウム・ニッケル複合酸化物(LiNiO)、更にはマンガンを用いたリチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)、リチウム・マンガン複合酸化物(LiMn)などのリチウム金属複合酸化物が主に用いられる。例えば特許文献1には、ニッケルの一部をコバルトやアルミニウムで置換したリチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物を用いる例が示されている。 This lithium ion secondary battery generally has a structure in which a separator impregnated with an organic solvent electrolyte or a polymer electrolyte is disposed between a pair of positive and negative electrodes. Electrochemical energy can be obtained by utilizing the oxidation-reduction reaction during insertion and removal of. Therefore, a material capable of reversible insertion / extraction of lithium ions is used for the positive electrode and the negative electrode. For example, as the negative electrode active material constituting the negative electrode, a carbon-based material or metallic lithium is mainly used, and as the positive electrode active material constituting the positive electrode, lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) that is relatively easy to manufacture. And lithium / nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel, which is cheaper than cobalt, and lithium / nickel / manganese / cobalt composite oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ) using manganese. O 2 ) and lithium metal composite oxides such as lithium-manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) are mainly used. For example, Patent Document 1 shows an example using a lithium / nickel / cobalt / aluminum composite oxide in which a part of nickel is replaced with cobalt or aluminum.

これらの正極活物質の中でも、リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物や、特許文献1のリチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物は、電池容量におけるサイクル特性が良好で且つ低抵抗で高出力が得られる材料として高く評価されており、また、搭載スペースに制約のある電気自動車やハイブリッド自動車の電源に適しているので車載用電源としても注目されている。   Among these positive electrode active materials, the lithium / nickel / manganese / cobalt composite oxide and the lithium / nickel / cobalt / aluminum composite oxide of Patent Document 1 have good cycle characteristics in battery capacity, low resistance and high output. In addition, it is highly regarded as a material that can be obtained, and is also attracting attention as an on-vehicle power source because it is suitable for the power source of electric vehicles and hybrid vehicles with limited mounting space.

上記の正極活物質として用いられるリチウム金属複合酸化物の一般的な製造方法としては、中和晶析法によって金属複合酸化物の前駆体となる金属複合水酸化物を作製した後、この前駆体にリチウム源となる水酸化リチウムや炭酸リチウムなどのリチウム化合物を混合し、得られたリチウム金属混合物を焼成処理することでリチウム金属複合酸化物を作製することが行われている。このようにして作製したリチウム金属複合酸化物には、未反応の水酸化リチウムや炭酸リチウム、水酸化リチウムが炭酸化して生じた炭酸リチウム、各種原料に由来する不純物から生じた硫酸リチウムなど(以降、これらのリチウムを「余剰リチウム」とも総称する)が僅かながら残留している。   As a general method for producing the lithium metal composite oxide used as the positive electrode active material, a metal composite hydroxide that is a precursor of the metal composite oxide is prepared by neutralization crystallization, and then this precursor is prepared. A lithium metal composite oxide is prepared by mixing a lithium compound such as lithium hydroxide or lithium carbonate serving as a lithium source and firing the resulting lithium metal mixture. Examples of the lithium metal composite oxide thus prepared include unreacted lithium hydroxide and lithium carbonate, lithium carbonate produced by carbonation of lithium hydroxide, and lithium sulfate produced from impurities derived from various raw materials (hereinafter referred to as “lithium sulfate”). These lithiums are also collectively referred to as “excess lithium”).

この余剰リチウムを含むリチウム金属複合酸化物に対して、特許文献2には、合成後のリチウム・ニッケル複合酸化物に洗浄水を加えて撹拌しながら洗浄することで余剰リチウムを除去する技術が提案されている。また、特許文献3には、合成後のリチウム・ニッケル複合酸化物を、炭酸ガス濃度0.1容量%以上で且つ露点−15℃以下の雰囲気ガスを用いて雰囲気温度150℃以下でガス処理する技術が提案されている。   In contrast to this lithium metal composite oxide containing surplus lithium, Patent Document 2 proposes a technique for removing surplus lithium by adding washing water to the synthesized lithium / nickel composite oxide and washing it with stirring. Has been. In Patent Document 3, the synthesized lithium / nickel composite oxide is gas-treated at an atmospheric temperature of 150 ° C. or lower using an atmospheric gas having a carbon dioxide concentration of 0.1% by volume or higher and a dew point of −15 ° C. or lower. Technology has been proposed.

特開平05−242891号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-242891 特開2007−273108号公報JP 2007-273108 A 特開平10−302779号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-302779

上記の余剰リチウムのうち、未反応の水酸化リチウムは、正極活物質を正極合材ペーストとして混練する際に正極合材ペーストのゲル化を引き起こす主な原因になるうえ、正極活物質が高温環境下で充電される時に酸化分解してガス発生を引き起こす原因にもなる。一方、上記の水酸化リチウムが炭酸化して生じた炭酸リチウムや各種原料由来の不純物に起因する硫酸リチウムなどは充放電反応に殆ど寄与しないため、電池を構成した時、この正極活物質の不可逆容量に相当する負極材料は余分に電池に使用されることになる。その結果、電池全体としては単位重量当り及び単位体積当りの容量が小さくなってしまう。更に、余剰リチウムが多くなると正極合材ペーストの作製時に塩濃度が増加しやすくなり、該ペーストの粘度が上昇することによってゲル化が助長されるおそれがある。   Among the above-mentioned surplus lithium, unreacted lithium hydroxide is a main cause of causing gelation of the positive electrode mixture paste when the positive electrode active material is kneaded as a positive electrode mixture paste, and the positive electrode active material is in a high temperature environment. When it is charged at the bottom, it can cause oxidative decomposition and gas generation. On the other hand, lithium carbonate produced by carbonation of the above lithium hydroxide and lithium sulfate caused by impurities derived from various raw materials hardly contribute to the charge / discharge reaction. Therefore, when the battery is constructed, the irreversible capacity of this positive electrode active material The negative electrode material corresponding to is extra used for batteries. As a result, the capacity per unit weight and unit volume of the battery as a whole is reduced. Furthermore, if the excess lithium increases, the salt concentration tends to increase during the preparation of the positive electrode mixture paste, and gelation may be promoted by increasing the viscosity of the paste.

上記の余剰リチウムの問題は特許文献2の方法によりある程度抑えることができると思われるものの、この特許文献2の方法で得られた正極活物質は、リチウム・ニッケル複合酸化物粒子の表面近傍に存在するリチウムイオンまでが水洗中に洗い流されて失われるおそれがある。このリチウムイオンは、リチウムイオン二次電池の充放電時において正極に生じるリチウムイオンのインターカレーション及びディインターカレーション反応に必要であるため、水洗により表面部のリチウムイオンが失われると電池特性上の問題が生じるおそれがある。また、正極活物質としての耐候性が著しく低下し、大気雰囲気下での取り扱いの際に大気中の炭酸ガスや水分の影響を受けて、粒子表面の結晶内部からリチウムイオンが引き抜かれ易くなる。更には、リチウムイオン二次電池に組み込んだ際に、初期放電容量が低下してしまうおそれがある。   Although it seems that the above problem of excess lithium can be suppressed to some extent by the method of Patent Document 2, the positive electrode active material obtained by the method of Patent Document 2 exists in the vicinity of the surface of the lithium / nickel composite oxide particles. There is a risk that even lithium ions that are washed away are washed away during washing. This lithium ion is necessary for the intercalation and deintercalation reaction of the lithium ion generated at the positive electrode during charging / discharging of the lithium ion secondary battery. May cause problems. Moreover, the weather resistance as a positive electrode active material falls remarkably, and it becomes easy to extract lithium ion from the inside of the crystal | crystallization of the particle | grain surface under the influence of the carbon dioxide gas and water | moisture content in air | atmosphere at the time of the handling in an air atmosphere. Furthermore, when incorporated in a lithium ion secondary battery, the initial discharge capacity may be reduced.

また、上記の特許文献3の技術は、リチウム・ニッケル複合酸化物粒子の表面に残存する水酸化リチウムを炭酸化して炭酸リチウムとすることで高温環境下での保存特性を高める方法であるため、未反応の水酸化リチウムを十分に除去することが難しく、また、各種原料に由来する不純物から生じる硫酸リチウムなどの除去については特に記載されていない。本発明は、上記した従来のリチウムイオン二次電池のリチウム金属複合酸化物が抱える問題に鑑みてなされたものであり、耐候性や長期保管性に優れると共に正極合材ペースト混練時においてゲル化を抑制することができ、リチウムイオン二次電池に組み込んだ際の初期放電容量を十分に高く維持することが可能なリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質を提供することを目的としている。   Moreover, since the technique of the above-mentioned Patent Document 3 is a method for enhancing the storage characteristics in a high-temperature environment by carbonating lithium hydroxide remaining on the surface of the lithium / nickel composite oxide particles into lithium carbonate, It is difficult to sufficiently remove unreacted lithium hydroxide, and there is no particular description regarding removal of lithium sulfate or the like generated from impurities derived from various raw materials. The present invention has been made in view of the problems of the lithium metal composite oxide of the above-described conventional lithium ion secondary battery, and is excellent in weather resistance and long-term storage properties and gelled at the time of kneading the positive electrode mixture paste. An object of the present invention is to provide a coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery that can be suppressed and can maintain an initial discharge capacity sufficiently high when incorporated in a lithium ion secondary battery.

本発明者は上記の目的を達成するため、リチウムイオン二次電池用の正極活物質に用いるリチウム金属複合酸化物及びその製造方法に関して鋭意研究を積み重ねた結果、二次粒子から主に構成されるリチウム金属複合酸化物粒子の表面に流動層微粒子コーティング法を用いて所定の厚さを有する被覆層を形成することで正極活物質に対して優れた耐候性と長期保管性とを付与できると共に正極合材ペーストの混練時におけるゲル化を抑制でき、更にはリチウムイオン二次電池に組み込んだ際の初期放電容量を十分に高く維持できることを見出し本発明を完成するに至った。   In order to achieve the above object, the present inventor has made extensive research on a lithium metal composite oxide used for a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery and a manufacturing method thereof, and as a result, mainly composed of secondary particles. By forming a coating layer having a predetermined thickness on the surface of the lithium metal composite oxide particles using a fluidized bed fine particle coating method, the positive electrode active material can be provided with excellent weather resistance and long-term storage properties, and positive electrode It has been found that gelation at the time of kneading the composite paste can be suppressed, and further that the initial discharge capacity when incorporated in a lithium ion secondary battery can be maintained sufficiently high, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係るリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質は、リチウム、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを含み、空隙率20%未満の二次粒子から主に構成されるリチウム金属複合酸化物の粒子と、前記リチウム金属複合酸化物の粒子の表面に形成された、電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーからなる平均厚さ0.005〜0.1μmの被覆層とを有することを特徴としている。   That is, the coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the present invention contains lithium, nickel, cobalt, and aluminum, and is composed mainly of secondary particles having a porosity of less than 20%. And a coating layer having an average thickness of 0.005 to 0.1 μm made of an ion conductive polymer including electron conductive particles formed on the surface of the lithium metal composite oxide particles. It is said.

また、本発明に係るリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質の製造方法は、リチウム、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを含み空隙率20%未満の二次粒子から主に構成されるリチウム金属複合酸化物粒子を焼成により形成する焼成工程と、イオン伝導性ポリマーを有機溶媒に溶解して得たイオン伝導性ポリマー溶解液に電子導電性粒子を分散させることで粒子被覆用スラリーを作製する調製工程と、前記リチウム金属複合酸化物粒子を気流で流動させながら前記粒子被覆用スラリーを噴霧して液滴塗着させた後、通風乾燥することによって前記リチウム金属複合酸化物粒子の表面に電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーからなる平均厚さ0.005〜0.1μmの被覆層を形成する被覆工程とからなることを特徴としている。   The method for producing a coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the present invention comprises a lithium metal composite mainly composed of secondary particles containing lithium, nickel, cobalt, and aluminum and having a porosity of less than 20%. A firing step for forming oxide particles by firing, and a preparation step for preparing a slurry for coating particles by dispersing electron conductive particles in an ion conductive polymer solution obtained by dissolving an ion conductive polymer in an organic solvent. And spraying the particle coating slurry while allowing the lithium metal composite oxide particles to flow in an air stream, and then applying the droplets to the surface of the lithium metal composite oxide particles by air drying. And a coating step of forming a coating layer having an average thickness of 0.005 to 0.1 μm made of an ion conductive polymer containing particles.

本発明によれば、正極活物質に対して優れた耐候性や長期保管性を付与できると共に正極合材ペースト混練時においてゲル化を抑制でき、更にはリチウムイオン二次電池に組み込んだ際の初期放電容量を十分に高く維持することができる。   According to the present invention, excellent weather resistance and long-term storage stability can be imparted to the positive electrode active material, and gelation can be suppressed during kneading of the positive electrode mixture paste, and further, the initial stage when incorporated in a lithium ion secondary battery. The discharge capacity can be maintained sufficiently high.

本発明の実施形態の被覆正極活物質の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the covering positive electrode active material of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の被覆正極活物質の原料となるリチウム金属複合酸化物粒子の断面SEM画像である。It is a cross-sectional SEM image of the lithium metal complex oxide particle used as the raw material of the covering positive electrode active material of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の被覆正極活物質の被覆層を部分的に示す断面TEM画像である。It is a cross-sectional TEM image which partially shows the coating layer of the covering positive electrode active material of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の被覆正極活物質の原料となる金属複合酸化物の前駆体の金属複合水酸化物粒子の断面SEM画像である。It is a cross-sectional SEM image of the metal composite hydroxide particle | grains of the precursor of the metal composite oxide used as the raw material of the covering positive electrode active material of embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質及びその製造方法並びに該被覆正極活物質を用いたリチウムイオン二次電池について、「1.リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質」、「2.リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質の製造方法」、及び「3.リチウムイオン二次電池」の順に詳細に説明する。なお、本発明のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質及びその製造方法は下記の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更例や代替例を含むものである。   Hereinafter, a coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, a method for producing the same, and a lithium ion secondary battery using the coated positive electrode active material are described in “1. Coating for Lithium Ion Secondary Battery”. The positive electrode active material ”,“ 2. Production method of coated positive electrode active material for lithium ion secondary battery ”, and“ 3. Lithium ion secondary battery ”will be described in detail in this order. The coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery and the method for producing the same of the present invention are not limited to the following contents, and various modifications and alternative examples are possible without departing from the spirit of the present invention. Is included.

1.リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質
1.1 構造及び特徴
本発明の実施形態のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質は、リチウム、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを含む一次粒子が凝集した二次粒子から主に構成されるリチウム金属複合酸化物粒子と、このリチウム金属複合酸化物粒子の表面に形成された、電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーの被覆層とからなる。本発明の実施形態のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質は、該二次粒子の内部が空隙率20%未満になっている。すなわち、図1の模式的な断面図に示すように、本発明の実施形態のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質10は、そのリチウム金属複合酸化物の粒子1が二次粒子の形態を有しており、その内部に全体として空隙率20%未満の範囲で1又は複数の空隙部2が存在している。そして、この二次粒子から主に構成されるリチウム金属複合酸化物粒子1の表面に、電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーからなる平均厚さ0.005〜0.1μmの被覆層3が形成されている。
1. Coated positive electrode active material for lithium ion secondary battery 1.1 Structure and features Coated positive electrode active material for lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention includes primary particles including lithium, nickel, cobalt, and aluminum. Lithium metal composite oxide particles mainly composed of secondary particles in which particles are aggregated, and an ion conductive polymer coating layer including electron conductive particles formed on the surface of the lithium metal composite oxide particles . In the coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention, the inside of the secondary particles has a porosity of less than 20%. That is, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1, the coated positive electrode active material 10 for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention is such that the lithium metal composite oxide particles 1 are secondary particles. In the interior, one or a plurality of voids 2 exist within a range of a porosity of less than 20% as a whole. A coating layer 3 having an average thickness of 0.005 to 0.1 μm made of an ion conductive polymer containing electron conductive particles is formed on the surface of the lithium metal composite oxide particle 1 mainly composed of the secondary particles. Is formed.

この本発明の実施形態のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質は、上記のように被覆層の平均厚さが0.005〜0.1μmと非常に薄いため、該被覆正極活物質を導電材や結着剤と混練して正極合材ペーストを生成する際、増粘作用を持つ被覆層が該ペーストに溶解することによって生じうる粘度上昇を最小限に抑えることができる。このように、本発明の実施形態の被覆正極活物質は被覆層の平均厚さが最適な範囲に調整されているので、当該被覆正極活物質を大気雰囲気下で取り扱う際に水分や炭酸ガスなどによる悪影響を防ぎつつ、正極合材ペースト混練時のペースト粘度上昇によるゲル化の誘発を抑制できる。次に、上記の本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子及び被覆層について具体的に説明する。   Since the coated cathode active material for a lithium ion secondary battery according to the embodiment of the present invention has an average thickness of 0.005 to 0.1 μm as described above, the coated cathode active material is When a positive electrode mixture paste is produced by kneading with a conductive material or a binder, an increase in viscosity that can be caused by dissolving a coating layer having a thickening action in the paste can be minimized. As described above, since the coated cathode active material of the embodiment of the present invention has the average thickness of the coating layer adjusted to an optimum range, when the coated cathode active material is handled in the atmosphere, moisture, carbon dioxide gas, etc. It is possible to suppress the induction of gelation due to an increase in paste viscosity at the time of kneading the positive electrode mixture paste, while preventing adverse effects due to. Next, the lithium metal composite oxide particles and the coating layer constituting the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention will be specifically described.

1.2 リチウム金属複合酸化物粒子
[組成]
本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子は、好適には一般式:Li(Ni1−x−yCoAl)Oで表される組成を有しており、a、x、及びyはそれぞれ0.98≦a≦1.20、0.05≦x≦0.35、及び0.01≦y≦0.20であり、x+y<0.40である。
1.2 Lithium metal composite oxide particles [Composition]
Lithium-metal composite oxide particles constituting the coated positive electrode active material of embodiments of the present invention preferably have the general formula: Li a (Ni 1-x -y Co x Al y) have a composition represented by O 2 A, x, and y are 0.98 ≦ a ≦ 1.20, 0.05 ≦ x ≦ 0.35, and 0.01 ≦ y ≦ 0.20, respectively, and x + y <0.40. It is.

上記一般式において、コバルト含有量を示すxが0.05以上0.35以下の範囲内、より好ましくは0.07以上0.25以下の範囲内、最も好ましくは0.10以上0.20以下の範囲内であれば、サイクル特性を高めたり、充放電に伴うリチウムの挿入・脱離による結晶格子の膨張収縮挙動を低減したりできるが、このxが0.05未満になると、上記のサイクル特性や膨張収縮挙動の効果を得ることができなくなり、逆にxが0.35を超えると、コバルトの添加量が多過ぎて初期放電容量の低下が大きくなったり、コスト面で不利になったりするため好ましくない。   In the above general formula, x indicating the cobalt content is in the range of 0.05 to 0.35, more preferably in the range of 0.07 to 0.25, and most preferably in the range of 0.10 to 0.20. Within the range, the cycle characteristics can be improved, and the expansion and contraction behavior of the crystal lattice due to the insertion / extraction of lithium accompanying charging / discharging can be reduced. If the effect of the characteristics and expansion / contraction behavior cannot be obtained, and x exceeds 0.35, the amount of cobalt added is too large, resulting in a large decrease in the initial discharge capacity and a disadvantage in cost. Therefore, it is not preferable.

また、アルミニウムの含有量を示すyが0.01以上0.20以下の範囲内であれば、この組成を有するリチウム金属複合酸化物粒子を二次電池の正極活物質として用いた場合、その耐久性と安全性を向上させることができ、容量低下を抑えることができる。特にアルミニウムは粒子内部においてほぼ均一に分布していれば粒子全体に亘って上記効果が奏されるため、少ない添加量であっても上記効果を得ることができる。このyが0.01未満になると上記の効果を得ることができなくなり、逆にこのyが0.20を超えると、アルミニウムの添加量が多くなりすぎて酸化還元反応(Redox反応)に貢献する金属元素が減少して電池容量が低下するため好ましくない。なお、上記の組成に関する分析方法には特に限定はなく、例えば酸分解−ICP(誘導結合プラズマ)発光分光分析法などによる化学分析手法から求めることができる。なお、かかるアルミニウムの粒子内での均一な分布は、後述する、アルミン酸ナトリウムを溶解した溶解液に水酸化ナトリウムを添加して作製したアルミニウム溶液を、アルミニウムに対するナトリウムのモル比が1.0〜3.0となるように作製することによって調整することができる。ナトリウム量、つまり水酸化ナトリウム量が、上記のモル比で1.0〜3.0の範囲を外れた場合には、アルミニウム溶液の安定性が低下し、反応槽に添加された直後、或いは、添加される前に、水酸化アルミニウムが微細粒子として析出し易くなる。その結果、水酸化ニッケル及び水酸化コバルトとの共沈反応が起こり難くなり、粒度分布が広く粒径がばらついたニッケル・コバルト・アルミニウム複合水酸化物が生成すると共に、粒子のアルミニウムの分散が不均一になるなどの問題が生じる可能性があるため好ましくない。   In addition, when y indicating the aluminum content is in the range of 0.01 or more and 0.20 or less, when the lithium metal composite oxide particles having this composition are used as the positive electrode active material of the secondary battery, the durability is improved. Performance and safety can be improved, and capacity reduction can be suppressed. In particular, if aluminum is distributed almost uniformly in the inside of the particles, the above effect can be obtained over the entire particle, so that the above effect can be obtained even with a small addition amount. If this y is less than 0.01, the above effect cannot be obtained. Conversely, if this y exceeds 0.20, the amount of aluminum added becomes too large and contributes to the redox reaction (Redox reaction). This is not preferable because the metal element decreases and the battery capacity decreases. In addition, there is no limitation in particular in the analysis method regarding said composition, For example, it can obtain | require from the chemical analysis method by acid decomposition-ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy analysis etc. In addition, the uniform distribution in the particle | grains of this aluminum is mentioned later, The molar ratio of sodium with respect to aluminum is 1.0-1.0 in the aluminum solution produced by adding sodium hydroxide to the solution which melt | dissolved sodium aluminate. It can adjust by producing so that it may become 3.0. When the amount of sodium, that is, the amount of sodium hydroxide is out of the range of 1.0 to 3.0 in terms of the above molar ratio, the stability of the aluminum solution decreases and immediately after being added to the reaction vessel, or Aluminum hydroxide tends to precipitate as fine particles before it is added. As a result, a coprecipitation reaction with nickel hydroxide and cobalt hydroxide hardly occurs, and a nickel-cobalt-aluminum composite hydroxide having a wide particle size distribution and a dispersed particle size is formed, and the dispersion of aluminum in the particles is not allowed. This is not preferable because problems such as uniformity may occur.

[粒子形態及び粒子内部構造]
本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子は、殆どが複数の一次粒子が凝集した二次粒子の形態を有しているが、部分的に二次粒子として凝集しない状態の一次粒子が含まれていてもよい。上記の二次粒子を構成する一次粒子及び単独で存在する一次粒子の形状については特に限定はなく、球状、板状、針状、直方体状、楕円状、菱面体状など様々な形状をとり得る。また、複数の一次粒子の凝集形態についても特に限定はなく、ランダムな方向に凝集する形態や、中心部からほぼ均等に放射状に凝集して略球体形状や楕円体形状の二次粒子を形成する形態などをとり得る。
[Particle morphology and internal structure]
Most of the lithium metal composite oxide particles constituting the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention are in the form of secondary particles in which a plurality of primary particles are aggregated, but partially aggregated as secondary particles. Primary particles in a state of not being included may be included. The shape of the primary particles constituting the secondary particles and the primary particles present alone are not particularly limited, and may take various shapes such as a spherical shape, a plate shape, a needle shape, a rectangular parallelepiped shape, an elliptical shape, and a rhombohedral shape. . In addition, there are no particular limitations on the form of aggregation of the plurality of primary particles, and forms that aggregate in a random direction, or aggregate substantially radially from the center to form substantially spherical or elliptical secondary particles. It can take form.

本発明の実施形態のリチウム金属複合酸化物粒子は、二次粒子の内部に存在する空隙部が少ないので粒子強度に優れている。なお、上記のリチウム金属複合酸化物の一次粒子の形状や二次粒子の形態、及び二次粒子の内部構造は、例えば粒子断面を走査型電子顕微鏡(SEM)などを用いて観察することにより把握することができる。例えば図2には、本発明の被覆正極活物質に用いたリチウム金属複合酸化物の二次粒子の一具体例の断面SEM画像であり、空隙部の少ない内部構造であることが見てとれる。この二次粒子は、特に二次粒子の断面において計測した空隙率が20%未満が好ましく、5%以下がより好ましい。これによりリチウム金属複合酸化物粒子から形成した正極活物質の強度も高めることができる。また、正極活物質の嵩密度を過度に低下させることなく、正極活物質と電解液との接触面積を十分に確保することができる。この空隙率は、以下の方法により求めることができる。すなわち、計測対象となるリチウム金属複合酸化物の粒子群を樹脂に埋め込んだ後、クロスセクションポリッシャ(CP)及びアルゴンスパッタリングによって切断することで粒子群の断面を露出させ、この露出した粒子群の断面を走査型電子顕微鏡を用いて撮像する。そして得られた粒子群の断面画像に対して画像解析ソフトによって解析することで空隙部を黒領域、緻密部を白領域として識別し、任意の20個以上の粒子の断面に対して、「黒領域の面積/(黒領域の面積+白領域の面積)×100」を計算することで空隙率を求めることができる。   The lithium metal composite oxide particles of the embodiment of the present invention are excellent in particle strength because there are few voids present inside the secondary particles. In addition, the shape of the primary particles, the shape of the secondary particles, and the internal structure of the secondary particles can be grasped by observing the cross section of the particles using a scanning electron microscope (SEM), for example. can do. For example, FIG. 2 is a cross-sectional SEM image of a specific example of the secondary particles of the lithium metal composite oxide used in the coated positive electrode active material of the present invention, and it can be seen that the internal structure has few voids. In particular, the porosity measured in the cross section of the secondary particles is preferably less than 20%, and more preferably 5% or less. Thereby, the intensity | strength of the positive electrode active material formed from the lithium metal complex oxide particle can also be raised. In addition, a sufficient contact area between the positive electrode active material and the electrolytic solution can be secured without excessively reducing the bulk density of the positive electrode active material. This porosity can be determined by the following method. That is, after embedding a particle group of a lithium metal composite oxide to be measured in a resin, a cross section of the particle group is exposed by cutting with a cross section polisher (CP) and argon sputtering, and the cross section of the exposed particle group Are imaged using a scanning electron microscope. Then, by analyzing the cross-sectional image of the obtained particle group by image analysis software, the void portion is identified as a black region, and the dense portion is identified as a white region. The void ratio can be obtained by calculating “area of area / (area of black area + area of white area) × 100”.

[体積平均粒径(MV)]
本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子は、体積平均粒径(MV)が3〜20μmであるのが好ましく、3〜15μmであるのがより好ましく、4〜12μmであるのが最も好ましい。このようにリチウム金属複合酸化物粒子の体積平均粒径が3〜20μmの範囲内であれば、これを材料に用いて作製した正極活物質を正極として組み込んだ二次電池において、容積当りの電池容量を大きくすることができると共に安全性が高くなり、サイクル特性が良好になる。
[Volume average particle size (MV)]
The lithium metal composite oxide particles constituting the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention preferably have a volume average particle size (MV) of 3 to 20 μm, more preferably 3 to 15 μm. Most preferably, it is 12 μm. Thus, if the volume average particle size of the lithium metal composite oxide particles is in the range of 3 to 20 μm, a secondary battery incorporating a positive electrode active material produced by using the lithium metal composite oxide particles as a positive electrode is a battery per volume. The capacity can be increased, safety is increased, and cycle characteristics are improved.

この体積平均粒径が3μm未満の場合は、正極を作製した際に粒子の充填密度が低下して正極の容積当りの電池容量が低下するおそれがあり、逆に体積平均粒径が20μmを超えると、正極活物質の比表面積が低下して二次電池の電解液との界面が減少し、その結果、正極の抵抗が上昇して電池の出力特性が低下するため好ましくない。なお、上記のリチウム金属複合酸化物粒子の体積平均粒径は、後述する金属複合水酸化物の製造工程における、晶析工程の核生成の時間のほか、原料溶液の供給量やpHによって調整することができる。すなわち体積平均粒径が3μ未満の場合は、原料溶液(金属化合物)の供給量を減らして晶析工程の核生成の時間を短くしてもよいし、pHを低めに制御してもよい。これにより、粒子の種となる核の生成量が減少するので、得られる金属複合水酸化物の粒径を大きくすることができる。逆に体積平均粒径が20μmを超える場合は、原料溶液(金属化合物)の供給量を増やして晶析工程の核生成の時間を長くしてもよいし、pHを高めに制御してもよい。これにより、粒子の種となる核の生成量が増加するので、得られる金属複合水酸化物の粒径を小さくすることができる。また、上記の体積平均粒径は、レーザー回折・散乱法を用いて測定した体積基準分布から求めたものである。   When the volume average particle size is less than 3 μm, there is a risk that when the positive electrode is produced, the packing density of the particles is reduced, and the battery capacity per volume of the positive electrode may be reduced. Conversely, the volume average particle size exceeds 20 μm. In addition, the specific surface area of the positive electrode active material is decreased, and the interface with the electrolyte of the secondary battery is decreased. As a result, the resistance of the positive electrode is increased and the output characteristics of the battery are decreased. In addition, the volume average particle diameter of the lithium metal composite oxide particles is adjusted by the supply amount and pH of the raw material solution in addition to the nucleation time in the crystallization process in the metal composite hydroxide production process described later. be able to. That is, when the volume average particle size is less than 3 μm, the supply amount of the raw material solution (metal compound) may be reduced to shorten the time for nucleation in the crystallization step, or the pH may be controlled to be lower. Thereby, since the production amount of the nucleus used as a seed of particles decreases, the particle size of the obtained metal composite hydroxide can be increased. Conversely, when the volume average particle diameter exceeds 20 μm, the supply amount of the raw material solution (metal compound) may be increased to extend the time for nucleation in the crystallization step, or the pH may be controlled to be higher. . Thereby, since the production amount of the nucleus used as a seed of particles increases, the particle size of the obtained metal composite hydroxide can be reduced. Moreover, said volume average particle diameter is calculated | required from the volume reference distribution measured using the laser diffraction and the scattering method.

[比表面積]
本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子の比表面積については特に限定はないが、1.0〜7.0m/gの範囲内であるのが好ましく、1.0〜2.0m/gの範囲内であるのがより好ましい。この比表面積が1.0〜7.0m/gであれば、電解液と接触可能な粒子接触面を十分に確保することができる。この比表面積が1.0m/g未満では粒子接触面が少なくなり過ぎ、十分な充放電容量が得られないことがある。逆にこの比表面積が7.0m/gを超えると、粒子接触面が過多になって表面活性が高くなり過ぎるおそれがある。なお、上記の比表面積の測定方法には特に限定はなく、例えばBET多点法やBET1点法による窒素ガス吸着・脱離法などにより求めることができる。
[Specific surface area]
The specific surface area of the lithium metal composite oxide particles constituting the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 1.0 to 7.0 m 2 / g. More preferably, it is in the range of 0.0 to 2.0 m 2 / g. If this specific surface area is 1.0-7.0 m < 2 > / g, the particle | grain contact surface which can contact electrolyte solution can fully be ensured. When the specific surface area is less than 1.0 m 2 / g, the particle contact surface becomes too small, and a sufficient charge / discharge capacity may not be obtained. On the other hand, when the specific surface area exceeds 7.0 m 2 / g, the particle contact surface becomes excessive, and the surface activity may be too high. In addition, there is no limitation in particular in the measuring method of said specific surface area, For example, it can obtain | require by the nitrogen gas adsorption / desorption method by a BET multipoint method or a BET 1 point method.

[水酸化リチウム含有量及び炭酸リチウム含有量]
本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子は、余剰リチウムである水酸化リチウム含有量が1.5質量%以下であるのが好ましく、1.0質量%以下であるのがより好ましい。この水酸化リチウム含有量が1.5質量%を超えると、後述するようにリチウム金属複合酸化物粒子を電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーの被覆層で被覆して正極活物質を作製した後、これを正極合材ペーストとして混練する際にゲル化が発生し易くなる。また、該正極活物質が高温環境下で充電される場合、水酸化リチウムが酸化分解し、ガスが発生し易くなる。
[Lithium hydroxide content and lithium carbonate content]
The lithium metal composite oxide particles constituting the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention preferably have an excess lithium lithium hydroxide content of 1.5% by mass or less, and 1.0% by mass or less. More preferably. When the lithium hydroxide content exceeds 1.5% by mass, as described later, the lithium metal composite oxide particles are coated with a coating layer of an ion conductive polymer including electronic conductive particles to produce a positive electrode active material. Later, when this is kneaded as a positive electrode mixture paste, gelation easily occurs. Further, when the positive electrode active material is charged in a high temperature environment, lithium hydroxide is oxidatively decomposed and gas is easily generated.

また、本発明の実施形態の正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子は、他の余剰リチウムである炭酸リチウム含有量が1.5質量%以下であるのが好ましく、1.0質量%以下であるのがより好ましい。この炭酸リチウム含有量が1.5質量%を超えると、正極活物質が高温環境下で充電される場合、水酸化リチウムと同様にガスが発生し易くなる。なお、リチウム金属複合酸化物粒子において炭酸リチウム含有量が高い場合は、水酸化リチウムが炭酸化したことを示しているとも言え、よって当該リチウム金属複合酸化物の粒子自体も大気中の炭酸ガスや水分の影響を受けている可能性が高く、このリチウム金属複合酸化物から作製した正極活物質は耐候性が悪化することが懸念される。   The lithium metal composite oxide particles constituting the positive electrode active material of the embodiment of the present invention preferably have a lithium carbonate content of 1.5% by mass or less, which is other surplus lithium, and is 1.0% by mass. The following is more preferable. When the lithium carbonate content exceeds 1.5% by mass, when the positive electrode active material is charged in a high temperature environment, gas is likely to be generated as in the case of lithium hydroxide. When the lithium carbonate content in the lithium metal composite oxide particles is high, it can be said that the lithium hydroxide is carbonated. Therefore, the lithium metal composite oxide particles themselves also contain carbon dioxide gas in the atmosphere. There is a high possibility of being affected by moisture, and there is a concern that the positive electrode active material produced from this lithium metal composite oxide will deteriorate in weather resistance.

上記の水酸化リチウムや炭酸リチウムの含有量は、中和滴定法により求めることができる。すなわち、リチウム金属複合酸化物粒子の表面部などに存在する余剰リチウムとしての水酸化リチウム及び炭酸リチウムは、水に溶解することでそれぞれ水酸化物イオン及び炭酸イオンがリチウムイオンから電離する。従って電離したこれら陰イオンを無機酸などで滴定することで、水酸化リチウム及び炭酸リチウムを分別定量することが可能である。この定量分析法は、いわゆるR.B.Warder法による逐次滴定であり、第1終点(pH:約8.3)は水酸化リチウムの全量と炭酸リチウムの半量とが反応した時のpH変化となり、第2終点(pH:約3.8)は残りの炭酸リチウムの半量が反応した時のpH変化となる。pH変化が起こるpH変曲点(終点)の検出には、フェノールフタレインやメチルオレンジなどの指示薬の変色を目視判定する方法のほか、pH複合電極による電位差の変化を機器的に読み取る方法が採られる。   The content of lithium hydroxide or lithium carbonate can be determined by a neutralization titration method. That is, lithium hydroxide and lithium carbonate as surplus lithium existing on the surface of the lithium metal composite oxide particles are dissolved in water, whereby hydroxide ions and carbonate ions are ionized from the lithium ions, respectively. Therefore, it is possible to separate and quantify lithium hydroxide and lithium carbonate by titrating these ionized anions with an inorganic acid or the like. This quantitative analysis method is sequential titration by the so-called RB Warder method, and the first end point (pH: about 8.3) is a change in pH when the total amount of lithium hydroxide reacts with half of the lithium carbonate. The second end point (pH: about 3.8) is the change in pH when half of the remaining lithium carbonate has reacted. In order to detect the pH inflection point (end point) at which pH change occurs, a method of visually determining the discoloration of an indicator such as phenolphthalein or methyl orange, or a method of reading the change in potential difference due to the pH composite electrode is used. It is done.

[水分]
本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子は、水分が0.10質量%以下であるのが好ましく、0.05質量%以下であるのがより好ましい。水分が0.10質量%を超えるリチウム金属複合酸化物に対して電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーの被覆層で被覆して正極活物質を作製し、これを用いてリチウムイオン二次電池に組み込むと、被覆層と共に水分が電解液に溶解して電解質のヘキサフルオロリン酸リチウム(六フッ化リン酸リチウム:LiPF)と反応することでフッ酸が生成し、正極を構成する金属元素にダメージを与える恐れがある。なお、上記の水分の測定方法には、乾燥重量法(乾燥減量法とも呼ばれる)、カールフィッシャー滴定法、蒸留法などを用いることができるが、分析用に採取できる試料量が多い場合には、共存元素の影響などを受けない乾燥重量法を用いるのが好ましい。
[moisture]
The lithium metal composite oxide particles constituting the coated positive electrode active material according to the embodiment of the present invention preferably have a water content of 0.10% by mass or less, and more preferably 0.05% by mass or less. The lithium metal composite oxide having a water content of more than 0.10% by mass is coated with an ion conductive polymer coating layer containing electron conductive particles to produce a positive electrode active material, and using this, a lithium ion secondary battery Incorporating into the metal layer, water dissolves in the electrolyte together with the coating layer and reacts with the electrolyte lithium hexafluorophosphate (lithium hexafluorophosphate: LiPF 6 ) to generate hydrofluoric acid. May cause damage. In addition, dry weight method (also referred to as loss on drying method), Karl Fischer titration method, distillation method, etc. can be used for the above moisture measurement method, but when there is a large amount of sample that can be collected for analysis, It is preferable to use a dry weight method which is not affected by the coexisting elements.

1.3 被覆層
上記した本発明の実施形態の被覆正極活物質を構成するリチウム金属複合酸化物粒子の表面に形成される被覆層は、電子導電性粒子がほぼ均一に分散した平均厚さ0.005〜0.1μmのイオン伝導性ポリマーからなる。この被覆層の平均厚さは0.01〜0.08μmの範囲内であるのが好ましい。この被覆層の平均厚さが0.1μmよりも厚くなると、被覆正極活物質を正極合材ペーストとして混練する際、該ペースト中の増粘作用を持つ被覆層の溶解量が多くなり過ぎて、該ペーストの粘度が上昇し、その影響でゲル化が誘発され易くなる。逆に、この平均厚さが0.005μmよりも薄くなると、被覆正極活物質を大気雰囲気下で取り扱う際に該大気雰囲気中の水分や炭酸ガスなどによる悪影響を抑制する効果が不十分となる。なお、上記の被覆層はイオン伝導度(20℃)が10−9〜10−3S/cmであることが好ましく、電子伝導度(20℃)が10−8〜10−1S/cmであることが好ましい。このイオン伝導度は、イオン伝導性かつ非電子伝導性を有するセパレータで被覆層の両側を固定することでイオンのみが通過する構造とした後、両側のセパレータに電極を設置して抵抗値(セパレータのみの抵抗値を空試験値とする)を測定することで求めることができる。一方、電子伝導度は、非イオン伝導性かつ電子伝導性を有するセパレータを用い、電子のみが通過する構造とする以外は、上記と同様の操作を行うことで求めることができる。
1.3 Coating Layer The coating layer formed on the surface of the lithium metal composite oxide particles constituting the coated positive electrode active material of the above-described embodiment of the present invention has an average thickness of 0 in which electronic conductive particles are dispersed almost uniformly. It consists of 0.005-0.1 micrometer ion conductive polymer. The average thickness of the coating layer is preferably in the range of 0.01 to 0.08 μm. When the average thickness of the coating layer is greater than 0.1 μm, when the coated positive electrode active material is kneaded as a positive electrode mixture paste, the amount of the coating layer having a thickening action in the paste is excessively dissolved, The viscosity of the paste increases, and gelation is easily induced by the influence. On the other hand, when the average thickness is less than 0.005 μm, the effect of suppressing adverse effects due to moisture, carbon dioxide gas, etc. in the air atmosphere becomes insufficient when the coated positive electrode active material is handled in the air atmosphere. The covering layer preferably has an ionic conductivity (20 ° C.) of 10 −9 to 10 −3 S / cm, and an electronic conductivity (20 ° C.) of 10 −8 to 10 −1 S / cm. Preferably there is. This ionic conductivity is determined by fixing both sides of the coating layer with a separator having ionic conductivity and non-electron conductivity so that only ions pass through, and then placing electrodes on the separators on both sides and setting a resistance value (separator It can be obtained by measuring the resistance value of only the blank test value). On the other hand, the electron conductivity can be obtained by performing the same operation as described above except that a separator having nonionic conductivity and electron conductivity is used and only the electrons pass.

[イオン伝導性ポリマー]
上記の被覆層に用いられるイオン伝導性ポリマーの種類には特に限定はないが、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、これらの誘導体又は塩の中から選択される1種以上であることが好ましい。これらの高分子ポリマーは、イオン伝導性が良好であることに加えて、水、正極合材ペーストの原料として用いる有機溶媒、及びリチウムイオン二次電池に含まれる電解液に易溶であり、更には水分や炭酸ガスを吸収し難いという特徴を有している。従って、このイオン伝導性ポリマーを材料にして作製された被覆層で被覆された正極活物質は、耐候性に優れ且つ正極合材ペーストの混練時にゲル化が生じにくくなる。
[Ion conductive polymer]
The type of ion conductive polymer used for the coating layer is not particularly limited, but it should be one or more selected from polyethylene glycol (PEG), polyethylene oxide (PEO), derivatives or salts thereof. Is preferred. In addition to good ion conductivity, these polymer polymers are readily soluble in water, an organic solvent used as a raw material for the positive electrode mixture paste, and an electrolyte contained in the lithium ion secondary battery. Has a feature that it is difficult to absorb moisture and carbon dioxide. Therefore, the positive electrode active material coated with the coating layer made of this ion conductive polymer is excellent in weather resistance and hardly gels when the positive electrode mixture paste is kneaded.

[電子導電性粒子]
上記のイオン伝導性ポリマーに含まれる電子導電性粒子の種類についても特に限定はないが、デンカブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの炭素粒子であることが好ましい。また、これらの炭素粒子はレーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置を用いて測定した体積平均粒径(MV)が0.01〜0.06μmであることが好ましい。体積平均粒径がこの範囲内であれば、炭素粒子を上記のイオン伝導性ポリマーの溶解液に添加して粒子被覆用スラリーを調製する際の分散性が良好となる。
[Electron conductive particles]
There are no particular limitations on the type of electron conductive particles contained in the ion conductive polymer, but carbon particles such as Denka Black, Ketjen Black, Acetylene Black, and Carbon Black are preferable. These carbon particles preferably have a volume average particle size (MV) measured by using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus of 0.01 to 0.06 μm. If the volume average particle diameter is within this range, the dispersibility when preparing the particle coating slurry by adding the carbon particles to the solution of the ion conductive polymer is improved.

この粒子被覆用スラリーから被覆層を形成する方法としては、造粒乾燥機やスプレードライヤーなどの一般的な乾燥装置を用いた乾燥法で形成してもよいが、流動層微粒子コーティング法が好ましい。この方法は、被覆物質を所定の溶媒に溶解させたもの及び/又は微粒子として分散させたものを用意し、これを被覆対象となる粒子に噴霧すると共に温風に接触させることで乾燥と同時に粒子表面に被覆層を形成する方法である。   As a method for forming a coating layer from this particle coating slurry, a coating method using a general drying apparatus such as a granulation dryer or a spray dryer may be used, but a fluidized bed fine particle coating method is preferred. In this method, a coating material dissolved in a predetermined solvent and / or dispersed as fine particles is prepared, and this is sprayed onto the particles to be coated and brought into contact with hot air to dry the particles simultaneously. This is a method of forming a coating layer on the surface.

[平均厚さの測定法]
上記の被覆層の「平均厚さ」は、走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)による断画画像解析により求めることができ、測定に用いる粒子の数は20個以上であることが好ましい。例えば図3には上記被覆正極活物質の被覆層を部分的に撮像した断面TEM画像の一例が示されている。なお、本発明の実施形態の被覆正極活物質では、リチウム金属複合酸化物粒子の表面全体が上記の被覆層で被覆される(すなわち被覆率100%)のが好ましいが、被覆層の厚さが0.005μm程度に薄い場合は、被覆率が100%にならずに局所的に被覆層が存在しない場合が生じうる。このように局所的に被覆層が存在しないで粒子表面が部分的に露出する場合が生じていても、その面積が被覆層で覆われている面積に比べて狭く、本発明の目的から判断して粒子表面が全面的に被覆されている場合と実質的に同じであると考えられる場合も本発明の範囲内に含まれるものとする。上記の被覆率は、後述する流動層微粒子コーティング法を行う際の条件を変えることで0〜100%の範囲内で調整することが可能である。この場合の被覆率は、透過型電子顕微鏡やX線光電子分光法(XPS)などにより求めることができ、測定に用いる粒子の数は20個以上であることが好ましい。次に本発明に係る被覆正極活物質の製造方法の実施形態について説明する。
[Measurement method of average thickness]
The “average thickness” of the coating layer can be obtained by a cut image analysis using a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and the number of particles used for measurement is 20 or more. It is preferable. For example, FIG. 3 shows an example of a cross-sectional TEM image obtained by partially imaging the coating layer of the coated positive electrode active material. In the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention, it is preferable that the entire surface of the lithium metal composite oxide particles is coated with the above coating layer (that is, the coverage is 100%). When it is as thin as about 0.005 μm, the coverage may not be 100%, and a coating layer may not exist locally. Even when the surface of the particle is partially exposed without the local presence of the coating layer, the area is narrower than the area covered with the coating layer, and is determined from the object of the present invention. Thus, the case where the particle surface is considered to be substantially the same as the case where the particle surface is entirely covered is also included in the scope of the present invention. The above-mentioned coverage can be adjusted within a range of 0 to 100% by changing the conditions when performing the fluidized bed fine particle coating method described later. The coverage in this case can be determined by a transmission electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or the like, and the number of particles used for measurement is preferably 20 or more. Next, an embodiment of a method for producing a coated positive electrode active material according to the present invention will be described.

2.リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質の製造方法
2.1 金属複合水酸化物の製造工程
[晶析工程]
金属複合水酸化物は、正極活物質の2つの主原料のうちの一方であり、その作製では先ず原料溶液として、ニッケル化合物及びコバルト化合物を混合して得たニッケル・コバルト混合水溶液を作製する。なお、これら化合物は、硫酸塩や水和物であるのが好ましい。更にアルミン酸ナトリウムと水酸化ナトリウムとを含むアルミニウム溶液、pH調整用の水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ溶液、及びアンモニウムイオン濃度(NH )調整用のアンモニア水とを準備する。このアルミニウム溶液には硫酸アルミニウムを用いることは好ましくなく、その理由は、硫酸アルミニウムを用いた場合は水酸化ニッケルや水酸化コバルトに比べて水酸化アルミニウムがより低いpHで析出するため、水酸化アルミニウムが単独で析出し易くなり、その結果、粒度分布が狭くて粒径が揃ったニッケル・コバルト・アルミニウム複合水酸化物を得るのが困難になるからである。
2. Manufacturing method of coated positive electrode active material for lithium ion secondary battery 2.1 Manufacturing process of metal composite hydroxide [crystallization process]
The metal composite hydroxide is one of the two main raw materials of the positive electrode active material. In the preparation thereof, first, a nickel / cobalt mixed aqueous solution obtained by mixing a nickel compound and a cobalt compound is prepared as a raw material solution. These compounds are preferably sulfates and hydrates. Furthermore, an aluminum solution containing sodium aluminate and sodium hydroxide, an alkaline solution such as a sodium hydroxide aqueous solution for adjusting pH, and ammonia water for adjusting ammonium ion concentration (NH 4 + ) are prepared. It is not preferable to use aluminum sulfate for this aluminum solution because aluminum hydroxide precipitates at a lower pH than nickel hydroxide or cobalt hydroxide when aluminum sulfate is used. This is because it is difficult to obtain a nickel / cobalt / aluminum composite hydroxide having a narrow particle size distribution and uniform particle size.

次に、反応槽内に水を受け入れ、この水を加熱することによって40〜60℃の範囲内に制御する。この水は、イオン交換水などの不純物濃度が制御された純水が好ましい。この水を撹拌機で撹拌しながら、反応槽上部から窒素ガスを導入し、反応槽内を酸素濃度2.0容積%以下の非酸化性雰囲気に制御する。更に、反応槽内の水のpHが11.0〜12.5の範囲内となるように、アルカリ溶液をその給液量を制御しながら供給すると共に、ニッケル・コバルト混合溶液、アルミニウム溶液、及びアンモニア水を各々一定流量で給液する。このようにして反応液を調製することによって晶析反応を効率よく進行させることができる。   Next, water is received in the reaction vessel, and the water is heated to control within a range of 40 to 60 ° C. The water is preferably pure water with controlled impurity concentration such as ion exchange water. While stirring this water with a stirrer, nitrogen gas is introduced from the upper part of the reaction tank, and the inside of the reaction tank is controlled to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 2.0% by volume or less. Further, the alkaline solution is supplied while controlling the amount of the solution supplied so that the pH of the water in the reaction vessel is within the range of 11.0 to 12.5, and the nickel / cobalt mixed solution, the aluminum solution, and Ammonia water is supplied at a constant flow rate. By preparing the reaction solution in this manner, the crystallization reaction can proceed efficiently.

上記の晶析反応条件を4時間保持し続けることにより、例えば図4の断面SEM画像に示すような空隙部が20%未満に調整された二次粒子からなるニッケル・コバルト・アルミニウム複合水酸化物粒子を作製することができる。このように特徴的な形態の二次粒子が形成される理由として、液相部は重金属やアルカリの共存などにより塩濃度が高いため溶存酸素計等で溶存酸素濃度を正しく測定するのは困難であるが、気相部の酸素濃度の影響を受けて変化した液相部の溶存酸素が二次粒子の形態に影響を及ぼしていると発明者は考えている。すなわち、上記のように、晶析反応時の反応槽内の雰囲気を、不活性雰囲気又は酸素濃度2.0容積%以下に制御した非酸化性雰囲気とすることに伴って液相部の溶存酸素濃度も低濃度に抑えられるので、その結果、金属複合水酸化物の一次粒子の凝集状態が影響を受けて、二次粒子の空隙率が制御されると考えられる。これにより、ニッケル・コバルト・アルミニウム複合水酸化物粒子の空隙率を20%未満に制御することができ、これは後工程で作製されるリチウム金属複合酸化物の空隙率を間接的に20%未満に制御することになる。なお、金属複合水酸化物の空隙率が20%以上になると、二次粒子の強度の維持が困難になって後工程で解砕され易くなり、所望の特性を有する正極活物質が得られなくなるおそれがある。   By maintaining the above crystallization reaction conditions for 4 hours, for example, a nickel / cobalt / aluminum composite hydroxide comprising secondary particles whose voids are adjusted to less than 20% as shown in the cross-sectional SEM image of FIG. Particles can be made. The reason why secondary particles of such a characteristic form are formed is that it is difficult to correctly measure the dissolved oxygen concentration with a dissolved oxygen meter or the like because the liquid phase portion has a high salt concentration due to the coexistence of heavy metals and alkalis. However, the inventor believes that the dissolved oxygen in the liquid phase changed under the influence of the oxygen concentration in the gas phase affects the morphology of the secondary particles. That is, as described above, the oxygen in the liquid phase part is dissolved in accordance with the fact that the atmosphere in the reaction tank during the crystallization reaction is an inert atmosphere or a non-oxidizing atmosphere in which the oxygen concentration is controlled to 2.0% by volume or less. Since the concentration can also be suppressed to a low concentration, it is considered that as a result, the aggregation state of the primary particles of the metal composite hydroxide is affected and the porosity of the secondary particles is controlled. As a result, the porosity of the nickel / cobalt / aluminum composite hydroxide particles can be controlled to be less than 20%, which is indirectly less than 20% of the lithium metal composite oxide produced in the subsequent process. Will be controlled. When the porosity of the metal composite hydroxide is 20% or more, it becomes difficult to maintain the strength of the secondary particles, and it becomes easy to be crushed in a subsequent process, and a positive electrode active material having desired characteristics cannot be obtained. There is a fear.

上記の晶析反応時の反応液の温度が40℃よりも低いと金属複合水酸化物の一次粒子の粒径が大きくなり過ぎ、逆に60℃より高い場合は金属複合水酸化物の一次粒子の粒径が小さくなり過ぎ、その影響が、後工程で製造されるリチウム金属複合酸化物にも現われるため好ましくない。更に、初期の反応液のpHが11.0よりも小さいと、正極活物質に残存する硫酸塩濃度が高くなり、電池に組み込んだ際の出力特性が悪化するため好ましくない。逆にこのpHが12.5よりも大きいと、一次粒子の粒径が小さくなり過ぎるため好ましくない。また、晶析反応時の反応液のアンモニウムイオン濃度(NH )は5〜30g/Lの範囲内が好ましく、10〜20g/Lの範囲内がより好ましい。反応液のアンモニウムイオン濃度を5〜30g/Lの範囲内に制御することで、晶析反応を安定させることができる。 When the temperature of the reaction solution at the time of the crystallization reaction is lower than 40 ° C., the particle size of the primary particles of the metal composite hydroxide becomes too large. Conversely, when the temperature is higher than 60 ° C., the primary particles of the metal composite hydroxide This is not preferable because the particle size of the metal becomes too small, and its influence appears in the lithium metal composite oxide produced in the subsequent process. Furthermore, when the pH of the initial reaction solution is smaller than 11.0, the sulfate concentration remaining in the positive electrode active material is increased, and output characteristics when incorporated in a battery are deteriorated. Conversely, if the pH is higher than 12.5, the particle size of the primary particles becomes too small, which is not preferable. Moreover, the ammonium ion concentration (NH 4 + ) of the reaction solution during the crystallization reaction is preferably in the range of 5 to 30 g / L, and more preferably in the range of 10 to 20 g / L. By controlling the ammonium ion concentration of the reaction solution within the range of 5 to 30 g / L, the crystallization reaction can be stabilized.

[濾過・洗浄工程及び乾燥工程]
次に濾過・洗浄工程において、上記晶析工程で生成した金属複合水酸化物の二次粒子を含むスラリーを濾過等により固液分離し、得られた固形分の金属複合水酸化物の二次粒子の湿潤ケーキを、水酸化ナトリウム溶液などのアルカリ溶液を用いてアルカリ洗浄することで、該金属複合水酸化物の二次粒子に含まれうる硫酸イオン(SO 2−)や塩素イオン(Cl)などの不純物を除去し、更にイオン交換水などの不純物が制御された純水でリンス洗浄してナトリウムイオン(Na)などのアルカリ洗浄に用いた洗浄液の残余分を除去する。次に、その洗浄処理済の金属複合水酸化物を乾燥機に入れて100〜150℃の温度範囲内で乾燥させ、金属複合水酸化物の乾燥粉末を得る。
[Filtering / washing process and drying process]
Next, in the filtration / washing step, the slurry containing secondary particles of the metal composite hydroxide generated in the crystallization step is subjected to solid-liquid separation by filtration or the like, and the resulting solid metal composite hydroxide secondary The wet cake of particles is washed with an alkali solution such as a sodium hydroxide solution, whereby sulfate ions (SO 4 2− ) and chloride ions (Cl 2 ) that can be contained in the secondary particles of the metal composite hydroxide. - )) And the like, and rinse with pure water in which impurities such as ion exchange water are controlled to remove the remaining cleaning liquid used for alkali cleaning such as sodium ions (Na + ). Next, the washed metal composite hydroxide is put in a dryer and dried within a temperature range of 100 to 150 ° C. to obtain a metal composite hydroxide dry powder.

2.2 リチウム金属複合酸化物の製造工程
[リチウム化合物の粉砕工程]
次に、正極活物質の2つの主原料のうちのもう一方であるリチウム源となるリチウム化合物を用意する。このリチウム化合物は粉砕工程で粉砕処理することで、吸湿などによる表面劣化が殆ど生じていない新生面を多く持つ微粉末の形態にする。このように、リチウム化合物を微粉末の形態にすることによって金属複合水酸化物に対する接触面や反応性が増大するうえ、後述する混合・焼成工程を経て作製したリチウム金属複合酸化物からなる正極活物質は、二次電池に組み込まれた際に低温出力特性が良好になる。
2.2 Lithium metal composite oxide production process [Lithium compound grinding process]
Next, a lithium compound serving as a lithium source which is the other of the two main raw materials of the positive electrode active material is prepared. This lithium compound is pulverized in the pulverization step to form a fine powder having many new surfaces with little surface degradation due to moisture absorption or the like. Thus, by making the lithium compound into a fine powder form, the contact surface and reactivity to the metal composite hydroxide are increased, and a positive electrode active comprising a lithium metal composite oxide produced through a mixing and firing process described later. The substance has good low-temperature output characteristics when incorporated into a secondary battery.

粉砕処理後の微粉末リチウム化合物は、最大粒径が10.0μm以下であって体積平均粒径(MV)が5.0μm以下であるのが好ましい。この程度の粒径であれば、ジェットミルやボールミルなどの一般的な粉砕機を用いることで作製できる。粒径の下限については特に限定はないが、上記の粉砕機の性能を考慮するならば体積平均粒径で0.1μm程度となる。なお、これら最大粒径や体積平均粒径は、先述したレーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置を用いて測定したものである。   The finely powdered lithium compound after the pulverization treatment preferably has a maximum particle size of 10.0 μm or less and a volume average particle size (MV) of 5.0 μm or less. If it is this particle size, it can produce by using common grinders, such as a jet mill and a ball mill. The lower limit of the particle size is not particularly limited, but the volume average particle size is about 0.1 μm in consideration of the performance of the above pulverizer. The maximum particle size and the volume average particle size are measured using the above-described laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus.

上記のリチウム化合物の種類には特に限定はなく、炭酸リチウム(LiCO:融点723℃)、水酸化リチウム(LiOH:融点462℃)、硝酸リチウム(LiNO:融点261℃)、塩化リチウム(LiCl:融点613℃)、硫酸リチウム(LiSO:融点859℃)などを挙げることができる。これらの中では、取り扱いの容易さや品質安定性の点から、炭酸リチウム又は水酸化リチウムが好ましい。 There is no particular limitation on the kind of the lithium compound, lithium carbonate (Li 2 CO 3: mp 723 ° C.), lithium hydroxide (LiOH: mp 462 ° C.), lithium nitrate (LiNO 3: mp 261 ° C.), lithium chloride (LiCl: melting point 613 ° C.), lithium sulfate (Li 2 SO 4 : melting point 859 ° C.), and the like. Among these, lithium carbonate or lithium hydroxide is preferable from the viewpoint of easy handling and quality stability.

2.3 混合工程及び焼成工程
混合工程では、上記の微粉末リチウム化合物を上記の金属複合水酸化物の乾燥粉末に混合する。これら粉末の混合の際、金属複合水酸化物中のニッケル、コバルト、アルミニウムの原子数の和Meに対するリチウム化合物のリチウムの原子数Liの比(すなわちLi/Me)が1.00〜1.20の範囲内となるように微粉末リチウム化合物と金属複合水酸化物の乾燥粉末との配合比率を調製する。この比が1.00より小さい場合はリチウムサイトである3aサイトにリチウム原子が取り込まれにくくなるため、最終的に作製されるリチウム金属複合酸化物を正極活物質として電池に組み込んだ際に目標とする電池特性が得られなくなるおそれがある。逆に、上記比が1.20より大きいと焼結が促進されやすくなり、粒径や結晶子径が大きくなり過ぎてサイクル特性の悪化を招くおそれがある。
2.3 Mixing step and firing step In the mixing step, the fine powder lithium compound is mixed with the dry powder of the metal composite hydroxide. When these powders are mixed, the ratio of the lithium atom number Li of the lithium compound to the sum Me of nickel, cobalt, and aluminum atoms in the metal composite hydroxide (ie, Li / Me) is 1.00 to 1.20. The blending ratio of the finely powdered lithium compound and the dry powder of the metal composite hydroxide is adjusted so as to fall within the above range. When this ratio is smaller than 1.00, lithium atoms are less likely to be taken into the 3a site, which is the lithium site. Therefore, when the lithium metal composite oxide finally produced is incorporated into the battery as the positive electrode active material, Battery characteristics may not be obtained. Conversely, if the ratio is greater than 1.20, sintering is likely to be promoted, and the particle size and crystallite size may become too large, leading to deterioration of cycle characteristics.

なお、上記のサイトとは、結晶学的に等価な格子位置のことを言う。ある原子が格子位置に存在する状態を「サイトが占有されている」と称し、そのサイトを占有サイトと称する。例えばLiCoOには3つの占有サイトが存在しており、それぞれリチウムサイト、コバルトサイト、及び酸素サイトと称されており、これら占有サイトは3aサイト、3bサイト、及び6cサイトとも称される。 Note that the above-mentioned site means a crystallographically equivalent lattice position. A state in which a certain atom exists at a lattice position is referred to as “site is occupied”, and the site is referred to as an occupied site. For example, LiCoO 2 has three occupied sites, which are called lithium site, cobalt site, and oxygen site, respectively, and these occupied sites are also called 3a site, 3b site, and 6c site.

焼成工程では、上記の混合工程で得た微粉末リチウム化合物と金属複合水酸化物の乾燥粉末との混合物(以降、リチウム金属混合物とも称する)を、大気雰囲気中において好適には800〜950℃の温度範囲内で焼成することでリチウム金属複合酸化物を生成する。この温度内で焼成することにより、ほぼ中実構造の二次粒子の形態のまま金属複合水酸化物が金属複合酸化物に変化すると共に、溶融したリチウム化合物が該二次粒子内の僅かな空隙内に行き渡る。すなわち、この焼成処理を行っても前駆体としての金属複合水酸化物粒子の中実構造等の形態の特徴はほぼそのままリチウム金属複合酸化物に引き継がれる。   In the firing step, a mixture of the fine powder lithium compound obtained in the mixing step and the dry powder of the metal composite hydroxide (hereinafter also referred to as a lithium metal mixture) is preferably 800 to 950 ° C. in an air atmosphere. By firing within the temperature range, a lithium metal composite oxide is produced. By firing within this temperature, the metal composite hydroxide changes into a metal composite oxide while maintaining the form of secondary particles having a substantially solid structure, and the molten lithium compound has a slight void in the secondary particles. Go inside. That is, even if this calcination treatment is performed, the characteristics of the form such as the solid structure of the metal composite hydroxide particles as the precursor are almost inherited to the lithium metal composite oxide.

この焼成温度が800℃未満になると反応性が低下し、この焼成により得られるリチウム金属複合酸化物において未反応の余剰リチウムの含有量が増加したり、結晶構造が十分に整わず結晶性悪化などが起こって正極活物質自体から必要なリチウムが溶出し易くなったりするため、所望の電池特性が得られなくなるおそれがある。逆にこの焼成温度が950℃より高くなると、リチウム金属複合酸化物の粒子間で激しく焼結が起こりやすくなり、異常な粒子成長を生じる可能性がある。   When the calcination temperature is less than 800 ° C., the reactivity decreases, the content of unreacted surplus lithium in the lithium metal composite oxide obtained by this calcination increases, the crystal structure is not sufficiently adjusted, the crystallinity deteriorates, etc. May occur and necessary lithium may be easily eluted from the positive electrode active material itself, so that desired battery characteristics may not be obtained. Conversely, when the firing temperature is higher than 950 ° C., intense sintering is likely to occur between the lithium metal composite oxide particles, which may cause abnormal particle growth.

なお、この焼成を行う前にリチウム金属混合物を600〜780℃の温度範囲内で仮焼してもよい。この温度で仮焼することによって後工程の焼成での反応がより穏やかに進み、これにより得られるリチウム金属複合酸化物において未反応の余剰リチウムを低減できるうえ、結晶性を向上させることができる。この仮焼では、上記の仮焼温度を0.5〜10時間保持することが好ましく、2〜4時間保持することがより好ましい。また、仮焼時の雰囲気は大気雰囲気でもよいし、酸化性雰囲気でもよいが、雰囲気ガスの酸素濃度が18〜100容量%であるのが好ましい。仮焼を行う場合は、仮焼とその後工程の焼成との間は必ずしも室温まで冷却する必要はなく、仮焼処理後は仮焼温度から昇温させて焼成を行ってもよい。   In addition, you may calcine a lithium metal mixture within the temperature range of 600-780 degreeC before performing this baking. By calcination at this temperature, the reaction in the subsequent baking proceeds more gently, so that the unreacted excess lithium can be reduced and the crystallinity can be improved in the resulting lithium metal composite oxide. In this calcination, the above calcination temperature is preferably held for 0.5 to 10 hours, more preferably 2 to 4 hours. The atmosphere at the time of calcination may be an air atmosphere or an oxidizing atmosphere, but the oxygen concentration of the atmosphere gas is preferably 18 to 100% by volume. In the case of performing calcination, it is not always necessary to cool to room temperature between the calcination and the subsequent baking, and the calcination may be performed by raising the temperature from the calcination temperature.

2.4 解凝・解砕工程
上記の焼成工程で得たリチウム金属複合酸化物粉末は、二次粒子同士の凝集や軽度の焼結が生じている場合がある。従って焼成工程後は解凝・解砕工程で処理することによって、リチウム金属複合酸化物のこれら凝集体や焼結体を、解凝及び/又は解砕することが好ましい。これにより、リチウム金属複合酸化物粒子の粒径及び粒度分布を、正極活物質として好適な範囲内に調整することができる。なお、上記の凝集体や焼結体の解凝・解砕方法には、ピンミルやハンマーミルなどの公知の解凝・解砕手段を用いることができる。なお、上記の解凝・解砕の際、二次粒子を破壊しない程度に解凝・解砕力を適切に調整することが好ましく、これは例えば先述したレーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置を用いて、粒径及び粒度分布を確認しながら、解凝・解砕装置の回転数を制御することにより可能になる。
2.4 Deagglomeration / Crushing Process The lithium metal composite oxide powder obtained in the above firing process may have agglomerated secondary particles or mild sintering. Therefore, it is preferable to disintegrate and / or disintegrate these aggregates and sintered bodies of the lithium metal composite oxide by performing a disaggregation / disintegration step after the firing step. Thereby, the particle size and particle size distribution of the lithium metal composite oxide particles can be adjusted within a range suitable for the positive electrode active material. It should be noted that known agglomeration and crushing means such as a pin mill and a hammer mill can be used for the above-described agglomeration and crushing method of the aggregate and sintered body. In addition, it is preferable to appropriately adjust the pulverization / disintegration force to such an extent that the secondary particles are not broken at the time of the above pulverization / disintegration. Thus, it becomes possible by controlling the rotational speed of the pulverization / disintegration apparatus while confirming the particle diameter and particle size distribution.

2.5 水洗工程
上記の解凝・解砕工程で処理されたリチウム金属複合酸化物粉末は、次に水洗工程において水洗及び固液分離される。先述した焼成工程で得られたリチウム金属複合酸化物粉末は、そのままの状態でも正極活物質として用いることができるが、粒子表面の余剰リチウムや脆弱部を除去することで、電解液と接触可能な表面積が増加し、充放電容量を向上させることが可能になる。また、余剰リチウムは、リチウムイオン二次電池内において、副反応を引き起こし、ガス発生による電池の膨張などの原因になりうるため水洗することが好ましいが、表面近傍の結晶格子に存在する必要なリチウムイオンまでが水洗中に洗い流されないように、水洗条件を最適化するの好ましい。具体的には、水洗する際のスラリー濃度は水1Lに対してリチウム金属複合酸化物の量が100〜2000gであることが好ましい。このスラリー濃度が2000g/Lを超えると、粘度が非常に高くなるため撹拌が困難になるうえ、スラリー中のアルカリ濃度が高くなるのでイオン平衡の関係から不純物の除去速度が遅くなる。一方、スラリー濃度が100g/L未満では、粒子表面の余剰リチウム量は少なくなるが、表面近傍の結晶格子から、必要なリチウムの脱離も起きるようになるため、結晶構造が崩れ易くなるほか、後工程において大気中の炭酸ガスを吸収して炭酸リチウムを析出し易くなり、耐候性が悪化するおそれがある。
2.5 Water Washing Process The lithium metal composite oxide powder treated in the above-mentioned deaggregation / cracking process is then washed and solid-liquid separated in the water washing process. The lithium metal composite oxide powder obtained in the above-described firing step can be used as a positive electrode active material as it is, but can be brought into contact with the electrolyte solution by removing excess lithium and fragile portions on the particle surface. The surface area increases and the charge / discharge capacity can be improved. In addition, since excess lithium can cause side reactions in the lithium ion secondary battery and may cause expansion of the battery due to gas generation, it is preferable to wash with water, but the necessary lithium present in the crystal lattice near the surface It is preferable to optimize the washing conditions so that even ions are not washed away during washing. Specifically, the slurry concentration at the time of washing with water is preferably such that the amount of the lithium metal composite oxide is 100 to 2000 g with respect to 1 L of water. If the slurry concentration exceeds 2000 g / L, the viscosity becomes very high and stirring becomes difficult, and the alkali concentration in the slurry becomes high, so that the removal rate of impurities becomes slow due to ion equilibrium. On the other hand, if the slurry concentration is less than 100 g / L, the amount of surplus lithium on the particle surface decreases, but since the necessary lithium desorption also occurs from the crystal lattice in the vicinity of the surface, the crystal structure tends to collapse, In the subsequent process, carbon dioxide in the atmosphere is absorbed and lithium carbonate is likely to be precipitated, which may deteriorate the weather resistance.

上記の水洗に用いる水には特に限定はないが、イオン交換水などのような不純物が制御された純水が好ましい。純水を用いることにより、不純物の残存による電池性能の低下を防ぐことができる。上記水洗処理後に行うスラリーの固液分離は、一般的に用いられる固液分離装置を用いることができ、例えば吸引濾過機、フィルタープレス、遠心分離機などを用いることができる。なお、固液分離装置を用いたスラリーの固液分離後は、分離された粒子表面に残存する付着水がなるべく少ないことが好ましい。付着水が多くなると、次の乾燥工程での負荷が高くなり過ぎ、リチウム金属複合酸化物の粒子表面に存在する水分が許容レベルを超えるおそれがある。   The water used for the water washing is not particularly limited, but pure water with controlled impurities such as ion exchange water is preferable. By using pure water, it is possible to prevent a decrease in battery performance due to residual impurities. For the solid-liquid separation of the slurry performed after the water washing treatment, a commonly used solid-liquid separation apparatus can be used, and for example, a suction filter, a filter press, a centrifuge, or the like can be used. In addition, after solid-liquid separation of the slurry using a solid-liquid separation device, it is preferable that the amount of adhering water remaining on the surface of the separated particles is as small as possible. When the amount of adhering water increases, the load in the next drying step becomes too high, and the water present on the surface of the lithium metal composite oxide particles may exceed an allowable level.

2.6 乾燥工程
上記水洗工程で水洗後に固液分離されることで得られるリチウム金属複合酸化物の湿潤ケーキは、次に乾燥工程において乾燥処理される。その際の乾燥温度は特に限定はないが、80〜350℃が好ましい。この温度が80℃未満では乾燥速度が遅くなり過ぎ、粒子表面と粒子内部でリチウム濃度の勾配が起こり、電池特性が低下する恐れがある。一方、粒子表面付近では化学量論比に極めて近いか、或いは若干リチウムが脱離して充電状態に近い状態になっていることが予想されるため、350℃を超える乾燥温度では充電状態に近い結晶構造が崩れる原因となり、電池特性が低下する恐れがある。
2.6 Drying Step The wet cake of lithium metal composite oxide obtained by solid-liquid separation after water washing in the water washing step is then dried in the drying step. Although the drying temperature in that case does not have limitation in particular, 80-350 degreeC is preferable. If this temperature is less than 80 ° C., the drying rate becomes too slow, and a gradient of lithium concentration occurs between the particle surface and inside the particle, which may deteriorate the battery characteristics. On the other hand, near the particle surface, it is expected to be very close to the stoichiometric ratio or slightly desorbed lithium and close to the charged state. It may cause the structure to collapse and the battery characteristics may deteriorate.

2.7 被覆工程
[イオン伝導性ポリマー溶解液]
上記の乾燥工程で乾燥されたリチウム金属複合酸化粉末は、次に被覆工程において粒子被覆用スラリーによって被覆処理が施される。この粒子被覆用スラリーは、イオン伝導性ポリマー溶解液と電子導電性粒子とから構成される。前者のイオン伝導性ポリマー溶解液は、被覆層形成用原料であるイオン伝導性ポリマーを有機溶媒に溶解したものである。このイオン伝導性ポリマー溶解液において、イオン伝導性ポリマーの濃度は0.5〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。この濃度を0.5〜30質量%にすることで、被覆層厚を精度よく調整することができる。
2.7 Coating process [Ion conductive polymer solution]
The lithium metal composite oxide powder dried in the drying step is then subjected to a coating treatment with a particle coating slurry in the coating step. This particle coating slurry is composed of an ion conductive polymer solution and electron conductive particles. The former ion conductive polymer solution is obtained by dissolving an ion conductive polymer, which is a raw material for forming a coating layer, in an organic solvent. In the ion conductive polymer solution, the concentration of the ion conductive polymer is preferably 0.5 to 30% by mass, and more preferably 5 to 15% by mass. By setting this concentration to 0.5 to 30% by mass, the coating layer thickness can be accurately adjusted.

イオン伝導性ポリマーには、先述したように、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、これらの誘導体又は塩の中から選択される1種以上であることが好ましい。このイオン伝導性ポリマーの溶解に用いる有機溶媒としては、アセトニトリル、塩化エチレン、クロロホルム、トリクロロエチレン、塩化メチレン、1,4−ジオキサン、芳香族炭化水素、エタノールのほか、脂肪族炭化水素にメタノールなどの溶解助剤を添加したものを用いることができる。上記の有機溶媒は、被覆後の粒子内部に水分が混入するのを極力排除するため、含水率が0.005質量%以下であることが好ましく、0.001質量%以下であることがより好ましい。   As described above, the ion conductive polymer is preferably at least one selected from polyethylene glycol (PEG), polyethylene oxide (PEO), derivatives or salts thereof. Organic solvents used to dissolve this ion-conducting polymer include acetonitrile, ethylene chloride, chloroform, trichloroethylene, methylene chloride, 1,4-dioxane, aromatic hydrocarbons, ethanol, and other solvents such as methanol in aliphatic hydrocarbons. What added the adjuvant can be used. The organic solvent described above preferably has a moisture content of 0.005% by mass or less, and more preferably 0.001% by mass or less, in order to eliminate as much as possible moisture from being mixed into the coated particles. .

[粒子被覆用スラリー]
上記のイオン伝導性ポリマー溶解液に電子導電性粒子を添加して均一に分散させることで粒子被覆用スラリーを作製することができる。電子導電性粒子の分散方法には特に限定はなく、例えばホモジナイザーなどの超音波発生装置を用いて超音波分散することが好ましい。この電子導電性粒子は、先述したように、デンカブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの炭素粒子であることが好ましい。これらの炭素粒子は、体積平均粒径(MV)が0.01〜0.06μmであることが好ましい。また、イオン伝導性ポリマー100質量部に対して電子導電性粒子が1〜50質量部含まれていることが好ましく、5〜30質量部含まれていることがより好ましい。この含有量が1質量部未満の場合は十分な電子導電性が得られにくくなり、逆に50質量部を超える場合は粒子被覆用スラリーを作製する際の分散性が悪化するおそれがある。
[Slurry for particle coating]
A particle coating slurry can be prepared by adding electronically conductive particles to the above ion conductive polymer solution and uniformly dispersing the particles. There is no particular limitation on the dispersion method of the electronic conductive particles, and it is preferable to ultrasonically disperse using an ultrasonic generator such as a homogenizer. As described above, the electron conductive particles are preferably carbon particles such as Denka black, Ketjen black, acetylene black, and carbon black. These carbon particles preferably have a volume average particle size (MV) of 0.01 to 0.06 μm. Moreover, it is preferable that 1-50 mass parts of electronic conductive particles are contained with respect to 100 mass parts of ion conductive polymers, and it is more preferable that 5-30 mass parts is contained. When the content is less than 1 part by mass, sufficient electronic conductivity is difficult to be obtained. Conversely, when it exceeds 50 parts by mass, the dispersibility in producing the particle coating slurry may deteriorate.

[被覆処理]
被覆処理には、前述したように流動層微粒子コーティング法を用いることが好ましい。流動層微粒子コーティング法では、所定の溶媒に被覆物質を溶解し、更にその溶解液に微粒子を分散させたスラリーとし、ターゲット粒子に噴霧すると共に温風内を通過させることで、乾燥と同時にターゲット粒子に微粒子を含んだ被覆層を形成することができる。この流動層微粒子コーティング法ではマルチフロー方式のスプレーノズルを用いることが好ましい。これにより、ターゲット粒子への溶液噴霧及び乾燥を繰り返すことで、数nmレベルの薄層を被覆する場合でも、均一な層厚を保つことが可能になる。なお、所定の溶媒に微粒子を分散させた状態とし、それをターゲット粒子に噴霧すると共に温風を通過させて溶媒を乾燥揮発することによって、微粒子のみをターゲット粒子に被覆することもできる。
[Coating treatment]
As described above, the fluidized bed fine particle coating method is preferably used for the coating treatment. In the fluidized bed fine particle coating method, a coating material is dissolved in a predetermined solvent, and a slurry in which fine particles are dispersed in the solution is made into a slurry. A coating layer containing fine particles can be formed. In this fluidized bed fine particle coating method, it is preferable to use a multi-flow type spray nozzle. Thus, by repeating solution spraying and drying on the target particles, it is possible to maintain a uniform layer thickness even when a thin layer of several nm level is coated. It is also possible to coat only the fine particles on the target particles by making the fine particles dispersed in a predetermined solvent, spraying the fine particles onto the target particles, and passing the hot air to dry and volatilize the solvent.

上記した本発明の実施形態においては、この流動層微粒子コーティング法で噴霧及び乾燥されるスラリーが粒子被覆用スラリーであり、そのターゲット粒子であるリチウム金属複合酸化物粒子を流動状態にするため缶体容器内に気流を発生させ、ブレード型及びフラット型などの高分散ロータを回転させることになる。この場合の気流の発生条件や高分散ロータの回転条件などは特に限定はなく、被覆条件に応じて適宜調整される。なお、缶体容器内の気流温度は、上記のイオン伝導性ポリマーの融点を考慮すれば50℃以下であることが好ましく、40℃以下であることがより好ましい。また、上記の流動層微粒子コーティング法を行う装置としては、転動流動コーティング装置MP−01(株式会社パウレック製)や、FLOW−COATER(フローコーター)シリーズ(フロイント産業株式会社製)などを挙げることができる。   In the embodiment of the present invention described above, the slurry sprayed and dried by the fluidized bed fine particle coating method is a particle coating slurry, and the can body is used to make the lithium metal composite oxide particles that are the target particles into a fluid state. An air flow is generated in the container, and a high dispersion rotor such as a blade type or a flat type is rotated. There are no particular limitations on the airflow generation conditions and the rotation conditions of the highly dispersed rotor in this case, and they are adjusted as appropriate according to the coating conditions. In addition, the airflow temperature in the can container is preferably 50 ° C. or less, more preferably 40 ° C. or less in consideration of the melting point of the ion conductive polymer. Examples of the apparatus for performing the fluidized bed fine particle coating method include a rolling fluidized coating apparatus MP-01 (manufactured by POWREC Co., Ltd.) and a FLOW-COATER (flow coater) series (manufactured by Freund Sangyo Co., Ltd.). Can do.

上記のようにリチウム金属複合酸化物粒子に対して電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーの被覆層で被覆することによって得られる被覆正極活物質は、大気雰囲気下で取り扱う際の炭酸ガスや水分などの影響によって発生する耐候性上の問題、すなわち該粒子の結晶内部におけるリチウムイオン欠損や、リチウムイオン二次電池に組み込んだ際の初期放電容量の低下が生じにくくなるうえ、大気雰囲気下での長期保管が可能になり、耐久性に優れた正極活物質を提供することができる。   As described above, the coated positive electrode active material obtained by coating the lithium metal composite oxide particles with the coating layer of the ion conductive polymer containing the electron conductive particles is carbon dioxide gas or moisture when handled in the atmosphere. The problem of weather resistance that occurs due to the influence of, such as lithium ion deficiency inside the crystal of the particle, and the initial discharge capacity when incorporated in a lithium ion secondary battery is less likely to occur, and in an atmospheric environment A positive electrode active material that can be stored for a long time and has excellent durability can be provided.

また、被覆層を構成するイオン伝導性ポリマーは、水、正極合材ペーストに含まれる有機溶媒、及びリチウムイオン二次電池に含まれる電解液に易溶であるので、正極合材ペーストの作製を経てリチウムイオン二次電池を製造する過程において、有機溶媒や電解液に溶解するので正極活物質の電気的特性を損なうことがない。更に被覆層を構成する電子導電性粒子は導電材として、イオン伝導性ポリマーはポリマー電解質として元々用いられているため、被覆層が溶解してもその構成材料が電池特性に悪影響を及ぼすこともない。例えば、イオン伝導性ポリマーであるポリエチレングリコール20000は、溶解時にpH変動を生じることなく水に溶解するだけでなく、正極合材ペーストの材料によく用いられる極性有機溶媒のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)や、非水電解液として用いられるエステルの1種であるジメチルカーボネート(DMC)にも溶解する。更に被覆正極活物質をサンプリングして組成、水酸化リチウム含有量、炭酸リチウム含有量などの種々の分析を行う際、被覆層が水に容易に溶けるので該分析の前処理が阻害されることがない。   In addition, the ion conductive polymer constituting the coating layer is readily soluble in water, the organic solvent contained in the positive electrode mixture paste, and the electrolyte contained in the lithium ion secondary battery. In the process of manufacturing a lithium ion secondary battery, the electrical characteristics of the positive electrode active material are not impaired because it is dissolved in an organic solvent or an electrolytic solution. Furthermore, since the electron conductive particles constituting the coating layer are originally used as a conductive material and the ion conductive polymer is used as a polymer electrolyte, even if the coating layer is dissolved, the constituent material does not adversely affect the battery characteristics. . For example, polyethylene glycol 20000, which is an ion conductive polymer, not only dissolves in water without causing pH fluctuation at the time of dissolution, but also N-methyl-2-pyrrolidone, which is a polar organic solvent often used as a material for positive electrode mixture paste. It is also soluble in (NMP) and dimethyl carbonate (DMC), which is one of esters used as a non-aqueous electrolyte. Furthermore, when the coated positive electrode active material is sampled and subjected to various analyzes such as composition, lithium hydroxide content, lithium carbonate content, etc., the pretreatment of the analysis is hindered because the coating layer is easily dissolved in water. Absent.

このように、本発明の実施形態では、正極合材ペーストの作製を経てリチウムイオン二次電池を製造する過程において、有機溶媒や電解液に容易に溶解し且つ溶解しても問題ない材料を用いてリチウム金属複合酸化物を被覆している。これにより、正極合材ペーストとして作製される前の粉末の形態のときの耐候性及び耐久性の向上と、正極合材ペーストの作製を経てリチウムイオン二次電池として正極活物質が使用されるときの電気特性の向上とを図っている。なお、上記の被覆層は、リチウムイオン二次電池の製造過程で、有機溶媒や電解液にほぼ完全に溶解することが望ましいが、僅かに溶け残ることがあってもイオン伝導性ポリマーに電子導電性粒子が均一に分散しているため、リチウムイオンの挿入・脱離及び電子導電性のどちらについても殆ど不具合は発生しない。更に、本発明の製造方法は、上記の正極活物質を容易かつ効率的に生産でき、特に、工業的規模での大量生産に適するため、その工業的意義は極めて大きい。   As described above, in the embodiment of the present invention, in the process of manufacturing the lithium ion secondary battery through the production of the positive electrode mixture paste, a material that is easily dissolved in an organic solvent or an electrolytic solution and that can be dissolved is used. The lithium metal composite oxide is coated. Thereby, when the positive electrode active material is used as a lithium ion secondary battery through the improvement of the weather resistance and durability when in the form of powder before being produced as a positive electrode composite paste, and the production of the positive electrode mixture paste To improve the electrical characteristics of In addition, it is desirable that the above coating layer is almost completely dissolved in an organic solvent or an electrolytic solution during the manufacturing process of the lithium ion secondary battery. Since the conductive particles are uniformly dispersed, there is almost no problem with respect to both insertion / extraction of lithium ions and electronic conductivity. Furthermore, since the production method of the present invention can produce the above positive electrode active material easily and efficiently, and is particularly suitable for mass production on an industrial scale, its industrial significance is extremely large.

3.リチウムイオン二次電池
上記した本発明の実施形態のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質は、正極、負極、セパレータ、及び非水系電解液から構成される一般的なリチウムイオン二次電池を作製する場合と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製することができる。以下かかるリチウムイオン二次電池の各構成要素について説明する。
3. Lithium ion secondary battery The above-described coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention is a general lithium ion secondary composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. A lithium ion secondary battery can be produced in the same manner as when producing a battery. Hereinafter, each component of the lithium ion secondary battery will be described.

3.1 正極
正極の作製では、上記のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質と、導電材と、結着剤とを混合して正極合材とし、更に電気二重層の容量を増加させるために必要に応じて活性炭を添加した後、粘度調整などを目的とする有機溶媒を添加して更に混練することで正極合材ペーストを作製する。本発明の実施形態の被覆正極活物質を正極に用いる場合においても、一般的なリチウム二次電池の正極と同様に、正極合材を構成する各材料の混合比はリチウムイオン二次電池の性能を決定する重要な要素となる。正極合材中の各材料の混合比は、例えば、有機溶媒を除いた正極合材の固形分における全質量100質量%に対し、正極活物質を60〜95質量%、導電材を1〜20質量%、結着剤(バインダー)を1〜20質量%それぞれ含有するように配合することが好ましい。
3.1 Positive electrode In the production of the positive electrode, the above-described coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a conductive material, and a binder are mixed to form a positive electrode mixture, and the capacity of the electric double layer is further increased. Therefore, after adding activated carbon as needed, an organic solvent for viscosity adjustment and the like is added and further kneaded to prepare a positive electrode mixture paste. Even when the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention is used for the positive electrode, the mixing ratio of each material constituting the positive electrode mixture is the performance of the lithium ion secondary battery as in the case of the positive electrode of a general lithium secondary battery. It becomes an important factor to decide. The mixing ratio of each material in the positive electrode mixture is, for example, 60 to 95% by mass of the positive electrode active material and 1 to 20% of the conductive material with respect to the total mass of 100% by mass in the solid content of the positive electrode mixture excluding the organic solvent. It is preferable to blend so as to contain 1% by mass to 1% by mass of a binder and a binder (binder).

上記正極合材ペーストの粘度は、振動式粘度計を用いて測定することができる。この振動式粘度計は、流体中において振動子を一定の振幅及び周波数によって共振させた場合、該振動子が動くのに必要な加振力と、該流体の粘性抵抗との間に相関関係が認められるので、この相関関係を利用して粘度を測定する装置であり、水のような低粘度の流体から10000mPa・sレベルの高粘度の流体まで広範囲の測定が可能である。   The viscosity of the positive electrode mixture paste can be measured using a vibration viscometer. In this vibration type viscometer, when a vibrator is resonated in a fluid with a certain amplitude and frequency, there is a correlation between the excitation force required for the vibrator to move and the viscous resistance of the fluid. As can be seen, this is a device for measuring the viscosity using this correlation, and can measure a wide range of fluids from a low-viscosity fluid such as water to a high-viscosity fluid of the 10,000 mPa · s level.

本発明の実施形態では、上記の被覆正極活物質、導電材及び結着剤からなる固形分と有機溶媒とを、これら有機溶媒に対する固形分の質量比である「固形分(g)/有機溶媒(g)」の比が1.875となるように配合して正極合材ペーストを調製し、この正極合材ペーストを、所定の容器に10g以上採取し、ウォーターバス中で流体温度を20℃に調整して、上記の振動式粘度計により粘度測定を行う。なお、この振動式粘度計の校正には、JIS−Z−8809に規定された粘度計用校正用標準液である、JS−200(20℃での粘度:170mPa・s)及びJS−2000(20℃での粘度:1800mPa・s)を用いた2点校正が望ましい。上記のように、質量比「1.875」の正極合材ペーストを用いることで、本発明の実施形態の被覆正極活物質を用いて正極合材ペーストを経て二次電池を作製する際に生じ得るゲル化の問題の有無を効果的に評価することができる。   In an embodiment of the present invention, the solid content of the above-described coated positive electrode active material, conductive material, and binder and the organic solvent are expressed as “solid content (g) / organic solvent, which is the mass ratio of the solid content to these organic solvents. A positive electrode mixture paste was prepared by blending so that the ratio of (g) ”was 1.875, and 10 g or more of this positive electrode mixture paste was sampled in a predetermined container, and the fluid temperature was 20 ° C. in a water bath. The viscosity is measured with the vibration viscometer described above. The vibration type viscometer was calibrated using JS-200 (viscosity at 20 ° C .: 170 mPa · s) and JS-2000 (viscosity standard solutions defined in JIS-Z-8809). A two-point calibration using a viscosity at 20 ° C .: 1800 mPa · s is desirable. As described above, by using the positive electrode mixture paste having a mass ratio of “1.875”, the secondary battery is produced through the positive electrode mixture paste using the coated positive electrode active material of the embodiment of the present invention. The presence or absence of the gelation problem to be obtained can be effectively evaluated.

得られた正極合材ペーストは、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して有機溶媒を揮発(蒸発)させる。このようにして作製したシート状の正極の電極密度を高めるべく必要に応じてロールプレスなどにより加圧した後、更に必要応じて適当な大きさに裁断等を行うことで、所望の形状を有する正極として二次電池に組み込むことができる。なお、正極の作製方法は上記の方法に限定されるものではなく、他の方法によるものでもよい。   The obtained positive electrode mixture paste is applied to the surface of a current collector made of aluminum foil and dried to volatilize (evaporate) the organic solvent. In order to increase the electrode density of the sheet-like positive electrode thus produced, after pressurizing with a roll press or the like as necessary, the sheet-like positive electrode has a desired shape by further cutting to an appropriate size as necessary. It can be incorporated in a secondary battery as a positive electrode. Note that the method for manufacturing the positive electrode is not limited to the above method, and other methods may be used.

上記の正極合材を構成する導電材には、天然黒鉛、人造黒鉛、及び膨張黒鉛などの黒鉛、並びにアセチレンブラック、及びケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料のうちのいずれかを用いることができる。また、上記の正極活物質の粒子を繋ぎ止める役割を果たす結着剤には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)や、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、フッ素ゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などの熱可塑性樹脂などを用いることができる。正極活物質、導電材、及び活性炭を分散させると共に結着剤を溶解して正極合材ペーストの形態にすべく添加する有機溶媒には、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などを用いることができる。   As the conductive material constituting the positive electrode mixture, any of graphite such as natural graphite, artificial graphite, and expanded graphite, and carbon black materials such as acetylene black and ketjen black can be used. . In addition, the binder that plays a role in binding the particles of the positive electrode active material includes fluororesins such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), ethylene propylene diene rubber (EPDM), fluorine A thermoplastic resin such as rubber, styrene butadiene, cellulose resin, polyacrylic acid, polypropylene (PP), or polyethylene (PE) can be used. Use N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or the like as an organic solvent to disperse the positive electrode active material, conductive material, and activated carbon and add the binder to form the positive electrode mixture paste. Can do.

3.2 負極
上記の正極に対向する負極には、リチウムイオンを吸蔵・脱離可能な負極活物質に結着剤を混合して得た負極合材に適切な有機溶媒を加えてペースト状にし、これを銅などの金属箔集電体の表面に塗布して乾燥させた後、電極密度を高めるべく必要に応じてロールプレスなどにより加圧形成することで作製することができる。上記の負極活物質には、金属リチウムやリチウム合金のほか、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂などの有機化合物焼成体や、コークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。また、上記の負極の結着剤には、正極と同様にポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの含フッ素樹脂が用いられ、これら負極活物質及び結着剤を分散させる上記有機溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などを用いることができる。
3.2 Negative electrode The negative electrode facing the positive electrode is made into a paste by adding an appropriate organic solvent to the negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material capable of occluding and desorbing lithium ions with a binder. This can be produced by applying the material to a surface of a current collector of a metal foil such as copper and drying it, followed by press forming with a roll press or the like as necessary to increase the electrode density. As the negative electrode active material, in addition to lithium metal and lithium alloy, an organic compound fired body such as natural graphite, artificial graphite, and phenol resin, and a powdery body of carbon material such as coke can be used. Further, as the negative electrode binder, a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) is used in the same manner as the positive electrode. As the organic solvent for dispersing the negative electrode active material and the binder, N- Methyl-2-pyrrolidone (NMP) or the like can be used.

3.3 セパレータ
上記の正極と負極との間に介在するセパレータは、これら正極と負極とを分離して電解質を保持する役割を担うものであり、その材質にはポリエチレンやポリプロピレンなどからなる薄膜であって、かつ無数の微細孔を有するものが好適に用いられる。
3.3 Separator The separator interposed between the positive electrode and the negative electrode plays a role of separating the positive electrode and the negative electrode to hold the electrolyte, and is made of a thin film made of polyethylene or polypropylene. In addition, those having innumerable fine holes are preferably used.

3.4 非水系電解液
非水系電解液には、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものが好適に用いられる。この有機溶媒には、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、及びトリフルオロプロピレンカーボネート(TFPC)などの環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、及びジプロピルカーボネート(DPC)などの鎖状カーボネート、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン(2−MeTHF)、及びジメトキシエタン(DME)などのエーテル化合物のほか、エチルメチルスルホン、及びブタンスルトンなどの硫黄化合物、リン酸トリエチル、及びリン酸トリオクチルなどのリン化合物からなる群から選んだ1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。
3.4 Nonaqueous Electrolytic Solution A nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt as a supporting salt is dissolved in an organic solvent is preferably used. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and trifluoropropylene carbonate (TFPC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl In addition to chain carbonates such as methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC), ether compounds such as tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2-MeTHF), and dimethoxyethane (DME), ethyl methyl sulfone And a mixture of one or more selected from the group consisting of sulfur compounds such as butane sultone, phosphorus compounds such as triethyl phosphate, and trioctyl phosphate can be used.

上記の支持塩には、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)のほか、テトラフルオロホウ酸化リチウム(LiBF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、ヘキサフルオロヒ酸リチウム(LiAsF)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(CFSO)などのリチウム塩及びそれらの複合塩を用いることができる。なお、上記の非水系電解液には、ラジカル補足剤、界面活性剤及び難燃剤などが含まれていてもよい。 In addition to lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), the above supporting salts include lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), lithium bis Lithium salts such as (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ) and complex salts thereof can be used. Note that the non-aqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

3.5 電池の形状及び構成
上記にて説明した正極、負極、セパレータ、及び非水系電解液を密閉した電池ケース内に収容することで円筒型、積層型など種々の形状のリチウムイオン二次電池を作製することができる。いずれの形状を取る場合であっても、セパレータを介して正極及び負極が対向した積層構造の電極体に非水系電解液が含浸した基本構造を有している。正極側の集電体と外部に通ずる正極端子との間、及び負極側の集電体と外部に通ずる負極端子との間は、それぞれ集電用リードなどによって電気的に接続されている。次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
3.5 Battery Shape and Configuration Lithium ion secondary batteries having various shapes such as a cylindrical type and a stacked type are accommodated in a sealed battery case containing the positive electrode, negative electrode, separator, and non-aqueous electrolyte described above. Can be produced. In any case, the electrode body has a basic structure in which a non-aqueous electrolyte solution is impregnated into an electrode body having a laminated structure in which a positive electrode and a negative electrode face each other with a separator interposed therebetween. The current collector on the positive electrode side and the positive electrode terminal communicating with the outside, and the current collector on the negative electrode side and the negative electrode terminal communicating with the outside are electrically connected by a current collecting lead or the like, respectively. EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following Example at all.

[実施例1]
下記に示すように、金属複合水酸化物の晶析工程及び洗浄工程、リチウム化合物の粉砕工程、リチウム金属混合物の混合工程及び仮焼・焼成工程、並びに解凝・解砕工程によりリチウム金属複合酸化物を作製し、これを組成等の点から評価した後、該リチウム金属複合酸化物から被覆正極活物質を経てリチウムイオン二次電池を作製し、その初期放電容量を評価した。
[Example 1]
Lithium metal composite oxidation by the crystallization process and washing process of the metal composite hydroxide, the pulverization process of the lithium compound, the mixing process and calcining / firing process of the lithium metal mixture, and the decoagulation / disintegration process After the product was manufactured and evaluated from the viewpoint of composition and the like, a lithium ion secondary battery was manufactured from the lithium metal composite oxide through the coated positive electrode active material, and the initial discharge capacity was evaluated.

1.リチウム金属複合酸化物の作製及び評価
[金属複合水酸化物の晶析工程]
先ず、硫酸ニッケル六水和物及び硫酸コバルト七水和物を水に溶解した原料溶液と、アルミン酸ナトリウムを溶解した溶解液に水酸化ナトリウムを添加して作製したアルミニウム溶液とを、これら両溶液を全て混ぜ合わせた時のニッケル、コバルト、アルミニウムのモル比が、Ni:Co:Al=82:15:3となるように調製した。一方、オーバーフローまでの容量6Lの反応槽に水を900ml入れ、ウォーターバスを用いてその液温を40℃まで加温すると共に、該反応槽に3L/minで窒素ガスを導入して反応槽内の気相部を酸素濃度0.1容量%の非酸化性雰囲気に調整した。
1. Preparation and evaluation of lithium metal composite oxide [crystallization process of metal composite hydroxide]
First, a raw material solution in which nickel sulfate hexahydrate and cobalt sulfate heptahydrate are dissolved in water, and an aluminum solution prepared by adding sodium hydroxide to a solution in which sodium aluminate is dissolved. The mixture was prepared so that the molar ratio of nickel, cobalt, and aluminum when Ni was mixed was Ni: Co: Al = 82: 15: 3. On the other hand, 900 ml of water is put into a 6 L reaction tank up to the overflow, the temperature of the liquid is heated to 40 ° C. using a water bath, and nitrogen gas is introduced into the reaction tank at a rate of 3 L / min. Was adjusted to a non-oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of 0.1% by volume.

次に、上記反応槽内の水を撹拌しながら、上記にて調整した原料溶液、アルミニウム溶液、濃度25質量%のアンモニア水、濃度25質量%の水酸化ナトリウム水溶液を連続的に供給して金属複合水酸化物の晶析反応を行った。この晶析反応の際、反応液のpHが25℃基準で11.7となるように上記水酸化ナトリウム水溶液の供給量を調整し、また、反応液のアンモニウムイオン濃度が10.0g/Lに維持されるように上記アンモニア水の供給量を調整した。   Next, while stirring the water in the reaction vessel, the raw material solution adjusted above, aluminum solution, ammonia water having a concentration of 25% by mass, and sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 25% by mass are continuously supplied to form a metal. A crystallization reaction of the composite hydroxide was performed. During the crystallization reaction, the supply amount of the sodium hydroxide aqueous solution is adjusted so that the pH of the reaction solution is 11.7 on the basis of 25 ° C., and the ammonium ion concentration of the reaction solution is 10.0 g / L. The supply amount of the ammonia water was adjusted so as to be maintained.

なお、上記の反応液のpH及びアンモニウムイオン濃度は、予め反応槽に設置したpH/アンモニア測定キット(pH計及びアンモニウムイオンメーターの複合機)であるサーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製のOrion−Star−A214を用いてそれぞれ測定した。上記の反応条件を維持しながら晶析処理を4時間行った後、得られた晶析処理後のスラリーを固液分離することでニッケル・コバルト・アルミニウム複合水酸化物(金属複合水酸化物)であるNi0.82Co0.15Al0.03(OH)を得た。 The pH and ammonium ion concentration of the above reaction solution are the Orion-Star manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd., which is a pH / ammonia measurement kit (combined machine of pH meter and ammonium ion meter) installed in the reaction tank in advance. -A214 was used for each measurement. The crystallization treatment was performed for 4 hours while maintaining the above reaction conditions, and then the resulting slurry after crystallization treatment was subjected to solid-liquid separation to obtain a nickel / cobalt / aluminum composite hydroxide (metal composite hydroxide). Ni 0.82 Co 0.15 Al 0.03 (OH) 2 was obtained.

[金属複合水酸化物の洗浄工程]
上記晶析工程で得た金属複合水酸化物を、スラリー濃度が100g/Lとなるようにイオン交換水を加えて再スラリー化し、更に水酸化ナトリウム溶液を添加して30分間撹拌することで金属複合水酸化物のアルカリ洗浄を行った。このアルカリ洗浄後は金属複合水酸化物のスラリーを吸引濾過機で固液分離し、得られた金属複合水酸化物の湿潤ケーキを純水でリンス洗浄してから濾過により固液分離を行った。得られた洗浄済の湿潤ケーキを大気乾燥機を用いて120℃で24時間かけて乾燥し、金属複合水酸化物の乾燥粉末を得た。
[Cleaning process of metal composite hydroxide]
The metal composite hydroxide obtained in the crystallization step is re-slurried by adding ion-exchange water so that the slurry concentration becomes 100 g / L, and further added with a sodium hydroxide solution and stirred for 30 minutes. The composite hydroxide was alkali washed. After the alkali cleaning, the metal composite hydroxide slurry was subjected to solid-liquid separation with a suction filter, and the resulting metal composite hydroxide wet cake was rinsed with pure water, followed by solid-liquid separation by filtration. . The washed wet cake obtained was dried for 24 hours at 120 ° C. using an air dryer to obtain a dry powder of metal composite hydroxide.

[リチウム化合物の粉砕工程]
リチウム金属複合酸化物のリチウム源となるリチウム化合物をジェットミル(株式会社セイシン企業製)に投入し、最大粒径が10.0μm以下、かつ体積平均粒径が5.0μm以下の微粉末になるまで粉砕処理を行った。なお、微粉末リチウム化合物の粒度分布の測定には、レーザー回折・散乱方式の粒度分布測定装置であるマイクロトラックMT3300EX−II(マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いた。
[Lithium compound grinding process]
A lithium compound as a lithium source of the lithium metal composite oxide is charged into a jet mill (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), and becomes a fine powder having a maximum particle size of 10.0 μm or less and a volume average particle size of 5.0 μm or less. Until pulverization. For measurement of the particle size distribution of the fine powder lithium compound, Microtrac MT3300EX-II (manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.), which is a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, was used.

[リチウム金属混合物の混合工程]
上記の金属複合水酸化物のニッケル、コバルト、及びアルミニウムの合計原子数Meに対する微粉末リチウム化合物のリチウム原子数Liの比であるLi/Meが1.01となるようそれぞれ秤量して混合することでリチウム金属混合物を得た。なお、この混合にはシェーカミキサ装置であるTURBULA−TypeT2C(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いた。
[Mixing process of lithium metal mixture]
Weigh and mix each so that Li / Me, which is the ratio of the lithium atom number Li of the fine powder lithium compound to the total atom number Me of nickel, cobalt, and aluminum of the above metal composite hydroxide, becomes 1.01. A lithium metal mixture was obtained. In this mixing, a TURBULA-Type T2C (manufactured by Willy et Bacofen (WAB)), which is a shaker mixer device, was used.

[仮焼・焼成工程]
上記の混合工程で得たリチウム金属混合物を、760℃の大気気流中において4時間かけて仮焼した後、引き続き900℃の大気気流中において10時間かけて焼成した。焼成後は、室温まで冷却することにより、リチウム金属複合酸化物の粒子を得た。
[Calcination and firing process]
The lithium metal mixture obtained in the above mixing step was calcined in an air stream at 760 ° C. for 4 hours and then calcined in an air stream at 900 ° C. for 10 hours. After firing, particles of lithium metal composite oxide were obtained by cooling to room temperature.

[リチウム金属複合酸化物の解凝・解砕工程]
上記した仮焼・焼成工程で得た冷却後のリチウム金属複合酸化物の粒子には、二次粒子同士が凝集したり軽度に焼結したりすることで生じる凝集物や焼結物が含まれている場合があるため、ジェットミル(株式会社セイシン企業製)による解凝・解砕処理を行った。上記にて得たリチウム金属複合酸化物粒子の組成、空隙率、体積平均粒径、比表面積、水酸化リチウム含有率及び炭酸リチウム含有率、並びに水分をそれぞれ以下の方法により評価した。
[Deaggregation and crushing process of lithium metal composite oxide]
The cooled lithium metal composite oxide particles obtained in the calcination / firing step described above include aggregates and sintered products formed by secondary particles agglomerating or slightly sintered. Therefore, crushing and crushing treatment was performed by a jet mill (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). The composition, porosity, volume average particle diameter, specific surface area, lithium hydroxide content and lithium carbonate content, and water content of the lithium metal composite oxide particles obtained above were evaluated by the following methods.

(1)組成
上記にて得たリチウム金属複合酸化物粒子をサンプリングして無機酸で加熱分解処理することによって分析検体液とし、この分析検体液をマルチ型ICP発光分光分析装置であるICPE−9000(株式会社島津製作所製)を用いて測定することでリチウム金属複合酸化物の組成を求めた。
(1) Composition The lithium metal composite oxide particles obtained above are sampled and thermally decomposed with an inorganic acid to obtain an analytical sample liquid. This analytical sample liquid is ICPE-9000, which is a multi-type ICP emission spectroscopic analyzer. The composition of the lithium metal composite oxide was determined by measurement using (manufactured by Shimadzu Corporation).

(2)空隙率
上記にて得たリチウム金属複合酸化物粒子をサンプリングして樹脂に埋め、これを断面試料の作製装置であるクロスセクションポリッシャIB−19530CP(日本電子株式会社製)を用いて切断した。その切断面の撮像には、ショットキー電界放出型の走査型電子顕微鏡SEM−EDSであるJSM−7001F(日本電子株式会社製)を用い、得られた画像に対して三谷商事株式会社製の画像解析・計測ソフトウェア(WinRoof6.1.1)により、粒子断面の空隙部を黒領域として測定し、粒子の緻密部を白領域として測定し、任意の20個の粒子の各々に対して「黒領域の面積/(黒領域の面積+白領域の面積)×100」を計算し、それらを算術平均することで空隙率を求めた。
(2) Porosity The lithium metal composite oxide particles obtained above are sampled and embedded in a resin, and this is cut using a cross-section polisher IB-19530CP (manufactured by JEOL Ltd.), which is a cross-sectional sample preparation device. did. For the imaging of the cut surface, a JSM-7001F (manufactured by JEOL Ltd.), which is a Schottky field emission scanning electron microscope SEM-EDS, was used. Using the analysis / measurement software (WinRoof 6.1.1), the void in the cross section of the particle is measured as a black region, and the dense portion of the particle is measured as a white region. Area / (area of the black region + area of the white region) × 100 ”and arithmetically averaged them to obtain the porosity.

(3)体積平均粒径
体積平均粒径(MV)は、リチウム金属複合酸化物粒子に対してレーザー回折・散乱法により測定した体積基準分布から求めた。なお、測定装置には、レーザー回折・散乱方式であって、かつ超音波発生器内臓型の粒度分布測定装置であるマイクロトラックMT3300EX−II(マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いた。
(3) Volume average particle diameter The volume average particle diameter (MV) was obtained from a volume reference distribution measured by a laser diffraction / scattering method for lithium metal composite oxide particles. As a measuring device, Microtrac MT3300EX-II (manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.), which is a laser diffraction / scattering type and a built-in ultrasonic generator particle size distribution measuring device, was used.

(4)比表面積
比表面積は、リチウム金属複合酸化物粒子に対してBET1点法による窒素ガス吸着・脱離法で分析した。なお、測定装置にはガス流動方式の比表面積測定装置であるマックソーブ1200シリーズ(株式会社マウンテック製)を用いた。
(4) Specific surface area The specific surface area of the lithium metal composite oxide particles was analyzed by a nitrogen gas adsorption / desorption method based on the BET single point method. The measuring device used was a Macsorb 1200 series (manufactured by Mountec Co., Ltd.) which is a gas flow type specific surface area measuring device.

(5)水酸化リチウム含有率及び炭酸リチウム含有率
リチウム金属複合酸化物粒子の水酸化リチウム含有率及び炭酸リチウム含有率は、中和滴定法(R.B.Warder法による逐次滴定)で分析した。なお、分析装置には、自動滴定装置COM−1750(平沼産業株式会社製)を用い、pH複合電極による終点(電位差)判定を行った。
(5) Lithium hydroxide content and lithium carbonate content The lithium hydroxide content and lithium carbonate content of the lithium metal composite oxide particles were analyzed by neutralization titration (sequential titration by RB Warder method). . As an analyzer, an automatic titrator COM-1750 (manufactured by Hiranuma Sangyo Co., Ltd.) was used, and the end point (potential difference) was determined by a pH composite electrode.

(6)水分
リチウム金属複合酸化物粒子の水分は乾燥重量法により分析した。詳しくは、磁性平皿にリチウム金属複合酸化物粒子50gを精秤し、これを50℃に設定した定温乾燥機で48時間かけて恒量になるまで乾燥した後、この乾燥前後におけるリチウム金属複合酸化物粒子の重量差から水分を求めた。なお、風袋及び分析試料の重量測定には、分析用電子天秤GR−202(株式会社エー・アンド・デイ製)を用いた。
(6) Water The water content of the lithium metal composite oxide particles was analyzed by a dry weight method. Specifically, 50 g of lithium metal composite oxide particles are precisely weighed on a magnetic flat plate, dried with a constant temperature dryer set to 50 ° C. until constant weight is obtained over 48 hours, and then the lithium metal composite oxide before and after drying. Moisture content was determined from the weight difference of the particles. An analytical electronic balance GR-202 (manufactured by A & D Co., Ltd.) was used for the weight measurement of the tare and the analysis sample.

2.リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質の作製及び評価
上記にて作製したリチウム金属複合酸化物粒子に電子導電性粒子を含んだイオン伝導性ポリマーを被覆することで、リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質を作製した。具体的には、先ずリチウム金属複合酸化物粒子に塗布するための粒子被覆用スラリーの原料となるイオン伝導性ポリマー溶解液用のイオン伝導性ポリマーとして、ポリエチレングリコール20000(和光純薬工業株式会社製)を用意し、その100質量部を含水率10ppm以下の超脱水クロロホルム(和光純薬工業株式会社製)900質量部で溶解することでイオン伝導性ポリマー溶解液を調製した。
2. Production and evaluation of coated positive electrode active material for lithium ion secondary battery Lithium ion secondary oxide is coated with an ion conductive polymer containing electron conductive particles on the lithium metal composite oxide particles produced above. A coated positive electrode active material for a battery was produced. Specifically, polyethylene glycol 20000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used as an ion conductive polymer for an ion conductive polymer solution that is a raw material of a particle coating slurry to be applied to lithium metal composite oxide particles. ) Was prepared and dissolved in 900 parts by mass of ultra-dehydrated chloroform (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having a water content of 10 ppm or less to prepare an ion conductive polymer solution.

上記のイオン伝導性ポリマー溶解液に添加する電子導電性粒子として電気化学工業製のアセチレンブラック(商品名:デンカブラック(粉状品)、体積平均粒径(一次):35nm)を用意し、その10gを上記のイオン伝導性ポリマー溶解液990gに添加して攪拌機で撹拌した後、超音波ホモジナイザーUS−300T(株式会社日本精機製作所製)で超音波分散処理を行い、1000gの粒子被覆用スラリーを作製した。   Acetylene black (trade name: DENKA BLACK (powdered product), volume average particle size (primary): 35 nm) manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd. is prepared as an electronic conductive particle to be added to the above-described ion conductive polymer solution. After adding 10 g to 990 g of the above ion conductive polymer solution and stirring with a stirrer, ultrasonic dispersion treatment was performed with an ultrasonic homogenizer US-300T (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.), and 1000 g of particle coating slurry was obtained. Produced.

上記にて作製した粒子被覆用スラリーと上記のリチウム金属複合酸化物粒子からリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質を作製した。具体的には、上記のリチウム金属複合酸化物粒子500gを、転動流動層コーティング装置であるMP−01(株式会社パウレック製)の缶体容器内に投入し、気流温度50℃、気流風量0.3m/時の大気気流において該粒子を流動化させた。この状態で、ブレードロータを回転数500rpmで回転させながら上記の粒子被覆用スラリーを噴霧速度を2g/分で125分かけて噴霧した。これにより、該粒子の表面に粒子被覆用スラリーの液滴を塗着させた。上記の125分の経過後は粒子被覆用スラリーの噴霧を停止し、引き続き同じ装置を用いて5時間かけて乾燥を行うことにより、リチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質を作製した。 A coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery was prepared from the particle coating slurry prepared above and the above lithium metal composite oxide particles. Specifically, 500 g of the above lithium metal composite oxide particles are put into a can body container of MP-01 (manufactured by POWREC Co., Ltd.) which is a rolling fluidized bed coating apparatus, and the airflow temperature is 50 ° C. and the airflow volume is 0. The particles were fluidized in an air stream of .3 m 3 / hour. In this state, the particle coating slurry was sprayed at a spraying speed of 2 g / min for 125 minutes while rotating the blade rotor at 500 rpm. As a result, droplets of the particle coating slurry were applied to the surfaces of the particles. After the above 125 minutes had elapsed, spraying of the particle coating slurry was stopped, followed by drying for 5 hours using the same apparatus to prepare a coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.

上記にて得た被覆正極活物質を、比表面積、水酸化リチウム含有率、炭酸リチウム含有率、及び水分を先述したリチウム金属複合酸化物粒子の場合と同様の分析方法で分析した後、更に、粒子表面の被覆層の平均厚さ及びペースト作製時のゲル化について以下の方法により評価した。なお、水酸化リチウム含有率、炭酸リチウム含有率、水分、ペースト作製時のゲル化の評価については、大気中で90日間保管後の被覆正極活物質を分析試料とした。   After analyzing the coated positive electrode active material obtained above with the same analysis method as in the case of the lithium metal composite oxide particles described above, the specific surface area, lithium hydroxide content, lithium carbonate content, and moisture were further analyzed. The average thickness of the coating layer on the particle surface and gelation during paste preparation were evaluated by the following methods. For the evaluation of lithium hydroxide content, lithium carbonate content, moisture, and gelation during paste preparation, the coated positive electrode active material after 90 days storage in the atmosphere was used as an analysis sample.

(1)表面被覆層平均厚さ
上記の被覆正極活物質を集光イオンビーム(FIB)法で前処理した後、分析試料の粒子の断面を透過型電子顕微鏡によって撮像することで表面被覆層平均厚さを測定した。なお、上記前処理には株式会社日立ハイテクノロジーズ製の集光イオンビーム加工装置(FB−2000A)を用い、断面の撮像には日本電子株式会社製の透過型電子顕微鏡(JEM−ARM200F)を用いた。被覆層の「平均厚さ」は、得られた断面画像に対して三谷商事株式会社製の画像解析・計測ソフトウェア(WinRoof6.1.1)により任意に選択した20個の測定対象粒子の各々において粒子断面の略中心で直交する2本の直線が被覆層と交差する4箇所の被覆層の厚さを測定し、得られた4箇所の被覆層の厚さを平均して測定対象粒子1個の被覆層の厚さを求めた後、得られた上記20個の測定対象粒子の被覆層の厚さを算術平均することで求めた。
(1) Surface coating layer average thickness After pre-processing the above-mentioned coated positive electrode active material by the focused ion beam (FIB) method, the surface coating layer average is obtained by imaging the cross section of the particles of the analysis sample with a transmission electron microscope. The thickness was measured. Note that a focused ion beam processing apparatus (FB-2000A) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation is used for the pretreatment, and a transmission electron microscope (JEM-ARM200F) manufactured by JEOL Ltd. is used for cross-sectional imaging. It was. The “average thickness” of the coating layer is determined for each of the 20 measurement target particles arbitrarily selected by the image analysis / measurement software (WinRoof 6.1.1) manufactured by Mitani Corporation for the obtained cross-sectional image. One particle to be measured by measuring the thickness of the four coating layers where two straight lines orthogonal to each other at the approximate center of the particle cross section intersect the coating layer, and averaging the thicknesses of the four coating layers obtained. After determining the thickness of the coating layer, the thickness of the coating layer of the 20 particles to be measured was obtained by arithmetic averaging.

(2)正極合材ペースト作製時のゲル化判定及び粘度測定
上記のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質20gに対して、導電材としてアセチレンブラックが2.2g、株式会社クレハ製の12質量%ポリフッ化ビニリデンNMP溶液(型番KFポリマー#1120)が2.2g、N−メチル−2−ピロリドン(関東化学株式会社製)が9.6mlとなるように秤量し。それらを容器に入れ、ニーダ混合機である株式会社日本精機製作所製のノンバブリングニーダ(型番NBK−1)を用いて2000rpmの回転速度で10分間かけて混合した。得られたペーストをガラス瓶に移して密栓した後、温度25℃、露点−40℃のドライボックス中に保管して24時間放置した。この24時間放置した後のペーストの流動性を、ほぼ満杯状態の該ガラス瓶を傾けてシャーレに移す際の流れ具合によって評価し、該ガラス瓶を鉛直方向に対して30°程度傾けただけで24時間放置前と同様にペーストが良好に流れ出たものを「○」、上記の「○」の場合よりもペーストが流れ出にくく、該ガラス瓶を鉛直方向に対して45°程度傾けたときにペーストが流れ出たものを「△」、上記の「△」の場合よりも更にペーストが流れ出にくく、ゲル化によって固形化したものがペーストに含まれていたものを「×」と評価した。
(2) Gelation determination and viscosity measurement at the time of preparing the positive electrode mixture paste With respect to 20 g of the coated positive electrode active material for the lithium ion secondary battery, 2.2 g of acetylene black as a conductive material, 12 manufactured by Kureha Co., Ltd. Weigh so that the mass% polyvinylidene fluoride NMP solution (model number KF polymer # 1120) is 2.2 g and N-methyl-2-pyrrolidone (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) is 9.6 ml. They were put in a container and mixed for 10 minutes at a rotational speed of 2000 rpm using a non-bubbling kneader (model number NBK-1) manufactured by Nippon Seiki Seisakusho, which is a kneader mixer. The paste obtained was transferred to a glass bottle and sealed, then stored in a dry box at a temperature of 25 ° C. and a dew point of −40 ° C. and left for 24 hours. The fluidity of the paste after being left for 24 hours was evaluated by the flow condition when the glass bottle that was almost full was tilted and transferred to a petri dish, and the glass bottle was tilted by about 30 ° with respect to the vertical direction for 24 hours. As in the case before leaving, the paste flowed out well, “○”, the paste was less likely to flow than in the case of the above “○”, and the paste flowed out when the glass bottle was tilted about 45 ° with respect to the vertical direction. The paste was evaluated as “x” when the paste was more difficult to flow out than in the case of “Δ”, and the paste was solidified by gelation.

また、粘度測定のため、上記の被覆正極活物質21gに対して、導電材としてアセチレンブラック6g、株式会社クレハ製のポリフッ化ビニリデン(型番KFポリマー#1100)3g、N−メチル−2−ピロリドン(関東化学株式会社製)16gを混練することで別途正極合材ペーストを調製した。この正極合材ペーストは、固形分(g)/有機溶媒(g)」の比が1.875になる。この正極合材ペーストの粘度測定には、株式会社セコニック製の振動式粘度計ビスコメイトVM−100Aを用い、JIS−Z−8809に規定された粘度計用校正用標準液(JS−200、JS−2000)には、日本グリース株式会社製のものを用いた。   In addition, for the viscosity measurement, 6 g of acetylene black as a conductive material, 3 g of polyvinylidene fluoride (model number KF polymer # 1100) manufactured by Kureha Co., Ltd., N-methyl-2-pyrrolidone (21 g of the above coated positive electrode active material) A positive electrode mixture paste was separately prepared by kneading 16 g of Kanto Chemical Co., Ltd.). This positive electrode mixture paste has a ratio of solid content (g) / organic solvent (g) "of 1.875. For the viscosity measurement of this positive electrode mixture paste, a vibration type viscometer Viscomate VM-100A manufactured by Seconic Co., Ltd. was used, and a viscometer calibration standard solution (JS-200, JS) defined in JIS-Z-8809. -2000) was made by Nippon Grease Co., Ltd.

3.リチウムイオン二次電池の作製及びその初期放電容量の評価
上記の90日間の大気中保管後のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質24.5g、アセチレンブラック7.0g、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)3.5gをそれぞれ量り取り、それらをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)10gと共に自転・公転ミキサーに投入して30分間混練することで、正極合材ペーストを調製した。得られた正極合材ペーストを、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、真空乾燥機中において雰囲気温度120℃で12時間かけて乾燥処理した。乾燥処理後、100MPaの圧力で直径11mm、厚み100μmにプレス成形し、更に、正極膜の大きさに打ち抜き、正極を作製した。なお、上記の塗布の際の厚みを微調整することによって、打ち抜き後に所望の重量(固形分が約150mg)を確保した。更に負極としてリチウム金属を用意し、電解液として1mol/LのLiClOを支持塩とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合溶液(富山薬品工業株式会社製)を用意した。これらを用いて露点−80℃に管理されたアルゴンガス雰囲気のグローブボックス中で2032型の評価用コイン電池を作製した。
3. Preparation of Lithium Ion Secondary Battery and Evaluation of Initial Discharge Capacity 24.5 g of Covered Positive Electrode Active Material for Lithium Ion Secondary Battery After Storage in the Air for 90 Days, 7.0 g of Acetylene Black, Polytetrafluoro 3.5 g of ethylene (PTFE) was weighed out and put into a rotating / revolving mixer together with 10 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and kneaded for 30 minutes to prepare a positive electrode mixture paste. The obtained positive electrode mixture paste was applied to the surface of a current collector made of aluminum foil, and dried in a vacuum dryer at an ambient temperature of 120 ° C. for 12 hours. After the drying treatment, it was press-molded with a pressure of 100 MPa to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm, and further punched out to the size of the positive electrode film to produce a positive electrode. In addition, the desired weight (solid content is about 150 mg) was ensured after punching by finely adjusting the thickness at the time of the application. Furthermore, lithium metal was prepared as a negative electrode, and an equivalent mixed solution (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using 1 mol / L LiClO 4 as a supporting salt as an electrolyte was prepared. . Using these, a 2032 type coin cell for evaluation was produced in a glove box in an argon gas atmosphere controlled at a dew point of −80 ° C.

この評価用コイン電池を24時間程度放置して開路電圧OCVを安定させた後、正極に対する電流密度を0.5mA/cmとして、カットオフ電圧を4.3Vまで充電することで充電容量とし、1時間休止後に、カットオフ電圧3.0Vまで放電した時の容量を、初期放電容量として測定した。 After leaving the evaluation coin cell for about 24 hours to stabilize the open circuit voltage OCV, the current density with respect to the positive electrode is set to 0.5 mA / cm 2 and the cut-off voltage is charged to 4.3 V to obtain the charge capacity. The capacity when discharged to a cutoff voltage of 3.0 V after resting for 1 hour was measured as the initial discharge capacity.

[実施例2]
金属複合水酸化物の作製に際して反応槽内の気相部の酸素濃度を0.1容量%に代えて0.5容量%に調整し、被覆正極活物質の作製に際して粒子被覆用スラリーの噴霧時間を125分に代えて25分にした以外は上記実施例1と同様にしてリチウム金属複合酸化物及び被覆正極活物質を経てリチウム二次電池を作製し、それぞれ同様に評価した。
[Example 2]
In preparing the metal composite hydroxide, the oxygen concentration in the gas phase in the reaction vessel is adjusted to 0.5% by volume instead of 0.1% by volume, and the spray time of the particle coating slurry is prepared in preparing the coated positive electrode active material. A lithium secondary battery was fabricated through the lithium metal composite oxide and the coated positive electrode active material in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 25 minutes instead of 125 minutes, and evaluated in the same manner.

[実施例3]
金属複合水酸化物の作製に際して反応槽内の気相部の酸素濃度を0.1容量%に代えて1.0容量%に調整し、被覆正極活物質の作製に際して粒子被覆用スラリーの噴霧時間を125分に代えて95分にした以外は上記実施例1と同様にしてリチウム金属複合酸化物及び被覆正極活物質を経てリチウム二次電池を作製し、それぞれ同様に評価した。
[Example 3]
In preparing the metal composite hydroxide, the oxygen concentration in the gas phase in the reaction vessel is adjusted to 1.0% by volume instead of 0.1% by volume, and the spray time of the particle coating slurry is prepared in preparing the coated positive electrode active material. A lithium secondary battery was fabricated through the lithium metal composite oxide and the coated positive electrode active material in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 95 minutes instead of 125 minutes, and evaluated in the same manner.

[実施例4]
金属複合水酸化物の作製に際して反応槽内の気相部の酸素濃度を0.1容量%に代えて1.5容量%に調整し、被覆正極活物質の作製に際して粒子被覆用スラリーの噴霧時間を125分に代えて10分にした以外は上記実施例1と同様にしてリチウム金属複合酸化物及び被覆正極活物質を経てリチウム二次電池を作製し、それぞれ同様に評価した。
[Example 4]
In preparing the metal composite hydroxide, the oxygen concentration in the gas phase in the reaction vessel is adjusted to 1.5% by volume instead of 0.1% by volume, and the spray time of the particle coating slurry is prepared in preparing the coated positive electrode active material. A lithium secondary battery was fabricated through the lithium metal composite oxide and the coated positive electrode active material in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 10 minutes instead of 125 minutes, and evaluated in the same manner.

[実施例5]
金属複合水酸化物の作製に際して反応槽内の気相部の酸素濃度を0.1容量%に代えて2.0容量%に調整し、被覆正極活物質の作製に際して粒子被覆用スラリーの噴霧時間を125分に代えて55分にした以外は上記実施例1と同様にしてリチウム金属複合酸化物及び被覆正極活物質を経てリチウム二次電池を作製し、それぞれ同様に評価した。
[Example 5]
When preparing the metal composite hydroxide, the oxygen concentration in the gas phase in the reaction vessel is adjusted to 2.0% by volume instead of 0.1% by volume, and the spray time of the particle coating slurry is prepared when preparing the coated positive electrode active material. A lithium secondary battery was fabricated through the lithium metal composite oxide and the coated positive electrode active material in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 55 minutes instead of 125 minutes, and evaluated in the same manner.

[比較例1]
被覆処理を行わなかったこと以外は上記実施例2と同様にしてリチウム金属複合酸化物及びリチウム二次電池を作製し、それぞれ同様に評価した。
[Comparative Example 1]
A lithium metal composite oxide and a lithium secondary battery were produced in the same manner as in Example 2 except that the coating treatment was not performed, and were similarly evaluated.

[比較例2]
金属複合水酸化物の作製に際して反応槽内の気相部の酸素濃度を0.1容量%に代えて1.0容量%に調整し、被覆正極活物質の作製に際して粒子被覆用スラリーの噴霧時間を125分に代えて5分にした以外は上記実施例1と同様にしてリチウム金属複合酸化物及び被覆正極活物質を経てリチウム二次電池を作製し、それぞれ同様に評価した。
[Comparative Example 2]
In preparing the metal composite hydroxide, the oxygen concentration in the gas phase in the reaction vessel is adjusted to 1.0% by volume instead of 0.1% by volume, and the spray time of the particle coating slurry is prepared in preparing the coated positive electrode active material. A lithium secondary battery was fabricated through the lithium metal composite oxide and the coated positive electrode active material in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 5 minutes instead of 125 minutes, and evaluated in the same manner.

[比較例3]
金属複合水酸化物の作製に際して反応槽内の気相部の酸素濃度を0.1容量%に代えて1.8容量%に調整し、被覆正極活物質の作製に際して粒子被覆用スラリーの噴霧時間を125分に代えて240分にした以外は上記実施例1と同様にしてリチウム金属複合酸化物及び被覆正極活物質を経てリチウム二次電池を作製し、それぞれ同様に評価した。上記の実施例1〜5及び比較例1〜3の評価結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 3]
When preparing the metal composite hydroxide, the oxygen concentration in the gas phase in the reaction vessel is adjusted to 1.8% by volume instead of 0.1% by volume, and the spray time of the particle coating slurry is prepared when preparing the coated positive electrode active material. A lithium secondary battery was fabricated through the lithium metal composite oxide and the coated positive electrode active material in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 240 minutes instead of 125 minutes, and evaluated in the same manner. The evaluation results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below.

[総合評価]
上記表1から分かるように、実施例1〜5のリチウムイオン二次電池用被覆正極活物質は、被覆層平均厚さが全て0.005〜0.1μmの範囲内にあるため、水酸化リチウム含有率及び炭酸リチウム含有率のいずれも、被覆後に90日間大気中で保管した場合であっても被覆前の状態に比べて大きな差は見らなかった。また、水分においても、被覆後に90日間大気中で保管したにもかかわらず定量分析の下限値の0.01重量%を下回る結果となった。これらのことから、リチウム金属複合酸化物に被覆層を形成することにより得られるリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質は、大気中の炭酸ガスや水分の影響を殆ど受けておらず、大気雰囲気下での長期保管が可能であることが分かった。
[Comprehensive evaluation]
As can be seen from Table 1 above, the coated positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 5 all have a coating layer average thickness in the range of 0.005 to 0.1 μm. Neither the content rate nor the lithium carbonate content rate was found to be significantly different from the state before coating even when stored in the air for 90 days after coating. In addition, the moisture content was less than 0.01% by weight of the lower limit of quantitative analysis even though it was stored in the air for 90 days after coating. Therefore, the coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery obtained by forming a coating layer on the lithium metal composite oxide is hardly affected by carbon dioxide gas or moisture in the atmosphere, It was found that long-term storage in an atmosphere is possible.

また、実施例1〜5では正極合材ペースト作製時にゲル化によるペーストの流動性の変化が生じておらず、固形分(g)/有機溶媒(g)=1.875における20℃での粘度が5500mPa・s未満であった。更に評価用コイン電池による初期放電容量において良好な結果が得られた。このように本発明の要件を満たす被覆正極活物質は耐候性や長期保管に優れているうえ、これを用いて作製した正極合材ペーストは混練時におけるゲル化を抑制できると共にこれを正極とするリチウムイオン二次電池は初期放電容量を高く維持することができる。   Moreover, in Examples 1-5, the fluidity | liquidity change of the paste by gelatinization did not arise at the time of positive electrode compound material paste preparation, and the viscosity in 20 degreeC in solid content (g) / organic solvent (g) = 1.875. Was less than 5500 mPa · s. Furthermore, good results were obtained in the initial discharge capacity by the coin cell for evaluation. Thus, the coated positive electrode active material that satisfies the requirements of the present invention is excellent in weather resistance and long-term storage, and the positive electrode mixture paste produced using this material can suppress gelation during kneading and can be used as a positive electrode. The lithium ion secondary battery can maintain a high initial discharge capacity.

これに対して比較例1〜3のリチウム二次電池用の正極活物質は、被覆層がなく大気中の水分を多量に吸収したり、被覆層厚が薄過ぎて炭酸ガスや水分の抑制効果が不十分であったり、被覆層厚が厚過ぎて正極合材ペースト混練時に溶解したイオン伝導性ポリマーによって増粘作用を生じたりする不具合が発生した。その結果、正極合材ペースト作製時のゲル化評価において「△」又は「×」となったほか、正極合材ペーストの粘度も満足できるものではなかった。また、評価用コイン電池による初期放電容量が、実施例1〜5のいずれの場合よりも劣っていた。   On the other hand, the positive electrode active materials for lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 to 3 do not have a coating layer and absorb a large amount of moisture in the atmosphere, or the coating layer thickness is too thin to suppress carbon dioxide and moisture. Inadequate, or the coating layer is too thick and the ion conductive polymer dissolved during the kneading of the positive electrode mixture paste causes a problem of increasing the viscosity. As a result, in the gelation evaluation at the time of preparing the positive electrode mixture paste, “Δ” or “×” was obtained, and the viscosity of the positive electrode mixture paste was not satisfactory. Moreover, the initial discharge capacity by the coin battery for evaluation was inferior to any of Examples 1-5.

1 二次粒子の形態を有するリチウム金属複合酸化物
2 空隙部
3 被覆層
10 被覆正極活物質
W 被覆層の厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lithium metal complex oxide which has the form of a secondary particle 2 Cavity part 3 Coating layer 10 Coated positive electrode active material W Thickness of coating layer

Claims (11)

リチウム、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを含み、空隙率20%未満の二次粒子から主に構成されるリチウム金属複合酸化物の粒子と、
前記リチウム金属複合酸化物の粒子の表面に形成された、電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーからなる平均厚さ0.005〜0.1μmの被覆層とを有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。
Lithium metal composite oxide particles mainly composed of secondary particles containing lithium, nickel, cobalt, and aluminum and having a porosity of less than 20%;
Lithium ions having an average thickness of 0.005 to 0.1 μm made of an ion conductive polymer including electron conductive particles formed on the surface of the lithium metal composite oxide particles A coated positive electrode active material for a secondary battery.
前記リチウム金属複合酸化物の粒子は、その被覆前の比表面積が1.0〜2.0m/gであることを特徴とする、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。 2. The coated positive electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium metal composite oxide particles have a specific surface area of 1.0 to 2.0 m 2 / g before coating. Active material. 前記リチウム金属複合酸化物は、一般式:Li(Ni1-x-yCoAl)O(0.98≦a≦1.20、0.05≦x≦0.35、0.01≦y≦0.20、x+y<0.40)で表されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。 The lithium metal composite oxide is represented by the general formula: Li a (Ni 1-x -y Co x Al y) O 2 (0.98 ≦ a ≦ 1.20,0.05 ≦ x ≦ 0.35,0. The coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material is represented by 01 ≦ y ≦ 0.20, x + y <0.40). 前記イオン伝導性ポリマーが、水、正極合材ペーストに含まれる有機溶媒、及びリチウムイオン二次電池に含まれる電解液に易溶であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。   The ion-conductive polymer is easily soluble in water, an organic solvent contained in the positive electrode mixture paste, and an electrolyte solution contained in the lithium ion secondary battery. The covering positive electrode active material for lithium ion secondary batteries as described in an item. 前記イオン伝導性ポリマーが、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、これらの誘導体又は塩の中から選択される1種以上であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。   The lithium ion according to any one of claims 1 to 4, wherein the ion conductive polymer is at least one selected from polyethylene glycol, polyethylene oxide, derivatives or salts thereof. A coated positive electrode active material for a secondary battery. 前記電子導電性粒子が炭素粒子であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。   The said positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記炭素粒子は体積平均粒径が0.01〜0.06μmであることを特徴とする、請求項6に記載のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。   The coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 6, wherein the carbon particles have a volume average particle size of 0.01 to 0.06 µm. 前記被覆層100質量部に対して前記電子導電性粒子が1〜50質量部含まれていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein 1 to 50 parts by mass of the electroconductive particles are contained with respect to 100 parts by mass of the coating layer. Coated positive electrode active material. リチウム、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムを含み空隙率20%未満の二次粒子から主に構成されるリチウム金属複合酸化物粒子を焼成により形成する焼成工程と、イオン伝導性ポリマーを有機溶媒に溶解して得たイオン伝導性ポリマー溶解液に電子導電性粒子を分散させることで粒子被覆用スラリーを作製する調製工程と、前記リチウム金属複合酸化物粒子を気流で流動させながら前記粒子被覆用スラリーを噴霧して液滴塗着させた後、通風乾燥することによって前記リチウム金属複合酸化物粒子の表面に電子導電性粒子を含むイオン伝導性ポリマーからなる平均厚さ0.005〜0.1μmの被覆層を形成する被覆工程とからなることを特徴とするリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質の製造方法。   A baking step of forming lithium metal composite oxide particles mainly composed of secondary particles containing lithium, nickel, cobalt, and aluminum and having a porosity of less than 20% by baking; and dissolving the ion conductive polymer in an organic solvent. A step of preparing a particle coating slurry by dispersing electron conductive particles in an ion conductive polymer solution obtained by spraying, and spraying the particle coating slurry while flowing the lithium metal composite oxide particles in an air stream The coating layer having an average thickness of 0.005 to 0.1 μm made of an ion conductive polymer containing electron conductive particles on the surface of the lithium metal composite oxide particles by air-drying after the droplets were applied. The manufacturing method of the covering positive electrode active material for lithium ion secondary batteries characterized by comprising the coating process of forming. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の被覆正極活物質、導電材及び結着剤からなる固形分と有機溶媒とからなる正極合材ペーストであって、前記有機溶媒に対する前記固形分の質量比が1.875のときの20℃での粘度が5500mPa・s未満であることを特徴とする正極合材ペースト。   A positive electrode mixture paste comprising a solid content composed of the coated positive electrode active material according to claim 1, a conductive material and a binder and an organic solvent, wherein the solid content relative to the organic solvent A positive electrode mixture paste having a viscosity at 20 ° C. of less than 5500 mPa · s when the mass ratio is 1.875. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の被覆正極活物質の評価方法であって、前記被覆正極活物質、導電材及び結着剤からなる固形分の質量を有機溶媒の質量で除した値が1.875となるようにこれら固形分と有機溶媒とを配合して正極合材ペーストを調製し、該正極合材ペーストの20℃での粘度が5500mPa・s未満であるか否かに基づいて該被覆正極活物質を評価することを特徴とするリチウムイオン二次電池用の被覆正極活物質の評価方法。   It is the evaluation method of the covering positive electrode active material of any one of Claims 1-8, Comprising: The mass of solid content which consists of the said covering positive electrode active material, a electrically conductive material, and a binder was remove | divided with the mass of the organic solvent. A positive electrode mixture paste is prepared by blending these solids and an organic solvent so that the value is 1.875, and whether or not the viscosity of the positive electrode mixture paste at 20 ° C. is less than 5500 mPa · s. A method for evaluating a coated positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, characterized in that the coated positive electrode active material is evaluated on the basis of the above.
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