JP2019160576A - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Satoru Shoji
哲 東海林
秀明 関
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秀明 関
慎 藤田
Shin Fujita
慎 藤田
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Abstract

To provide a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, high in capacity and excellent in storage characteristics and output characteristics under a high temperature environment.SOLUTION: A positive electrode active material for a lithium ion secondary battery contains a lithium-containing transition metal oxide containing at least one transition metal element selected from Ni and Co; a high lithium-containing phosphate compound represented by the following composition formula (1), and a phosphate compound containing a low amount of lithium, represented by the following composition formula (2): Li(M1)(PO)(1), where M1 represents at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, and V, and 2.7≤x≤3.3, 0.9≤y≤2.2 and 0.9≤z≤3.3 are satisfied; and Li(M2)(PO)(2), where M2 represents at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, V, and VO, and 0<u≤1.3, 0.9≤v≤2.2, and 0.9≤w≤3.3 are satisfied.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

近年、環境・エネルギー問題の解決へ向けて、種々の電気自動車の普及が期待されている。これら電気自動車の実用化の鍵を握るモータ駆動用電源などの車載電源として、リチウムイオン二次電池の開発が鋭意行われている。車載電源として電池を広く普及するためには、高い熱安定性を有することが非常に重要視される。現在、リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては数多くのものが提案されているが、最も一般的に知られているものは、層状構造を有するリチウム含有コバルト酸化物(LiCoO)やリチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO)等のリチウム含有遷移金属酸化物である。リチウム含有コバルト酸化物(LiCoO)やリチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO)は、高容量であり、対リチウム放電電圧も3.8V程度と高いが、高温状態や高電位状態になった場合には電解質溶液と反応して結晶構造中の酸素を放出しやすいために、特に高充電状態での熱安定性が十分でない場合がある。 In recent years, various electric vehicles are expected to be widely used for solving environmental and energy problems. As an in-vehicle power source such as a motor driving power source that holds the key to practical application of these electric vehicles, lithium ion secondary batteries have been intensively developed. In order to widely spread batteries as in-vehicle power supplies, it is very important to have high thermal stability. At present, many positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries have been proposed, but the most commonly known ones are lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium having a layered structure. containing nickel oxide is (LiNiO 2) lithium-containing transition metal oxides such as. Lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ) have a high capacity and a high lithium discharge voltage of about 3.8 V, but when they are in a high temperature state or a high potential state May readily react with the electrolyte solution to release oxygen in the crystal structure, and thus may not have sufficient thermal stability particularly in a high charge state.

高温時の安定性に優れたリチウムイオン二次電池用の正極活物質として、特許文献1には、リチウム含有遷移金属酸化物を含有するコア粒子と、そのコア粒子の表面の少なくとも一部を覆うLiVOPOを含む被覆部とを備えた正極活物質が開示されている。この特許文献1によれば、コア粒子の表面を、高温時の構造安定性に優れたLiVOPOを含む被覆部で覆うことによって、コア粒子と電解液との直接接触が抑制されるので、リチウム含有遷移金属酸化物の高温時における結晶構造が安定化するとされている。 As a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery excellent in stability at high temperatures, Patent Document 1 covers core particles containing a lithium-containing transition metal oxide and at least a part of the surface of the core particles. A positive electrode active material provided with a coating portion containing LiVOPO 4 is disclosed. According to this patent document 1, since the direct contact between the core particles and the electrolyte is suppressed by covering the surface of the core particles with the covering portion containing LiVOPO 4 having excellent structural stability at high temperatures, It is said that the crystal structure of the contained transition metal oxide at a high temperature is stabilized.

特開2008−277152号公報JP 2008-277152 A

特許文献1に開示されている正極活物質は、高温環境下においては優れた熱安定性を示す。しかしながら、この特許文献1に開示されている正極活物質は、大電流放電時の出力が低下しやすく出力特性が低い場合があり、出力特性の向上が望まれている。   The positive electrode active material disclosed in Patent Document 1 exhibits excellent thermal stability under a high temperature environment. However, the positive electrode active material disclosed in Patent Document 1 is likely to have a low output characteristic because the output during large current discharge tends to be low, and an improvement in the output characteristic is desired.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高容量で、かつ高温環境下での保存特性と出力特性とに優れた正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is a positive electrode active material having a high capacity and excellent storage characteristics and output characteristics in a high temperature environment, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and The object is to provide a lithium ion secondary battery.

本発明者は、鋭意検討の結果、NiおよびCoから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を有するリチウム含有遷移金属酸化物と、相対的にリチウムを高濃度で含む所定のリチウム高含有リン酸化合物と、相対的にリチウムを低濃度で含む所定のリチウム低含有リン酸化合物とを含む正極活物質は、高容量で、かつ高温環境下での保存特性と出力特性とがバランスよく向上することを見出して、本発明を完成させた。
すなわち、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
As a result of intensive studies, the inventor has obtained a lithium-containing transition metal oxide having at least one transition metal element selected from Ni and Co, and a predetermined lithium-rich phosphate compound containing relatively high lithium And a positive active material containing a relatively low lithium-containing phosphate compound that contains lithium at a relatively low concentration has a high capacity and a good balance between storage characteristics and output characteristics in a high-temperature environment. As a result, the present invention has been completed.
That is, in order to solve the above problems, the following means are provided.

(1)第1の態様にかかるリチウムイオン二次電池用正極活物質は、NiおよびCoから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物と、下記の組成式(1)で表されるリチウム高含有リン酸化合物と、下記の組成式(2)で表されるリチウム低含有リン酸化合物とを含むことを特徴とする。 (1) A positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to a first aspect includes a lithium-containing transition metal oxide containing at least one transition metal element selected from Ni and Co, and a composition formula (1 ) And a lithium low-containing phosphate compound represented by the following composition formula (2).

Li(M1)(PO ・・・(1)
ただし、組成式(1)において、M1は、Mn、Co、Ni、Fe、Vから選ばれる少なくとも1種であり、2.7≦x≦3.3、0.9≦y≦2.2、0.9≦z≦3.3である。
Li x (M1) y (PO 4 ) z (1)
However, in the composition formula (1), M1 is at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, and V, and 2.7 ≦ x ≦ 3.3, 0.9 ≦ y ≦ 2.2, It is 0.9 <= z <= 3.3.

Li(M2)(PO ・・・(2)
ただし、組成式(2)において、M2は、Mn、Co、Ni、Fe、V、VOから選ばれる少なくとも1種であり、0<u≦1.3、0.9≦v≦2.2、0.9≦w≦3.3である。
Li u (M2) v (PO 4 ) w (2)
However, in the composition formula (2), M2 is at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, V, and VO, and 0 <u ≦ 1.3, 0.9 ≦ v ≦ 2.2, It is 0.9 <= w <= 3.3.

(2)第1の態様にかかるリチウムイオン二次電池用正極活物質において、前記リチウム高含有リン酸化合物の質量aと前記リチウム低含有リン酸化合物の質量bの合計質量(a+b)に対する前記リチウム含有遷移金属酸化物の質量cの比率c/(a+b)は、1.5≦c/(a+b)≦99であってもよい。 (2) In the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the first aspect, the lithium relative to the total mass (a + b) of the mass a of the lithium-rich phosphate compound and the mass b of the lithium-rich phosphate compound The ratio c / (a + b) of the mass c of the contained transition metal oxide may be 1.5 ≦ c / (a + b) ≦ 99.

(3)第1の態様にかかるリチウムイオン二次電池用正極活物質において、前記リチウム含有遷移金属酸化物は、下記の組成式(3)で表される酸化物であってもよい。 (3) In the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the first aspect, the lithium-containing transition metal oxide may be an oxide represented by the following composition formula (3).

LiM3M4 ・・・(3)
ただし、組成式(3)において、M3は、NiおよびCoから選ばれる少なくとも1種であり、M4は、Mn、Fe、Ti、Cr、Mg、Al、Cu、Si、Zr、Nb、Ga、Zn、Sn、B、V、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも1種であり、0.5≦n≦1.2、0.5≦p+q≦1.2、0≦q≦0.5である。
Li n M3 p M4 q O 2 ··· (3)
However, in the composition formula (3), M3 is at least one selected from Ni and Co, and M4 is Mn, Fe, Ti, Cr, Mg, Al, Cu, Si, Zr, Nb, Ga, Zn , Sn, B, V, Ca, Sr, Ba, 0.5 ≦ n ≦ 1.2, 0.5 ≦ p + q ≦ 1.2, and 0 ≦ q ≦ 0.5. .

(4)第1の態様にかかるリチウムイオン二次電池用正極活物質において、前記リチウム含有遷移金属酸化物は、下記の組成式(4)で表されるリチウム含有ニッケル複合金属酸化物であってもよい。 (4) In the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the first aspect, the lithium-containing transition metal oxide is a lithium-containing nickel composite metal oxide represented by the following composition formula (4): Also good.

LiNi1−s−tCoAl ・・・(4)
ただし、組成式(4)において、0.5≦r≦1.2、0<s≦0.5、0<t≦0.5、0<s+t≦0.5である。
Li r Ni 1-st Co s Al t O 2 (4)
However, in the composition formula (4), 0.5 ≦ r ≦ 1.2, 0 <s ≦ 0.5, 0 <t ≦ 0.5, and 0 <s + t ≦ 0.5.

(5)第2の態様にかかる正極は、上記(1)〜(4)のいずれか1つの正極活物質を有する。 (5) The positive electrode concerning a 2nd aspect has any one positive electrode active material of said (1)-(4).

(6)第3の態様にかかるリチウムイオン二次電池は、上記(5)の正極と、負極と、セパレータと、電解質溶液とを有する。 (6) The lithium ion secondary battery according to the third aspect includes the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolyte solution of (5).

本発明によれば、高容量で、かつ高温環境下での保存特性と出力特性とに優れた正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極及びリチウムイオン二次電池を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material, a positive electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery that have a high capacity and excellent storage characteristics and output characteristics in a high temperature environment. .

本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the lithium ion secondary battery concerning this embodiment.

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with appropriate reference to the drawings. In the drawings used in the following description, in order to make the characteristics of the present invention easier to understand, there are cases where the characteristic parts are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are different from actual ones. is there. The materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention.

[リチウムイオン二次電池]
図1は、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の断面模式図である。図1に示すリチウムイオン二次電池100は、主として積層体40、積層体40を密閉した状態で収容するケース50、及び積層体40に接続された一対のリード60、62を備えている。また図示されていないが、積層体40と共に非水電解質溶液が、ケース50内に収容されている。
[Lithium ion secondary battery]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a lithium ion secondary battery according to this embodiment. A lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 mainly includes a laminated body 40, a case 50 that accommodates the laminated body 40 in a sealed state, and a pair of leads 60 and 62 connected to the laminated body 40. Although not shown, the nonaqueous electrolyte solution is accommodated in the case 50 together with the laminate 40.

積層体40は、正極20と負極30とが、セパレータ10を挟んで対向配置されたものである。正極20は、板状(膜状)の正極集電体22上に正極活物質層24が設けられたものである。負極30は、板状(膜状)の負極集電体32上に負極活物質層34が設けられたものである。   The stacked body 40 is configured such that the positive electrode 20 and the negative electrode 30 are disposed to face each other with the separator 10 interposed therebetween. The positive electrode 20 is obtained by providing a positive electrode active material layer 24 on a plate-like (film-like) positive electrode current collector 22. The negative electrode 30 is obtained by providing a negative electrode active material layer 34 on a plate-like (film-like) negative electrode current collector 32.

正極活物質層24及び負極活物質層34は、セパレータ10の両側にそれぞれ接触している。正極集電体22及び負極集電体32の端部には、それぞれリード62、60が接続されており、リード60、62の端部はケース50の外部にまで延びている。図1では、ケース50内に積層体40が一つの場合を例示したが、複数積層されていてもよい。   The positive electrode active material layer 24 and the negative electrode active material layer 34 are in contact with both sides of the separator 10. Leads 62 and 60 are connected to the ends of the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32, respectively, and the ends of the leads 60 and 62 extend to the outside of the case 50. In FIG. 1, the case 50 has one laminated body 40 in the case 50, but a plurality of laminated bodies 40 may be laminated.

「正極」
正極20は、正極集電体22と、正極集電体22の上に設けられた正極活物質層24とを有する。
"Positive electrode"
The positive electrode 20 includes a positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 24 provided on the positive electrode current collector 22.

(正極集電体)
正極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
(Positive electrode current collector)
The positive electrode current collector 22 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

(正極活物質層)
正極活物質層24は、正極活物質と正極バインダーとを有し、必要に応じて正極導電材を有する。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer 24 includes a positive electrode active material and a positive electrode binder, and includes a positive electrode conductive material as necessary.

正極活物質は、リチウム含有遷移金属酸化物と、相対的にリチウムを高濃度で含む下記の組成式(1)で表されるリチウム高含有リン酸化合物と、相対的にリチウムを低濃度で含む下記の組成式(2)で表されるリチウム低含有リン酸化合物とを含む。   The positive electrode active material contains a lithium-containing transition metal oxide, a lithium-rich phosphate compound represented by the following composition formula (1) containing relatively high lithium, and a relatively low concentration of lithium. And a lithium-containing phosphoric acid compound represented by the following composition formula (2).

Li(M1)(PO ・・・(1)
ただし、組成式(1)において、M1は、Mn、Co、Ni、Fe、Vから選ばれる少なくとも1種であり、2.7≦x≦3.3、0.9≦y≦2.2、0.9≦z≦3.3である。
Li x (M1) y (PO 4 ) z (1)
However, in the composition formula (1), M1 is at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, and V, and 2.7 ≦ x ≦ 3.3, 0.9 ≦ y ≦ 2.2, It is 0.9 <= z <= 3.3.

Li(M2)(PO ・・・(2)
ただし、組成式(2)において、M2は、Mn、Co、Ni、Fe、V、VOから選ばれる少なくとも1種であり、0<u≦1.3、0.9≦v≦2.2、0.9≦w≦3.3である。
Li u (M2) v (PO 4 ) w (2)
However, in the composition formula (2), M2 is at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, V, and VO, and 0 <u ≦ 1.3, 0.9 ≦ v ≦ 2.2, It is 0.9 <= w <= 3.3.

正極活物質は、上記の3つの化合物を含むことによって、高温保存特性と出力特性とが向上する。この理由については、詳細は明らかになっていないが、次のような作用効果によるものと考えられる。   When the positive electrode active material contains the above three compounds, the high-temperature storage characteristics and the output characteristics are improved. Although the details of this reason are not clear, it is thought to be due to the following effects.

リチウム高含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素(組成式(1)のM1)とリチウム低含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素(組成式(2)のM2)はそれぞれ価数が異なる。リチウム高含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素は、リチウム低含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素と比較して相対的に価数が小さい。このため、リチウム高含有リン酸化合物は、リチウム以外の金属元素と酸素との結合が相対的に弱くなり、結晶構造中におけるリチウムイオンが脱挿入する空隙を広く保つことができ、リチウムイオンが脱挿入しやすくなる。このリチウム高含有リン酸化合物にリチウムイオンが脱挿入することによって、リチウム高含有リン酸化合物と他の化合物(リチウム含有遷移金属酸化物、リチウム低含有リン酸化合物)との間に微細な電位勾配が生じる。そしてこの微小な電位勾配を推進力として、リチウムイオンが、リチウム高含有リン酸化合物と他の化合物との間を移動したり、他の化合物に脱挿入することによって、正極活物質内でリチウムイオンが拡散しやすくなる。よって、このリチウム高含有リン酸化合物を含むことによって正極活物質の出力特性が向上する。   The metal element other than lithium (M1 in composition formula (1)) contained in the high lithium phosphate compound and the metal element other than lithium (M2 in composition formula (2)) contained in the low lithium phosphate compound are respectively The number is different. The metal element other than lithium contained in the high lithium-containing phosphate compound has a relatively small valence compared to the metal element other than lithium contained in the low lithium-containing phosphate compound. For this reason, the lithium-rich phosphate compound has a relatively weak bond between a metal element other than lithium and oxygen, and can keep a wide space for the insertion and removal of lithium ions in the crystal structure. It becomes easy to insert. Fine potential gradient between lithium-rich phosphate compound and other compounds (lithium-containing transition metal oxide, lithium-rich phosphate compound) by lithium ion desorption / insertion into this lithium-rich phosphate compound Occurs. Then, with this small potential gradient as a driving force, lithium ions move between the lithium-rich phosphate compound and other compounds, or are desorbed into other compounds, so that lithium ions can move within the positive electrode active material. Becomes easier to diffuse. Therefore, the output characteristics of the positive electrode active material are improved by including this lithium-rich phosphate compound.

一方、リチウム低含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素は、リチウム高含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素と比較して相対的に価数が大きい。このため、リチウム低含有リン酸化合物は、リチウム以外の金属元素と酸素との結合が強固となり、高温環境下での安定性に優れている。そして、このリチウム低含有リン酸化合物がその他の化合物(リチウム含有遷移金属酸化物、リチウム高含有リン酸化合物)に接触することによって、他の化合物についても表面が保護されて、高温環境下での安定性が向上する。よって、このリチウム低含有リン酸化合物を含むことによって、正極活物質の高温保存安定性が向上する。   On the other hand, the metal element other than lithium contained in the low lithium phosphate compound has a relatively large valence compared to the metal element other than lithium contained in the high lithium phosphate compound. For this reason, the low lithium-containing phosphate compound has a strong bond between a metal element other than lithium and oxygen, and is excellent in stability under a high temperature environment. And when this lithium low content phosphoric acid compound contacts other compounds (lithium content transition metal oxide, lithium high content phosphoric acid compound), the surface is protected also about other compounds, and under high temperature environment Stability is improved. Therefore, the high temperature storage stability of the positive electrode active material is improved by including this low lithium-containing phosphate compound.

また、リチウム含有遷移金属酸化物は、リチウム高含有リン酸化合物およびリチウム低含有リン酸化合物と比較して高い容量を有する。よって、このリチウム含有遷移金属酸化物を含むことによって、正極活物質の容量が向上する。   Further, the lithium-containing transition metal oxide has a higher capacity than the high lithium-containing phosphate compound and the low lithium-containing phosphate compound. Therefore, the capacity | capacitance of a positive electrode active material improves by including this lithium containing transition metal oxide.

以上のような各化合物の作用効果により、上記3種類の化合物を組合せた正極活物質は、高容量で、かつ高温保存特性と出力特性とに優れたものとなる。   Due to the action and effect of each compound as described above, the positive electrode active material obtained by combining the above three kinds of compounds has a high capacity and is excellent in high-temperature storage characteristics and output characteristics.

リチウム高含有リン酸化合物を表す上記の組成式(1)において、zは、1、2、3のいずれかであることが好ましい。zが1の場合、xは、2.7≦x≦3.3であり、yは、0.9≦y≦1.2であることが好ましい。zが2の場合、xは、2.7≦x≦3.3であり、yは、0.9≦y≦1.2であることが好ましい。zが3の場合、xは、2.7≦x≦3.3であり、yは、1.9≦y≦2.2であることが好ましい。なお、リチウム高含有リン酸化合物は、化学両論組成である必要はない。また、x、y、zは、1≦(3×z−1×x)/y≦3を満足することが好ましい。この場合、リチウム高含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素(組成式(1)のM1)の価数が3以下となるので、リチウムイオンがより脱挿入しやすくなる。   In the above composition formula (1) representing a lithium-rich phosphate compound, z is preferably any one of 1, 2, and 3. When z is 1, x is preferably 2.7 ≦ x ≦ 3.3, and y is preferably 0.9 ≦ y ≦ 1.2. When z is 2, x is preferably 2.7 ≦ x ≦ 3.3, and y is preferably 0.9 ≦ y ≦ 1.2. When z is 3, x is preferably 2.7 ≦ x ≦ 3.3, and y is preferably 1.9 ≦ y ≦ 2.2. The lithium-rich phosphate compound need not have a stoichiometric composition. Moreover, it is preferable that x, y, and z satisfy 1 ≦ (3 × z−1 × x) / y ≦ 3. In this case, since the valence of the metal element other than lithium (M1 in the composition formula (1)) contained in the lithium-rich phosphate compound is 3 or less, lithium ions can be more easily inserted and removed.

リチウム高含有リン酸化合物の例としては、LiMn(PO、LiCo(PO、LiNi(PO、LiFe(PO、LiV(PO、LiMn(PO、LiCo(PO、LiNi(PO、LiFe(PO、Li(POを挙げることができる。これらのリチウム高含有リン酸化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。上記のリチウム高含有リン酸化合物の中で好ましいのは、LiFe(PO、Li(POである。 Examples of the lithium-rich phosphate compound include Li 2 Mn (PO 4 ) 2 , Li 2 Co (PO 4 ) 2 , Li 2 Ni (PO 4 ) 2 , Li 2 Fe (PO 4 ) 2 , Li 2 V (PO 4 ) 2 , Li 3 Mn 2 (PO 4 ) 3 , Li 3 Co 2 (PO 4 ) 3 , Li 3 Ni 2 (PO 4 ) 3 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 can be mentioned. One of these lithium-rich phosphate compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among the above lithium-rich phosphoric acid compounds, Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 are preferable.

リチウム低含有リン酸化合物を表す上記の組成式(2)において、wは、1、2、3のいずれかであることが好ましい。wが1の場合、uは、0<u≦1.3であり、vは、0.9≦v≦1.2であることが好ましい。wが2の場合、uは、0<u≦1.3であり、vは、0.9≦v≦1.2であることが好ましい。wが3の場合、uは、0<u≦1.3であり、vは、1.9≦v≦2.2であることが好ましい。なお、リチウム低含有リン酸化合物は、化学両論組成である必要はない。また、u、v、wは、4≦(3×w−1×u)/v≦5を満足することが好ましい。この場合、リチウム低含有リン酸化合物に含まれるリチウム以外の金属元素(組成式(1)のM1)の価数が4以上となるので、高温環境下での安定性がより向上する。   In the above composition formula (2) representing the low lithium phosphate compound, w is preferably any one of 1, 2, and 3. When w is 1, u is preferably 0 <u ≦ 1.3 and v is preferably 0.9 ≦ v ≦ 1.2. When w is 2, u is preferably 0 <u ≦ 1.3 and v is preferably 0.9 ≦ v ≦ 1.2. When w is 3, u is preferably 0 <u ≦ 1.3, and v is preferably 1.9 ≦ v ≦ 2.2. Note that the low lithium phosphate compound need not have a stoichiometric composition. U, v, and w preferably satisfy 4 ≦ (3 × w−1 × u) / v ≦ 5. In this case, since the valence of the metal element other than lithium (M1 in the composition formula (1)) contained in the low lithium phosphate compound is 4 or more, the stability in a high temperature environment is further improved.

リチウム低含有リン酸化合物の例としては、LiMn(PO、LiCo(PO、LiNi(PO、LiFe(PO、Li(PO、LiVOPOを挙げることができる。これらのリチウム低含有リン酸化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。上記のリチウム低含有リン酸化合物の中で好ましいのは、LiFe(PO、LiVOPOである。 Examples of the low lithium phosphate compound include Li 1 Mn 2 (PO 4 ) 3 , Li 1 Co 2 (PO 4 ) 3 , Li 1 Ni 2 (PO 4 ) 3 , and Li 1 Fe 2 (PO 4 ) 3. , Li 1 V 2 (PO 4 ) 3 , and LiVOPO 4 . One of these low lithium phosphate compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among the above-described low lithium phosphate compounds, Li 1 Fe 2 (PO 4 ) 3 and LiVOPO 4 are preferable.

リチウム含有遷移金属酸化物は、NiおよびCoから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を有する。
リチウム含有遷移金属酸化物は、下記の組成式(3)で表される酸化物であることが好ましい。このリチウム含有遷移金属酸化物を用いることによって、高容量を得ることができる。
The lithium-containing transition metal oxide has at least one transition metal element selected from Ni and Co.
The lithium-containing transition metal oxide is preferably an oxide represented by the following composition formula (3). By using this lithium-containing transition metal oxide, a high capacity can be obtained.

LiM3M4 ・・・(3)
ただし、組成式(3)において、M3は、NiおよびCoから選ばれる少なくとも1種である。M3が、NiとCoを含む場合、NiとCoの原子個数比は、1:9〜9:1(Ni:Co)の範囲内にあることが好ましい。M4は、Mn、Fe、Ti、Cr、Mg、Al、Cu、Si、Zr、Nb、Ga、Zn、Sn、B、V、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも1種であり、0.5≦n≦1.2、0.5≦p+q≦1.2、0≦q≦0.5である。なお、リチウム含有遷移金属酸化物は、化学両論組成である必要はない。
Li n M3 p M4 q O 2 ··· (3)
However, in the composition formula (3), M3 is at least one selected from Ni and Co. When M3 contains Ni and Co, the atomic number ratio of Ni and Co is preferably in the range of 1: 9 to 9: 1 (Ni: Co). M4 is at least one selected from Mn, Fe, Ti, Cr, Mg, Al, Cu, Si, Zr, Nb, Ga, Zn, Sn, B, V, Ca, Sr, Ba, and 0.5 ≦ n ≦ 1.2, 0.5 ≦ p + q ≦ 1.2, and 0 ≦ q ≦ 0.5. Note that the lithium-containing transition metal oxide need not have a stoichiometric composition.

リチウム含有遷移金属酸化物は、下記の組成式(4)で表されるリチウム含有ニッケル複合金属酸化物であることが好ましい。このリチウム含有遷移金属酸化物を用いることによって、さらなる高容量を得ることができる。   The lithium-containing transition metal oxide is preferably a lithium-containing nickel composite metal oxide represented by the following composition formula (4). By using this lithium-containing transition metal oxide, a higher capacity can be obtained.

LiNi1−s−tCoAl ・・・(4)
ただし、組成式(4)において、0.5≦r≦1.2、0<s≦0.5、0<t≦0.5、0<s+t≦0.5である。
Li r Ni 1-st Co s Al t O 2 (4)
However, in the composition formula (4), 0.5 ≦ r ≦ 1.2, 0 <s ≦ 0.5, 0 <t ≦ 0.5, and 0 <s + t ≦ 0.5.

リチウム含有遷移金属酸化物の例としては、LiCoO、LiNiO、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiNi0.8Co0.1Mn0.1、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.33Co0.33Mn0.33を挙げることができる。リチウム含有遷移金属酸化物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。 Examples of lithium-containing transition metal oxides include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0. Examples include 6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , and LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 . A lithium containing transition metal oxide may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

正極活物質は、リチウム高含有リン酸化合物の質量aとリチウム低含有リン酸化合物の質量bの合計質量(a+b)に対するリチウム含有遷移金属酸化物の質量cの比率c/(a+b)が、1.5≦c/(a+b)≦99であることが好ましい。比率c/(a+b)がこの範囲にある正極活物質は、さらに高容量で、かつ高温保存特性と出力特性とに優れたものとなる。これは、リチウム含有遷移金属酸化物が有する高い容量を維持しつつ、リチウム高含有リン酸化合物が有する出力特性の向上効果と、リチウム低含有リン酸化合物が有する高温保存安定性の向上効果とがバランスよく発現するためであると考えられる。   In the positive electrode active material, the ratio c / (a + b) of the mass c of the lithium-containing transition metal oxide to the total mass (a + b) of the mass a of the lithium-rich phosphate compound and the mass b of the lithium-low phosphate compound is 1 It is preferable that 5 ≦ c / (a + b) ≦ 99. A positive electrode active material in which the ratio c / (a + b) is in this range has a higher capacity and is excellent in high-temperature storage characteristics and output characteristics. While maintaining the high capacity of the lithium-containing transition metal oxide, the effect of improving the output characteristics of the lithium-rich phosphate compound and the effect of improving the high-temperature storage stability of the lithium-containing phosphate compound This is thought to be in a balanced manner.

正極活物質は、リチウム低含有リン酸化合物の質量bに対するリチウム高含有リン酸化合物の質量aの比率a/bは、リチウム低含有リン酸化合物の組成式(2)のwが1の場合は、0.01≦a/b≦0.25であることが好ましい。wが2もしくは3の場合は、4≦a/b≦99であることが好ましい。比率a/bがこの範囲にある正極活物質は、リチウム高含有リン酸化合物が有する出力特性の向上効果と、リチウム低含有リン酸化合物が有する高温保存安定性の向上効果とがバランスよく発現するので、高温保存特性と出力特性とがより確実に優れたものとなる。   In the positive electrode active material, the ratio a / b of the mass a of the lithium-rich phosphate compound to the mass b of the lithium-low phosphate compound is as follows. 0.01 ≦ a / b ≦ 0.25 is preferable. When w is 2 or 3, it is preferable that 4 ≦ a / b ≦ 99. The positive electrode active material in which the ratio a / b is in this range expresses in a well-balanced manner the effect of improving the output characteristics of the high lithium-containing phosphate compound and the effect of improving the high-temperature storage stability of the low lithium-containing phosphate compound. Therefore, the high-temperature storage characteristics and the output characteristics are more reliably improved.

正極活物質は、相対的に粒子径が大きいリチウム含有遷移金属酸化物の周囲に、相対的に粒子径が小さいリチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とが付着した構成であることが好ましい。この場合、リチウム含有遷移金属酸化物を中心として、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とが接触することによって、微小電位勾配によるリチウムイオンの拡散がより促進されるので、出力特性がより向上する。リチウム含有遷移金属酸化物は、平均粒子径が1μm以上50μm以下の範囲内にあることが好ましい。リチウム高含有リン酸化合物およびリチウム低含有リン酸化合物は、平均粒子径が50nm以上800nm以下の範囲内にあることが好ましい。なお、平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定することができる。   The positive electrode active material has a structure in which a lithium-containing phosphate compound having a relatively small particle size and a phosphate compound having a low lithium content are attached around a lithium-containing transition metal oxide having a relatively large particle size. Is preferred. In this case, with the lithium-containing transition metal oxide as the center, the lithium-containing transition metal oxide, the lithium-rich phosphate compound, and the lithium-low phosphate compound are in contact with each other, so that the diffusion of lithium ions due to a minute potential gradient is further improved. As a result, the output characteristics are further improved. The lithium-containing transition metal oxide preferably has an average particle size in the range of 1 μm to 50 μm. The high lithium-containing phosphate compound and the low lithium-containing phosphate compound preferably have an average particle size in the range of 50 nm to 800 nm. The average particle diameter can be measured by a laser diffraction / scattering method.

正極活物質は、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とを混合することによって製造することができる。混合方法には、特に制限はなく、乾式で混合してもよいし、湿式で混合してもよい。また、混合の順序には特に制限ない。例えば、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とを同時に混合してもよいし、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム高含有リン酸化合物とを先に混合した後、リチウム低含有リン酸化合物を加えて混合してもよいし、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム低含有リン酸化合物とを先に混合した後、リチウム高含有リン酸化合物を加えて混合してもよいし、リチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とを混合した後、リチウム含有遷移金属酸化物を加えた混合してもよい。なお、得られた正極活物質は、造粒してもよい。   The positive electrode active material can be produced by mixing a lithium-containing transition metal oxide, a lithium-rich phosphate compound, and a lithium-low phosphate compound. There is no restriction | limiting in particular in the mixing method, You may mix by a dry type and may mix by a wet type. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the order of mixing. For example, a lithium-containing transition metal oxide, a lithium-rich phosphate compound, and a lithium-low phosphate compound may be mixed at the same time, or a lithium-containing transition metal oxide and a lithium-rich phosphate compound may be mixed first. After that, the lithium-containing phosphate compound may be added and mixed, or after the lithium-containing transition metal oxide and the lithium-containing phosphate compound are mixed first, the lithium-rich phosphate compound is added and mixed. Alternatively, after mixing a lithium-rich phosphate compound and a lithium-low phosphate compound, a mixture containing a lithium-containing transition metal oxide may be added. In addition, you may granulate the obtained positive electrode active material.

リチウム含有遷移金属酸化物の製造方法は特に限定されないが、少なくとも原料調製工程及び焼成工程を備える。所望のモル比となるように所定のリチウム源及び金属源を配合して、粉砕・混合、熱的な分解混合、沈殿反応、または加水分解等の方法により、製造することができる。   Although the manufacturing method of a lithium containing transition metal oxide is not specifically limited, At least a raw material preparation process and a baking process are provided. It can be produced by blending a predetermined lithium source and metal source so as to have a desired molar ratio, and by methods such as pulverization / mixing, thermal decomposition mixing, precipitation reaction, or hydrolysis.

リチウム高含有リン酸化合物およびリチウム低含有リン酸化合物の製造方法は特に限定されないが、少なくとも原料調製工程及び焼成工程を備える。原料調製工程では、リチウム源、金属源、リン源及び水を攪拌、混合して、混合物(混合液)を調製する。原料調製工程により得た混合物を乾燥する乾燥工程を焼成工程前に実施してもよい。必要に応じて乾燥工程及び焼成工程前に水熱合成工程を実施してもよい。所望のモル比となるように所定のリチウム源、金属源、リン源を配合し、混合物を乾燥及び焼成することにより製造することができる。また得られたリチウム含有リン酸化合物から、電気化学的にリチウムを脱離させることによりリチウム含有リン酸化合物のリチウム量を調整することができる。または、リン源、金属源及び蒸留水を攪拌してこれらの混合物を調製し、混合物を乾燥することによって、リン酸化合物の水和物を製造し、さらに熱処理することによりリン酸化合物を製造してもよい。得られたリン酸化合物とリチウム源とを混合、熱処理することによりリチウム含有リン酸化合物を製造することができる。
なお、上述した金属源や、リチウム源、金属源、リン源の化合物形態は、特に問わず、各原料の酸化物や塩など、プロセスに合わせ公知の材料が選択できる。
Although the manufacturing method of a lithium high content phosphate compound and a lithium low content phosphate compound is not specifically limited, At least a raw material preparation process and a baking process are provided. In the raw material preparation step, a lithium source, a metal source, a phosphorus source, and water are stirred and mixed to prepare a mixture (mixed solution). You may implement the drying process which dries the mixture obtained by the raw material preparation process before a baking process. You may implement a hydrothermal synthesis process before a drying process and a baking process as needed. It can be produced by blending a predetermined lithium source, metal source and phosphorus source so as to have a desired molar ratio, and drying and firing the mixture. Moreover, lithium content of the lithium-containing phosphate compound can be adjusted by electrochemically desorbing lithium from the obtained lithium-containing phosphate compound. Alternatively, a phosphorus source, a metal source and distilled water are agitated to prepare a mixture thereof, and the mixture is dried to produce a hydrate of the phosphoric acid compound, followed by further heat treatment to produce a phosphoric acid compound. May be. A lithium-containing phosphate compound can be produced by mixing and heat-treating the obtained phosphate compound and a lithium source.
The compound forms of the metal source, lithium source, metal source, and phosphorus source described above are not particularly limited, and known materials such as oxides and salts of each raw material can be selected according to the process.

(正極バインダー)
正極バインダーは、正極活物質同士あるいは正極活物質と導電材とを結合すると共に、正極活物質と正極集電体22とを結合する。バインダーは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。
(Positive electrode binder)
The positive electrode binder binds the positive electrode active materials and the positive electrode current collector 22 together with the positive electrode active materials or the positive electrode active material and the conductive material. The binder is not particularly limited as long as the above-described bonding is possible. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene- Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF) ) And the like.

また、上記の他に、バインダーとして、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。   In addition to the above, as the binder, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-HFP-) TFE fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene fluorine rubber (VDF-PFP fluorine rubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluorine rubber (VDF-PFP-TFE fluorine rubber), Vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluoro rubber (VDF-PFMVE-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluoro rubber The containing rubbers (VDF-CTFE-based fluorine rubber) vinylidene fluoride-based fluorine rubbers such as may be used.

また、この他に、バインダーとして、例えば、セルロース、スチレンブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等を用いてもよい。   In addition, for example, cellulose, styrene butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, polyimide resin, polyamideimide resin, acrylic resin, or the like may be used as the binder.

また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダーが導電材の機能も発揮するので導電材を添加しなくてもよい。イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、リチウムイオン等のイオンの伝導性を有するものを使用することができ、例えば、高分子化合物(ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物、ポリフォスファゼン等)のモノマーと、LiClO、LiBF、LiPF等のリチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。複合化に使用する重合開始剤としては、例えば、上記のモノマーに適合する光重合開始剤又は熱重合開始剤が挙げられる。正極活物質層24のバインダーの含有率は、1.0質量%以上20質量%以下の範囲内にあることが好ましい。 Alternatively, an electron conductive conductive polymer or an ion conductive conductive polymer may be used as the binder. Examples of the electron conductive conductive polymer include polyacetylene. In this case, since the binder also functions as a conductive material, it is not necessary to add a conductive material. As the ion-conductive conductive polymer, for example, those having ion conductivity such as lithium ion can be used. For example, polymer compounds (polyether-based polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide) , Polyphosphazene, etc.) and a lithium salt such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , or an alkali metal salt mainly composed of lithium, and the like. Examples of the polymerization initiator used for the combination include a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator that is compatible with the above-described monomer. The binder content of the positive electrode active material layer 24 is preferably in the range of 1.0% by mass or more and 20% by mass or less.

(正極導電材)
正極導電材としては、例えば、炭素材料、金属微粉、導電性酸化物を用いることができる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。炭素材料の例としては、アセチレンブラックやエチレンブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブを挙げることができる。金属微粉の例としては、銅、ニッケル、ステンレス、鉄を挙げることができる。導電性酸化物の例としては、ITO(スズドープ酸化インジウム)を挙げることができる。これらの中でも、アセチレンブラックやエチレンブラック等のカーボンブラックが特に好ましい。正極活物質層24の正極導電材の含有率は、1.0質量%以上20質量%以下の範囲内にあることが好ましい。なお、正極活物質のみで十分な導電性を確保できる場合は、正極活物質層24は導電材を含んでいなくてもよい。
(Positive electrode conductive material)
As the positive electrode conductive material, for example, a carbon material, metal fine powder, or conductive oxide can be used. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. Examples of the carbon material include carbon black such as acetylene black and ethylene black, and carbon nanotubes. Examples of the metal fine powder include copper, nickel, stainless steel, and iron. Examples of the conductive oxide include ITO (tin-doped indium oxide). Among these, carbon black such as acetylene black and ethylene black is particularly preferable. The content of the positive electrode conductive material in the positive electrode active material layer 24 is preferably in the range of 1.0% by mass to 20% by mass. In addition, when sufficient electroconductivity is securable only with a positive electrode active material, the positive electrode active material layer 24 does not need to contain the electrically conductive material.

「正極の作製」
正極20は、次のようにして作製することができる。
正極活物質、バインダー及び溶媒を混合して塗料を調製する。塗料には、必要に応じて導電材を更に加えても良い。溶媒としては、例えば、水、N−メチル−2−ピロリドン等を用いることができる。正極活物質、バインダー、導電材の混合比率は、質量比で80〜98質量%:1.0〜20質量%:1.0〜20質量%であることが好ましい。これらの質量比は、全体で100質量%となるように調整される。塗料を構成するこれらの成分の混合方法は特に制限されず、混合順序もまた特に制限されない。
"Production of positive electrode"
The positive electrode 20 can be produced as follows.
A positive electrode active material, a binder and a solvent are mixed to prepare a paint. A conductive material may be further added to the paint as necessary. As the solvent, for example, water, N-methyl-2-pyrrolidone or the like can be used. The mixing ratio of the positive electrode active material, the binder, and the conductive material is preferably 80 to 98% by mass: 1.0 to 20% by mass: 1.0 to 20% by mass. These mass ratios are adjusted to 100% by mass as a whole. The mixing method of these components constituting the paint is not particularly limited, and the mixing order is not particularly limited.

次に、上記塗料を、正極集電体22に塗布する。塗布方法としては、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法が挙げられる。   Next, the paint is applied to the positive electrode current collector 22. There is no restriction | limiting in particular as an application | coating method, The method employ | adopted when producing an electrode normally can be used. Examples thereof include a slit die coating method and a doctor blade method.

続いて、正極集電体22上に塗布された塗料中の溶媒を除去する。溶媒を除去することによって正極活物質層24が形成され、正極20が得られる。溶媒の除去方法は特に限定されない。例えば、塗料が塗布された正極集電体22を、80〜150℃の温度で乾燥させればよい。   Subsequently, the solvent in the paint applied on the positive electrode current collector 22 is removed. The positive electrode active material layer 24 is formed by removing the solvent, and the positive electrode 20 is obtained. The method for removing the solvent is not particularly limited. For example, the positive electrode current collector 22 coated with the paint may be dried at a temperature of 80 to 150 ° C.

次いで、このようにして得られた正極20の正極活物質層24をプレス処理して、正極活物質層24の厚さを調整する。プレス装置としては、ロールプレスを用いることができる。   Next, the positive electrode active material layer 24 of the positive electrode 20 obtained in this way is pressed to adjust the thickness of the positive electrode active material layer 24. A roll press can be used as the press device.

「負極」
負極30は、負極集電体32と、負極集電体32の上に設けられた負極活物質層34とを有する。
"Negative electrode"
The negative electrode 30 includes a negative electrode current collector 32 and a negative electrode active material layer 34 provided on the negative electrode current collector 32.

(負極集電体)
負極集電体32は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。負極集電体32は、リチウムと合金化しないことが好ましく、銅が特に好ましい。負極集電体32の厚みは6〜30μmとすることが好ましい。
(Negative electrode current collector)
The negative electrode current collector 32 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used. The negative electrode current collector 32 is preferably not alloyed with lithium, and copper is particularly preferable. The thickness of the negative electrode current collector 32 is preferably 6 to 30 μm.

(負極活物質層)
負極活物質層34は、負極活物質とチオール化合物とを含む。また、負極活物質層34は、必要に応じて負極バインダーと負極導電材を有する。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer 34 includes a negative electrode active material and a thiol compound. Moreover, the negative electrode active material layer 34 has a negative electrode binder and a negative electrode electrically conductive material as needed.

(負極活物質)
負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な、公知のリチウムイオン二次電池用の負極活物質を用いることができる。具体的には、例えば、金属リチウム、炭素材料、リチウムと化合する金属、酸化物を主体とする化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)等が挙げられる。
負極活物質として用いられる炭素材料としては、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等が挙げられる。リチウムと化合する金属としては、アルミニウム、シリコン、スズ等が挙げられる。酸化物を主体とする化合物としては、酸化シリコン(SiO(0<x<2))、二酸化スズ等が挙げられる。
(Negative electrode active material)
As a negative electrode active material, the well-known negative electrode active material for lithium ion secondary batteries which can occlude / release lithium ion can be used. Specifically, for example, metallic lithium, a carbon material, a metal combined with lithium, a compound mainly composed of an oxide, lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), and the like can be given.
Examples of the carbon material used as the negative electrode active material include graphite (natural graphite, artificial graphite), carbon nanotube, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, and the like. Examples of the metal combined with lithium include aluminum, silicon, and tin. Examples of the compound mainly composed of oxide include silicon oxide (SiO x (0 <x <2)) and tin dioxide.

(負極バインダー)
負極バインダーとしては、正極バインダーで例示したものを用いることができる。
(Negative electrode binder)
As the negative electrode binder, those exemplified for the positive electrode binder can be used.

(負極導電材)
負極導電材としては、正極導電材で例示したものを用いることができる。なお、負極活物質のみで十分な導電性を確保できる場合は、負極活物質層34は導電材を含んでいなくてもよい。
(Negative electrode conductive material)
As the negative electrode conductive material, those exemplified for the positive electrode conductive material can be used. Note that in the case where sufficient conductivity can be ensured with only the negative electrode active material, the negative electrode active material layer 34 may not contain a conductive material.

「負極の作製」
負極30は、次のようにして作製することができる。
負極活物質、導電材、バインダー及び溶媒を混合して塗料を調製する。
溶媒としては、正極の製造の場合と同様に、例えば、水、N−メチル−2−ピロリドン等を用いることができる。負極活物質、導電材、バインダーの構成比率は、質量比で80〜99質量%:0〜20質量%:1.0〜20質量%であることが好ましい。これらの質量比は、全体で100質量%となるように調整される。
"Production of negative electrode"
The negative electrode 30 can be produced as follows.
A negative electrode active material, a conductive material, a binder and a solvent are mixed to prepare a paint.
As the solvent, for example, water, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be used as in the case of manufacturing the positive electrode. The constituent ratio of the negative electrode active material, the conductive material, and the binder is preferably 80 to 99% by mass: 0 to 20% by mass: 1.0 to 20% by mass. These mass ratios are adjusted to 100% by mass as a whole.

塗料を構成するこれらの成分の混合方法は特に制限されず、混合順序もまた特に制限されない。上記塗料を、負極集電体32に塗布する。塗布方法としては、正極の製造の場合と同様に、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。   The mixing method of these components constituting the paint is not particularly limited, and the mixing order is not particularly limited. The paint is applied to the negative electrode current collector 32. The coating method is not particularly limited, as in the case of producing the positive electrode, and a method usually employed when producing an electrode can be used.

続いて、負極集電体32上に塗布された塗料中の溶媒を除去する。溶媒を除去することによって負極活物質層34が形成され、負極30が得られる。溶媒の除去方法は特に限定されない。例えば、塗料が塗布された負極集電体32を、80℃〜150℃の雰囲気下で乾燥させればよい。   Subsequently, the solvent in the paint applied on the negative electrode current collector 32 is removed. The negative electrode active material layer 34 is formed by removing the solvent, and the negative electrode 30 is obtained. The method for removing the solvent is not particularly limited. For example, the negative electrode current collector 32 to which the paint has been applied may be dried in an atmosphere at 80 ° C. to 150 ° C.

そして、このようにして得られた負極30の負極活物質層34をプレス処理して、負極活物質層34の厚さを調整する。プレス装置としては、ロールプレスを用いることができる。   And the negative electrode active material layer 34 of the negative electrode 30 obtained in this way is pressed, and the thickness of the negative electrode active material layer 34 is adjusted. A roll press can be used as the press device.

「セパレータ」
セパレータ10は、電気絶縁性の多孔質構造から形成されていればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いはセルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
"Separator"
The separator 10 only needs to be formed of an electrically insulating porous structure, for example, a single layer of a film made of polyethylene, polypropylene, or polyolefin, a stretched film of a laminate or a mixture of the above resins, or cellulose, polyester, and Examples thereof include a fiber nonwoven fabric made of at least one constituent material selected from the group consisting of polypropylene.

「非水電解質溶液」
非水電解質溶液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解されている電解質とを含む。非水溶媒は、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを含有することが好ましい。
"Nonaqueous electrolyte solution"
The nonaqueous electrolyte solution includes a nonaqueous solvent and an electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent. The non-aqueous solvent preferably contains a cyclic carbonate and a chain carbonate.

環状カーボネートとしては、電解質を溶媒和することができるものを用いることができる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びブチレンカーボネートなどを用いることができる。
鎖状カーボネートは、環状カーボネートと比較して相対的に粘度が低いので、非水溶媒の粘性を低下させることができる。例えば、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが挙げられる。
非水溶媒中の環状カーボネートと鎖状カーボネートの割合は、体積比で1:9〜1:1の範囲内にあることが好ましい。
As cyclic carbonate, what can solvate electrolyte can be used. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like can be used.
Since the chain carbonate has a relatively low viscosity compared to the cyclic carbonate, the viscosity of the non-aqueous solvent can be reduced. Examples thereof include diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.
The ratio of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably in the range of 1: 9 to 1: 1 by volume ratio.

非水溶媒は、環状カーボネート及び鎖状カーボネート以外のその他の有機溶媒を含有していてもよい。その他の有機溶媒の例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタンを挙げることができる。   The non-aqueous solvent may contain other organic solvents other than the cyclic carbonate and the chain carbonate. Examples of other organic solvents include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-diethoxyethane.

電解質としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)、LiBOB等のリチウム塩が使用できる。なお、これらのリチウム塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。特に、電離度の観点から、LiPFを含むことが好ましい。 Examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2) 2, LiN ( CF 3 SO 2) (C 4 F 9 SO 2), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2, lithium salts such as LiBOB can be used. In addition, these lithium salts may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. In particular, LiPF 6 is preferably included from the viewpoint of the degree of ionization.

LiPFを非水溶媒に溶解する際は、非水電解質溶液中の電解質の濃度を、0.5〜2.0mol/Lに調整することが好ましい。電解質の濃度が0.5mol/L以上であると、非水電解質溶液のリチウムイオン濃度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすい。また、電解質の濃度が2.0mol/L以内に抑えることで、非水電解質溶液の粘度上昇を抑え、リチウムイオンの移動度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすくなる。 When LiPF 6 is dissolved in a non-aqueous solvent, the concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte solution is preferably adjusted to 0.5 to 2.0 mol / L. When the concentration of the electrolyte is 0.5 mol / L or more, the lithium ion concentration of the non-aqueous electrolyte solution can be sufficiently ensured, and a sufficient capacity can be easily obtained during charging and discharging. Moreover, by suppressing the electrolyte concentration to within 2.0 mol / L, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution, to sufficiently secure the mobility of lithium ions, and to obtain a sufficient capacity during charging and discharging. It becomes easy.

LiPFをその他の電解質と混合する場合にも、非水電解質溶液中のリチウムイオン濃度が0.5〜2.0mol/Lに調整することが好ましく、LiPFからのリチウムイオン濃度がその50mol%以上含まれることがさらに好ましい。 Even when LiPF 6 is mixed with another electrolyte, the lithium ion concentration in the non-aqueous electrolyte solution is preferably adjusted to 0.5 to 2.0 mol / L, and the lithium ion concentration from LiPF 6 is 50 mol%. More preferably, it is contained.

「ケース」
ケース50は、その内部に積層体40及び非水電解質溶液を密封するものである。ケース50は、非水電解質溶液の外部への漏出や、外部からのリチウムイオン二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。
"Case"
The case 50 seals the laminate 40 and the nonaqueous electrolyte solution therein. The case 50 is not particularly limited as long as it can prevent leakage of the non-aqueous electrolyte solution to the outside and entry of moisture or the like into the lithium ion secondary battery 100 from the outside.

例えば、ケース50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミニウム箔を、高分子膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が好ましい。   For example, as the case 50, as shown in FIG. 1, a metal laminate film in which a metal foil 52 is coated with a polymer film 54 from both sides can be used. For example, an aluminum foil can be used as the metal foil 52, and a film such as polypropylene can be used as the polymer film 54. For example, the material of the outer polymer film 54 is preferably a polymer having a high melting point, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, and the material of the inner polymer film 54 is polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Etc. are preferred.

「リード」
リード60、62は、アルミニウム等の導電材料から形成されている。そして、公知の方法により、リード60、62を正極集電体22、負極集電体32にそれぞれ溶接し、正極20の正極活物質層24と負極30の負極活物質層34との間にセパレータ10を挟んだ状態で、非水電解質溶液と共にケース50内に挿入し、ケース50の入り口をシールする。
"Lead"
The leads 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum. Then, the leads 60 and 62 are respectively welded to the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32 by a known method, and a separator is provided between the positive electrode active material layer 24 of the positive electrode 20 and the negative electrode active material layer 34 of the negative electrode 30. 10 is inserted into the case 50 together with the nonaqueous electrolyte solution, and the entrance of the case 50 is sealed.

[リチウムイオン二次電池の製造方法]
リチウムイオン二次電池100は、次のようにして作製することができる。
正極活物質層24を有する正極20と、負極活物質層34を有する負極30と、正極20と負極30との間に介在させるセパレータ10と、非水電解質溶液と、をケース50内に封入する。
[Method for producing lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery 100 can be manufactured as follows.
A positive electrode 20 having a positive electrode active material layer 24, a negative electrode 30 having a negative electrode active material layer 34, a separator 10 interposed between the positive electrode 20 and the negative electrode 30, and a nonaqueous electrolyte solution are enclosed in a case 50. .

例えば、正極20と、負極30と、セパレータ10とを積層し、正極20及び負極30を、積層方向に対して垂直な方向から、プレス器具で加熱加圧し、正極20、セパレータ10、及び負極30を密着させる。そして、例えば、予め作製した袋状のケース50に、積層体40を入れる。   For example, the positive electrode 20, the negative electrode 30, and the separator 10 are stacked, and the positive electrode 20 and the negative electrode 30 are heated and pressed with a press tool from a direction perpendicular to the stacking direction, and the positive electrode 20, the separator 10, and the negative electrode 30. Adhere. For example, the laminated body 40 is put into a bag-like case 50 prepared in advance.

最後に非水電解質溶液をケース50内に注入することにより、リチウムイオン二次電池100が作製される。なお、ケースに非水電解質溶液を注入するのではなく、積層体40を非水電解質溶液に含浸させてもよい。   Finally, a non-aqueous electrolyte solution is injected into the case 50, whereby the lithium ion secondary battery 100 is manufactured. Instead of injecting the nonaqueous electrolyte solution into the case, the laminate 40 may be impregnated with the nonaqueous electrolyte solution.

本実施形態のリチウムイオン二次電池100では、正極活物質が、相対的にリチウムを高濃度で含む所定のリチウム高含有リン酸化合物と、相対的にリチウムを低濃度で含む所定のリチウム低含有リン酸化合物とを含むので、高容量で、かつ高温環境下での保存特性と出力特性とがバランスよく向上する。   In the lithium ion secondary battery 100 of the present embodiment, the positive electrode active material includes a predetermined lithium-rich phosphate compound that contains lithium at a relatively high concentration, and a predetermined low lithium content that contains lithium at a relatively low concentration. Since the phosphoric acid compound is contained, the storage characteristics and output characteristics in a high capacity and high temperature environment are improved in a balanced manner.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible.

[実施例1]
(正極の作製)
リチウム含有遷移金属酸化物として平均粒径が20μmのLi1.01Ni0.83Co0.13Al0.032.0と、リチウム高含有リン酸化合物として平均粒子径が300nmのLi(POと、リチウム低含有リン酸化合物として平均粒子径が300nmのLi(POとを、80:19:1の質量比率で秤量し、乳鉢にて混合したものを正極活物質として用いた。正極活物質は、リチウム高含有リン酸化合物の質量aとリチウム低含有リン酸化合物の質量bの合計質量(a+b)に対するリチウム含有遷移金属酸化物の質量cの比率c/(a+b)は4で、リチウム低含有リン酸化合物の質量bに対するリチウム高含有リン酸化合物の質量aの比率a/bは19である。
[Example 1]
(Preparation of positive electrode)
Li 1.01 Ni 0.83 Co 0.13 Al 0.03 O 2.0 having an average particle diameter of 20 μm as the lithium-containing transition metal oxide, and Li 3 having an average particle diameter of 300 nm as the lithium-containing phosphate compound V 2 (PO 4 ) 3 and Li 1 V 2 (PO 4 ) 3 having an average particle diameter of 300 nm as a low lithium-containing phosphate compound are weighed at a mass ratio of 80: 19: 1 and mixed in a mortar. This was used as the positive electrode active material. In the positive electrode active material, the ratio c / (a + b) of the mass c of the lithium-containing transition metal oxide to the total mass (a + b) of the mass a of the lithium-rich phosphate compound and the mass b of the lithium-low phosphate compound is 4. The ratio a / b of the mass a of the high lithium phosphate compound to the mass b of the low lithium phosphate compound is 19.

上記の正極活物質90質量部と、アセチレンブラック5質量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量部をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散させ、スラリー状の塗料を調製した。得られた塗料を厚さ20μmのアルミニウム箔上に塗工し、温度140℃で30分間乾燥した後に、ロールプレス装置を用いて線圧1000kgf/cmでプレス処理することにより、正極を得た。   90 parts by mass of the positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry paint. The obtained coating material was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried at a temperature of 140 ° C. for 30 minutes, and then subjected to press treatment at a linear pressure of 1000 kgf / cm using a roll press device to obtain a positive electrode.

(負極の作製)
負極活物質として天然黒鉛粉末90質量部と、PVDF10質量部をNMP中に分散させてスラリーを調製した。得られたスラリーを厚さ15μmの銅箔上に塗工し、温度140℃で30分間減圧乾燥した後に、ロールプレス装置を用いてプレス処理することにより、負極を得た。
(Preparation of negative electrode)
As negative electrode active material, 90 parts by mass of natural graphite powder and 10 parts by mass of PVDF were dispersed in NMP to prepare a slurry. The obtained slurry was coated on a copper foil having a thickness of 15 μm, dried under reduced pressure at a temperature of 140 ° C. for 30 minutes, and then pressed using a roll press apparatus to obtain a negative electrode.

(非水電解質溶液)
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒に、LiPFを1.0mol/L、LiBFを0.1mol/Lとなるように溶解させた非水電解質溶液を用意した。混合溶媒におけるECとDECとの体積比は、EC:DEC=30:70とした。
(Nonaqueous electrolyte solution)
A non-aqueous electrolyte solution was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1.0 mol / L and LiBF 4 at a concentration of 0.1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC). The volume ratio of EC to DEC in the mixed solvent was EC: DEC = 30: 70.

(セパレータ)
膜厚20μmのポリエチレン微多孔膜(空孔率:40%、シャットダウン温度:134℃)を用意した。
(Separator)
A polyethylene microporous membrane having a thickness of 20 μm (porosity: 40%, shutdown temperature: 134 ° C.) was prepared.

(電池セルの作製)
上記正極、負極、及びセパレータを積層させて発電要素を構成し、これと上記非水電解液とを用いて、実施例1の電池セルを作製した。
(Production of battery cells)
The positive electrode, the negative electrode, and the separator were laminated to constitute a power generation element, and a battery cell of Example 1 was produced using this and the non-aqueous electrolyte.

[電池セルの評価]
上記のようにして作製した電池セルについて、以下の評価を行った。その結果を、表2に示す。
[Evaluation of battery cells]
The following evaluation was performed about the battery cell produced as mentioned above. The results are shown in Table 2.

(出力特性)
電池セルに対して、0.5Cの定電流密度で充電終止電圧が4.2V(vs.Li/Li)になるまで充電を行い、さらに4.2V(vs.Li/Li)の定電圧で電流値が0.05Cの電流密度に低下するまで定電圧充電を行った。そして、10分間休止した後、0.5Cの定電流密度で放電終止電圧が2.8V(vs.Li/Li)になるまで放電させて、電池セルの放電容量(mAh)を測定した。測定した放電容量を正極活物質の質量で除した値を、0.5C放電容量(mAh/g)とした。
(Output characteristics)
The battery cell is charged at a constant current density of 0.5 C until the end-of-charge voltage is 4.2 V (vs. Li / Li + ), and is further set to 4.2 V (vs. Li / Li + ). The constant voltage charging was performed until the current value decreased to a current density of 0.05 C by voltage. Then, after resting for 10 minutes, the battery was discharged at a constant current density of 0.5 C until the discharge end voltage reached 2.8 V (vs. Li / Li + ), and the discharge capacity (mAh) of the battery cell was measured. A value obtained by dividing the measured discharge capacity by the mass of the positive electrode active material was taken as 0.5 C discharge capacity (mAh / g).

電池セルに対して、0.5Cの定電流密度で充電終止電圧が4.2V(vs.Li/Li)になるまで充電を行い、さらに4.2V(vs.Li/Li)の定電圧で電流値が0.05Cの電流密度に低下するまで定電圧充電を行った。そして、10分間休止した後、5Cの定電流密度で放電終止電圧が2.8V(vs.Li/Li)になるまで放電させて、電池セルの放電容量(mAh)を測定した。測定した放電容量を正極活物質の質量で除した値を、5C放電容量(mAh/g)とした。なお、放電容量の測定は室温(25℃)環境下にて行った。 The battery cell is charged at a constant current density of 0.5 C until the end-of-charge voltage is 4.2 V (vs. Li / Li + ), and is further set to 4.2 V (vs. Li / Li + ). The constant voltage charging was performed until the current value decreased to a current density of 0.05 C by voltage. Then, after resting for 10 minutes, the battery cell was discharged at a constant current density of 5 C until the discharge end voltage reached 2.8 V (vs. Li / Li + ), and the discharge capacity (mAh) of the battery cell was measured. A value obtained by dividing the measured discharge capacity by the mass of the positive electrode active material was defined as 5C discharge capacity (mAh / g). The discharge capacity was measured in a room temperature (25 ° C.) environment.

出力特性は、測定した5C放電容量と0.5C放電容量とから下記の式より算出した5C/0.5放電容量比(%)より評価した。
5C/0.5放電容量比(%)=(5C放電容量/0.5C放電容量)×100
The output characteristics were evaluated from the 5C / 0.5 discharge capacity ratio (%) calculated from the following formula from the measured 5C discharge capacity and 0.5C discharge capacity.
5C / 0.5 discharge capacity ratio (%) = (5C discharge capacity / 0.5C discharge capacity) × 100

(高温保存特性)
5C放電容量を測定した電池セルに対して、1Cの定電流密度で充電終止電圧が4.2V(vs.Li/Li)になるまで充電を行い、さらに4.2V(vs.Li/Li)の定電圧で電流値が0.05Cの電流密度に低下するまで定電圧充電を行った。次いで、充電した電池セルを、60℃の恒温槽内で10日間保存した。保存後の電池セルを、室温(25℃)環境下で24時間静置して放冷させた後、1Cの定電流密度で放電終止電圧が2.8V(vs.Li/Li)になるまで放電させた。
放電させた電池セルに対して、5C(保存後)放電容量を、上記の出力特性と同様にして測定した。
高温保存特性は、5C(保存後)放電容量と、上記出力特性で測定した保存前の0.5C放電容量とから下記の式より算出した5C(保存後)/0.5C(保存前)放電容量比(%)より評価した。
5C(保存後)/0.5C(保存前)放電容量比(%)=(5C(保存後)放電容量/0.5C放電容量)×100
(High temperature storage characteristics)
The battery cell whose 5 C discharge capacity was measured was charged at a constant current density of 1 C until the end-of-charge voltage was 4.2 V (vs. Li / Li + ), and then 4.2 V (vs. Li / Li). The constant voltage charging was performed until the current value decreased to a current density of 0.05 C at a constant voltage of + ). Subsequently, the charged battery cell was preserve | saved for 10 days in a 60 degreeC thermostat. The battery cell after storage is allowed to stand for 24 hours in a room temperature (25 ° C.) environment and allowed to cool, and then the discharge end voltage becomes 2.8 V (vs. Li / Li + ) at a constant current density of 1C. Until discharged.
For the discharged battery cells, the 5C (after storage) discharge capacity was measured in the same manner as the output characteristics described above.
High-temperature storage characteristics are 5C (after storage) /0.5C (before storage) discharge calculated from the following formula from 5C (after storage) discharge capacity and 0.5C discharge capacity before storage measured by the above output characteristics. Evaluation was based on the volume ratio (%).
5C (after storage) /0.5C (before storage) discharge capacity ratio (%) = (5C (after storage) discharge capacity / 0.5C discharge capacity) × 100

[実施例2〜5]
リチウム含有遷移金属酸化物、リチウム高含有リン酸化合物、リチウム低含有リン酸化合物として、それぞれ表1に示す化合物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして電池セルを作製した。
[Examples 2 to 5]
A battery cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the compounds shown in Table 1 were used as the lithium-containing transition metal oxide, the lithium-rich phosphate compound, and the lithium-low phosphate compound.

[実施例6]
リチウム含有遷移金属酸化物、リチウム高含有リン酸化合物、リチウム低含有リン酸化合物として、それぞれ表1に示す化合物を、80:1:19の質量比率で用いたこと以外は、実施例1と同様にして電池セルを作製した。
[Example 6]
As in Example 1, except that the compounds shown in Table 1 were used in a mass ratio of 80: 1: 19 as lithium-containing transition metal oxide, lithium-rich phosphate compound, and lithium-low phosphate compound, respectively. Thus, a battery cell was produced.

[比較例1〜10]
比較例1、4、6、8では、リチウム低含有リン酸化合物を加えずに、表1に示すリチウム含有遷移金属酸化物とリチウム高含有リン酸化合物とを80:20の質量比率で秤量したこと以外は、実施例1と同様にして電池セルを作製した。また、比較例2、5、7、9では、リチウム高含有リン酸化合物を加えずに、表1に示すリチウム含有遷移金属酸化物とリチウム低含有リン酸化合物とを、80:20の質量比率で秤量したこと以外は、実施例1と同様にして電池セルを作製した。さらに、比較例3、10では、リチウム含有遷移金属酸化物を加えずに、表1に示すリチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とを、90:10の質量比率で秤量したこと以外は、実施例1と同様にして電池セルを作製した。
[Comparative Examples 1 to 10]
In Comparative Examples 1, 4, 6, and 8, the lithium-containing transition metal oxide and the lithium-rich phosphate compound shown in Table 1 were weighed at a mass ratio of 80:20 without adding the low lithium phosphate compound. A battery cell was produced in the same manner as in Example 1 except that. In Comparative Examples 2, 5, 7, and 9, the mass ratio of the lithium-containing transition metal oxide and the low lithium-containing phosphate compound shown in Table 1 was 80:20 without adding the lithium-rich phosphate compound. A battery cell was produced in the same manner as in Example 1 except that it was weighed. Furthermore, in Comparative Examples 3 and 10, the lithium-containing phosphate compound and the lithium-containing phosphate compound shown in Table 1 were weighed at a mass ratio of 90:10 without adding the lithium-containing transition metal oxide. A battery cell was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.

実施例2〜6、比較例1〜10で作製した電池セルについて、実施例1と同様に、出力特性と高温保存特性とを評価した。その結果を、表2に示す。   About the battery cell produced in Examples 2-6 and Comparative Examples 1-10, the output characteristic and the high temperature storage characteristic were evaluated similarly to Example 1. FIG. The results are shown in Table 2.

Figure 2019160576
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Figure 2019160576
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表2の結果から、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とを含む正極活物質を用いて作製した実施例1〜6の電池セルは、いずれも保存前の0.5C放電容量が大きく、また5C/0.5C放電容量比と5C(保存後)/0.5C(保存前)放電容量比とが高く、出力特性と保存特性とに優れていることがわかる。これに対して、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム高含有リン酸化合物とを用いて作製した比較例1、4、6、8の電池セルは、いずれも5C(保存後)/0.5C(保存前)放電容量比が大きく低下し、保存特性が劣っていた。また、リチウム含有遷移金属酸化物とリチウム低含有リン酸化合物とを用いて作製した比較例2、5、7、9の電池セルは、いずれも5C/0.5C放電容量比が低下し、出力特性が劣っていた。さらに、リチウム高含有リン酸化合物とリチウム低含有リン酸化合物とを用いて作製した比較例3、10の電池セルは、いずれも保存前の0.5C放電容量が小さくなった。   From the results in Table 2, all of the battery cells of Examples 1 to 6 prepared using a positive electrode active material containing a lithium-containing transition metal oxide, a lithium-rich phosphate compound, and a lithium-low phosphate compound are stored. The previous 0.5C discharge capacity is large, and the 5C / 0.5C discharge capacity ratio and the 5C (after storage) /0.5C (before storage) discharge capacity ratio are high, and the output characteristics and storage characteristics are excellent. I understand that. On the other hand, the battery cells of Comparative Examples 1, 4, 6, and 8 prepared using the lithium-containing transition metal oxide and the lithium-rich phosphate compound all have 5C (after storage) /0.5C ( Before storage) The discharge capacity ratio was greatly reduced, and the storage characteristics were inferior. In addition, the battery cells of Comparative Examples 2, 5, 7, and 9 prepared using the lithium-containing transition metal oxide and the low lithium-containing phosphate compound all have a reduced 5C / 0.5C discharge capacity ratio, and output. The characteristics were inferior. Furthermore, the battery cells of Comparative Examples 3 and 10 prepared using a lithium-rich phosphate compound and a lithium-low phosphate compound all had 0.5C discharge capacity before storage.

[実施例7〜15]
正極の作製において、下記のようにして調製した正極活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様にして電池セルを作製した。
リチウム高含有リン酸化合物(Li(PO)とリチウム低含有リン酸化合物(Li(PO)とを95:5の質量比率(リチウム低含有リン酸化合物の質量bに対するリチウム高含有リン酸化合物の質量aの比率a/bが19)で混合してリン酸化合物混合物を得た。次いで、リチウム含有遷移金属酸化物(Li1.01Ni0.83Co0.13Al0.03)と上記のリン酸化合物混合物とを、リン酸化合物混合物の質量(a+b)に対するリチウム含有遷移金属酸化物の質量cの比率c/(a+b)が、下記の表3に示す値となるように、秤量し、乳鉢にて混合して正極活物質を調製した。
作製した電池セルについて、実施例1と同様に、出力特性と高温保存特性とを評価した。その結果を、実施例1の結果と共に表4に示す。
[Examples 7 to 15]
A battery cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material prepared as described below was used in the production of the positive electrode.
Lithium-rich phosphate compounds (Li 3 V 2 (PO 4 ) 3) and lithium low-containing phosphate compound (Li 1 V 2 (PO 4 ) 3) and 95: 5 weight ratio (Li Low-containing phosphate compound The ratio a / b of the mass a of the lithium-rich phosphate compound to the mass b of 19 was mixed at 19) to obtain a phosphate compound mixture. Next, lithium-containing transition metal oxide (Li 1.01 Ni 0.83 Co 0.13 Al 0.03 O 2 ) and the phosphoric acid compound mixture described above are contained in lithium with respect to the mass (a + b) of the phosphoric acid compound mixture. A positive electrode active material was prepared by weighing and mixing in a mortar so that the ratio c / (a + b) of the mass c of the transition metal oxide was the value shown in Table 3 below.
About the produced battery cell, the output characteristic and the high temperature storage characteristic were evaluated similarly to Example 1. The results are shown in Table 4 together with the results of Example 1.

Figure 2019160576
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Figure 2019160576
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表4の結果から、出力特性および高温保存特性は、リチウム高含有リン酸化合物の質量aとリチウム低含有リン酸化合物の質量bの合計質量(a+b)に対するリチウム含有遷移金属酸化物の質量cの比率c/(a+b)によって変動することがわかる。特に、比率c/(a+b)が1.5≦c/(a+b)≦99である実施例1、9〜14の電池セルは、出力特性と高温保存特性とがバランスよく優れていることがわかる。   From the results of Table 4, the output characteristics and the high-temperature storage characteristics indicate that the mass c of the lithium-containing transition metal oxide with respect to the total mass (a + b) of the mass a of the lithium-rich phosphate compound and the mass b of the lithium-low phosphate compound. It can be seen that it varies depending on the ratio c / (a + b). In particular, it can be seen that the battery cells of Examples 1 and 9 to 14 in which the ratio c / (a + b) is 1.5 ≦ c / (a + b) ≦ 99 have excellent balance between output characteristics and high-temperature storage characteristics. .

10…セパレータ、20…正極、22…正極集電体、24…正極活物質層、30…負極、32…負極集電体、34…負極活物質層、40…積層体、50…ケース、52…金属箔、54…高分子膜、60,62…リード、100…リチウムイオン二次電池 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Separator, 20 ... Positive electrode, 22 ... Positive electrode collector, 24 ... Positive electrode active material layer, 30 ... Negative electrode, 32 ... Negative electrode collector, 34 ... Negative electrode active material layer, 40 ... Laminate, 50 ... Case, 52 ... Metal foil, 54 ... Polymer film, 60, 62 ... Lead, 100 ... Lithium ion secondary battery

Claims (6)

NiおよびCoから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物と、下記の組成式(1)で表されるリチウム高含有リン酸化合物と、下記の組成式(2)で表されるリチウム低含有リン酸化合物とを含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極活物質。
Li(M1)(PO ・・・(1)
ただし、組成式(1)において、M1は、Mn、Co、Ni、Fe、Vから選ばれる少なくとも1種であり、2.7≦x≦3.3、0.9≦y≦2.2、0.9≦z≦3.3である。
Li(M2)(PO ・・・(2)
ただし、組成式(2)において、M2は、Mn、Co、Ni、Fe、V、VOから選ばれる少なくとも1種であり、0<u≦1.3、0.9≦v≦2.2、0.9≦w≦3.3である。
A lithium-containing transition metal oxide containing at least one transition metal element selected from Ni and Co, a lithium-rich phosphate compound represented by the following composition formula (1), and the following composition formula (2) A positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, comprising: a low lithium-containing phosphate compound represented by:
Li x (M1) y (PO 4 ) z (1)
However, in the composition formula (1), M1 is at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, and V, and 2.7 ≦ x ≦ 3.3, 0.9 ≦ y ≦ 2.2, It is 0.9 <= z <= 3.3.
Li u (M2) v (PO 4 ) w (2)
However, in the composition formula (2), M2 is at least one selected from Mn, Co, Ni, Fe, V, and VO, and 0 <u ≦ 1.3, 0.9 ≦ v ≦ 2.2, It is 0.9 <= w <= 3.3.
前記リチウム高含有リン酸化合物の質量aと前記リチウム低含有リン酸化合物の質量bの合計質量(a+b)に対する前記リチウム含有遷移金属酸化物の質量cの比率c/(a+b)が、1.5≦c/(a+b)≦99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正極活物質。   The ratio c / (a + b) of the mass c of the lithium-containing transition metal oxide to the total mass (a + b) of the mass a of the high lithium phosphate compound and the mass b of the low lithium phosphate compound is 1.5. The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein ≦ c / (a + b) ≦ 99. 前記リチウム含有遷移金属酸化物が、下記の組成式(3)で表される酸化物であることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。
LiM3M4 ・・・(3)
ただし、M3は、NiおよびCoから選ばれる少なくとも1種であり、M4は、Mn、Fe、Ti、Cr、Mg、Al、Cu、Si、Zr、Nb、Ga、Zn、Sn、B、V、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも1種であり、0.5≦n≦1.2、0.5≦p+q≦1.2、0≦q≦0.5である。
The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the lithium-containing transition metal oxide is an oxide represented by the following composition formula (3).
Li n M3 p M4 q O 2 ··· (3)
However, M3 is at least one selected from Ni and Co, and M4 is Mn, Fe, Ti, Cr, Mg, Al, Cu, Si, Zr, Nb, Ga, Zn, Sn, B, V, At least one selected from Ca, Sr, and Ba, and 0.5 ≦ n ≦ 1.2, 0.5 ≦ p + q ≦ 1.2, and 0 ≦ q ≦ 0.5.
前記リチウム含有遷移金属酸化物が、下記の組成式(4)で表されるリチウム含有ニッケル複合金属酸化物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正極活物質。
LiNi1−s−tCoAl ・・・(4)
ただし、組成式(3)において、0.5≦r≦1.2、0<s≦0.5、0<t≦0.5、0<s+t≦0.5である。
The lithium ion transition metal oxide according to any one of claims 1 to 3, wherein the lithium-containing transition metal oxide is a lithium-containing nickel composite metal oxide represented by the following composition formula (4). Positive electrode active material for secondary battery.
Li r Ni 1-st Co s Al t O 2 (4)
However, in the composition formula (3), 0.5 ≦ r ≦ 1.2, 0 <s ≦ 0.5, 0 <t ≦ 0.5, and 0 <s + t ≦ 0.5.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の正極活物質を有するリチウムイオン二次電池用正極。   The positive electrode for lithium ion secondary batteries which has a positive electrode active material of any one of Claims 1-4. 請求項5に記載の正極と、負極と、セパレータと、電解質溶液とを有するリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode according to claim 5, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution.
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CN109326794A (en) * 2018-10-16 2019-02-12 威艾能源(惠州)有限公司 A kind of anode material of lithium battery and preparation method thereof and lithium battery

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