JP2019192512A - Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

To provide a positive electrode active material capable of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery with high capacity while suppressing gelation of a positive electrode mixture paste when used as a positive electrode active material for a secondary battery.SOLUTION: The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery includes: lithium-nickel composite oxide particles containing boron; and a coating layer, attached to at least a portion of a surface of the particles, containing a compound containing one or more of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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

近年、スマートフォンやタブレットPCなどの携帯型情報端末の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な二次電池の開発が要求されている。また、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として、高出力の二次電池の開発も要求されている。このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池などの非水系電解質二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極、正極、電解液などで構成され、負極および正極の活物質には、リチウムの脱離および挿入が可能な物質が用いられている。   In recent years, with the spread of portable information terminals such as smartphones and tablet PCs, development of small and lightweight secondary batteries having high energy density is required. In addition, as a battery for electric vehicles such as hybrid vehicles, development of a high output secondary battery is also required. As a secondary battery satisfying such a requirement, there is a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, an electrolytic solution, and the like, and a material capable of detaching and inserting lithium is used as an active material for the negative electrode and the positive electrode.

非水系電解質二次電池については、現在も研究開発が盛んに行われているが、中でも、層状構造またはスピネル構造を有するリチウム金属複合酸化物を正極活物質に用いた非水系電解質二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。これまで主に提案されている正極活物質としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)や、コバルトよりも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)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)などを挙げることができる。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries are currently being actively researched and developed. Among these, non-aqueous electrolyte secondary batteries using a lithium metal composite oxide having a layered structure or a spinel structure as a positive electrode active material Since a high voltage of 4V class can be obtained, practical use is progressing as a battery having a high energy density. As positive electrode active materials that have been mainly proposed so far, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) that is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel that is cheaper than cobalt, Examples thereof include lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) and lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) using manganese.

これらのうちリチウムコバルト複合酸化物は原料に高価なコバルト化合物を用いるため、電池の容量あたりの単価は従来のニッケル水素電池より大幅に高くなり、適用可能な用途はかなり限定されてしまう。小型二次電池についてだけではなく、電気自動車や電力貯蔵用途の大型二次電池についても、正極活物質のコストを下げより安価な非水系電解質二次電池の製造を可能とすることに対する期待は大きく、その実現は工業的に大きな意義があるといえる。   Among these, since lithium cobalt complex oxide uses an expensive cobalt compound as a raw material, the unit price per capacity of the battery is significantly higher than that of a conventional nickel-metal hydride battery, and applicable applications are considerably limited. Expectations are high not only for small secondary batteries, but also for large-sized secondary batteries for electric vehicles and power storage applications, which can reduce the cost of the cathode active material and enable the manufacture of cheaper non-aqueous electrolyte secondary batteries. The realization of this is industrially significant.

より安価、かつ、幅広い用途に適用可能な非水系電解質二次電池用正極活物質の候補としては、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物を挙げることができる。リチウムニッケル複合酸化物はリチウムコバルト複合酸化物と同様に高い電池電圧を示す一方、リチウムコバルト複合酸化物よりも低い電気化学ポテンシャルを示すため電解液の酸化による分解が問題になりにくく、より高容量が期待でき、特に電気自動車向けとして開発が盛んに行われている。   A candidate for a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that is cheaper and applicable to a wide range of applications includes a lithium nickel composite oxide using nickel that is cheaper than cobalt. Lithium-nickel composite oxide shows high battery voltage like lithium-cobalt composite oxide, but has lower electrochemical potential than lithium-cobalt composite oxide. It is expected to be developed especially for electric vehicles.

しかし、従来のリチウムニッケル複合酸化物を用いて作製した電池を搭載した電気自動車においても、ガソリン車に匹敵する航続距離を実現することは困難であり(例えば、特許文献1参照)、さらなる高容量化が求められていた。   However, even in an electric vehicle equipped with a battery manufactured using a conventional lithium nickel composite oxide, it is difficult to realize a cruising distance comparable to that of a gasoline vehicle (see, for example, Patent Document 1), and an even higher capacity There was a need to make it.

また、リチウムニッケル複合酸化物の欠点として、正極合剤ペーストのゲル化が起こりやすいことが挙げられる。非水電解質二次電池の正極は、例えば、正極活物質と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのバインダーや、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤とを混合して正極合剤ペーストを作製し、アルミ箔などの集電体に塗布した後、乾燥、圧着することで形成される。このとき、正極合剤ペースト中の正極活物質からリチウムが脱離した場合、ペーストに含まれる水分と反応しペーストのpHを上昇させることがある。pHの上昇によりペースト中のバインダーや溶媒が重合し正極合剤ペーストがゲル化することがある。正極合剤ペーストがゲル化すると、集電体への塗工性が悪化し、また電池製造の歩留まりが悪化する。この傾向は、正極活物質に含まれるリチウムがリチウムニッケル複合酸化物の化学量論組成よりも過剰で、且つリチウム以外の遷移金属中のニッケル割合が高い場合に特に顕著となる。   Another drawback of the lithium nickel composite oxide is that the positive electrode mixture paste is easily gelled. The positive electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery is, for example, a positive electrode mixture paste prepared by mixing a positive electrode active material, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), and a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Is formed and applied to a current collector such as an aluminum foil, followed by drying and pressure bonding. At this time, when lithium is desorbed from the positive electrode active material in the positive electrode mixture paste, it may react with moisture contained in the paste to increase the pH of the paste. The binder and solvent in the paste may be polymerized due to an increase in pH, and the positive electrode mixture paste may be gelled. When the positive electrode mixture paste is gelled, the coating property to the current collector is deteriorated and the yield of battery production is also deteriorated. This tendency is particularly remarkable when the lithium contained in the positive electrode active material is in excess of the stoichiometric composition of the lithium nickel composite oxide and the nickel ratio in the transition metal other than lithium is high.

このような正極合剤ペーストのゲル化を抑制する試みがいくつかなされている。例えば、特許文献2には、リチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質と、酸性酸化物粒子からなる添加剤を含む二次電池用正極組成物が提案されている。この正極組成物は、正極活物質から脱離したリチウムがバインダーに含まれる水分と反応して生成する水酸化リチウムが酸性酸化物と中和反応を起こし、正極合剤ペーストのpH上昇を抑制し、ゲル化を抑制するとしている。また、酸性酸化物は正極内で導電剤としての役割を果たし、正極全体の抵抗を下げ、電池の出力特性向上にも寄与するとしている。   Several attempts have been made to suppress such gelation of the positive electrode mixture paste. For example, Patent Document 2 proposes a positive electrode composition for a secondary battery that includes a positive electrode active material made of a lithium transition metal composite oxide and an additive made of acidic oxide particles. In this positive electrode composition, lithium hydroxide generated by reacting lithium desorbed from the positive electrode active material with moisture contained in the binder causes a neutralization reaction with the acidic oxide, and suppresses an increase in pH of the positive electrode mixture paste. , Trying to suppress gelation. In addition, the acidic oxide plays a role as a conductive agent in the positive electrode, lowers the resistance of the whole positive electrode, and contributes to the improvement of the output characteristics of the battery.

特許文献3には、リチウム遷移金属複合酸化物の化学量論組成に対して過剰な水酸化リチウムを算出し、その過剰な水酸化リチウム1モルあたり0.05モル以上の酸化タングステンを正極活物質、導電助剤、結着剤と共に混合して正極合剤ペーストとすることにより、ゲル化を抑制しつつ高い電池特性を有する二次電池を得る非水系電解質二次電池の製造方法が提案されている。   In Patent Document 3, excess lithium hydroxide is calculated with respect to the stoichiometric composition of the lithium transition metal composite oxide, and 0.05 mol or more of tungsten oxide per 1 mol of the excess lithium hydroxide is used as the positive electrode active material. A method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery is proposed in which a positive electrode mixture paste is mixed with a conductive additive and a binder to obtain a secondary battery having high battery characteristics while suppressing gelation. Yes.

特許文献4には、リチウム遷移金属複合酸化物等を用いた正極電極中に、無機酸としてホウ酸等を含有させ、電極ペーストのゲル化を防止する技術が開示されており、リチウム遷移金属複合酸化物の具体例として、ニッケル酸リチウムが開示されている。   Patent Document 4 discloses a technique for containing boric acid or the like as an inorganic acid in a positive electrode using a lithium transition metal composite oxide or the like and preventing gelation of the electrode paste. As a specific example of the oxide, lithium nickelate is disclosed.

特開平04−300153号広報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 04-300153 特開2012−28313号公報JP 2012-28313 A 特開2013−84395号公報JP 2013-84395 A 特開平10−79244号公報JP-A-10-79244

しかしながら、特許文献1に記載の正極活物質を用いた場合でも、電気自動車向けとして十分ではなく、さらなる高容量化が求められている。   However, even when the positive electrode active material described in Patent Document 1 is used, it is not sufficient for electric vehicles, and a further increase in capacity is required.

また、上記特許文献2の提案では、酸性酸化物の粒子が残留することによってセパレータの破損およびそれにともなう安全性低下のおそれがある。また、ゲル化抑制が十分であるとはいえない。酸性酸化物の添加量を増やすことでゲル化の抑制を向上させることができるが、添加することによる原料費増や、添加したことによる重量増により単位重量当たりの電池容量が劣化する。   Moreover, in the proposal of the above-mentioned patent document 2, there is a fear that the separator is damaged and the safety is lowered due to the remaining acidic oxide particles. Moreover, it cannot be said that gelation suppression is sufficient. Although the suppression of gelation can be improved by increasing the addition amount of the acidic oxide, the battery capacity per unit weight deteriorates due to the increase in raw material cost due to the addition and the increase in weight due to the addition.

特許文献3の提案においても、酸性酸化物の残留によるセパレータの破損、さらには、ゲル化の抑制に関する問題点が解消されているとはいえない。また、充放電に寄与しない重元素であるタングステンを添加することにより、重量当たりの電池容量低下が大きい。   Even in the proposal of Patent Document 3, it cannot be said that the problem regarding the breakage of the separator due to the remaining acidic oxide and the suppression of gelation are not solved. Further, the addition of tungsten, which is a heavy element that does not contribute to charging / discharging, greatly reduces the battery capacity per weight.

さらに、特許文献4の提案においては、ホウ酸などを添加した溶媒中に正極活物質、導電剤、および結着剤を加えて撹拌混合しているが、この方法では正極活物質が十分に分散するまでに局所的にゲル化を生じるおそれがある。   Furthermore, in the proposal of Patent Document 4, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are added and mixed in a solvent to which boric acid or the like is added. In this method, the positive electrode active material is sufficiently dispersed. There is a risk that gelation will occur locally until this occurs.

上記問題に鑑みて、本発明の目的は、二次電池用正極活物質として用いた場合に、正極合剤ペーストのゲル化を抑制しつつ、かつ高容量な非水系電解質二次電池を製造可能な、正極活物質を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the object of the present invention is to produce a high-capacity non-aqueous electrolyte secondary battery while suppressing gelation of the positive electrode mixture paste when used as a positive electrode active material for a secondary battery. An object of the present invention is to provide a positive electrode active material.

本発明者は上記課題を解決するため、非水系電解質二次電池用正極活物質として用いられているリチウム金属複合酸化物およびその製造方法に関して鋭意研究を重ねた結果、ホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する化合物の被膜を形成させた正極活物質を用いることで、正極合剤ペーストとした時のゲル化が抑制され、かつ電池容量の大きな二次電池を得ることができるとの知見を得て、本発明を完成したものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor conducted extensive research on a lithium metal composite oxide used as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing the same, and as a result, a lithium nickel composite containing boron By using a positive electrode active material in which a film of a compound containing at least one of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) is formed on the oxide particle surface, a positive electrode mixture paste and The present invention has been completed by obtaining the knowledge that a secondary battery having a large battery capacity can be obtained while gelling is suppressed.

本発明の第1の態様によれば、ホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子と、前記粒子の表面の少なくとも一部に付着した、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する化合物を含む被覆層とを有する、非水系電解質二次電池用の正極活物質が提供される。   According to the first aspect of the present invention, boron-containing lithium nickel composite oxide particles, and silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (attached to at least a part of the surface of the particles) There is provided a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a coating layer containing a compound containing at least one of Al).

また、ホウ素の含有量が、正極活物質全体に対して0.002質量%以上0.15質量%以下であることが好ましい。また、被覆層中のケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)の含有量の総和が、前記正極活物質全体に対して0.01質量%以上0.15%以下であることが好ましい。また、リチウムニッケル複合酸化物の粒子において、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、元素Mの物質量(モル)比が、Li:Ni:Co:M=s:(1−x−y):x:y(ただし、0.95≦s≦1.30、0.05≦x≦0.35、0≦y≦0.1、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表されることが好ましい。また、リチウムニッケル複合酸化物の粒子が、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の内部に前記ホウ素の少なくとも一部が固溶することが好ましい。また、被覆層が、アルコキシ基を有する有機金属化合物の加水分解生成物を含有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that content of boron is 0.002 mass% or more and 0.15 mass% or less with respect to the whole positive electrode active material. The total content of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) in the coating layer is 0.01% by mass or more and 0.15% or less with respect to the whole positive electrode active material. It is preferable. Further, in the particles of the lithium nickel composite oxide, the substance amount (mole) ratio of lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and element M is Li: Ni: Co: M = s :( 1-xy): x: y (where 0.95 ≦ s ≦ 1.30, 0.05 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.1, M is Mn, V, Mg, It is preferably represented by at least one element selected from Mo, Nb, Ti and Al. The lithium nickel composite oxide particles may include secondary particles formed by agglomerating a plurality of primary particles, and at least a part of the boron may be dissolved in the lithium nickel composite oxide particles. preferable. Moreover, it is preferable that a coating layer contains the hydrolysis product of the organometallic compound which has an alkoxy group.

本発明の第2の態様によれば、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、ニッケル化合物とホウ素化合物とリチウム化合物を混合することと、混合により得られた混合物を焼成することと、焼成により得られたリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する有機金属化合物を溶媒に溶解させて得られたコーティング液を付着させることと、コーティング液が付着した前記リチウムニッケル複合酸化物を乾燥することと、を備え、有機金属化合物は、アルコキシ基を有する金属アルコキシド、及び、前記金属アルコキシドのアルコキシ基の少なくとも一つがアセチルアセトナート、又は、アルキルアセトアセテートで置換された金属キレート化合物のうちの少なくとも一種である、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising mixing a nickel compound, a boron compound and a lithium compound, and firing the mixture obtained by the mixing. And dissolving an organometallic compound containing at least one of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) in a solvent on the particle surface of the lithium nickel composite oxide obtained by firing. Adhering the coating liquid obtained in the above, and drying the lithium nickel composite oxide to which the coating liquid has adhered, wherein the organometallic compound comprises a metal alkoxide having an alkoxy group, and the metal alkoxide. Metal chelates in which at least one of the alkoxy groups is substituted with acetylacetonate or alkyl acetoacetate It is at least one of Gobutsu method for producing a positive active material for non-aqueous electrolyte secondary battery is provided.

また、コーティング液は、アルコキシ基を加水分解して得られた生成物を含むことが好ましい。また、加水分解は、コーティング液に純水を加え、室温で攪拌して行うことが好ましい。また、ニッケル化合物が、ニッケル水酸化物、及びニッケル酸化物の少なくとも一種であることが好ましい。また、リチウム化合物が、水酸化リチウム、炭酸リチウム、酸化リチウム、硝酸リチウム、塩化リチウム、及び、硫酸リチウムのうちの少なくとも一種であることが好ましい。また、ホウ素化合物が、ホウ酸(HBO)、酸化ホウ素(B)あるいはメタホウ酸リチウム(LiBO)のうちの少なくとも1種であることが好ましい。また、有機金属化合物が、アセチルアセトナート金属錯体を含むことが好ましい。また、焼成が、酸素雰囲気中、焼成温度の最高温度が700℃以上800℃以下で行われることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a coating liquid contains the product obtained by hydrolyzing an alkoxy group. The hydrolysis is preferably performed by adding pure water to the coating solution and stirring at room temperature. The nickel compound is preferably at least one of nickel hydroxide and nickel oxide. The lithium compound is preferably at least one of lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium oxide, lithium nitrate, lithium chloride, and lithium sulfate. The boron compound is preferably at least one of boric acid (H 3 BO 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), and lithium metaborate (LiBO 2 ). Moreover, it is preferable that an organometallic compound contains an acetylacetonate metal complex. Further, it is preferable that the firing is performed in an oxygen atmosphere at a maximum firing temperature of 700 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.

本発明の正極活物質によれば、電池の正極活物質として用いた場合に、電池製造時の正極合剤ペーストのゲル化が抑制され、かつ、高い充放電容量を有する非水系電解質二次電池を得ることができる。また、本発明の正極活物質の製造方法は、上記の正極活物質を容易に工業的規模で生産することができ、その工業的価値は極めて大きい。   According to the positive electrode active material of the present invention, when used as a positive electrode active material of a battery, gelation of the positive electrode mixture paste during battery production is suppressed, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high charge / discharge capacity Can be obtained. Moreover, the manufacturing method of the positive electrode active material of this invention can produce said positive electrode active material easily on an industrial scale, The industrial value is very large.

図1(A)は、本実施形態に係る正極活物質の一例を示す図であり、図1(B)は、リチウムニッケル複合酸化物の構造の一例を示す図である。FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a positive electrode active material according to this embodiment, and FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a structure of a lithium nickel composite oxide. 図2は、本実施形態に係る正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for producing a positive electrode active material according to the present embodiment. 図3(A)及び図3(B)は、混合工程に用いる材料の製造方法の一例を示す図である。3A and 3B are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a material used in the mixing step. 図4(A)及び図4(B)は、付着工程に用いるコーティング液の製造方法の一例を示す図である。4 (A) and 4 (B) are diagrams showing an example of a method for producing a coating liquid used in the attaching step. 図5は、正極活物質の製造方法の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of a method for producing a positive electrode active material. 図6は、電池評価に使用したコイン型電池の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a coin-type battery used for battery evaluation.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。また、図面においては、各構成をわかりやすくするために、一部を強調して、あるいは一部を簡略化して表しており、実際の構造または形状、縮尺等が異なっている場合がある。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Further, in the drawings, in order to make each configuration easy to understand, a part of the structure is emphasized or a part of the structure is simplified, and an actual structure, shape, scale, or the like may be different. In addition, this embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and can be modified without departing from the gist of the present invention.

1.非水系電解質二次電池用正極活物質
図1(A)は、本実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」、「正極活物質100」ともいう。)を示す図である。図1(A)に示すように、正極活物質100は、ホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子10と、その粒子の表面の少なくとも一部に付着したケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する化合物を含む被覆層20とを有する。
1. Cathode Active Material for Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery FIG. 1A is also referred to as a cathode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment (hereinafter, “cathode active material”, “cathode active material 100”). ). As shown in FIG. 1A, the positive electrode active material 100 includes a lithium-nickel composite oxide particle 10 containing boron, and silicon (Si) and zinc (Zn) adhering to at least a part of the surface of the particle. And a coating layer 20 containing a compound containing one or more of aluminum (Al).

また、図1(B)は、上記のリチウムニッケル複合酸化物の粒子10の構造の一例を示す図である。リチウムニッケル複合酸化物の粒子10は、図1(B)に示すように、リチウムとニッケルとを含む酸化物の粒子であり、複数の一次粒子1からなる二次粒子2を含む。リチウムニッケル複合酸化物の粒子10は、主に二次粒子2から構成されるが、二次粒子2以外に少量の単独の一次粒子1を含んでもよい。   FIG. 1B is a diagram showing an example of the structure of the lithium nickel composite oxide particles 10. As shown in FIG. 1B, the lithium nickel composite oxide particles 10 are oxide particles containing lithium and nickel, and include secondary particles 2 composed of a plurality of primary particles 1. The lithium nickel composite oxide particles 10 are mainly composed of the secondary particles 2, but may contain a small amount of the primary particles 1 in addition to the secondary particles 2.

(リチウムニッケル複合酸化物の組成)
リチウムニッケル複合酸化物は、リチウム以外の金属成分として、ニッケルのみを含んでもよいが、ニッケル以外の他の元素を含んでもよく、他の金属元素を含むことが好ましい。他の金属元素としては、Co、Mn、V、Mg、Mo、Nb、Ti、Alなどが挙げられ、リチウムニッケル複合酸化物は、要求される特性に応じて、種々の公知の金属元素を含むことができる。例えば、サイクル特性の向上や充電時の熱安定性の向上の観点から、リチウムニッケル複合酸化物は、コバルトを含むことが好ましい。
(Composition of lithium nickel composite oxide)
The lithium nickel composite oxide may contain only nickel as a metal component other than lithium, but may contain other elements other than nickel, and preferably contains other metal elements. Examples of other metal elements include Co, Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti, and Al. The lithium nickel composite oxide includes various known metal elements according to required characteristics. be able to. For example, the lithium nickel composite oxide preferably contains cobalt from the viewpoint of improving cycle characteristics and improving thermal stability during charging.

リチウムニッケル複合酸化物は、層状の結晶構造を有することが好ましく、ニッケルの一部がコバルトを含む任意の金属で置換された結晶構造を有することが好ましい。また、リチウムニッケル複合酸化物の粒子10は、ホウ素を含有するが、少なくとも一部のホウ素は、固溶していることが好ましく、ニッケルの一部が、ホウ素で置換された結晶構造を有することが好ましい。   The lithium nickel composite oxide preferably has a layered crystal structure, and preferably has a crystal structure in which a part of nickel is substituted with an arbitrary metal containing cobalt. The lithium-nickel composite oxide particles 10 contain boron, but at least a part of boron is preferably in solid solution, and a part of nickel has a crystal structure substituted with boron. Is preferred.

リチウムニッケル複合酸化物がリチウム以外の金属元素として、ニッケル、コバルトを有する場合、例えば、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、元素Mの物質量(モル)比が、Li:Ni:Co:M=s:(1−x−y):x:y(ただし、0.95≦s≦1.30、0.05≦x≦0.35、0≦y≦0.1、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表されてもよい。なお、上記物質量比で表されるリチウムニッケル複合酸化物は、上記元素M以外の元素を少量含んでもよい。   When the lithium-nickel composite oxide has nickel and cobalt as metal elements other than lithium, for example, the substance amount (mole) ratio of lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and element M is Li: Ni: Co: M = s: (1-xy): x: y (where 0.95 ≦ s ≦ 1.30, 0.05 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0. 1, M may be represented by at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti, and Al. Note that the lithium nickel composite oxide represented by the above-mentioned substance amount ratio may contain a small amount of an element other than the above element M.

(リチウム)
上記物質量比において、リチウムの含有量を示すsは、0.95以上1.30以下であることが好ましく、1.0以上1.10以下であることが好ましい。リチウムの物質量比が0.95未満である場合、リチウムニッケル複合酸化物の結晶内でリチウムが占めるべき部位が他の元素で占められ、充放電容量が低下することがある。一方、物質量比が1.30を超える場合、リチウムニッケル複合酸化物と共に充放電に寄与しない余剰分のリチウム化合物が存在することになり、電池抵抗が増大したり、充放電容量が低下したりすることがある。
(lithium)
In the substance ratio, s indicating the lithium content is preferably 0.95 or more and 1.30 or less, and more preferably 1.0 or more and 1.10 or less. When the substance amount ratio of lithium is less than 0.95, the site where lithium should occupy in the crystal of the lithium nickel composite oxide may be occupied by other elements, and the charge / discharge capacity may decrease. On the other hand, if the mass ratio exceeds 1.30, there will be an excess of lithium compound that does not contribute to charging / discharging together with the lithium nickel composite oxide, resulting in an increase in battery resistance or a decrease in charging / discharging capacity. There are things to do.

(ニッケル)
上記物質量比において、ニッケルの含有量を示す(1−x−y)は、0.55以上0.95以下であることが好ましい。二次電池における電池容量の向上という観点からニッケルの含有量は、上記範囲内で多い方が好ましい。一方、ニッケルの含有量が多い場合、正極合剤ペーストのゲル化が生じやすいが、本実施形態に係る正極活物質は、後述するケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する化合物を含む被覆層20を有することにより、高い充放電容量(電池容量)を有し、かつ、正極合剤ペーストのゲル化を抑制することができる。
(nickel)
In the substance ratio, (1-xy) indicating nickel content is preferably 0.55 or more and 0.95 or less. From the viewpoint of improving the battery capacity of the secondary battery, the nickel content is preferably larger within the above range. On the other hand, when the content of nickel is large, gelation of the positive electrode mixture paste is likely to occur, but the positive electrode active material according to the present embodiment includes silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) described later. By having the coating layer 20 containing a compound containing one or more of them, it has a high charge / discharge capacity (battery capacity) and can suppress gelation of the positive electrode mixture paste.

(コバルト)
上記物質量比において、コバルトの含有量を示すxは、0.05以上、0.35以下であることが好ましい。コバルトの物質量比が上記範囲である場合、リチウムニッケル複合酸化物の有する高い充放電容量を維持しつつ、充放電を繰り返した時のサイクル特性や充電時の熱安定性を向上させることができる。
(cobalt)
In the substance ratio, x indicating the cobalt content is preferably 0.05 or more and 0.35 or less. When the amount ratio of cobalt is in the above range, the cycle characteristics when charging / discharging is repeated and the thermal stability during charging can be improved while maintaining the high charge / discharge capacity of the lithium nickel composite oxide. .

(元素M)
上記物質量比において、元素Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、Ti、Alから選ばれる少なくとも1種であり、元素Mの含有量を示すyは、0以上0.1以下であることが好ましい。なお、元素Mを含む場合(Mが0を超える場合)、添加する元素の種類に応じて、サイクル特性や熱安定性の向上、レート特性の向上、電池抵抗の低下など多岐にわたり特性を向上させることができる。一方、元素Mの物質量比が0.10を超える場合、リチウムニッケル複合酸化物の粒子10中のニッケルの含有割合が低下し、充放電容量が低下する傾向がある。
(Element M)
In the substance amount ratio, the element M is at least one selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti, and Al, and y indicating the content of the element M is 0 or more and 0.1 or less. It is preferable. In addition, when the element M is included (when M exceeds 0), characteristics are improved in various ways such as improvement of cycle characteristics and thermal stability, improvement of rate characteristics, and reduction of battery resistance depending on the kind of element to be added. be able to. On the other hand, when the substance amount ratio of the element M exceeds 0.10, the nickel content in the particles 10 of the lithium nickel composite oxide decreases, and the charge / discharge capacity tends to decrease.

(ホウ素)
リチウムニッケル複合酸化物の粒子10は、ホウ素(B)を含む。リチウムニッケル複合酸化物の粒子10において、ホウ素の少なくとも一部は、結晶構造中に固溶することが好ましい。結晶構造中への固溶や、ホウ素化合物の存在は、粉末X線回折などにより確認することができる。例えば、リチウムニッケル複合酸化物がホウ素を含み、かつ、粉末X線回折で異相としてホウ素化合物が検出されない場合、ホウ素は、固溶しているとする。ホウ素が結晶構造中に固溶する場合、ニッケルの一部がホウ素で置換されると考えられる。なお、ホウ素の一部は、一次粒子1及び/又は二次粒子2の表面又は結晶粒界にホウ素を含む化合物として存在してもよいが、二次電池における充放電容量の向上の観点から、結晶構造中に固溶することが好ましい。
(Boron)
The lithium nickel composite oxide particles 10 contain boron (B). In the lithium nickel composite oxide particles 10, it is preferable that at least a part of boron is dissolved in the crystal structure. The solid solution in the crystal structure and the presence of the boron compound can be confirmed by powder X-ray diffraction or the like. For example, when the lithium nickel composite oxide contains boron and no boron compound is detected as a different phase by powder X-ray diffraction, it is assumed that boron is in solid solution. When boron is dissolved in the crystal structure, a part of nickel is considered to be substituted with boron. A part of boron may be present as a compound containing boron on the surface or crystal grain boundary of the primary particle 1 and / or the secondary particle 2, but from the viewpoint of improving the charge / discharge capacity in the secondary battery, It is preferable to dissolve in the crystal structure.

ホウ素が、リチウムニッケル複合酸化物の粒子10の結晶構造中に固溶する場合、正極活物質100の充放電容量を向上させることができる。このメカニズムの詳細は不明であるが、例えば、次のように推測される。リチウムニッケル複合酸化物の粒子10は、上述したように、微細な単結晶から構成される一次粒子1が集合した二次粒子2を含む。例えば、単結晶同士の間、又は、一次粒子1同士の間(境界面)は空隙が存在しない場合でも結晶的には不連続面であるため、充放電時のリチウムイオンの移動の妨げとなる。この境界面の面積が大きいほど、二次電池の電池抵抗、主として正極抵抗が大きくなり、充放電容量を減少させる。同じ大きさの二次粒子2で比較した場合、この境界面の総面積は単結晶および一次粒子1の大きさが大きいほど小さくなるといえる。ここで、遷移金属(例、ニッケル)の一部をホウ素で置換した場合、結晶成長が進みやすくなるため、単結晶および一次粒子1が大きくなり、正極活物質100の充放電容量が向上すると考えられる。   When boron dissolves in the crystal structure of the lithium nickel composite oxide particles 10, the charge / discharge capacity of the positive electrode active material 100 can be improved. Although details of this mechanism are unknown, for example, it is presumed as follows. As described above, the lithium nickel composite oxide particles 10 include secondary particles 2 in which primary particles 1 composed of fine single crystals are aggregated. For example, between single crystals or between primary particles 1 (boundary surface) is a discontinuous surface in terms of crystal even when there is no void, which hinders the movement of lithium ions during charging and discharging. . The larger the area of this boundary surface, the larger the battery resistance of the secondary battery, mainly the positive electrode resistance, and the charge / discharge capacity is reduced. When compared with the secondary particles 2 having the same size, it can be said that the total area of the boundary surface decreases as the size of the single crystal and the primary particle 1 increases. Here, when a part of the transition metal (eg, nickel) is replaced with boron, the crystal growth is facilitated, so that the single crystal and the primary particle 1 are increased, and the charge / discharge capacity of the positive electrode active material 100 is improved. It is done.

ホウ素の含有量は、上記効果を奏する範囲であれば特に限定されないが、正極活物質全体に対して0.002質量%以上0.15質量%以下であることが好ましく、0.005質量%以上0.1質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上0.05質量%以下であってもよい。なお、ホウ素の含有量が少なすぎる場合、上記効果が十分に発現されないことがある。また、ホウ素の含有量が過大である場合、ニッケルのリチウム以外の金属に対する割合が低下し、正極活物質100中のニッケルの割合が低下するため、充放電容量が減少することがある。また、ホウ素の含有量が多い場合、一次粒子1及び/又は二次粒子2の表面又は結晶粒界にホウ素を含む化合物として存在する割合が高くなり、電池容量が低下することがある。   The content of boron is not particularly limited as long as it has the above effect, but is preferably 0.002% by mass or more and 0.15% by mass or less, and 0.005% by mass or more with respect to the whole positive electrode active material. It is preferable that it is 0.1 mass% or less, and 0.01 mass% or more and 0.05 mass% or less may be sufficient. In addition, when there is too little content of boron, the said effect may not fully be expressed. In addition, when the boron content is excessive, the ratio of nickel to metal other than lithium is decreased, and the ratio of nickel in the positive electrode active material 100 is decreased, so that the charge / discharge capacity may be decreased. Moreover, when there is much content of boron, the ratio which exists as a compound containing boron in the surface or the crystal grain boundary of the primary particle 1 and / or the secondary particle 2 may become high, and battery capacity may fall.

また、リチウムニッケル複合酸化物の粒子10は、ホウ素を除く組成式として、一般式(1):LiNi1−x−yCo2+α(ただし、0.05≦x≦0.35、0≦y≦0.10、0.95≦s≦1.30、−0.5<α<0.5、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表されてもよい。上記一般式(1)中の各元素の好ましい範囲は、上記の原子数比と同様である。 Furthermore, particles 10 of the lithium nickel composite oxide, as a composition formula, except for boron, the formula (1): Li s Ni 1 -x-y Co x M y O 2 + α ( although, 0.05 ≦ x ≦ 0. 35, 0 ≦ y ≦ 0.10, 0.95 ≦ s ≦ 1.30, −0.5 <α <0.5, M is selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al At least one element). A preferable range of each element in the general formula (1) is the same as the above atomic ratio.

(被覆層)
正極活物質100は、上述のリチウムニッケル複合酸化物の粒子10の表面の少なくとも一部に付着した、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する化合物を含む被覆層20を有する。この被覆層20により、リチウムニッケル複合酸化物の粒子10の表面を被覆した場合、正極合剤スラリーのゲル化を非常に抑制することができる。なお、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する化合物は、ケイ素、亜鉛、アルミニウムを単独で含んでもよく、それぞれを組み合わせて含んでもよい。また、この化合物は、ケイ素、亜鉛、アルミニウムのうち一種以上を含有する酸化物であってもよい。
(Coating layer)
The positive electrode active material 100 is a compound containing at least one of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) attached to at least a part of the surface of the particles 10 of the lithium nickel composite oxide. The coating layer 20 contains. When the surface of the particles 10 of the lithium nickel composite oxide is covered with the coating layer 20, gelation of the positive electrode mixture slurry can be extremely suppressed. In addition, the compound containing 1 or more types of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) may contain silicon, zinc, and aluminum independently, and may contain each in combination. Further, this compound may be an oxide containing one or more of silicon, zinc, and aluminum.

一般的に、正極合剤スラリーは、リチウムニッケル複合酸化物などの正極活物質、アセチレンブラックなどの導電助剤、PVDFなどの結着剤、その他添加物を、N−メチルピロリドンなどの溶媒と共に混練し調製される。この正極合剤スラリーを集電体(例、アルミ薄板)に塗布した後、乾燥し、必要に応じてプレス圧縮して、正極が製造される。正極の製造の際、正極合剤スラリーが経時変化と共に粘度が上昇し、集電体への塗布が困難になることがある。この理由の詳細は不明であるが、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子10中からリチウムイオンが溶媒中に溶出し、正極合剤スラリーのpHが上昇し、溶媒の一部が重合しゲル化するためと考えられている。   Generally, a positive electrode mixture slurry is a mixture of a positive electrode active material such as lithium nickel composite oxide, a conductive auxiliary agent such as acetylene black, a binder such as PVDF, and other additives together with a solvent such as N-methylpyrrolidone. Prepared. The positive electrode mixture slurry is applied to a current collector (eg, an aluminum thin plate), dried, and then press-compressed as necessary to produce a positive electrode. During the production of the positive electrode, the viscosity of the positive electrode mixture slurry increases with time, and application to the current collector may be difficult. Although the details of this reason are unknown, lithium ions are eluted from the lithium transition metal composite oxide particles 10 into the solvent, the pH of the positive electrode mixture slurry is increased, and a part of the solvent is polymerized and gelled. It is considered because.

一方、本実施形態の正極活物質100では、リチウムニッケル複合酸化物の粒子10の表面に、被覆層20が存在することにより、正極合剤スラリー中へのリチウムイオンの溶出が抑制され、正極合剤スラリーのpH上昇が起こりにくくなり、ゲル化が抑制されると考えられる。また、被覆層20がケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含有する化合物を含む場合、リチウム溶出抑制効果が大きく、かつ、充放電反応時にリチウムイオンの伝導性を確保できるため、正極合剤スラリーのゲル化を抑制しつつ、高い充放電容量を維持することができる。   On the other hand, in the positive electrode active material 100 of the present embodiment, the presence of the coating layer 20 on the surfaces of the lithium nickel composite oxide particles 10 suppresses the elution of lithium ions into the positive electrode mixture slurry, and the positive electrode mixture. It is considered that the pH increase of the agent slurry is less likely to occur, and gelation is suppressed. Further, when the coating layer 20 contains a compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum, the lithium elution suppression effect is large and the lithium ion conductivity can be secured during the charge / discharge reaction. A high charge / discharge capacity can be maintained while suppressing the gelation of the agent slurry.

被覆層20は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子10と二次電池を構成する電解液との接触面(例、二次粒子2の表面、二次粒子2内部の空隙に接する一次粒子1の表面など)の少なくとも一部に付着することが好ましい。また、被覆層20中のケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムの含有量(総量)は、正極活物質全体に対して、好ましくは0.01質量%以上0.15質量%以下であり、より好ましくは0.01質量%以上0.10質量%以下である。ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムの含有量(総量)が0.01質量%未満である場合、被覆層20によるリチウムニッケル複合酸化物の粒子10の表面への被覆が十分でなく、一部露出したリチウムニッケル複合酸化物の粒子10の表面からリチウムイオンの溶出が起こり、十分なゲル化抑制効果が得られないことがある。一方、ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムの含有量(総量)が0.15質量%を超える場合、被覆層20の厚さが厚くなり、ゲル化抑制効果は十分得られるものの、充放電時の正極抵抗が大きくなり、二次電池の電池抵抗の増加、充放電容量が低下することがある。   The coating layer 20 is a contact surface between the lithium nickel composite oxide particles 10 and the electrolyte constituting the secondary battery (eg, the surface of the secondary particles 2 and the surface of the primary particles 1 in contact with the voids in the secondary particles 2). Etc.). Further, the content (total amount) of silicon, zinc, and aluminum in the coating layer 20 is preferably 0.01% by mass or more and 0.15% by mass or less, more preferably, with respect to the entire positive electrode active material. It is 0.01 mass% or more and 0.10 mass% or less. When the content (total amount) of silicon, zinc, and aluminum is less than 0.01% by mass, the surface of the lithium nickel composite oxide particles 10 by the coating layer 20 is not sufficiently covered and partly exposed. Lithium ions may be eluted from the surface of the lithium-nickel composite oxide particles 10, and a sufficient gelation suppressing effect may not be obtained. On the other hand, when the content (total amount) of silicon, zinc, and aluminum exceeds 0.15% by mass, the thickness of the coating layer 20 is increased, and the gelling suppression effect can be sufficiently obtained. Resistance may increase, battery resistance of the secondary battery may increase, and charge / discharge capacity may decrease.

被覆層20に含まれるケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物としては、アルコキシ基を有する有機金属化合物を加水分解して得られる加水分解生成物が好ましく、ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む酸化物であってもよい。ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物によるリチウムニッケル複合酸化物表面の被覆は、簡易かつ表面全体を均一に被覆できる方法で行うことが好ましい。後述するように、コーティング液として、アルコキシ基を有する有機金属化合物を含む溶液を用いる場合、ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物を二次粒子表面に均一かつまんべんなく行きわたらせることが容易である。また、有機金属化合物を含むコーティング液は、加水分解や熱分解により固相のケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物となる。コーティング液を被覆した後に乾燥、又は、熱処理することで、ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物を含む被覆層20を付着したリチウムニッケル複合酸化物の粒子10を得ることができる。   As the compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum contained in the coating layer 20, a hydrolysis product obtained by hydrolyzing an organometallic compound having an alkoxy group is preferable, and silicon, zinc, and It may be an oxide containing at least one of aluminum. It is preferable to coat the surface of the lithium nickel composite oxide with a compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum by a method that can easily and uniformly coat the entire surface. As described later, when a solution containing an organometallic compound having an alkoxy group is used as a coating solution, a compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum is uniformly and evenly distributed on the surface of the secondary particles. Is easy. Moreover, the coating liquid containing an organometallic compound becomes a compound containing at least one of solid phase silicon, zinc, and aluminum by hydrolysis or thermal decomposition. Lithium nickel composite oxide particles 10 to which a coating layer 20 containing a compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum is attached can be obtained by drying or heat treatment after coating the coating liquid. .

なお、正極活物質100は、上記特性を有すれば特に限定されないが、後述する製造方法により、容易に製造することができる。   The positive electrode active material 100 is not particularly limited as long as it has the above characteristics, but can be easily manufactured by a manufacturing method described later.

2.正極活物質の製造方法
図2は、本実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法(以下、「正極活物質の製造方法」ともいう。)の一例を示す図である。本実施形態の正極活物質の製造方法により、上述した正極活物質100を容易に生産性高く製造することができる。なお、本実施形態の製造方法は、上記の正極活物質100以外の正極活物質を製造してもよい。以下、本実施形態に係る正極活物質の製造方法について、説明する。
2. 2. Method for Producing Positive Electrode Active Material FIG. 2 is a diagram showing an example of a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment (hereinafter also referred to as “a method for producing a positive electrode active material”). . The positive electrode active material 100 described above can be easily manufactured with high productivity by the positive electrode active material manufacturing method of the present embodiment. In addition, the manufacturing method of this embodiment may manufacture positive electrode active materials other than said positive electrode active material 100. FIG. Hereinafter, a method for producing the positive electrode active material according to the present embodiment will be described.

[混合工程(ステップS10)]
まず、ニッケル化合物とホウ素化合物とリチウム化合物を混合する(ステップS10)。本工程により得られた混合物を焼成すること(ステップS20)により、リチウムニッケル複合酸化物を得ることができる。以下、本工程に用いられる材料について説明する。
[Mixing step (Step S10)]
First, a nickel compound, a boron compound, and a lithium compound are mixed (step S10). By baking the mixture obtained by this process (step S20), a lithium nickel composite oxide can be obtained. Hereinafter, the material used for this process is demonstrated.

(ニッケル化合物)
ニッケル化合物は、ニッケルを含む化合物あれば、公知の化合物を用いることができる。ニッケル化合物は、ニッケル以外の他の元素を含んでもよく、金属元素含むことが好ましい。金属元素としては、Co、Mn、V、Mg、Mo、Nb、Ti、Alなどが挙げられ、要求される特性に応じて、種々の金属元素を含むことができる。ニッケル化合物は、例えば、サイクル特性の向上や充電時の熱安定性の向上の観点から、Coを含むことが好ましい。
(Nickel compounds)
As the nickel compound, a known compound can be used as long as it is a compound containing nickel. The nickel compound may contain an element other than nickel, and preferably contains a metal element. Examples of the metal element include Co, Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti, and Al, and various metal elements can be included depending on required characteristics. The nickel compound preferably contains Co, for example, from the viewpoint of improving cycle characteristics and improving thermal stability during charging.

ニッケル化合物は、上述したリチウムニッケル複合酸化物の粒子10のリチウムとホウ素を除いた組成と同様の組成とすることができる。ニッケル化合物は、例えば、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、元素Mの物質量(モル)比が、Ni:Co:M=(1−x−y):x:y(ただし、0.05≦x≦0.35、0≦y≦0.35、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表されてもよい。なお、各金属の物質量比の好ましい範囲は、上述した範囲と同様であるため記載を省略する。   The nickel compound can have the same composition as that of the lithium nickel composite oxide particles 10 except for lithium and boron. The nickel compound has, for example, a ratio of nickel (Ni), cobalt (Co), and element M (molar amount) of Ni: Co: M = (1-xy): x: y (however, 0 0.05 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.35, and M may be represented by at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti, and Al). In addition, since the preferable range of substance amount ratio of each metal is the same as the range mentioned above, description is abbreviate | omitted.

また、ニッケル化合物は、ニッケルを含む水酸化物(ニッケル水酸化物)、酸化物(ニッケル酸化物)、炭酸塩(ニッケル炭酸塩)、硫酸塩、塩化物などであってもよく、これらの中でも、リチウム化合物との反応性、及び、不純物となるアニオンを低減するという観点から、好ましくはニッケル水酸化物、ニッケル酸化物、及び、ニッケル炭酸塩のうちの少なくとも一種であり、より好ましくはニッケル水酸化物、及び、ニッケル酸化物のうちの少なくとも一種である。例えば、ニッケル化合物として酸化ニッケルを用いた場合、得られる正極活物質の組成のばらつきを低減することができ、得られる正極活物質において、ホウ素化合物に由来するホウ素が、一次粒子中に固溶し、かつ、二次粒子全体において、均一に分布することができる。なお、ニッケル化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。   Further, the nickel compound may be a hydroxide containing nickel (nickel hydroxide), oxide (nickel oxide), carbonate (nickel carbonate), sulfate, chloride, and the like. From the viewpoint of reducing the reactivity with the lithium compound and the anion that becomes an impurity, it is preferably at least one of nickel hydroxide, nickel oxide, and nickel carbonate, more preferably nickel water. It is at least one of oxide and nickel oxide. For example, when nickel oxide is used as the nickel compound, variation in composition of the obtained positive electrode active material can be reduced. In the obtained positive electrode active material, boron derived from the boron compound is dissolved in the primary particles. And it can distribute uniformly in the whole secondary particle. In addition, you may use a nickel compound individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

なお、ニッケル化合物の製造方法は、上記組成を有するものであれば、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。図3(A)及び図3(B)は、混合工程(ステップS10)に用いるニッケル化合物の製造方法の一例を示した図である。例えば、図3(A)に示すように、Ni、及び、任意に、Co、及び元素Mを含む水溶液を用いて、晶析(ステップS1)によりニッケル水酸化物を製造し、ニッケル水酸化物を混合工程(ステップS10)に用いてもよい。また、例えば、図3(B)に示すように、晶析(ステップS1)後に得られたニッケル水酸化物を、熱処理(ステップS2)し、少なくとも一部をニッケル酸化物とした後、混合工程(ステップS10)に用いてもよい。晶析(ステップS1)により得られた前駆体(ニッケル水酸化物/ニッケル酸化物)を用いて正極活物質を製造した場合、粒子間で組成、物性等がより均一な正極活物質を得ることができる。   In addition, the manufacturing method of a nickel compound will not be specifically limited if it has the said composition, A well-known method can be used. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an example of a method for producing a nickel compound used in the mixing step (step S10). For example, as shown in FIG. 3A, nickel hydroxide is produced by crystallization (step S1) using an aqueous solution containing Ni and optionally Co and element M, and nickel hydroxide is obtained. May be used in the mixing step (step S10). Further, for example, as shown in FIG. 3B, the nickel hydroxide obtained after crystallization (step S1) is heat-treated (step S2), and at least part of the nickel hydroxide is changed to nickel oxide, followed by a mixing step. You may use for (step S10). When a positive electrode active material is produced using a precursor (nickel hydroxide / nickel oxide) obtained by crystallization (step S1), a positive electrode active material having a more uniform composition, physical properties, etc. among particles is obtained. Can do.

水酸化ニッケルを熱処理(ステップS2)する場合、熱処理の温度は、例えば、105℃以上750℃以下とすることができ、すべての水酸化ニッケルを酸化ニッケルに変換する場合は、400℃以上とすることが好ましい。熱処理時間は、特に限定されないが、例えば、1時間以上であり、5時間以上15時間以下が好ましい。また、熱処理を行う雰囲気は、特に限定されず、非還元性雰囲気であればよいが、簡易的に行える空気気流中で行ってもよい。   When the nickel hydroxide is heat-treated (step S2), the temperature of the heat treatment can be, for example, 105 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. When all the nickel hydroxide is converted to nickel oxide, the temperature is 400 ° C. or higher. It is preferable. Although heat processing time is not specifically limited, For example, it is 1 hour or more, and 5 hours or more and 15 hours or less are preferable. Moreover, the atmosphere which heat-processes is not specifically limited, What is necessary is just a non-reducing atmosphere, but you may carry out in the airflow which can be performed easily.

(リチウム化合物)
リチウム化合物は、リチウムを含む化合物あれば、公知の化合物を用いることができ、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、酸化リチウム、硝酸リチウム、塩化リチウム、及び、硫酸リチウムの少なくとも一種を用いてもよい。リチウム化合物としては、ニッケル化合物との反応性、及び、不純物を低減するという観点から、水酸化リチウム、酸化リチウム、炭酸リチウムが好ましく、水酸化リチウムがより好ましい。なお、リチウム化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。
(Lithium compound)
As long as the lithium compound is a compound containing lithium, a known compound can be used. For example, at least one of lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium oxide, lithium nitrate, lithium chloride, and lithium sulfate may be used. . As the lithium compound, lithium hydroxide, lithium oxide, and lithium carbonate are preferable, and lithium hydroxide is more preferable from the viewpoint of reactivity with the nickel compound and reduction of impurities. In addition, you may use a lithium compound individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

例えば、酸化ニッケル(NiO)と水酸化リチウム(LiOH)を混合し、700℃以上800℃以下で反応させると下記の式(1)の反応によりリチウムニッケル複合酸化物が生成する。
式(1):NiO+LiOH+1/4O→LiNiO+1/2H
For example, when nickel oxide (NiO) and lithium hydroxide (LiOH) are mixed and reacted at 700 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, a lithium nickel composite oxide is generated by the reaction of the following formula (1).
Formula (1): NiO + LiOH + 1 / 4O 2 → LiNiO 2 + 1 / 2H 2 O

なお、酸化ニッケルは、上述したように、コバルト、元素Mなどの他の金属元素を含んでもよく、後述するようにホウ素(B)を含んでもよい。また、混合工程(ステップS10)に用いる材料として、酸化ニッケルを用いる場合、後の焼成工程(ステップS20)において、ホウ素をリチウムニッケル複合酸化物中に容易に固溶させることができる。   The nickel oxide may contain other metal elements such as cobalt and the element M as described above, and may contain boron (B) as described later. Further, when nickel oxide is used as the material used in the mixing step (step S10), boron can be easily dissolved in the lithium nickel composite oxide in the subsequent firing step (step S20).

(ホウ素化合物)
ホウ素化合物は、ホウ素を含む化合物であり、公知の化合物を用いることができる。ホウ素化合物としては、入手の容易性、不純物の低減との観点から、ホウ酸(HBO)、酸化ホウ素(B)、及び、メタホウ酸リチウム(LiBO)のうち少なくとも一種が好ましく、ホウ酸、及び、酸化ホウ素のうち少なくとも一種がより好ましい。なお、ホウ素化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。
(Boron compound)
The boron compound is a compound containing boron, and a known compound can be used. As the boron compound, at least one of boric acid (H 3 BO 3 ), boron oxide (B 2 O 3 ), and lithium metaborate (LiBO 2 ) is used from the viewpoint of availability and reduction of impurities. Preferably, at least one of boric acid and boron oxide is more preferable. In addition, you may use a boron compound individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

(混合方法)
ニッケル化合物とリチウム化合物とニオブ化合物は、微粉が生じない程度に十分に混合することが好ましい。混合が不十分である場合、得られる正極活物質の個々の粒子間でLi/Meにばらつきが生じ、十分な電池特性を得ることができない場合がある。なお、混合には、一般的な混合機を使用することができる。混合機としては、例えば、シェーカーミキサー、レーディゲミキサ、ジュリアミキサ、Vブレンダなどを用いることができる。
(Mixing method)
It is preferable that the nickel compound, the lithium compound, and the niobium compound are sufficiently mixed so that no fine powder is generated. When mixing is insufficient, Li / Me varies among individual particles of the obtained positive electrode active material, and sufficient battery characteristics may not be obtained. In addition, a general mixer can be used for mixing. As the mixer, for example, a shaker mixer, a Laedige mixer, a Julia mixer, a V blender, or the like can be used.

[焼成工程(ステップS20)]
次いで、上記の混合工程(ステップS10)により得られた混合物を焼成する(ステップS20)。ホウ素化合物とともに、ニッケル化合物及びリチウム化合物を焼成することにより、ホウ素化合物を含むリチウムニッケル複合酸化物の粒子を得ることができる。また、ホウ素の少なくとも一部は、リチウムニッケル複合酸化物の粒子中に固溶することが好ましい。
[Baking process (step S20)]
Next, the mixture obtained by the above mixing process (step S10) is baked (step S20). By firing the nickel compound and the lithium compound together with the boron compound, particles of the lithium nickel composite oxide containing the boron compound can be obtained. Moreover, it is preferable that at least a part of boron is solid-dissolved in the particles of the lithium nickel composite oxide.

焼成温度としては700℃以上800℃以下が好ましい。焼成温度が700℃未満である場合、焼成反応の速度が遅く、工業的に不利になることがある。また、焼成温度が800℃を超える場合、生成したリチウムニッケル複合酸化物が分解反応を起こし、リチウムニッケル複合酸化物の収率が低下するとともに、過剰な結晶成長を起こし、電池特性、特にサイクル特性を低下させることがある。   The firing temperature is preferably 700 ° C. or higher and 800 ° C. or lower. When the calcination temperature is less than 700 ° C., the rate of the calcination reaction is slow, which may be industrially disadvantageous. In addition, when the firing temperature exceeds 800 ° C., the generated lithium nickel composite oxide undergoes a decomposition reaction, the yield of the lithium nickel composite oxide decreases, and excessive crystal growth occurs, resulting in battery characteristics, particularly cycle characteristics. May be reduced.

焼成時間は、焼成反応が十分行われる範囲であれば特に限定されないが、例えば、3時間以上20時間以下、好ましくは5時間以上10時間である。また、焼成時の雰囲気は、酸素雰囲気が好ましく、酸素濃度が100容量%の雰囲気であってもよい。   The firing time is not particularly limited as long as the firing reaction is sufficiently performed. For example, the firing time is 3 hours to 20 hours, preferably 5 hours to 10 hours. The atmosphere during firing is preferably an oxygen atmosphere, and may be an atmosphere having an oxygen concentration of 100% by volume.

[付着工程(ステップS30)]
次いで、焼成により得られたリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する有機金属化合物を溶媒に溶解させて得られたコーティング液を付着させる(付着工程:ステップS30)。コーティング液の製造方法、及び、付着方法は、特に限定されず公知の方法を用いることができるが、以下の方法で行うことが好ましい。
[Adhesion Step (Step S30)]
Next, an organometallic compound containing one or more of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) is dissolved in a solvent on the particle surface of the lithium nickel composite oxide obtained by firing. The applied coating solution is attached (attachment step: step S30). The manufacturing method and the adhesion method of the coating liquid are not particularly limited, and a known method can be used, but the following method is preferable.

(コーティング液)
コーティング液は、上記の有機金属化合物を溶媒に溶解させて得られる(図2、ステップS31)。有機金属化合物は、アルコキシ基を有する金属アルコキシド、及び、前記金属アルコキシドのアルコキシ基の少なくとも一つがアセチルアセトナート、又は、アルキルアセトアセテートで置換された金属キレート化合物のうちの少なくとも一種である。
(Coating solution)
The coating liquid is obtained by dissolving the organometallic compound in a solvent (FIG. 2, step S31). The organometallic compound is at least one of a metal alkoxide having an alkoxy group and a metal chelate compound in which at least one of the alkoxy groups of the metal alkoxide is substituted with acetylacetonate or alkyl acetoacetate.

有機金属化合物としては、例えば、ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち一種以上のアルコキシド(以下、これらをまとめて「金属アルコキド」ともいう。)が挙げられる。金属アルコキシドとしては、例えば、エトキシド(M’(OC)、テトラプロポキシド(M’(OC)、テトラブトキシド(M’(OC)から選択される1種、又は、2種以上が好ましい(ただし、M’は、ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち一種以上を示す)。なお、有機金属化合物は、1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the organometallic compound include one or more alkoxides of silicon, zinc, and aluminum (hereinafter, these are collectively referred to as “metal alkoxide”). As the metal alkoxide, for example, selected from ethoxide (M ′ (OC 2 H 5 ) n ), tetrapropoxide (M ′ (OC 3 H 7 ) n ), and tetrabutoxide (M ′ (OC 4 H 9 ) n ) 1 type or 2 types or more are preferable (however, M 'shows 1 or more types in silicon, zinc, and aluminum). In addition, you may use an organometallic compound individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

また、有機金属化合物としては、金属アルコキドの有するアルコキド基の少なくとも1つがアセチルアセトナート、又は、アルキルアセトアセテートで置換された化合物(金属錯体)であってもよく、すべてのアルコキシド基がアセチルアセトナート、又は、アルキルアセトアセテートで置換されたアセチルアセトナート金属錯体、又は、アルキルアセトアセテート金属錯体であってもよい。アセチルアセトナート金属錯体としては、例えば、一般式:M’(CまたはM’(CHC(O)CHC(O)CHで表される化合物が挙げられ、アルキルアセトアセテート金属錯体としては、一般式:M’(C又はM’(CHC(O)CHC(O)OCで表される化合物が挙げられる。 In addition, as the organometallic compound, at least one of the alkoxide groups of the metal alkoxide may be acetylacetonate or a compound (metal complex) substituted with alkylacetoacetate, and all the alkoxide groups may be acetylacetonate. Alternatively, it may be an acetylacetonate metal complex substituted with an alkyl acetoacetate or an alkyl acetoacetate metal complex. Examples of the acetylacetonate metal complex include compounds represented by the general formula: M ′ (C 5 H 7 O 2 ) n or M ′ (CH 3 C (O) CHC (O) CH 3 ) n. Examples of the alkyl acetoacetate metal complex include compounds represented by the general formula: M ′ (C 6 H 9 O 3 ) n or M ′ (CH 3 C (O) CHC (O) OC 2 H 5 ) n. It is done.

例えば、亜鉛を含む有機金属化合物の場合、アセチルアセトナート金属錯体が好ましく用いられる。また、アルミニウムを含む有機金属化合物の場合、アルコキシド基の一部が、エチルアセトアセトナートで置換された金属キレート化合物が好ましい。   For example, in the case of an organometallic compound containing zinc, an acetylacetonate metal complex is preferably used. In the case of an organometallic compound containing aluminum, a metal chelate compound in which a part of the alkoxide group is substituted with ethyl acetoacetonate is preferable.

これらの有機金属化合物を用いた場合、金属M’および酸素、炭素、水素のみから構成されているため、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面にケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物を含む被膜(被覆層)を形成した際に、二次電池における充放電反応の阻害要因となるアニオンの形成が抑制され、また、各種有機溶媒に可溶であるため、コーティング液の調製が容易である。   When these organometallic compounds are used, since they are composed of only metal M ′ and oxygen, carbon, and hydrogen, the surfaces of the lithium nickel composite oxide particles include at least one of silicon, zinc, and aluminum. When a coating film (coating layer) containing a compound is formed, the formation of anions that inhibit charge / discharge reactions in secondary batteries is suppressed, and because it is soluble in various organic solvents, the coating solution can be prepared. Easy.

コーティング液を調製するための溶媒としては、特に限定されず、公知の溶媒を用いることができるが、調整の容易性等の観点から、炭素数が4以下の低級アルコールが好ましい。低級アルコールとしては、例えば、エチルアルコール(エタノール)、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、テトラブチルアルコールなどが挙げられる。低級アルコールを用いた場合、アルコキシドの溶解度が高く、粘度が低いため、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面に容易に塗付できる。なお、高級アルコールを用いた場合、粘性が高く噴霧しにくいことがある。   The solvent for preparing the coating liquid is not particularly limited, and a known solvent can be used, but a lower alcohol having 4 or less carbon atoms is preferable from the viewpoint of ease of adjustment. Examples of the lower alcohol include ethyl alcohol (ethanol), n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, tetrabutyl alcohol and the like. When a lower alcohol is used, the solubility of the alkoxide is high and the viscosity is low, so that it can be easily applied to the surface of the lithium nickel composite oxide particles. In addition, when higher alcohol is used, the viscosity may be high and spraying may be difficult.

また、アセチルアセトンなどのアルコール以外の有機溶媒を加えることで溶液の粘度調整を行い、噴霧に適したケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物溶液を得ることができる。なお、アセチルアセトンは、有機金属化合物の有するアルコキシ基の一部をキレート化(修飾)して、加水分解の速度を調整することができる。   Further, the viscosity of the solution is adjusted by adding an organic solvent other than alcohol such as acetylacetone, and a compound solution containing at least one of silicon, zinc, and aluminum suitable for spraying can be obtained. In addition, acetylacetone can chelate (modify) a part of alkoxy group which an organometallic compound has, and can adjust the rate of hydrolysis.

図4(A)及び図4(B)は、コーティング液を調整する方法の一例を示した図である。図4(A)に示すように、溶媒と有機金属化合物を混合(ステップS31)した後、有機金属化合物の少なくとも一部を、例えば水を添加して、加水分解(ステップS32)させてもよい。有機金属化合物の少なくとも一部を加水分解させたコーティング液を用いた場合、リチウムニッケル複合酸化物の粒子の表面とケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物との結合が強くなり、被覆層をより確実に形成させることができる。これは有機金属化合物の加水分解により生成する重合物がリチウムニッケル複合酸化物表面に被膜(例、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム)を形成しやすいことや、加水分解物が持つ酸素−水素結合(−OH)からリチウムニッケル複合酸化物表面の酸素との結合ができやすいためと考えられる。なお、水の混合量は、添加した有機金属化合物100質量部に対して、好ましくは10質量部以上50重量部以下である。また、例えば、水の混合量は、有機金属化合物に含まれるアルコキシ基に対して、0.5モル倍以上2モル倍以下であってもよく、十分な加水分解を行うという観点から、1.0倍以上であってもよい。   FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing an example of a method for adjusting the coating liquid. As shown in FIG. 4A, after mixing the solvent and the organometallic compound (step S31), at least a part of the organometallic compound may be hydrolyzed (step S32) by adding water, for example. . When a coating liquid obtained by hydrolyzing at least a part of the organometallic compound is used, the bond between the surface of the lithium nickel composite oxide particles and the compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum is strengthened. A coating layer can be formed more reliably. This is because the polymer produced by hydrolysis of the organometallic compound tends to form a film (eg, silicon oxide, zinc oxide, aluminum oxide) on the surface of the lithium nickel composite oxide, and the oxygen-hydrogen bond of the hydrolyzate This is probably because (—OH) can be easily combined with oxygen on the surface of the lithium nickel composite oxide. The amount of water mixed is preferably 10 parts by weight or more and 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the added organometallic compound. In addition, for example, the amount of water mixed may be 0.5 mol times or more and 2 mol times or less with respect to the alkoxy group contained in the organometallic compound. It may be 0 times or more.

なお、加水分解(ステップS32)後に得られた溶液は、コーティング液としてそのまま用いてもよく、コーティングに適した濃度となるように、さらに溶媒で希釈して用いてもよい。また、コーティング液中、有機金属化合物の添加量(混合量)は、例えば、コーティング溶液全体に対して、0.2質量%以上10質量%以下であってもよく、0.5質量%以上5質量%以下であってもよい。   The solution obtained after hydrolysis (step S32) may be used as it is as a coating solution, or may be further diluted with a solvent so as to have a concentration suitable for coating. Moreover, the addition amount (mixing amount) of the organometallic compound in the coating solution may be, for example, 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the entire coating solution. The mass% or less may be sufficient.

また、図4(B)に示すように、溶媒と有機金属化合物を混合する際に、キレート剤を混合してもよい(ステップS31)。キレート剤としては、例えば、アセチルアセトンなどを用いることができる。また、加水分解(ステップS32)後に得られた溶液に、溶媒とグリコール類とを混合して、希釈(ステップS33)してもよい。グリコール類は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ヘキシレングリコールから選択される1種類以上を用いることが好ましく、これらの中でも、低価格で取り扱いも容易な点から、水または低級アルコールに易溶なポリエチレングリコール及び/又はポリプロピレングリコールがより好ましい。溶媒とともに、水溶性グリコール類を微量添加して希釈する(ステップS33)ことにより、被覆時の膜均一性の改善や乾燥時に起こる膜割れ、剥がれの発生を回避することができる。グリコール類の添加量は、例えば、有機金属化合物100質量部に対して2質量部以上20質量部以下添加する。   Further, as shown in FIG. 4B, a chelating agent may be mixed when the solvent and the organometallic compound are mixed (step S31). As the chelating agent, for example, acetylacetone can be used. Alternatively, the solution obtained after hydrolysis (step S32) may be diluted by mixing a solvent and glycols (step S33). As the glycol, it is preferable to use one or more selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, and hexylene glycol. Among these, polyethylene glycol that is easily soluble in water or lower alcohol from the viewpoint of low cost and easy handling. And / or polypropylene glycol is more preferred. By adding a small amount of water-soluble glycol together with the solvent and diluting (step S33), it is possible to improve the film uniformity during coating and to avoid the occurrence of film cracking and peeling during drying. The addition amount of glycols is, for example, 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organometallic compound.

(付着方法)
リチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、上記のコーティング液を付着させる方法としては、粒子表面に、コーティング液が均一に付着する方法であれば、公知の方法を用いることができ、例えば、リチウムニッケル複合酸化物とコーティング液とを混合して、付着させてもよい。また、コーティング液をより均一に付着させるという観点から、リチウムニッケル複合酸化物の粒子を攪拌混合しつつ、有機金属化合物溶液を液滴状にして噴霧する方法が好ましい。
(Adhesion method)
As a method for adhering the coating liquid to the particle surface of the lithium nickel composite oxide, a known method can be used as long as the coating liquid uniformly adheres to the particle surface. For example, lithium nickel The composite oxide and the coating liquid may be mixed and adhered. Further, from the viewpoint of more uniformly attaching the coating liquid, a method of spraying the organometallic compound solution in droplets while stirring and mixing the particles of the lithium nickel composite oxide is preferable.

コーティング液の混合量(添加量)は、付着させるケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物の量と、添加するコーティング液中のケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物(有機金属化合物/有機金属化合物の加水分解物)の濃度によって、適宜調整できるが、好ましくは、リチウムニッケル複合酸化物全体に対して5質量%以上25質量%以下である。コーティング液の混合量が上記範囲を超える場合、混合物がペースト状になりその後の取り扱いが著しく困難になることがある。   The mixing amount (addition amount) of the coating liquid includes the amount of the compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum to be deposited, and at least one of silicon, zinc, and aluminum in the coating liquid to be added. Although it can adjust suitably with the density | concentration of a compound (the organometallic compound / hydrolyzate of an organometallic compound), Preferably it is 5 to 25 mass% with respect to the whole lithium nickel composite oxide. When the mixing amount of the coating liquid exceeds the above range, the mixture may become a paste and the subsequent handling may be extremely difficult.

[乾燥工程(ステップS40)]
次いで、コーティング液が付着した上記リチウムニッケル複合酸化物を乾燥する(ステップS40)。乾燥(ステップS40)により、不要な溶媒成分を除去することができる。また、乾燥工程(ステップS40)中、リチウムニッケル複合酸化物の粒子表面にコーティング液中の有機金属化合物/有機金属化合物の加水分解物が吸着結合する。なお、乾燥工程(ステップS40)は、上記の付着工程(ステップS30)と同時に行ってもよく、別々に行ってもよい。
[Drying Step (Step S40)]
Next, the lithium nickel composite oxide to which the coating liquid is attached is dried (step S40). Unnecessary solvent components can be removed by drying (step S40). Further, during the drying step (step S40), the organometallic compound / organometallic compound hydrolyzate in the coating solution is adsorbed and bonded to the surface of the lithium nickel composite oxide particles. In addition, a drying process (step S40) may be performed simultaneously with said adhesion process (step S30), and may be performed separately.

乾燥温度は、特に限定されないが、例えば、50℃以上200℃以下である。溶媒として、アルコールを用いた場合、乾燥温度は、50℃以上150℃以下であってもよい。また、加水分解(ステップS32)を行った後、希釈(ステップS34)の溶媒として、水などの水系溶媒を用いた場合、乾燥温度は、100℃以上200℃以下であってもよい。   Although a drying temperature is not specifically limited, For example, they are 50 degreeC or more and 200 degrees C or less. When alcohol is used as the solvent, the drying temperature may be 50 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Moreover, after performing hydrolysis (step S32), when aqueous solvents, such as water, are used as a solvent of dilution (step S34), 100 degreeC or more and 200 degrees C or less may be sufficient as drying temperature.

また、乾燥時間は、溶媒が蒸発して、粒子間の粘着が発生しない程度とすれば、特に限定されず、例えば1時間以上5時間以下である。乾燥雰囲気は、特に限定されないが、取り扱いの容易性やコストの観点から、酸性雰囲気(例えば、大気雰囲気)としてもよい。   The drying time is not particularly limited as long as the solvent evaporates and adhesion between particles does not occur. For example, the drying time is 1 hour or more and 5 hours or less. The drying atmosphere is not particularly limited, but may be an acidic atmosphere (for example, an air atmosphere) from the viewpoint of ease of handling and cost.

なお、図5に示すように、ホウ素を含むリチウムニッケル複合酸化物は、晶析(ステップS1’)の際にホウ素を含む化合物(ホウ素を含む塩)として添加してもよい。これにより、得られるニッケル化合物中にホウ素を均一に含むことができる。次いで、ホウ素を含むニッケル化合物とリチウム化合物とを混合し(ステップS10’)、焼成すること(ステップS20)により、ホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物を得ることができる。なお、上述した混合工程(ステップS10)において、ホウ素化合物を混合した場合、得られるリチウムニッケル複合酸化物において、容易に狙ったホウ素添加量に調整することができる。   As shown in FIG. 5, the lithium nickel composite oxide containing boron may be added as a compound containing boron (a salt containing boron) during crystallization (step S1 '). Thereby, boron can be uniformly contained in the obtained nickel compound. Next, a nickel compound containing boron and a lithium compound are mixed (step S10 ') and fired (step S20), whereby a lithium nickel composite oxide containing boron can be obtained. In the above-described mixing step (step S10), when a boron compound is mixed, the obtained lithium nickel composite oxide can be easily adjusted to the targeted boron addition amount.

3.非水系電解質二次電池
上述した本実施形態の製造方法で得られる正極活物質10は、非水系電解質二次電池(以下、「二次電池」ともいう。)の正極に好適に用いることができる。二次電池は、例えば、正極、負極および非水系電解液、セパレータを備える。また、二次電池は、例えば、正極、負極および固体電解液を備えてもよい。また、二次電池は、一般の非水系電解質二次電池と同様の構成要素により構成されてもよい。
3. Non-aqueous electrolyte secondary battery The positive electrode active material 10 obtained by the manufacturing method of this embodiment described above can be suitably used for the positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter also referred to as “secondary battery”). . The secondary battery includes, for example, a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator. In addition, the secondary battery may include, for example, a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. Further, the secondary battery may be composed of the same components as those of a general non-aqueous electrolyte secondary battery.

以下、正極、負極および非水系電解液、セパレータを備える二次電池について説明する。なお、以下で説明する実施形態は例示に過ぎず、本発明の非水系電解質二次電池は、本明細書に記載されている実施形態を基に、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、本実施形態の非水系電解質二次電池は、その用途を特に限定するものではない。   Hereinafter, a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator will be described. The embodiment described below is merely an example, and the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be variously modified based on the knowledge of those skilled in the art based on the embodiment described in the present specification. It can be implemented in an improved form. Further, the use of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is not particularly limited.

(a)正極
上記の正極活物質100を用いて、例えば、以下のようにして、非水系電解質二次電池の正極を作製することができる。
(A) Positive electrode Using the positive electrode active material 100 described above, for example, a positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be produced as follows.

まず、粉末状の正極活物質100、導電材、結着剤を混合し、さらに必要に応じて活性炭、粘度調整等の目的の溶剤を添加し、これを混練して正極合剤ペーストを作製する。本実施形態に係る正極活物質100を用いて作製された正極合剤ペースは、ゲル化の発生が非常に抑制される。   First, a powdered positive electrode active material 100, a conductive material, and a binder are mixed, and if necessary, a target solvent such as activated carbon and viscosity adjustment is added and kneaded to prepare a positive electrode mixture paste. . In the positive electrode mixture pace produced using the positive electrode active material 100 according to this embodiment, the occurrence of gelation is greatly suppressed.

その正極合剤ペースト中のそれぞれの混合比は、特に限定されず、例えば、溶剤を除いた正極合剤の固形分の全質量を100質量部とした場合、正極活物質100を60〜95質量部とし、導電材を1〜20質量部とし、結着剤を1〜20質量部とすることが好ましい。   Each mixing ratio in the positive electrode mixture paste is not particularly limited. For example, when the total solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the positive electrode active material 100 is 60 to 95 masses. The conductive material is preferably 1 to 20 parts by mass, and the binder is preferably 1 to 20 parts by mass.

得られた正極合剤ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させる。必要に応じ、電極密度を高めるべく、ロールプレス等により加圧してもよい。このようにして、シート状の正極を作製することができる。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断等をして、電池の作製に供することができる。ただし、正極の作製方法は、例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。   The obtained positive electrode mixture paste is applied to the surface of a current collector made of, for example, an aluminum foil and dried to disperse the solvent. If necessary, pressurization may be performed by a roll press or the like to increase the electrode density. In this way, a sheet-like positive electrode can be produced. The sheet-like positive electrode can be cut into an appropriate size or the like according to the target battery and used for battery production. However, the method for manufacturing the positive electrode is not limited to the illustrated one, and other methods may be used.

正極の作製にあたって、導電剤としては、例えば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)や、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料などを用いることができる。   In producing the positive electrode, as the conductive agent, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), carbon black materials such as acetylene black, ketjen black, and the like can be used.

結着剤は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。   The binder plays a role of holding the active material particles. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorine rubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulosic resin, polyacrylic. An acid or the like can be used.

なお、必要に応じ、正極活物質100、導電材、活性炭を分散させ、結着剤を溶解する溶剤を正極合剤に添加する。溶剤としては、具体的には、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。また、正極合剤には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加することができる。   If necessary, a positive electrode active material 100, a conductive material, and activated carbon are dispersed, and a solvent that dissolves the binder is added to the positive electrode mixture. Specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used as the solvent. In addition, activated carbon can be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

(b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金等、あるいは、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合剤を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用する。
(B) Negative electrode For the negative electrode, metallic lithium, lithium alloy, or the like, or a negative electrode mixture in which a binder is mixed with a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, and an appropriate solvent is added. Is applied to the surface of a metal foil current collector such as copper, dried, and compressed to increase the electrode density as necessary.

負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂等の有機化合物焼成体、コークス等の炭素物質の粉状体を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、PVDF等の含フッ素樹脂等を用いることができ、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。   As the negative electrode active material, for example, natural graphite, artificial graphite, a fired organic compound such as phenol resin, or a powdery carbon material such as coke can be used. In this case, as the negative electrode binder, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as in the case of the positive electrode, and as a solvent for dispersing these active materials and the binder, N-methyl-2-pyrrolidone or the like can be used. Organic solvents can be used.

(c)セパレータ
正極と負極との間には、セパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン等の薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
(C) Separator A separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The separator separates the positive electrode and the negative electrode and retains the electrolyte, and a thin film such as polyethylene or polypropylene and a film having many minute holes can be used.

(d)非水系電解液
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
(D) Non-aqueous electrolyte The non-aqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

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

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO等、およびそれらの複合塩を用いることができる。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , or a composite salt thereof can be used.

さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤等を含んでいてもよい。   Furthermore, the non-aqueous electrolyte solution may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

(e)二次電池の形状、構成
二次電池の形状は、円筒型、積層型等、種々のものとすることができる。いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リード等を用いて接続し、電池ケースに密閉して、非水系電解質二次電池を完成させる。
(E) Shape and configuration of secondary battery The shape of the secondary battery can be various, such as a cylindrical type and a stacked type. In any case, the positive electrode and the negative electrode are laminated via a separator to form an electrode body, and the obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte and communicated with the positive electrode current collector and the outside. The positive electrode terminal and the negative electrode current collector and the negative electrode terminal communicating with the outside are connected using a current collecting lead or the like and sealed in a battery case to complete a non-aqueous electrolyte secondary battery. .

(f)特性
本実施形態に係る製造方法で得られた正極活物質100を用いた非水系電解質二次電池は、高容量かつ低い正極抵抗を有することができる。特に好ましい形態で得られた正極活物質100を用いた非水系電解質二次電池は、例えば、後述の実施例に示すような2032型コイン電池の正極に用いた場合、190mAh/g以上、好ましくは200mAh/g以上の高い初期放電容を得ることができる。
(F) Characteristics The nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material 100 obtained by the manufacturing method according to the present embodiment can have a high capacity and a low positive electrode resistance. The non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material 100 obtained in a particularly preferred form is, for example, 190 mAh / g or more, preferably when used for the positive electrode of a 2032 type coin battery as shown in the examples described later. A high initial discharge capacity of 200 mAh / g or more can be obtained.

次に、本発明の一実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法及び非水系電解質二次電池について、実施例により詳しく説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における正極活物質に含有される金属の分析方法及び正極活物質の各種評価方法は、以下の通りである。   Next, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the method for producing the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and the non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to examples. . The present invention is not limited to these examples. In addition, the analysis method of the metal contained in the positive electrode active material in an Example and a comparative example and the various evaluation methods of a positive electrode active material are as follows.

[粒子全体組成]
正極活物質を硝酸で溶解した後、ICP発光分光分析装置(株式会社島津製作所製、ICPS−8100)で測定した。
[Whole particle composition]
The positive electrode active material was dissolved in nitric acid, and then measured with an ICP emission spectroscopic analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, ICPS-8100).

[化合物種同定]
正極活物質をX線回折装置(PANALYTICAL社製、X‘Pert、PROMRD)により評価した。
[Identification of compound species]
The positive electrode active material was evaluated with an X-ray diffractometer (manufactured by PANALYTICAL, X′Pert, PROMRD).

[電池特性の評価]
(コイン電池の構造)
正極活物質の容量の評価には、図6に示す構造の2032型コイン電池CBA(以下、「コイン型電池CBA」という)を使用した。コイン型電池CBAは、ケースCAと、ケース内に収容された電極ELと、ウェーブワッシャーWWから構成されている。
[Evaluation of battery characteristics]
(Coin battery structure)
For the evaluation of the capacity of the positive electrode active material, a 2032 type coin battery CBA (hereinafter referred to as “coin type battery CBA”) having the structure shown in FIG. 6 was used. The coin-type battery CBA includes a case CA, an electrode EL housed in the case, and a wave washer WW.

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

また、電極は、正極PC、セパレータSEおよび負極NCとからなり、この順で並ぶように積層されており、正極PEが正極缶PCの内面に接触し、負極NEが負極缶NCの内面に接触するようにケースCAに収容されている。なお、ケースCAはガスケットGAを備えており、このガスケットGAによって、正極缶PCと負極缶NCとの間が非接触の状態を維持するように固定されている。   The electrode is composed of a positive electrode PC, a separator SE, and a negative electrode NC, which are stacked in this order. The positive electrode PE contacts the inner surface of the positive electrode can PC, and the negative electrode NE contacts the inner surface of the negative electrode can NC. It is accommodated in the case CA. The case CA includes a gasket GA, and the gasket GA is fixed so as to maintain a non-contact state between the positive electrode can PC and the negative electrode can NC.

また、ガスケットGAは、正極缶PCと負極缶NCとの隙間を密封してケースCAの内部と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。コイン型電池CBAは、以下のようにして作製した。   Further, the gasket GA also has a function of sealing the gap between the positive electrode can PC and the negative electrode can NC so as to block the inside and the outside of the case CA in an airtight and liquid tight manner. The coin-type battery CBA was produced as follows.

(コイン型電池の作製)
初めに、得られた正極活物質20.0gと、アセチレンブラック2.35gと、ポリフッ化ビニリデン1.18gをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させたスラリーをAl箔上に1cm2あたり正極活物質が5.0mg存在するように塗布したのち、120℃で30分間、大気中で乾燥し、NMPを除去した。正極活物質が塗布されたAl箔を幅66mmの短冊状に切り取り、荷重1.2tでロールプレスし正極2を作製した。正極2を直径13mmの円形に打ち抜き、真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。
次に、正極2を用いて、コイン型電池1を、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。この際、負極3には、直径14mmの円盤状に打ち抜かれたリチウム箔を用いた。
(Production of coin-type battery)
First, a slurry in which 20.0 g of the obtained positive electrode active material, 2.35 g of acetylene black, and 1.18 g of polyvinylidene fluoride were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was placed on an Al foil per 1 cm 2. After coating so that 5.0 mg of the positive electrode active material was present, it was dried in the air at 120 ° C. for 30 minutes to remove NMP. The Al foil coated with the positive electrode active material was cut into a strip shape having a width of 66 mm, and roll-pressed with a load of 1.2 t to prepare the positive electrode 2. The positive electrode 2 was punched into a circle having a diameter of 13 mm and dried at 120 ° C. for 12 hours in a vacuum dryer.
Next, using the positive electrode 2, the coin-type battery 1 was produced in a glove box in an Ar atmosphere in which the dew point was controlled at −80 ° C. At this time, a lithium foil punched into a disk shape having a diameter of 14 mm was used for the negative electrode 3.

初期放電容量は、コイン型電池10を製作してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(open circuit voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cmとしてカットオフ電圧4.3Vまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧3.0Vまで放電したときの放電容量を測定し、初期放電容量とした。 The initial discharge capacity is left for about 24 hours after the coin-type battery 10 is manufactured. After the open circuit voltage OCV (open circuit voltage) is stabilized, the current density with respect to the positive electrode is set to 0.1 mA / cm 2 and the cut-off voltage 4 The battery was charged to 3 V, and after a pause of 1 hour, the discharge capacity when discharged to a cutoff voltage of 3.0 V was measured and used as the initial discharge capacity.

[正極合剤ペースト安定性の評価方法]
正極合剤ペーストは、非水系電解質二次電池用正極活物質20.0g、導電助材としてカーボン粉末2.35g、結着剤としてKFポリマーL#7208(固形分8質量%)14.7g、溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)5.1gを自転公転ミキサーを用いて15分間混練して作製した。正極合剤ペーストの安定性は、作製した正極合剤ペーストを、ポリプロピレン製の密閉容器に入れ、室温で7日管保管した後、観察して評価した。目視確認及びガラス棒で粘度を確認し、流動性を維持しゲル化しなかったものを○、ガラス棒でかき混ぜようとしても固化してかき混ぜることが出来ずゲル化したものを×として評価した。
[Method of evaluating positive electrode mixture paste stability]
The positive electrode mixture paste was 20.0 g of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, 2.35 g of carbon powder as a conductive additive, 14.7 g of KF polymer L # 7208 (solid content 8 mass%) as a binder, As a solvent, 5.1 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was prepared by kneading for 15 minutes using a rotating and rotating mixer. The stability of the positive electrode mixture paste was evaluated by observing the prepared positive electrode mixture paste in a sealed polypropylene container and storing the tube at room temperature for 7 days. Viscosity was confirmed by visual check and a glass rod, and those that maintained fluidity and did not gel were evaluated as ◯, and those that gelled and could not be stirred even when trying to stir with a glass rod were evaluated as x.

(実施例1)
[リチウムニッケル複合酸化物]
公知技術で作製した平均粒子径13.0μmのニッケル複合酸化物(組成式:Ni0.87Co0.09Al0.04)3000gに、106μm篩を用いて106μm以下の部分を分取したホウ酸粉末(HBO、和光純薬製)7.46g添加した後、水酸化リチウム(LiOH)1005.15gを加えて混合した。混合は、シェーカーミキサー装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製TURBULA TypeT2C)を用いて行った。なお、上記ニッケル複合酸化物は、晶析法を用いて作製されたニッケル複合水酸化物を熱処理して得た。得られた混合物を酸素気流中(酸素:100容量%)にて750℃で8時間焼成し、冷却した後にハンマーミルで解砕して焼成粉末を得た。
(Example 1)
[Lithium nickel composite oxide]
Using a 106 μm sieve, a portion of 106 μm or less was fractionated into 3000 g of a nickel composite oxide (composition formula: Ni 0.87 Co 0.09 Al 0.04 O 2 ) having an average particle diameter of 13.0 μm prepared by a known technique. 7.46 g of the boric acid powder (H 3 BO 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and then 1005.15 g of lithium hydroxide (LiOH) was added and mixed. Mixing was performed using a shaker mixer apparatus (TURBULA Type T2C manufactured by Willy et Bacofen (WAB)). In addition, the said nickel composite oxide was obtained by heat-processing the nickel composite hydroxide produced using the crystallization method. The obtained mixture was calcined at 750 ° C. for 8 hours in an oxygen stream (oxygen: 100% by volume), cooled and then crushed with a hammer mill to obtain a calcined powder.

得られた焼成粉末は、ICP発光分光分析によりホウ素(B)を0.03質量%、リチウム(Li)を7.39質量%、ニッケル(Ni)を52.3質量%、コバルト(Co)を5.75質量%、アルミニウム(Al)を1.07質量%含有していることが確認され、Ni:Co:Alの物質量比は0.87:0.09:0.04であり、Ni、Co、Alに対するリチウムの物質量比は1.03であった。また、X線回折ではニッケル酸リチウム(LiNiO)に相当するピークのみが認められ、ホウ素化合物に類するピークは認められず、添加したホウ素はリチウムニッケル複合酸化物結晶中に固溶していることが確認された。 The fired powder obtained was 0.03% by mass of boron (B), 7.39% by mass of lithium (Li), 52.3% by mass of nickel (Ni), and cobalt (Co) by ICP emission spectroscopic analysis. 5.75% by mass and 1.07% by mass of aluminum (Al) were confirmed, and the substance ratio of Ni: Co: Al was 0.87: 0.09: 0.04. The mass ratio of lithium to Co, Al was 1.03. Further, in X-ray diffraction, only a peak corresponding to lithium nickelate (LiNiO 2 ) is observed, no peak similar to a boron compound is observed, and added boron is dissolved in the lithium nickel composite oxide crystal. Was confirmed.

[ケイ素を含むコーティング液の作製]
エチルアルコール19.42gにテトラエトキシシラン(Si(OC、東京化成工業株式会社製)0.22g、アセチルアセトン0.21g、純水濃度が10質量%となるように希釈したエチルアルコール溶液0.37gを加えて混合した後、60℃に加熱して撹拌し、テトラエトキシシランの加水分解物を含有するコーティング液を得た。
[Preparation of coating liquid containing silicon]
Ethyl alcohol diluted to 19.42 g of ethyl alcohol 0.22 g of tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 , manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 0.21 g of acetylacetone, and a pure water concentration of 10% by mass After adding 0.37 g of solution and mixing, it heated and stirred at 60 degreeC, and obtained the coating liquid containing the hydrolyzate of tetraethoxysilane.

[被覆]
転動流動コーティング装置(パウレック社製、MP−01)中に、上記ホウ素を0.03質量%含有するリチウムニッケル複合酸化物100gを装入し、混合しつつ上記テトラエトキシランの加水分解物を含有する被覆層形成用溶液を噴霧し、被覆させた。噴霧終了後、110℃で4時間乾燥させ、ケイ素化合物で被覆されたホウ素含有リチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として得た。
[Coating]
100 g of lithium nickel composite oxide containing 0.03% by mass of boron is charged into a tumbling fluidized coating apparatus (manufactured by Paulek, MP-01), and the hydrolyzate of tetraethoxylane is mixed with mixing. The coating layer forming solution contained was sprayed and coated. After the completion of spraying, it was dried at 110 ° C. for 4 hours to obtain a boron-containing lithium nickel composite oxide coated with a silicon compound as a positive electrode active material.

得られたリチウムイオン二次電池用正極活物質は、ICP発光分光分析によりケイ素を0.03質量%含有していることが確認された。また、エポキシ樹脂に埋め込んだのちにクロスポリッシャー加工して粒子断面を露出させたサンプルを調製し、エネルギー分散型X線分析(EDS)でケイ素の分布状態を確認したところ、ケイ素は粒子表面近傍のみに検出され、得られた正極活物質は、微量のホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、テトラエトキシシランおよびその加水分解物を含有する被膜が形成されたものであることが確認された。   The obtained positive electrode active material for a lithium ion secondary battery was confirmed to contain 0.03% by mass of silicon by ICP emission spectroscopic analysis. In addition, after embedding in an epoxy resin and preparing a sample that was cross-polished to expose the cross section of the particles, the state of silicon distribution was confirmed by energy dispersive X-ray analysis (EDS). The positive electrode active material detected and detected was confirmed to have a film containing tetraethoxysilane and its hydrolyzate formed on the surface of lithium nickel composite oxide particles containing a small amount of boron. It was done.

得られた正極活物質を用いて、前述の方法で評価用コイン電池を作製し、前述の評価方法で初期放電容量を測定したところ、200mAh/gを示した。また、前述の方法で正極合剤ペーストの安定性評価を行ったところ、保管後の正極合剤ペーストは流動性を維持しており、安定性評価結果は〇であった。   Using the obtained positive electrode active material, a coin cell for evaluation was prepared by the above-described method, and the initial discharge capacity was measured by the above-described evaluation method, which showed 200 mAh / g. Further, when the stability of the positive electrode mixture paste was evaluated by the above-described method, the positive electrode mixture paste after storage maintained fluidity, and the stability evaluation result was ◯.

(実施例2)
コーティング液として、以下の溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、亜鉛化合物被覆したホウ素含有リチウムニッケル複合酸化物を合成した。
[亜鉛を含むコーティング液]
エチルアルコール19.81gに亜鉛(II)アセチルアセトナート(Zn(C、東京化成工業株式会社製)0.27g、純水濃度が10質量%となるように希釈したエチルアルコール溶液0.19gを加えて混合した後、60℃に加熱して撹拌し、ジエトキシ亜鉛の加水分解物を含有する被覆層形成用溶液を得た。
(Example 2)
A boron-containing lithium nickel composite oxide coated with a zinc compound was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the following solution was used as the coating solution.
[Coating solution containing zinc]
Ethyl diluted to 19.81 g of ethyl alcohol with 0.27 g of zinc (II) acetylacetonate (Zn (C 5 H 7 O 2 ) 2 , manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and a pure water concentration of 10% by mass After adding and mixing the alcohol solution 0.19g, it heated and stirred at 60 degreeC, and obtained the solution for coating layer formation containing the hydrolyzate of diethoxy zinc.

得られた正極活物質は、ICP発光分光分析により亜鉛を0.07質量%含有していることが確認された。また、実施例1と同様の方法により亜鉛の分布状態を確認したところ、亜鉛は粒子表面近傍のみに検出され、得られた正極活物質は、微量のホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、ジエトキシ亜鉛およびその加水分解物を含有する被膜が形成されたものであることが確認された。   The obtained positive electrode active material was confirmed to contain 0.07% by mass of zinc by ICP emission spectroscopic analysis. Further, when the zinc distribution state was confirmed by the same method as in Example 1, zinc was detected only in the vicinity of the particle surface, and the obtained positive electrode active material was particles of lithium nickel composite oxide containing a small amount of boron. It was confirmed that a coating containing diethoxyzinc and its hydrolyzate was formed on the surface.

前記正極活物質を用いて、前述の方法で評価用コイン電池を作製し、前述の評価方法で初期放電容量を測定したところ、201mAh/gを示した。また、前述の方法で正極合剤ペーストの安定性評価を行ったところ、保管後の正極合剤ペーストは流動性を維持しており、安定性評価結果は〇であった。   Using the positive electrode active material, a coin cell for evaluation was prepared by the above-described method, and the initial discharge capacity was measured by the above-described evaluation method. As a result, it was 201 mAh / g. Further, when the stability of the positive electrode mixture paste was evaluated by the above-described method, the positive electrode mixture paste after storage maintained fluidity, and the stability evaluation result was ◯.

(実施例3)
コーティング液として、以下の溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、アルミニウム化合物被覆したホウ素含有リチウムニッケル複合酸化物を合成した。
[アルミニウム化合物被膜形成用溶液]
エチルアルコール19.63gにアルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート(Al(OC(C)、川研ファインケミカル株式会社製)0.28g、純水濃度が10質量%となるように希釈したエチルアルコール溶液0.37gを加えて混合した後、60℃に加熱して撹拌し、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレートの加水分解物を含有する被覆層形成用溶液を得た。
(Example 3)
A boron-containing lithium nickel composite oxide coated with an aluminum compound was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the following solution was used as the coating solution.
[Aluminum compound coating solution]
To 19.63 g of ethyl alcohol, 0.28 g of aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate (Al (OC 3 H 7 ) 2 (C 6 H 9 O 3 ), manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) and a pure water concentration of 10% by mass After adding 0.37 g of the diluted ethyl alcohol solution and mixing, the mixture was heated to 60 ° C. and stirred to obtain a coating layer forming solution containing a hydrolyzate of aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate.

得られた正極活物質は、ICP発光分光分析によりアルミニウムを0.02質量%含有していることが確認された。また、実施例1と同様の方法によりアルミニウムの分布状態を確認したところ、アルミニウムは粒子表面近傍のみに検出され、得られた正極活物質は、微量のホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレートおよびその加水分解物を含有する被膜が形成されたものであることが確認された。   The obtained positive electrode active material was confirmed to contain 0.02% by mass of aluminum by ICP emission spectroscopic analysis. Further, when the aluminum distribution state was confirmed by the same method as in Example 1, aluminum was detected only in the vicinity of the particle surface, and the obtained positive electrode active material was lithium nickel composite oxide particles containing a small amount of boron. It was confirmed that a film containing aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate and its hydrolyzate was formed on the surface.

前記正極活物質を用いて、前述の方法で評価用コイン電池を作製し、前述の評価方法で初期放電容量を測定したところ、202mAh/gを示した。また、前述の方法で正極合剤ペーストの安定性評価を行ったところ、保管後の正極合剤ペーストは流動性を維持しており、安定性評価結果は〇であった。   Using the positive electrode active material, a coin cell for evaluation was prepared by the above-described method, and the initial discharge capacity was measured by the above-described evaluation method. As a result, it was 202 mAh / g. Further, when the stability of the positive electrode mixture paste was evaluated by the above-described method, the positive electrode mixture paste after storage maintained fluidity, and the stability evaluation result was ◯.

(実施例4)
ホウ酸粉末の添加量を調整して、得られた焼成粉末(リチウムニッケル複合酸化物)中のホウ素(B)含有量を0.10質量%とした以外は、実施例3と同様の条件で正極活物質の製造を行い、評価した。評価結果を表1に示す。
Example 4
Under the same conditions as in Example 3, except that the amount of boric acid powder added was adjusted so that the boron (B) content in the obtained fired powder (lithium nickel composite oxide) was 0.10% by mass. The positive electrode active material was manufactured and evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.

(実施例5)
アルミニウム化合物の被覆量を調整して、得られた正極活物質中のアルミニウムの含有量を0.10質量%とした以外は、実施例3と同様の条件で正極活物質の製造を行い、評価した。評価結果を表1に示す。
(Example 5)
The positive electrode active material was produced and evaluated under the same conditions as in Example 3 except that the coating amount of the aluminum compound was adjusted so that the aluminum content in the obtained positive electrode active material was 0.10% by mass. did. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1と同様に、公知技術で作成した、平均粒子径13.0μmのニッケル複合酸化物(組成式:Ni0.87Co0.09Al0.04)3000gに、水酸化リチウム(LiOH)1005.15gを加えて混合した。混合は、シェーカーミキサー装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製TURBULA TypeT2C)を用いて行った。得られた混合物を酸素気流中(酸素:100容量%)にて750℃で8時間焼成し、冷却した後にハンマーミルで解砕して焼成粉末を得た。
(Comparative Example 1)
Similarly to Example 1, 3000 g of nickel composite oxide (composition formula: Ni 0.87 Co 0.09 Al 0.04 O 2 ) prepared by a known technique and having an average particle diameter of 13.0 μm was added to lithium hydroxide ( LiOH) 1005.15 g was added and mixed. Mixing was performed using a shaker mixer apparatus (TURBULA Type T2C manufactured by Willy et Bacofen (WAB)). The obtained mixture was calcined at 750 ° C. for 8 hours in an oxygen stream (oxygen: 100% by volume), cooled and then crushed with a hammer mill to obtain a calcined powder.

得られた焼成粉末は、ICP発光分光分析によりリチウム(Li)を7.40質量%、ニッケル(Ni)を52.3質量%、コバルト(Co)を5.76質量%、アルミニウム(Al)を1.08質量%含有していることが確認され、Ni:Co:Alの物質量比は0.87:0.09:0.04であり、Ni、Co、Alのモルに対するリチウムの物質量比は1.03であった。また、X線回折ではニッケル酸リチウム(LiNiO)に相当するピークのみが認められ、上記組成のリチウムニッケル複合酸化物であることが確認された。 The obtained calcined powder was measured by ICP emission spectroscopic analysis. Lithium (Li) 7.40% by mass, Nickel (Ni) 52.3% by mass, Cobalt (Co) 5.76% by mass, Aluminum (Al) 1.08% by mass was confirmed, and the substance amount ratio of Ni: Co: Al was 0.87: 0.09: 0.04, and the substance amount of lithium with respect to the moles of Ni, Co, and Al. The ratio was 1.03. Further, in X-ray diffraction, only a peak corresponding to lithium nickelate (LiNiO 2 ) was observed, and it was confirmed that the lithium nickel composite oxide had the above composition.

前記リチウムニッケル複合酸化物を用いて、実施例1と同様に電池特性評価および正極合剤ペースト安定性評価を行った。初期放電容量は201mAh/gであり、保管後の正極合剤ペーストはガラス棒で変形させることが出来ないほどゲル化しており、安定性評価結果は×であった。   Using the lithium nickel composite oxide, the battery characteristic evaluation and the positive electrode mixture paste stability evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The initial discharge capacity was 201 mAh / g, the positive electrode mixture paste after storage was gelled so that it could not be deformed with a glass rod, and the stability evaluation result was x.

(比較例2)
実施例1と同様に作成した、ホウ素含有リチウムニッケル複合酸化物に、ケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物被覆を行わず、粒子表面にケイ素、亜鉛、及び、アルミニウムのうち少なくとも一種を含む化合物被膜が形成されていない正極活物質として、実施例1と同様に電池特性評価および正極合剤ペースト安定性評価を行った。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
The boron-containing lithium nickel composite oxide prepared in the same manner as in Example 1 is not coated with a compound containing at least one of silicon, zinc, and aluminum, and at least the silicon, zinc, and aluminum are used on the particle surface. As a positive electrode active material in which a compound film containing one kind was not formed, battery characteristics evaluation and positive electrode mixture paste stability evaluation were performed in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例3)
比較例1で合成した、ホウ素を含有しないリチウムニッケル複合酸化物を用い、実施例3と同様の方法で、アルミニウムを含む化合物で被覆されたホウ素を含有しないリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質として得た。評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Using the lithium nickel composite oxide not containing boron synthesized in Comparative Example 1 and using the lithium nickel composite oxide not containing boron coated with the compound containing aluminum in the same manner as in Example 3, as the positive electrode active material Obtained. The evaluation results are shown in Table 1.

(比較例4)
被覆層形成用溶液を得る際に、純水を添加しなかった以外は、実施例3と同様の条件で正極活物質の製造を行った。得られた非水系電解質二次電池用正極活物質のアルミニウム含有量をICP発光分光分析により分析したところ、狙いのアルミニウム含有量よりも含有量が大幅に低く、正極活物質の評価は行わなかった。
(Comparative Example 4)
A positive electrode active material was produced under the same conditions as in Example 3 except that pure water was not added when obtaining the coating layer forming solution. When the aluminum content of the obtained positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was analyzed by ICP emission spectroscopic analysis, the content was significantly lower than the target aluminum content, and the positive electrode active material was not evaluated. .

実施例、比較例で得られた正極活物質を用いて、初期放電容量を測定した結果、および正極合剤ペーストの安定性を評価した結果を表1にまとめる。   The results of measuring the initial discharge capacity using the positive electrode active materials obtained in Examples and Comparative Examples and the results of evaluating the stability of the positive electrode mixture paste are summarized in Table 1.

Figure 2019192512
Figure 2019192512

(評価結果)
実施例の微量のホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面にケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)のアルコキシドまたはキレート化合物の一部加水分解生成物を含む被膜を形成したリチウムイオン二次電池用正極活物質は、正極合剤ペーストのゲル化を抑制でき、かつ200mAh/gを超える高い初期放電容量が得られた。一方、比較例1、2のリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に被膜が形成されていない正極活物質は、どちらも正極合剤ペーストのゲル化を抑制できなかった。また、比較例3のホウ素を含有しないリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に被膜を形成した非水系電解質二次電池用正極活物質は、正極合剤ペーストのゲル化は抑制できるものの、実施例1比べて初期放電容量の低下が見られた。また、アルミニウム化合物の加水分解を行わなかった比較例4では、被覆層の形成が不十分であった。
(Evaluation results)
A film containing a partial hydrolysis product of silicon (Si), zinc (Zn), aluminum (Al) alkoxide or chelate compound was formed on the surface of the particles of lithium nickel composite oxide containing a small amount of boron in the example. The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries was able to suppress gelation of the positive electrode mixture paste, and a high initial discharge capacity exceeding 200 mAh / g was obtained. On the other hand, neither of the positive electrode active materials having a film formed on the particle surfaces of the lithium nickel composite oxides of Comparative Examples 1 and 2 could suppress the gelation of the positive electrode mixture paste. In addition, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a film was formed on the surface of particles of lithium nickel composite oxide not containing boron in Comparative Example 3 can suppress gelation of the positive electrode mixture paste, but Example 1 In comparison, the initial discharge capacity decreased. In Comparative Example 4 where the aluminum compound was not hydrolyzed, the coating layer was not sufficiently formed.

本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、電池の正極材に用いられた場合に電池の容量が増加し、正極合剤ペーストのゲル化が抑制でき、特にハイブリッド自動車や電気自動車用電源として使用されるリチウムイオン電池の正極活物質として好適である。   The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention increases the capacity of the battery when used as a positive electrode material of a battery, and can suppress gelation of a positive electrode mixture paste, particularly for hybrid vehicles and electric vehicles. It is suitable as a positive electrode active material of a lithium ion battery used as a power source.

100…正極活物質
10…リチウムニッケル複合酸化物の粒子
1…一次粒子
2…二次粒子
20…被覆層
CBA…コイン型電池
CA…ケース
PE…正極
NE…負極
GA…ガスケット
PE…正極
NE…負極
SE…セパレータ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Positive electrode active material 10 ... Lithium nickel composite oxide particle 1 ... Primary particle 2 ... Secondary particle 20 ... Coating layer CBA ... Coin type battery CA ... Case PE ... Positive electrode NE ... Negative electrode GA ... Gasket PE ... Positive electrode NE ... Negative electrode SE ... Separator

Claims (14)

ホウ素を含有するリチウムニッケル複合酸化物の粒子と、前記粒子の表面の少なくとも一部に付着した、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する化合物を含む被覆層とを有する、非水系電解質二次電池用の正極活物質。   A lithium nickel composite oxide particle containing boron, and a compound containing at least one of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) attached to at least a part of the surface of the particle. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising: a coating layer including the coating layer. 前記ホウ素の含有量が、前記正極活物質全体に対して0.002質量%以上0.15質量%以下である、請求項1に記載の非水系電解質二次電池用の正極活物質。   2. The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a content of the boron is 0.002% by mass or more and 0.15% by mass or less with respect to the entire positive electrode active material. 前記被覆層中のケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)の含有量の総和が、前記正極活物質全体に対して0.01質量%以上0.15%以下である、請求項1または請求項2に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。   The total content of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) in the coating layer is 0.01% by mass or more and 0.15% or less with respect to the whole positive electrode active material, The positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to claim 1 or 2. 前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子において、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、及び、元素Mの物質量(モル)比が、Li:Ni:Co:M=s:(1−x−y):x:y(ただし、0.95≦s≦1.30、0.05≦x≦0.35、0≦y≦0.1、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。   In the lithium-nickel composite oxide particles, the mass (molar) ratio of lithium (Li), nickel (Ni), cobalt (Co), and element M is Li: Ni: Co: M = s: (1 -Xy): x: y (where 0.95≤s≤1.30, 0.05≤x≤0.35, 0≤y≤0.1, M is Mn, V, Mg, Mo) 4. The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, represented by: at least one element selected from Nb, Ti, and Al). 前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子が、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、前記リチウムニッケル複合酸化物の粒子の内部に前記ホウ素の少なくとも一部が固溶する、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。   The lithium nickel composite oxide particles include secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles, and at least a part of the boron is dissolved in the lithium nickel composite oxide particles. The positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described in any one of Claims 1-4. 前記被覆層が、アルコキシ基を有する有機金属化合物の加水分解生成物を含有する、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the coating layer contains a hydrolysis product of an organometallic compound having an alkoxy group. 非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、
ニッケル化合物とホウ素化合物とリチウム化合物を混合することと、
前記混合により得られた混合物を焼成することと、
前記焼成により得られたリチウムニッケル複合酸化物の粒子表面に、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、及び、アルミニウム(Al)のうち一種以上を含有する有機金属化合物を溶媒に溶解させて得られたコーティング液を付着させることと、
前記コーティング液が付着した前記リチウムニッケル複合酸化物を乾燥することと、
を備え、
前記有機金属化合物は、アルコキシ基を有する金属アルコキシド、及び、前記金属アルコキシドのアルコキシ基の少なくとも一つがアセチルアセトナート、又は、アルキルアセトアセテートで置換された金属キレート化合物のうちの少なくとも一種である、
非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising:
Mixing a nickel compound, a boron compound and a lithium compound;
Firing the mixture obtained by the mixing;
It is obtained by dissolving an organometallic compound containing at least one of silicon (Si), zinc (Zn), and aluminum (Al) in a solvent on the particle surface of the lithium nickel composite oxide obtained by the firing. Depositing the coating liquid,
Drying the lithium nickel composite oxide to which the coating liquid is attached;
With
The organometallic compound is at least one of a metal alkoxide having an alkoxy group and a metal chelate compound in which at least one of the alkoxy groups of the metal alkoxide is substituted with acetylacetonate or alkyl acetoacetate,
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記コーティング液は、前記有機金属化合物を加水分解して得られる生成物を含む、請求項7に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   The said coating liquid is a manufacturing method of the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of Claim 7 containing the product obtained by hydrolyzing the said organometallic compound. 前記加水分解は、前記コーティング液に純水を加え、室温で攪拌して行う、請求項8に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, wherein the hydrolysis is performed by adding pure water to the coating solution and stirring at room temperature. 前記ニッケル化合物が、ニッケル水酸化物、及びニッケル酸化物の少なくとも一種である、請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 7 to 9, wherein the nickel compound is at least one of nickel hydroxide and nickel oxide. 前記リチウム化合物が、水酸化リチウム、炭酸リチウム、酸化リチウム、硝酸リチウム、塩化リチウム、及び、硫酸リチウムのうちの少なくとも一種である、請求項7〜請求項10のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   The nonaqueous system according to any one of claims 7 to 10, wherein the lithium compound is at least one of lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium oxide, lithium nitrate, lithium chloride, and lithium sulfate. A method for producing a positive electrode active material for an electrolyte secondary battery. 前記ホウ素化合物が、ホウ酸(HBO)、酸化ホウ素(B)あるいはメタホウ酸リチウム(LiBO)のうちの少なくとも1種である、請求項7〜請求項11のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The boron compound is boric acid (H 3 BO 3), at least one of boron oxide (B 2 O 3) or lithium metaborate (LiBO 2), one of the claims 7 to claim 11 one The manufacturing method of the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries as described in claim | item. 前記有機金属化合物が、アセチルアセトナート金属錯体である、請求項7〜請求項12のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   The manufacturing method of the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries as described in any one of Claims 7-12 whose said organometallic compound is an acetylacetonate metal complex. 前記焼成が、酸素雰囲気中、焼成温度の最高温度が700℃以上800℃以下で行われる、請求項7〜請求項13のいずれか一項に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。

The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 7 to 13, wherein the baking is performed in an oxygen atmosphere at a maximum baking temperature of 700 ° C or higher and 800 ° C or lower. Production method.

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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008135379A (en) * 2006-10-25 2008-06-12 Sumitomo Chemical Co Ltd Lithium secondary battery
WO2013047877A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 旭硝子株式会社 Lithium ion secondary battery positive electrode active material, and production method thereof
KR101415590B1 (en) * 2006-07-03 2014-08-06 소니 가부시끼가이샤 Cathode active material, its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2015072359A1 (en) * 2013-11-15 2015-05-21 住友金属鉱山株式会社 Method for producing surface-treated oxide particles, and oxide particles produced by said production method
JP2016033902A (en) * 2014-07-31 2016-03-10 ソニー株式会社 Positive electrode active material, positive electrode and battery
JP2016143490A (en) * 2015-01-30 2016-08-08 住友金属鉱山株式会社 Film formation agent, manufacturing method of the same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method of the same
WO2018030199A1 (en) * 2016-08-09 2018-02-15 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries
WO2018043189A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte rechargeable battery, and nonaqueous electrolyte rechargeable battery

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101415590B1 (en) * 2006-07-03 2014-08-06 소니 가부시끼가이샤 Cathode active material, its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2008135379A (en) * 2006-10-25 2008-06-12 Sumitomo Chemical Co Ltd Lithium secondary battery
WO2013047877A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 旭硝子株式会社 Lithium ion secondary battery positive electrode active material, and production method thereof
WO2015072359A1 (en) * 2013-11-15 2015-05-21 住友金属鉱山株式会社 Method for producing surface-treated oxide particles, and oxide particles produced by said production method
JP2016033902A (en) * 2014-07-31 2016-03-10 ソニー株式会社 Positive electrode active material, positive electrode and battery
JP2016143490A (en) * 2015-01-30 2016-08-08 住友金属鉱山株式会社 Film formation agent, manufacturing method of the same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method of the same
WO2018030199A1 (en) * 2016-08-09 2018-02-15 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries and method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries
WO2018043189A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte rechargeable battery, and nonaqueous electrolyte rechargeable battery

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