JP2020050554A - Composite particle - Google Patents

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Abstract

To provide a new LiFeO-related material.SOLUTION: The present invention provides a composite particle containing LiFeOand carbon. In the composite particle, in a Raman spectrum obtained by analyzing the composite particle with a Raman spectrophotometer, a half-value width of G-Band is 30 cmor less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の正極材料等に用いられるLiFeOに関するものである。 The present invention relates to Li 5 FeO 4 used for a positive electrode material of a lithium ion secondary battery and the like.

リチウムイオン二次電池は小型で大容量であるため、携帯電話やノート型パソコンなどの種々の機器の電池として用いられている。リチウムイオン二次電池は、主な構成要素として、正極、負極及び電解液を備える。正極は、集電体と、該集電体の表面に形成され、正極活物質を含有する正極活物質層とを有する。   Lithium ion secondary batteries are small and have large capacities, and are therefore used as batteries for various devices such as mobile phones and notebook computers. A lithium ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte as main components. The positive electrode has a current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the current collector and containing a positive electrode active material.

リチウムイオン二次電池の正極活物質として、種々のリチウム金属複合酸化物が用いられることが知られており、その一種として、LiFeOが知られている。また、LiFeOは可逆容量が小さいことや、充電に伴いガスを発生することも知られており、負極の不可逆容量を補うためのリチウムイオン供給剤としての用途や、正極の添加剤としての用途で用いられることも知られている。 It is known that various lithium metal composite oxides are used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, and Li 5 FeO 4 is known as one of them. It is also known that Li 5 FeO 4 has a small reversible capacity and generates gas upon charging, and is used as a lithium ion supply agent to supplement the irreversible capacity of the negative electrode, and as an additive for the positive electrode. It is also known to be used in applications.

例えば、特許文献1には、LiMnとLiFeOとを質量比95:5で用いた正極を具備するリチウムイオン二次電池が具体的に記載されており、LiFeOの添加により、負極活物質の初期容量ロスを補うことができた旨が記載されている。 For example, Patent Literature 1 specifically describes a lithium ion secondary battery including a positive electrode using LiMn 2 O 4 and Li 5 FeO 4 at a mass ratio of 95: 5, and Li 5 FeO 4 It is described that the addition can compensate for the initial capacity loss of the negative electrode active material.

特許文献2には、正極活物質としてLiFeOのみを具備するリチウムイオン二次電池、及び、正極活物質としてLiFeO及びLiを含まない金属酸化物を具備するリチウムイオン二次電池が、具体的に記載されている。 Patent Literature 2 discloses a lithium ion secondary battery including only Li 5 FeO 4 as a positive electrode active material, and a lithium ion secondary battery including Li 5 FeO 4 and a metal oxide containing no Li as a positive electrode active material. Is specifically described.

特許文献3には、正極活物質としてLiCoOとLiFeOとを質量比91:9〜97:3で用いた正極を具備するリチウムイオン二次電池が具体的に記載されており、LiFeOの添加により、初期充電容量を向上させることができた旨が記載されている。 Patent Literature 3 specifically describes a lithium ion secondary battery including a positive electrode using LiCoO 2 and Li 5 FeO 4 at a mass ratio of 91: 9 to 97: 3 as a positive electrode active material. It is described that the initial charging capacity could be improved by adding 5 FeO 4 .

特許文献4には、初回充電時にガス発生する正極添加剤としてLiFeOを正極活物質層に添加することが記載されており、初回充電時のガス発生により、正極活物質層内に空孔を形成し得ることが記載されている。 Patent Literature 4 describes that Li 5 FeO 4 is added to a positive electrode active material layer as a positive electrode additive that generates gas at the time of initial charging. It is described that holes can be formed.

特開2007−287446号公報JP 2007-287446 A 特開2012−99316号公報JP 2012-99316 A 特開2014−157653号公報JP 2014-157563 A 国際公開第2014/118834号International Publication No. WO 2014/118834

近年、産業界からは、電池特性に優れるリチウムイオン二次電池や、リチウムイオン二次電池を製造する際の優れた材料が求められており、それを実現するための新たな技術が求められている。   In recent years, the industry has been demanding lithium-ion secondary batteries with excellent battery characteristics and excellent materials for manufacturing lithium-ion secondary batteries, and new technologies for realizing them have been demanded. I have.

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであり、新たなLiFeO関連材料を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a new Li 5 FeO 4 related material.

本発明者が、LiFeOについての検討を行ったところ、LiFeOを具備する電池が、十分に容量を発現しない現象を知見した。本発明者は、かかる現象は、LiFeOの低導電性、すなわち高抵抗との性質に因ると推定した。そして、LiFeOの導電性を増加させる目的で、LiFeOの表面を炭素膜で被覆させた炭素被覆LiFeOを製造し、保管した。その結果、保管条件によっては、当該炭素被覆LiFeOが劣化する可能性があることを知見した。具体的には、大気下で保管した炭素被覆LiFeOは、吸湿してしまう場合がある。吸湿した炭素被覆LiFeOは、水との反応により劣化する可能性がある。 The present inventors have, was examined for Li 5 FeO 4, battery having a Li 5 FeO 4 has been finding a phenomenon that does not express sufficiently capacity. The present inventors have presumed that such a phenomenon is due to the low conductivity of Li 5 FeO 4 , that is, the property of high resistance. Then, Li 5 purpose of increasing the conductivity of FeO 4, the surface of the Li 5 FeO 4 to produce a carbon coating Li 5 FeO 4 that was covered with carbon film, and stored. As a result, they found that the carbon-coated Li 5 FeO 4 may be deteriorated depending on storage conditions. Specifically, the carbon-coated Li 5 FeO 4 stored in the atmosphere may absorb moisture. The moisture-absorbed carbon-coated Li 5 FeO 4 may be degraded by a reaction with water.

本発明者は、当該保管による劣化を抑制すべく、様々な条件で炭素被覆LiFeOの製造を試み、LiFeOと炭素とを含む複合粒子を製造することを志向した。本発明者は、更なる鋭意研究を重ねて本発明を完成した。 The present inventor tried to produce carbon-coated Li 5 FeO 4 under various conditions in order to suppress the deterioration due to the storage, and aimed to produce composite particles containing Li 5 FeO 4 and carbon. The inventor of the present invention has conducted further intensive studies and completed the present invention.

本発明の複合粒子は、
LiFeOと炭素とを含み、
前記複合粒子をラマン分光光度計にて分析することで得られるラマン分光スペクトルにおいて、G−Bandの半値幅が30cm−1以下であるものである。
Composite particles of the present invention,
Li 5 FeO 4 and carbon,
In the Raman spectrum obtained by analyzing the composite particles with a Raman spectrophotometer, the half-width of G-Band is 30 cm -1 or less.

本発明の複合粒子は、保管による劣化が抑制されたものである。   The composite particle of the present invention is one in which deterioration due to storage is suppressed.

評価例1における実施例1の複合粒子のSEM像である。5 is an SEM image of the composite particles of Example 1 in Evaluation Example 1. 評価例2における実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子のX線回折チャートである。9 is an X-ray diffraction chart of the composite particles of Example 1 in Evaluation Example 2, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2. 評価例6における実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、比較例2の複合粒子、及び、黒鉛のラマン分光スペクトルである。11 is a Raman spectrum of the composite particles of Example 1 in Evaluation Example 6, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, the composite particles of Comparative Example 2, and graphite. 評価例7における実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子の質量の経時変化を表すグラフである。13 is a graph showing the change over time of the mass of the composite particles of Example 1 in Evaluation Example 7, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2.

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「a〜b」は、下限a及び上限bをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに、これらの数値範囲内から任意に選択した数値を、新たな上限や下限の数値とすることができる。   Hereinafter, embodiments for implementing the present invention will be described. Unless otherwise specified, the numerical range “ab” described in this specification includes the lower limit a and the upper limit b. A numerical range can be formed by arbitrarily combining these upper and lower limits and the numerical values listed in the examples. Further, numerical values arbitrarily selected from within these numerical ranges can be set as new upper and lower numerical values.

本発明の複合粒子は、LiFeOと炭素とを含む複合粒子である。視点を変えると、本発明の複合粒子は、LiFeOの相と炭素の相とが複合された粒子ともいい得る。
以下、必要に応じて、本発明の複合粒子に含まれるLiFeOの相をLiFeO相と称し、炭素の相を炭素相と称する。
LiFeO相は、主として電池反応に関与する部分であるものの比較的導電性に劣り、炭素相は自身の優れた導電性により当該LiFeO相の導電性を補う役割を担う部分であるといえる。
The composite particle of the present invention is a composite particle containing Li 5 FeO 4 and carbon. From a different point of view, the composite particles of the present invention may be referred to as particles in which a phase of Li 5 FeO 4 and a phase of carbon are composited.
Hereinafter, if necessary, the phase of Li 5 FeO 4 contained in the composite particles of the present invention referred to as Li 5 FeO 4 phase, referred to as carbon phase phase carbon.
The Li 5 FeO 4 phase is a part mainly involved in the battery reaction, but relatively poor in conductivity, and the carbon phase is a part which plays a role of supplementing the conductivity of the Li 5 FeO 4 phase by its excellent conductivity. It can be said that there is.

本発明の複合粒子は、当該複合粒子をラマン分光光度計にて分析することで得られるラマン分光スペクトルにおいて、G−Bandの半値幅が30cm−1以下であるものである。 The composite particle of the present invention has a half-width of G-Band of 30 cm −1 or less in a Raman spectrum obtained by analyzing the composite particle with a Raman spectrophotometer.

本発明の複合粒子は既述した炭素相を有するところ、炭素単体には、ラマン分光スペクトルの1200〜1700m−1に、グラファイト構造に由来するG−Bandと称されるピークや、ダングリングボンドに由来するD−Bandと称されるピークが検出される場合がある。
本発明の複合粒子のラマン散乱分光スペクトルには、G−Bandが検出される。このため、本発明の複合粒子は炭素相にグラファイト構造を有すると推測される。また、当該G−Bandの半値幅が30cm−1以下であることから、本発明の複合粒子における炭素相は、比較的結晶性の高い相であると推測される。
Where the composite particles of the present invention have the above-described carbon phase, the carbon alone has a peak called a G-Band derived from a graphite structure or a dangling bond at 1200 to 1700 m -1 in a Raman spectrum. In some cases, a peak referred to as D-Band is detected.
G-Band is detected in the Raman scattering spectrum of the composite particles of the present invention. Therefore, it is presumed that the composite particles of the present invention have a graphite structure in the carbon phase. Further, since the half-width of the G-Band is 30 cm −1 or less, it is assumed that the carbon phase in the composite particles of the present invention is a phase having relatively high crystallinity.

実施例の欄で詳説するが、本発明の複合粒子は、炭素相の結晶性が高く、保管による劣化が抑制されたものであるといえる。   As will be described in detail in Examples, it can be said that the composite particles of the present invention have high crystallinity of the carbon phase and are suppressed from being deteriorated by storage.

本発明の複合粒子のラマン分光スペクトルにおいて、G−Bandの半値幅は、30cm−1以下でさえあれば良いが、25cm−1以下であるのが好ましく、22cm−1以下であるのがより好ましく、20cm−1以下であるのが特に好ましい。換言すると、本発明の複合粒子は、炭素相の結晶性のより高いものであるのが好ましい。 In the Raman spectroscopy spectrum of the composite particles of the present invention, the half-width of G-Band may be at most 30 cm −1 , but is preferably at most 25 cm −1, more preferably at most 22 cm −1. , 20 cm -1 or less. In other words, it is preferable that the composite particles of the present invention have higher crystallinity of the carbon phase.

本発明の複合粒子は、上記ラマン分光スペクトルにおいて、D−Bandの検出されるものであっても良い。つまり、本発明の複合粒子は、炭素相にダングリングボンドを有しても良い。   The composite particle of the present invention may be one in which D-Band is detected in the Raman spectrum. That is, the composite particles of the present invention may have dangling bonds in the carbon phase.

ダングリングボンドを有する炭素相は、当該ダングリングボンドの部分において水と反応し易いと考えられる。このため、吸湿による複合粒子の劣化を抑制することを考慮すると、炭素相にダングリングボンドが多いのは不利と考えられる。しかし、少量であれば、ダングリングボンドの存在も許容される。具体的には、ダングリングボンドの量は、G/D比、すなわち、D−Bandと上記したG−Bandとのピーク強度の比率によって規定できる。当該G/D比が小さければ、相対的に、炭素相にダングリングボンドが多いとみなし得る。また、当該G/D比が大きければ、相対的に、炭素相にダングリングボンドが少ないとみなし得る。
本発明の複合粒子におけるG/D比の好ましい範囲としては、1.5以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上、3.5以上の各範囲が挙げられる。
It is considered that the carbon phase having dangling bonds easily reacts with water at the dangling bonds. For this reason, it is considered disadvantageous that there are many dangling bonds in the carbon phase in consideration of suppressing the deterioration of the composite particles due to moisture absorption. However, if the amount is small, the presence of dangling bonds is acceptable. Specifically, the amount of dangling bonds can be defined by the G / D ratio, that is, the ratio of the peak intensity between D-Band and the above-described G-Band. If the G / D ratio is small, it can be considered that there are relatively many dangling bonds in the carbon phase. If the G / D ratio is large, it can be considered that there are relatively few dangling bonds in the carbon phase.
Preferred ranges of the G / D ratio in the composite particles of the present invention include 1.5 or more, 2.0 or more, 2.5 or more, 3.0 or more, and 3.5 or more.

本発明の複合粒子は、既述したように、LiFeO相及び炭素相を有するものである。当該LiFeO相および炭素相は、如何なる大きさであっても良いし如何なる形状であっても良いが、本発明の複合粒子をリチウムイオン二次電池の正極材料に用いるのであれば、粒子状のLiFeO相の表面に炭素相が存在するのが好ましい。既述したように、LiFeO相は主として電池反応に関与し、炭素相はLiFeO相の導電性を補う役割を担うためである。 As described above, the composite particles of the present invention have a Li 5 FeO 4 phase and a carbon phase. The Li 5 FeO 4 phase and the carbon phase may have any size or any shape. However, if the composite particles of the present invention are used for a positive electrode material of a lithium ion secondary battery, Preferably, a carbon phase is present on the surface of the Li 5 FeO 4 phase in the form. As described above, the Li 5 FeO 4 phase is mainly involved in the battery reaction, and the carbon phase plays a role of supplementing the conductivity of the Li 5 FeO 4 phase.

粒子状のLiFeO相の表面に存在する炭素相は、LiFeOよりも小径の粒子状であるのが良く、LiFeOの表面全体に点在していても良いし、当該LiFeOの表面の一部にのみ存在していても良い。 Carbon phase on the surface of the particulate Li 5 FeO 4 phase may in the range of small particulate than Li 5 FeO 4, may be interspersed throughout the surface of the Li 5 FeO 4, It may be present only on a part of the surface of the Li 5 FeO 4 .

本発明の複合粒子における炭素の質量%(Wc)は、特に問わないが、1≦Wc≦10の範囲内であるのが好ましい。当該炭素の質量のより好ましい範囲としては、2.0<Wc≦8.0の範囲内、2.5≦Wc≦6.0の範囲内、3.0≦Wc≦5.0の範囲内を挙げることができる。   The mass% (Wc) of carbon in the composite particles of the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 ≦ Wc ≦ 10. The more preferable range of the mass of the carbon is 2.0 <Wc ≦ 8.0, 2.5 ≦ Wc ≦ 6.0, 3.0 ≦ Wc ≦ 5.0. Can be mentioned.

本発明の複合粒子のBET比表面積は特に問わないが、0.1〜15.0m/g、0.5〜10.0m/g、0.7〜5.0m/g、1.0〜3.8m/gの各範囲を挙げることができる。
なお、BET比表面積が過小であれば、容量に劣る場合がある。他方、BET比表面積が過大であれば、大気中の水分や二酸化炭素と反応して、LiFeOが劣化する場合や、正極製造時のスラリーの物性などに悪影響を及ぼす場合がある。
BET specific surface area of the composite particles of the present invention is not particularly limited, 0.1~15.0m 2 /g,0.5~10.0m 2 /g,0.7~5.0m 2 / g, 1. It may be mentioned the range of 0~3.8m 2 / g.
If the BET specific surface area is too small, the capacity may be inferior. On the other hand, if the BET specific surface area is excessively large, it may react with moisture or carbon dioxide in the air to degrade Li 5 FeO 4 or adversely affect the properties of the slurry during the production of the positive electrode.

本発明の複合粒子は、粉末状態であるものが好ましい。本発明の複合粒子の粉体抵抗値としては、10−1〜5×10Ωcm、1〜1×10Ωcm、10〜5×10Ωcmを例示できる。
なお、本明細書における粉体抵抗値とは、測定試料に4kNの荷重をかけた際の体積抵抗値を意味する。
The composite particles of the present invention are preferably in a powder state. Examples of the powder resistance value of the composite particles of the present invention include 10 −1 to 5 × 10 3 Ωcm, 1 to 1 × 10 3 Ωcm, and 10 to 5 × 10 2 Ωcm.
In addition, the powder resistance value in this specification means a volume resistance value when a load of 4 kN is applied to a measurement sample.

本発明の複合粒子は、LiCOとFe源と黒鉛とを加熱することで製造できる。以下、必要に応じて、LiCOとFe源と黒鉛とを加熱する工程を含む複合粒子の製造方法を、本発明の複合粒子の製造方法、又は、単に本発明の製造方法と称する。また、当該本発明の製造方法における、LiCOとFe源と黒鉛とを加熱する工程を、必要に応じて、合成工程と称する。 The composite particles of the present invention can be produced by heating Li 2 CO 3 , an Fe source, and graphite. Hereinafter, as necessary, a method for producing composite particles including a step of heating Li 2 CO 3 , an Fe source, and graphite is referred to as a method for producing composite particles of the present invention or simply a method of producing the present invention. In addition, the step of heating the Li 2 CO 3 , the Fe source, and the graphite in the production method of the present invention is referred to as a synthesis step, if necessary.

ところで、既述した、本発明者が製造した炭素被覆LiFeOは、LiFeOの粒子を有機物からなる炭素源とともに当該炭素源の炭化温度以上に加熱することで、LiFeOの表面を所謂熱CVD法による炭素膜で被覆したものである。本発明の製造方法は、当該熱CVD法により炭素被覆LiFeOを製造する方法とは、本質的に異なる。 Meanwhile, already mentioned, the carbon-coated Li 5 FeO 4 that the present inventors have prepared, by together with carbon source comprising particles of Li 5 FeO 4 from organic material is heated above carbonization temperature of the carbon source, Li 5 FeO 4 Is coated with a carbon film by a so-called thermal CVD method. The production method of the present invention is essentially different from the method of producing carbon-coated Li 5 FeO 4 by the thermal CVD method.

LiFeOの合成方法としては、Li源及びFe源を加熱条件下で反応させて合成する方法が知られている。LiFeOの合成に用いるLi源としては、リチウム単体、酸化リチウム、水酸化リチウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、フッ化リチウムが例示される。本発明の製造方法は、このうち、炭酸リチウムをLi源として用いるものである。 As a method for synthesizing Li 5 FeO 4 , a method is known in which a Li source and an Fe source are reacted under heating conditions to synthesize. Examples of the Li source used for the synthesis of Li 5 FeO 4 include simple lithium, lithium oxide, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, and lithium fluoride. The production method of the present invention uses lithium carbonate as the Li source.

LiFeO用のLi源としては、従来、酸化リチウムが主に用いられている。しかし酸化リチウムは比較的高価であるため、本発明者は、複合粒子を安価に提供すべくより安価なLi源を用いることを志向した。本発明者は、酸化リチウムよりも安価なLi源を用いて、実際に、Li源とFe源と黒鉛とを加熱する方法によって、複合粒子を製造した。その結果、炭酸リチウムをLi源とした場合に、他のLi源を用いる場合に比べて、上記した保管による劣化が大きく抑制されることを知見した。
なお、炭酸リチウムをLi源として得られた当該複合粒子において、ラマン分光スペクトルにおけるG−Bandの半値幅は30cm−1以下であった。つまり、本発明の製造方法は、Li源として炭酸リチウムすなわちLiCOを用いることにより、保管による劣化が抑制される本発明の複合粒子を製造するものである。
Conventionally, lithium oxide has been mainly used as a Li source for Li 5 FeO 4 . However, since lithium oxide is relatively expensive, the present inventor has sought to use a cheaper Li source to provide the composite particles at low cost. The present inventor manufactured composite particles by a method of actually heating a Li source, an Fe source, and graphite using a Li source that is cheaper than lithium oxide. As a result, it has been found that when lithium carbonate is used as the Li source, the above-described deterioration due to storage is greatly suppressed as compared with the case where another Li source is used.
In addition, in the composite particles obtained using lithium carbonate as a Li source, the half-width of G-Band in the Raman spectrum was 30 cm −1 or less. That is, the production method of the present invention is to produce the composite particles of the present invention in which the deterioration due to storage is suppressed by using lithium carbonate, that is, Li 2 CO 3 as the Li source.

LiFeOの原料たるFe源としては、鉄単体、酸化鉄、水酸化鉄、オキシ水酸化鉄、硫酸鉄、硝酸鉄、塩化鉄が例示される。本発明の製造方法においては、Fe源は特に規定しないが、生成物の純度の点から、鉄単体又は酸化鉄を選択するのが好ましい。 Examples of the Fe source, which is a raw material of Li 5 FeO 4 , include simple iron, iron oxide, iron hydroxide, iron oxyhydroxide, iron sulfate, iron nitrate, and iron chloride. In the production method of the present invention, the Fe source is not particularly limited, but it is preferable to select iron alone or iron oxide from the viewpoint of the purity of the product.

合成工程においては、LiCO及びFe源に加えて黒鉛の存在する反応系でLiFeOを合成し、LiFeO相と炭素相とを有する複合粒子を製造する。
黒鉛はそのまま炭素相となるため、本発明の製造方法の合成工程では、LiFeO相は炭素相と接触した状態で合成され、炭素相がLiFeOの粒子の表面に付着した複合粒子が得られると考えられる。つまり、本発明の製造方法における合成工程では、有機物等の炭素源を炭化する必要はなく、合成工程では、Li源、Fe源及び黒鉛をLiFeOの合成温度で加熱すれば良い。
なお、黒鉛は、リチウムイオン二次電池の正極における導電助剤として用いられている実績があるため、リチウムイオン二次電池の正極に用いられる複合粒子の炭素相としては特に好ましいといえる。
以下、必要に応じて、LiCO、Fe源及び黒鉛を含み合成工程に供される複合粒子の原料を、混合原料と称する。
In the synthesis step, Li 5 FeO 4 is synthesized in a reaction system in which graphite is present in addition to the Li 2 CO 3 and Fe sources, to produce composite particles having a Li 5 FeO 4 phase and a carbon phase.
Since graphite becomes a carbon phase as it is, in the synthesis step of the manufacturing method of the present invention, the Li 5 FeO 4 phase is synthesized in contact with the carbon phase, and the carbon phase is attached to the surface of the Li 5 FeO 4 particles. It is believed that particles are obtained. That is, in the synthesis step of the production method of the present invention, it is not necessary to carbonize a carbon source such as an organic substance, and in the synthesis step, the Li source, the Fe source, and the graphite may be heated at the synthesis temperature of Li 5 FeO 4 .
Since graphite has been used as a conductive additive in the positive electrode of a lithium ion secondary battery, it can be said that graphite is particularly preferable as the carbon phase of the composite particles used in the positive electrode of the lithium ion secondary battery.
Hereinafter, the raw material of the composite particles containing Li 2 CO 3 , the Fe source, and the graphite and subjected to the synthesis process as necessary is referred to as a mixed raw material.

ところで、Li源としてLiCOを用いる場合には、合成工程において、LiCO、Fe源及び黒鉛を含む混合原料を加熱する加熱装置の反応器に、LiCOが固着してしまう場合がある。当該LiCOの固着が生じると、複合粒子の収率が悪化する。
混合原料に、ショ糖脂肪酸エステルや脂肪酸等の潤滑剤として機能し得る有機添加剤を添加することで、このLiCOの固着の問題を抑制することができる。有機添加剤としては、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸、脂肪酸塩、脂肪酸アミド、N,N’−エチレンビス脂肪酸アミド、フマル酸アルキルエステルアルカリ金属塩及び硬化油が例示される。
By the way, when Li 2 CO 3 is used as a Li source, Li 2 CO 3 is fixed in a reactor of a heating device for heating a mixed raw material containing Li 2 CO 3 , an Fe source and graphite in a synthesis step. In some cases. If the fixation of the Li 2 CO 3 occurs, the yield of the composite particles deteriorates.
By adding an organic additive capable of functioning as a lubricant such as a sucrose fatty acid ester or a fatty acid to the mixed raw material, it is possible to suppress the problem of sticking of Li 2 CO 3 . Examples of the organic additive include sucrose fatty acid esters, fatty acids, fatty acid salts, fatty acid amides, N, N'-ethylenebisfatty acid amides, alkali metal salts of fumaric acid alkyl esters, and hardened oils.

有機添加剤の添加により、上述したように加熱装置の反応器へのLiCOの固着を抑制できるだけでなく、LiFeOの粒子が粗大化するのを抑制できる利点もある。
有機添加剤の添加量としては、LiCO、Fe源及び黒鉛を含む混合原料の全体に対して、0.1〜10質量%の範囲内、0.5〜5質量%の範囲内、1〜3質量%の範囲内、の各範囲を挙げることができる。
As described above, the addition of the organic additive not only can suppress the fixation of Li 2 CO 3 to the reactor of the heating device, but also has an advantage that the particles of Li 5 FeO 4 can be suppressed from becoming coarse.
The amount of the organic additive to be added is in the range of 0.1 to 10% by mass, in the range of 0.5 to 5% by mass, based on the total amount of the mixed raw material including Li 2 CO 3 , the Fe source and graphite. Each range of 1 to 3% by mass can be mentioned.

合成工程において、LiCO、Fe源および黒鉛の混合原料を加熱する装置としては、例えば、ホットウォール型、コールドウォール型、横型、縦型などの型式の、流動層反応炉、回転炉、トンネル炉、バッチ式焼成炉、ロータリーキルンなどの公知の加熱装置を用いればよい。 In the synthesis step, as a device for heating a mixed raw material of Li 2 CO 3 , an Fe source and graphite, for example, a fluidized-bed reaction furnace, a rotary furnace, a hot-wall type, a cold-wall type, a horizontal type, a vertical type, or the like may be used. A known heating device such as a tunnel furnace, a batch-type firing furnace, and a rotary kiln may be used.

なお、合成工程は、上記の混合原料を流動状態にして行うことが望ましい。このようにすることで、LiCO、Fe源および黒鉛を均一に分散させることができ、LiFeOを効率良く製造し得るとともに、LiFeO相の表面に炭素相が均一に形成された複合粒子を製造し得る。更にこの場合には複合粒子同士の結着を抑制することもできる。混合原料を流動状態にするには、流動床を用いるなど各種方法があるが、混合原料を撹拌するのが好ましい。例えば、内部に邪魔板をもつ回転炉を用いれば、邪魔板に留まった混合原料が回転炉の回転に伴って所定高さから落下することで撹拌される。 Note that the synthesis step is desirably performed with the mixed raw material in a fluid state. By doing so, the Li 2 CO 3 , Fe source and graphite can be uniformly dispersed, Li 5 FeO 4 can be efficiently produced, and the carbon phase is uniformly formed on the surface of the Li 5 FeO 4 phase. The formed composite particles can be produced. Further, in this case, binding between the composite particles can be suppressed. There are various methods for bringing the mixed raw material into a fluidized state, such as using a fluidized bed, but it is preferable to stir the mixed raw material. For example, if a rotary furnace having a baffle plate inside is used, the mixed raw material remaining on the baffle plate is agitated by falling from a predetermined height as the rotary furnace rotates.

合成工程における加熱温度は、LiCOを原料とするLiFeOの合成温度である730℃付近とすれば良い。好ましい加熱温度としては、720℃、730℃及び740℃が挙げられる。 The heating temperature in the synthesis step may be around 730 ° C., which is the synthesis temperature of Li 5 FeO 4 using Li 2 CO 3 as a raw material. Preferred heating temperatures include 720 ° C, 730 ° C and 740 ° C.

加熱温度を720℃以上とする場合、好ましい加熱時間として、15時間以上、20時間以上、24時間超、26時間以上の各範囲が挙げられる。加熱温度を730℃以上とする場合、好ましい加熱時間として、8時間以上、10時間以上、13時間以上の各範囲が挙げられる。また、加熱温度を740℃以上とする場合、好ましい加熱時間として、6時間以上、8時間以上、10時間以上、12時間以上、13時間以上の各範囲が挙げられる。   When the heating temperature is 720 ° C. or higher, preferable ranges of the heating time are 15 hours or longer, 20 hours or longer, more than 24 hours, and 26 hours or longer. When the heating temperature is 730 ° C. or higher, preferred ranges of the heating time are 8 hours or longer, 10 hours or longer, and 13 hours or longer. When the heating temperature is set to 740 ° C. or higher, preferable ranges of the heating time include 6 hours or longer, 8 hours or longer, 10 hours or longer, 12 hours or longer, and 13 hours or longer.

合成工程は、アルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガス雰囲気下で行っても良いし、酸化性ガス雰囲気下で行っても良い。合成工程を酸化性ガス雰囲気下で行う場合には、Fe等のFe源やLiFeOの還元を抑制しつつ、効率よくLiFeOの合成を行い得る利点がある。 The synthesis step may be performed in an atmosphere of an inert gas such as argon, helium, or nitrogen, or may be performed in an atmosphere of an oxidizing gas. When the synthesis process is performed in an oxidizing gas atmosphere, there is an advantage that synthesis of Li 5 FeO 4 can be performed efficiently while suppressing reduction of an Fe source such as Fe 2 O 3 or Li 5 FeO 4 .

合成工程の原料となる混合原料には、LiFeOの合成反応の量論比に基づいた量のLiCO及びFe源を配合すれば良い。黒鉛の量は特に問わないが、好ましい範囲として、当該合成工程で生成するLiFeOを100質量%としたときに、0.5質量%〜4.5質量%となる量、0.5質量%〜4質量%となる量、0.5質量%〜3.5質量%となる量、の各範囲が挙げられる。または、黒鉛量の好ましい範囲として、炭素換算で、LiCOに含まれるリチウム1molに対して0.05mol〜5mol、0.1mol〜3mol、0.2mol〜1molの各範囲が挙げられる。 The mixed raw material used as the raw material in the synthesis step may be mixed with Li 2 CO 3 and an Fe source in amounts based on the stoichiometric ratio of the synthesis reaction of Li 5 FeO 4 . The amount of graphite is not particularly limited, but a preferable range is 0.5% to 4.5% by mass when Li 5 FeO 4 produced in the synthesis step is 100% by mass, and 0.5% by mass. Each range of the amount to be from 4% by mass to 4% by mass and the amount to be from 0.5% by mass to 3.5% by mass is exemplified. Alternatively, preferred ranges of the amount of graphite include, in terms of carbon, respective ranges of 0.05 mol to 5 mol, 0.1 mol to 3 mol, and 0.2 mol to 1 mol based on 1 mol of lithium contained in Li 2 CO 3 .

混合原料に含まれるLiCO及びFe源は、予め粉砕しておくのが好ましい。必要に応じて、黒鉛を粉砕しても良い。混合原料は、LiCO、Fe源及び黒鉛を単に足し加えたものであっても良いし、混合したものであっても良いが、手動で又は混合装置を用いて均一に混合したものであるのが好ましい。例えば、混合原料は、ボールミル、遊星型ボールミル、株式会社奈良機械製作所のハイブリダイゼーションシステム(NHS)及びミラーロ(MIRALO)、ホソカワミクロン株式会社のメカノフュージョン及びノビルタ、株式会社徳寿工作所のシータ・コンポーザ等の装置により、粉砕、混合又は一体化させることができる。 Li 2 CO 3 and Fe sources contained in the mixed raw material is preferably previously crushed. If necessary, the graphite may be pulverized. The mixed raw material may be one obtained by simply adding Li 2 CO 3 , an Fe source, and graphite, or may be a mixed one, but it is one that is uniformly mixed manually or by using a mixing device. Preferably it is. For example, the mixed raw materials include a ball mill, a planetary ball mill, a hybridization system (NHS) and a mirror (MIRALO) of Nara Machinery Co., Ltd .; Depending on the device, it can be ground, mixed or integrated.

本発明の複合粒子は、正極活物質として、リチウムイオン供給剤として、又は、各種の添加剤として機能し得る。特に、本発明の複合粒子は、リチウムイオン二次電池用正極材料であって、リチウムイオン二次電池の正極において、初回充電時のリチウムイオン供給剤として好適に機能する。以下、本発明の複合粒子を具備するリチウムイオン二次電池用正極を「本発明の正極」といい、本発明の正極を具備するリチウムイオン二次電池を「本発明のリチウムイオン二次電池」という。   The composite particles of the present invention can function as a positive electrode active material, as a lithium ion supply agent, or as various additives. In particular, the composite particle of the present invention is a positive electrode material for a lithium ion secondary battery, and suitably functions as a lithium ion supply agent at the time of initial charging in a positive electrode of a lithium ion secondary battery. Hereinafter, the positive electrode for a lithium ion secondary battery including the composite particles of the present invention is referred to as “the positive electrode of the present invention”, and the lithium ion secondary battery including the positive electrode of the present invention is referred to as “the lithium ion secondary battery of the present invention”. That.

本発明の正極において、本発明の複合粒子は、正極活物質が存在する正極活物質層に添加されるのが好ましい。本発明の正極の一態様は、本発明の複合粒子を含む正極活物質層、及び、集電体を具備する。正極活物質層は集電体上に形成される。本発明の複合粒子がリチウムイオン供給剤の場合は、正極活物質層における本発明の複合粒子の配合量は、負極の不可逆容量に応じて決定すればよい。   In the positive electrode of the present invention, the composite particles of the present invention are preferably added to the positive electrode active material layer in which the positive electrode active material exists. One embodiment of the positive electrode of the present invention includes a positive electrode active material layer including the composite particles of the present invention, and a current collector. The positive electrode active material layer is formed on the current collector. When the composite particle of the present invention is a lithium ion supply agent, the amount of the composite particle of the present invention in the positive electrode active material layer may be determined according to the irreversible capacity of the negative electrode.

集電体は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。集電体の材料は、使用する活物質に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はない。集電体の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。   The current collector refers to a chemically inert electronic conductor for continuously supplying current to the electrodes during discharging or charging of the lithium ion secondary battery. The material of the current collector is not particularly limited as long as the metal can withstand a voltage suitable for the active material to be used. As the material of the current collector, at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel And other metal materials. The current collector may be covered with a known protective layer. A current collector whose surface is treated by a known method may be used as the current collector.

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

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

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

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

正極活物質層には、本発明の複合粒子以外に公知の正極活物質が含まれるのが好ましい。
正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウム複合金属酸化物、LiNiCoAl(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、電荷担体(例えば充放電に寄与するリチウムイオン)を含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。リチウム等の電荷担体を含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予め電荷担体を添加しておく必要がある。電荷担体は、イオンの状態で添加しても良いし、金属等の非イオンの状態で添加しても良い。例えば、電荷担体がリチウムである場合には、リチウム箔を正極及び/又は負極に貼り付けるなどして一体化しても良い。
The positive electrode active material layer preferably contains a known positive electrode active material in addition to the composite particles of the present invention.
As the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, A lithium composite metal oxide represented by at least one element selected from Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V, 1.7 ≦ f ≦ 3), Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, u, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, at least one element selected from V, lithium mixed metal oxide represented by 1.7 ≦ f ≦ 3), Li 2 MnO 3 . As the positive electrode active material, a metal oxide having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of a metal oxide having a spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4, or Li 2 MSiO 4 (wherein M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe). Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any of the metal oxides used as the positive electrode active material may have the above composition formula as the basic composition, and those obtained by replacing the metal element contained in the basic composition with another metal element can also be used. In addition, as the positive electrode active material, a material that does not include a charge carrier (for example, lithium ions that contribute to charge and discharge) may be used. For example, elemental sulfur, a compound of sulfur and carbon, a metal sulfide such as TiS 2 , an oxide such as V 2 O 5 and MnO 2 , a compound containing polyaniline and anthraquinone and their aromatics in the chemical structure, a conjugated compound Conjugated materials such as acetic acid-based organic materials and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronyl nitroxide, galvinoxyl, and phenoxyl may be employed as the positive electrode active material. When a positive electrode active material containing no charge carrier such as lithium is used, it is necessary to add a charge carrier to the positive electrode and / or the negative electrode in advance by a known method. The charge carrier may be added in an ionic state or in a non-ionic state such as a metal. For example, when the charge carrier is lithium, a lithium foil may be attached to the positive electrode and / or the negative electrode for integration.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物、又は、LiNiCoAl(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウム複合金属酸化物を採用することが好ましい。 From the viewpoint of excellent and high capacity, and durability, as the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, At least one element selected from the group consisting of Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V; 1.7 ≦ f ≦ 3) lithium mixed metal oxide that, or, Li a Ni b Co c Al d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, C at least one element selected from a, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P and V, 1.7 ≦ f It is preferable to employ a lithium composite metal oxide represented by ≦ 3).

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、スピネル構造のLiMn2―y(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び、Niなどの遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素から選択される。0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。xの値の範囲としては、0.5≦x≦1.8、0.7≦x≦1.5、0.9≦x≦1.2を例示でき、yの値の範囲としては、0≦y≦0.8、0≦y≦0.6を例示できる。具体的なスピネル構造の化合物として、LiMn、LiMn1.5Ni0.5を例示できる。 From the viewpoint of excellent and high capacity, and durability, as a positive electrode active material, the Li x Mn 2-y A y O 4 (A spinel structure, Ca, Mg, S, Si , Na, K, Al, P, Ga , Ge, and at least one metal element selected from transition metal elements such as Ni, and 0 <x ≦ 2.2, 0 ≦ y ≦ 1). The range of the value of x can be exemplified by 0.5 ≦ x ≦ 1.8, 0.7 ≦ x ≦ 1.5, 0.9 ≦ x ≦ 1.2, and the range of the value of y is 0 ≦ y ≦ 0.8 and 0 ≦ y ≦ 0.6. Specific examples of the compound having a spinel structure include LiMn 2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 .

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO−LiCoOを例示できる。 Specific positive electrode active material can be exemplified by LiFePO 4, Li 2 FeSiO 4, LiCoPO 4, Li 2 CoPO 4, Li 2 MnPO 4, Li 2 MnSiO 4, Li 2 CoPO 4 F. As another specific positive electrode active material can be exemplified by Li 2 MnO 3 -LiCoO 2.

正極活物質層には、結着剤及び導電助剤が含まれているのが好ましい。正極活物質層に含まれる結着剤及び導電助剤としては、後述の負極で説明するものを適宜適切に採用すればよい。   The positive electrode active material layer preferably contains a binder and a conductive auxiliary. As the binder and the conductive auxiliary contained in the positive electrode active material layer, those described for the negative electrode described below may be appropriately employed.

本発明のリチウムイオン二次電池は、具体的に、本発明の正極と、負極と、電解液と、セパレータとを具備する。負極は、集電体と集電体上に形成された負極活物質層を具備する。負極活物質層は負極活物質を含み、必要に応じて結着剤及び導電助剤等の添加剤を含み得る。負極の集電体としては、本発明の正極で説明したものから適宜適切に選択すればよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention specifically includes the positive electrode of the present invention, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator. The negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the current collector. The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material, and may contain additives such as a binder and a conductive auxiliary as needed. The current collector of the negative electrode may be appropriately selected from those described for the positive electrode of the present invention.

負極活物質としては、電荷担体を吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。したがって、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質としてLiや、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。合金又は化合物の具体例としては、Ag−Sn合金、Cu−Sn合金、Co−Sn合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するSiO(0.3≦x≦1.6)などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質として、Nb、TiO、LiTi12、WO、MoO、Fe等の酸化物、又は、Li3−xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。 As the negative electrode active material, a material capable of inserting and extracting a charge carrier can be used. Therefore, there is no particular limitation as long as it is a simple substance, an alloy or a compound capable of inserting and extracting a charge carrier such as lithium ions. For example, as a negative electrode active material, Li, a group 14 element such as carbon, silicon, germanium and tin; a group 13 element such as aluminum and indium; a group 12 element such as zinc and cadmium; a group 15 element such as antimony and bismuth; And an alkaline earth metal such as calcium, and a group 11 element such as silver and gold may be used alone. Examples of alloys or compounds, Ag-Sn alloy, Cu-Sn alloy, Co-Sn tin based materials such as alloys, carbon-based materials such as various graphite, SiO x to disproportionation to silicon simple substance and silicon dioxide ( 0.3.ltoreq.x.ltoreq.1.6), a simple substance of silicon, or a composite of a combination of a silicon-based material and a carbon-based material. As the negative electrode active material, an oxide such as Nb 2 O 5 , TiO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 , WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 , or Li 3-x M x N (M = Co , Ni, Cu) may be used. One or more of these materials can be used as the negative electrode active material.

高容量化の可能性の点から、好ましい負極活物質として、黒鉛、Si含有材料、Sn含有材料を挙げることができる。特に、負極活物質として、不可逆容量の存在が重要な問題となるSi含有材料を採用した場合に、本発明の複合粒子に含まれるLiFeOのリチウムイオン供給剤としての効果が顕著に発揮される。 In view of the possibility of increasing the capacity, graphite, a Si-containing material, and a Sn-containing material can be given as preferred negative electrode active materials. In particular, when a Si-containing material in which the presence of an irreversible capacity is an important problem is adopted as the negative electrode active material, the effect of Li 5 FeO 4 contained in the composite particles of the present invention as a lithium ion supply agent is remarkably exhibited. Is done.

Si含有材料の具体例として、Si単体や、Si相とケイ素酸化物相との2相に不均化されたSiO(0.3≦x≦1.6)を例示できる。SiOにおけるSi相は、リチウムイオンを吸蔵及び放出でき、二次電池の充放電に伴って体積変化する。ケイ素酸化物相はSi相に比べて充放電に伴う体積変化が少ない。つまり、負極活物質としてのSiOは、Si相により高容量を実現するとともに、ケイ素酸化物相を有することにより負極活物質全体の体積変化を抑制する。なお、xが下限値未満であると、Siの比率が過大になるため、充放電時の体積変化が大きくなりすぎて二次電池のサイクル特性が低下する。一方、xが上限値を超えると、Si比率が過小になってエネルギー密度が低下する。xの範囲は0.5≦x≦1.5であるのがより好ましく、0.7≦x≦1.2であるのがさらに好ましい。 Specific examples of the Si-containing material include Si alone and SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6) disproportionated into two phases of a Si phase and a silicon oxide phase. The Si phase in SiO x can store and release lithium ions, and changes its volume as the secondary battery is charged and discharged. The silicon oxide phase has a smaller volume change due to charge and discharge than the Si phase. That is, SiO x as the negative electrode active material realizes a high capacity by the Si phase, and suppresses a volume change of the whole negative electrode active material by having the silicon oxide phase. If x is less than the lower limit, the ratio of Si becomes excessively large, so that the volume change during charging and discharging becomes too large, and the cycle characteristics of the secondary battery deteriorate. On the other hand, if x exceeds the upper limit, the Si ratio becomes too small and the energy density decreases. The range of x is more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1.5, and even more preferably 0.7 ≦ x ≦ 1.2.

なお、上記したSiOにおいては、リチウムイオン二次電池の充放電時にリチウムとSi相のケイ素とによる合金化反応が生じると考えられている。そして、この合金化反応がリチウムイオン二次電池の充放電に寄与すると考えられている。後述するSn含有材料についても、同様に、スズとリチウムとの合金化反応によって充放電できると考えられている。 In the above-described SiO x , it is considered that an alloying reaction occurs between lithium and silicon in the Si phase during charging and discharging of the lithium ion secondary battery. And it is thought that this alloying reaction contributes to the charge and discharge of the lithium ion secondary battery. It is also considered that the Sn-containing material described later can be similarly charged and discharged by an alloying reaction between tin and lithium.

Sn含有材料の具体例として、Sn単体、Cu−SnやCo−Snなどのスズ合金、アモルファススズ酸化物、スズケイ素酸化物を例示できる。アモルファススズ酸化物としてはSnB0.40.63.1を例示でき、スズケイ素酸化物としてはSnSiOを例示できる。 Specific examples of the Sn-containing material include Sn alone, tin alloys such as Cu-Sn and Co-Sn, amorphous tin oxide, and tin silicon oxide. Examples of the amorphous tin oxide include SnB 0.4 P 0.6 O 3.1, and examples of the tin silicon oxide include SnSiO 3 .

Si含有材料、及び、Sn含有材料は、炭素材料と複合化して負極活物質とすることが好ましい。複合化に因り、特にケイ素及び/又はスズの構造が安定し、負極の耐久性が向上する。上記複合化は、既知の方法で行えば良い。複合化に用いられる炭素材料としては、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等を採用すればよい。黒鉛は、天然黒鉛でもよく、人造黒鉛でもよい。   The Si-containing material and the Sn-containing material are preferably combined with a carbon material to form a negative electrode active material. Due to the composite, the structure of silicon and / or tin is particularly stable, and the durability of the negative electrode is improved. The combination may be performed by a known method. As the carbon material used for the composite, graphite, hard carbon, soft carbon, or the like may be employed. The graphite may be natural graphite or artificial graphite.

Si含有材料の具体例として、国際公開第2014/080608号などに開示されるシリコン材料(以下、単に「シリコン材料」という。)を挙げることができる。   Specific examples of the Si-containing material include a silicon material disclosed in WO 2014/080608 (hereinafter, simply referred to as “silicon material”).

シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するものである。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 The silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are stacked in the thickness direction. The silicon material undergoes, for example, a step of reacting CaSi 2 with an acid to synthesize a layered silicon compound containing polysilane as a main component, and a step of heating the layered silicon compound at 300 ° C. or higher to release hydrogen. It is manufactured.

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

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

既述のとおり、シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオン等の電荷担体が効率的に吸蔵及び放出されるためには、板状シリコン体は厚さが10nm〜100nmの範囲内のものが好ましく、20nm〜50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm〜50μmの範囲内のものが好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2〜1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 As described above, the silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are stacked in the thickness direction. In order to efficiently occlude and release charge carriers such as lithium ions, the plate-like silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, more preferably 20 nm to 50 nm. The length in the longitudinal direction of the plate-like silicon body is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm. Moreover, it is preferable that (length in the longitudinal direction) / (thickness) of the plate-shaped silicon body is in the range of 2 to 1,000. The laminated structure of the plate-like silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. This laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in the raw material CaSi 2 .

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

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

シリコン材料は炭素で被覆されていてもよい。炭素で被覆されたシリコン材料は導電性に優れる。   The silicon material may be coated with carbon. Silicon materials coated with carbon have excellent conductivity.

シリコン材料の平均粒子径は、2〜7μmの範囲内が好ましく、2.5〜6.5μmの範囲内がより好ましい。平均粒子径が小さすぎるシリコン材料を用いると、凝集性や濡れ性の観点から、負極製造が困難になる場合がある。具体的には、負極製造時に調製するスラリー中において、平均粒子径が小さすぎるシリコン材料が凝集する場合がある。他方、平均粒子径が大きすぎるシリコン材料を用いた負極を具備するリチウムイオン二次電池は、好適な充放電ができない場合がある。平均粒子径が大きすぎるシリコン材料においては、リチウムイオンが当該シリコン材料の内部まで十分に拡散し得ないことが原因と推測される。なお、本明細書における平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で試料を測定した場合におけるD50を意味する。   The average particle size of the silicon material is preferably in the range of 2 to 7 μm, and more preferably in the range of 2.5 to 6.5 μm. When a silicon material having an average particle diameter that is too small is used, it may be difficult to manufacture a negative electrode from the viewpoint of cohesiveness and wettability. Specifically, in a slurry prepared at the time of manufacturing the negative electrode, a silicon material having an average particle diameter that is too small may aggregate. On the other hand, a lithium ion secondary battery including a negative electrode using a silicon material having an average particle diameter that is too large may not be able to suitably charge and discharge. It is presumed that in a silicon material having an excessively large average particle size, lithium ions cannot sufficiently diffuse into the silicon material. In addition, the average particle diameter in this specification means D50 when a sample is measured by a general laser diffraction type particle size distribution analyzer.

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴムなどの公知のものを採用すればよい。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorine-containing resins such as fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide-based resins such as polyimide and polyamideimide, resins containing an alkoxysilyl group, and carboxymethylcellulose. A known material such as styrene-butadiene rubber may be used.

また、国際公開第2016/063882号に開示される、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーをジアミンなどのポリアミンで架橋した架橋ポリマーを、結着剤として用いてもよい。   Further, a cross-linked polymer disclosed in WO 2016/063882 in which a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid is cross-linked with a polyamine such as diamine may be used as the binder.

架橋ポリマーに用いられるジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。   Examples of the diamine used for the crosslinked polymer include alkylenediamines such as ethylenediamine, propylenediamine, and hexamethylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophoronediamine, and bis (4-aminocyclohexyl) methane. Saturated carbocyclic diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tolidine, 2,4- Aromatic diamines such as tolylenediamine, 2,6-tolylenediamine, xylylenediamine, and naphthalenediamine are exemplified.

活物質層中の結着剤の配合割合は、0.5〜20質量%が好ましく、1〜15質量%がより好ましく、2〜10質量%がさらに好ましく、3〜5質量%が特に好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The compounding ratio of the binder in the active material layer is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass, further preferably 2 to 10% by mass, and particularly preferably 3 to 5% by mass. If the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode is reduced, and if the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode is reduced.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。活物質層中の導電助剤の配合割合は、0.5〜20質量%が好ましく、1〜15質量%がより好ましく、2〜10質量%がさらに好ましく、2〜5質量%が特に好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The conductive additive is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive assistant may be arbitrarily added when the conductivity of the electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the electrode is sufficiently excellent. The conductive additive may be any chemically inert high electron conductor, and examples thereof include carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber (Vapor Grown Carbon Fiber), and various metal particles. You. Examples of the carbon black include acetylene black, Ketjen Black (registered trademark), furnace black, and channel black. These conductive assistants can be used alone or in combination of two or more. The compounding ratio of the conductive assistant in the active material layer is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass, further preferably 2 to 10% by mass, and particularly preferably 2 to 5% by mass. If the amount of the conductive assistant is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive assistant is too large, the moldability of the active material layer deteriorates and the energy density of the electrode decreases.

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

正極活物質層を製造するための、本発明の複合粒子と溶剤とを具備するスラリー状の正極活物質層製造用組成物においては、固形分の配合量は30〜90質量%の範囲内が好ましく、50〜75質量%の範囲内がより好ましい。ここで、固形分とは、正極活物質層製造用組成物に含まれる溶剤以外の成分を意味する。   In the slurry-like composition for producing a positive electrode active material layer comprising the composite particles and the solvent of the present invention for producing a positive electrode active material layer, the solid content is preferably in the range of 30 to 90% by mass. More preferably, it is in the range of 50 to 75% by mass. Here, the solid content means components other than the solvent contained in the composition for producing a positive electrode active material layer.

正極活物質層製造用組成物における、本発明の複合粒子の配合量は、本発明の複合粒子の用途に応じて適宜決定すればよい。
本発明の複合粒子を、負極の不可逆容量に相当するリチウムイオンを補填するためのリチウムイオン供給剤として用いる場合であれば、正極活物質層製造用組成物における本発明の複合粒子の配合量としては、固形分に対して、1〜10質量%の範囲内、3〜9質量%の範囲内、5〜8質量%の範囲内を例示できる。
The compounding amount of the composite particles of the present invention in the composition for producing a positive electrode active material layer may be appropriately determined according to the use of the composite particles of the present invention.
When the composite particles of the present invention are used as a lithium ion supply agent for supplementing lithium ions corresponding to the irreversible capacity of the negative electrode, as the compounding amount of the composite particles of the present invention in the composition for producing a positive electrode active material layer. Can be exemplified in the range of 1 to 10% by mass, the range of 3 to 9% by mass, and the range of 5 to 8% by mass with respect to the solid content.

また、正極活物質層製造用組成物における正極活物質の配合量としては、固形分に対して、80〜95質量%の範囲内、83〜93質量%の範囲内、85〜90質量%の範囲内を例示できる。正極活物質層製造用組成物における結着剤の配合量としては、固形分に対して、0.5〜10質量%の範囲内、1〜5質量%の範囲内、2〜4質量%の範囲内を例示できる。正極活物質層製造用組成物における導電助剤の配合量としては、固形分に対して、0.5〜5質量%の範囲内、1〜4質量%の範囲内、1〜3質量%の範囲内を例示できる。   The amount of the positive electrode active material in the composition for producing a positive electrode active material layer is, with respect to the solid content, in the range of 80 to 95% by mass, in the range of 83 to 93% by mass, and in the range of 85 to 90% by mass. The range can be exemplified. The amount of the binder in the composition for producing a positive electrode active material layer is 0.5 to 10% by mass, 1 to 5% by mass, and 2 to 4% by mass with respect to the solid content. The range can be exemplified. The amount of the conductive additive in the composition for producing a positive electrode active material layer is 0.5 to 5% by mass, 1 to 4% by mass, and 1 to 3% by mass based on the solid content. The range can be exemplified.

セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and prevents lithium ions from passing through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. Known separators may be used as the separator, and synthetic resins such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester, and polyacrylonitrile; polysaccharides such as cellulose and amylose; and fibroin. , Natural polymers such as keratin, lignin, suberin and the like, and porous bodies, nonwoven fabrics and woven fabrics using one or more electrically insulating materials such as ceramics. Further, the separator may have a multilayer structure.

電解液は、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質とを含んでいる。   The electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、鎖状カーボネート、鎖状エステル、エーテル類等が使用できる。環状カーボネートとしては、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、ビニレンカーボネートを例示でき、環状エステルとしては、ガンマブチロラクトン、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネートを例示でき、鎖状エステルとしては、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。非水溶媒としては、上記具体的な溶媒の化学構造のうち一部又は全部の水素がフッ素に置換した化合物を採用しても良い。   As the non-aqueous solvent, cyclic carbonate, cyclic ester, chain carbonate, chain ester, ethers and the like can be used. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate, and examples of the cyclic ester include gamma-butyrolactone, 2-methyl-gamma-butyrolactone, acetyl-gamma-butyrolactone, and gamma-valerolactone. Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, and examples of the chain ester include alkyl propionate, dialkyl malonate, and alkyl acetate. Examples of the ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. As the non-aqueous solvent, a compound in which part or all of the hydrogen in the specific chemical structure of the solvent is substituted with fluorine may be used.

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

電解液としては、フルオロエチレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水溶媒に、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSOなどのリチウム塩を0.5mol/Lから1.7mol/L程度の濃度で溶解させた溶液を例示できる。 As an electrolytic solution, a nonaqueous solvent such as fluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate is mixed with a lithium salt such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , and LiCF 3 SO 3 at 0.5 mol /. For example, a solution in which the concentration is from about L to about 1.7 mol / L can be exemplified.

本発明のリチウムイオン二次電池の具体的な製造方法について述べる。
例えば、正極と負極とでセパレータを挟持して電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極の積層体を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。
A specific method for manufacturing the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.
For example, an electrode body is formed by sandwiching a separator between a positive electrode and a negative electrode. The electrode body may be any of a stacked type in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked, or a wound type in which a stacked body of a positive electrode, a separator, and a negative electrode is wound. After connecting the current collector of the positive electrode and the current collector of the negative electrode to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collecting lead or the like, an electrolyte solution is added to the electrode body to form a lithium ion secondary battery. Good.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical type, a square type, a coin type, and a laminate type can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a lithium ion secondary battery for all or a part of its power source, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium ion secondary batteries may be connected in series to form an assembled battery. Examples of devices on which a lithium ion secondary battery is mounted include various home appliances, office devices, industrial devices, and the like, other than vehicles, such as personal computers and portable communication devices, which are driven by batteries. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention is a wind power generation, a photovoltaic power generation, a hydroelectric power generation, a power storage device and a power smoothing device of a power system, a power supply source for motive power of ships and / or accessories, an aircraft, Power supply for spacecraft and other power supplies and / or auxiliary equipment, auxiliary power supply for vehicles that do not use electricity as power source, power supply for mobile home robots, power supply for system backup, power supply for uninterruptible power supply, The present invention may be applied to a power storage device for temporarily storing power required for charging at a charging station for an electric vehicle or the like.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be implemented in various forms with modifications, improvements, and the like that can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention.

以下に、各種の具体例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの具体例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to various specific examples. Note that the present invention is not limited by these specific examples.

(実施例1)
(合成工程)
Li源としてLiCOを4.138g(56.0mmol)、Fe源としてFeを1.789g(11.2mmol)、黒鉛を0.538g(炭素換算で44.8mmol)を配合した混合原料を、遊星ボールミルに投入した。さらに、有機添加剤であるステアリン酸リチウムを、LiCO、Fe、黒鉛及びステアリン酸リチウムの合計量に対して2質量%に相当する量、遊星ボールミルに投入した。遊星ボールミルを自転速度800rpm及び公転速度800rpmで作動させて、当該混合原料の複合体を製造した。
この混合原料の複合体を反応器に入れ、管状炉中で、アルゴン雰囲気下、720℃で26時間加熱して、粒子状をなす実施例1の複合粒子を得た。
なお、実施例1における混合原料には、LiとFeとが原子比で5:1となる量のLiCO及びFe源を配合した。また、黒鉛については、LiCOに含まれるリチウム1molに対して、炭素換算で0.4molとなる量を配合した。
(Example 1)
(Synthesis process)
4.138 g (56.0 mmol) of Li 2 CO 3 as a Li source, 1.789 g (11.2 mmol) of Fe 2 O 3 as an Fe source, and 0.538 g (44.8 mmol in terms of carbon) of graphite were blended. The mixed raw material was charged into a planetary ball mill. Further, lithium stearate, which is an organic additive, was charged into a planetary ball mill in an amount corresponding to 2% by mass based on the total amount of Li 2 CO 3 , Fe 2 O 3 , graphite and lithium stearate. The planetary ball mill was operated at a rotation speed of 800 rpm and a revolution speed of 800 rpm to produce a composite of the mixed raw material.
The composite of the mixed raw materials was placed in a reactor and heated in a tubular furnace at 720 ° C. for 26 hours in an argon atmosphere to obtain composite particles of Example 1 in the form of particles.
Note that the mixed raw material in Example 1 was mixed with Li 2 CO 3 and an Fe source in amounts such that the atomic ratio of Li and Fe was 5: 1. The amount of graphite was adjusted to 0.4 mol in terms of carbon with respect to 1 mol of lithium contained in Li 2 CO 3 .

(比較例1)
(合成工程)
Li源としてLiOを3.126g(104.6mmol)、Fe源としてFeを3.342g(20.9mmol)を秤量し、遊星ボールミルに投入した。さらに、有機添加剤であるステアリン酸リチウムをLiO及びFeの合計量に対して2質量%に相当する量で秤量して、遊星ボールミルに投入した。遊星ボールミルを自転速度800rpm及び公転速度800rpmで作動させて、当該混合原料を、得られる粒子の径が10μm以下となるまで粉砕混合した。
(Comparative Example 1)
(Synthesis process)
3.126 g (104.6 mmol) of Li 2 O as a Li source and 3.342 g (20.9 mmol) of Fe 2 O 3 as a Fe source were put into a planetary ball mill. Further, lithium stearate, which is an organic additive, was weighed in an amount corresponding to 2% by mass based on the total amount of Li 2 O and Fe 2 O 3 and charged into a planetary ball mill. The planetary ball mill was operated at a rotation speed of 800 rpm and a revolution speed of 800 rpm, and the mixed raw material was pulverized and mixed until the obtained particles had a diameter of 10 μm or less.

粉砕混合された混合原料をロータリーキルン型の反応器に配置し、次いで、アルゴン雰囲気下で混合原料を600℃、60分間加熱して、LiFeOを合成した。続いて、ヘキサン−アルゴン混合ガスの通気下にて、700℃、20分間の条件で熱CVDを行い、LiFeOの表面に炭素膜を形成させて、比較例1の炭素被覆LiFeOを製造した。なお、LiFeO及び炭素被覆LiFeOの合成中は、ロータリーキルン型の反応器を回転状態とした。 The pulverized mixed raw material was placed in a rotary kiln-type reactor, and then the mixed raw material was heated at 600 ° C. for 60 minutes under an argon atmosphere to synthesize Li 5 FeO 4 . Subsequently, thermal CVD was performed at 700 ° C. for 20 minutes under a gaseous mixture of hexane and argon to form a carbon film on the surface of Li 5 FeO 4 , and the carbon-coated Li 5 FeO of Comparative Example 1 was formed. 4 was produced. During the synthesis of Li 5 FeO 4 and carbon-coated Li 5 FeO 4 , the rotary kiln type reactor was rotated.

(比較例2)
Li源としてLiOHを3.805g(158.9mmol)、Fe源としてFeを2.537g(15.9mmol)、及び、黒鉛を0.257g(炭素換算で21.5mmol)、秤量して混合原料とした。また、合成工程における加熱温度及び加熱時間を460℃、4時間とした。これ以外は、実施例1と同様に、比較例2の複合粒子を得た。
なお、比較例2における混合原料には、LiとFeとが原子比で5:1となる量のLi源及びFe源を配合した。
(Comparative Example 2)
3.805 g (158.9 mmol) of LiOH as a Li source, 2.537 g (15.9 mmol) of Fe 2 O 3 as an Fe source, and 0.257 g (21.5 mmol in terms of carbon) of graphite were weighed. It was a mixed raw material. The heating temperature and the heating time in the synthesis step were 460 ° C. and 4 hours. Except for this, the composite particles of Comparative Example 2 were obtained in the same manner as in Example 1.
In the mixed raw material in Comparative Example 2, Li source and Fe source were added in such amounts that Li and Fe became 5: 1 in atomic ratio.

(評価例1)
走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)を用いて実施例1の複合粒子の外観を観察した。実施例1の複合粒子のSEM像を図1に示す。
(Evaluation Example 1)
The appearance of the composite particles of Example 1 was observed using a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope: SEM). An SEM image of the composite particles of Example 1 is shown in FIG.

図1に示すように、実施例1の複合粒子は、比較的大きな粒子と、当該粒子の表面に多数存在する微細な粒子とを有する。混合原料の組成から、図1中の比較的大きな粒子はLiFeOであり微細な粒子は炭素であると推測される。つまり、実施例1の複合粒子は、比較的大きな粒子状のLiFeO相と、その表面に多数存在する微細な粒子状の炭素相とを有するといえる。 As shown in FIG. 1, the composite particles of Example 1 have relatively large particles and many fine particles existing on the surface of the particles. From the composition of the mixed raw material, it is assumed that the relatively large particles in FIG. 1 are Li 5 FeO 4 and the fine particles are carbon. In other words, it can be said that the composite particles of Example 1 have a relatively large particulate Li 5 FeO 4 phase and a large number of fine particulate carbon phases existing on the surface thereof.

(評価例2)
実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子を、Cu管球を線源とした粉末X線回折分析に供して分析を行った。得られたX線回折チャートを図2に示す。
(Evaluation example 2)
The composite particles of Example 1, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2 were subjected to powder X-ray diffraction analysis using a Cu bulb as a radiation source, and analyzed. The obtained X-ray diffraction chart is shown in FIG.

図2に示すように、実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子の何れにも、LiFeOが生成していることが裏付けられた。 As shown in FIG. 2, it was confirmed that Li 5 FeO 4 was generated in each of the composite particles of Example 1, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2. Was done.

(評価例3)
炭素・硫黄分析装置を用いて、実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子に対して、炭素を対象とした元素分析を行った。結果を表1に示す。
(Evaluation example 3)
Using the carbon / sulfur analyzer, elemental analysis was performed on carbon for the composite particles of Example 1, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2. Table 1 shows the results.

(評価例4)
実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子の比表面積をBET法で測定し、BET比表面積とした。各複合粒子のBET比表面積の値を上記した評価例3の結果とともに表1に示す。
(Evaluation example 4)
The specific surface areas of the composite particles of Example 1, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2 were measured by the BET method, and were defined as BET specific surface areas. Table 1 shows the value of the BET specific surface area of each composite particle together with the results of Evaluation Example 3 described above.

(評価例5)
実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子につき、粉体抵抗率測定システム(株式会社三菱アナリテック)を用いて、4kNの荷重をかけた上での体積抵抗値を測定した。結果を評価例3及び評価例4の結果とともに表1に示す。
(Evaluation example 5)
A load of 4 kN was applied to the composite particles of Example 1, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2 using a powder resistivity measurement system (Mitsubishi Analytech Co., Ltd.). The volume resistance value was measured. The results are shown in Table 1 together with the results of Evaluation Examples 3 and 4.

表1に示すように、黒鉛の存在下でLi源とFe源とを反応させて得られた実施例1及び比較例2の複合粒子は、LiFeOを熱CVD法により炭素被覆して得られた比較例1の炭素被覆LiFeOと比べて、比表面積は小さいものの、炭素量及び導電性の面で遜色ないものであった。
この結果から、実施例1の複合粒子は、比較例1の炭素被覆LiFeOと同様に、リチウムイオン二次電池の正極に好ましく使用できるといえる。なお、比較例1の炭素被覆LiFeOがリチウムイオン二次電池の正極に好ましく使用できることは、本発明者らによる試験で確認されている。
As shown in Table 1, the composite particles of Example 1 and Comparative Example 2 obtained by reacting a Li source and an Fe source in the presence of graphite were obtained by coating Li 5 FeO 4 with carbon by a thermal CVD method. Although the specific surface area was smaller than that of the obtained carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, it was as good as the carbon amount and the conductivity.
From these results, it can be said that the composite particles of Example 1 can be preferably used for the positive electrode of a lithium ion secondary battery, like the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1. It has been confirmed by tests by the present inventors that the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1 can be preferably used for the positive electrode of a lithium ion secondary battery.

(評価例6)
ラマン分光光度計にて、実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、比較例2の複合粒子、及び、黒鉛を分析した。結果を図3及び表2に示す。
(Evaluation Example 6)
The composite particles of Example 1, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, the composite particles of Comparative Example 2, and graphite were analyzed with a Raman spectrophotometer. The results are shown in FIG.

図3及び表2に示すように、黒鉛のラマン分光スペクトルの1200〜1700m−1には、グラファイトに由来するG−Bandと称される炭素由来のピーク、及び、ダングリングボンドに由来するD−Bandと称される炭素由来のピークが検出された。 As shown in FIG. 3 and Table 2, at 1200 to 1700 m −1 in the Raman spectrum of graphite, a carbon-derived peak called G-Band derived from graphite, and a D-dangling bond derived from dangling bond are included. A peak derived from carbon called Band was detected.

図3及び表2に示すように、実施例1及び比較例2の各複合粒子のラマン分光スペクトルには、半値幅40cm−1以下のシャープなG−Bandが検出された。しかし、比較例1の炭素被覆LiFeOのラマン分光スペクトルには、シャープなG−Bandは検出されず、半値幅88cm−1のブロードなピークのみが検出された。実施例1の複合粒子と比較例2の複合粒子とを比較すると、G−Bandの半値幅は、実施例1の複合粒子では19cm−1、比較例2の複合粒子では32cm−1であった。
この結果を基に、本発明の複合粒子におけるG−Bandの半値幅は30cm−1以下ということができ、当該半値幅の好ましい範囲として27cm−1以下、25cm−1以下、22cm−1以下、20cm−1以下の各範囲を挙げることができる。
As shown in FIG. 3 and Table 2, in the Raman spectrum of each composite particle of Example 1 and Comparative Example 2, a sharp G-Band having a half width of 40 cm −1 or less was detected. However, in the Raman spectrum of the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, no sharp G-Band was detected, and only a broad peak having a half width of 88 cm −1 was detected. Comparing the composite particles of Example 1 and the composite particles of Comparative Example 2, the half-width of G-Band was 19 cm −1 for the composite particles of Example 1 and 32 cm −1 for the composite particles of Comparative Example 2. .
Based on this result, the half-width of the G-Band in the composite particles of the present invention can be 30 cm -1 or less, and a preferable range of the half-width is 27 cm -1 or less, 25 cm -1 or less, 22 cm -1 or less, Each range of 20 cm -1 or less can be mentioned.

D−Bandに着目すると、Li源として水酸化リチウムを用いた比較例2の複合粒子では、ラマン分光スペクトルに明確なD−Bandが検出された。これに対して、Li源として炭酸リチウムを用いた実施例1の複合粒子では、ラマン分光スペクトルに検出されたD−Bandは非常に小さなものであった。G−Bandのピーク面積をD−Bandのピーク面積で除したG/D比は、実施例1の複合粒子では3.6であったのに対し、比較例2の複合粒子では0.8であり、黒鉛では1.3であった。この結果を基に、本発明の複合粒子における当該G/D比の好ましい範囲として、1.5以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上、3.5以上の各範囲を挙げることができる。   Focusing on D-Band, in the composite particles of Comparative Example 2 using lithium hydroxide as the Li source, clear D-Band was detected in the Raman spectrum. On the other hand, in the composite particles of Example 1 using lithium carbonate as the Li source, the D-Band detected in the Raman spectrum was very small. The G / D ratio obtained by dividing the G-Band peak area by the D-Band peak area was 3.6 for the composite particles of Example 1 and 0.8 for the composite particles of Comparative Example 2. And 1.3 for graphite. Based on this result, the preferable range of the G / D ratio in the composite particles of the present invention is 1.5 or more, 2.0 or more, 2.5 or more, 3.0 or more, and 3.5 or more. Can be mentioned.

(評価例7)
実施例1の複合粒子、比較例1の炭素被覆LiFeO、及び、比較例2の複合粒子を、約23℃、露点を0℃付近とした大気中に放置し、その質量の経時変化を測定した。結果を図4に示す。
(Evaluation Example 7)
The composite particles of Example 1, the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1, and the composite particles of Comparative Example 2 were allowed to stand in the air at about 23 ° C. and a dew point of about 0 ° C., and their mass changes with time. Was measured. FIG. 4 shows the results.

図4に示すように、実施例1の複合粒子及び比較例2の複合粒子の質量変化率は、比較例1の炭素被覆LiFeOの質量変化率に比べて小さかった。この結果から、黒鉛の存在下でLi源とFe源とを反応させて得られた複合粒子は、LiFeOを熱CVD法により炭素被覆して得られた炭素被覆LiFeOに比べて、大気下での保管時にも吸湿し難く、劣化し難いといえる。 As shown in FIG. 4, the mass change rate of the composite particles of Example 1 and the composite particles of Comparative Example 2 was smaller than the mass change rate of the carbon-coated Li 5 FeO 4 of Comparative Example 1. From these results, the composite particles obtained by reacting the Li source and the Fe source in the presence of graphite were compared with the carbon-coated Li 5 FeO 4 obtained by carbon coating Li 5 FeO 4 by the thermal CVD method. Therefore, it can be said that even when stored in the atmosphere, it is hard to absorb moisture and hardly deteriorates.

また、Li源としてLiCOを用いた実施例1の複合粒子と、Li源として水酸化リチウムを用いた比較例2の複合粒子とを比較すると、実施例1の複合粒子の質量変化率は、比較例2の複合粒子の質量変化率に比べてさらに小さかった。この結果から、Li源としてLiCOを用いる場合には、LiOHを用いる場合よりも、より一層、大気下での保管時にも吸湿し難く、劣化し難いといえる。この結果と、上記した評価例6の結果とを勘案すると、G−Bandの半値幅が30cm−1以下である実施例1の複合粒子においては保管時の劣化が抑制される、ということができ、更には、G−Bandの半値幅が30cm−1以下の本発明の複合粒子は保管時の劣化が抑制されたものである、ということができる。 In addition, comparing the composite particles of Example 1 using Li 2 CO 3 as the Li source and the composite particles of Comparative Example 2 using lithium hydroxide as the Li source, the mass change rate of the composite particles of Example 1 Was even smaller than the mass change rate of the composite particles of Comparative Example 2. From these results, it can be said that, when Li 2 CO 3 is used as the Li source, it is harder to absorb moisture even during storage in the atmosphere and deteriorate more than when LiOH is used. Considering this result and the result of Evaluation Example 6 described above, it can be said that in the composite particles of Example 1 in which the half-width of G-Band is 30 cm −1 or less, deterioration during storage is suppressed. Furthermore, it can be said that the composite particles of the present invention having a G-Band half-width of 30 cm -1 or less are those in which deterioration during storage is suppressed.

Claims (5)

LiFeOと炭素とを含む複合粒子であって、
前記複合粒子をラマン分光光度計にて分析することで得られるラマン分光スペクトルにおいて、G−Bandの半値幅が30cm−1以下である、複合粒子。
Composite particles containing Li 5 FeO 4 and carbon,
A composite particle having a half-width of G-Band of 30 cm -1 or less in a Raman spectrum obtained by analyzing the composite particle with a Raman spectrophotometer.
前記ラマン分光スペクトルにおいて、G−BandとD−Bandのピーク強度の比率であるG/D比は、1.5以上である、請求項1に記載の複合粒子。   The composite particle according to claim 1, wherein a G / D ratio, which is a ratio of peak intensities of G-Band and D-Band in the Raman spectroscopy spectrum, is 1.5 or more. LiCOとFe源と黒鉛とを加熱する工程を含む、LiFeOと炭素とを含む複合粒子の製造方法。 Comprising the step of heating the graphite Li 2 CO 3 and Fe sources, Li 5 FeO 4 in the manufacturing method of the composite particles containing carbon. 請求項1又は請求項2に記載の複合粒子を具備する正極。   A positive electrode comprising the composite particle according to claim 1. 請求項4に記載の正極を具備するリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode according to claim 4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111769288A (en) * 2020-08-13 2020-10-13 哈尔滨工业大学 Method for in-situ lithium supplement of lithium ion battery anode material
WO2022149611A1 (en) * 2021-01-08 2022-07-14 Tdk株式会社 Lithium iron composite oxide, positive electrode material, positive electrode, and lithium ion secondary battery
CN115719808A (en) * 2022-12-06 2023-02-28 湖北万润新能源科技股份有限公司 Preparation method and application of lithium ferrite lithium supplement agent

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006107002A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Process for producing amorphous carbon film
JP2006302671A (en) * 2005-04-20 2006-11-02 Mitsui Mining Co Ltd Cathode material for lithium-ion secondary battery and its manufacturing method as well as lithium-ion secondary battery using same
JP2007180025A (en) * 2005-12-02 2007-07-12 Mitsubishi Chemicals Corp Lithium ion secondary battery
JP2012099316A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Toyota Industries Corp Cathode active material for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
JP2014157653A (en) * 2011-05-31 2014-08-28 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolytic secondary battery
JP2017130359A (en) * 2016-01-20 2017-07-27 株式会社豊田自動織機 Method for manufacturing electrode material and method for manufacturing power storage device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006107002A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Process for producing amorphous carbon film
JP2006302671A (en) * 2005-04-20 2006-11-02 Mitsui Mining Co Ltd Cathode material for lithium-ion secondary battery and its manufacturing method as well as lithium-ion secondary battery using same
JP2007180025A (en) * 2005-12-02 2007-07-12 Mitsubishi Chemicals Corp Lithium ion secondary battery
JP2012099316A (en) * 2010-11-01 2012-05-24 Toyota Industries Corp Cathode active material for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
JP2014157653A (en) * 2011-05-31 2014-08-28 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolytic secondary battery
JP2017130359A (en) * 2016-01-20 2017-07-27 株式会社豊田自動織機 Method for manufacturing electrode material and method for manufacturing power storage device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111769288A (en) * 2020-08-13 2020-10-13 哈尔滨工业大学 Method for in-situ lithium supplement of lithium ion battery anode material
CN111769288B (en) * 2020-08-13 2022-05-03 哈尔滨工业大学 Method for in-situ lithium supplement of lithium ion battery anode material
WO2022149611A1 (en) * 2021-01-08 2022-07-14 Tdk株式会社 Lithium iron composite oxide, positive electrode material, positive electrode, and lithium ion secondary battery
CN115719808A (en) * 2022-12-06 2023-02-28 湖北万润新能源科技股份有限公司 Preparation method and application of lithium ferrite lithium supplement agent
CN115719808B (en) * 2022-12-06 2024-06-04 湖北万润新能源科技股份有限公司 Preparation method and application of lithium ferrite lithium supplementing agent

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