JP2020053383A - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same, positive electrode mixture paste for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same, positive electrode mixture paste for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Abstract

To provide a positive electrode active material with which gelation of a positive electrode mixture paste is suppressed and a secondary battery having excellent battery characteristics can be obtained.SOLUTION: There are provided a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery and the like. The material mass ratio of elements other than niobium contained in the positive electrode active material 20 is represented by Li:Ni:Co:Mn:M=s:(1-x-y-z):x:y:z (where, 0≤x≤0.35, 0≤y≤0.35, 0≤z≤0.10 and 0.95<s<1.30 are satisfied, and M represents at least one selected from among V, Mg, Mo, Nb, Ti, W, Zr and Al). A lithium metal composite oxide 10 includes a secondary particle 2 formed by the aggregation of primary particles 1, 1a, 1b, and at least part of the surface of each primary particle is covered with a compound 3 containing lithium and niobium. The lithium hydroxide amount dissolving when the positive electrode active material is eluted into water, the amount being measured by a neutralization titration method, is 0.003 mass% or more and 0.15 mass% or less relative to the entire positive electrode active material.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極活物質とその製造方法、リチウムイオン二次電池用正極合剤ペーストおよびリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a method for producing the same, a positive electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

近年、スマートフォンやタブレットPCなどの小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強く望まれている。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源として出力特性と充放電サイクル特性が優れた二次電池の開発が強く望まれている。   In recent years, with the spread of small information terminals such as smartphones and tablet PCs, development of small and lightweight secondary batteries having high energy density has been strongly desired. Further, there is a strong demand for the development of a secondary battery having excellent output characteristics and charge / discharge cycle characteristics as a power source for an electric vehicle such as a hybrid vehicle.

このような要求を満たす二次電池として、非水系電解質二次電池があり、代表的な非水系電解質二次電池としてリチウムイオン二次電池がある。このリチウムイオン二次電池は、負極および正極と電解質等で構成され、負極および正極の活物質には、リチウムを脱離および挿入することの可能な材料が用いられている。   A non-aqueous electrolyte secondary battery is a secondary battery that satisfies such requirements, and a lithium ion secondary battery is a typical non-aqueous electrolyte secondary battery. This lithium ion secondary battery includes a negative electrode, a positive electrode, an electrolyte, and the like, and a material capable of removing and inserting lithium is used as an active material of the negative electrode and the positive electrode.

このようなリチウムイオン二次電池は、現在研究、開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、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。   Such lithium ion secondary batteries are currently being actively researched and developed.Among them, lithium ion secondary batteries using a layered or spinel type lithium metal composite oxide as a positive electrode material are: Since a high voltage of 4V class can be obtained, the battery has been put to practical use as a battery having a high energy density.

これまで主に提案されている材料としては、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金属複合酸化物(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。 Materials mainly proposed so far include lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) which is relatively easy to synthesize, lithium metal composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel which is cheaper than cobalt, and lithium nickel. Examples thereof include a cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) and a lithium manganese composite oxide using manganese (LiMn 2 O 4 ).

正極活物質において、電池特性(出力特性、サイクル特性など)を向上させる技術として、例えば、正極活物質に、リチウム金属複合酸化物に含まれる金属元素以外の異種元素を含む層で被覆することがいくつか提案されている。   Techniques for improving battery characteristics (output characteristics, cycle characteristics, etc.) in the positive electrode active material include, for example, coating the positive electrode active material with a layer containing a different element other than the metal element contained in the lithium metal composite oxide. Some have been proposed.

例えば、特許文献1では、少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、リチウム遷移金属複合酸化物は、一次粒子およびその凝集体である二次粒子の一方または両方からなる粒子の形態で存在し、一次粒子のアスペクト比が1〜1.8であり、粒子の少なくとも表面に、モリブデン、バナジウム、タングステン、ホウ素およびフッ素からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する化合物を有する非水電解質二次電池用正極活物質が提案されている。特許文献1によれば、一次粒子の表面にモリブデン、バナジウム、タングステン、ホウ素およびフッ素からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する化合物を有することにより、導電性が向上するとされている。   For example, Patent Document 1 discloses a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery having at least a layered structure lithium transition metal composite oxide, wherein the lithium transition metal composite oxide is a primary particle and an aggregate thereof. Present in the form of particles comprising one or both of the primary particles, the primary particles having an aspect ratio of 1 to 1.8, and at least the surface of the particles is selected from the group consisting of molybdenum, vanadium, tungsten, boron, and fluorine A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least one compound has been proposed. According to Patent Literature 1, the conductivity is improved by having a compound having at least one selected from the group consisting of molybdenum, vanadium, tungsten, boron and fluorine on the surface of the primary particles.

特許文献2には、リチウムイオンの挿入・脱離が可能な機能を有するリチウム遷移金属系化合物を主成分とし、該主成分原料に、B及びBiから選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物と、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる少なくとも1種の元素を含有する化合物をそれぞれ1種併用添加した後、焼成されてなるリチウムイオン二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体が提案されている。特許文献2によれば、添加元素を併用添加した後、焼成することにより、粒成長及び焼結の抑えられた微細な粒子からなるリチウム遷移金属系化合物粉体が得られ、レートや出力特性が改善されるとともに、取り扱いや電極調製の容易なリチウム含有遷移金属系化合物粉体を得ることができるされている。   Patent Document 2 discloses a compound containing, as a main component, a lithium transition metal compound having a function capable of inserting and removing lithium ions, and the main component material containing at least one element selected from B and Bi. And a compound containing at least one element selected from Mo, W, Nb, Ta and Re, each of which is added in combination, and then fired, the lithium transition metal-based compound powder for a positive electrode material of a lithium ion secondary battery. The body has been proposed. According to Patent Literature 2, after addition of an additional element, firing is performed to obtain a lithium transition metal-based compound powder including fine particles in which grain growth and sintering are suppressed, and the rate and output characteristics are improved. It is said that a lithium-containing transition metal-based compound powder which can be improved and easily handled and prepared for an electrode can be obtained.

特許文献3には、一般式LiNi1−x−yCoM1wO(1.0≦a≦1.5、0≦x≦0.5、0≦y≦0.5、0.002≦z≦0.03、0≦w≦0.02、0≦x+y≦0.7、M1はMn及びAlからなる群より選択される少なくとも一種、M2はZr、Ti、Mg、Ta、Nb及びMoからなる群より選択される少なくとも一種)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物と、少なくともホウ素元素及び酸素元素を含むホウ素化合物とを含む非水電解液二次電池用正極組成物が提案されている。特許文献3によれば、ニッケル及びタングステンを必須とするリチウム遷移金属複合酸化物と、特定のホウ素化合物とを含む正極組成物を用いることにより、リチウム遷移金属複合酸化物を用いた正極組成物において出力特性及びサイクル特性を向上させることができるとしている。 Patent Document 3, the general formula Li a Ni 1-x-y Co x M1 y W z M 2 wO 2 (1.0 ≦ a ≦ 1.5,0 ≦ x ≦ 0.5,0 ≦ y ≦ 0 0.5, 0.002 ≦ z ≦ 0.03, 0 ≦ w ≦ 0.02, 0 ≦ x + y ≦ 0.7, M1 is at least one selected from the group consisting of Mn and Al, M2 is Zr, Ti, Non-aqueous electrolyte secondary battery containing a lithium transition metal composite oxide represented by at least one selected from the group consisting of Mg, Ta, Nb and Mo) and a boron compound containing at least a boron element and an oxygen element. Positive electrode compositions have been proposed. According to Patent Document 3, by using a positive electrode composition containing a lithium transition metal composite oxide essentially containing nickel and tungsten and a specific boron compound, a positive electrode composition using a lithium transition metal composite oxide It is said that output characteristics and cycle characteristics can be improved.

特許文献4には、ニオブ酸リチウムを含有する被覆層によって表面の一部または全部が被覆されたリチウム−遷移金属酸化物粒子からなるリチウム−遷移金属酸化物粉末であって、炭素含有量が0.03質量%以下である、リチウム−遷移金属酸化物粉末が提案されている。特許文献4によれば、リチウム遷移金属酸化物の粒子表面の一部または全部にニオブ酸リチウムを含有する被覆層を形成することにより、圧粉体抵抗が低いリチウム遷移金属酸化物粉末が得られるとしている。   Patent Literature 4 discloses a lithium-transition metal oxide powder composed of lithium-transition metal oxide particles, the surface of which is partially or entirely coated with a coating layer containing lithium niobate, wherein the carbon content is 0. Lithium-transition metal oxide powders of not more than 0.03% by mass have been proposed. According to Patent Literature 4, by forming a coating layer containing lithium niobate on part or all of the surface of a lithium transition metal oxide particle, a lithium transition metal oxide powder having a low green compact resistance can be obtained. And

また、特許文献5には、ニオブ源となる粒子であって動的光散乱法によるモード径(最頻粒径)が5〜200nmである粒子Aとリチウムイオンを含む水溶液を、リチウム二次電池用活物質に付着させ、リチウム二次電池用活物質の粒子Bの表面にニオブ酸リチウム層を形成する工程とを有する、リチウム二次電池電極材料の製造方法が記載されている。特許文献5によれば、リチウム−ニオブ溶液を用いて、活物質の粒子の表面にニオブ酸リチウム層を形成することにより、リチウム二次電池電極およびその材料において放電容量の低下を抑制しかつ生産効率を向上させられるとしている。   Patent Literature 5 discloses an aqueous solution containing lithium ions and particles A, which are niobium sources and have a mode diameter (mode particle diameter) of 5 to 200 nm by a dynamic light scattering method, and a lithium secondary battery. Forming a lithium niobate layer on the surface of the particles B of the lithium secondary battery active material by adhering to a lithium secondary battery active material. According to Patent Literature 5, a lithium-niobium solution is used to form a lithium niobate layer on the surface of particles of an active material, thereby suppressing a decrease in discharge capacity and producing lithium secondary battery electrodes and materials thereof. It says that efficiency can be improved.

ところで、リチウムイオン二次電池の正極は、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調製し、アルミ箔などの集電体に塗布することで作製される。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遊離した場合、バインダーなどに含まれる水分と反応し水酸化リチウムが生成することがある。この生成した水酸化リチウムとバインダーとが反応し、正極合剤ペーストがゲル化を起こすことがある。正極合剤ペーストのゲル化は、集電体への塗工性の悪化、正極製造の歩留まり悪化を招く。この傾向は、正極活物質におけるリチウムが化学量論比よりも過剰で、且つニッケルの割合が高い場合に顕著となる。   By the way, the positive electrode of a lithium ion secondary battery is prepared by mixing, for example, a positive electrode active material, a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), and a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). It is produced by preparing a paste and applying it to a current collector such as an aluminum foil. At this time, when lithium is released from the positive electrode active material in the positive electrode mixture paste, it may react with moisture contained in the binder or the like to generate lithium hydroxide. The produced lithium hydroxide reacts with the binder, and the positive electrode mixture paste may gel. The gelation of the positive electrode mixture paste deteriorates the coating property on the current collector and the yield of the positive electrode. This tendency becomes remarkable when lithium in the positive electrode active material is in excess of the stoichiometric ratio and the ratio of nickel is high.

そこで、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6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粒子とを含む非水電解液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、バインダーに含まれる水分と反応して生成した水酸化リチウムが酸性酸化物と優先的に反応し、生成した水酸化リチウムとバインダーとの反応を抑制し、正極合剤ペーストの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寄与するとしている。   Therefore, some attempts have been made to suppress the gelation of the positive electrode mixture paste. For example, Patent Document 6 proposes a positive electrode composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode active material composed of a lithium transition metal composite oxide and additional particles composed of acidic oxide particles. In this positive electrode composition, lithium hydroxide generated by reacting with water contained in the binder reacts preferentially with the acidic oxide, and suppresses the reaction between the generated lithium hydroxide and the binder. It is said to suppress gelation. The acid oxide also plays a role as a conductive agent in the positive electrode, lowers the resistance of the entire positive electrode, and contributes to improving the output characteristics of the battery.

また、特許文献7では、リチウムイオン二次電池の製造方法について述べられており、正極活物質として、組成外にLiOHを含むリチウム遷移金属酸化物を用意すること;正極活物質1g当たりに含まれるLiOHのモル量Pを把握すること;LiOHのモル量Pに対して、LiOH1モル当たり、タングステン原子換算で0.05モル以上の酸化タングステンを用意すること;および、正極活物質と酸化タングステンとを、導電剤および結着剤とともに有機溶媒で混練して正極ペーストを調製することを包含する、リチウムイオン二次電池製造方法が提案されている。   Patent Literature 7 describes a method for manufacturing a lithium ion secondary battery, in which a lithium transition metal oxide containing LiOH is prepared as a positive electrode active material in addition to a composition; it is contained per 1 g of the positive electrode active material. Grasping the molar amount P of LiOH; preparing 0.05 mol or more of tungsten oxide in terms of tungsten atom per mol of LiOH with respect to the molar amount P of LiOH; and preparing the positive electrode active material and tungsten oxide. There has been proposed a method for producing a lithium ion secondary battery, which includes kneading an organic solvent together with a conductive agent and a binder to prepare a positive electrode paste.

特開2005−251716号公報JP 2005-251716 A 特開2011−108554号公報JP 2011-108554 A 特開2013−239434号公報JP 2013-239434 A 特開2012−074240号公報JP 2012-074240 A 特開2018−067474号公報JP 2018-067474 A 特開2012−028313号公報JP 2012-028313 A 特開2013−084395号公報JP 2013-084395 A

上記特許文献1〜5では、いずれも出力特性などの電池特性が改善されるとされているが、電極作製時の正極合剤ペーストのゲル化の問題が生じることがあり、出力特性や電池容量などの電池特性の改善とともに、ゲル化を抑制するさらなる改善が望まれている。   Patent Documents 1 to 5 all state that the battery characteristics such as output characteristics are improved. However, gelation of the positive electrode mixture paste during electrode production may occur, and the output characteristics and battery capacity may be improved. Along with the improvement of battery characteristics such as the above, further improvement for suppressing gelation is desired.

例えば、上記特許文献4、5では、ニオブ酸リチウムを含有する被覆層を有する正極活物質が開示されているが、正極を作製する際における、正極合剤ペーストのゲル化抑制の効果については、一切、記載されていない。   For example, Patent Literatures 4 and 5 disclose a positive electrode active material having a coating layer containing lithium niobate. However, when producing a positive electrode, regarding the effect of suppressing gelation of a positive electrode mixture paste, Not at all.

また、上記特許文献6の方法では、電池中に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、及び、それに伴う熱安定性の低下のおそれがあり、正極組成物はゲル化抑制が十分であるとはいえない。さらに、上記正極組成物への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、酸性酸化物を添加することにより、正極の重量が増加し、単位質量当たりの電池容量が劣化したり、原料費が増えたりする。   Further, in the method of Patent Document 6, there is a possibility that the separator of the acidic oxide may remain in the battery and the separator may be damaged, and the thermal stability may be reduced accordingly. It cannot be said that. Furthermore, the suppression of gelation can be improved by increasing the amount of the acidic oxide added to the positive electrode composition.However, by adding the acidic oxide, the weight of the positive electrode increases, and the weight per unit mass increases. Battery capacity deteriorates, and raw material costs increase.

また、上記特許文献7の方法においても、酸性酸化物の残留によるセパレータの破損のおそれ、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という問題がある。   Also, the method of Patent Document 7 does not solve the problem of the possibility of breakage of the separator due to the residual acidic oxide and the problem of suppressing the gelation. In addition, there is a problem in that the addition of tungsten, which is a heavy element that does not contribute to charge and discharge, causes a large decrease in battery capacity per weight.

本発明は、上述の問題に鑑みて、正極を作製する際に、正極合剤ペーストのゲル化が抑制され、かつ、優れた電池特性(高い電池容量、高い充放電効率、低い正極抵抗)を有する二次電池を得ることができる正極活物質を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の正極活物質を用いた正極合剤ペースト、及び、リチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。また、本発明は、上記の正極活物質を簡便に生産性高く製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention suppresses gelling of a positive electrode mixture paste when producing a positive electrode, and provides excellent battery characteristics (high battery capacity, high charge / discharge efficiency, and low positive electrode resistance). It is an object to provide a positive electrode active material capable of obtaining a secondary battery having the same. Another object of the present invention is to provide a positive electrode mixture paste using the above positive electrode active material, and a lithium ion secondary battery. Another object of the present invention is to provide a method for producing the above positive electrode active material simply and with high productivity.

本発明の第1の態様では、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)と、任意にコバルト(Co)、マンガン(Mn)及び元素Mと、を含むリチウム金属複合酸化物と、リチウム及びニオブ(Nb)を含む化合物と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、正極活物質に含まれるニオブ以外の各元素の物質量の比(モル比)が、Li:Ni:Co:Mn:M=s:(1−x−y−z):x:y:z(ただし、0≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、0.95<s<1.30、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、W、ZrおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、リチウム金属複合酸化物は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、一次粒子の表面の少なくとも一部がリチウム及びニオブを含む化合物で被覆され、中和滴定法によって測定される、正極活物質を水に分散させたときに溶出する水酸化リチウム量が、正極活物質全体に対して、0.003質量%以上0.15質量%以下である、リチウムイオン二次電池用正極活物質が提供される。   In a first aspect of the present invention, a lithium metal composite oxide containing lithium (Li), nickel (Ni), and optionally cobalt (Co), manganese (Mn) and an element M, lithium and niobium ( A compound containing Nb) and a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, wherein the ratio (molar ratio) of each element other than niobium contained in the positive electrode active material is Li: Ni: Co. : Mn: M = s: (1-x-y-z): x: y: z (where 0 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.35, 0 ≦ z ≦ 0.10, 0) .95 <s <1.30, M is at least one element selected from V, Mg, Mo, Nb, Ti, W, Zr and Al), and the lithium metal composite oxide has primary particles Including secondary particles formed by aggregation, at least a part of the surface of the primary particles is lithium. The amount of lithium hydroxide eluted when the positive electrode active material was dispersed in water, which was coated with a compound containing niobium and niobium and measured by a neutralization titration method, was 0.003% by mass based on the whole positive electrode active material. Provided is a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery having a content of 0.15% by mass or less.

また、リチウム及びニオブを含む化合物に含まれるニオブの量は、正極活物質中のNi、Co、MnおよびMの合計に対して0.5mol%以上2mol%以下であるのが好ましい。また、リチウム及びニオブを含む化合物は、少なくともニオブ酸リチウムを含むのが好ましい。また、ニオブ酸リチウムは、LiNbO、LiNbO、LiNb及びLiNbのうちの少なくとも一つを含むのが好ましい。また、リチウム及びニオブを含む化合物は、非晶質であるのが好ましい。 Further, the amount of niobium contained in the compound containing lithium and niobium is preferably 0.5 mol% or more and 2 mol% or less based on the total of Ni, Co, Mn, and M in the positive electrode active material. Further, the compound containing lithium and niobium preferably contains at least lithium niobate. In addition, the lithium niobate preferably contains at least one of Li 3 NbO 4 , LiNbO 3 , LiNb 3 O 8, and Li 8 Nb 2 O 9 . Further, the compound containing lithium and niobium is preferably amorphous.

本発明の第2の態様では、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法であって、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)と、任意にコバルト(Co)、マンガン(Mn)及び元素Mと、を含むリチウム金属複合酸化物の粉末と、リチウムを含まず、リチウムと反応可能なニオブ化合物と、を混合して混合物を得ることと、混合物を熱処理することを備え、リチウム金属複合酸化物の粉末は、各元素の物質量の比(モル比)が、Li:Ni:Co:Mn:M=s:(1−x−y−z):x:y:z(ただし、0≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、0.95<s<1.30、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、W、ZrおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される層状の結晶構造を有し、かつ、一次粒子および一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、ニオブ化合物の混合量は、中和滴定法によって測定される、正極活物質を水に分散させたときに溶出する水酸化リチウム量が、正極活物質全体に対して、0.003質量%以上0.15質量%以下となる量とする、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法が提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, comprising lithium (Li), nickel (Ni), and optionally cobalt (Co), manganese (Mn) and an element. M and a niobium compound not containing lithium and capable of reacting with lithium, to obtain a mixture, and heat-treating the mixture to obtain a lithium metal composite oxide. In the powder of the product, the ratio (molar ratio) of the substance amounts of the respective elements is Li: Ni: Co: Mn: M = s: (1-x-y-z): x: y: z (where 0 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.35, 0 ≦ z ≦ 0.10, 0.95 <s <1.30, M is V, Mg, Mo, Nb, Ti, W, Zr and Al At least one element selected from the group consisting of: Secondary particles formed by agglomeration of primary particles and primary particles, and the amount of the niobium compound mixed is determined by a neutralization titration method, and the amount of lithium hydroxide eluted when the positive electrode active material is dispersed in water. Is provided in an amount of 0.003% by mass or more and 0.15% by mass or less based on the whole positive electrode active material, thereby providing a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.

また、混合物を得た後、熱処理をする前に、ニオブ化合物を溶解可能な溶媒を、リチウム金属複合酸化物の粉末に対して1質量%以上40質量%以下の範囲で混合すること、を備えることが好ましい。   Further, after the mixture is obtained, before the heat treatment, a solvent capable of dissolving the niobium compound is mixed in a range of 1% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the lithium metal composite oxide powder. Is preferred.

また、熱処理は、熱処理温度が80℃以上450℃以下であることが好ましい。また、熱処理は、熱処理温度が80℃以上300℃以下である第1の熱処理と、第1の熱処理の温度よりも高い温度で熱処理する第2の熱処理とを含んでもよい。また、熱処理は、第2の熱処理の温度よりも高い温度で熱処理する第3の熱処理を含んでもよい。また、熱処理における最高温度が300℃以上450℃以下であってもよい。   Further, the heat treatment is preferably performed at a heat treatment temperature of 80 ° C or higher and 450 ° C or lower. Further, the heat treatment may include a first heat treatment at a heat treatment temperature of 80 ° C. or more and 300 ° C. or less, and a second heat treatment performed at a temperature higher than the temperature of the first heat treatment. Further, the heat treatment may include a third heat treatment in which the heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature of the second heat treatment. Further, the maximum temperature in the heat treatment may be 300 ° C. or more and 450 ° C. or less.

また、正極活物質は、一次粒子表面が、リチウム及びニオブを含む化合物で被覆されることが好ましい。また、ニオブ化合物は、酸化ニオブの粉末、及び、酸化ニオブを含むゾルのうち少なくとも一方を含むことが好ましい。また、ニオブ化合物は、二次粒子径が20nm以下であることが好ましい。また、ニオブ化合物に含まれるニオブの量は、リチウム金属複合酸化物粉末中のNi、Co、MnおよびMの合計量に対して0.5mol%以上2.0mol%以下であることが好ましい。   Further, it is preferable that the surface of the primary particles of the positive electrode active material is coated with a compound containing lithium and niobium. Further, the niobium compound preferably contains at least one of a niobium oxide powder and a sol containing niobium oxide. The niobium compound preferably has a secondary particle diameter of 20 nm or less. Further, the amount of niobium contained in the niobium compound is preferably 0.5 mol% or more and 2.0 mol% or less based on the total amount of Ni, Co, Mn and M in the lithium metal composite oxide powder.

本発明の第3の態様では、第1の態様のリチウムイオン二次電池用正極活物質を含む、リチウムイオン二次電池用正極合剤ペーストが提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a positive electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery, comprising the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the first aspect.

本発明の第4の態様では、第1の態様のリチウムイオン二次電池用正極活物質を含む正極を有するリチウムイオン二次電池が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a lithium ion secondary battery having a positive electrode including the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the first aspect.

本発明によれば、二次電池に用いた際に高い電池容量、及び、高い充放電効率を有し、かつ、正極を作製する際の正極合剤ペーストのゲル化が抑制された正極活物質を提供することができる。さらに、その製造方法は、容易で工業的規模での生産に適したものであり、その工業的価値は極めて大きい。   According to the present invention, a positive electrode active material having a high battery capacity when used in a secondary battery, and a high charge / discharge efficiency, and in which the gelation of a positive electrode mixture paste when producing a positive electrode is suppressed. Can be provided. Furthermore, the production method is easy and suitable for production on an industrial scale, and its industrial value is extremely large.

図1(A)は、リチウムイオン二次電池用正極活物質の一例を示す図であり、図1(B)は、リチウム及びニオブを含む化合物の形成過程の一例を示す図である。FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, and FIG. 1B is a diagram illustrating an example of a process of forming a compound containing lithium and niobium. 図2(A)、図2(B)は、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。2A and 2B are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery. 図3は、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery. 図4は、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery. 図5は、インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of a measurement example of impedance evaluation and an equivalent circuit used for analysis. 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 sectional view of a coin-type battery used for battery evaluation.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極活物質とその製造方法、リチウムイオン二次電池用正極合剤ペーストおよびリチウムイオン二次電池について説明する。なお、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。   Hereinafter, a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, a method for producing the same, a positive electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, some components are emphasized or some components are simplified for easy understanding, and the actual structure, shape, scale, and the like may be different.

1.正極活物質
[正極活物質の形態]
まず、本発明に係るリチウムイオン二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」ともいう。)について、図1(A)及び図1(B)を参照して説明する。図1(A)は、本実施形態に係る正極活物質の一例を模式的に示す図であり、図1(B)は、本実施形態に係るリチウム及びニオブを含む化合物の形成過程の一例を模式的に示す図である。
1. Positive electrode active material [Form of positive electrode active material]
First, a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery (hereinafter, also referred to as “positive electrode active material”) according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a diagram schematically illustrating an example of the positive electrode active material according to the present embodiment, and FIG. 1B is an example of a process of forming a compound including lithium and niobium according to the present embodiment. It is a figure which shows typically.

図1(A)に示すように、正極活物質20は、リチウムとニッケルとを少なくとも含むリチウム金属複合酸化物10と、リチウム及びニオブを含む化合物3(以下、「LiNb化合物3」ともいう。)と、を含む。リチウム金属複合酸化物10は、一次粒子1が凝集して形成された二次粒子2を含み、一次粒子1の表面の少なくとも一部がLiNb化合物3で被覆される。   As shown in FIG. 1A, the positive electrode active material 20 includes a lithium metal composite oxide 10 containing at least lithium and nickel, and a compound 3 containing lithium and niobium (hereinafter, also referred to as “LiNb compound 3”). And The lithium metal composite oxide 10 includes the secondary particles 2 formed by aggregating the primary particles 1, and at least a part of the surface of the primary particles 1 is coated with the LiNb compound 3.

リチウム金属複合酸化物10は、例えば、ニッケル複合水酸化物、又は、ニッケル複合水酸化物を酸化焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、リチウム化合物と、を焼成して得られる。得られたリチウム金属複合酸化物10の二次粒子2や一次粒子1の表面には、主に原料由来の未反応のリチウム化合物が存在している。未反応のリチウム化合物は、正極合剤ペースト中に溶出して、バインダーや有機溶媒と反応し、正極合剤ペーストをゲル化させることがある。また、リチウム金属複合酸化物10(結晶構造)中に存在する過剰のリチウムが正極合剤ペースト中に溶出して、正極合剤ペーストをゲル化させる場合もある。本発明者らは、これらの未反応のリチウムや、複合酸化物(結晶構造)中から溶出するリチウム(余剰リチウム)の中でも、特に、正極活物質を溶媒に分散させたときに水酸化リチウム(LiOH)として溶出するリチウム(余剰水酸化リチウム)が、正極合剤ペーストのゲル化の一因となることを見出し、正極合剤ペーストのゲル化を抑制するためには、正極合剤ペースト中への水酸化リチウムの溶出量を制御することが重要であることに着目した。   The lithium metal composite oxide 10 is obtained, for example, by calcining a nickel composite hydroxide or a nickel composite oxide obtained by oxidizing and roasting a nickel composite hydroxide, and a lithium compound. On the surfaces of the secondary particles 2 and the primary particles 1 of the obtained lithium metal composite oxide 10, an unreacted lithium compound mainly derived from the raw material is present. The unreacted lithium compound may elute into the positive electrode mixture paste and react with a binder or an organic solvent to gel the positive electrode mixture paste. In addition, the excess lithium present in the lithium metal composite oxide 10 (crystal structure) may be eluted into the positive electrode mixture paste and cause the positive electrode mixture paste to gel. The present inventors have found that among these unreacted lithium and lithium (excess lithium) eluted from the composite oxide (crystal structure), lithium hydroxide ( Lithium (excess lithium hydroxide) eluted as LiOH) was found to contribute to the gelation of the positive electrode mixture paste. It is important to control the amount of lithium hydroxide eluted.

本実施形態に係る正極活物質20は、図1(B)に示されるように、一次粒子1の表面に存在する余剰水酸化リチウムを含む余剰リチウムの少なくとも一部を、後述するニオブ化合物と反応させ、LiNb化合物3として一次粒子1の表面に固定化している。これにより、一次粒子1の表面の少なくとも一部をLiNb化合物3で被覆するとともに、ペースト中への余剰水酸化リチウムの溶出量を特定の範囲に制御して、正極合剤ペーストのゲル化を抑制できると考えられる。   As shown in FIG. 1B, the positive electrode active material 20 according to the present embodiment reacts at least a part of surplus lithium including surplus lithium hydroxide present on the surface of the primary particles 1 with a niobium compound described later. As a result, LiNb compound 3 is immobilized on the surface of primary particles 1. As a result, at least a part of the surface of the primary particles 1 is coated with the LiNb compound 3, and the amount of excess lithium hydroxide eluted into the paste is controlled to a specific range, thereby suppressing gelation of the positive electrode mixture paste. It is considered possible.

リチウム金属複合酸化物10の一次粒子1の表面がLiNb化合物3で被覆された正極活物質20では、LiNb化合物3が保護膜として機能し、正極において、リチウム金属複合酸化物10の劣化を抑制して、二次電池の充放電効率を向上させる。また、適切な工程で形成されたLiNb化合物3は、リチウムイオン伝導性が高く、二次電池の充放電の際のリチウムイオンの移動を促す効果がある。よって、LiNb化合物3が、正極活物質20と電解液との界面でLiの伝導パスを形成することにより、二次電池の正極抵抗の大幅な上昇を抑制できる。   In the positive electrode active material 20 in which the surface of the primary particles 1 of the lithium metal composite oxide 10 is coated with the LiNb compound 3, the LiNb compound 3 functions as a protective film and suppresses the deterioration of the lithium metal composite oxide 10 in the positive electrode. Thus, the charging and discharging efficiency of the secondary battery is improved. Further, the LiNb compound 3 formed in an appropriate step has a high lithium ion conductivity, and has an effect of promoting the movement of lithium ions during charging and discharging of the secondary battery. Therefore, the LiNb compound 3 forms a Li conduction path at the interface between the positive electrode active material 20 and the electrolyte, thereby suppressing a significant increase in the positive electrode resistance of the secondary battery.

ここで、リチウム金属複合酸化物10の一次粒子1の表面とは、図1(A)に示されるように、二次粒子2の外面(表面)に露出している一次粒子1(例、図1(A)の1a)の表面部分だけでなく、二次粒子2の外部と通じて電解液が浸透可能な二次粒子2の表面近傍、及び、内部の空隙に露出している一次粒子1(例、図1(A)の1b)の表面を含む。さらに、一次粒子1間の粒界であっても一次粒子1の結合が不完全で電解液が浸透可能な状態となっていれば含まれる。すなわち、余剰リチウム(余剰水酸化リチウムを含む)の溶出は、電解液との接触面で生じるため、電解液との接触面(すなわち、一次粒子1の表面)において、余剰リチウムと、ニオブ化合物とを反応させて、LiNb化合物3を形成させることにより、余剰リチウム(余剰水酸化リチウムを含む)の溶出を抑制できる。   Here, the surface of the primary particles 1 of the lithium metal composite oxide 10 is, as shown in FIG. 1A, the primary particles 1 (e.g., FIG. 1A) exposed on the outer surface (surface) of the secondary particles 2. 1 (A), not only the surface portion of 1a) but also the primary particles 1 exposed in the vicinity of the surface of the secondary particles 2 through which the electrolyte can penetrate through the outside of the secondary particles 2 and in the internal voids. (Example: 1b of FIG. 1A). Furthermore, even the grain boundaries between the primary particles 1 are included if the bonding of the primary particles 1 is incomplete and the electrolyte is permeable. That is, since the elution of surplus lithium (including surplus lithium hydroxide) occurs at the contact surface with the electrolytic solution, the surplus lithium, the niobium compound and the niobium compound at the contact surface with the electrolytic solution (that is, the surface of the primary particles 1). Is reacted to form the LiNb compound 3, whereby the elution of surplus lithium (including surplus lithium hydroxide) can be suppressed.

また、LiNb化合物3は、電解液と接触する一次粒子1の表面全体に形成されてもよく、一次粒子1の表面に部分的に形成されてもよい。LiNb化合物3が一次粒子1の表面において部分的に形成された場合でも、正極合剤ペーストのゲル化抑制の効果は得られる。   Further, the LiNb compound 3 may be formed on the entire surface of the primary particles 1 that is in contact with the electrolytic solution, or may be partially formed on the surface of the primary particles 1. Even when the LiNb compound 3 is partially formed on the surface of the primary particles 1, the effect of suppressing the gelation of the positive electrode mixture paste can be obtained.

二次粒子2の表面に露出する一次粒子1の表面のLiNb化合物3の存在は、例えば、X線光電子分光分析(XPS)などにより確認することができる。また、二次粒子2の内部の一次粒子1の表面のニオブ(Nb)の存在は、例えば、走査型透過電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope;STEM)に取り付けたエネルギー分散型X線分光器(Energy Dispersive x-ray Spectroscopy;EDS)などにより確認することができる。   The presence of the LiNb compound 3 on the surface of the primary particle 1 exposed on the surface of the secondary particle 2 can be confirmed by, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The presence of niobium (Nb) on the surface of the primary particles 1 inside the secondary particles 2 is determined, for example, by an energy dispersive X-ray spectrometer (Energy) attached to a scanning transmission electron microscope (STEM). Dispersive x-ray Spectroscopy (EDS) can be confirmed.

なお、正極活物質20において、二次粒子2の内部に存在する微量のニオブの存在形態を、直接確認することは困難であるが、(i)ニオブと化合物を形成する元素としては、リチウムが考えられること、及び、(ii)二次粒子2の表面に露出する一次粒子1の表面においては、ニオブの少なくとも一部は、LiNb化合物3の形態で存在することを考慮すると、二次粒子2の内部の一次粒子1の表面においても、LiNb化合物3(例えば、ニオブ酸リチウム)を形成しているものと推定される。   In the positive electrode active material 20, it is difficult to directly confirm the existence form of the trace amount of niobium present inside the secondary particles 2. However, (i) lithium is an element forming a compound with niobium. Considering what is considered and (ii) that at least a part of niobium is present in the form of the LiNb compound 3 on the surface of the primary particle 1 exposed on the surface of the secondary particle 2, It is presumed that the LiNb compound 3 (for example, lithium niobate) is also formed on the surface of the primary particles 1 in the inside.

また、正極活物質20は、一次粒子1の表面にLiNb化合物3が形成されていればよく、一次粒子1の内部には、Nbが存在してもよいし、Nbが存在しなくてもよい。また、一次粒子1の内部にNbが存在する場合、一次粒子1の表面から内部にかけてNbの濃度に、濃度勾配があってもよい。一次粒子1の表面にLiNb化合物3が形成され、かつ、一次粒子1の内部に含まれるNbの量が少ない場合、リチウム金属複合酸化物10が本来有する高い電池容量を維持しつつ、正極合剤ペーストのゲル化を抑制することができる。   In addition, the positive electrode active material 20 may have the LiNb compound 3 formed on the surface of the primary particles 1, and may or may not have Nb inside the primary particles 1. . When Nb exists inside the primary particles 1, the concentration of Nb may have a concentration gradient from the surface to the inside of the primary particles 1. When the LiNb compound 3 is formed on the surface of the primary particles 1 and the amount of Nb contained in the interior of the primary particles 1 is small, the positive electrode mixture is maintained while maintaining the high battery capacity inherent in the lithium metal composite oxide 10. Gelation of the paste can be suppressed.

[正極活物質から溶出する水酸化リチウム量]
正極活物質20は、正極活物質20を水に分散させたときに溶出する水酸化リチウム(LiOH)量(「溶出する水酸化リチウム量」と略す場合もある。)が、正極活物質20全体に対して、0.15質量%以下、好ましくは0.003質量%以上0.15質量%以下、より好ましくは0.005質量%以上0.13質量%以下である。溶出する水酸化リチウム量(余剰水酸化リチウム量)が上記範囲である場合、正極合剤ペーストのゲル化が非常に抑制され、電池特性に優れた二次電池を得ることができる。なお、溶出する水酸化リチウム量は、中和滴定により測定され、得られる正極活物質20を水に分散させたときに、正極活物質20から溶出するリチウム化合物(ただし、炭酸塩に由来するリチウム化合物を除く)のうち、中和滴定により、第一中和点までに用いた酸の量から算出されるLi量をいう。
[Amount of lithium hydroxide eluted from positive electrode active material]
The amount of lithium hydroxide (LiOH) eluted when the positive electrode active material 20 is dispersed in water (sometimes abbreviated as “amount of eluted lithium hydroxide”) in the positive electrode active material 20 is the entire positive electrode active material 20. To 0.15 mass%, preferably 0.003 mass% to 0.15 mass%, more preferably 0.005 mass% to 0.13 mass%. When the amount of lithium hydroxide eluted (the amount of excess lithium hydroxide) is in the above range, gelation of the positive electrode mixture paste is extremely suppressed, and a secondary battery having excellent battery characteristics can be obtained. The amount of lithium hydroxide eluted is measured by neutralization titration, and when the obtained positive electrode active material 20 is dispersed in water, a lithium compound eluted from the positive electrode active material 20 (however, lithium derived from carbonate) (Excluding compounds) means the Li amount calculated from the amount of acid used up to the first neutralization point by neutralization titration.

また、溶出する水酸化リチウム量が0.15質量%を超える場合、正極を作製する際に溶出する水酸化リチウムが多い状態となり、正極合剤ペーストのゲル化を抑制することが難しい。一方、溶出する水酸化リチウム量が0.003質量%未満である場合、ニオブ化合物が過剰にリチウム金属複合酸化物10からリチウムを引き抜きながらLiNb化合物3を生成していると考えられ、電池特性が悪化することがある。なお、溶出する水酸化リチウム量の下限は、電池特性の向上という観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましい。   When the amount of the eluted lithium hydroxide exceeds 0.15% by mass, a large amount of the eluted lithium hydroxide is produced when producing the positive electrode, and it is difficult to suppress the gelation of the positive electrode mixture paste. On the other hand, when the amount of the eluted lithium hydroxide is less than 0.003% by mass, it is considered that the niobium compound generates the LiNb compound 3 while extracting lithium excessively from the lithium metal composite oxide 10, and the battery characteristics are deteriorated. May worsen. In addition, the lower limit of the amount of lithium hydroxide eluted is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.1% by mass or more, from the viewpoint of improving battery characteristics.

溶出する水酸化リチウム量は、正極活物質2gを125mLの純水と混合し1分間撹拌して分散させた後、10質量%塩化バリウム溶液を5mL加え、1.0mol/Lの塩酸を用いて中和滴定した時の、第一中和点までの塩酸量から求めることができる。溶出する水酸化リチウム量を測定することにより、ペースト中への水酸化リチウムの溶出の度合い(程度)について評価することができる。   The amount of lithium hydroxide eluted was determined by mixing 2 g of the positive electrode active material with 125 mL of pure water, stirring and dispersing for 1 minute, adding 5 mL of a 10% by mass barium chloride solution, and using 1.0 mol / L hydrochloric acid. It can be determined from the amount of hydrochloric acid up to the first neutralization point at the time of neutralization titration. By measuring the amount of lithium hydroxide eluted, the degree (degree) of elution of lithium hydroxide into the paste can be evaluated.

[リチウム及びニオブを含む化合物]
本実施形態のリチウム金属複合酸化物10は、一次粒子1表面上にLiNb化合物3が形成させている。LiNb化合物3は、Li原子及びNb原子を含有する化合物であり、少なくともニオブ酸リチウムを含むことが好ましい。ニオブ酸リチウムとしては、例えば、LiNbO、LiNbO、LiNb及びLiNbのうちの少なくとも一つを含むのが好ましい。また、LiNb化合物3は、非晶質(アモルファス)であってもよいし、結晶構造を有してもよい。LiNb化合物3が非晶質である場合、リチウムイオン伝導性が向上し、二次電池における正極抵抗を低減することができる。
[Compound containing lithium and niobium]
In the lithium metal composite oxide 10 of the present embodiment, the LiNb compound 3 is formed on the surface of the primary particles 1. The LiNb compound 3 is a compound containing a Li atom and a Nb atom, and preferably contains at least lithium niobate. The lithium niobate preferably contains, for example, at least one of Li 3 NbO 4 , LiNbO 3 , LiNb 3 O 8 and Li 8 Nb 2 O 9 . Further, the LiNb compound 3 may be amorphous (amorphous) or may have a crystal structure. When the LiNb compound 3 is amorphous, lithium ion conductivity is improved, and the positive electrode resistance in the secondary battery can be reduced.

[リチウム金属複合酸化物の組成]
また、リチウム金属複合酸化物10は、層状構造の結晶構造を有し、リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)と、任意にコバルト(Co)、マンガン(Mn)及び元素Mと、を含む。また、正極活物質全体における、ニオブ以外の各元素の物質量の比(モル比)が、Li:Ni:Co:Mn:M=s:(1−x−y−z):x:y:z(ただし、0≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、0.95<s<1.30、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、W、Zr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。リチウム金属複合酸化物10中のNi、Co、MnおよびMの組成は、上記範囲内で、公知のリチウム金属複合酸化物の組成を用いることができ、二次電池に要求される特性に応じて適宜、組成を選択することができる。
[Composition of lithium metal composite oxide]
The lithium metal composite oxide 10 has a layered crystal structure and includes lithium (Li), nickel (Ni), and optionally, cobalt (Co), manganese (Mn), and the element M. Further, the ratio (molar ratio) of the amount of each element other than niobium in the entire positive electrode active material is Li: Ni: Co: Mn: M = s: (1-x-y-z): x: y: z (where 0 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.35, 0 ≦ z ≦ 0.10, 0.95 <s <1.30, M is V, Mg, Mo, Nb, Ti , W, Zr and Al). As the composition of Ni, Co, Mn, and M in the lithium metal composite oxide 10, a known composition of the lithium metal composite oxide can be used within the above range, depending on the characteristics required for the secondary battery. The composition can be appropriately selected.

上記モル比において、Liの含有量を示すsは、0.95を超え1.30未満であり、1.0以上1.10以下であってもよく、1.0を超え1.10以下であってもよい。sの値が小さすぎる場合、リチウム金属複合酸化物10の粒子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、二次電池における充放電容量が低下することがある。一方、sの値が1.3以上である場合、充放電に寄与しない余剰のリチウム化合物が存在して、正極抵抗(反応抵抗)が増大したり、電池容量が低下したりすることがある。   In the above molar ratio, s indicating the Li content is more than 0.95 and less than 1.30, and may be 1.0 or more and 1.10 or less, or more than 1.0 and 1.10 or less. There may be. If the value of s is too small, other elements may occupy the portion of the lithium metal composite oxide 10 that should be occupied by lithium in the crystal of the particles, and the charge / discharge capacity of the secondary battery may decrease. On the other hand, when the value of s is 1.3 or more, there is an excess lithium compound that does not contribute to charge and discharge, and the positive electrode resistance (reaction resistance) may increase or the battery capacity may decrease.

上記モル比において、ニッケル(Ni)の含有量を示す(1−x−y−z)は、0.2以上1.0以下であり、0.3以上1.0以下であってもよい。また、高い電池容量の観点から、(1−x−y−z)は、0.55以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましく、0.8以上であることがさらに好ましい。ニッケルの含有量が(1−x−y)が0.55を超える場合、高い電池容量を有することができる。   In the above molar ratio, (1-xyz) indicating the content of nickel (Ni) is 0.2 or more and 1.0 or less, and may be 0.3 or more and 1.0 or less. Further, from the viewpoint of high battery capacity, (1-xyz) is preferably 0.55 or more, more preferably 0.6 or more, and further preferably 0.8 or more. preferable. When the content of nickel (1-xy) exceeds 0.55, a high battery capacity can be obtained.

ニッケル(Ni)を多く含むリチウムニッケル複合酸化物は、電極作製時に正極合剤ペーストの粘度が上昇して、ゲル化が生じやすい傾向がある。しかし、本実施形態に係る正極活物質20では、ニッケル量を上記範囲とした場合においても、リチウム金属複合酸化物10の一次粒子1の表面をLiNb化合物3で被覆することにより、正極合剤ペーストの粘度上昇を抑制することができる。   Lithium-nickel composite oxides containing a large amount of nickel (Ni) tend to increase the viscosity of the positive electrode mixture paste at the time of electrode preparation, and to easily cause gelation. However, in the positive electrode active material 20 according to the present embodiment, even when the nickel content is in the above range, the surface of the primary particles 1 of the lithium metal composite oxide 10 is coated with the LiNb compound 3 to obtain the positive electrode mixture paste. Can be prevented from increasing in viscosity.

上記モル比において、コバルト(Co)の含有量を示すxは、0≦x≦0.35であり、0.05≦x≦0.35であってもよく、0.1≦x≦0.3であってもよい。コバルトを上記範囲内で含む場合、高い電池容量を有し、かつ、サイクル特性に優れる。   In the above molar ratio, x indicating the content of cobalt (Co) is 0 ≦ x ≦ 0.35, may be 0.05 ≦ x ≦ 0.35, or 0.1 ≦ x ≦ 0. It may be three. When cobalt is contained within the above range, the battery has a high battery capacity and excellent cycle characteristics.

上記モル比において、マンガン(Mn)の含有量を示すyは、0≦y≦0.35であり、0≦y≦0.10であってもよい。マンガンを上記範囲で含む場合、熱安定性に優れる。   In the above molar ratio, y indicating the content of manganese (Mn) is 0 ≦ y ≦ 0.35, and may be 0 ≦ y ≦ 0.10. When manganese is contained in the above range, it is excellent in thermal stability.

上記モル比において、元素Mの含有量を示すzは、例えば、0≦z≦0.10である。Mは、要求される特性に応じて複数の元素から選択できる。また、Mは、Alを含むことが好ましい。MがAlを含み、上記モル比における、Alの含有量をz1、Al以外のMの含有量をz2(ただし、z1+z2=z)とする場合、z1の値は、好ましくは0.01以上0.1以下である。また、y2の値は、0以上0.1以下であってもよく、0であってもよい。なお、正極活物質20は、本発明の効果を阻害しない範囲において、上記Ni、Co、Mn、及び、元素M以外の元素を少量含んでもよい。   In the above molar ratio, z indicating the content of the element M is, for example, 0 ≦ z ≦ 0.10. M can be selected from a plurality of elements according to required characteristics. Further, M preferably contains Al. When M contains Al and the content of Al in the above molar ratio is z1 and the content of M other than Al is z2 (where z1 + z2 = z), the value of z1 is preferably 0.01 or more and 0 or more. .1 or less. Further, the value of y2 may be 0 or more and 0.1 or less, or may be 0. Note that the positive electrode active material 20 may contain a small amount of elements other than the above-described Ni, Co, Mn, and the element M as long as the effects of the present invention are not impaired.

なお、リチウム金属複合酸化物10は、一般式:LiNi1−x−y−zCoMn2+α(ただし、0≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、0.95<s<1.30、0≦α≦0.2、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、W、Zr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。また、正極活物質全体における、ニオブ以外の各金属元素の組成比は、上記の範囲と同様である。なお、上記一般式中、αは、リチウム金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属元素の価数、及びリチウム以外の金属元素に対するリチウムの原子数比に応じて変化する係数である。 Incidentally, the lithium metal composite oxide 10 represented by the general formula: Li s Ni 1-x- y-z Co x Mn y M z O 2 + α ( although, 0 ≦ x ≦ 0.35,0 ≦ y ≦ 0.35, 0 ≦ z ≦ 0.10, 0.95 <s <1.30, 0 ≦ α ≦ 0.2, M is at least one selected from V, Mg, Mo, Nb, Ti, W, Zr and Al Element). The composition ratio of each metal element other than niobium in the whole positive electrode active material is the same as the above range. In the above general formula, α is a coefficient that changes according to the valence of a metal element other than lithium contained in the lithium metal composite oxide and the atomic ratio of lithium to the metal element other than lithium.

[ニオブの含有量]
また、LiNb化合物3に含まれるニオブの量は、リチウム金属複合酸化物10中のNi、Co、MnおよびMの合計に対して0.5mol%以上2.0mol%以下であることが好ましい。また、LiNb化合物3に含まれるニオブの量は、電池特性をより向上させ、かつ、ゲル化を抑制するという観点から、0.6mol%以上1.8mol%以下であることがより好ましい。
[Niobium content]
In addition, the amount of niobium contained in the LiNb compound 3 is preferably 0.5 mol% or more and 2.0 mol% or less with respect to the total of Ni, Co, Mn, and M in the lithium metal composite oxide 10. In addition, the amount of niobium contained in the LiNb compound 3 is more preferably 0.6 mol% or more and 1.8 mol% or less from the viewpoint of further improving battery characteristics and suppressing gelation.

[体積平均粒径Mv]
正極活物質20の体積平均粒径Mvは、例えば、5μm以上30μm以下であり、好ましくは5μm以上20μm以下である。体積平均粒径Mvが5μm未満である場合、正極活物質20の比表面積が増加することで二次電池にした際に高い出力は得られるが、正極の充填密度が低下して容積あたりの充放電容量が低下するとともに、電極ペーストを調製する際に導電剤と正極活物質の分散性が悪化することがある。また、電極内で個々の正極活物質粒子に印加される電圧が不均一となることで、高電圧が加えられた粒子は充放電を繰り返すと劣化していき、二次電池の充放電容量が低下する。逆に、体積平均粒径Mvが30μmを超える場合、正極活物質の比表面積が低下して、電解液との界面が減少することによりリチウムイオンが出入りする経路が少なくなるため、正極の抵抗が上昇して電池の出力特性が低下することがある。なお、体積平均粒径Mvは、レーザー回折散乱法により測定される値である。
[Volume average particle size Mv]
The volume average particle size Mv of the positive electrode active material 20 is, for example, 5 μm or more and 30 μm or less, and preferably 5 μm or more and 20 μm or less. When the volume average particle size Mv is less than 5 μm, a high output can be obtained when a secondary battery is obtained by increasing the specific surface area of the positive electrode active material 20, but the packing density of the positive electrode decreases and the charge per volume increases. While the discharge capacity is reduced, the dispersibility of the conductive agent and the positive electrode active material may be deteriorated when preparing the electrode paste. In addition, since the voltage applied to the individual positive electrode active material particles in the electrode becomes non-uniform, the particles to which a high voltage is applied deteriorate as charge and discharge are repeated, and the charge and discharge capacity of the secondary battery is reduced. descend. Conversely, when the volume average particle size Mv exceeds 30 μm, the specific surface area of the positive electrode active material decreases, and the interface with the electrolyte decreases, so that the number of paths for lithium ions to enter and exit decreases. It may rise and the output characteristics of the battery may decrease. The volume average particle size Mv is a value measured by a laser diffraction scattering method.

[粒度分布の広がり]
粒度分布の広がりを示す指標である[(d90−d10)/体積平均粒径Mv]は、特に限定されないが、高い充填性を有するという観点から、0.70以上であることが好ましく、0.70以上1.2以下であることがより好ましい。後述する正極活物質20の製造方法を用いることにより、正極活物質20の粒度分布の広がりが比較的大きい場合においても、LiNb化合物3を一次粒子1の表面に均一に被覆することができる。
[Expansion of particle size distribution]
[(D90−d10) / volume average particle size Mv], which is an index indicating the spread of the particle size distribution, is not particularly limited, but is preferably 0.70 or more from the viewpoint of high filling property. More preferably, it is 70 or more and 1.2 or less. By using the method for producing the positive electrode active material 20 described below, the surface of the primary particles 1 can be uniformly coated with the LiNb compound 3 even when the particle size distribution of the positive electrode active material 20 is relatively large.

なお、d10は、各粒径における粒子数を粒径の小さい側から累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の10%となる粒径を意味し、d90は、同様に粒子数を累積し、その累積体積が全粒子の合計体積の90%となる粒径を意味する。また、d10およびd90は、平均粒径と同様に、レーザー光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。   Note that d10 is the particle size at which the number of particles at each particle size is accumulated from the smaller particle size side, and the accumulated volume is 10% of the total volume of all the particles. And the particle size whose cumulative volume is 90% of the total volume of all particles. Further, d10 and d90 can be determined from the integrated value of the volume measured by a laser light diffraction / scattering particle size analyzer similarly to the average particle diameter.

[一次粒子の平均粒径]
一次粒子1の平均粒径は、特に限定されないが、例えば、0.2μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.3μm以上0.7μm以下であることがより好ましい。これにより、二次電池の正極に用いた際のより高い出力特性と電池容量、さらに高いサイクル特性を得ることができる。一次粒子1の平均粒径が0.2μm未満である場合、焼成が不十分である場合があり、十分な電池性能が得られないことがある。また、一次粒子1の平均粒径が0.7μmを超える場合、高い出力特性や高いサイクル特性が得られないことがある。
[Average primary particle size]
The average particle size of the primary particles 1 is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.2 μm or more and 1.0 μm or less, and more preferably 0.3 μm or more and 0.7 μm or less. As a result, higher output characteristics, higher battery capacity, and higher cycle characteristics when used for the positive electrode of the secondary battery can be obtained. When the average particle size of the primary particles 1 is less than 0.2 μm, the sintering may be insufficient and sufficient battery performance may not be obtained. If the average particle size of the primary particles 1 exceeds 0.7 μm, high output characteristics and high cycle characteristics may not be obtained.

なお、正極活物質20は、二次粒子2が、粒内に中空部を形成した中空構造を有してもよい。二次粒子2が中空構造を有する場合、二次粒子2の粒内への電解質の侵入がさらに容易となり、高い出力特性がさらに容易に得られる。なお、中空部は、一つでもよく、複数あってもよい。また、正極活物質20は、二次粒子2の粒内に多数の空隙を有する多孔質構造であってもよい。   In addition, the positive electrode active material 20 may have a hollow structure in which the secondary particles 2 form a hollow portion in the particle. When the secondary particles 2 have a hollow structure, the penetration of the electrolyte into the particles of the secondary particles 2 is further facilitated, and high output characteristics are more easily obtained. In addition, the number of hollow portions may be one or more. In addition, the positive electrode active material 20 may have a porous structure having a large number of voids in the secondary particles 2.

なお、リチウム金属複合酸化物10は、複数の一次粒子1が凝集して形成される二次粒子2を含むが、リチウム金属複合酸化物10は、例えば、二次粒子2として凝集しなかった一次粒子1や、凝集後に二次粒子2から脱落した一次粒子1など少量の単独の一次粒子1を含んでもよい。また、正極活物質20は、本発明の効果を阻害しない範囲で上述したリチウム金属複合酸化物10以外のリチウム金属複合酸化物を含んでもよい。   Note that the lithium metal composite oxide 10 includes the secondary particles 2 formed by aggregating the plurality of primary particles 1. However, the lithium metal composite oxide 10 is, for example, a primary particle that is not aggregated as the secondary particles 2. It may contain a small amount of single primary particles 1 such as particles 1 and primary particles 1 dropped from secondary particles 2 after aggregation. Further, the positive electrode active material 20 may include a lithium metal composite oxide other than the above-described lithium metal composite oxide 10 as long as the effects of the present invention are not impaired.

なお、正極活物質20の製造方法は、上記特性を有する正極活物質20が得られる方法であれば、特に限定されないが、後述する正極活物質の製造方法を用いることが好ましい。   The method for manufacturing the positive electrode active material 20 is not particularly limited as long as the method can obtain the positive electrode active material 20 having the above characteristics. However, it is preferable to use a method for manufacturing a positive electrode active material described later.

2.正極活物質の製造方法
次に、図2(A)を参照して、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。図2(A)は、本実施形態に係る正極活物質の製造方法の一例を示した図である。前述した正極活物質20は、図2(A)に示すような正極活物質の製造方法により、工業的規模で、容易に生産性高く製造することができる。
2. Next, a method for manufacturing a positive electrode active material according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a positive electrode active material according to the present embodiment. The positive electrode active material 20 described above can be easily manufactured on an industrial scale with high productivity by a method for manufacturing a positive electrode active material as shown in FIG.

正極活物質20の製造方法は、図2(A)に示すように、層状の結晶構造を有するリチウム金属複合酸化物の粉末と、リチウムを含まず、リチウムと反応可能なニオブ化合物(Nbを含む化合物)とを混合すること(ステップS10)と、混合して得られた混合物を熱処理(乾燥)すること(ステップS20)と、を備える。以下、各ステップについて説明する。   As shown in FIG. 2A, a method for manufacturing the positive electrode active material 20 includes a lithium metal composite oxide powder having a layered crystal structure and a niobium compound (Nb containing no lithium and capable of reacting with lithium). Compound) (Step S10) and heat-treating (drying) the mixture obtained by mixing (Step S20). Hereinafter, each step will be described.

[ステップS10(混合工程)]
まず、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)と、リチウムを含まず、リチウムと反応可能なニオブ化合物と、を混合して混合物を得る(ステップS10)。
[Step S10 (mixing step)]
First, a mixture of a lithium metal composite oxide powder (base material) and a niobium compound not containing lithium and capable of reacting with lithium is obtained (step S10).

この際、ニオブ化合物の混合量は、上記した中和滴定法によって測定される、得られる正極活物質20を水に分散させたときに溶出する水酸化リチウム量が、正極活物質20全体に対して、0.15質量%以下、好ましくは0.003質量%以上0.15質量%以下、より好ましくは0.005質量%以上0.13質量%以下となる量とする。また、ニオブ化合物の混合量は、電池特性の向上という観点から、溶出する水酸化リチウム量の下限が、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上となる量に調整してもよい。   At this time, the mixing amount of the niobium compound is measured by the neutralization titration method described above, and the amount of lithium hydroxide eluted when the obtained cathode active material 20 is dispersed in water is based on the entire cathode active material 20. Therefore, the amount is 0.15% by mass or less, preferably 0.003% by mass or more and 0.15% by mass or less, and more preferably 0.005% by mass or more and 0.13% by mass or less. From the viewpoint of improving the battery characteristics, the lower limit of the amount of lithium hydroxide eluted is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and further preferably 0% by mass. The amount may be adjusted to be at least 1% by mass.

上記水酸化リチウム(LiOH)量は、上述したように、得られる正極活物質20を水に分散させたときに、正極活物質20から溶出するリチウム化合物(ただし、炭酸塩に由来するリチウム化合物を除く)のうち、中和滴定により、第一中和点までに用いた酸の量から算出されるLi量をいう。水酸化リチウム量は、例えば、正極活物質2gを125mlの純水と混合し1分間撹拌して分散させた後、10質量%塩化バリウム溶液を5ml加え、1.0mol/リットルの塩酸を用いて中和滴定した後、第一中和点までに用いた塩酸の量から算出することができる。   As described above, when the obtained positive electrode active material 20 is dispersed in water, the amount of lithium hydroxide (LiOH) eluted from the positive electrode active material 20 (however, lithium compound derived from carbonate Ex), the Li amount calculated from the amount of acid used up to the first neutralization point by neutralization titration. The amount of lithium hydroxide is determined, for example, by mixing 2 g of the positive electrode active material with 125 ml of pure water, stirring and dispersing for 1 minute, adding 5 ml of a 10% by mass barium chloride solution, and using 1.0 mol / l hydrochloric acid. After the neutralization titration, it can be calculated from the amount of hydrochloric acid used up to the first neutralization point.

ニオブ化合物は、リチウムを含まず、リチウムと反応可能な化合物であれば、限定されない。ニオブ化合物としては、ニオブ酸、酸化ニオブ、硝酸ニオブ、五塩化ニオブ、硝酸ニオブなどが挙げられ、これらの中でも酸化ニオブが好ましい。なお、ニオブ化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   The niobium compound is not limited as long as it does not contain lithium and can react with lithium. Examples of the niobium compound include niobate, niobium oxide, niobium nitrate, niobium pentachloride, and niobium nitrate. Of these, niobium oxide is preferable. The niobium compound may be used alone or as a mixture of two or more.

また、ニオブ化合物は、粉末、水溶液(分散媒)にニオブ化合物を分散させたゾル(コロイド溶液)、ニオブ化合物を溶解した水溶液、又は、これらの混合物などであってもよいが、分散性の向上の観点から、粉末、及び、ゾルのうち少なくとも一方であることが好ましく、ゾルであることがより好ましい。   The niobium compound may be a powder, a sol (colloidal solution) in which the niobium compound is dispersed in an aqueous solution (dispersion medium), an aqueous solution in which the niobium compound is dissolved, or a mixture thereof. In light of the above, at least one of a powder and a sol is preferable, and a sol is more preferable.

ニオブ化合物は、一次粒子、及び、複数の一次粒子を含む二次粒子の少なくとも一方から構成されてもよい。ニオブ化合物の体積平均粒径Mv(二次粒子径)は、特に限定されないが、ニオブ化合物の分散性の向上の観点から、1μm以下であってもよく、100nm以下であってもよく、好ましくは20nm以下である。なお、ニオブ化合物の体積平均粒径Mv(二次粒子径)の下限は、特に限定されず、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよい。また、ニオブ化合物の一次粒子径は、5nm以下であってもよい。   The niobium compound may be composed of at least one of primary particles and secondary particles including a plurality of primary particles. The volume average particle size Mv (secondary particle size) of the niobium compound is not particularly limited, but may be 1 μm or less, or 100 nm or less, preferably from the viewpoint of improving the dispersibility of the niobium compound. It is 20 nm or less. The lower limit of the volume average particle diameter Mv (secondary particle diameter) of the niobium compound is not particularly limited, and may be 5 nm or more, or 10 nm or more. The primary particle size of the niobium compound may be 5 nm or less.

ニオブ化合物として、例えば、体積平均粒径Mv(二次粒子径)が20nm以下の酸化ニオブゾルを用いた場合、その一次粒子径が数nmと微細であり、かつ、分散媒中に酸化ニオブが分散して存在しているため、リチウムとの反応性に非常に優れ、正極活物質20の表面により均一なLiNb化合物3を形成することができる。   For example, when a niobium oxide sol having a volume average particle size Mv (secondary particle size) of 20 nm or less is used as the niobium compound, the primary particle size is as fine as several nm, and the niobium oxide is dispersed in a dispersion medium. Therefore, the LiNb compound 3 is extremely excellent in reactivity with lithium and can form a more uniform LiNb compound 3 on the surface of the positive electrode active material 20.

なお、酸化ニオブゾルの分散媒は、特に限定されず、公知の水溶液を用いることができるが、好ましくはアンモニアを含む水溶液である。   The dispersion medium of the niobium oxide sol is not particularly limited, and a known aqueous solution can be used, but an aqueous solution containing ammonia is preferable.

混合工程(ステップS10)では、正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量が前記範囲となるようにニオブの添加量を調節して混合する。酸化ニオブゾル等のニオブ化合物は、中和反応を経て水和物としてLiNb化合物3を形成し、後の熱処理(乾燥)工程(ステップS20)で水分が蒸発し、無水のLiNb化合物3を形成する。このLiNb化合物3の作用により、正極合剤ペースト中へのリチウムの溶出を抑制されると考えられる。   In the mixing step (Step S10), the amount of niobium added is adjusted and mixed so that the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 falls within the above range. A niobium compound such as a niobium oxide sol undergoes a neutralization reaction to form a LiNb compound 3 as a hydrate, and moisture is evaporated in a subsequent heat treatment (drying) step (step S20) to form an anhydrous LiNb compound 3. It is considered that the action of the LiNb compound 3 suppresses the elution of lithium into the positive electrode mixture paste.

なお、正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量は、リチウム金属複合酸化物10におけるNi、Co、MnおよびMの合計に対するLiの原子数比(Li/Me)、あるいは該粉末の製造条件によって変動する。よって、ニオブ等のニオブ化合物の添加量は、余剰リチウムとLiNb化合物3を形成して、正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量を前記範囲に制御できる量を添加すればよい。   The amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 depends on the atomic ratio (Li / Me) of Li to the total of Ni, Co, Mn, and M in the lithium metal composite oxide 10, or the production conditions of the powder. fluctuate. Therefore, the addition amount of the niobium compound such as niobium may be an amount that can form the LiNb compound 3 with the excess lithium and control the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 within the above range.

ニオブ化合物の混合量は、上述のように、正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量に応じて適宜調整される量であるが、ニオブ化合物に含まれるニオブの量は、例えば、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)中のNi、Co、MnおよびMの合計に対して0.5mol%以上2.0mol%以下、好ましくは0.6mol%以上1.8mol%以下である。これにより、LiNb化合物3の形成される量を好適な範囲とし、正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量を特定の範囲に制御するとともに、電池容量などの電池特性を良好なものとすることができる。なお、本実施形態に係る製造方法においては、Ni、Co、MnおよびMの合計に対するニオブの量は、得られる正極活物質20中においても維持される。   As described above, the mixing amount of the niobium compound is appropriately adjusted according to the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20, but the amount of niobium contained in the niobium compound is, for example, lithium metal composite. It is 0.5 mol% or more and 2.0 mol% or less, preferably 0.6 mol% or more and 1.8 mol% or less based on the total of Ni, Co, Mn and M in the oxide powder (base material). Thereby, the amount of the LiNb compound 3 to be formed is set to a suitable range, the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 is controlled to a specific range, and the battery characteristics such as the battery capacity are improved. Can be. In the manufacturing method according to the present embodiment, the amount of niobium with respect to the total of Ni, Co, Mn, and M is maintained in the obtained positive electrode active material 20.

チウム金属複合酸化物の粉末(母材)の粉体特性や粒子構造は、正極活物質20まで継承されるため、粉末の組成、粉体特性及び粒子構造などは、LiNb化合物3を含まないこと以外については、上述した正極活物質と同様のものとすることができる。また、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)は、得ようとする正極活物質に合わせて選択される。   Since the powder characteristics and particle structure of the powder (base material) of the titanium metal composite oxide are inherited to the positive electrode active material 20, the composition, powder characteristics, and particle structure of the powder do not include the LiNb compound 3. Except for the above, the same positive electrode active material as described above can be used. The powder (base material) of the lithium metal composite oxide is selected according to the desired positive electrode active material.

リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)は、例えば、各元素の物質量の比(モル比)が、Li:Ni:Co:Mn:M=s:(1−x−y−z):x:y:z(ただし、0≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、0.95<s<1.30、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、W、ZrおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、層状の結晶構造を有する。また、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含む。   In the powder (base material) of the lithium metal composite oxide, for example, the ratio (molar ratio) of the amount of each element is Li: Ni: Co: Mn: M = s: (1-x-y-z): x: y: z (where 0 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.35, 0 ≦ z ≦ 0.10, 0.95 <s <1.30, M is V, Mg, Mo , Nb, Ti, W, Zr and Al) and has a layered crystal structure. The powder (base material) of the lithium metal composite oxide contains secondary particles formed by agglomeration of primary particles.

なお、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)の製造方法は、特に限定されず、例えば、晶析法によって得られたニッケル複合水酸化物、又は、該ニッケル複合水酸化物を焙焼して得られたニッケル複合酸化物と、リチウム化合物と、を混合した後、焼成して製造してもよい。ニッケル複合水酸化物の製造方法としては、バッチ法または連続法のいずれも適用可能である。コストの観点、及び、より広い粒度分布を有するニッケル複合水酸化物を得るという観点から、反応容器からオーバーフローしたニッケル複合水酸化物粒子を連続的に回収する連続法がより好ましい。   The method for producing the lithium metal composite oxide powder (base material) is not particularly limited. For example, a nickel composite hydroxide obtained by a crystallization method, or a roasting of the nickel composite hydroxide The nickel composite oxide obtained as described above and a lithium compound may be mixed and then fired. As a method for producing the nickel composite hydroxide, either a batch method or a continuous method can be applied. From the viewpoint of cost and from the viewpoint of obtaining a nickel composite hydroxide having a wider particle size distribution, a continuous method of continuously collecting nickel composite hydroxide particles overflowing from the reaction vessel is more preferable.

リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に含まれる正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量は、好ましくは0.05質量%以上1.0質量%以下、好ましくは0.1質量%以上0.7質量%以下である。リチウム金属複合酸化物粉末の正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量が上記範囲である場合、添加したニオブ化合物と反応して形成されるLiNb化合物3を好適な量とすることができ、正極合剤ペーストのゲル化抑制と、電池特性(電池容量、出力特性等)とを高いレベルで両立させることができる。   The amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 contained in the lithium metal composite oxide powder (base material) is preferably 0.05% by mass or more and 1.0% by mass or less, preferably 0.1% by mass or more. 0.7 mass% or less. When the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 of the lithium metal composite oxide powder is in the above range, the LiNb compound 3 formed by reacting with the added niobium compound can be in a suitable amount. The suppression of gelation of the mixture paste and the battery characteristics (battery capacity, output characteristics, etc.) can be compatible at a high level.

正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量は、前記と同様に、リチウム金属複合酸化物粉末を水に分散させたときに溶出する水酸化リチウム量を、酸による中和滴定により測定することで求めることができる。   The amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 is determined by measuring the amount of lithium hydroxide eluted when the lithium metal composite oxide powder is dispersed in water by neutralization titration with an acid, as described above. You can ask.

一方、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)から溶出する水酸化リチウム量が0.05質量%未満である場合、形成されるLiNb化合物3が不足して、電池特性が低下することがある。また、正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量が1.0質量%を超える場合、ニオブ化合物と反応しても、残留する余剰水酸化リチウム量が多くなり、正極を製造した際に正極合剤ペーストのゲル化が発生することがある。   On the other hand, when the amount of lithium hydroxide eluted from the lithium metal composite oxide powder (base material) is less than 0.05% by mass, the LiNb compound 3 to be formed is insufficient and battery characteristics may be deteriorated. . Further, when the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 exceeds 1.0% by mass, the amount of surplus lithium hydroxide remaining becomes large even when reacting with the niobium compound, and the amount of lithium hydroxide mixed when the positive electrode is manufactured is increased. The agent paste may gel.

また、熱処理(ステップS20)後に得られる正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量は、リチウム金属複合酸化物の母材(母材)から溶出する水酸化リチウム量よりも少ないことが好ましく、例えば、リチウム金属複合酸化物の母材(母材)から溶出する水酸化リチウム量よりも、0.05質量%以上少なくてもよく、0.1質量%以上少なくてもよい。正極活物質20から溶出する水酸化リチウム量が、母材から溶出する水酸化リチウム量よりも少ない場合、LiNb化合物3が一次粒子1の表面に好適に形成されることを示す。   Further, the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 obtained after the heat treatment (Step S20) is preferably smaller than the amount of lithium hydroxide eluted from the base material (base material) of the lithium metal composite oxide. The amount of lithium hydroxide eluted from the base material (base material) of the lithium metal composite oxide may be at least 0.05% by mass or less than 0.1% by mass. When the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material 20 is smaller than the amount of lithium hydroxide eluted from the base material, it indicates that the LiNb compound 3 is suitably formed on the surface of the primary particles 1.

[ステップS11]
また、図2(B)に示すように、上記の混合物を得た後、後述する熱処理(ステップS20)をする前に、ニオブ化合物を溶解可能な溶媒を、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に対して1質量%以上40質量%以下の範囲で、混合物に混合すること(ステップS11)、を備えてもよい。ステップS11を備える場合、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)の表面により均一にニオブ化合物を分散させることができる。
[Step S11]
Further, as shown in FIG. 2 (B), after the above mixture is obtained, a solvent capable of dissolving the niobium compound is mixed with a lithium metal composite oxide powder (base) before heat treatment (step S20) described later. (Material) to be mixed with the mixture in a range of 1% by mass or more and 40% by mass or less (Step S11). When step S11 is provided, the niobium compound can be dispersed more uniformly on the surface of the lithium metal composite oxide powder (base material).

ニオブ化合物を溶解可能な溶媒としては、特に限定されず、公知の溶媒を用いることができるが、不純物を低減する観点から、水を用いることが好ましい。   The solvent that can dissolve the niobium compound is not particularly limited, and a known solvent can be used. However, water is preferably used from the viewpoint of reducing impurities.

ニオブ化合物を溶解可能な溶媒の混合量は、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に対して1質量%以上40質量%以下であることが好ましく、5質量%以上20質量%以下であってもよい。ニオブ化合物を溶解可能な溶媒の混合量は、リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)の構造等により、適宜、調整することができる。   The mixing amount of the solvent capable of dissolving the niobium compound is preferably from 1% by mass to 40% by mass, and more preferably from 5% by mass to 20% by mass, based on the powder (base material) of the lithium metal composite oxide. You may. The mixing amount of the solvent capable of dissolving the niobium compound can be appropriately adjusted depending on the structure of the powder (base material) of the lithium metal composite oxide.

[ステップS20(熱処理工程)]
次いで、混合して得られた混合物を熱処理(乾燥)する(ステップS20)。このステップは、ニオブ化合物とリチウム金属複合酸化物の粉末とを混合した混合物を乾燥させ、この混合物中の水に溶解している余剰リチウムおよびリチウム金属複合酸化物の粒子中の過剰なリチウムと、ニオブ化合物とを反応させて、一次粒子1の表面にLiNb化合物3を形成させる工程である。
[Step S20 (heat treatment step)]
Next, the mixture obtained by mixing is heat-treated (dried) (Step S20). In this step, the mixture of the niobium compound and the powder of the lithium metal composite oxide is dried, and the excess lithium in the particles of the lithium metal composite oxide and excess lithium dissolved in the water in the mixture; In this step, a LiNb compound 3 is formed on the surface of the primary particles 1 by reacting with a niobium compound.

熱処理温度は、450℃以下とすることが好ましく、80℃以上450℃以下であってもよい。熱処理温度が450℃を超える場合、生成したLiNb化合物3が分解する、又は、ニオブ(Nb)がリチウム金属複合酸化物の粒子内部に拡散し、LiNb化合物3が減少することがある。また、熱処理温度が低すぎる場合、高いリチウムイオン伝導度を有するLiNb化合物3が十分に形成されず、電池特性が向上しないことがある。   The heat treatment temperature is preferably 450 ° C. or lower, and may be 80 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. When the heat treatment temperature exceeds 450 ° C., the generated LiNb compound 3 may be decomposed, or niobium (Nb) may diffuse into the lithium metal composite oxide particles, and the LiNb compound 3 may decrease. On the other hand, when the heat treatment temperature is too low, the LiNb compound 3 having high lithium ion conductivity is not sufficiently formed, and the battery characteristics may not be improved.

得られた混合物を十分に乾燥させ、リチウム金属複合酸化物からのリチウムの遊離を防止するという観点から、熱処理温度は100℃以上450℃以下とすることが好ましく、100℃以上300℃以下としてもよい。   From the viewpoint of sufficiently drying the obtained mixture and preventing release of lithium from the lithium metal composite oxide, the heat treatment temperature is preferably from 100 ° C to 450 ° C, and is preferably from 100 ° C to 300 ° C. Good.

また、熱処理工程(ステップS20)全体における熱処理時間は、特に限定されないが、例えば、1時間以上24時間以下である。   The heat treatment time in the entire heat treatment step (Step S20) is not particularly limited, but is, for example, 1 hour or more and 24 hours or less.

また、熱処理時の雰囲気は、雰囲気中の水分や炭酸とリチウム金属複合酸化物粒子の表面のリチウムの反応を避けるため、脱炭酸雰囲気、不活性雰囲気、または、真空雰囲気とすることが好ましい。また、200℃以上で熱処理する場合は、酸素雰囲気下としてもよい。さらに、熱処理時の雰囲気の圧力は1気圧以下とすることが好ましい。1気圧よりも気圧が高い場合には、正極活物質の水の含有量が十分に下がらない恐れがある。   The atmosphere during the heat treatment is preferably a decarboxylation atmosphere, an inert atmosphere, or a vacuum atmosphere in order to avoid a reaction between moisture or carbonic acid in the atmosphere and lithium on the surface of the lithium metal composite oxide particles. In the case where the heat treatment is performed at 200 ° C. or more, the heat treatment may be performed in an oxygen atmosphere. Further, the pressure of the atmosphere during the heat treatment is preferably 1 atm or less. If the pressure is higher than 1 atm, the water content of the positive electrode active material may not be sufficiently reduced.

熱処理後のリチウム金属複合酸化物粒子の水分率はとくに限定されないが、0.2質量%以下が好ましく、0.15質量%以下がより好ましい。なお、水分率の下限は、例えば、0質量%以上であり、0.01質量%以上であってもよい。粉末の水分率が0.2質量%を超えると、大気中の炭素、硫黄を含むガス成分を吸収して表面にリチウム化合物を生成することがある。なお、前記水分率の測定値は、気化温度300℃の条件においてカールフィッシャー水分計で測定した場合の測定値である。   The moisture content of the lithium metal composite oxide particles after the heat treatment is not particularly limited, but is preferably 0.2% by mass or less, more preferably 0.15% by mass or less. The lower limit of the water content is, for example, 0% by mass or more, and may be 0.01% by mass or more. When the water content of the powder exceeds 0.2% by mass, a gaseous component containing carbon and sulfur in the air may be absorbed to generate a lithium compound on the surface. The measured value of the moisture content is a value measured by a Karl Fischer moisture meter at a vaporization temperature of 300 ° C.

また、熱処理工程(ステップS20)は、異なる複数の温度で処理してもよい。熱処理(ステップS20)は、例えば、図3に示すように、第1の熱処理(ステップS21)と、第1の熱処理温度よりも高い温度で熱処理する第2の熱処理(ステップS22)とを含んでもよい。また、例えば、図4に示すように、第2の熱処理温度よりも高い温度で熱処理する第3の熱処理(ステップS23)を含んでもよい。以下、各工程について、説明する。   Further, the heat treatment step (step S20) may be performed at a plurality of different temperatures. The heat treatment (step S20) includes, for example, a first heat treatment (step S21) and a second heat treatment (step S22) for performing a heat treatment at a temperature higher than the first heat treatment temperature, as shown in FIG. Good. Further, for example, as shown in FIG. 4, a third heat treatment (step S23) of performing a heat treatment at a temperature higher than the second heat treatment temperature may be included. Hereinafter, each step will be described.

[第1の熱処理工程(ステップS21)]
第1の熱処理工程(ステップS21)は、混合物を乾燥させて、混合物中の水分の少なくとも一部を除去する工程である。混合物に水分が多く含まれる状態で、高温で熱処理した場合、リチウム金属複合酸化物(母材)の凝集や分解が生じやすくなる。そこで、段階的に温度を上げて、水分の大部分を除去した後、より高い温度で熱処理することにより、リチウム金属複合酸化物(母材)の表面にLiNb化合物3を確実に形成することができる。
[First heat treatment step (Step S21)]
The first heat treatment step (Step S21) is a step of drying the mixture to remove at least a part of the moisture in the mixture. When heat treatment is performed at a high temperature in a state where the mixture contains a large amount of moisture, aggregation and decomposition of the lithium metal composite oxide (base material) are likely to occur. Therefore, it is possible to form the LiNb compound 3 on the surface of the lithium metal composite oxide (base material) reliably by gradually increasing the temperature to remove most of the water and then performing a heat treatment at a higher temperature. it can.

第1の熱処理工程(ステップS21)における熱処理条件は、混合物中の水分の少なくとも一部が除去される条件であればよく、熱処理温度が80℃以上300℃以下であることが好ましく、80℃以上200℃以下であってもよく、80℃以上150℃以下であってもよい。   The heat treatment condition in the first heat treatment step (Step S21) may be a condition under which at least a part of the moisture in the mixture is removed, and the heat treatment temperature is preferably 80 ° C or more and 300 ° C or less, more preferably 80 ° C or more. The temperature may be 200 ° C or lower, or may be 80 ° C or higher and 150 ° C or lower.

[第2の熱処理工程(ステップS22)]
第2の熱処理工程(ステップS22)は、混合物を、第1の熱処理工程(ステップS21)よりも高い温度で熱処理する工程である。ステップS22を備える場合、リチウム金属複合酸化物(母材)の表面での(Li)とニオブ(Nb)の反応を促進して、高いリチウムイオン伝導度を有するLiNb化合物3を形成することができる。
[Second heat treatment step (Step S22)]
The second heat treatment step (Step S22) is a step of heat-treating the mixture at a higher temperature than the first heat treatment step (Step S21). When step S22 is provided, the reaction between (Li) and niobium (Nb) on the surface of the lithium metal composite oxide (base material) can be promoted to form LiNb compound 3 having high lithium ion conductivity. .

第2の熱処理工程(ステップS22)における熱処理温度は、第1の熱処理工程(ステップS21)よりも高い温度、かつ、450℃以下であればよい。例えば、後述するように、第3の熱処理工程(ステップS23)をさらに備える場合、第2の熱処理工程(ステップS22)の熱処理温度は、100℃以上300℃であってもよく、150℃以上250℃以下であってもよい。また、熱処理の時間は、特に限定されないが、例えば、1時間以上12時間以下である。   The heat treatment temperature in the second heat treatment step (Step S22) may be higher than that of the first heat treatment step (Step S21) and 450 ° C. or less. For example, as described later, when a third heat treatment step (step S23) is further provided, the heat treatment temperature of the second heat treatment step (step S22) may be 100 ° C or higher and 300 ° C or 150 ° C or higher and 250 ° C or higher. C. or lower. The heat treatment time is not particularly limited, but is, for example, 1 hour or more and 12 hours or less.

[第3の熱処理工程(ステップS23)]
第3の熱処理工程(ステップS23)は、混合物を、第2の熱処理工程(ステップS22)よりも高い温度で熱処理する工程である。ステップS23を備える場合、リチウム金属複合酸化物(母材)の表面での(Li)とニオブ(Nb)の反応をより促進して、高いリチウムイオン伝導度を有するLiNb化合物3をより確実に形成することができる。
[Third heat treatment step (Step S23)]
The third heat treatment step (Step S23) is a step of heat-treating the mixture at a higher temperature than the second heat treatment step (Step S22). When the step S23 is provided, the reaction between (Li) and niobium (Nb) on the surface of the lithium metal composite oxide (base material) is further promoted, and the LiNb compound 3 having high lithium ion conductivity is more reliably formed. can do.

第3の熱処理工程(ステップS23)における熱処理温度は、第2の熱処理工程(ステップS22)よりも高い温度、かつ、450℃以下であればよく、200℃以上450℃以下が好ましく、200℃以上350℃以下がより好ましい。また、熱処理の時間は、特に限定されないが、例えば、1時間以上12時間以下である。   The heat treatment temperature in the third heat treatment step (Step S23) may be higher than that of the second heat treatment step (Step S22) and 450 ° C or lower, preferably 200 ° C or higher and 450 ° C or lower, more preferably 200 ° C or higher. 350 ° C. or lower is more preferable. The heat treatment time is not particularly limited, but is, for example, 1 hour or more and 12 hours or less.

また、熱処理工程(ステップS20)全体において、熱処理の最高温度は、例えば、100℃以上450℃以下であってもよく、150℃以上450℃以下であってもよく、200℃以上450℃以下であってもよく、300℃以上450℃以下であってもよい。上記温度範囲において、熱処理の最高温度が高いほど、形成されるLiNb化合物3のリチウムイオン伝導度が向上する傾向がある。   In the entire heat treatment step (Step S20), the maximum temperature of the heat treatment may be, for example, 100 ° C to 450 ° C, 150 ° C to 450 ° C, or 200 ° C to 450 ° C. The temperature may be 300 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. In the above temperature range, the higher the maximum temperature of the heat treatment, the higher the lithium ion conductivity of the formed LiNb compound 3 tends to be.

なお、熱処理工程(ステップS20)は、単一の温度で熱処理してもよく、上記のように複数の温度で熱処理してもよい。また、複数の温度で熱処理する場合、上記以外のパターンで熱処理してもよい。   In the heat treatment step (step S20), heat treatment may be performed at a single temperature, or may be performed at a plurality of temperatures as described above. When heat treatment is performed at a plurality of temperatures, heat treatment may be performed in a pattern other than the above.

[非水系二次電池用正極合剤ペースト]
次に、本発明に係る非水系二次電池用正極合剤ペースト(以下、「正極合剤ペースト」ともいう。)の製造方法について説明する。本実施形態の正極合剤ペースト中では、正極活物質からのリチウムの溶出が低減され、ペーストのゲル化が抑制される。したって、長期間の保存でもペーストの粘度変化が少なく、高い安定性を有するペーストとなっている。このようなペーストを用いて正極を製造することで、正極も安定して優れた特性を有するものとなり、最終的に得られる電池の特性を安定して高いものとすることができる。
[Positive electrode mixture paste for non-aqueous secondary batteries]
Next, a method for producing the positive electrode mixture paste for a non-aqueous secondary battery according to the present invention (hereinafter, also referred to as “positive electrode mixture paste”) will be described. In the positive electrode mixture paste of the present embodiment, elution of lithium from the positive electrode active material is reduced, and gelation of the paste is suppressed. Therefore, even when stored for a long period of time, there is little change in the viscosity of the paste, and the paste has high stability. By manufacturing a positive electrode using such a paste, the positive electrode also has excellent characteristics stably, and the characteristics of the finally obtained battery can be stably improved.

正極合剤ペーストは、正極活物質を含む。正極合剤ペーストの構成材料は特に限定されず、公知の正極合剤ペーストと同等なものを用いることができる。正極合剤ペーストは、例えば、正極活物質、導電剤及びバインダーを含む。正極合剤ペーストは、さらに溶剤を含んでもよい。正極合剤ペーストは、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、正極活物質の含有量を60〜95質量部とし、導電剤の含有量を1〜20質量部とし、結着剤の含有量を1〜20質量部とすることが好ましい。
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。
The positive electrode mixture paste contains a positive electrode active material. The constituent material of the positive electrode mixture paste is not particularly limited, and a material equivalent to a known positive electrode mixture paste can be used. The positive electrode mixture paste contains, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. The positive electrode mixture paste may further contain a solvent. The positive electrode mixture paste has a positive electrode active material content of 60 to 95 parts by mass and a conductive agent content of 1 to 20 parts by mass when the total solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass. It is preferable that the binder be used in an amount of 1 to 20 parts by mass.
As the conductive agent, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, or the like), or a carbon black-based material such as acetylene black or Ketjen black can be used.

バインダー(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 (binder) plays a role of binding the active material particles. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluoro rubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin And polyacrylic acid.

なお、必要に応じ、正極活物質、導電剤、活性炭を分散させ、バインダー(結着剤)を溶解する溶剤を正極合剤に添加してもよい。溶剤としては、具体的には、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の有機溶媒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。正極合剤ペーストは、粉末状の正極活物質、導電剤、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できる。   If necessary, a solvent for dispersing a positive electrode active material, a conductive agent, and activated carbon and dissolving a binder (binder) may be added to the positive electrode mixture. Specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) can be used as the solvent. Activated carbon can be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity. The positive electrode mixture paste is prepared by mixing a powdered positive electrode active material, a conductive agent, and a binder, and further adding a desired solvent such as activated carbon and viscosity adjustment if necessary, and kneading the mixture to form a positive electrode mixture paste. Can be produced.

正極合剤ペーストの76時間保管前後の粘度比(76時間保管後のペースト粘度/作製直後のペースト粘度)は、リチウム金属複合酸化物粉末として用いるリチウム金属複合酸化物の特性等により変化するため、特に限定されないが、例えば、0.5以上2.3以下とすることができ、好ましくは0.5以上1.9以下、より好ましくは0.5以上1.5以下とすることができる。76時間保管前後の粘度比は、正極活物質25.0gと、導電剤のカーボン粉1.5gと、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)2.9gとを遊星運動混練機により混合し正極合剤ペーストを得た後、得られたペーストを大気雰囲気中で76時間保管して、保管前後の粘度比(76時間保管後のペースト粘度/作製直後のペースト粘度)を測定することにより評価できる。粘度は、例えば、振動式粘度計(セコニック社製VM10A)にて測定することができる。   Since the viscosity ratio of the positive electrode mixture paste before and after storage for 76 hours (paste viscosity after storage for 76 hours / paste viscosity immediately after preparation) changes depending on characteristics of the lithium metal composite oxide used as the lithium metal composite oxide powder, Although not particularly limited, it can be, for example, 0.5 or more and 2.3 or less, preferably 0.5 or more and 1.9 or less, and more preferably 0.5 or more and 1.5 or less. The viscosity ratio before and after storage for 76 hours was such that 25.0 g of the positive electrode active material, 1.5 g of carbon powder as the conductive agent, and 2.9 g of polyvinylidene fluoride (PVDF) were mixed by a planetary motion kneader to prepare a positive electrode mixture paste. After being obtained, the obtained paste is stored in an air atmosphere for 76 hours, and can be evaluated by measuring the viscosity ratio before and after storage (paste viscosity after storage for 76 hours / paste viscosity immediately after preparation). The viscosity can be measured, for example, with a vibration type viscometer (VM10A manufactured by Sekonic).

[リチウムイオン二次電池]
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池(以下、「二次電池」ともいう。)は、上述した正極活物質20を含む正極と、負極と、電解質とを備える。リチウムイオン二次電池は、従来公知のリチウムイオン二次電池と同様の構成要素により構成されることができ、例えば、正極、負極、及び、非水系電解液を備えた非水電解液二次電池であってもよい。また、二次電池は、例えば、正極、負極、及び、固体電解質を備えた全固体二次電池であってもよい。以下、各構成要素について、説明する。
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery (hereinafter, also referred to as “secondary battery”) according to the present embodiment includes a positive electrode including the above-described positive electrode active material 20, a negative electrode, and an electrolyte. Lithium ion secondary batteries can be configured with the same components as conventionally known lithium ion secondary batteries, for example, a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte. It may be. The secondary battery may be, for example, an all-solid secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. Hereinafter, each component will be described.

なお、以下で説明する実施形態は例示に過ぎず、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、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、改良した形態で実施することができる。また、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、その用途を特に限定するものではない。   The embodiment described below is merely an example, and the lithium ion secondary battery of the present embodiment is based on the embodiment described in the present specification, based on the knowledge of those skilled in the art, various changes, It can be implemented in an improved form. The use of the lithium ion secondary battery of the present embodiment is not particularly limited.

(正極)
正極活物質20を含む正極合剤ペーストを用いて、例えば、以下のようにして、リチウムイオン二次電池の正極を作製してもよい。
(Positive electrode)
Using the positive electrode mixture paste containing the positive electrode active material 20, for example, a positive electrode of a lithium ion secondary battery may be manufactured as follows.

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することもある。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 positive electrode mixture paste is applied to, for example, the surface of a current collector made of aluminum foil, dried, and the solvent is scattered. If necessary, pressure may be applied by a roll press or the like in order to increase the electrode density. Thus, a sheet-shaped positive electrode can be manufactured. The sheet-shaped positive electrode can be cut to an appropriate size according to the intended battery and used for the production of the battery. However, the method of manufacturing the positive electrode is not limited to the example, and another method may be used.

(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。
(Negative electrode)
For the negative electrode, a negative electrode mixture made into a paste by mixing a binder with a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium ions, or a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium ions, is used as a negative electrode. Is applied to the surface of the metal foil current collector, dried, and compressed if necessary to increase the electrode density.

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媒を用いることができる。   As the negative electrode active material, for example, natural graphite, artificial graphite, fired organic compounds such as phenolic resins, and powdered carbon materials such as coke can be used. In this case, as the negative electrode binder, similarly to the positive electrode, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used, 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.

(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。
(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 may be a thin film of polyethylene, polypropylene, or the like, which has a large number of minute holes.

(非水系電解質)
非水系電解質としては、非水系電解液、固体電解質などが用いられる。
(Non-aqueous electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, or the like is used.

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。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。   The non-aqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, cyclic carbonates such as trifluoropropylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, chain carbonates such as dipropyl carbonate, and further, tetrahydrofuran, 2-hydrogen carbonate, and the like. One selected from ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butanesultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate are used alone or in combination 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。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。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and the like, and a composite salt thereof can be used. Further, the non-aqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

固体電解質としては、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質などが用いられる。   As the solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, a sulfide solid electrolyte, or the like is used.

酸化物系固体電解質としては、特に限定されず、酸素(O)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有するものであれば用いることができる。酸化物系固体電解質としては、例えば、リン酸リチウム(LiPO)、LiPO、LiBO、LiNbO、LiTaO、LiSiO、LiSiO−LiPO、LiSiO−LiVO、LiO−B−P、LiO−SiO、LiO−B−ZnO、Li1+XAlTi2−X(PO(0≦X≦1)、Li1+XAlGe2−X(PO(0≦X≦1)、LiTi(PO、Li3XLa2/3−XTiO(0≦X≦2/3)、LiLaTa12、LiLaZr12、LiBaLaTa12、Li3.6Si0.60.4等が挙げられる。 The oxide solid electrolyte is not particularly limited, and any oxide containing oxygen (O) and having lithium ion conductivity and electronic insulation can be used. The oxide-based solid electrolyte, for example, lithium phosphate (Li 3 PO 4), Li 3 PO 4 N X, LiBO 2 N X, LiNbO 3, LiTaO 3, Li 2 SiO 3, Li 4 SiO 4 -Li 3 PO 4 , Li 4 SiO 4 —Li 3 VO 4 , Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 , Li 2 O—SiO 2 , Li 2 O—B 2 O 3 —ZnO, Li 1 + X Al X Ti 2-X (PO 4 ) 3 (0 ≦ X ≦ 1), Li 1 + X Al X Ge 2-X (PO 4 ) 3 (0 ≦ X ≦ 1), LiTi 2 (PO 4 ) 3 , Li 3X La 2 / 3-X TiO 3 (0 ≦ X ≦ 2/3), Li 5 La 3 Ta 2 O 12 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 etc. I can do it.

硫化物系固体電解質としては、特に限定されず、硫黄(S)を含有し、かつ、リチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有するものであれば用いることができる。硫化物系固体電解質としては、例えば、LiS−P、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiS−B、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiPO−LiS−SiS、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−P等が挙げられる。 The sulfide-based solid electrolyte is not particularly limited, and any electrolyte containing sulfur (S) and having lithium ion conductivity and electronic insulation can be used. The sulfide-based solid electrolyte, for example, Li 2 S-P 2 S 5, Li 2 S-SiS 2, LiI-Li 2 S-SiS 2, LiI-Li 2 S-P 2 S 5, LiI-Li 2 S-B 2 S 3, Li 3 PO 4 -Li 2 S-Si 2 S, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2, LiPO 4 -Li 2 S-SiS, LiI-Li 2 S-P 2 O 5, LiI-Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , and the like.

なお、無機固体電解質としては、上記以外のものを用いてよく、例えば、LiN、LiI、LiN−LiI−LiOH等を用いてもよい。 In addition, as the inorganic solid electrolyte, one other than the above may be used. For example, Li 3 N, LiI, Li 3 N—LiI—LiOH, or the like may be used.

有機固体電解質としては、イオン電導性を示す高分子化合物であれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、これらの共重合体などを用いることができる。また、有機固体電解質は、支持塩(リチウム塩)を含んでいてもよい。なお、固体電解質を用いる場合は、電解質と正極活物質の接触を確保するため、正極材中にも固体電解質を混合させてもよい。   The organic solid electrolyte is not particularly limited as long as it is a polymer compound having ion conductivity, and examples thereof include polyethylene oxide, polypropylene oxide, and copolymers thereof. Further, the organic solid electrolyte may contain a supporting salt (lithium salt). When a solid electrolyte is used, the solid electrolyte may be mixed in the positive electrode material in order to ensure contact between the electrolyte and the positive electrode active material.

(電池の形状、構成)
以上のように説明してきた正極、負極、セパレータおよび非水系電解質で構成される本実施形態のリチウムイオン二次電池の形状は、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、リチウムイオン二次電池を完成させる。
(Battery shape and configuration)
The shape of the lithium ion secondary battery of the present embodiment composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte described above can be various shapes 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 electrolytic solution, and communicates 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 lithium ion secondary battery.

また、固体電解質を用いる場合には、正極および負極を、固体電解質を介して積層させて、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、リチウムイオン二次電池を完成させる。   When a solid electrolyte is used, the positive electrode and the negative electrode are stacked with the solid electrolyte interposed between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal communicating with the outside, and the negative electrode current collector and the negative electrode terminal communicating with the outside. Is connected using a current collecting lead or the like, and sealed in a battery case to complete a lithium ion secondary battery.

(特性)
本実施形態に係る二次電池は、上記の正極活物質を用いて製造され、高い電池容量を有することができる。好ましい実施形態で得られた正極活物質を用いた二次電池は、例えば、図3に示されるような、2032型のコイン型電池CBAの正極に用いた場合、190mAh/g以上の高い初期放電容量が得られる。また、このコイン型電池CBAは、初期充放電効率を90%以上とすることができる。
(Characteristic)
The secondary battery according to the present embodiment is manufactured using the above-described positive electrode active material, and can have a high battery capacity. A secondary battery using the positive electrode active material obtained in the preferred embodiment has a high initial discharge of 190 mAh / g or more when used for a positive electrode of a 2032 type coin-type battery CBA as shown in FIG. 3, for example. The capacity is obtained. In addition, the coin-type battery CBA can have an initial charge / discharge efficiency of 90% or more.

なお、初期充放電効率は、実施例で使用されるコイン型電池CBA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容量を測定した値である。 The initial charge / discharge efficiency was determined by setting the current density with respect to the positive electrode after the open-circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) was stabilized for about 24 hours after the coin-type battery CBA used in the example was manufactured. This is a value obtained by measuring the capacity when the battery was charged to a cutoff voltage of 4.3 V at 1 mA / cm 2 , and was discharged to a cutoff voltage of 3.0 V after a one-hour pause.

好ましい実施形態で得られた正極活物質は、例えば、コイン型電池CBAを用いて測定した正極抵抗が4Ω以下であってもよく、3Ω以下であってもよい。正極抵抗の測定は、実施例に記載の方法で行った。   For example, the positive electrode active material obtained in the preferred embodiment may have a positive electrode resistance of 4Ω or less, or 3Ω or less, measured using a coin-type battery CBA. The measurement of the positive electrode resistance was performed by the method described in Examples.

なお、コイン型電池CBAを用いた正極抵抗の測定方法を例示すれば、次のようになる。電気化学的評価手法として一般的な交流インピーダンス法にて電池反応の周波数依存性について測定を行うと、溶液抵抗、負極抵抗と負極容量、および正極抵抗と正極容量に基づくナイキスト線図が図4のように得られる。電極における電池反応は、電荷移動に伴う抵抗成分と電気二重層による容量成分とからなり、これらを電気回路で表すと抵抗と容量の並列回路となり、電池全体としては溶液抵抗と負極NE、正極PEの並列回路を直列に接続した等価回路で表される。この等価回路を用いて測定したナイキスト線図に対してフィッティング計算を行い、各抵抗成分、容量成分を見積もることができる。正極抵抗は、得られるナイキスト線図の低周波数側の半円の直径と等しい。したがって、正極PEについて、交流インピーダンス測定を行い、得られたナイキスト線図に対し等価回路でフィッティング計算することで、正極抵抗を見積もることができる。   An example of a method for measuring the positive electrode resistance using the coin-type battery CBA is as follows. When the frequency dependence of the battery reaction is measured by a general AC impedance method as an electrochemical evaluation method, a Nyquist diagram based on the solution resistance, the negative electrode resistance and the negative electrode capacity, and the positive electrode resistance and the positive electrode capacity is shown in FIG. Obtained as follows. The battery reaction at the electrode consists of a resistance component due to charge transfer and a capacitance component due to the electric double layer. When these are represented by an electric circuit, a parallel circuit of resistance and capacitance is formed. Are represented by an equivalent circuit in which the parallel circuits are connected in series. A fitting calculation is performed on the Nyquist diagram measured using this equivalent circuit, and each resistance component and capacitance component can be estimated. The positive electrode resistance is equal to the diameter of the semicircle on the low frequency side of the obtained Nyquist diagram. Therefore, the AC impedance of the positive electrode PE is measured, and the resistance of the positive electrode can be estimated by performing fitting calculation on the obtained Nyquist diagram by using an equivalent circuit.

以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。本実施形態により得られた正極活物質およびこの正極活物質を用いた正極合剤ペースト、二次電池について、その性能を測定した。なお、本実施例では、複合水酸化物製造、正極活物質および二次電池の作製には、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用した。   Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The performance of the positive electrode active material obtained by the present embodiment, the positive electrode mixture paste using the positive electrode active material, and the secondary battery were measured. In this example, samples of the special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. were used for the production of the composite hydroxide, the production of the positive electrode active material, and the production of the secondary battery.

(水酸化リチウム量)
得られた正極活物質2gを125mlの純水と混合し1分間撹拌して分散させた後、10質量%塩化バリウム溶液を5ml加え、1.0mol/リットルの塩酸を用いて中和滴定を行い、第一中和点までの塩酸量から純水に溶出した水酸化リチウム量を算出した。
(Amount of lithium hydroxide)
After mixing 2 g of the obtained positive electrode active material with 125 ml of pure water and stirring and dispersing for 1 minute, 5 ml of a 10% by mass barium chloride solution was added, and neutralization titration was performed using 1.0 mol / l hydrochloric acid. The amount of lithium hydroxide eluted in pure water was calculated from the amount of hydrochloric acid up to the first neutralization point.

(水分率)
気化温度300℃の条件においてカールフィッシャー水分計で測定した。
(Moisture percentage)
The measurement was performed with a Karl Fischer moisture meter under the conditions of a vaporization temperature of 300 ° C.

(正極合剤ペーストの粘度安定性)
正極活物質25.0gと、導電剤のカーボン粉1.5gと、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)2.9gとを遊星運動混練機により混合し正極合剤ペーストを得た。得られたペーストを大気雰囲気中で76時間保管して、保管前後の粘度比(76時間保管後のペースト粘度/作製直後のペースト粘度)を評価した。粘度は、振動式粘度計(セコニック社製VM10A)にて測定した。
(Viscosity stability of positive electrode mixture paste)
25.0 g of the positive electrode active material, 1.5 g of carbon powder as a conductive agent, and 2.9 g of polyvinylidene fluoride (PVDF) were mixed by a planetary kneader to obtain a positive electrode mixture paste. The obtained paste was stored in an air atmosphere for 76 hours, and the viscosity ratio before and after storage (paste viscosity after storage for 76 hours / paste viscosity immediately after preparation) was evaluated. The viscosity was measured with a vibration type viscometer (VM10A manufactured by Sekonic).

(電池の製造および評価方法)
得られたリチウムイオン二次電池用正極活物質の評価は、以下のように図3に示す2032型のコイン型電池CBAを作製し、充放電容量を測定することで行なった。リチウムイオン二次電池用正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフッ化エチレン樹脂(PTFE)7.5mgを混合し、100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して正極PE(評価用電極)を作製した。その作製した正極PEを真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。そして、この正極PEを用いてコイン型電池CBA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。
(Method of manufacturing and evaluating batteries)
The obtained positive electrode active material for lithium ion secondary batteries was evaluated by preparing a 2032 type coin-type battery CBA shown in FIG. 3 and measuring the charge / discharge capacity as described below. 52.5 mg of a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) were mixed, and pressed under a pressure of 100 MPa to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm. (Evaluation electrode) was produced. The produced positive electrode PE was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours. Then, using this positive electrode PE, a coin-type battery CBA was produced in a glove box in an Ar atmosphere where the dew point was controlled at -80 ° C.

負極NEには、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた体積平均粒径Mv20μm程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用い、電解液には、1MのLiPFを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。セパレータSEには膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。また、コイン型電池CBAは、ガスケットGAとウェーブワッシャーWWを有し、正極缶PCと負極缶NCとでコイン状の電池に組み立てられた。 For the negative electrode NE, a negative electrode sheet in which a graphite powder having a volume average particle size of about 20 μm and a polyvinylidene fluoride coated on a copper foil and having a volume average particle diameter of about 20 μm, which is punched into a disk having a diameter of 14 mm, is used, and 1 M of LiPF 6 is supported as an electrolytic solution. A mixed solution (equivalent to Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) was used as an electrolyte. A polyethylene porous film having a thickness of 25 μm was used as the separator SE. The coin-type battery CBA had a gasket GA and a wave washer WW, and was assembled into a coin-shaped battery with the positive electrode can PC and the negative electrode can NC.

製造したコイン型電池CBAを用いて初期放電容量、正極抵抗を、以下のように評価した。   Using the manufactured coin-type battery CBA, the initial discharge capacity and the positive electrode resistance were evaluated as follows.

(初期放電容量)
初期放電容量は、コイン型電池CBA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容量を初期放電容量とした。
(Initial discharge capacity)
After the coin-type battery CBA was manufactured, it was left standing for about 24 hours after the coin-type battery CBA was manufactured. After the open circuit voltage (OCV) was stabilized, the current density with respect to the positive electrode was 0.1 mA / cm 2 and the cut-off voltage was 4 The capacity at the time when the battery was charged to 0.3 V, and after a one-hour pause was discharged to a cutoff voltage of 3.0 V was defined as the initial discharge capacity.

(初期充放電効率)
初期充放電効率は、前項記載の方法で初期充放電容量を測定し、初期放電容量/初期充電容量×100として算出した。
(Initial charge / discharge efficiency)
The initial charge / discharge efficiency was calculated by measuring the initial charge / discharge capacity by the method described in the preceding section and calculating as initial discharge capacity / initial charge capacity × 100.

(正極抵抗)
また、正極抵抗は、コイン型電池CBAを充電電位4.1Vで充電して、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製、1255B)を使用して交流インピーダンス法により測定すると、図4に示すナイキストプロットが得られる。このナイキストプロットは、溶液抵抗、負極抵抗とその容量、および、正極抵抗とその容量を示す特性曲線の和として表しているため、このナイキストプロットに基づき等価回路を用いてフィッティング計算を行い、正極抵抗の値を算出した。
(Positive electrode resistance)
The positive electrode resistance was measured by charging the coin-type battery CBA at a charging potential of 4.1 V and measuring the negative electrode resistance by an AC impedance method using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron, 1255B). A plot is obtained. Since this Nyquist plot is represented as the sum of characteristic curves indicating solution resistance, negative electrode resistance and its capacity, and positive electrode resistance and its capacity, fitting calculation is performed using an equivalent circuit based on this Nyquist plot, and positive electrode resistance is calculated. Was calculated.

[実施例1]
(正極活物質の製造)
Niを主成分とする水酸化物の粉末と水酸化リチウムとを混合した後、焼成してリチウム金属複合酸化物の粉末を得た。得られたリチウム金属複合酸化物は、Li1.025Ni0.82Co0.15Al0.03で表され、体積平均粒径Mvが6.2μm、〔(d90−d10)/体積平均粒径Mv〕が0.74であった。得られたリチウム金属複合酸化物を母材として用いた。
[Example 1]
(Manufacture of positive electrode active material)
After mixing a hydroxide powder mainly composed of Ni and lithium hydroxide, the mixture was fired to obtain a lithium metal composite oxide powder. The obtained lithium metal composite oxide is represented by Li 1.025 Ni 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 , has a volume average particle diameter Mv of 6.2 μm, and [(d90−d10) / volume. Average particle size Mv] was 0.74. The obtained lithium metal composite oxide was used as a base material.

リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に酸化ニオブゾル(多木化学株式会社製、バイラールNb−G6000)を混合した。酸化ニオブゾルは、リチウム金属複合酸化物の粉末中に含有されるNi、CoおよびAlの合計(Li以外の金属元素の合計)に対する酸化ニオブゾル中のニオブ量で0.5mol%となる量を混合した。その後、水をリチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に対して10質量%添加して、さらに混合した。   Niobium oxide sol (manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., Viral Nb-G6000) was mixed with the lithium metal composite oxide powder (base material). The niobium oxide sol was mixed in an amount of 0.5 mol% as niobium in the niobium oxide sol with respect to the total of Ni, Co and Al (total of metal elements other than Li) contained in the powder of the lithium metal composite oxide. . Thereafter, water was added to the lithium metal composite oxide powder (base material) in an amount of 10% by mass and further mixed.

その後、得られた混合物を、真空雰囲気中において、室温から100℃まで昇温して12時間、熱処理(第1の熱処理)した後、さらに190℃まで昇温して10時間、熱処理(第2の熱処理)して、正極活物質を得た。   Thereafter, the obtained mixture is heated in a vacuum atmosphere from room temperature to 100 ° C. and heat-treated (first heat treatment) for 12 hours, and then further heated to 190 ° C. for 10 hours and heat-treated (second heat treatment). To obtain a positive electrode active material.

得られた正極活物質をXRD測定したところ、明確なニオブ化合物のピークが得られなかった。よって、正極活物質の表面に存在するニオブ化合物は、非晶質状態であると考えられる。得られた正極活物質の水酸化リチウム量、水分率及び正極合剤ペーストの粘度安定性の評価結果を表1に示す。   When the obtained cathode active material was subjected to XRD measurement, no clear niobium compound peak was obtained. Therefore, it is considered that the niobium compound present on the surface of the positive electrode active material is in an amorphous state. Table 1 shows the evaluation results of the amount of lithium hydroxide, the water content, and the viscosity stability of the positive electrode mixture paste of the obtained positive electrode active material.

また、得られた正極活物質を使用して作製された正極を有するコイン型電池の電池特性を評価した。コイン型電池の初期放電容量、初期充放電効率、及び正極抵抗の評価結果を表1に示す。   In addition, the battery characteristics of a coin-type battery having a positive electrode manufactured using the obtained positive electrode active material were evaluated. Table 1 shows the evaluation results of the initial discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, and the positive electrode resistance of the coin-type battery.

[実施例2]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、酸化ニオブゾルをニオブ量で1.0mol%混合した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[Example 2]
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that niobium oxide sol was mixed in a lithium metal composite oxide powder (base material) with niobium oxide in an amount of 1.0 mol%. Table 1 shows the evaluation results.

[実施例3]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、酸化ニオブゾルをニオブ量で1.5mol%混合した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[Example 3]
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that niobium oxide sol was mixed in an amount of 1.5 mol% in niobium with a lithium metal composite oxide powder (base material). Table 1 shows the evaluation results.

[実施例4]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、酸化ニオブゾルをニオブ量で1.5mol%混合し、第2の熱処理工程後に、300℃で5時間、熱処理(第3の熱処理)した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[実施例5]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、酸化ニオブゾルをニオブ量で2.0mol%混合した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[実施例6]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)として、Niを主成分とする水酸化物の粉末と水酸化リチウムとを混合した後焼成して得た、組成がLi1.025Ni0.82Mn0.15Al0.03で表され、体積平均粒径Mvが6.5μm、〔(d90−d10)/体積平均粒径Mv〕が0.75であったリチウム金属複合酸化物を用いた以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[実施例7]
第3の熱処理を、100℃で5時間熱処理とした以外は、実施例4と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[実施例8]
第3の熱処理を、500℃で5時間熱処理とした以外は、実施例4と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[Example 4]
Niobium oxide sol was mixed with the lithium metal composite oxide powder (base material) in an amount of 1.5 mol% in niobium amount, and heat treatment was performed at 300 ° C. for 5 hours (third heat treatment) after the second heat treatment step. A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
[Example 5]
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that niobium oxide sol was mixed in an amount of 2.0 mol% in niobium with a lithium metal composite oxide powder (base material). Table 1 shows the evaluation results.
[Example 6]
As a lithium metal composite oxide powder (base material), a composition was obtained by mixing a hydroxide powder mainly composed of Ni and lithium hydroxide, followed by firing, and having a composition of Li 1.025 Ni 0.82 Mn. A lithium metal composite oxide represented by 0.15 Al 0.03 O 2 having a volume average particle size Mv of 6.5 μm and [(d90−d10) / volume average particle size Mv] of 0.75 was used. A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 2 except for the difference. Table 1 shows the evaluation results.
[Example 7]
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 4, except that the third heat treatment was performed at 100 ° C. for 5 hours. Table 1 shows the evaluation results.
Example 8
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 4, except that the third heat treatment was performed at 500 ° C. for 5 hours. Table 1 shows the evaluation results.

[比較例1]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、酸化ニオブゾルを混合しなかった以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1, except that niobium oxide sol was not mixed into the lithium metal composite oxide powder (base material). Table 1 shows the evaluation results.

[比較例2]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、酸化ニオブゾルをニオブ量で0.3mol%混合とした以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1, except that 0.3 mol% of niobium oxide sol was added to the lithium metal composite oxide powder (base material). Table 1 shows the evaluation results.

[比較例3]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、市販の酸化ニオブ(V)粉末(フジフィルム和光純薬社製)をボールミルで平均粒径1.0μmに粉砕したものを、ニオブ量で1.0mol%混合した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[比較例4]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、別途調製したLi−Nb化合物を、ニオブ量で1.0mol%混合した以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。Li−Nb化合物は、水酸化リチウム(フジフィルム和光純薬社製)5.0gと酸化ニオブ(V)粉末(同上)27.75gを混合し酸素雰囲気の電気炉中1000℃で10時間焼成した後、ボールミルで平均粒径1μmに粉砕したものを用いた。
[比較例5]
リチウム金属複合酸化物の粉末(母材)に、酸化ニオブゾルを混合した後、水を添加しなかった以外は実施例1と同様にして、正極活物質を得るとともに評価した。評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A commercially available niobium (V) oxide powder (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) obtained by pulverizing a lithium metal composite oxide powder (base material) to an average particle size of 1.0 μm with a ball mill was used in an amount of niobium. A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 0 mol% was mixed. Table 1 shows the evaluation results.
[Comparative Example 4]
A positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a separately prepared Li-Nb compound was mixed with a lithium metal composite oxide powder (base material) in an amount of 1.0 mol% in niobium. Table 1 shows the evaluation results. The Li-Nb compound was prepared by mixing 5.0 g of lithium hydroxide (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 27.75 g of niobium (V) oxide powder (same as above) and calcining the mixture at 1000 ° C. for 10 hours in an electric furnace in an oxygen atmosphere. After that, the product was pulverized with a ball mill to an average particle size of 1 μm.
[Comparative Example 5]
After mixing the niobium oxide sol with the lithium metal composite oxide powder (base material), a positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that water was not added. Table 1 shows the evaluation results.

Figure 2020053383
Figure 2020053383

(評価)
実施例の正極活物質を用いた二次電池は、初期放電容量、正極抵抗のいずれも良好な結果が得られた。また、正極合剤ペーストの粘度比は、2以下であり、正極合剤ペーストの粘度が安定していることが確認された。また、実施例の二次電池は、初期充放電効率が高いことが確認された。さらに、第3の熱処理工程を行って得られた実施例4、8の正極活物質では、これを用いた二次電池は、第3の熱処理工程を行わなかった以外は、同様の条件で得られた実施例3の正極活物質と比較して、初期放電容量がより高く、正極抵抗が低減した。これは、第3の熱処理により、母材の表面に形成されたLiNb化合物のリチウムイオン伝導度が向上したためと考えられる。また、第2の熱処理の温度よりも高い温度で第3の熱処理をした実施例4、8の正極活物質では、第2の熱処理の温度よりも低い温度で熱処理をした実施例7の正極活物質よりも、初期放電容量が高かった。
(Evaluation)
In the secondary battery using the positive electrode active material of the example, good results were obtained in both the initial discharge capacity and the positive electrode resistance. Further, the viscosity ratio of the positive electrode mixture paste was 2 or less, and it was confirmed that the viscosity of the positive electrode mixture paste was stable. It was also confirmed that the secondary batteries of the examples had high initial charge / discharge efficiency. Further, with the positive electrode active materials of Examples 4 and 8 obtained by performing the third heat treatment step, the secondary batteries using the same were obtained under the same conditions except that the third heat treatment step was not performed. As compared with the obtained positive electrode active material of Example 3, the initial discharge capacity was higher and the positive electrode resistance was reduced. This is probably because the third heat treatment improved the lithium ion conductivity of the LiNb compound formed on the surface of the base material. In the positive electrode active materials of Examples 4 and 8 in which the third heat treatment was performed at a temperature higher than the temperature of the second heat treatment, the positive electrode active material of Example 7 in which the heat treatment was performed at a temperature lower than the temperature of the second heat treatment was used. The initial discharge capacity was higher than the material.

一方、比較例1の正極活物質は、ニオブを添加していないため、水酸化リチウム量が正極活物質に対して0.150質量%を超えていた。比較例1の正極活物質を用いた正極合剤ペーストは、粘度の上昇が大きかった。比較例2の正極活物質は、ニオブの添加量が少ないため、滴定による正極活物質から溶出する水酸化リチウム量が0.15質量%を超えており、正極合剤ペーストのゲル化を抑制できず、粘度の上昇が大きかった。さらに比較例3、4、5の正極活物質は良好なLiNb化合物が十分に形成されていないため、正極活物質から溶出する水酸化リチウム量が多く、ペースト粘度比が高いとともに、正極抵抗も大きかった。   On the other hand, since the positive electrode active material of Comparative Example 1 did not contain niobium, the amount of lithium hydroxide exceeded 0.150% by mass with respect to the positive electrode active material. The positive electrode mixture paste using the positive electrode active material of Comparative Example 1 had a large increase in viscosity. In the positive electrode active material of Comparative Example 2, since the amount of niobium added was small, the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material by titration exceeded 0.15% by mass, and gelation of the positive electrode mixture paste could be suppressed. And the increase in viscosity was large. Further, in the positive electrode active materials of Comparative Examples 3, 4, and 5, since a good LiNb compound was not sufficiently formed, the amount of lithium hydroxide eluted from the positive electrode active material was large, the paste viscosity ratio was high, and the positive electrode resistance was large. Was.

以上の結果から、本実施形態に係る正極活物質は、高い初期放電容量、及び、高い初期充放電効率と、電極作製時の正極合剤ペーストのゲル化抑制と、を両立できることが示された。   From the above results, it was shown that the positive electrode active material according to the present embodiment can achieve both a high initial discharge capacity, and a high initial charge / discharge efficiency, and suppression of gelation of the positive electrode mixture paste during electrode production. .

1、1a、1b…一次粒子
2…二次粒子
3…LiNb化合物
10…リチウム金属複合酸化物
20…正極活物質
CBA…コイン型電池
PE…正極(評価用電極)
NE…負極
SE…セパレータ
GA…ガスケット
WW…ウェーブワッシャー
PC…正極缶
NC…負極缶

1, 1a, 1b: Primary particles 2: Secondary particles 3: LiNb compound 10: Lithium metal composite oxide 20: Positive electrode active material CBA: Coin cell battery PE: Positive electrode (evaluation electrode)
NE: negative electrode SE: separator GA: gasket WW: wave washer PC: positive electrode can NC: negative electrode can

Claims (17)

リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)と、任意にコバルト(Co)、マンガン(Mn)及び元素Mと、を含むリチウム金属複合酸化物と、リチウム及びニオブ(Nb)を含む化合物と、を含有するリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
前記正極活物質に含まれるニオブ以外の各元素の物質量の比(モル比)が、Li:Ni:Co:Mn:M=s:(1−x−y−z):x:y:z(ただし、0≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、0.95<s<1.30、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、W、ZrおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、
前記リチウム金属複合酸化物は、一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、前記一次粒子の表面の少なくとも一部が前記リチウム及びニオブを含む化合物で被覆され、
中和滴定法によって測定される、前記正極活物質を水に分散させたときに溶出する水酸化リチウム量が、前記正極活物質全体に対して、0.003質量%以上0.15質量%以下である、リチウムイオン二次電池用正極活物質。
Contains lithium metal composite oxide containing lithium (Li), nickel (Ni), and optionally cobalt (Co), manganese (Mn) and element M, and a compound containing lithium and niobium (Nb) Positive electrode active material for a lithium ion secondary battery,
The ratio (molar ratio) of the amount of each element other than niobium contained in the positive electrode active material is Li: Ni: Co: Mn: M = s: (1-xyz): x: y: z (However, 0 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.35, 0 ≦ z ≦ 0.10, 0.95 <s <1.30, M is V, Mg, Mo, Nb, Ti, W, at least one element selected from Zr and Al)
The lithium metal composite oxide includes secondary particles formed by aggregation of primary particles, at least a part of the surface of the primary particles is coated with the compound including lithium and niobium,
The amount of lithium hydroxide eluted when the positive electrode active material is dispersed in water, measured by a neutralization titration method, is 0.003% by mass or more and 0.15% by mass or less based on the whole positive electrode active material. A positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.
前記リチウム及びニオブを含む化合物に含まれる導電剤である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material is a conductive agent contained in the compound containing lithium and niobium. 前記リチウム及びニオブを含む化合物は、少なくともニオブ酸リチウムを含む、請求項1または請求項2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the compound containing lithium and niobium contains at least lithium niobate. 前記ニオブ酸リチウムは、LiNbO、LiNbO、LiNb及びLiNbのうちの少なくとも一つを含む、請求項3に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。 The lithium niobate, Li 3 NbO 4, LiNbO 3, LiNb 3 containing at least one of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 3 of the O 8 and Li 8 Nb 2 O 9. 前記リチウム及びニオブを含む化合物は、非晶質である、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。   The positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the compound containing lithium and niobium is amorphous. リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法であって、
リチウム(Li)と、ニッケル(Ni)と、任意にコバルト(Co)、マンガン(Mn)及び元素Mと、を含むリチウム金属複合酸化物の粉末と、リチウムを含まず、リチウムと反応可能なニオブ化合物と、を混合して混合物を得ることと、
前記混合物を熱処理することを備え、
前記リチウム金属複合酸化物の粉末は、各元素の物質量の比(モル比)が、Li:Ni:Co:Mn:M=s:(1−x−y−z):x:y:z(ただし、0≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0≦z≦0.10、0.95<s<1.30、Mは、V、Mg、Mo、Nb、Ti、W、ZrおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される層状の結晶構造を有し、かつ、一次粒子および一次粒子が凝集して形成された二次粒子を含み、
前記ニオブ化合物の混合量は、中和滴定法によって測定される、前記正極活物質を水に分散させたときに溶出する水酸化リチウム量が、正極活物質全体に対して、0.003質量%以上0.15質量%以下となる量とする、
リチウムイオン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 lithium ion secondary battery,
Powder of lithium metal composite oxide containing lithium (Li), nickel (Ni), and optionally cobalt (Co), manganese (Mn) and element M; niobium that does not contain lithium and can react with lithium Mixing the compound with to obtain a mixture;
Heat treating the mixture,
In the powder of the lithium metal composite oxide, the ratio (molar ratio) of the amount of each element is Li: Ni: Co: Mn: M = s: (1-xyz): x: y: z (However, 0 ≦ x ≦ 0.35, 0 ≦ y ≦ 0.35, 0 ≦ z ≦ 0.10, 0.95 <s <1.30, M is V, Mg, Mo, Nb, Ti, W, at least one element selected from Zr and Al), and includes a primary particle and secondary particles formed by agglomeration of primary particles,
The mixing amount of the niobium compound is determined by a neutralization titration method. The amount of lithium hydroxide eluted when the positive electrode active material is dispersed in water is 0.003% by mass based on the whole positive electrode active material. At least 0.15 mass%.
A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery.
前記混合物を得た後、前記熱処理をする前に、前記ニオブ化合物を溶解可能な溶媒を、前記リチウム金属複合酸化物の粉末に対して1質量%以上40質量%以下の範囲で混合すること、を備える、請求項6に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   After obtaining the mixture and before performing the heat treatment, mixing a solvent capable of dissolving the niobium compound in a range of 1% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the powder of the lithium metal composite oxide; The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 6, comprising: 前記熱処理は、熱処理温度が80℃以上450℃以下である、請求項6または請求項7に記載のリチウムイオン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 lithium ion secondary battery according to claim 6, wherein the heat treatment has a heat treatment temperature of 80 ° C. or more and 450 ° C. or less. 前記熱処理は、熱処理温度が80℃以上300℃以下である第1の熱処理と、前記第1の熱処理の温度よりも高い温度で熱処理する第2の熱処理とを含む、請求項8に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   9. The lithium according to claim 8, wherein the heat treatment includes a first heat treatment at a heat treatment temperature of 80 ° C. or more and 300 ° C. or less, and a second heat treatment performed at a temperature higher than the temperature of the first heat treatment. 10. A method for producing a positive electrode active material for an ion secondary battery. 前記熱処理は、前記第2の熱処理の温度よりも高い温度で熱処理する第3の熱処理を含む、請求項9に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   The method of manufacturing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 9, wherein the heat treatment includes a third heat treatment in which the heat treatment is performed at a temperature higher than the temperature of the second heat treatment. 前記熱処理における最高温度が300℃以上450℃以下である、請求項6〜請求項10のいずれか一項に記載のリチウムイオン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 lithium ion secondary battery according to any one of claims 6 to 10, wherein a maximum temperature in the heat treatment is 300C or more and 450C or less. 前記正極活物質は、前記一次粒子の表面が、リチウム及びニオブを含む化合物で被覆される、請求項6〜請求項11のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   The production of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 6 to 11, wherein the surface of the primary particles is coated with a compound containing lithium and niobium. Method. 前記ニオブ化合物は、酸化ニオブの粉末、及び、酸化ニオブを含むゾルのうち少なくとも一方を含む、請求項6〜請求項12のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   The manufacturing of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 6 to 12, wherein the niobium compound includes at least one of a powder of niobium oxide and a sol containing niobium oxide. Method. 前記ニオブ化合物は、二次粒子径が20nm以下である、請求項6〜請求項13のいずれか一項に記載のリチウムイオン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 lithium ion secondary battery according to any one of claims 6 to 13, wherein the niobium compound has a secondary particle diameter of 20 nm or less. 前記ニオブ化合物に含まれるニオブの量は、前記リチウム金属複合酸化物の粉末中のNi、Co、MnおよびMの合計量に対して0.5mol%以上2.0mol%以下である、請求項6〜請求項14のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。   The amount of niobium contained in the niobium compound is 0.5 mol% or more and 2.0 mol% or less based on the total amount of Ni, Co, Mn, and M in the powder of the lithium metal composite oxide. The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 14. 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質を含む、リチウムイオン二次電池用正極合剤ペースト。   A positive electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery, comprising the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1. 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質を含む正極を有するリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery having a positive electrode including the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1.
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