JP2021093330A - Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

Electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

To provide an electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, allowing for constitution of the nonaqueous electrolyte secondary battery which maintains cycle characteristic and furthermore has excellent storage characteristic.SOLUTION: An electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery is provided, comprising: a current collector; and an active material layer arranged on the current collector. The active material layer has a density of 2.4 g/cm3 or more and 3.6 g/cm3 or less, has laminated structure, and includes: a lithium-transition metal composite oxide including nickel; a molybdenum composite oxide; a conductive assistant; and a binding agent. The molybdenum composite oxide has a content rate of an alkali metal element of 1 mass% or less, and includes: molybdenum; and at least one kind of metal elements selected from a group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc, and manganese.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、非水系電解質二次電池用電極およびその製造方法に関する。 The present disclosure relates to an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for manufacturing the same.

コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウムなどの層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物は、作用電圧が4Vと高く、また大きな容量が得られるため、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等の電子機器の電源又は車載用バッテリーとして広く用いられている。電子機器および車載用バッテリーの高機能化に伴い、更なる高容量化、充放電サイクル特性の向上に加えて保存特性の向上が求められている。 Lithium transition metal composite oxides having a layered structure such as lithium cobalt oxide and lithium nickel oxide have a high working voltage of 4 V and a large capacity, so that they can be used in electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and digital cameras. Widely used as a power source or in-vehicle battery. With the increasing functionality of electronic devices and in-vehicle batteries, it is required to further increase the capacity, improve the charge / discharge cycle characteristics, and improve the storage characteristics.

例えば特許文献1には、リチウム遷移金属複合酸化物に、ストロンチウム、タングステンおよびアンチモンの少なくとも1種と、モリブデンとを含有させた正極活物質が記載され、充填性が良好で、さらに充放電サイクル特性が改善されるとされている。また、特許文献2では、ストロンチウム原子とチタン原子を含有するリチウム遷移金属複合酸化物を用いることで正極の熱安定性を向上させることが提案されている。 For example, Patent Document 1 describes a positive electrode active material containing at least one of strontium, tungsten and antimony and molybdenum in a lithium transition metal composite oxide, which has good filling property and further has charge / discharge cycle characteristics. Is said to be improved. Further, Patent Document 2 proposes to improve the thermal stability of the positive electrode by using a lithium transition metal composite oxide containing a strontium atom and a titanium atom.

特開2007−299668号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-299668 特開2013−182757号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-182757

本開示の一態様は、サイクル特性を維持しつつ、保存特性に優れる非水系電解質二次電池を構成可能な非水系電解質二次電池用電極およびその製造方法を提供することを目的とする。 One aspect of the present disclosure is to provide an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of constructing a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent storage characteristics while maintaining cycle characteristics, and a method for producing the same.

第一態様は、集電体と、集電体上に配置される活物質層とを備える非水系電解質二次電池用電極である。活物質層は、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下であり、層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物と、モリブデン複合酸化物と、導電助剤と、結着剤とを含む。モリブデン複合酸化物は、アルカリ金属元素の含有率が1質量%以下であり、ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素とモリブデンとを含む。 The first aspect is an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery including a current collector and an active material layer arranged on the current collector. The active material layer has a density of 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less, has a layered structure, and has a nickel-containing lithium transition metal composite oxide, a molybdenum composite oxide, and a conductive auxiliary agent. And a binder. The molybdenum composite oxide has an alkali metal element content of 1% by mass or less, and is at least one metal element selected from the group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese. And molybdenum.

第二態様は、層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物を準備することと、ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の金属とモリブデンとを含むモリブデン複合酸化物を準備することと、リチウム遷移金属複合酸化物と、モリブデン複合酸化物と、導電助剤と、結着剤とを含む電極組成物を得ることと、電極組成物を集電体上に付与し、加圧して、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下の活物質層を前記集電体上に形成することと、を含む非水系電解質二次電池用電極の製造方法である。 The second aspect is to prepare a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and containing nickel, and is selected from the group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese. A molybdenum composite oxide containing at least one metal and molybdenum is prepared, and an electrode composition containing a lithium transition metal composite oxide, a molybdenum composite oxide, a conductive auxiliary agent, and a binder is obtained. In addition, the electrode composition is applied onto the current collector and pressurized to form an active material layer having a density of 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less on the current collector. This is a method for manufacturing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery including.

本開示の一態様によれば、サイクル特性を維持しつつ、保存特性に優れる非水系電解質二次電池を構成可能な非水系電解質二次電池用電極およびその製造方法を提供することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of constructing a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent storage characteristics while maintaining cycle characteristics, and a method for producing the same.

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための、非水系電解質二次電池用電極およびその製造方法を例示するものであって、本発明は、以下に示す非水系電解質二次電池用電極およびその製造方法に限定されない。 In the present specification, the term "process" is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes. .. Further, the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the embodiments shown below exemplify an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for manufacturing the same for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is the non-aqueous electrolyte system shown below. It is not limited to the electrode for the electrolyte secondary battery and the manufacturing method thereof.

非水系電解質二次電池用電極
非水系電解質二次電池用電極は、集電体と、集電体上に配置される活物質層とを備える。活物質層の密度は、例えば2.4g/cm以上3.6g/cm以下である。また活物質層は、層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物(以下、単にリチウム遷移金属複合酸化物ともいう)と、モリブデン複合酸化物と、導電助剤と、結着剤とを含む。モリブデン複合酸化物は、アルカリ金属元素の含有率が1質量%以下であり、ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素とモリブデンとを含む。
Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery The electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery includes a current collector and an active material layer arranged on the current collector. The density of the active material layer is, for example, 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less. The active material layer has a layered structure and contains nickel-containing lithium transition metal composite oxide (hereinafter, also simply referred to as lithium transition metal composite oxide), molybdenum composite oxide, conductive auxiliary agent, and binder. And include. The molybdenum composite oxide has an alkali metal element content of 1% by mass or less, and is at least one metal element selected from the group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese. And molybdenum.

活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を含み、特定のモリブデン複合酸化物、導電助剤および結着剤を含んで、特定の密度を有して形成される活物質層を備える電極を正極として用いて構成される非水系電解質二次電池は、サイクル特性を維持しながら、保存特性に優れる。特許文献1のようにリチウム化合物と、2種以上の遷移金属元素を含む化合物と、モリブデン酸化物と、モリブデン以外の金属酸化物と、を含む原料混合物を熱処理した場合には、モリブデンとモリブデン以外の金属酸化物由来の金属とを組成に含むリチウム遷移金属複合酸化物の他に、リチウムモリブデン複合酸化物が生成すると考えられる。リチウムモリブデン複合酸化物は、電解液へ溶出する場合があり、特に高電圧下でのサイクル特性に影響する場合があると考えられる。本実施形態では、リチウム遷移金属複合酸化物と、アルカリ金属の含有率が1質量%以下であるモリブデン複合酸化物とを含む電極組成物を用いて電極を形成している。この電極を備える非水系電解質二次電池においては、モリブデン複合酸化物の電解液への溶出が抑制され、サイクル特性の低下が効果的に抑制される。また、特定の密度で活物質層が形成されていることで、充電状態でのガスの発生が抑制されて保存特性がより向上する。ここで、本明細書における向上した保存特性とは、非水電解質二次電池の保存時におけるガスの発生が抑制され、外装の変形等が抑制されることを意味する。また、モリブデン複合酸化物中に含まれるアルカリ金属の含有率が1質量%以下であると、モリブデン複合酸化物による電解液の分解がより抑制されて安全性がより向上すると考えられる。 An electrode containing a lithium transition metal composite oxide as an active material, a specific molybdenum composite oxide, a conductive auxiliary agent, and a binder, and having an active material layer formed at a specific density is used as a positive electrode. The non-aqueous electrolyte secondary battery is excellent in storage characteristics while maintaining cycle characteristics. When a raw material mixture containing a lithium compound, a compound containing two or more kinds of transition metal elements, a molybdenum oxide, and a metal oxide other than molybdenum is heat-treated as in Patent Document 1, other than molybdenum and molybdenum. It is considered that a lithium molybdenum composite oxide is produced in addition to the lithium transition metal composite oxide containing a metal derived from the metal oxide of. The lithium molybdenum composite oxide may elute into the electrolytic solution, and it is considered that the lithium molybdenum composite oxide may affect the cycle characteristics especially under a high voltage. In the present embodiment, the electrode is formed by using an electrode composition containing a lithium transition metal composite oxide and a molybdenum composite oxide having an alkali metal content of 1% by mass or less. In the non-aqueous electrolyte secondary battery provided with this electrode, the elution of the molybdenum composite oxide into the electrolytic solution is suppressed, and the deterioration of the cycle characteristics is effectively suppressed. Further, since the active material layer is formed at a specific density, the generation of gas in the charged state is suppressed and the storage characteristics are further improved. Here, the improved storage characteristics in the present specification mean that the generation of gas during storage of the non-aqueous electrolyte secondary battery is suppressed, and the deformation of the exterior is suppressed. Further, when the content of the alkali metal contained in the molybdenum composite oxide is 1% by mass or less, it is considered that the decomposition of the electrolytic solution by the molybdenum composite oxide is further suppressed and the safety is further improved.

活物質層の密度は、例えば2.4g/m以上3.6g/cm以下であってよく、好ましくは2.6g/m以上3.6g/cm以下、より好ましくは2.7g/m以上3.4g/cm以下、さらに好ましくは2.8g/m以上3.3g/cm以下である。活物質層の密度は、活物質層の質量を活物質層の体積で除して算出される。ここで活物質層の密度は、後述する電極組成物を集電体上に付与した後、加圧することで調整することができる。 The density of the active material layer may be, for example, 2.4 g / m 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less, preferably 2.6 g / m 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less, more preferably 2.7 g. / M 3 or more and 3.4 g / cm 3 or less, more preferably 2.8 g / m 3 or more and 3.3 g / cm 3 or less. The density of the active material layer is calculated by dividing the mass of the active material layer by the volume of the active material layer. Here, the density of the active material layer can be adjusted by applying the electrode composition described later on the current collector and then applying pressure.

電極を構成する活物質層は、モリブデン複合酸化物をリチウム遷移金属複合酸化物とは独立して含む。独立して含むとは、モリブデン複合酸化物からなる粒子とリチウム遷移金属複合酸化物からなる粒子とが互いに強く固着したり、粒子間の界面で複合化合物等を形成したりすることなく、各々の粒子が容易に分離可能な状態で活物質層に含まれていることを意味する。このような活物質層を構成するための電極組成物は、モリブデン複合酸化物とリチウム遷移金属複合酸化物とを、強い剪断力を付与する混合処理または加熱処理等をすることなく、単に混合することで得ることができる。 The active material layer constituting the electrode contains the molybdenum composite oxide independently of the lithium transition metal composite oxide. Independently included means that the particles made of molybdenum composite oxide and the particles made of lithium transition metal composite oxide do not adhere to each other strongly or form a composite compound or the like at the interface between the particles. It means that the particles are contained in the active material layer in a state where they can be easily separated. The electrode composition for forming such an active material layer simply mixes a molybdenum composite oxide and a lithium transition metal composite oxide without performing a mixing treatment or a heat treatment for imparting a strong shearing force. Can be obtained by

活物質層におけるモリブデン複合酸化物のリチウム遷移金属複合酸化物に対する割合は、リチウム遷移金属複合酸化物のリチウム以外の金属の総モル数に対するモリブデン複合酸化物におけるモリブデンのモル数の割合として、例えば0.05モル%以上2モル%以下であってよく、好ましくは0.1モル%以上1.5モル%以下、より好ましくは0.2モル%以上1モル%以下である。モリブデン複合酸化物の含有比率が前記範囲であると、保存特性及び充放電サイクル特性をより優れたレベルで両立することができ、安全性がより向上する。 The ratio of the molybdenum composite oxide to the lithium transition metal composite oxide in the active material layer is, for example, 0 as the ratio of the number of moles of molybdenum in the molybdenum composite oxide to the total number of moles of the metal other than lithium in the lithium transition metal composite oxide. It may be 0.05 mol% or more and 2 mol% or less, preferably 0.1 mol% or more and 1.5 mol% or less, and more preferably 0.2 mol% or more and 1 mol% or less. When the content ratio of the molybdenum composite oxide is within the above range, the storage characteristics and the charge / discharge cycle characteristics can be compatible at a more excellent level, and the safety is further improved.

活物質層では、リチウム遷移金属複合酸化物とモリブデン複合酸化物とが独立して存在していることで、例えば充放電に伴うモリブデン複合酸化物から電解液へのモリブデンの溶出が抑制されると考えられる。モリブデンの電解液へ溶出が抑制されることで、充放電サイクル特性の低下が抑制される傾向がある。ここで充放電に伴って電解液に溶出したモリブデンは負極に析出すると考えられる。したがって、モリブデンの電解液への溶出量は、負極に析出したモリブデンを再溶解して、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析を行うことで評価することができる。活物質層におけるモリブデンの溶出割合は、活物質層に含まれるモリブデン複合酸化物の総量に対して、例えば10質量%以下であってよく、好ましくは6質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。 When the lithium transition metal composite oxide and the molybdenum composite oxide are present independently in the active material layer, for example, the elution of molybdenum from the molybdenum composite oxide to the electrolytic solution during charging and discharging is suppressed. Conceivable. By suppressing the elution of molybdenum into the electrolytic solution, the deterioration of charge / discharge cycle characteristics tends to be suppressed. Here, it is considered that the molybdenum eluted in the electrolytic solution during charging and discharging is deposited on the negative electrode. Therefore, the amount of molybdenum eluted into the electrolytic solution can be evaluated by redissolving the molybdenum precipitated on the negative electrode and performing inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis. The elution ratio of molybdenum in the active material layer may be, for example, 10% by mass or less, preferably 6% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less, based on the total amount of molybdenum composite oxide contained in the active material layer. Is.

本実施形態に係る非水系電解質二次電池用電極を用いて構成される非水電解質二次電池では、安全性が向上する。ここで安全性が向上するとは、例えば充放電に伴う電解液の分解が抑制されることを意味する。安全性の向上は、例えば電解液と活物質を含む試料を示差走査熱量分析することで評価することができる。具体的には、例えば電解液に浸した活物質を含む試料を示差走査熱量分析し、250℃以下の温度範囲における発熱最大ピーク高さを測定し、モリブデン複合酸化物を含まない活物質における発熱最大ピーク高さを100とした場合のモリブデン複合酸化物含む活物質の相対ピーク高さにて安全性を評価することができる。相対ピーク高さが低い程、電解液の分解が抑制され、安全性に優れるといえる。相対ピーク高さは、例えば70以下であってよく、好ましくは60以下、より好ましくは30以下である。 The non-aqueous electrolyte secondary battery configured by using the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment improves safety. Here, improving safety means that, for example, decomposition of the electrolytic solution due to charging and discharging is suppressed. The improvement in safety can be evaluated, for example, by performing differential scanning calorimetry on a sample containing an electrolytic solution and an active material. Specifically, for example, a sample containing an active material immersed in an electrolytic solution is subjected to differential scanning calorimetry, the maximum heat generation peak height in a temperature range of 250 ° C. or lower is measured, and heat generation in the active material not containing a molybdenum composite oxide is measured. The safety can be evaluated by the relative peak height of the active material containing the molybdenum composite oxide when the maximum peak height is 100. It can be said that the lower the relative peak height, the more the decomposition of the electrolytic solution is suppressed and the higher the safety. The relative peak height may be, for example, 70 or less, preferably 60 or less, and more preferably 30 or less.

活物質層に含まれるリチウム遷移金属複合酸化物は、層状構造を有し、その組成に遷移金属として少なくともニッケル(Ni)を含む。リチウム遷移金属複合酸化物の組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル数の比は、例えば0.3以上1以下であってよく、好ましくは0.4以上0.97以下、より好ましくは0.45以上0.95以下である。 The lithium transition metal composite oxide contained in the active material layer has a layered structure and contains at least nickel (Ni) as a transition metal in its composition. The ratio of the number of moles of nickel to the total number of moles of metals other than lithium in the composition of the lithium transition metal composite oxide may be, for example, 0.3 or more and 1 or less, preferably 0.4 or more and 0.97 or less. It is preferably 0.45 or more and 0.95 or less.

リチウム遷移金属複合酸化物は、その組成にコバルト(Co)を含んでいてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物がコバルトを含む場合、その組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対するコバルトのモル数の比は、例えば0より大きく1未満であってよく、好ましくは0.01以上0.45以下、より好ましくは0.02以上0.4以下である。またリチウム遷移金属複合酸化物の組成におけるニッケルのモル数に対するコバルトのモル数の比は、例えば0.01以上1.5以下であってよく、好ましくは0.02以上1以下である。 The lithium transition metal composite oxide may contain cobalt (Co) in its composition. When the lithium transition metal composite oxide contains cobalt, the ratio of the number of moles of cobalt to the total number of moles of metals other than lithium in its composition may be, for example, greater than 0 and less than 1, preferably 0.01 or more and 0. It is .45 or less, more preferably 0.02 or more and 0.4 or less. The ratio of the number of moles of cobalt to the number of moles of nickel in the composition of the lithium transition metal composite oxide may be, for example, 0.01 or more and 1.5 or less, preferably 0.02 or more and 1 or less.

リチウム遷移金属複合酸化物は、アルミニウム(Al)およびマンガン(Mn)の少なくとも一方である第一金属元素を組成に含んでいてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物が第一金属元素を含む場合、その組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対する第一金属元素のモル数の比は、例えば0より大きく0.45以下であってよく、好ましくは0.01以上0.45以下、より好ましくは0.02以上0.4以下である。 The lithium transition metal composite oxide may contain a primary metal element, which is at least one of aluminum (Al) and manganese (Mn), in its composition. When the lithium transition metal composite oxide contains a primary metal element, the ratio of the number of moles of the primary metal element to the total number of moles of the metal other than lithium in its composition may be, for example, greater than 0 and 0.45 or less. It is preferably 0.01 or more and 0.45 or less, and more preferably 0.02 or more and 0.4 or less.

リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケルに加えてコバルトおよび第一金属元素を含む場合、コバルトおよび第一金属元素の総モル数に対するニッケルのモル数の比は、例えば0.45以上50以下であってよく、好ましくは0.5以上25以下である。 When the lithium transition metal composite oxide contains cobalt and the first metal element in addition to nickel, the ratio of the number of moles of nickel to the total number of moles of cobalt and the first metal element is, for example, 0.45 or more and 50 or less. It is preferably 0.5 or more and 25 or less.

リチウム遷移金属複合酸化物は、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)およびモリブデン(Mo)からなる群より選択される少なくとも一種である第二金属元素を含んでいてもよい。リチウム遷移金属複合酸化物が第二金属元素を含む場合、その組成におけるリチウム以外の金属の総モル数に対する第二金属元素のモル数の比は、例えば0より大きく0.05以下であってよく、好ましくは0.001以上0.05以下であり、より好ましくは0.002以上0.02以下である。 The lithium transition metal composite oxide is at least selected from the group consisting of magnesium (Mg), titanium (Ti), zirconium (Zr), tungsten (W), tantalum (Ta), niobium (Nb) and molybdenum (Mo). It may contain a kind of secondary metal element. When the lithium transition metal composite oxide contains a secondary metal element, the ratio of the number of moles of the secondary metal element to the total number of moles of the metal other than lithium in its composition may be, for example, greater than 0 and less than or equal to 0.05. It is preferably 0.001 or more and 0.05 or less, and more preferably 0.002 or more and 0.02 or less.

リチウム遷移金属複合酸化物に含まれるリチウム以外の金属の総モル数に対するリチウムのモル数の比は、例えば0.95以上1.5以下であってよく、好ましくは0.98以上1.25以下である。またリチウム以外の金属の総モル数に対する酸素原子のモル数の比は、例えば1.8以上2.2以下であってよい。 The ratio of the number of moles of lithium to the total number of moles of metals other than lithium contained in the lithium transition metal composite oxide may be, for example, 0.95 or more and 1.5 or less, preferably 0.98 or more and 1.25 or less. Is. The ratio of the number of moles of oxygen atoms to the total number of moles of metals other than lithium may be, for example, 1.8 or more and 2.2 or less.

リチウム遷移金属複合酸化物は、例えば下式で表される組成を有していてもよい。
LiNiCo
式中、0.95≦p≦1.5、0.3≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦0.45、0≦w≦0.05、x+y+z+w≦1、MはAlおよびMnの少なくとも一方を含み、少なくともMnを含むことが好ましい。Mは、Mg、Ti、Zr、W、Ta、NbおよびMoからなる群より選択される少なくとも1種である。好ましくは0.98≦p≦1.25、0.4≦x≦0.97、0.01≦y≦0.45、0.01≦z≦0.45、0.001≦w≦0.05であり、より好ましくは0.98≦p≦1.25、0.45≦x≦0.95、0.02≦y≦0.4、0.02≦z≦0.4、0.002≦w≦0.02である。
The lithium transition metal composite oxide may have a composition represented by the following formula, for example.
Li p Ni x Co y M 1 z M 2 w O 2
In the formula, 0.95 ≦ p ≦ 1.5, 0.3 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.45, 0 ≦ w ≦ 0.05, x + y + z + w ≦ 1, M 1 It contains at least one of Al and Mn, and preferably contains at least Mn. M 2 is at least one selected from the group consisting of Mg, Ti, Zr, W, Ta, Nb and Mo. Preferably 0.98 ≦ p ≦ 1.25, 0.4 ≦ x ≦ 0.97, 0.01 ≦ y ≦ 0.45, 0.01 ≦ z ≦ 0.45, 0.001 ≦ w ≦ 0. 05, more preferably 0.98 ≦ p ≦ 1.25, 0.45 ≦ x ≦ 0.95, 0.02 ≦ y ≦ 0.4, 0.02 ≦ z ≦ 0.4, 0.002 ≦ w ≦ 0.02.

リチウム遷移金属複合酸化物の体積平均粒径は、例えば1μm以上30μm以下であってよく、好ましくは2μm以上25μm以下である。なお、平均粒径は、レーザー回折式粒径分布測定装置を用いて、体積基準の累積粒度分布を測定し、小粒径側からの体積累積50%に対応する粒径として求められる中心粒径(D50)である。 The volume average particle size of the lithium transition metal composite oxide may be, for example, 1 μm or more and 30 μm or less, preferably 2 μm or more and 25 μm or less. The average particle size is the central particle size obtained by measuring the volume-based cumulative particle size distribution using a laser diffraction type particle size distribution measuring device and as the particle size corresponding to the volume accumulation of 50% from the small particle size side. (D50).

リチウム遷移金属複合酸化物は、市販品から適宜選択して用いてもよく、後述するように所望の組成を有する複合酸化物を調製し、これをリチウム化合物とともに熱処理してリチウム遷移金属複合酸化物粒子を調製して用いてもよい。 The lithium transition metal composite oxide may be appropriately selected from commercially available products and used. As described later, a composite oxide having a desired composition is prepared and heat-treated together with the lithium compound to prepare a lithium transition metal composite oxide. Particles may be prepared and used.

活物質層におけるリチウム遷移金属複合酸化物の含有量は、例えば70質量%以上99質量%以下であってよく、好ましくは80質量%以上98質量%以下である。 The content of the lithium transition metal composite oxide in the active material layer may be, for example, 70% by mass or more and 99% by mass or less, preferably 80% by mass or more and 98% by mass or less.

モリブデン複合酸化物
モリブデン複合酸化物は、モリブデンに加えて、ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の第三金属元素を含んでいてよい。モリブデン複合酸化物が特定の第三金属元素を含むことで、モリブデン複合酸化物を含む活物質層を有する電極を含む非水電解質二次電池では、保存特性及び充放電サイクル特性がより向上し、安全性がより向上する。モリブデン複合酸化物としては、例えばモリブデン酸金属塩を用いることができる。
Molybdenum Composite Oxide In addition to molybdenum, the molybdenum composite oxide contains at least one tertiary metal element selected from the group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese. You can stay. Since the molybdenum composite oxide contains a specific tertiary metal element, the storage characteristics and charge / discharge cycle characteristics are further improved in the non-aqueous electrolyte secondary battery including the electrode having the active material layer containing the molybdenum composite oxide. Greater safety. As the molybdenum composite oxide, for example, a metal molybdate salt can be used.

第三金属元素は、保存特性と充放電サイクル特性の観点から、ジルコニウム、マグネシウムおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、マグネシウム及びコバルトからなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。また、安全性と充放電サイクル特性の観点からは、ジルコニウム、マグネシウムおよびコバルトからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ジルコニウムおよびマグネシウムからなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。 From the viewpoint of storage characteristics and charge / discharge cycle characteristics, the tertiary metal element preferably contains at least one selected from the group consisting of zirconium, magnesium and cobalt, and at least one selected from the group consisting of magnesium and cobalt. More preferably, it contains seeds. Further, from the viewpoint of safety and charge / discharge cycle characteristics, it is preferable to include at least one selected from the group consisting of zirconium, magnesium and cobalt, and at least one selected from the group consisting of zirconium and magnesium is included. Is more preferable.

モリブデン複合酸化物におけるモリブデン以外の金属元素の割合は、その価数に応じて適宜選択することができる。モリブデン複合酸化物は、その組成におけるモリブデン以外の金属元素の総モル数のモリブデンのモル数に対する割合が、例えば0.4以上1.1以下であってよく、好ましくは0.45以上1.05以下である。第三金属元素の含有比が前記範囲であると、保存特性及び充放電サイクル特性がより向上し、安全性がより向上する傾向がある。 The ratio of metal elements other than molybdenum in the molybdenum composite oxide can be appropriately selected according to its valence. The ratio of the total number of moles of metal elements other than molybdenum to the number of moles of molybdenum in the composition of the molybdenum composite oxide may be, for example, 0.4 or more and 1.1 or less, preferably 0.45 or more and 1.05. It is as follows. When the content ratio of the tertiary metal element is in the above range, the storage characteristics and the charge / discharge cycle characteristics tend to be further improved, and the safety tends to be further improved.

またモリブデン複合酸化物は、充放電サイクル特性及び保存特性の観点から、アルカリ金属元素の含有率が低いことが好ましい。モリブデン複合酸化物におけるアルカリ金属元素の含有率は、例えば1質量%以下であってよく、好ましくは1質量%未満、より好ましくは0.5質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%未満である。また上記の範囲であると安全性がより向上する傾向がある。 Further, the molybdenum composite oxide preferably has a low content of alkali metal elements from the viewpoint of charge / discharge cycle characteristics and storage characteristics. The content of the alkali metal element in the molybdenum composite oxide may be, for example, 1% by mass or less, preferably less than 1% by mass, more preferably 0.5% by mass or less, still more preferably less than 0.1% by mass. is there. Further, if it is within the above range, the safety tends to be further improved.

モリブデン複合酸化物として具体的には、モリブデン酸ジルコニウム(例えば、Zr(MoO)、モリブデン酸マグネシウム(例えば、MgMoO)、モリブデン酸コバルト(例えば、Co(MoO)、モリブデン酸カルシウム(例えば、CaMoO)、モリブデン酸バリウム(例えば、BaMoO)、モリブデン酸ストロンチウム(例えば、SrMoO)、モリブデン酸ニッケル(例えば、NiMoO)、モリブデン酸亜鉛(例えば、ZnMoO)、モリブデン酸マンガン(例えば、Mn(MoO)等を挙げることができ、これらからなる群から選択される少なくとも1種であってよい。 Specifically, the molybdate composite oxide includes zirconium molybdate (for example, Zr (MoO 4 ) 2 ), magnesium molybdate (for example, MgMoO 4 ), cobalt molybdate (for example, Co (MoO 4 ) 2 ), and molybdate. Calcium (eg CaMoO 4 ), barium molybdate (eg BaMoO 4 ), strontium molybdate (eg SrMoO 4 ), nickel molybdate (eg NiMoO 4 ), zinc molybdate (eg ZnMoO 4 ), molybdate Manganese (for example, Mn (MoO 4 ) 2 ) and the like can be mentioned, and may be at least one selected from the group consisting of these.

モリブデン複合酸化物の体積平均粒径は、例えば0.1μm以上50μm以下であってよく、好ましくは0.2μm以上30μm以下である。 The volume average particle size of the molybdenum composite oxide may be, for example, 0.1 μm or more and 50 μm or less, preferably 0.2 μm or more and 30 μm or less.

リチウム遷移金属複合酸化物に対するモリブデン複合酸化物の体積平均粒径の比は、保存特性、充放電サイクル特性及び安全性の観点から、例えば0.03以上50以下であってよく、好ましくは0.08以上15以下である。 The ratio of the volume average particle size of the molybdenum composite oxide to the lithium transition metal composite oxide may be, for example, 0.03 or more and 50 or less from the viewpoint of storage characteristics, charge / discharge cycle characteristics, and safety, and is preferably 0. It is 08 or more and 15 or less.

モリブデン複合酸化物は、市販品から適宜選択して用いることができる。また、モリブデンを含む金属化合物を含む混合物を熱処理することで、所望の組成を有するモリブデン複合酸化物を調製してもよい。 The molybdenum composite oxide can be appropriately selected from commercially available products and used. Further, a molybdenum composite oxide having a desired composition may be prepared by heat-treating a mixture containing a metal compound containing molybdenum.

活物質層におけるモリブデン複合酸化物の含有量は、例えば0.3質量%以上1.8質量%以下であってよく、好ましくは0.5質量%以上1.2質量%以下である。 The content of the molybdenum composite oxide in the active material layer may be, for example, 0.3% by mass or more and 1.8% by mass or less, preferably 0.5% by mass or more and 1.2% by mass or less.

活物質層は、リチウム遷移金属複合酸化物およびモリブデン複合酸化物に加えて導電助剤、結着剤、充填剤等の他の成分を更に含んでいてもよい。 The active material layer may further contain other components such as a conductive auxiliary agent, a binder, and a filler in addition to the lithium transition metal composite oxide and the molybdenum composite oxide.

導電助剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サマーブラック等のカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維;グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素材料;フッ化カーボン;アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー;酸化チタンなどの導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体などの導電性素材が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもちいてもよい。活物質層における導電助剤の含有量は、活物質層の全固形分に対して、例えば0.5質量%10質量%以下であってよく、好ましくは1質量%以上5質量%以下である。 As the conductive auxiliary agent, graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductivity of carbon fiber, metal fiber, etc. Fibers; Carbon materials such as graphite and carbon nanotubes; Carbon fluoride; Metal powders such as aluminum and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Polyphenylene derivatives and the like Examples include conductive materials. One of these may be used alone, or two or more thereof may be combined. The content of the conductive auxiliary agent in the active material layer may be, for example, 0.5% by mass, 10% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less, based on the total solid content of the active material layer. ..

結着剤は、例えば活物質と導電助剤などとの付着、及び集電体に対する活物質層の付着を助ける材料である。結着剤の例としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、様々な共重合体などが挙げられる。結着剤含有量は、活物質層の全固形分に対して、例えば0.5質量%以上25質量%以下であってよく、好ましくは1質量%以上20質量%以下である。 The binder is a material that assists, for example, the adhesion between the active material and the conductive auxiliary agent, and the adhesion of the active material layer to the current collector. Examples of binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene propylene diene rubber (ethylene propylene diene rubber). EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like. The binder content may be, for example, 0.5% by mass or more and 25% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, based on the total solid content of the active material layer.

活物質層は、必要に応じて充填剤を含んでいてよい。充填剤は、例えば活物質層の膨脹を抑制する材料である。充填剤の例としては、炭酸リチウム;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体;ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状物質等が挙げられる。 The active material layer may contain a filler, if desired. The filler is, for example, a material that suppresses the expansion of the active material layer. Examples of the filler include lithium carbonate; an olefin polymer such as polyethylene and polypropylene; and a fibrous substance such as glass fiber and carbon fiber.

活物質層は集電体上に形成される。集電体としては、例えば、板状又は箔状のアルミニウム、ニッケル、ステンレス等を用いることができる。集電体の厚みとしては、例えば3μm以上500μm以下とすることができる。 The active material layer is formed on the current collector. As the current collector, for example, plate-shaped or foil-shaped aluminum, nickel, stainless steel, or the like can be used. The thickness of the current collector can be, for example, 3 μm or more and 500 μm or less.

非水電解質二次電池用電極の製造方法
非水系電解質二次電池用電極の製造方法は、層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物を準備する第1準備工程と、ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素とモリブデンとを含むモリブデン複合酸化物を準備する第2準備工程と、リチウム遷移金属複合酸化物とモリブデン複合酸化物と導電助剤と結着剤とを含む電極組成物を得る電極組成物準備工程と、電極組成物を集電体上に付与し、加圧して、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下の活物質層を前記集電体上に形成する活物質層形成工程と、を含む。
Method for manufacturing electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries The methods for manufacturing electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries include a first preparatory step for preparing a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and containing nickel, and zirconium. A second preparatory step for preparing a molybdenum composite oxide containing molybdenum and at least one metal element selected from the group consisting of magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese, and a lithium transition metal composite. 2. An electrode composition preparation step of obtaining an electrode composition containing an oxide, a molybdenum composite oxide, a conductive auxiliary agent, and a binder, and an electrode composition being applied onto a current collector and pressurized to a density of 2. It includes an active material layer forming step of forming an active material layer of 4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less on the current collector.

第1準備工程
第1準備工程では、層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物を準備する。ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物の詳細は既述の通りである。ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物は、市販品から適宜選択して準備してもよく、所望の組成を有する複合酸化物、複合水酸化物等を調製し、これをリチウム化合物とともに熱処理してリチウム遷移金属複合酸化物を調製して準備してもよい。例えば、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば以下のような共沈法を含む方法によって得ることができる。
First Preparatory Step In the first preparatory step, a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and containing nickel is prepared. Details of the lithium transition metal composite oxide containing nickel are as described above. The lithium transition metal composite oxide containing nickel may be appropriately selected from commercially available products and prepared, or a composite oxide, a composite hydroxide or the like having a desired composition is prepared and heat-treated together with the lithium compound. A lithium transition metal composite oxide may be prepared and prepared. For example, a lithium transition metal composite oxide containing nickel can be obtained, for example, by a method including the following coprecipitation method.

溶媒に可溶な原料化合物(酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等)を目的組成に合わせて溶媒に溶解して混合溶液を得る。得られる混合溶液に対して温度調整、pH調整、錯化剤投入等の手法を適用することにより前駆体の沈殿物を得る。前駆体の沈殿物は例えば、複合水酸化物を含んでいてよい。次いで得られる前駆体の沈殿物を熱処理することによって所望の組成を有する複合酸化物を得ることができる。このような複合物を得る方法の詳細については、例えば、特開2003−292322号公報、特開2011−116580号公報(米国公開特許2012−270107)等を参照してよい。なお、これらはその開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。次いで得られる複合酸化物をリチウム化合物とともに熱処理することで所望の組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を調製することができる。また、前駆体の沈殿物をリチウム化合物とともに熱処理することで所望の組成を有するリチウム遷移金属複合酸化物を調製してもよい。 A solvent-soluble raw material compound (oxide, hydroxide, carbonate, nitrate, sulfate, etc.) is dissolved in the solvent according to the target composition to obtain a mixed solution. A precursor precipitate is obtained by applying techniques such as temperature adjustment, pH adjustment, and addition of a complexing agent to the obtained mixed solution. The precursor precipitate may contain, for example, a composite hydroxide. A composite oxide having a desired composition can be obtained by heat-treating the precipitate of the obtained precursor. For details of the method for obtaining such a composite, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-292322, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-116580 (US Published Patent 2012-270107) and the like may be referred to. It should be noted that these are incorporated herein by reference in their entirety. Then, the obtained composite oxide is heat-treated together with the lithium compound to prepare a lithium transition metal composite oxide having a desired composition. Further, a lithium transition metal composite oxide having a desired composition may be prepared by heat-treating the precipitate of the precursor together with the lithium compound.

第2準備工程
第2準備工程では、ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素とモリブデンとを含むモリブデン複合酸化物を準備する。モリブデン複合酸化物の詳細は既述の通りである。モリブデン複合酸化物は、市販品から適宜選択して準備してもよく、所望の組成を有するモリブデン複合酸化物を調製して準備してもよい。
Second Preparatory Step In the second preparatory step, a molybdenum composite oxide containing at least one metal element selected from the group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese and molybdenum is prepared. prepare. The details of the molybdenum composite oxide are as described above. The molybdenum composite oxide may be appropriately selected from commercially available products and prepared, or a molybdenum composite oxide having a desired composition may be prepared and prepared.

電極組成物準備工程
電極組成物準備工程では、準備されるリチウム遷移金属複合酸化物とモリブデン複合酸化物と導電助剤と結着剤とを少なくとも含む電極組成物を得る。電極組成物は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物とモリブデン複合酸化物と導電助剤と結着剤とを液媒体に分散・溶解することで調製することができる。液媒体にリチウム遷移金属複合酸化物およびモリブデン複合酸化物を分散することで、過度に機械的エネルギー、熱的エネルギー等が付与されてこれらが化学的に反応したり、物理的に変化したりすることが抑制される。液媒体への分散は具体的には、例えば高速せん断ミキサー、羽根式撹拌装置等を用いて実施することができる。
Electrode composition preparation step In the electrode composition preparation step, an electrode composition containing at least a lithium transition metal composite oxide, a molybdenum composite oxide, a conductive auxiliary agent, and a binder to be prepared is obtained. The electrode composition can be prepared, for example, by dispersing and dissolving a lithium transition metal composite oxide, a molybdenum composite oxide, a conductive auxiliary agent, and a binder in a liquid medium. By dispersing the lithium transition metal composite oxide and the molybdenum composite oxide in the liquid medium, excessive mechanical energy, thermal energy, etc. are applied, and these chemically react or physically change. Is suppressed. Specifically, dispersion in a liquid medium can be carried out using, for example, a high-speed shear mixer, a blade-type agitator, or the like.

電極組成物準備工程は、リチウム遷移金属複合酸化物およびモリブデン複合酸化物を含む第1組成物を得る第1組成物準備工程を含んでいてもよい。この場合、電極組成物は、第1組成物と結着剤とを液媒体に分散・溶解することで調製することができる。 The electrode composition preparation step may include a first composition preparation step for obtaining a first composition containing a lithium transition metal composite oxide and a molybdenum composite oxide. In this case, the electrode composition can be prepared by dispersing and dissolving the first composition and the binder in a liquid medium.

第1組成物準備工程では、準備されるリチウム遷移金属複合酸化物とモリブデン複合酸化物とを混合して第1組成物を得る。混合方法としては、モリブデン複合酸化物とリチウム遷移金属複合酸化物とが、機械的エネルギー、熱的エネルギー等の付与により化学的に反応したり、物理的に変化したりすることが抑制される方法であればよい。そのような混合手段として具体的には、例えば高速せん断ミキサー、羽根式撹拌装置等を挙げることができる。 In the first composition preparation step, the prepared lithium transition metal composite oxide and the molybdenum composite oxide are mixed to obtain the first composition. As a mixing method, a method in which a molybdenum composite oxide and a lithium transition metal composite oxide are prevented from chemically reacting or physically changing due to the application of mechanical energy, thermal energy, or the like. Anything is fine. Specific examples of such a mixing means include a high-speed shear mixer and a blade-type agitator.

電極組成物におけるリチウム遷移金属複合酸化物に対するモリブデン複合酸化物の混合率は、リチウム遷移金属複合酸化物のリチウム以外の金属の総モル数に対するモリブデン複合酸化物におけるモリブデンのモル数の比率として、例えば0.05モル%以上2モル%以下であってよく、好ましくは0.1モル%以上1.5モル%以下、より好ましくは0.2モル%以上1モル%以下である。モリブデン複合酸化物の混合率が前記範囲であると、保存特性及び充放電サイクル特性をより優れたレベルで両立することができ、安全性がより向上する。 The mixing ratio of the molybdenum composite oxide to the lithium transition metal composite oxide in the electrode composition is, for example, the ratio of the number of moles of molybdenum in the molybdenum composite oxide to the total number of moles of the metal other than lithium in the lithium transition metal composite oxide. It may be 0.05 mol% or more and 2 mol% or less, preferably 0.1 mol% or more and 1.5 mol% or less, and more preferably 0.2 mol% or more and 1 mol% or less. When the mixing ratio of the molybdenum composite oxide is in the above range, the storage characteristics and the charge / discharge cycle characteristics can be compatible at a more excellent level, and the safety is further improved.

電極組成物におけるリチウム遷移金属複合酸化物およびモリブデン複合酸化物の含有量は、電極組成物の全固形分に対して、例えば70質量99質量%以下であってよく、好ましくは80質量%以上98質量%以下である。 The content of the lithium transition metal composite oxide and the molybdenum composite oxide in the electrode composition may be, for example, 70% by mass or 99% by mass, preferably 80% by mass or more and 98% by mass, based on the total solid content of the electrode composition. It is mass% or less.

導電助剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サマーブラック等のカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維;グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素材料;フッ化カーボン;アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー;酸化チタンなどの導電性金属酸化物;ポリフェニレン誘導体などの導電性素材が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。電極組成物における導電助剤の含有量は、電極組成物の全固形分に対して、例えば0.5質量%10質量%以下であってよく、好ましくは1質量%以上5質量%以下である。 As the conductive auxiliary agent, graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductivity of carbon fiber, metal fiber, etc. Fibers; Carbon materials such as graphite and carbon nanotubes; Carbon fluoride; Metal powders such as aluminum and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Polyphenylene derivatives and the like Examples include conductive materials. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. The content of the conductive auxiliary agent in the electrode composition may be, for example, 0.5% by mass, 10% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 5% by mass or less, based on the total solid content of the electrode composition. ..

結着剤は、例えば、集電体に対する活物質の付着を助ける材料であってよい。結着剤の例としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、澱粉、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブチレンゴム、フッ素ゴム、様々な共重合体などが挙げられる。電極組成物における結着剤の含有量は、電極組成物の全固形分に対して、例えば0.5質量%以上25質量%以下であってよく、好ましくは1質量%以上20質量%以下である。 The binder may be, for example, a material that helps the active material adhere to the current collector. Examples of binders include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene propylene diene rubber (ethylene propylene diene rubber). EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like. The content of the binder in the electrode composition may be, for example, 0.5% by mass or more and 25% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, based on the total solid content of the electrode composition. is there.

電極組成物は、液媒体として有機溶剤を含んでいてもよい。有機溶剤の例としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等を挙げることができる。 The electrode composition may contain an organic solvent as a liquid medium. Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like.

電極組成物は、必要に応じて充填剤を含んでいてよい。充填剤は、例えば活物質層の膨脹を抑制する材料である。充填剤の例としては、炭酸リチウム;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系重合体;ガラス繊維、炭素繊維などの繊維状物質等が挙げられる。 The electrode composition may contain a filler, if necessary. The filler is, for example, a material that suppresses the expansion of the active material layer. Examples of the filler include lithium carbonate; an olefin polymer such as polyethylene and polypropylene; and a fibrous substance such as glass fiber and carbon fiber.

活物質層形成工程
活物質層形成工程では、得られる電極組成物を集電体上に付与し、加圧して、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下の活物質層を前記集電体上に形成する。モリブデン複合酸化物とリチウム遷移金属複合酸化物とを含む電極組成物を用いて、特定の密度を有する活物質層が形成されてなる電極は、これを用いて構成される非水系二次電池において、保存特性及び充放電サイクル特性を優れたレベルで両立させ、安全性をより向上させることを可能にする。
Active material layer forming step In the active material layer forming step, the obtained electrode composition is applied onto the current collector and pressurized to have a density of 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less. Is formed on the current collector. An electrode in which an active material layer having a specific density is formed by using an electrode composition containing a molybdenum composite oxide and a lithium transition metal composite oxide is used in a non-aqueous secondary battery. , Storage characteristics and charge / discharge cycle characteristics are compatible at an excellent level, making it possible to further improve safety.

集電体としては、例えば、板状又は箔状のアルミニウム、ニッケル、ステンレス等を用いることができる。集電体の厚みとしては、例えば3μm以上500μm以下とすることができる。 As the current collector, for example, plate-shaped or foil-shaped aluminum, nickel, stainless steel, or the like can be used. The thickness of the current collector can be, for example, 3 μm or more and 500 μm or less.

電極組成物は、例えば、流動性を有するスラリーとして調製される。得られるスラリーを集電体上に塗布し、乾燥した後、ロールプレス機等によって加圧することで、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下の活物質層が形成されてよい。また、電極組成物は固体状に調製され、集電体上に圧着されて、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下の活物質層が形成されてもよい。活物質層の密度は、例えば、2.7g/cm以上3.4g/cm以下であってよく、好ましくは2.8g/cm以上3.3g/cm以下である。なお、活物質層の密度は、活物質層の質量を活物質層の体積で除して算出される。 The electrode composition is prepared, for example, as a slurry having fluidity. The obtained slurry is applied onto a current collector, dried, and then pressed by a roll press or the like to form an active material layer having a density of 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less. Good. Further, the electrode composition may be prepared in a solid state and pressure-bonded onto the current collector to form an active material layer having a density of 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less. The density of the active material layer may be, for example, 2.7 g / cm 3 or more and 3.4 g / cm 3 or less, preferably 2.8 g / cm 3 or more and 3.3 g / cm 3 or less. The density of the active material layer is calculated by dividing the mass of the active material layer by the volume of the active material layer.

集電体上に、モリブデン複合酸化物およびリチウム遷移金属複合酸化物を含み、所定の密度を有する活物質層が形成されて、非水系電解質二次電池用電極が製造される。集電体には必要に応じてリードが配置されて、非水系二次電池の製造に供されてよい。 An active material layer containing a molybdenum composite oxide and a lithium transition metal composite oxide and having a predetermined density is formed on the current collector to manufacture an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Leads may be arranged in the current collector as needed and used for manufacturing a non-aqueous secondary battery.

非水系電解質二次電池
非水系電解質二次電池は、正極としての既述の非水系電解質二次電池用電極と、リチウムを吸蔵・放出可能な負極と、リチウム塩を電解質として含む非水電解質とを備える。非水系二次電池は、必要に応じて、正極と負極との間に配置され、非水電解質を保持するセパレータとを備えていてもよい。
Non-aqueous electrolyte secondary battery Non-aqueous electrolyte secondary battery includes the above-mentioned electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery as a positive electrode, a negative electrode capable of storing and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt as an electrolyte. To be equipped. The non-aqueous secondary battery may be provided with a separator which is arranged between the positive electrode and the negative electrode and holds the non-aqueous electrolyte, if necessary.

負極は通常、負極集電体上に負極活物質層を形成して構成される。負極活物質としては、金属リチウム、リチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、リチウムの吸蔵及び放出が可能な炭素材料等が挙げられる。通常は安全性の高さの面から、リチウムを吸蔵、放出できる炭素材料が用いられる。負極活物質に用いられる炭素材料としては、例えば、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、人造黒鉛が挙げられる。これら炭素材料の他に、リチウムの吸蔵及び放出が可能な化合物を負極活物質として含んでいてもよい。炭素材料以外の負極活物質としては、例えば、酸化スズ、酸化チタン、酸化ケイ素等の金属酸化物が挙げられる。 The negative electrode is usually formed by forming a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector. Examples of the negative electrode active material include lithium alloys such as metallic lithium and lithium aluminum alloys, and carbon materials capable of occluding and releasing lithium. Normally, a carbon material that can occlude and release lithium is used from the viewpoint of high safety. Examples of the carbon material used for the negative electrode active material include graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite. In addition to these carbon materials, a compound capable of occluding and releasing lithium may be contained as a negative electrode active material. Examples of the negative electrode active material other than the carbon material include metal oxides such as tin oxide, titanium oxide, and silicon oxide.

電解質を構成する化合物は、リチウムを解離可能で、作動電圧で変質、分解し難い化合物であればよく、リチウム塩であってよい。電解質は、非水系溶媒に溶解されて非水電解液として構成されてよい。非水系溶媒としては、例えば、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルホルメート、γ−ブチロラクトン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の有機溶媒が挙げられる。これらは単独または2種類以上を混合して用いることができる。 The compound constituting the electrolyte may be a lithium salt as long as it is a compound capable of dissociating lithium and is not easily altered or decomposed by an operating voltage. The electrolyte may be dissolved in a non-aqueous solvent to form a non-aqueous electrolyte solution. Examples of the non-aqueous solvent include dimethoxyethane, diethoxyethane, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl formate, γ-butyrolactone, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, and sulfolane. Examples include organic solvents. These can be used alone or in combination of two or more.

リチウム塩としては、例えば、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロメタン酸リチウム等のリチウム塩が挙げられる。これらは単独または2種類以上を混合して用いることができる。リチウム塩は、上述した非水系溶媒と混合して電解液として用いることができる。電解液にゲル化剤等を更に添加してゲル状電解質として使用してもよい。また、電解液を吸液性ポリマーに吸収させて使用してもよい。リチウム塩は電解液中に、通常0.5mol/L以上1.5mol/L以下となるように含有させてよい。セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂等からなる多孔性膜、不織布、織布などが挙げられる。また、非水電解質として、無機系または有機系のリチウムイオン伝導性を有する固体電解質を使用してもよい。 Examples of the lithium salt include lithium salts such as lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, and lithium trifluoromethaneate. These can be used alone or in combination of two or more. The lithium salt can be mixed with the above-mentioned non-aqueous solvent and used as an electrolytic solution. A gelling agent or the like may be further added to the electrolytic solution to be used as a gel-like electrolyte. Further, the electrolytic solution may be absorbed by the liquid absorbing polymer and used. The lithium salt may be contained in the electrolytic solution so as to be usually 0.5 mol / L or more and 1.5 mol / L or less. Examples of the separator include a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, a porous film made of a cellulose resin and a polyamide resin, a non-woven fabric, and a woven fabric. Further, as the non-aqueous electrolyte, an inorganic or organic solid electrolyte having lithium ion conductivity may be used.

非水系電解液二次電池における、負極、非水系電解質、セパレータ等については例えば、特開2002−075367号公報、特開2011−146390号公報、特開2006−012433号公報、特開2000−302547号公報(米国特許第6475673号明細書)特開2013−058495号公報(米国特許出願公開第2010/015524号明細書)等(これらは、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載された、非水系電解質二次電池用の材料から適宜選択して用いてもよい。 Regarding the negative electrode, the non-aqueous electrolyte, the separator, etc. in the non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, JP-A-2002-075367, JP-A-2011-146390, JP-A-2006-012433, JP-A-2000-302547. Japanese Patent Application Laid-Open No. (US Patent No. 6475673) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-058495 (US Patent Application Publication No. 2010/015524), etc. The material for the non-aqueous electrolyte secondary battery described in the above may be appropriately selected and used.

非水系二次電池は、前述の正極と、負極と、電解質と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。 A non-aqueous secondary battery is manufactured by assembling the above-mentioned positive electrode, negative electrode, electrolyte, and separator used as needed into an appropriate shape. Further, if necessary, other components such as an outer case can be used.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、体積平均粒径は、レーザー散乱法によって得られる体積粒度分布における小粒径側からの体積積算値が50%となる値(D50)を用いた。具体的にはレーザー回折式粒径分布装置((株)島津製作所製SALD−3100)を用いて体積平均粒径を測定した。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. As the volume average particle size, a value (D50) was used in which the volume integrated value from the small particle size side in the volume particle size distribution obtained by the laser scattering method was 50%. Specifically, the volume average particle size was measured using a laser diffraction type particle size distribution device (SALD-3100 manufactured by Shimadzu Corporation).

[実施例1]
共沈法により、(Ni0.5Co0.2Mn0.3)(OH)(x=2から3)で表される複合水酸化物を得た。得られた複合水酸化物と、炭酸リチウムとを、Li:(Ni+Co+Mn)=1.08:1のモル比となるように混合し、原料混合物を得た。得られた原料混合物を大気雰囲気下、850℃で2.5時間焼成し、引き続き960℃で8時間焼成し、焼結体を得た。得られた焼結体を粉砕し、乾式篩を通した。これにより、組成式Li1.08Ni0.5Co0.2Mn0.3で表される組成を有し、平均粒径が17μmであるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
[Example 1]
By the coprecipitation method, a composite hydroxide represented by (Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 ) (OH) x (x = 2 to 3) was obtained. The obtained composite hydroxide and lithium carbonate were mixed so as to have a molar ratio of Li: (Ni + Co + Mn) = 1.08: 1 to obtain a raw material mixture. The obtained raw material mixture was fired at 850 ° C. for 2.5 hours in an air atmosphere, and subsequently fired at 960 ° C. for 8 hours to obtain a sintered body. The obtained sintered body was pulverized and passed through a dry sieve. As a result, a lithium transition metal composite oxide having a composition represented by the composition formula Li 1.08 Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 and having an average particle size of 17 μm was obtained.

得られたリチウム遷移金属複合酸化物と、モリブデン酸マグネシウム(MgMoO)とを、モリブデン酸マグネシウムがリチウム遷移金属複合酸化物に対してモリブデンとして0.5mol%となるよう高速せん断ミキサーで混合して、正極組成物E1を得た。 The obtained lithium transition metal composite oxide and magnesium molybdenum (MgMoO 4 ) are mixed with a high-speed shear mixer so that magnesium molybdenum is 0.5 mol% as molybdenum with respect to the lithium transition metal composite oxide. , Positive composition E1 was obtained.

(正極の作製)
得られた正極組成物E1を用いて正極を作製した。具体的には、92質量部の正極組成物E1と、3質量部のアセチレンブラックと、結着材として5質量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)とをN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させてスラリーを調製した。得られたスラリーを集電体であるアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥後、プレス機で正極活物質層の密度が2.8g/cmになるように圧縮成形し、サイズが15cmとなるように裁断して、実施例1の正極を得た。なお、正極活物質層の密度は、正極活物質層の厚みをマイクロメーターで測定して算出される正極活物質層の体積で、正極活物質層の質量を除して算出した。
(Preparation of positive electrode)
A positive electrode was prepared using the obtained positive electrode composition E1. Specifically, 92 parts by mass of the positive electrode composition E1, 3 parts by mass of acetylene black, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The slurry was prepared by dispersion. The obtained slurry was applied to one side of an aluminum foil as a current collector, dried, and then compression-molded with a press machine so that the density of the positive electrode active material layer was 2.8 g / cm 3 , and the size was 15 cm 2 . The positive electrode of Example 1 was obtained. The density of the positive electrode active material layer was calculated by dividing the mass of the positive electrode active material layer by the volume of the positive electrode active material layer calculated by measuring the thickness of the positive electrode active material layer with a micrometer.

[実施例2]
モリブデン酸マグネシウムの代わりにモリブデン酸コバルト(CoMoO)を用いたこと以外は実施例1と同様にして正極組成物E2を得た。次いでこれを用いたこと以外は実施例1と同様にして実施例2の正極を得た。
[Example 2]
A positive electrode composition E2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that cobalt molybdate (CoMoO 4) was used instead of magnesium molybdate. Next, a positive electrode of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that this was used.

[実施例3]
正極活物質層の密度が3.1g/cmになるように圧縮成形したこと以外は実施例1と同様にして、実施例3の正極を得た。
[Example 3]
A positive electrode of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.1 g / cm 3.

[実施例4]
正極活物質層の密度が3.1g/cmになるように圧縮成形したこと以外は実施例2と同様にして、実施例4の正極を得た。
[Example 4]
A positive electrode of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.1 g / cm 3.

[実施例5]
正極活物質層の密度が3.3g/cmになるように圧縮成形したこと以外は実施例1と同様にして、実施例5の正極を得た。
[Example 5]
A positive electrode of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.3 g / cm 3.

[実施例6]
正極活物質層の密度が3.3g/cmになるように圧縮成形したこと以外は実施例2と同様にして、実施例6の正極を得た。
[Example 6]
A positive electrode of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.3 g / cm 3.

[実施例7]
正極活物質層の密度が3.5g/cmになるように圧縮成形したこと以外は実施例1と同様にして、実施例7の正極を得た。
[Example 7]
A positive electrode of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.5 g / cm 3.

[実施例8]
正極活物質層の密度が3.5g/cmになるように圧縮成形したこと以外は実施例2同様にして、実施例8の正極を得た。
[Example 8]
A positive electrode of Example 8 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.5 g / cm 3.

[比較例1]
モリブデン酸マグネシウムの代わりにモリブデン酸リチウム(LiMoO)を用いたこと以外は実施例1と同様にして正極組成物C1を得た。次いでこれを用いたこと以外は実施例1と同様にして比較例1の正極を得た。
[Comparative Example 1]
A positive electrode composition C1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that lithium molybdate (Li 2 MoO 4) was used instead of magnesium molybdate. Next, a positive electrode of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that this was used.

[比較例2]
モリブデン酸マグネシウムを用いなかったこと以外は実施例1と同様にして正極組成物C2を得た。次いでこれを用いたこと以外は実施例1と同様にして比較例2の正極を得た。
[Comparative Example 2]
A positive electrode composition C2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that magnesium molybdate was not used. Next, a positive electrode of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that this was used.

[比較例3]
正極活物質層の密度が3.1g/cmになるように圧縮成形したこと以外は比較例1と同様にして、比較例3の正極を得た。
[Comparative Example 3]
A positive electrode of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.1 g / cm 3.

[比較例4]
正極活物質層の密度が3.1g/cmになるように圧縮成形したこと以外は比較例2と同様にして、比較例4の正極を得た。
[Comparative Example 4]
A positive electrode of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.1 g / cm 3.

[比較例5]
正極活物質層の密度が3.3g/cmになるように圧縮成形したこと以外は比較例1と同様にして、比較例5の正極を得た。
[Comparative Example 5]
A positive electrode of Comparative Example 5 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.3 g / cm 3.

[比較例6]
正極活物質層の密度が3.3g/cmになるように圧縮成形したこと以外は比較例2と同様にして、比較例6の正極を得た。
[Comparative Example 6]
A positive electrode of Comparative Example 6 was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.3 g / cm 3.

[比較例7]
正極活物質層の密度が3.5g/cmになるように圧縮成形したこと以外は比較例1と同様にして、比較例7の正極を得た。
[Comparative Example 7]
A positive electrode of Comparative Example 7 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.5 g / cm 3.

[比較例8]
正極活物質層の密度が3.5g/cmになるように圧縮成形したこと以外は比較例2同様にして、比較例8の正極を得た。
[Comparative Example 8]
A positive electrode of Comparative Example 8 was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the positive electrode active material layer was compression-molded so as to have a density of 3.5 g / cm 3.

[サイクル特性及び保存特性の評価]
(負極の作製)
97.5質量部の天然黒鉛と、結着剤として1.5質量部のカルボキシメチルセルロース(CMC)及び1.0質量部のスチレンブタジエンゴム(SBR)とを純水に分散させてスラリーを調製した。得られたスラリーを集電体である銅箔に塗布し、乾燥後、プレス機で負極活物質層の密度が1.6g/cmになるように圧縮成形した後、サイズが16.64cmとなるように裁断して、負極を得た。
[Evaluation of cycle characteristics and storage characteristics]
(Preparation of negative electrode)
A slurry was prepared by dispersing 97.5 parts by mass of natural graphite, 1.5 parts by mass of carboxymethyl cellulose (CMC) and 1.0 part by mass of styrene-butadiene rubber (SBR) as a binder in pure water. .. The obtained slurry is applied to a copper foil which is a current collector, dried, and then compression-molded with a press machine so that the density of the negative electrode active material layer becomes 1.6 g / cm 3 , and then the size is 16.64 cm 2. The negative electrode was obtained by cutting so as to be.

(非水電解質の調製)
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比率3:7で混合して混合溶媒を得た。得られた混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF)をその濃度が、1mol/Lになるように溶解させて、非水電解質を調製した。
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
Ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were mixed at a volume ratio of 3: 7 to obtain a mixed solvent. A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6) in the obtained mixed solvent so that its concentration was 1 mol / L.

(非水系電解質二次電池の組み立て)
上記で作製した正極および負極の集電体に、それぞれリード電極を取り付けたのち120℃で真空乾燥を行った。次いで、正極と負極との間にセパレータを配し、袋状のラミネートパックにそれらを収納した。収納後60℃で真空乾燥して各部材に吸着した水分を除去した。真空乾燥後、ラミネートパック内に、上記非水電解液を注入、封止し、サイクル特性の評価用電池Aとしてのラミネートタイプの非水系電解質二次電池を得た。
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
Lead electrodes were attached to the positive electrode and negative electrode current collectors produced above, respectively, and then vacuum dried at 120 ° C. Next, separators were arranged between the positive electrode and the negative electrode, and they were stored in a bag-shaped laminate pack. After storage, it was vacuum dried at 60 ° C. to remove the moisture adsorbed on each member. After vacuum drying, the non-aqueous electrolyte solution was injected and sealed in the laminate pack to obtain a laminate-type non-aqueous electrolyte secondary battery as the battery A for evaluating cycle characteristics.

(容量維持率の評価)
評価用電池Aを45℃の恒温槽に設置し、充電電圧4.25Vで定電圧充電を行った。充電後、放電電圧2.75Vで定電圧放電を行い、1サイクル目の放電容量Qcyc(1)を測定した。以下充電と放電を繰り返し、最後に360サイクル目の放電容量Qcyc(360)を測定した。得られたQcyc(1)でQcyc(360)を除して360サイクル後の容量維持率Pcyc(=Qcyc(360)/Qcyc(1))(%)を算出した。表1から4に正極活物質層の密度ごとに、容量維持率をサイクル特性の評価指標として示す。
(Evaluation of capacity retention rate)
The evaluation battery A was installed in a constant temperature bath at 45 ° C., and was charged at a constant voltage with a charging voltage of 4.25 V. After charging, constant voltage discharge was performed at a discharge voltage of 2.75 V, and the discharge capacity Q cyc (1) in the first cycle was measured. After that, charging and discharging were repeated, and finally, the discharge capacity Q cyc (360) at the 360th cycle was measured. The volume retention rate P cyc (= Q cyc (360) / Q cyc (1)) (%) after 360 cycles was calculated by dividing Q cyc (360) by the obtained Q cyc (1). Tables 1 to 4 show the capacity retention rate for each density of the positive electrode active material layer as an evaluation index of cycle characteristics.

(モリブデン溶出率の評価)
360サイクル終了後の評価用電池Aから負極を取り出し、取り出した負極から負極活物質層を剥ぎ取り、剥ぎ取った負極活物質層を所定量の塩酸で洗浄した。得られる洗浄液中のモリブデンの含有量を誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置を用いて定量した。ICP発光分光分析装置で測定したモリブデン量を正極活物質層中に含有させたモリブデン量で除した値をモリブデン溶出率(%)とした。結果を正極活物質層の密度ごとに表1から4に示す。
(Evaluation of molybdenum elution rate)
The negative electrode was taken out from the evaluation battery A after the end of 360 cycles, the negative electrode active material layer was peeled off from the taken out negative electrode, and the peeled negative electrode active material layer was washed with a predetermined amount of hydrochloric acid. The content of molybdenum in the obtained cleaning solution was quantified using an inductively coupled plasma (ICP) emission spectrophotometer. The molybdenum elution rate (%) was defined as the value obtained by dividing the amount of molybdenum measured by the ICP emission spectrophotometer by the amount of molybdenum contained in the positive electrode active material layer. The results are shown in Tables 1 to 4 for each density of the positive electrode active material layer.

(保存特性の評価)
評価用電池Aを用いてガス発生量の測定を行った。評価用電池Aを25℃の恒温槽に入れた後、充放電試験装置(TOSCAT−3100、東洋システム株式会社製)を用いて、2.75Vから4.3Vの条件にて3回充放電を行った。3回充放電の後に、上記充放電装置を用いて60℃にて、充電速度0.2Cでの4.3V定電流定電圧充電を120時間行った。評価用電池Aを25℃の雰囲気下で十分放冷した後、定電流定電圧充電前後での評価用電池Aの体積変化を測定し、定電流定電圧充電中のガス発生量(cm)を求めた。得られたガス発生量を正極組成物の質量で除した規格値について、モリブデン複合酸化物を含まず、正極活物質層の密度が2.8g/cmである比較例2における規格値を100(%)とした場合の各サンプルの規格値を相対ガス発生量(%)として算出した。なお、体積変化は、定電流定電圧充電前及び後の評価用電池Aの体積をアルキメデスの原理を用いて測定した後、その差分を計算することにより求めた。表1から4に正極活物質層の密度ごとに、相対ガス発生量(%)を保存特性の指標として示す。
(Evaluation of storage characteristics)
The amount of gas generated was measured using the evaluation battery A. After the evaluation battery A is placed in a constant temperature bath at 25 ° C., it is charged and discharged three times under the conditions of 2.75 V to 4.3 V using a charge / discharge test device (TOSCAT-3100, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). went. After charging and discharging three times, 4.3 V constant current constant voltage charging at a charging speed of 0.2 C was performed at 60 ° C. for 120 hours using the above charging / discharging device. After sufficiently cooling the evaluation battery A in an atmosphere of 25 ° C., the volume change of the evaluation battery A before and after the constant current constant voltage charging is measured, and the amount of gas generated during the constant current constant voltage charging (cm 3 ). Asked. Regarding the standard value obtained by dividing the obtained gas generation amount by the mass of the positive electrode composition, the standard value in Comparative Example 2 which does not contain molybdenum composite oxide and has a density of the positive electrode active material layer of 2.8 g / cm 3 is 100. The standard value of each sample when (%) was calculated as the relative gas generation amount (%). The volume change was obtained by measuring the volume of the evaluation battery A before and after charging with a constant current and constant voltage using Archimedes' principle, and then calculating the difference. Tables 1 to 4 show the relative gas generation amount (%) for each density of the positive electrode active material layer as an index of storage characteristics.

Figure 2021093330
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[安全性の評価]
(非水電解質二次電池の組み立て)
上記の実施例5、実施例6、比較例5及び比較例6で得られた正極に、リード電極を取り付けたのち110℃で真空乾燥を行った。次いで、正極極板を多孔性ポリエチレンからなるセパレータで包み、袋状のラミネートパックにそれを収納しアルゴンドライボックスに入れた。アルゴンドライボックス中で、所定サイズに裁断した金属Li箔をリード付きSUS板に貼り付け、負極を得た。正極と負極の極板を配し、ラミネートパックに収納後、上記で得られた非水電解質を注入、封止し、安全性の評価用電池Bとしてラミネートタイプの非水電解質二次電池(単極セル)を得た。
[Safety evaluation]
(Assembly of non-aqueous electrolyte secondary battery)
A lead electrode was attached to the positive electrodes obtained in Example 5, Example 6, Comparative Example 5 and Comparative Example 6 and then vacuum dried at 110 ° C. Next, the positive electrode plate was wrapped with a separator made of porous polyethylene, which was stored in a bag-shaped laminate pack and placed in an argon dry box. A metal Li foil cut to a predetermined size was attached to a SUS plate with a lead in an argon dry box to obtain a negative electrode. After arranging the positive and negative electrode plates and storing them in a laminate pack, the non-aqueous electrolyte obtained above is injected and sealed, and a laminated type non-aqueous electrolyte secondary battery (single) is used as the safety evaluation battery B. Polar cell) was obtained.

(安全性評価)
作製した評価用電池Bを用いて示差走査熱量(DSC)測定を行って熱安定性を評価した。まず、評価用電池Bについて、充放電試験装置(TOSCAT−3100、東洋システム株式会社製)を用いて、2.75Vから4.5Vの条件にて3回充放電を行った後、25℃にて、充電速度0.2Cでの4.5V定電流定電圧充電を15時間行った。その後、評価用電池Bを充放電試験装置から取り出し、グローブボックス内で解体し、正極を取り出してその一部を切り出し(5mg)、非水電解液4μLと共にDSC用耐圧密閉パンに入れることでDSC測定用のサンプルを作製した。示差走査熱量計としては「EXSTAR6000」(セイコーインスツル社製)を使用し、60℃から385℃まで5℃/分の速度で昇温したときの250℃以下における発熱最大ピークの高さを測定した。表5に比較例6における発熱最大ピークの高さを100(%)とした場合の各サンプルの相対ピーク高さ(%)を安全性評価の指標として示す。
(Safety evaluation)
The differential scanning calorimetry (DSC) was measured using the prepared evaluation battery B to evaluate the thermal stability. First, the evaluation battery B is charged / discharged three times under the conditions of 2.75 V to 4.5 V using a charge / discharge test device (TOSCAT-3100, manufactured by Toyo System Co., Ltd.), and then reaches 25 ° C. Then, 4.5 V constant current constant voltage charging at a charging speed of 0.2 C was performed for 15 hours. After that, the evaluation battery B is taken out from the charge / discharge test device, disassembled in the glove box, the positive electrode is taken out, a part thereof is cut out (5 mg), and the DSC is placed in a pressure-resistant sealing pan for DSC together with 4 μL of the non-aqueous electrolyte solution. A sample for measurement was prepared. Using "EXSTAR6000" (manufactured by Seiko Instruments Inc.) as a differential scanning calorimeter, measure the height of the maximum heat generation peak at 250 ° C or lower when the temperature is raised from 60 ° C to 385 ° C at a rate of 5 ° C / min. did. Table 5 shows the relative peak height (%) of each sample when the height of the maximum heat generation peak in Comparative Example 6 is 100 (%) as an index for safety evaluation.

Figure 2021093330
Figure 2021093330

以上に示されるように、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下であり、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物と、特定のモリブデン複合酸化物と、導電助剤と、結着剤とを含む活物質層を有する電極を含む非水系電解質二次電池においては、サイクル特性を維持しつつ、保存特性が向上し、また、安全性に優れる。 As shown above, the density is 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less, and a lithium transition metal composite oxide containing nickel, a specific molybdenum composite oxide, a conductive auxiliary agent, and the like. In a non-aqueous electrolyte secondary battery including an electrode having an active material layer containing a binder, the storage characteristics are improved while maintaining the cycle characteristics, and the safety is excellent.

Claims (7)

集電体と、前記集電体上に配置される活物質層とを備え、
前記活物質層は、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下であり、層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物と、モリブデン複合酸化物と、導電助剤と、結着剤とを含み、
前記モリブデン複合酸化物は、アルカリ金属元素の含有率が1質量%以下であり、ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素とモリブデンとを含む、
非水系電解質二次電池用電極。
A current collector and an active material layer arranged on the current collector are provided.
The active material layer has a density of 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less, has a layered structure, and has a nickel-containing lithium transition metal composite oxide, a molybdenum composite oxide, and conductive assistance. Including agents and binders,
The molybdenum composite oxide has an alkali metal element content of 1% by mass or less, and is at least one metal selected from the group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese. Contains elements and molybdenum,
Electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記活物質層は、前記モリブデン複合酸化物の前記リチウム遷移金属複合酸化物に対する含有比率が、0.05モル%以上2モル%以下である請求項1に記載の非水系電解質二次電池用電極。 The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the active material layer has a content ratio of the molybdenum composite oxide to the lithium transition metal composite oxide of 0.05 mol% or more and 2 mol% or less. .. 前記モリブデン複合酸化物は、モリブデン以外の金属の総モル数のモリブデンのモル数に対する比が0.4以上1.1以下である組成を有する請求項1または2に記載の非水系電解質二次電池用電極。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the molybdenum composite oxide has a composition in which the ratio of the total number of moles of metals other than molybdenum to the number of moles of molybdenum is 0.4 or more and 1.1 or less. Electrode. 前記リチウム遷移金属複合酸化物の体積平均粒径に対する前記モリブデン複合酸化物の体積平均粒径の比が、0.03以上50以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の非水系電解質二次電池用電極。 The non-aqueous system according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio of the volume average particle diameter of the molybdenum composite oxide to the volume average particle diameter of the lithium transition metal composite oxide is 0.03 or more and 50 or less. Electrode for electrolyte secondary battery. 前記リチウム遷移金属複合酸化物は、リチウム以外の金属の総モル数に対するニッケルのモル数が0.3以上1以下である組成を有する請求項1から4のいずれか1項に記載の非水系電解質二次電池用電極。 The non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 4, wherein the lithium transition metal composite oxide has a composition in which the number of moles of nickel with respect to the total number of moles of metals other than lithium is 0.3 or more and 1 or less. Electrodes for secondary batteries. 前記リチウム遷移金属複合酸化物は、下式で表される組成を有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の非水系電解質二次電池用電極。
LiNiCo
(式中、0.95≦p≦1.5、0.3≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦0.45、0≦w≦0.05、x+y+z+w≦1、MはAl、MnおよびMgからなる群から選択される少なくとも1種であり、MはTi、Zr、W、Ta、NbおよびMoからなる群から選択される少なくとも1種である)
The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the lithium transition metal composite oxide has a composition represented by the following formula.
Li p Ni x Co y M 1 z M 2 w O 2
(In the formula, 0.95 ≦ p ≦ 1.5, 0.3 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 0.45, 0 ≦ w ≦ 0.05, x + y + z + w ≦ 1, M 1 Is at least one selected from the group consisting of Al, Mn and Mg, and M 2 is at least one selected from the group consisting of Ti, Zr, W, Ta, Nb and Mo).
層状構造を有し、ニッケルを含むリチウム遷移金属複合酸化物を準備することと、
ジルコニウム、マグネシウム、コバルト、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ニッケル、亜鉛およびマンガンからなる群から選択される少なくとも1種の金属とモリブデンとを含むモリブデン複合酸化物を準備することと、
前記リチウム遷移金属複合酸化物と、前記モリブデン複合酸化物と、導電助剤と、結着剤とを含む電極組成物を得ることと、
前記電極組成物を集電体上に付与し、加圧して、密度が2.4g/cm以上3.6g/cm以下の活物質層を前記集電体上に形成することと、
を含む非水系電解質二次電池用電極の製造方法。
To prepare a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and containing nickel,
To prepare a molybdenum composite oxide containing molybdenum and at least one metal selected from the group consisting of zirconium, magnesium, cobalt, calcium, barium, strontium, nickel, zinc and manganese.
To obtain an electrode composition containing the lithium transition metal composite oxide, the molybdenum composite oxide, a conductive auxiliary agent, and a binder,
The electrode composition is applied onto the current collector and pressurized to form an active material layer having a density of 2.4 g / cm 3 or more and 3.6 g / cm 3 or less on the current collector.
A method for manufacturing an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery including.
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