JP2024005520A - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material containing Li2RuO3 as Li transition metal composite oxide, which can achieve a high capacity and which has a high-level cycle characteristic.
SOLUTION: The present invention relates to a positive electrode active material for a Li ion secondary battery, which comprises an Li2RuO3 composite oxide having a layered rock salt-type crystal structure. The Li2RuO3 composite oxide to which the invention is applied has the following two requirements: (i) a diffraction peak of (003)-plane of an ilmenite type structure arises in an X-ray diffraction pattern after an initial full-charge operation; and (ii) after an initial full-charge operation, Ru ions of 20% up to 50% of Ru ions involved in the Li2RuO3 composite oxide transfer to Li ion sites. Suitable transfer of the Ru ions contributes to keeping of an interlayer distance allows a Li ion secondary battery to exhibit a high-level cycle characteristic. The Ru ion transfer is revealed from crystal structure analysis on X-ray diffraction patterns in respective stages in an initial charge process.
SELECTED DRAWING: Figure 10
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、Liイオン二次電池用の正極活物質及びその製造方法に関する。詳しくは、Li過剰型遷移金属複合酸化物であるLiRuOを含む正極活物質であって、高リサイクル性及び高耐久性を有するものに関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for Li-ion secondary batteries and a method for manufacturing the same. Specifically, the present invention relates to a positive electrode active material containing Li 2 RuO 3 which is a Li-excessive transition metal composite oxide, and which has high recyclability and high durability.

Li(リチウム)イオン二次電池は、ニッケル・水素蓄電池や、ニッケル・カドミウム蓄電池等の二次電池に対してエネルギー密度が高く、小型・軽量化が容易である。このことから、Liイオン二次電池は、携帯電子機器等で使用される小型バッテリーや、ハイブリッド車(HV、PHV)、電気自動車(EV)等の車載用バッテリー等、その利用範囲が拡大している。 Li (lithium) ion secondary batteries have higher energy density than secondary batteries such as nickel-hydrogen storage batteries and nickel-cadmium storage batteries, and can be easily made smaller and lighter. For this reason, the scope of use of Li-ion secondary batteries is expanding, including small batteries used in portable electronic devices, and in-vehicle batteries such as hybrid vehicles (HV, PHV) and electric vehicles (EV). There is.

Liイオン二次電池の電池特性を左右する要素の一つが、正極の電気化学反応を担う正極活物質である。Liイオン二次電池の正極に含まれる正極活物質としては、LiMeO(Me:Co、Ni、Mn等の金属元素)で表わされるLi遷移金属複合酸化物がこれまで主流であった。そして、近年においては、携帯型電子機器等や車載用のLiイオン二次電池に対し、更なる小型・軽量化の要求や放電容量増大の要求があることから、Liの含有率を高めたLiMnO-LiMO(M:Co、Ni、Mn等の金属元素)等のLi遷移金属複合酸化物の利用が検討されている(特許文献1等)。そして、Liイオン二次電池の更なる放電容量の増大のため、Li遷移金属複合酸化物を構成する遷移金属の改良も提案されている。尚、このようなLi含有率が高いLi遷移金属複合酸化物は、「Li過剰型」と称されることがある。 One of the factors that influences the battery characteristics of Li-ion secondary batteries is the positive electrode active material that is responsible for the electrochemical reaction of the positive electrode. As a positive electrode active material contained in a positive electrode of a Li-ion secondary battery, a Li transition metal composite oxide represented by LiMeO 2 (Me: a metal element such as Co, Ni, Mn, etc.) has been the mainstream so far. In recent years, there has been a demand for smaller and lighter Li-ion secondary batteries for portable electronic devices and vehicles, as well as for increased discharge capacity. The use of Li transition metal composite oxides such as 2MnO 3 -LiMO 2 (M: a metal element such as Co, Ni, Mn, etc.) is being considered (Patent Document 1, etc.). In order to further increase the discharge capacity of Li-ion secondary batteries, improvements in the transition metals constituting Li-transition metal composite oxides have also been proposed. Note that such a Li transition metal composite oxide having a high Li content is sometimes referred to as a "Li-excess type".

このLi過剰型の遷移金属複合酸化物の一つとして、Ru(ルテニウム)を構成元素とするLiRuO複合酸化物が有望視されている。Ruは、高電子伝導性を有する金属元素であり、電子授受によって可逆的な酸素のアニオンレドックスを発現させる。このアニオンレドックスは電荷補償として作用することから、Ruイオンの価数変化(Ru4+→Ru5+)による電荷補償と協働して正極活物質としての高容量化に寄与している。 As one of the Li-excessive transition metal composite oxides, a Li 2 RuO 3 composite oxide containing Ru (ruthenium) as a constituent element is considered to be promising. Ru is a metal element with high electronic conductivity, and causes reversible oxygen anion redox through electron transfer. Since this anion redox acts as charge compensation, it cooperates with charge compensation due to a change in the valence of Ru ions (Ru 4+ →Ru 5+ ) and contributes to high capacity as a positive electrode active material.

また、LiRuO複合酸化物が優位となる特性として、充放電サイクルの増大による容量劣化が抑制され高いサイクル性能が挙げられる。Li遷移金属複合酸化物からなる正極活物質の充放電サイクルは、複合酸化物からのLiイオンの脱離・挿入の反復によって達成される。しかし、充電時のLiイオンの脱離の際に、酸素の脱離による結晶構造の崩壊が生じ電池性能は低下することがある。こうした結晶構造の崩壊は、サイクル性の低下に繋がる。Ruは、共有結合性がNi、Co等に対して明確に強い。そのため、LiRuO複合酸化物においては、Ruイオンと酸化物イオンとの強固な共有結合性により酸素脱離が進行し難くなっている。これにより、Mn等で構成されるLi遷移金属複合酸化物でみられる酸素脱離が生じ難くなっている。 Furthermore, the advantageous characteristics of the Li 2 RuO 3 composite oxide include high cycle performance in which capacity deterioration due to increased charge/discharge cycles is suppressed. A charge/discharge cycle of a positive electrode active material made of a Li transition metal composite oxide is achieved by repeating desorption and insertion of Li ions from the composite oxide. However, during the desorption of Li ions during charging, the crystal structure may collapse due to the desorption of oxygen, resulting in a decrease in battery performance. This collapse of the crystal structure leads to a decrease in cycleability. Ru clearly has stronger covalent bonding properties than Ni, Co, and the like. Therefore, in the Li 2 RuO 3 composite oxide, oxygen desorption is difficult to proceed due to the strong covalent bond between Ru ions and oxide ions. This makes it difficult for oxygen desorption, which occurs in Li transition metal composite oxides composed of Mn and the like, to occur.

また、LiRuO複合酸化物の高サイクル性の要因として、非特許文献2では、充放電時のRuイオンの移動(マイグレーション)も指摘されている。 Furthermore, Non-Patent Document 2 also points out the movement (migration) of Ru ions during charging and discharging as a factor for the high cycleability of Li 2 RuO 3 composite oxide.

特開2016-51504号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-51504

Chemistry of Materials Vol.25(No.7),p1121-1131(2013).Chemistry of Materials Vol.25(No.7), p1121-1131(2013). J.Phys.Chem.C2019,123,13491-13499J.Phys.Chem.C2019,123,13491-13499

上記したように、遷移金属としてRuを適用するLiRuO複合酸化物は、高容量化と共に高サイクル性による高エネルギー密度化を達成できる正極活物質として期待されている。もっとも、LiRuO複合酸化物の正極活物質への適用についての検討例はいまだ少なく、前記好適特性を発揮するメカニズムについては十分に解明されていない。そして、その特性を十分に発揮するためのLiRuO複合酸化物の構成及び製造プロセスについても確立されていない。 As described above, the Li 2 RuO 3 composite oxide to which Ru is applied as the transition metal is expected to be a positive electrode active material that can achieve not only a high capacity but also a high energy density due to high cycleability. However, there are still few studies on the application of Li 2 RuO 3 composite oxides to positive electrode active materials, and the mechanism by which the above-mentioned favorable characteristics are exhibited has not been fully elucidated. Furthermore, the structure and manufacturing process of Li 2 RuO 3 composite oxide to fully exhibit its characteristics have not been established.

本発明は以上のような背景のもとになされたものであり、Li遷移金属複合酸化物としてLiRuOを含む正極活物質に関し、好適な充放電容量及び高サイクル性を発揮し得るものの構成と製造プロセスを明らかにすることを目的とする。 The present invention was made against the above background, and relates to a positive electrode active material containing Li 2 RuO 3 as a Li transition metal composite oxide, which can exhibit suitable charge/discharge capacity and high cycle performance. The purpose is to clarify the composition and manufacturing process.

本発明は、LiRuO複合酸化物を主成分とするLiイオン二次電池用正極活物質に関する。LiRuOは、層状岩塩型結晶構造(O3型層状岩塩型結晶構造)を有する複合酸化物である。O3型層状岩塩型結晶構造は、O層-Ru層-O層-Li層-O層-Ru層-O層と規則的に連続した層からなる結晶構造を有し、移動し易い層間にLiイオンが存在する正極活物質として好適な構造を有する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode active material for Li ion secondary batteries that has a Li 2 RuO 3 composite oxide as a main component. Li 2 RuO 3 is a composite oxide having a layered rock salt crystal structure (O3 layered rock salt crystal structure). The O3 type layered rock salt crystal structure has a crystal structure consisting of regularly continuous layers such as O layer - Ru layer - O layer - Li layer - O layer - Ru layer - O layer, and Li is easily moved between the layers. It has a structure suitable as a positive electrode active material in which ions are present.

LiRuO複合酸化物において、その特性を期待通りに発揮させるためには、上述した規則的な層構造を広範囲で形成する複合酸化物を形成することが必要となる。本発明者等は、LiRuO複合酸化物の合成方法を鋭意検討しつつ、その結果として好適特性のLiRuO複合酸化物を見出した。そして、このLiRuO複合酸化物においては、製造後の状態から初回満充電を行ったときのX線回折パターンについて、特異な傾向があることを見出し本発明に想到した。 In order for the Li 2 RuO 3 composite oxide to exhibit its properties as expected, it is necessary to form a composite oxide that forms the above-mentioned regular layer structure over a wide range. The present inventors have diligently studied methods for synthesizing Li 2 RuO 3 composite oxide, and as a result, have discovered a Li 2 RuO 3 composite oxide with suitable characteristics. The present inventors discovered that this Li 2 RuO 3 composite oxide has a unique tendency in its X-ray diffraction pattern when it is fully charged for the first time from the state after manufacture.

即ち、上記課題を解決する本発明は、層状岩塩型結晶構造を有するLiRuO複合酸化物からなるLiイオン二次電池用正極活物質において、前記LiRuO複合酸化物は、下記条件(i)、(ii)を具備することを特徴とするLiイオン二次電池用正極活物質である。
(i)初回満充電後のX線回折パターンに、イルメナイト型構造の(003)面の回折ピークが発現すること。
(ii)初回満充電時満充電後において、前記LiRuO複合酸化物を構成するRuイオンの20%以上50%以下のRuイオンがLiイオンサイトへ移動していること。
That is, the present invention to solve the above problems provides a positive electrode active material for a Li ion secondary battery comprising a Li 2 RuO 3 composite oxide having a layered rock salt type crystal structure, wherein the Li 2 RuO 3 composite oxide satisfies the following conditions. A positive electrode active material for a Li-ion secondary battery is characterized by comprising (i) and (ii).
(i) A diffraction peak of the (003) plane of the ilmenite structure appears in the X-ray diffraction pattern after the first full charge.
(ii) During initial full charging After full charging, 20% or more and 50% or less of the Ru ions constituting the Li 2 RuO 3 composite oxide have moved to Li ion sites.

また、上記(i)の条件にあるように、本発明に係るLiイオン二次電池用正極活物質は、初回満充電後のX線回折パターンにイルメナイト型構造の(003)面の回折ピークが発現しており、層状構造を維持している。このとき、本発明に係るLiRuO複合酸化物からなるLiイオン二次電池用正極活物質は、更に、下記条件(iii)を具備することが好ましい。
(iii)初回満充電前の結晶構造は層状岩塩型結晶構造であり、そのときのX線回折パターンに(002)面の回折ピークが発現しており、
初回充電により1molのLiイオンが脱離したときの結晶構造がイルメナイト型構造を含み、そのときのX線回折パターンに前記(002)面の回折ピークが発現していると共に当該(002)面の回折ピークのCu
Kα線によるピーク位置(2θ)が、初回満充電前の前記(002)面のピーク位置(2θ)に対して1°以下シフトしていること。
Further, as in the condition (i) above, the positive electrode active material for Li-ion secondary batteries according to the present invention has a diffraction peak of the (003) plane of the ilmenite structure in the X-ray diffraction pattern after the first full charge. It is expressed and maintains a layered structure. At this time, it is preferable that the positive electrode active material for a Li ion secondary battery made of the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the present invention further satisfies the following condition (iii).
(iii) The crystal structure before the first full charge is a layered rock salt type crystal structure, and the diffraction peak of the (002) plane appears in the X-ray diffraction pattern at that time.
When 1 mol of Li ions are desorbed by initial charging, the crystal structure includes an ilmenite structure, and the X-ray diffraction pattern at that time shows the diffraction peak of the (002) plane, and Cu at the diffraction peak
The peak position (2θ) of the Kα rays is shifted by 1° or less with respect to the peak position (2θ) of the (002) plane before the first full charge.

更に、上記の条件(ii)に関連して、本発明では、初回満充電後に移動したRuイオン同士の間隔が0.7Å以上1.3Å以下であるものが好ましい。 Furthermore, in relation to the above condition (ii), in the present invention, it is preferable that the distance between Ru ions that have moved after the first full charge is 0.7 Å or more and 1.3 Å or less.

そして、本発明では、初回満充電後のX線回折パターンにおける(113)面の回折強度I113と(110)面の回折強度I110との比(I113/I110)が、0.5以上1.0以下であるものが好ましい。 In the present invention, the ratio (I 113 /I 110 ) of the diffraction intensity I 113 of the (113) plane to the diffraction intensity I 110 of the (110) plane in the X-ray diffraction pattern after the first full charge is 0.5. It is preferable that the value is 1.0 or less.

また、本発明は、上記したLiイオン二次電池用正極活物質の製造方法を提供する。この正極活物質の製造方法は、Li化合物とRu化合物とを混合して前駆物質を製造する混合工程、前記前駆物質を加熱焼成することでLiRuO複合酸化物とする焼成工程、を含み、前記混合工程は、前記前駆物質の任意の複数箇所を組成分析したとき、O濃度の変動係数CV及びRu濃度の変動係数CVRuの双方が10%以下となるまでLi化合物とRu化合物とを混合する工程であり、前記焼成工程は、前記前駆物質を700℃以上1000℃以下の温度で加熱する工程である。 The present invention also provides a method for producing the above-described positive electrode active material for Li-ion secondary batteries. This method for producing a positive electrode active material includes a mixing step of mixing a Li compound and a Ru compound to produce a precursor material, and a baking step of heating and baking the precursor material to form a Li 2 RuO 3 composite oxide. In the mixing step, the Li compound and the Ru compound are mixed until both the coefficient of variation CV O of the O concentration and the coefficient of variation CV Ru of the Ru concentration become 10% or less when a plurality of arbitrary locations of the precursor are analyzed for composition. The firing step is a step of heating the precursor at a temperature of 700° C. or more and 1000° C. or less.

以上説明したように、本発明は、Liイオン二次電池用の正極活物質であって、LiRuO複合酸化物からなるものである。本発明のLiRuO複合酸化物は、充放電過程におけるRuイオンの適切なマイグレーションを生ぜしめ、酸素脱離等による構造崩壊が抑制されており優れたサイクル性を有する。 As explained above, the present invention is a positive electrode active material for Li ion secondary batteries, which is made of a Li 2 RuO 3 composite oxide. The Li 2 RuO 3 composite oxide of the present invention causes appropriate migration of Ru ions during the charging and discharging process, suppresses structural collapse due to oxygen desorption, etc., and has excellent cyclability.

本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物の定電流充放電曲線(初回サイクル)を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a constant current charge/discharge curve (first cycle) of a Li 2 RuO 3 composite oxide according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物のXRD回折パターン(Cu Kα線)を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an XRD diffraction pattern (Cu Kα ray) of a Li 2 RuO 3 composite oxide according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物について行ったin-situX線回折分析の結果を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the results of in-situ X-ray diffraction analysis performed on the Li 2 RuO 3 composite oxide of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物の初回満充電の各段階における放射光XRD回折パターンを示す図。FIG. 3 is a diagram showing synchrotron radiation XRD diffraction patterns at each stage of initial full charging of the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物のホスト状態から1mol脱離状態への相変化を説明するモデル図。FIG. 2 is a model diagram illustrating a phase change from a host state to a 1 mol desorption state of the Li 2 RuO 3 composite oxide according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物の1mol脱離状態の回折パターンのシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of the diffraction pattern of 1 mol desorption state of Li2RuO3 complex oxide of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物の2mol脱離状態(満充電後)における空孔位置を説明するモデル図。FIG. 2 is a model diagram illustrating vacancy positions in a 2 mol desorption state (after full charge) of the Li 2 RuO 3 composite oxide of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物の2mol脱離状態の回折パターンのシミュレーション結果を示す図。FIG. 3 is a diagram showing simulation results of a diffraction pattern in a 2 mol desorption state of the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のLiRuO複合酸化物の2mol脱離状態におけるRuイオンの移動による構造変化を説明するモデル図。FIG. 2 is a model diagram illustrating a structural change due to the movement of Ru ions in a 2 mol desorption state of the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the embodiment of the present invention. 2mol脱離状態におけるRuイオンの移動率を変化させたときのXRD回折パターンのシミュレーション結果を示する図。The figure which shows the simulation result of the XRD diffraction pattern when changing the migration rate of Ru ion in a 2 mol desorption state. 2mol脱離状態におけるRuイオンの移動の態様を説明するモデル図。FIG. 3 is a model diagram explaining the mode of movement of Ru ions in a 2 mol desorption state. 2mol脱離状態におけるRuイオンの移動距離を変化させたときのXRD回折パターンのシミュレーション結果を示する図。The figure which shows the simulation result of the XRD diffraction pattern when changing the migration distance of Ru ion in a 2 mol desorption state. 本発明のLiRuO複合酸化物の初回満充電の各段階における結晶構造の変化を説明するモデル図。FIG. 3 is a model diagram illustrating changes in the crystal structure of the Li 2 RuO 3 composite oxide of the present invention at each stage of initial full charging. 実施例のLiRuO複合酸化物の製造のための前駆物質のSEM写真。An SEM photograph of a precursor for producing a Li 2 RuO 3 composite oxide of an example. 実施例1、2のLiRuO複合酸化物のSEM像。SEM images of Li 2 RuO 3 composite oxides of Examples 1 and 2. 実施例1、2のLiRuO複合酸化物のXRD回折パターン(Cu Kα線)を示す図。FIG. 3 is a diagram showing XRD diffraction patterns (Cu Kα rays) of Li 2 RuO 3 composite oxides of Examples 1 and 2. 実施例1、2のLiRuO複合酸化物の定電流充放電曲線(室温)を示す図。FIG. 3 is a diagram showing constant current charge/discharge curves (room temperature) of Li 2 RuO 3 composite oxides of Examples 1 and 2. 実施例1、2のLiRuO複合酸化物の充放電サイクル数と放電容量との関係を示すグラフ。2 is a graph showing the relationship between the number of charge/discharge cycles and the discharge capacity of the Li 2 RuO 3 composite oxides of Examples 1 and 2. 実施例2のLiRuO複合酸化物の定電流充放電曲線(50℃)を示す図。3 is a diagram showing a constant current charge/discharge curve (50° C.) of the Li 2 RuO 3 composite oxide of Example 2. FIG. 実施例2のLiRuO複合酸化物の充放電サイクル数に対する放電容量及びエネルギー密度との関係を示すグラフ。3 is a graph showing the relationship between the discharge capacity and energy density with respect to the number of charge/discharge cycles of the Li 2 RuO 3 composite oxide of Example 2. 実施例のLiRuO複合酸化物を室温から500℃まで加熱したときのXRD回折パターン(Cu Kα線)を示す図。The figure which shows the XRD diffraction pattern (Cu Kα ray) when the Li 2 RuO 3 composite oxide of the example is heated from room temperature to 500°C. 比較例1、2のLiRuO複合酸化物の定電流充放電曲線(室温)を示す図。FIG. 3 is a diagram showing constant current charge/discharge curves (room temperature) of Li 2 RuO 3 composite oxides of Comparative Examples 1 and 2. 比較例1のLiRuO複合酸化物の初回満充電後の放射光XRD回折パターンを示す図。FIG. 3 is a diagram showing a synchrotron radiation XRD diffraction pattern of the Li 2 RuO 3 composite oxide of Comparative Example 1 after the first full charge.

(A)本発明に係るLiイオン二次電池用正極活物質
(A-1)本発明に係る正極活物質の電気的特性
以下、本発明に係るLiイオン二次電池用正極活物質に関して好適な実施形態を説明する。図1は、本発明の一例となる実施形態(後述する実施例2)として製造されたLiRuO複合酸化物を正極活物質として電極にした電気化学セルにて測定した初回サイクルの定電流充放電曲線(電圧2.2V-4.6V)である。尚、本発明に係るLiRuO複合酸化物からなる正極活物質の製造方法及び定電流充放電曲線の測定方法・条件については後に詳述する。
(A) Positive electrode active material for Li-ion secondary batteries according to the present invention (A-1) Electrical properties of the positive electrode active material according to the present invention The following describes preferred positive electrode active materials for Li-ion secondary batteries according to the present invention. An embodiment will be described. FIG. 1 shows the constant current of the first cycle measured in an electrochemical cell using a Li 2 RuO 3 composite oxide as a positive electrode active material, which was manufactured as an embodiment of the present invention (Example 2 described later). This is a charge/discharge curve (voltage 2.2V-4.6V). The method for producing the positive electrode active material made of the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the present invention and the method and conditions for measuring the constant current charge/discharge curve will be described in detail later.

図1において、本実施形態のLiRuO複合酸化物からなる正極活物質では、初回充電時において、電圧4.0V付近で電位上昇し、電圧4.2V付近に電位平坦部がみられる。この電位変化については、前者の電圧4.0V付近の電位上昇で1molのLiイオンの脱離を示し、後者の電位平坦はアニオンレドックス由来のものと考えられる。 In FIG. 1, in the positive electrode active material made of the Li 2 RuO 3 composite oxide of the present embodiment, the potential increases around the voltage of 4.0 V at the time of initial charging, and a potential plateau is observed around the voltage of 4.2 V. Regarding this potential change, the former potential rise around 4.0 V indicates desorption of 1 mol of Li ions, and the latter potential flatness is considered to be due to anion redox.

(A-2)本発明に係る正極活物質のin-situX線回折分析
本実施形態ではLiRuO複合酸化物からなる正極活物質の状態を、図1を参照しつつ、(i)充放電前(製造後の正極活物質)、(ii)充電初期、(iii)1molのLiイオン脱離時、(iv)初回満充電後、の4段階に区分し、各段階における正極活物質の構造をin-situX線回折分析及び放射光X線回折分析により解析することとした。
(A-2) In-situ X-ray diffraction analysis of the positive electrode active material according to the present invention In this embodiment, the state of the positive electrode active material made of Li 2 RuO 3 composite oxide is determined by (i) charging with reference to FIG. It is divided into four stages: before discharge (positive electrode active material after manufacturing), (ii) initial charging, (iii) when 1 mol of Li ions are desorbed, and (iv) after the first full charge. The structure was analyzed by in-situ X-ray diffraction analysis and synchrotron radiation X-ray diffraction analysis.

この解析において、in-situX線回折分析は、リガク製in-situXRD用セル(Be窓使用)を用い、X線源Cu Kα線(波長1.54Å)とし、上限電位を4.5Vとして製造直後段階(図1(i))から1molのLiイオン脱離段階(図1(iii))までの正極活物質をin-situで分析した。 In this analysis, in-situ X-ray diffraction analysis was performed using a Rigaku in-situ The positive electrode active material from the stage (FIG. 1(i)) to the 1 mol Li ion desorption stage (FIG. 1(iii)) was analyzed in-situ.

図2は、本実施形態の正極活物質であるLiRuO複合酸化物の充電前(製造後)のXRD回折パターンである。そして、図3は、充電中の正極活物質のin-situX線回折分析の結果である。図中の縦軸のxとは、Liイオンの脱モル数である。充電の進行に伴い、発現するピークが相違することが分かるが、回折ピークの帰属に基づく構造解析は、後述する放射線X線回折に基づく解析結果で詳細に説明する。ここで着目すべきは、層間距離に対応する(002)ピークのピーク位置である。図3から、充電によるLiイオンの脱離が進行しても(002)ピークのピーク位置のシフト量は極めて少ない。具体的には、1molのLiが脱離したとき(図1(iii)の(002)ピークのシフト量は、充電前(製造直後)の状態の(002)のピーク位置に対して2θ=1°以下(Cu Kα線基準)と僅かである。このピークシフトは、層間距離にして0.24Å程度の変化である。本発明のLiRuO複合酸化物は、1molのLiが脱離したにもかかわらず、層間距離の変化が少ないことを示している。後述するが、この1molのLiが脱離した状態から、更に1molのLiが脱離したとき(即ち、満充電後)の層間距離の変化が極めて少ない。本発明に係る正極活物質が高特性を示す要因の一つとして、このLiの脱離があっても層間距離を維持していることが挙げられる。 FIG. 2 is an XRD diffraction pattern of the Li 2 RuO 3 composite oxide, which is the positive electrode active material of this embodiment, before charging (after manufacturing). FIG. 3 shows the results of in-situ X-ray diffraction analysis of the positive electrode active material during charging. In the figure, x on the vertical axis is the number of removed moles of Li ions. Although it can be seen that the peaks that appear differ as charging progresses, structural analysis based on the assignment of diffraction peaks will be explained in detail in the analysis results based on radiation X-ray diffraction, which will be described later. What should be noted here is the peak position of the (002) peak corresponding to the interlayer distance. From FIG. 3, even if the desorption of Li ions due to charging progresses, the shift amount of the peak position of the (002) peak is extremely small. Specifically, when 1 mol of Li is desorbed (Fig. 1 (iii)), the shift amount of the (002) peak is 2θ = 1 with respect to the (002) peak position in the state before charging (immediately after manufacture). ° or less (based on Cu Kα line). This peak shift is a change of about 0.24 Å in terms of interlayer distance. The Li 2 RuO 3 composite oxide of the present invention has Nevertheless, it shows that the change in the interlayer distance is small.As will be described later, the interlayer distance changes when 1 mol of Li is further desorbed from this state in which 1 mol of Li has been desorbed (i.e., after full charge). There is very little change in distance.One of the reasons why the positive electrode active material according to the present invention exhibits high characteristics is that the interlayer distance is maintained even when Li is desorbed.

(A-3)放射線X線回折及びそのシミュレーションによる構造解析
そこで、放射線X線回折による精密な分析と解析により、本発明に係る正極活物質を構成するLiRuO複合酸化物の構造を明確にする。 放射光X線回折分析では、(i)~(iv)の各段階の電極を回収及び洗浄後、Ar雰囲気下でガラスキャピラリーに封入した後、波長0.62Åとした放射光X線を照射して回折パターンを測定した。
(A-3) Structural analysis using radiation X-ray diffraction and its simulation Therefore, through precise analysis and analysis using radiation X-ray diffraction, the structure of the Li 2 RuO 3 composite oxide constituting the positive electrode active material according to the present invention was clarified. Make it. In the synchrotron radiation X-ray diffraction analysis, the electrodes in each stage of (i) to (iv) were recovered and cleaned, and then sealed in a glass capillary in an Ar atmosphere, and then irradiated with synchrotron radiation X-rays with a wavelength of 0.62 Å. The diffraction pattern was measured.

図4(i)~(iv)は、本実施形態の正極活物質の図1の(i)~(iv)の各段階における、放射線X線回折による実測の回折パターンである。図4において、充電前(製造後)のLiRuO複合酸化物においては、2θ=7°付近にO3型構造(層状岩塩型結晶構造)の層状構造に対応する(002)ピークが観られる(図4(i))。尚、以下において初回充電前の正極活物質(LiRuO複合酸化物)について、「ホスト状態」と称することがある。そして、充電初期(図4(ii))では、正極活物質の結晶構造に大きな変化は観られない。 4(i) to (iv) are diffraction patterns actually measured by radiation X-ray diffraction at each stage of (i) to (iv) in FIG. 1 of the positive electrode active material of this embodiment. In Figure 4, in the Li 2 RuO 3 composite oxide before charging (after production), a (002) peak corresponding to the layered structure of the O3 type structure (layered rock salt type crystal structure) is observed around 2θ = 7°. (Figure 4(i)). Note that in the following, the positive electrode active material (Li 2 RuO 3 composite oxide) before the first charge may be referred to as a "host state." At the initial stage of charging (FIG. 4(ii)), no major change is observed in the crystal structure of the positive electrode active material.

正極活物質の結晶構造が変化するのは、1molのLiが脱離する電圧4.0V付近からとなる(図4(iii))。1molのLiが脱離した正極活物質(LiRuO複合酸化物)には、部分的にO3型構造のLiRuOのピークが観察されるもの、O1型構造に帰属する回折ピーク(14°付近の(110)ピーク、16°付近の(113)ピーク、21°付近の(116)ピーク)が観察された。更に、層状構造を示す(003)ピークが観察された。尚、本明細書では、この1molのLiが脱離した正極活物質(LiRuO複合酸化物)について、「1mol脱離状態」と称することがある。 The crystal structure of the positive electrode active material changes from around a voltage of 4.0 V at which 1 mol of Li is desorbed (FIG. 4 (iii)). In the positive electrode active material (LiRuO 3 composite oxide) from which 1 mol of Li has been desorbed, a peak of Li 2 RuO 3 with an O3 type structure is partially observed, and a diffraction peak (14°) belonging to an O1 type structure is observed. (110) peak near 16°, (113) peak near 21°, and (116) peak near 21°) were observed. Furthermore, a (003) peak indicating a layered structure was observed. In this specification, the positive electrode active material (LiRuO 3 composite oxide) from which 1 mol of Li has been desorbed may be referred to as a "1 mol desorbed state."

そして、満充電後の正極活物質(図4(iv))においては、上記1mol脱離状態と同様に、O1型構造に帰属する回折ピークと層状構造に基づく(003)ピークが観察される。更に、満充電後の正極活物質の回折パターンでは、7°付近及び13°付近において超格子構造に由来する回折ピークが観察されている。以下、この完全にLiが脱離した正極活物質(RuO酸化物)について、「2mol脱離状態」と称することがある。 In the positive electrode active material after full charge (FIG. 4(iv)), a diffraction peak attributed to the O1 type structure and a (003) peak based on the layered structure are observed, similar to the 1 mol desorption state described above. Furthermore, in the diffraction pattern of the positive electrode active material after full charge, diffraction peaks derived from the superlattice structure are observed at around 7° and around 13°. Hereinafter, this positive electrode active material (RuO 3 oxide) in which Li has been completely desorbed may be referred to as a "2 mol desorbed state."

次に、上記した各段階で実測された回折パターンを基にして、ホスト状態から1mol脱離状態を経て2mol脱離状態までの各段階における結晶構造について検討する。この検討においては、結晶・分子構造解析ソフトウエアであるCrystalMaker(登録商標:株式会社ヒューリンクス)を使用した。結晶構造の解析は、推定される結晶構造に基づき回折パターンを前記ソフトウエアでシミュレーションし、上記実測データと対比して解析結果の妥当性を評価した。 Next, based on the diffraction patterns actually measured at each stage described above, the crystal structure at each stage from the host state through the 1 mol desorption state to the 2 mol desorption state will be examined. In this study, CrystalMaker (registered trademark: Hulinx Co., Ltd.), which is crystal/molecular structure analysis software, was used. In analyzing the crystal structure, a diffraction pattern was simulated using the software based on the estimated crystal structure, and the validity of the analysis result was evaluated by comparing it with the above-mentioned measured data.

まず、1mol脱離状態の正極活物質の結晶構造について検討する。文献(H. Kobayashi et al.,
Solid State Ionics, 82, 25 (1995).)によれば、LiRuOからLi脱離したLi0.9RuOは、イルメナイト型をとることが報告されている。
この報告例を参照し、ホスト状態から1mol脱離状態への相変化を図5に示すモデルで考察する。イルメナイト型構造をとる1mol脱離状態では、6配位している2つのRuとLiとが面共有しているため、静電反発によってLiが理想位置からずれて空孔の近傍に存在する構造をとっている。このとき、酸素の充填様式も変化し、結晶構造をO3型構造からO1型構造に変化させている。このモデルで示される1mol脱離状態の正極活物質の回折パターンをシミュレーションすると、図6のようになる。このシミュレーション結果は、実測された回折パターンに良く一致している。このことから本実施形態の正極活物質(LiRuO複合酸化物)の初回充電時における1mol脱離状態の結晶構造は、イルメナイト型O1型構造であることが確認される。そして、上述のとおり、本実施形態の正極活物質の1mol脱離状態は、(003)ピークを示す層状構造を有し、層間にLiが保持されており層間距離が広くなっている。
First, the crystal structure of the positive electrode active material in a 1 mol desorption state will be discussed. Literature (H. Kobayashi et al.,
According to Solid State Ionics, 82, 25 (1995), it is reported that Li 0.9 RuO 3 from which Li is removed from Li 2 RuO 3 takes an ilmenite type.
With reference to this reported example, the phase change from the host state to the 1 mol desorption state will be considered using the model shown in FIG. 5. In a 1 mol desorption state with an ilmenite structure, the two hexacoordinated Ru and Li share a surface, resulting in a structure in which Li shifts from its ideal position due to electrostatic repulsion and exists near the vacancy. is taking. At this time, the oxygen filling mode also changes, changing the crystal structure from an O3 type structure to an O1 type structure. When the diffraction pattern of the positive electrode active material in the 1 mol desorption state shown in this model is simulated, it becomes as shown in FIG. This simulation result agrees well with the actually measured diffraction pattern. This confirms that the crystal structure of the positive electrode active material (LiRuO 3 composite oxide) of this embodiment in a 1 mol desorption state at the time of initial charging is an ilmenite type O1 type structure. As described above, the 1 mol desorption state of the positive electrode active material of this embodiment has a layered structure exhibiting a (003) peak, Li is held between the layers, and the interlayer distance is wide.

上記の1mol脱離状態の解析結果に基づき、Liが完全に脱離する2mol脱離状態の正極活物質の結晶構造を解析する。
通常のイルメナイト型O1積層構造におけるカチオン(Ru)の配列は、図7上段に示すように、空孔位置が1→2→3→1→2→3・・・と全て異なるサイトを占有するようになっている。この空孔モデルに基づきシミュレーションされる回折パターンを図8中段に示す。図7上段の空孔モデルによる回折パターンは、実測の回折パターンに対し、メインピークは一致するものの、7°付近及び13°付近で発現すべき超格子線構造の回折ピークを再現できていない。
Based on the above analysis results for the 1 mol desorption state, the crystal structure of the positive electrode active material in the 2 mol desorption state in which Li is completely desorbed is analyzed.
As shown in the upper part of Figure 7, the arrangement of cations (Ru) in a normal ilmenite-type O1 stacked structure is such that the vacancy positions all occupy different sites as 1→2→3→1→2→3... It has become. A diffraction pattern simulated based on this hole model is shown in the middle part of FIG. Although the main peak of the diffraction pattern based on the hole model shown in the upper part of FIG. 7 matches the actually measured diffraction pattern, it cannot reproduce the diffraction peaks of the superlattice structure that should appear around 7° and around 13°.

そこで、空孔位置を修正し、図7下段のように1→2→2→1→2→2・・・に変更してシミュレーションを行った。その結果、図8下段で示すように、超格子ピークが再現され実測データと合致する。但し、実測の回折パターンでは、(110)ピーク強度と(113)ピーク強度とを対比すると前者の方が大きくなっている。一方、シミュレーション結果による回折パターンでは、(110)ピーク強度と(113)ピーク強度との大小関係が逆となっている。(110)ピーク及び(113)ピークは、O1型構造に由来する特有のピークであるが、これらのピーク強度の大小関係は、正極活物質の2mol脱離状態における結晶構造に加えて、Ruの移動というLiRuO複合酸化物に特有の変化に起因すると考えられる。 Therefore, the simulation was performed by correcting the hole position and changing it to 1 → 2 → 2 → 1 → 2 → 2, etc. as shown in the lower part of FIG. As a result, as shown in the lower part of FIG. 8, the superlattice peak is reproduced and matches the measured data. However, in the actually measured diffraction pattern, when comparing the (110) peak intensity and the (113) peak intensity, the former is larger. On the other hand, in the diffraction pattern based on the simulation results, the magnitude relationship between the (110) peak intensity and the (113) peak intensity is reversed. The (110) peak and the (113) peak are unique peaks originating from the O1 type structure, but the magnitude relationship of these peak intensities is due to the crystal structure of the positive electrode active material in the 2 mol desorption state as well as the Ru This is thought to be caused by a change unique to the Li 2 RuO 3 composite oxide called migration.

このことから、2mol脱離状態の正極活物質の結晶構造の検討には、Ruイオンの移動(マイグレーション)を考慮することの必要性が明らかとなる。つまり、2mol脱離状態の正極活物質は、図9下段で示すように、2mol脱離状態の正極活物質は、イルメナイト型O1型構造からのLiの脱離に伴ったRuイオンが移動した状態にあると仮定する。図9下段においては、RuイオンがLi層の6配位サイトに平均的に移動すると仮定している。このRuイオンのLiサイトへの移動により層間の反発が低減されて構造が安定化し高いリサイクル性に寄与する。 From this, it becomes clear that it is necessary to consider the movement (migration) of Ru ions when examining the crystal structure of the positive electrode active material in the 2 mol desorption state. In other words, as shown in the lower part of FIG. 9, the positive electrode active material in a 2 mol desorption state is in a state in which Ru ions have migrated due to the desorption of Li from the ilmenite O1 structure. Assume that In the lower part of FIG. 9, it is assumed that Ru ions move on average to the 6-coordination sites of the Li layer. This movement of Ru ions to Li sites reduces interlayer repulsion, stabilizes the structure, and contributes to high recyclability.

そして、本発明のLiRuO複合酸化物を構成するRuイオンの総数に対する移動したRuイオンの割合を移動率としたとき、移動率を0%~50%としてシミュレーションを行うと、図10で示すXRD回折パターンが得られる。図10を参照すると、Ruイオンの移動率を25%で、(110)ピーク強度が(113)ピーク強度より大幅に大きくなっている。このことから、(110)ピーク強度と(113)ピーク強度との大小関係が実測の回折パターンと同じくなるのは20%以上と想定され、これがRuイオンの移動率の下限となる。一方、Ruイオンの移動率が50%となると(003)ピークが微弱となる。これは層構造の崩壊の開始を示していると解される。よって、Ruイオンの移動率の上限は50%以下と想定される。これらから、本発明の正極活物質では、満充電時に20%以上50%以下の移動率でRuイオンのマイグレーションが生じていると考えられる。 When the migration rate is defined as the ratio of the transferred Ru ions to the total number of Ru ions constituting the Li 2 RuO 3 composite oxide of the present invention, when a simulation is performed with the migration rate ranging from 0% to 50%, the results are shown in FIG. 10. The XRD diffraction pattern shown is obtained. Referring to FIG. 10, when the Ru ion migration rate is 25%, the (110) peak intensity is significantly larger than the (113) peak intensity. From this, it is assumed that the magnitude relationship between the (110) peak intensity and the (113) peak intensity is the same as the actually measured diffraction pattern in 20% or more, and this becomes the lower limit of the Ru ion migration rate. On the other hand, when the transfer rate of Ru ions becomes 50%, the (003) peak becomes weak. This is understood to indicate the start of collapse of the layered structure. Therefore, the upper limit of the Ru ion migration rate is assumed to be 50% or less. From these, it is considered that in the positive electrode active material of the present invention, Ru ion migration occurs at a migration rate of 20% or more and 50% or less when fully charged.

また、このとき移動したRuイオンの移動後の配置は、1mol脱離状態で残存するLiイオンの位置に関する検討結果を参照することができる。上記のとおり、1mol脱離状態におけるイルメナイト型のO1型構造では、残る1molのLiがRuとの面共有による静電反発を受けてその理想位置から歪んだ位置に配位する。2mol脱離状態でLiサイトへ移動するRuの配置も同様に、面共有による静電反発を受けると考えられる。つまり、移動後のRuイオンも、Liサイトの理想位置に対し、ズレがある歪んだ位置に移動すると考察される。この考察によるRuイオンの位置状態のモデルを図11に示す。 Furthermore, for the arrangement of the Ru ions that have moved at this time, reference can be made to the study results regarding the positions of the remaining Li ions in a 1 mol desorbed state. As described above, in the ilmenite O1 structure in the 1 mol desorption state, the remaining 1 mol of Li receives electrostatic repulsion due to surface sharing with Ru and coordinates in a position distorted from its ideal position. It is thought that the arrangement of Ru that moves to the Li site in a 2 mol desorption state is similarly subjected to electrostatic repulsion due to surface sharing. In other words, it is considered that the Ru ions after movement also move to a distorted position that is deviated from the ideal position of the Li site. A model of the positional state of Ru ions based on this consideration is shown in FIG.

そこで、この歪みによって理想位置から上下動した位置にあるRuイオンについて、2つのRuイオン間の間隔(相対距離)dを調整しながらシミュレーションすることで、実測データにより近い回折パターンを得ることができる。図12は、Ruイオンの移動率を40%と仮定し、移動したRuイオン同士の間隔dを0Å、0.55Å、1.10Åとしたときのシミュレーション結果である。 Therefore, by performing a simulation while adjusting the interval (relative distance) d between two Ru ions for Ru ions located at positions that have moved up and down from the ideal position due to this distortion, it is possible to obtain a diffraction pattern that is closer to the actually measured data. . FIG. 12 shows simulation results when the migration rate of Ru ions is assumed to be 40% and the distances d between the migrated Ru ions are set to 0 Å, 0.55 Å, and 1.10 Å.

図10と図12とを参照すると、図10からRuイオンの移動率は(110)ピークの強度との関連が強く、図12から静電反発によるRuイオン同士の間隔dは(113)ピークの強度との関連が強い。そして、本実施形態の正極活物質では、Ru間の間隔dを1.10Åとすることで(113)ピーク強度を実測データに近似することができ、(110)ピークとの強度比も実測データに近似される。つまり、本実施形態の正極活物質は、2mol脱離状態におけるRuイオンの移動率を40%としたとき、移動したRuイオン同士の間隔dが1.10Åとなる状態にあると推定される。 Referring to FIG. 10 and FIG. 12, from FIG. 10, the migration rate of Ru ions is strongly related to the intensity of the (110) peak, and from FIG. 12, the distance d between Ru ions due to electrostatic repulsion is Strongly related to strength. In the positive electrode active material of this embodiment, by setting the distance d between Ru to 1.10 Å, the (113) peak intensity can be approximated to the actually measured data, and the intensity ratio with the (110) peak can also be determined from the actually measured data. is approximated by That is, in the positive electrode active material of this embodiment, when the transfer rate of Ru ions in a 2 mol desorption state is 40%, it is estimated that the distance d between the transferred Ru ions is 1.10 Å.

(A-4)本発明に係る正極活物質の構造変化のまとめ
以上説明したin-situX線回折分析及び放射光X線回折分岐性の結果を踏まえて、本発明に係る正極活物質(LiRuO)の、充電前(ホスト状態)、充電過程(1mol脱離状態)、及び満充電後(2mol脱離状態)の各段階における結晶構造の変化を纏めたものを図13に示す。
(A-4) Summary of structural changes in the cathode active material according to the present invention Based on the results of in-situ X-ray diffraction analysis and synchrotron radiation X-ray diffraction branching properties explained above, the cathode active material according to the present invention (Li 2 FIG. 13 shows a summary of changes in the crystal structure of RuO 3 ) at each stage before charging (host state), during the charging process (1 mol desorption state), and after full charge (2 mol desorption state).

本発明の正極活物質は、初回充電前(製造後)でO3型構造(岩塩型層状構造)を有し、充電開始から1molのLiイオンが脱離した段階でイルメナイト型のO1型層状構造となる。そして、初回満充電により更に1molのLiイオンが脱離することで、Ruイオンのマイグレーションが生じる。このRuイオンのマイグレーションにより層間距離の縮小が抑制され、酸素脱離による結晶構造の崩壊が抑制されている。初回満充電後にイルメナイト型構造を示すことは、そのX線回折パターンで(003)ピークの発現で確認される。また、Ruイオンの移動率は、(110)ピーク強度と(113)ピーク強度との大小関係((110)>(113))から25%以上50%以下であることが推定される。これらから、上述の条件(i)、(ii)が明らかになる。尚、本発明者等による検討では、条件(ii)におけRuの移動率は、25%以上45%以下がより好ましい。 The positive electrode active material of the present invention has an O3 type structure (rock salt type layered structure) before the first charge (after manufacture), and changes to an ilmenite type O1 type layered structure at the stage when 1 mol of Li ions are desorbed from the start of charging. Become. Then, due to the initial full charge, 1 mol of Li ions is further desorbed, causing migration of Ru ions. This migration of Ru ions suppresses the reduction in the interlayer distance and suppresses the collapse of the crystal structure due to oxygen desorption. The presence of an ilmenite structure after the first full charge is confirmed by the appearance of a (003) peak in its X-ray diffraction pattern. Further, the migration rate of Ru ions is estimated to be 25% or more and 50% or less from the magnitude relationship between the (110) peak intensity and the (113) peak intensity ((110)>(113)). From these, the above-mentioned conditions (i) and (ii) become clear. According to studies by the present inventors, the Ru migration rate under condition (ii) is more preferably 25% or more and 45% or less.

また、本発明の正極活物質であるLiRuO複合酸化物における層間距離の維持は、1mol脱離状態における(002)ピークのシフト量からも推認される。即ち、本発明のLiRuO複合酸化物は、1mol脱離状態の結晶構造としてイルメナイト型構造を含みつつ、O3構造の(002)ピークも示す。この(002)ピークは、初回充電前の(002)ピークのピーク位置(2θ)に対して1°以下(Cu Kα線)シフトしていること。このことから、好ましい条件として上述の条件(iii)が明らかになる。尚、この1°以下のピークシフトに基づく層間距離の減少幅としては、0.23Å以上0.25Å以下であるものが好ましい。 Furthermore, maintenance of the interlayer distance in the Li 2 RuO 3 composite oxide, which is the positive electrode active material of the present invention, is also inferred from the amount of shift of the (002) peak in the 1 mol desorption state. That is, the Li 2 RuO 3 composite oxide of the present invention includes an ilmenite structure as a crystal structure in a 1 mol desorption state, and also exhibits the (002) peak of the O3 structure. This (002) peak is shifted by 1° or less (Cu Kα line) with respect to the peak position (2θ) of the (002) peak before the first charge. From this, the above-mentioned condition (iii) becomes clear as a preferable condition. Incidentally, the reduction width of the interlayer distance based on this peak shift of 1° or less is preferably 0.23 Å or more and 0.25 Å or less.

また、本発明では、1mol脱離状態のO1型構造を維持したまま、20%以上50%以下の移動率でRuイオンがLiサイトに移動している。Ruイオンが移動することで、層間の静電反発が大きくなって構造の安定化に寄与していると考えられる。更に、移動したRuイオンは、Liサイトの理論位置に対して歪んだ位置にある。これらのRuイオンの移動は、回折パターンにおける(113)ピーク及び(110)ピークの強度から推定される。本発明者等による検討では、(113)面の回折強度I113と(110)面の回折強度I110との比(I113/I110)は、0.5以上1.0以下となっていることが好ましい。そして、この(113)ピークの強度比(I110/I113)の範囲に基づき規定される、移動したRu同士の間隔dの範囲としては、0.7Å以上1.3Å以下であるものが好ましい。 Further, in the present invention, Ru ions move to Li sites at a transfer rate of 20% to 50% while maintaining the O1 type structure in a 1 mol desorption state. It is thought that the movement of Ru ions increases electrostatic repulsion between layers, contributing to stabilization of the structure. Furthermore, the moved Ru ions are in a distorted position relative to the theoretical position of the Li site. The movement of these Ru ions is estimated from the intensities of the (113) and (110) peaks in the diffraction pattern. According to studies by the present inventors, the ratio (I 113 /I 110 ) of the diffraction intensity I 113 of the (113) plane to the diffraction intensity I 110 of the (110) plane is 0.5 or more and 1.0 or less. Preferably. The range of the distance d between the moved Ru, defined based on the range of the intensity ratio (I 110 /I 113 ) of this (113) peak, is preferably 0.7 Å or more and 1.3 Å or less. .

尚、上記のようにしてRuイオンの移動によって維持された層間距離については、4.55Å以上4.60Å以下であるものが好ましい。本発明に係る正極活物質であるLiRuO複合酸化物は、これまでLiイオン二次電池用の正極活物質として知られているLiCoO等に対して広い層間距離を維持することができ、これが好適な特性に関連すると考えられる。 Note that the interlayer distance maintained by the movement of Ru ions as described above is preferably 4.55 Å or more and 4.60 Å or less. The Li 2 RuO 3 composite oxide, which is the positive electrode active material according to the present invention, can maintain a wider interlayer distance than LiCoO 2 , which has been known as a positive electrode active material for Li-ion secondary batteries. , which is considered to be associated with favorable properties.

(A-5)本発明に係る正極活物質(LiRuO複合酸化物)の結晶粒径
本発明に係る正極活物質においては、LiRuO複合酸化物の平均粒径は、0.1μm以上30μm以下のものが好ましい。0.1μm未満の微細な正極活物質は、表面積が過大となるので、電極を形成する際に結着剤の量も増加させることが必要となる。結着剤は、正極活物質粒子同士、或いは、正極活物質粒子と導電材とを結合させる材料である。結着剤の量が増大すると、単位電極重量当たりの容量が低下することとなるので、表面積を適切にする上で正極活物質の粒径は0.1μm以上とすることが好ましい。一方、30μmを超える粒径の正極活物質は、粒径サイズの上昇と表面積の低下により、粒子バルクの抵抗や粒子間抵抗の抵抗成分が大きくなる。これにより、放電容量及び充放電サイクルに伴う容量維持率は低下することとなるため30μm以下の正極活物質の適用が好ましい。以上の理由に加えてサイクル特性を考慮するとき、正極活物質の平均粒径は0.5μm以上とするのがより好ましい。
(A-5) Crystal grain size of the positive electrode active material (Li 2 RuO 3 composite oxide) according to the present invention In the positive electrode active material according to the present invention, the average particle diameter of the Li 2 RuO 3 composite oxide is 0. The thickness is preferably 1 μm or more and 30 μm or less. Since a fine positive electrode active material with a diameter of less than 0.1 μm has an excessively large surface area, it is necessary to increase the amount of a binder when forming an electrode. The binder is a material that binds the positive electrode active material particles to each other or the positive electrode active material particles and the conductive material. As the amount of binder increases, the capacity per unit electrode weight decreases, so in order to obtain an appropriate surface area, the particle size of the positive electrode active material is preferably 0.1 μm or more. On the other hand, in a positive electrode active material having a particle size exceeding 30 μm, the resistance component of particle bulk resistance and interparticle resistance becomes large due to an increase in particle size and a decrease in surface area. As a result, the discharge capacity and the capacity retention rate due to charge/discharge cycles decrease, so it is preferable to use a positive electrode active material with a thickness of 30 μm or less. When considering cycle characteristics in addition to the above reasons, it is more preferable that the average particle size of the positive electrode active material is 0.5 μm or more.

(B)本発明に係るLiイオン二次電池用正極活物質の製造方法
次に、本発明に係る正極活物質を構成するLiRuO複合酸化物の製造方法について説明する。本発明で適用されるLiRuO複合酸化物は、基本的工程としては公知のLiRuO複合酸化物の製造工程と同様である。LiRuO複合酸化物の好ましい製造方法としては、Li化合物とRu化合物とを混合して前駆物質を製造し、前記前駆物質を高温で加熱焼成することで複合酸化物にする方法が挙げられる。但し、本発明に係るLiRuO複合酸化物は、正極活物質として充放電したとき、上述した構造的安定性を発揮すべく適切な層状結晶構造とすることが求められる。即ち、本発明に係る正極活物質の製造方法は、Li化合物とRu化合物とを混合して前駆物質を製造する混合工程、前記前駆物質を加熱焼成することでLiRuO複合酸化物とする焼成工程、を含み、前記混合工程は、前記前駆物質の任意の複数箇所を組成分析したとき、O濃度の変動係数CV及びRu濃度の変動係数CVRuの双方が10%以下となるまでLi化合物とRu化合物とを混合する工程であり、前記焼成工程は、前記前駆物質を700℃以上1000℃以下の温度で加熱する工程である。以下、本発明に係る正極活物質の製造方法では、上記前駆物質の製造工程及び焼成工程について詳細に説明しつつ、好適な結晶構造のLiRuO複合酸化物を形成するための手段について言及する。
(B) Method for manufacturing the positive electrode active material for Li-ion secondary batteries according to the present invention Next, a method for manufacturing the Li 2 RuO 3 composite oxide constituting the positive electrode active material according to the present invention will be described. The Li 2 RuO 3 composite oxide applied in the present invention has a basic process similar to the known manufacturing process of Li 2 RuO 3 composite oxide. A preferred method for producing the Li 2 RuO 3 composite oxide includes a method of producing a precursor by mixing a Li compound and a Ru compound, and producing a composite oxide by heating and baking the precursor at a high temperature. . However, the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the present invention is required to have an appropriate layered crystal structure in order to exhibit the above-mentioned structural stability when charged and discharged as a positive electrode active material. That is, the method for producing a positive electrode active material according to the present invention includes a mixing step of mixing a Li compound and a Ru compound to produce a precursor, and heating and baking the precursor to produce a Li 2 RuO 3 composite oxide. The mixing step includes a firing step, and the mixing step includes adding Li until both the coefficient of variation CV O of the O concentration and the coefficient of variation CV Ru of the Ru concentration become 10% or less when the composition of arbitrary plural locations of the precursor material is analyzed. This is a step of mixing a compound and a Ru compound, and the firing step is a step of heating the precursor at a temperature of 700° C. or more and 1000° C. or less. Hereinafter, in the method for producing a positive electrode active material according to the present invention, the production process and firing process of the precursor material will be explained in detail, and the means for forming a Li 2 RuO 3 composite oxide with a suitable crystal structure will be mentioned. do.

複合酸化物の前駆体を形成するための原料としては、Li化合物としては、炭酸Li、酢酸Li、硝酸Li、水酸化Li、塩化Li、硫酸Li、酸化Li等が挙げられる。これらのうち、安定性やコスト面を考慮して炭酸Li、酸化Liが好ましい。Ru化合物は、炭酸Ru、水酸化Ru、オキシ水酸化Ru、酢酸Ru、クエン酸Ru、酸化Ru等が使用できる。コストと安定性の理由から、Ru化合物としては酸化物を適用するのが好ましい。尚、Ru酸化物には、非水和物(RuO)及び水和物(RuO・nHO)の双方が使用できる。 As a raw material for forming a precursor of a composite oxide, Li compounds include Li carbonate, Li acetate, Li nitrate, Li hydroxide, Li chloride, Li sulfate, Li oxide, and the like. Among these, Li carbonate and Li oxide are preferred in consideration of stability and cost. As the Ru compound, Ru carbonate, Ru hydroxide, Ru oxyhydroxide, Ru acetate, Ru citric acid, Ru oxide, etc. can be used. For reasons of cost and stability, it is preferable to use an oxide as the Ru compound. In addition, both a non-hydrate (RuO 2 ) and a hydrate (RuO 2 .nH 2 O) can be used as the Ru oxide.

本発明の製造方法では、まず、上記原料となる各化合物を混合し、これらが混和した前駆物質を製造する。本発明に係る正極活物質は、LiRuO複合酸化物からなるので、Li化合物及びRu化合物の混合比は、複合酸化物の両論組成に従ったモル比で混合することが好ましい。但し、Li化合物については、その種類によっては焼成工程における加熱により揮発する場合がある。そのため、Li化合物の混合量については、目的組成に対応する質量に対し、1%以上10%以下を増量して混合することが好ましい。Li化合物の増量については、1%以上8%以下とするのがより好ましい。Li化合物を過剰に混合すると、電気的に不活性なLiRuOが部分的に生成することがあり、正極活物質として特性低下に繋がるからである。 In the production method of the present invention, first, the compounds serving as the above-mentioned raw materials are mixed, and a precursor material in which these are mixed is produced. Since the positive electrode active material according to the present invention is composed of a Li 2 RuO 3 composite oxide, it is preferable that the Li compound and the Ru compound are mixed at a molar ratio according to the theoretical composition of the composite oxide. However, depending on the type of Li compound, it may volatilize due to heating in the firing process. Therefore, the amount of the Li compound to be mixed is preferably increased by 1% or more and 10% or less relative to the mass corresponding to the target composition. The increase in the amount of Li compound is more preferably 1% or more and 8% or less. This is because if an excessive amount of Li compound is mixed, electrically inactive Li 3 RuO 4 may be partially generated, which leads to deterioration of the properties as a positive electrode active material.

混合工程では、必要に応じて、粉砕と混合を行うことができる。粉末状の原料化合物を使用する場合において、粒径が大きい場合(15μm以上)、前駆物質の均一性確保のために粉砕が行われる。混合工程で粉砕を行う場合には、ボールミル、ジェットミル、ロッドミル、サンドミル等の粉砕装置を用いることができる。また、粉砕は乾式粉砕、湿式粉砕いずれで行っても良い。好ましくは、水、有機溶媒を分散媒体とする湿式粉砕にて行う。また、混合工程後の前駆物質については、必要に応じて造粒、ペレタイジング等を行っても良い。 In the mixing step, pulverization and mixing can be performed as necessary. When using a powdered raw material compound, if the particle size is large (15 μm or more), pulverization is performed to ensure uniformity of the precursor. When pulverizing is performed in the mixing step, a pulverizing device such as a ball mill, jet mill, rod mill, or sand mill can be used. Further, the pulverization may be carried out by either dry pulverization or wet pulverization. Preferably, wet pulverization is carried out using water or an organic solvent as a dispersion medium. Further, the precursor material after the mixing step may be subjected to granulation, pelletizing, etc., if necessary.

そして、本発明に係る正極活物質となるLiRuO複合酸化物を製造するには、上記の混合工程において、Li化合物とRu化合物との混合物からなる前駆物質の組成均一性を高めることが要求される。この組成均一性の具体的な指標としては、Li化合物とRu化合物との混合物からなる前駆物質の任意の複数箇所を組成分析したとき、酸素濃度の変動係数CV及びRu濃度の変動係数CVRuの双方が10%以下であることである。 In order to produce the Li 2 RuO 3 composite oxide that becomes the positive electrode active material according to the present invention, it is necessary to improve the composition uniformity of the precursor material consisting of a mixture of Li compound and Ru compound in the above mixing step. required. Specific indicators of this compositional uniformity include the coefficient of variation of oxygen concentration CV O and the coefficient of variation of Ru concentration CV Ru Both must be 10% or less.

前駆物質の酸素濃度の変動係数CVは、前駆物質の複数箇所で測定されるO濃度(C)に基づき、平均値(A)と標準偏差(σ)を算出し、CV=(ρ/A)×100で算出できる。同様にしてRu濃度の変動係数CVRuは、前駆物質の複数箇所で測定されるRu濃度(CRu)から平均値(ARu)と標準偏差(σRu)を算出し、CVRu=(ρRu/ARu)×100で算出できる。本発明では、CV及びCVRuの双方が10%以下であることを要する。CV及びCVRuの少なくともいずれかが10%を超えるとき、前駆物質の組成均一性が不十分であり、本発明に係る好適な正極活物質を得ることが困難となる。 The coefficient of variation CV O of the oxygen concentration of the precursor is calculated by calculating the average value (A O ) and standard deviation (σ O ) based on the O concentration (C O ) measured at multiple locations of the precursor, and calculating CV O = It can be calculated by (ρ O /A O )×100. Similarly, the coefficient of variation CV Ru of the Ru concentration is determined by calculating the average value (A Ru ) and standard deviation (σ Ru ) from the Ru concentrations (C Ru ) measured at multiple locations in the precursor material, and calculating CV Ru = (ρ It can be calculated by Ru /A Ru )×100. The present invention requires that both CV O and CV Ru be 10% or less. When at least one of CV 2 O and CV Ru exceeds 10%, the composition uniformity of the precursor is insufficient, making it difficult to obtain a suitable positive electrode active material according to the present invention.

尚、前駆物質の組成分析は、電子線プローブマイクロ分析(EPMA)、エネルギー分散型X線分析(EDX)、蛍光X線分析(FRX)、X線光電子分光分析(XPS)等の各種の分析方法が適用可能であり、各分析方法に応じたスキームでO及びRuの濃度を分析する。また、前駆物質の任意に複数個所分析するとき、分析箇所は5箇所以上設定することが好ましい。 The composition analysis of the precursor can be performed using various analytical methods such as electron probe microanalysis (EPMA), energy dispersive X-ray analysis (EDX), fluorescent X-ray analysis (FRX), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). is applicable, and the concentrations of O and Ru are analyzed using a scheme according to each analysis method. Furthermore, when a plurality of arbitrary locations of the precursor are analyzed, it is preferable to set five or more locations for analysis.

以上の工程で製造した前駆物質を加熱し焼成することで、本発明の正極活物質となるLiRuO複合酸化物が製造される。焼成工程における加熱温度は、700℃以上1000℃以下とする。700℃以下では複合酸化物生成のための固相反応が進行し難い。また、1000℃を超えたときはLiRuO複合酸化物の合成は可能であるが、サイクル性に乏しい正極活物質となることがある。この加熱温度は、800℃以上1000℃以下がより好ましい。未反応の原料化合物(例えば、炭酸Li等)の残留を防止するため、熱処理時間としては、1時間以上48時間以下とするのが好ましい。焼成工程の加熱手段として、電気炉、バッチ炉等の固定炉、ロータリーキルン等の回転炉、ローラーハースキルン等の連続炉といった一般的な熱処理装置を用いることができる。 By heating and baking the precursor material produced in the above steps, a Li 2 RuO 3 composite oxide, which becomes the positive electrode active material of the present invention, is produced. The heating temperature in the firing step is 700°C or more and 1000°C or less. At temperatures below 700°C, solid phase reactions for producing composite oxides are difficult to proceed. Moreover, when the temperature exceeds 1000° C., synthesis of Li 2 RuO 3 composite oxide is possible, but the positive electrode active material may have poor cycleability. This heating temperature is more preferably 800°C or more and 1000°C or less. In order to prevent unreacted raw material compounds (for example, Li carbonate, etc.) from remaining, the heat treatment time is preferably 1 hour or more and 48 hours or less. As a heating means for the firing step, general heat treatment equipment such as a fixed furnace such as an electric furnace or a batch furnace, a rotary furnace such as a rotary kiln, or a continuous furnace such as a roller hearth kiln can be used.

そして、この焼成工程は、大気中でも良いし、非酸化雰囲気で行っても良い。但し、非酸化性雰囲気で焼成すると、温度条件等によっては、LiRuO複合酸化物に積層欠陥が導入されることがある。そのため、焼成工程の好ましい雰囲気としては、大気中或いは酸素含有雰囲気が好ましい。 This firing step may be performed in the air or in a non-oxidizing atmosphere. However, if fired in a non-oxidizing atmosphere, stacking faults may be introduced into the Li 2 RuO 3 composite oxide depending on temperature conditions and the like. Therefore, the preferred atmosphere for the firing step is air or an oxygen-containing atmosphere.

以上の混合工程と焼成工程を経て、LiRuO複合酸化物を含む正極活物質を製造することができる。このLi遷移金属複合酸化物は、適宜に脱イオン水等による洗浄及び乾燥を行っても良い。また、製造した正極活物質をLi2次電池の正極とするために好適な粒径の粉末にするため、LiRuO複合酸化物を解砕し分級する等の後処理を行っても良い。 Through the above mixing step and firing step, a positive electrode active material containing the Li 2 RuO 3 composite oxide can be manufactured. This Li transition metal composite oxide may be washed with deionized water and dried as appropriate. Further, in order to make the manufactured positive electrode active material into powder with a suitable particle size for use as a positive electrode of a Li secondary battery, post-treatment such as crushing and classification of the Li 2 RuO 3 composite oxide may be performed.

(C)本発明に係る正極活物質を適用するLiイオン二次電池用の正極及びLiイオン二次電池
本発明に係る正極活物質は、一般的なLiイオン二次電池と同様の構成で、Liイオン二次電池用の正極及びLiイオン二次電池とすることができる。
(C) Positive electrode and Li ion secondary battery for Li-ion secondary batteries to which the positive electrode active material according to the present invention is applied The positive electrode active material according to the present invention has the same configuration as a general Li-ion secondary battery, It can be used as a positive electrode for a Li-ion secondary battery and a Li-ion secondary battery.

Liイオン二次電池用の正極は、本発明に係る正極活物質に加えて、導電材や結着剤等の成分により構成される。導電材としては、例えば、黒鉛、アセチレンブラック、ファーネスブラック等の炭素粉末や、カーボンウイスカー、炭素繊維、金属粉末、金属繊維、導電性セラミックス材料等の導電性材料の1種又は2種以上が挙げられる。また、結着剤には、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)、ポリエチレン、ポリプロピレンポリヘキサフルオロプロピレン、スチレン-ブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル、変性ポリアクリロニトリル等の1種又は2種以上が挙げられる。 A positive electrode for a Li-ion secondary battery is composed of components such as a conductive material and a binder in addition to the positive electrode active material according to the present invention. Examples of the conductive material include carbon powders such as graphite, acetylene black, and furnace black, and one or more conductive materials such as carbon whiskers, carbon fibers, metal powders, metal fibers, and conductive ceramic materials. It will be done. In addition, examples of the binder include one or two of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene polyhexafluoropropylene, styrene-butadiene rubber, polyacrylonitrile, modified polyacrylonitrile, etc. There are more than one species.

正極は、これらの各成分をN-メチルピロリドン、トルエン、水等の溶媒に混合して電極合剤を調製し、電極合剤をアルミニウム箔等の集電体(基材)に塗布して電極合剤層を形成し、更に、電極合剤層を加圧成形することで製造される。 The positive electrode is prepared by mixing each of these components with a solvent such as N-methylpyrrolidone, toluene, and water to prepare an electrode mixture, and applying the electrode mixture to a current collector (substrate) such as aluminum foil to form an electrode. It is manufactured by forming a mixture layer and then pressure-molding an electrode mixture layer.

また、Liイオン二次電池は、上記した本発明の正極活物質を含む正極、負極、電解質、セパレータを主要要素として構成される。 Moreover, the Li ion secondary battery is constructed with the positive electrode containing the above-described positive electrode active material of the present invention, a negative electrode, an electrolyte, and a separator as main elements.

負極は、負極活物質、導電材、結着剤等の成分により構成される。
負極活物質としては、グラファイト、ハードカーボン等の炭素材料の他、チタン酸Li等のチタン系材料、酸化ケイ素等のシリコン系材料等の公知の材料が使用できる。負極活物質は、充放電時にLiイオンを吸蔵・放出可能な材料・形態であれば特に限定されない。また、負極を構成する他の成分(負極活物質、導電材、結着剤等)は正極と同様とすることができる。そして、負極の製造プロセスも正極と同様となる。
The negative electrode is composed of components such as a negative electrode active material, a conductive material, and a binder.
As the negative electrode active material, known materials such as carbon materials such as graphite and hard carbon, titanium-based materials such as Li titanate, and silicon-based materials such as silicon oxide can be used. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it has a material and form that can absorb and release Li ions during charging and discharging. Further, other components constituting the negative electrode (negative electrode active material, conductive material, binder, etc.) can be the same as those of the positive electrode. The manufacturing process for the negative electrode is also similar to that for the positive electrode.

電解液についても、公知の構成の材料を使用することができる。電解液は、電解質と溶媒とで構成され、電解質としては、LiPF(ヘキサフルオロリン酸リチウム)、LiFSA(LiFSI:リチウムビス(フルオロスルホニル)アミド)、LiTFSI(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)、LiClO(過塩素酸リチウム)、LiBF(四フッ化ホウ酸リチウム)等が適用できる。また、溶媒としては、EC(エチレンカーボネート)、PC(プロピレンカーボネート)、DMC(ジメチルカーボネート)、EMC(エチルメチルカーボネート)、DEC(ジエチルカーボネート)、TMP(リン酸トリメチル)等が挙げられ、これらを単独或いは混合した溶媒を用いることができる。 As for the electrolytic solution, materials with known configurations can also be used. The electrolytic solution is composed of an electrolyte and a solvent, and the electrolyte includes LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate), LiFSA (LiFSI: lithium bis(fluorosulfonyl)amide), and LiTFSI (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide). , LiClO 4 (lithium perchlorate), LiBF 4 (lithium tetrafluoroborate), etc. can be applied. In addition, examples of the solvent include EC (ethylene carbonate), PC (propylene carbonate), DMC (dimethyl carbonate), EMC (ethyl methyl carbonate), DEC (diethyl carbonate), TMP (trimethyl phosphate), etc. A single solvent or a mixture of solvents can be used.

また、Liイオン二次電池その他の構成要素としては、セパレータ、端子、絶縁板、電池ケース(電池缶、電池蓋)等が挙げられるが、これらの部品も一般的に使用されるものが適用可能である。 In addition, other components of the Li-ion secondary battery include separators, terminals, insulating plates, battery cases (battery cans, battery lids), etc., but commonly used parts can be used for these parts. It is.

本発明の実施例として、上記した実施形態に係る正極活物質の製造工程と、前記正極活物質によるLiイオン二次電池の電気特性、リサイクル性の評価結果について説明する。 As an example of the present invention, the manufacturing process of the positive electrode active material according to the above-described embodiment, and the evaluation results of the electrical characteristics and recyclability of a Li ion secondary battery using the positive electrode active material will be described.

[正極活物質の製造]
炭酸Li(LiCO)粉末と酸化Ru(水和物:RuO・nHO)粉末とを混合して前駆物質6gを製造した。この実施例では、炭酸Li粉末のみ理論質量に対して3%多い量を混合している。炭酸Liと酸化Ruとの混合粉末からなる前駆物質を製造するための混合工程として、乳棒・乳鉢による粉砕・混合処理を10分間行い、前駆物質を製造した。この実施例では、SEM-EDXによる組成分析を行う観察領域を任意に5箇所設定し、それぞれの観察領域の視野全体での組成分析を行った。そして、5箇所の領域で得られた組成分析結果(O濃度(C)、Ru濃度(CRu):質量%)をもとに平均値(A、ARu:質量%)と標準偏差(ρ、ρRu)を求め、それらからO濃度及びRu濃度の変動係数(CV、CVRu)を算出した。この測定結果を表1に示す。また、図14は、本実施例の前駆物質のSEM像である。

[Manufacture of positive electrode active material]
6 g of a precursor was prepared by mixing Li carbonate (Li 2 CO 3 ) powder and Ru oxide (hydrate: RuO 2 .nH 2 O) powder. In this example, only the Li carbonate powder is mixed in an amount 3% larger than the theoretical mass. As a mixing step for producing a precursor consisting of a mixed powder of Li carbonate and Ru oxide, the precursor was produced by pulverizing and mixing using a pestle and mortar for 10 minutes. In this example, five observation areas for compositional analysis by SEM-EDX were arbitrarily set, and the composition analysis was performed over the entire field of view of each observation area. Then, based on the composition analysis results (O concentration (C O ), Ru concentration (C Ru ): mass %) obtained in the five regions, the average value (A O , A Ru : mass %) and standard deviation were calculated. (ρ O , ρ Ru ) were determined, and the coefficients of variation (CV O , CV Ru ) of the O concentration and Ru concentration were calculated from them. The measurement results are shown in Table 1. Moreover, FIG. 14 is a SEM image of the precursor material of this example.

Figure 2024005520000002
Figure 2024005520000002

表1で確認されるとおり、実施例の前駆物資においては、O濃度及びRu濃度の変動係数(CV、CVRu)のいずれもが10%以下となっている。 As confirmed in Table 1, in the precursor materials of Examples, both the coefficients of variation of O concentration and Ru concentration (CV O , CV Ru ) are 10% or less.

次に、上記の混合工程により製造した前駆物質を圧縮してペレットとした。そして、ペレット状の前駆物質を焼成してLiRuO複合酸化物を製造した。焼成工程の加熱条件は、大気中で昇温速度10℃/minで900℃になるまで加熱して900℃に到達後12時間加熱保持した。12時間の加熱後、炉冷にて室温まで冷却してLiRuO複合酸化物を取り出した。 Next, the precursor produced by the above mixing step was compressed into pellets. Then, the pellet-shaped precursor was fired to produce a Li 2 RuO 3 composite oxide. The heating conditions for the firing step were as follows: heating in the air at a temperature increase rate of 10° C./min until the temperature reached 900° C., and after reaching 900° C., heating was maintained for 12 hours. After heating for 12 hours, it was cooled to room temperature in a furnace and the Li 2 RuO 3 composite oxide was taken out.

本実施例では、焼成条件として、大気雰囲気下、加熱温度950℃又は1000℃、加熱時間をいずれも24時間とした2種のLiRuO複合酸化物を合成した。図15は、これらLiRuO複合酸化物のSEM像である。焼成条件によって粒径が異なる複合酸化物が製造可能であり、焼成条件を大気中950℃、24時間としたときは平均で2μmのLiRuO複合酸化物となる(実施例1)。一方、焼成条件を大気中1000℃、24時間としたときは平均で5μmのLiRuO複合酸化物が合成された(実施例2)。 In this example, two types of Li 2 RuO 3 composite oxides were synthesized under the firing conditions of an air atmosphere, a heating temperature of 950° C. or 1000° C., and a heating time of 24 hours. FIG. 15 is a SEM image of these Li 2 RuO 3 composite oxides. Composite oxides with different particle sizes can be produced depending on the firing conditions, and when the firing conditions are 950° C. in the air for 24 hours, a Li 2 RuO 3 composite oxide with an average size of 2 μm is obtained (Example 1). On the other hand, when the firing conditions were 1000° C. in the air for 24 hours, a Li 2 RuO 3 composite oxide with an average thickness of 5 μm was synthesized (Example 2).

図16は、実施例1、2のLiRuO複合酸化物のX線回折パターン(X線源:Cu Kα線)を示す。実施例1、2のLiRuO複合酸化物は、粒径は異なっているが、ピーク位置・ピーク強度に大きな差はなく、いずれもO3型構造に由来するLiRuO単相の回折パターンを示していた。 FIG. 16 shows the X-ray diffraction patterns (X-ray source: Cu Kα ray) of the Li 2 RuO 3 composite oxides of Examples 1 and 2. Although the Li 2 RuO 3 composite oxides of Examples 1 and 2 have different particle sizes, there is no large difference in peak position and peak intensity, and both are diffraction patterns of a single phase of Li 2 RuO 3 originating from an O3 type structure. It showed a pattern.

[電気化学的特性の評価]
本実施例の正極活物質について定電流充放電曲線を測定し、電気化学的特性を評価した。この評価試験においては、正極に、本実施例の正極活物質(AM)と導電材(アセチレンブラック:AB)と結着剤(ポリフッ化ビニリデン:PVDF)とを混合し炭素複合化処理を行ったものを使用している。試験装置の構成は下記のとおりである。
・セルタイプ:二極式電気化学セル(TJ-AC:有限会社日本トムセル製)
・正極:AM:AB:PVDF=80:10:10(wt%)
・対極:リチウム金属
・セパレータ:ポリオレフィン多孔膜(セルガード2500)+ガラスフィルター(GB-100R)
・電解液:1M-LiPF
[Evaluation of electrochemical properties]
A constant current charge/discharge curve was measured for the positive electrode active material of this example, and the electrochemical characteristics were evaluated. In this evaluation test, the positive electrode was subjected to carbon composite treatment by mixing the positive electrode active material (AM) of this example, a conductive material (acetylene black: AB), and a binder (polyvinylidene fluoride: PVDF). using something. The configuration of the test equipment is as follows.
・Cell type: Bipolar electrochemical cell (TJ-AC: manufactured by Nippon Tomcell Co., Ltd.)
・Positive electrode: AM:AB:PVDF=80:10:10 (wt%)
・Counter electrode: Lithium metal ・Separator: Polyolefin porous membrane (Celgard 2500) + glass filter (GB-100R)
・Electrolyte: 1M-LiPF 6

定電流充放電試験は、室温で電圧範囲2.2V-4.6V、電流密度30mA/cmとして初回充電で放電容量を測定した。そして、充放電を5サイクル、15サイクル、30サイクル行って電位-容量曲線を測定した。 In the constant current charge/discharge test, the discharge capacity was measured at room temperature with a voltage range of 2.2 V to 4.6 V and a current density of 30 mA/cm 2 at the first charge. Then, charging and discharging were performed for 5 cycles, 15 cycles, and 30 cycles, and the potential-capacity curve was measured.

図17は、本実施例(実施例1、2)の正極活物質(LiRuO複合酸化物)の定電流充放電曲線を示す。また、図18は、定電流充放電試験結果の結果から得られた、サイクル数と放電容量との関係を示すグラフを示す。これらの結果を参照すると、実施例1、2の正極活物質は、初回放電容量が225mAhg-1を超えており十分な容量を発揮する。また、容量維持率も高水準にあるといえる。粒子径が比較的小さい実施例1は、初回放電容量250mAhg-1を超える高容量を示す。そして、15サイクルまではわずかな容量劣化はみられるものの、それ以降は容量低下なく30サイクルまで安定的に充放電できることが確認できる。一方、粒径が大きい実施例2も、初回放電容量は実施例1より低いものの、30サイクルまで容量が全く劣化することはなくサイクル特性に優れていることが確認された。本発明のLiRuO複合酸化物は、粒径によって多少の傾向の相違はあるが、十分な放電容量とサイクル性を示すといえる。 FIG. 17 shows a constant current charge/discharge curve of the positive electrode active material (Li 2 RuO 3 composite oxide) of the present example (Examples 1 and 2). Moreover, FIG. 18 shows a graph showing the relationship between the number of cycles and the discharge capacity obtained from the results of the constant current charge/discharge test. Referring to these results, the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 have initial discharge capacities exceeding 225 mAhg −1 and exhibit sufficient capacity. It can also be said that the capacity retention rate is at a high level. Example 1, which has a relatively small particle size, exhibits a high initial discharge capacity exceeding 250 mAhg −1 . Although a slight capacity deterioration is observed up to the 15th cycle, it can be confirmed that the battery can be stably charged and discharged up to 30 cycles without any capacity deterioration thereafter. On the other hand, although the initial discharge capacity of Example 2, which had a larger particle size, was lower than that of Example 1, it was confirmed that the capacity did not deteriorate at all up to 30 cycles and had excellent cycle characteristics. It can be said that the Li 2 RuO 3 composite oxide of the present invention exhibits sufficient discharge capacity and cycleability, although there are some differences in tendency depending on the particle size.

次に、実施例2の正極活物質(LiRuO複合酸化物)について、試験温度を50℃としたときの定電流充放電曲線を測定した。その結果を図19に示し、この結果を基にしたサイクル数に対する放電容量とエネルギー密度との関係を図20に示す。尚、図19には、同条件で測定したMn系リチウム過剰正極活物質であるLi1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54の定電流充放電曲線の結果を示している。また、図20には、Mn系リチウム過剰正極活物質に加えて、更に、同条件で測定したNi系正極活物質であるLiNi0.815Co0.15Al0.035のサイクル性についての結果を示している。 Next, for the positive electrode active material (Li 2 RuO 3 composite oxide) of Example 2, a constant current charge/discharge curve was measured at a test temperature of 50°C. The results are shown in FIG. 19, and the relationship between the discharge capacity and energy density with respect to the number of cycles is shown in FIG. 20 based on the results. In addition, FIG. 19 shows the results of the galvanostatic charge-discharge curve of Li 1.2 Ni 0.13 Co 0.13 Mn 0.54 O 2 , which is a Mn-based lithium-excess positive electrode active material, measured under the same conditions. There is. In addition to the Mn-based lithium-excess positive electrode active material, FIG. 20 also shows the cyclability of the Ni-based positive electrode active material LiNi 0.815 Co 0.15 Al 0.035 O 2 measured under the same conditions. The results are shown below.

図19、20から、本実施例の正極活物質は、50℃の高温条件でリチウム基準の理論容量に迫る高容量を示す。また、本実施例の正極活物質は、100サイクルの充放電によっても容量劣化はみられず、極めて優れたリサイクル性を示すことが分かる。これに対して、Mn系リチウム過剰正極活物質(Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54)は、初回満充電時のエネルギー密度は最も高いが、サイクル数の増加に従う放エネルギー密度の低下を回避することはできない。また、Ni系正極活物質(LiNi0.815Co0.15Al0.035)は、現在、既に実用化されているLiイオン二次電池用正極活物質である。この従来の正極活物質は、50℃における初回放電容量及びサイクル性において、本実施例の正極活物質に対して大きく劣っていることが分かる。 19 and 20, the positive electrode active material of this example exhibits a high capacity approaching the theoretical capacity based on lithium under a high temperature condition of 50°C. Furthermore, the positive electrode active material of this example shows no capacity deterioration even after 100 cycles of charging and discharging, indicating that it exhibits extremely excellent recyclability. On the other hand, the Mn-based lithium-excess positive electrode active material (Li 1.2 Ni 0.13 Co 0.13 Mn 0.54 O 2 ) has the highest energy density at the first full charge, but the increase in the number of cycles It is not possible to avoid a decrease in the emitted energy density due to . Further, the Ni-based positive electrode active material (LiNi 0.815 Co 0.15 Al 0.035 O 2 ) is a positive electrode active material for Li-ion secondary batteries that has already been put into practical use. It can be seen that this conventional positive electrode active material is significantly inferior to the positive electrode active material of this example in terms of initial discharge capacity and cyclability at 50°C.

[熱安定性の評価]
本実施例の正極活物質を構成するLiRuO複合酸化物の高温下における安定性をより詳細に検討するため、加熱試験を行った。加熱試験では、窒素ガス吹付け型装置にて試料を加熱しつつin situ放射光X線回折をした。室温での分析後、100℃~500℃まで100℃間隔で加熱及び分析を行った。
[Evaluation of thermal stability]
A heating test was conducted to examine the stability of the Li 2 RuO 3 composite oxide constituting the positive electrode active material of this example at high temperatures in more detail. In the heating test, in situ synchrotron radiation X-ray diffraction was performed while heating the sample using a nitrogen gas blowing device. After analysis at room temperature, heating and analysis were performed at 100°C intervals from 100°C to 500°C.

図21は、本実施例のLiRuO複合酸化物を室温から500℃まで加熱したときの回折パターンを示す。図21から、LiRuO複合酸化物は、室温から300℃までの間ではO3型層構造を維持していることが分かる。400℃では、(003)ピークと超格子が消失していることから、この温度でO1型構造をベースとしつつカチオンの不規則配列が生じている。そして、500℃ではRuOのピークが明瞭に観察されることから、ここで酸素脱離に伴う分解が生じていると考えられる。以上のような本実施例のLiRuO複合酸化物の挙動について、例えば、LiNi系(LiNiO等)は、酸素脱離による分解(NiO形成が250℃~300℃で生じることが確認されている。本実施例のLiRuO複合酸化物は、LiNi系酸化物に対し、分解温度が200℃以上高く、熱安定性・耐久性が極めて高い正極活物質となるといえる。 FIG. 21 shows a diffraction pattern when the Li 2 RuO 3 composite oxide of this example was heated from room temperature to 500°C. From FIG. 21, it can be seen that the Li 2 RuO 3 composite oxide maintains the O3 type layer structure from room temperature to 300°C. At 400° C., the (003) peak and superlattice disappear, so at this temperature, an irregular arrangement of cations occurs based on the O1 type structure. Since a RuO 2 peak is clearly observed at 500° C., it is thought that decomposition due to oxygen elimination occurs here. Regarding the behavior of the Li 2 RuO 3 composite oxide of this example as described above, for example, it has been confirmed that LiNi-based (LiNiO 2 etc.) decomposes due to oxygen elimination (NiO formation occurs at 250°C to 300°C). The Li 2 RuO 3 composite oxide of this example has a decomposition temperature 200° C. or more higher than that of the LiNi-based oxide, and can be said to be a cathode active material with extremely high thermal stability and durability.

以上の検討結果から、本発明に係るLiRuO複合酸化物からなる正極活物質は、高温下にあっても好適な放電容量と高いサイクル性を有することが確認された。このように優れた特性が発現するのは、これまで述べたように、本発明に係るLiRuO複合酸化物は、充電過程で2molのLiが脱離する状態であっても、Ruイオンの適切な移動により層状構造を維持しつつ層間距離の減少が抑制されており、酸素イオンの脱離等による崩壊が抑制されていることによるものと考えられる。 From the above study results, it was confirmed that the positive electrode active material made of the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the present invention has a suitable discharge capacity and high cyclability even at high temperatures. The reason why such excellent characteristics are exhibited is that, as mentioned above, the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the present invention is capable of producing Ru ions even when 2 mol of Li is desorbed during the charging process. This is thought to be due to the fact that the decrease in interlayer distance is suppressed while maintaining the layered structure due to appropriate movement of , and collapse due to desorption of oxygen ions is suppressed.

比較例Comparative example

本願発明の正極活物質と対比する比較例として、以下の比較例の正極活物質を製造し、電気化学的特性を測定した。 As a comparative example to be compared with the positive electrode active material of the present invention, the following positive electrode active material was manufactured and its electrochemical properties were measured.

比較例1:実施例と同じ炭酸Li粉末と酸化Ru粉末とを混合して前駆物質を製造した。この比較例では、混合工程で実施例と同じ乳棒・乳鉢を使用しつつ粉砕・混合処理の時間を1分間とした。製造した前駆物質について、実施例と同様の方法でSEM-EDXによる組成分析を行った。組成分析の結果から得られた、前駆物質の酸素濃度の平均値(A、ARu)及び標準偏差(ρ、ρRu)とO濃度及びRu濃度の変動係数(CV、CVRu)を表2に示す。 Comparative Example 1 : A precursor was produced by mixing the same Li carbonate powder and Ru oxide powder as in the example. In this comparative example, the same pestle and mortar as in the example were used in the mixing step, and the grinding and mixing time was set to 1 minute. The composition of the produced precursor was analyzed by SEM-EDX in the same manner as in the examples. The average value (A O , A Ru ) and standard deviation (ρ O , ρ Ru ) of the oxygen concentration of the precursor and the coefficient of variation of the O concentration and Ru concentration (CV O , CV Ru ) obtained from the results of composition analysis. are shown in Table 2.

Figure 2024005520000003
Figure 2024005520000003

表2で示すとおり、比較例1の前駆物質は、CV及びCVRuのいずれもが10%を超えていた。そして、この前駆物質を実施例1と同様にして焼成処理して比較例1の正極活物質となるLiRuO複合酸化物を製造した。 As shown in Table 2, the precursor of Comparative Example 1 had both CV O and CV Ru exceeding 10%. Then, this precursor material was fired in the same manner as in Example 1 to produce a Li 2 RuO 3 composite oxide that would become the positive electrode active material of Comparative Example 1.

比較例2:実施例と同じ原料及び混合条件により、CV及びCVRuのいずれもが10%以下の前駆物質を製造した。この前駆物質を大気中、1050℃で24時間加熱し比較例1の正極活物質となるLiRuO複合酸化物を製造した。 Comparative Example 2 : Using the same raw materials and mixing conditions as in the example, a precursor containing 10% or less of both CV O and CV Ru was produced. This precursor material was heated in the air at 1050° C. for 24 hours to produce a Li 2 RuO 3 composite oxide that would become the positive electrode active material of Comparative Example 1.

[電気化学的特性の評価]
比較例1、2の正極活物質についての定電流充放電曲線を測定した。測定装置は上記実施例1と同じとし、測定条件として室温で電圧範囲2.2V-4.6V、電流密度30mA/cmとして初回満充電で放電容量を測定した。そして、充放電を13サイクル行って電位-容量曲線を測定した。この測定結果を図22に示す。図22には、同じ条件で測定した実施例1の定電流充放電曲線も示している。
[Evaluation of electrochemical properties]
Constant current charge/discharge curves for the positive electrode active materials of Comparative Examples 1 and 2 were measured. The measuring device was the same as in Example 1, and the measurement conditions were room temperature, voltage range of 2.2 V to 4.6 V, current density of 30 mA/cm 2 , and the discharge capacity was measured at the first full charge. Then, 13 cycles of charging and discharging were performed, and a potential-capacity curve was measured. The measurement results are shown in FIG. 22. FIG. 22 also shows the constant current charge/discharge curve of Example 1 measured under the same conditions.

図22から、比較例1の正極活物質は、初回放電容量が225mAhg-1を下回っており、本願実施例の正極活物質よりも低放電容量となっている。比較例1は、LiRuO複合酸化物を製造する焼成前の前駆物質において、CV及びCVRuのいずれもが10%超となっていたが、この組成の均一性が劣っていたことによる結果と考えられる。一方、比較例2は、焼成温度を1000℃超として製造したLiRuO複合酸化物である。比較例2の正極活物質は、初回放電容量が比較例1よりも低い上、サイクル特性においても劣っている。 From FIG. 22, the positive electrode active material of Comparative Example 1 has an initial discharge capacity of less than 225 mAhg −1 , which is lower than that of the positive electrode active material of the example of the present application. In Comparative Example 1, both CV O and CV Ru were over 10% in the precursor material before firing to produce the Li 2 RuO 3 composite oxide, but the uniformity of this composition was poor. This is considered to be the result of On the other hand, Comparative Example 2 is a Li 2 RuO 3 composite oxide manufactured at a firing temperature of over 1000°C. The positive electrode active material of Comparative Example 2 has a lower initial discharge capacity than Comparative Example 1, and is also inferior in cycle characteristics.

図23は、比較例1の正極活物質(LiRuO複合酸化物)の初回満充電後の放射光XRDによる回折パターンである。比較例1のLiRuO複合酸化物は、満充電後においてO1型構造を有し、この点は本発明と同様である。しかし、(110)ピークの強度(I110)が(113)ピークの強度(I113)よりも低く(I113/I110>1.0)、本発明とは逆となっている。Ruイオンの移動率について検討した図10を参照すると、比較例1でみられた(110)、(113)のピーク強度の関係は、Ruイオンの移動率が0%或いは20%未満であることを示唆している。比較例の正極活物質の特性が本実施形態より劣るのは、このRuイオンの移動が生じていないか、不十分であるかによると考えられる。このXRD回折パターンの傾向は、比較例2でも同様にみられた。本願実施例に係るLiRuO複合酸化物では、上述した初回充電過程での結晶構造の変化及びRuイオンの適切な移動による層間距離の維持が発現しており、これによる高容量且つサイクル性に優れた正極活物質となっているといえる。 FIG. 23 is a diffraction pattern of the positive electrode active material (Li 2 RuO 3 composite oxide) of Comparative Example 1 obtained by synchrotron radiation XRD after the first full charge. The Li 2 RuO 3 composite oxide of Comparative Example 1 has an O1 type structure after being fully charged, which is similar to the present invention. However, the intensity (I 110 ) of the ( 110 ) peak is lower than the intensity (I 113 ) of the ( 113 ) peak (I 113 /I 110 >1.0), which is the opposite of the present invention. Referring to FIG. 10, which examines the migration rate of Ru ions, the relationship between the peak intensities of (110) and (113) observed in Comparative Example 1 indicates that the migration rate of Ru ions is 0% or less than 20%. It suggests. The reason why the properties of the positive electrode active material of the comparative example are inferior to that of the present embodiment is considered to be because this movement of Ru ions does not occur or is insufficient. This tendency of the XRD diffraction pattern was also observed in Comparative Example 2 as well. In the Li 2 RuO 3 composite oxide according to the example of the present application, the interlayer distance is maintained due to the above-mentioned change in the crystal structure during the initial charging process and the appropriate movement of Ru ions, resulting in high capacity and cycleability. It can be said that it is an excellent positive electrode active material.

以上説明したように、本発明に係るLiイオン二次電池用の正極活物質は、LiRuOは充放電時の構造変化に起因してサイクル性に優れている。本発明に係る正極活物質は、Liイオン二次電池の正極に好適に対応することができ、各種の小型バッテリー、家庭用電源、車載用バッテリー等に広く利用可能である。 As explained above, in the positive electrode active material for Li ion secondary batteries according to the present invention, Li 2 RuO 3 has excellent cyclability due to structural changes during charging and discharging. The positive electrode active material according to the present invention can suitably be used as a positive electrode of a Li-ion secondary battery, and can be widely used in various small batteries, household power sources, vehicle batteries, and the like.

Claims (5)

層状岩塩型結晶構造を有するLiRuO複合酸化物からなるLiイオン二次電池用正極活物質において、前記LiRuO複合酸化物は、下記条件(i)及び(ii)を具備することを特徴とするLiイオン二次電池用正極活物質。
(i)初回満充電後のX線回折パターンに、イルメナイト型構造の(003)面の回折ピークが発現すること。
(ii)初回満充電後において前記LiRuO複合酸化物を構成するRuイオンの20%以上50%以下のRuイオンがLiイオンサイトへ移動すること。
In a positive electrode active material for a Li ion secondary battery comprising a Li 2 RuO 3 composite oxide having a layered rock salt type crystal structure, the Li 2 RuO 3 composite oxide satisfies the following conditions (i) and (ii). A positive electrode active material for Li-ion secondary batteries characterized by:
(i) A diffraction peak of the (003) plane of the ilmenite structure appears in the X-ray diffraction pattern after the first full charge.
(ii) After the first full charge, 20% to 50% of Ru ions constituting the Li 2 RuO 3 composite oxide move to Li ion sites.
LiRuO複合酸化物が、更に、下記条件(iii)を具備する請求項1記載のLiイオン二次電池用正極活物質。
(iii)初回満充電前の結晶構造は層状岩塩型結晶構造であり、そのときのX線回折パターンに(002)面の回折ピークが発現しており、
初回充電により1molのLiイオンが脱離したときの結晶構造がイルメナイト型構造を含み、そのときのX線回折パターンに前記(002)面の回折ピークが発現していると共に当該(002)面の回折ピークのCu Kα線によるピーク位置(2θ)が、初回充電前の前記(002)面のピーク位置(2θ)に対して1°以下シフトしていること。
The positive electrode active material for a Li ion secondary battery according to claim 1, wherein the Li 2 RuO 3 composite oxide further satisfies the following condition (iii).
(iii) The crystal structure before the first full charge is a layered rock salt type crystal structure, and the diffraction peak of the (002) plane appears in the X-ray diffraction pattern at that time.
When 1 mol of Li ions are desorbed by initial charging, the crystal structure includes an ilmenite structure, and the X-ray diffraction pattern at that time shows the diffraction peak of the (002) plane, and The peak position (2θ) of the diffraction peak due to Cu Kα rays is shifted by 1° or less with respect to the peak position (2θ) of the (002) plane before the first charge.
条件(ii)において、初回満充電後に移動したRuイオン同士の間隔が0.7Å以上1.3Å以下である請求項1又は請求項2記載のLiイオン二次電池用正極活物質。 The positive electrode active material for a Li-ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein in condition (ii), the distance between Ru ions that have moved after the first full charge is 0.7 Å or more and 1.3 Å or less. 初回満充電後のX線回折パターンにおける(113)面の回折強度I113と(110)面の回折強度I110との比(I113/I110)が、0.5以上1.0以下である請求項1又は請求項2記載のLiイオン二次電池用正極活物質。 The ratio (I 113 /I 110 ) of the diffraction intensity I 113 of the (113) plane to the diffraction intensity I 110 of the ( 110 ) plane in the X-ray diffraction pattern after the first full charge is 0.5 or more and 1.0 or less. A positive electrode active material for a Li ion secondary battery according to claim 1 or 2. 請求項1記載のLiイオン二次電池用正極活物質の製造方法であって、
Li化合物とRu化合物とを混合して前駆物質を製造する混合工程、
前記前駆物質を加熱焼成することでLiRuO複合酸化物とする焼成工程、を含み、
前記混合工程は、前記前駆物質の任意の複数箇所を組成分析したとき、O濃度の変動係数CV及びRu濃度の変動係数CVRuの双方が10%以下となるまでLi化合物とRu化合物とを混合する工程であり、
前記焼成工程は、前記前駆物質を700℃以上1000℃以下の温度で加熱する工程であるLi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 Li ion secondary battery according to claim 1, comprising:
a mixing step of mixing a Li compound and a Ru compound to produce a precursor;
A firing step of heating and firing the precursor to obtain a Li 2 RuO 3 composite oxide,
In the mixing step, the Li compound and the Ru compound are mixed until both the coefficient of variation CV O of the O concentration and the coefficient of variation CV Ru of the Ru concentration become 10% or less when the composition of arbitrary plural locations of the precursor material is analyzed. It is a mixing process,
The method for manufacturing a positive electrode active material for a Li ion secondary battery, wherein the firing step is a step of heating the precursor material at a temperature of 700° C. or higher and 1000° C. or lower.


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