JP2024025928A - Positive electrode active material mixture for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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

Info

Publication number
JP2024025928A
JP2024025928A JP2022129312A JP2022129312A JP2024025928A JP 2024025928 A JP2024025928 A JP 2024025928A JP 2022129312 A JP2022129312 A JP 2022129312A JP 2022129312 A JP2022129312 A JP 2022129312A JP 2024025928 A JP2024025928 A JP 2024025928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
carbon
positive electrode
carbon coating
ion secondary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022129312A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
麻由 塩▲崎▼
Mayu Shiozaki
弘樹 山下
Hiroki Yamashita
剛章 大神
Takeaki Ogami
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2022129312A priority Critical patent/JP2024025928A/en
Publication of JP2024025928A publication Critical patent/JP2024025928A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery, capable of having both high discharge capacity and excellent thermal stability in an obtained lithium ion secondary battery while using a layered lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (NMC), and a manufacturing method thereof.
SOLUTION: A positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery is a mixture of a particle A that is represented by formula (A): LiNiaCobMncM1 wO2 and a particle B that is represented by formula (B): LifMngFehM2 xPO4, and that is an aggregate of primary particles b in which carbon covers part of a particle surface and connects between particles, the particle B including a void surrounded by the primary particles b. In a cross section of the particle B, the ratio of an area occupied by carbon in an area of the void surrounded by the primary particles b is 10% or more when the area of the void is made to be 100%, and the content of the particle B in the total amount of the mixture is 10 mass% or more and less than 30 mass%.
SELECTED DRAWING: Figure 2
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池の放電容量を高めつつ優れた熱的安定性を確保することのできるリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery that can ensure excellent thermal stability while increasing the discharge capacity of the lithium ion secondary battery, and a method for manufacturing the same.

層状型リチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物(NMC)等の層状型リチウム複合酸化物は、放電容量及び質量エネルギー密度が高く、リチウムイオン二次電池を構成できる有用な正極活物質材料として広く用いられている。その一方で、こうした層状型リチウム複合酸化物を用いると、良好な熱的安定性を充分に確保するのが困難となることから、熱的安定性の高いオリビン型正極材料をさらに添加する技術が種々開発されている。 Layered lithium composite oxides such as layered lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxides (NMC) have high discharge capacity and mass-energy density, and are widely used as useful positive electrode active materials that can be used to construct lithium-ion secondary batteries. It is used. On the other hand, when such layered lithium composite oxides are used, it is difficult to sufficiently ensure good thermal stability, so technology to further add an olivine-type positive electrode material with high thermal stability is needed. Various types have been developed.

例えば、特許文献1には、平均粒子径や体積抵抗を制御しつつ、NMCと炭素で被覆したリチウム金属リン酸化合物とを含む正極活物質層を具備する正極が開示されており、また特許文献2には、体積抵抗率や含有量を制御しつつ、NMCと炭素で被覆したオリビン型リン酸化合物からなるリン酸炭素複合体とを有する正極が開示されており、いずれも熱的安定性等の改善を試みている。
さらに特許文献3には、NMCである第1正極活物質とオリビン構造を有する第2正極活物質とを含む混合正極活物質が開示されており、安定的な出力特性の発現を図っている。
For example, Patent Document 1 discloses a positive electrode comprising a positive electrode active material layer containing NMC and a lithium metal phosphate compound coated with carbon while controlling the average particle diameter and volume resistance; No. 2 discloses a positive electrode having a phosphate-carbon composite consisting of NMC and an olivine-type phosphoric acid compound coated with carbon while controlling the volume resistivity and content, and both of them have thermal stability etc. We are trying to improve this.
Furthermore, Patent Document 3 discloses a mixed positive electrode active material that includes a first positive electrode active material that is NMC and a second positive electrode active material that has an olivine structure, and is intended to exhibit stable output characteristics.

特開2018-037380号公報JP2018-037380A 国際公報第2016/139957号International Publication No. 2016/139957 特表2015-519005号公報Special table 2015-519005 publication

しかしながら、上記いずれの特許文献に記載の技術であっても、放電容量についてはNMC単独で用いた正極材料よりも低下するおそれがあり、依然として改善の余地がある。 However, even with the techniques described in any of the above patent documents, the discharge capacity may be lower than that of a positive electrode material using NMC alone, and there is still room for improvement.

したがって、本発明の課題は、NMCを用いつつ、得られるリチウムイオン二次電池において、高い放電容量と優れた熱的安定性とをともに兼ね備えることのできる、リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体、及びその製造方法に関する。 Therefore, an object of the present invention is to create a positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries that can have both high discharge capacity and excellent thermal stability in the resulting lithium ion secondary battery while using NMC. body and its manufacturing method.

そこで本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、Ni含有率が特定の範囲内であるNMCと、炭素を含有する特定のオリビン型リン酸遷移金属リチウム(LMFP)とを特定の量的関係にて含有することにより、得られるリチウムイオン二次電池において、高い放電容量を保持しつつ優れた熱的安定性を発現することのできるリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を見出した。 Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have developed NMC with a Ni content within a specific range and a specific olivine-type lithium transition metal phosphate (LMFP) containing carbon. A positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries that can exhibit excellent thermal stability while maintaining high discharge capacity in the resulting lithium ion secondary batteries by containing them in a specific quantitative relationship. I found my body.

すなわち、本発明は、下記式(A):
LiNiCoMn ・・・(A)
(式(A)中、MはMg、Ti、Nb、Fe、Cr、Si、Al、Ga、V、Zn、Cu、Sr、Mo、Zr、Sn、Ta、W、La、Ce、Pb、Bi及びGeから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。a、b、c及びwは、0.3≦a<1、0<b≦0.7、0<c≦0.7、0≦w≦0.3、3a+3b+3c+(Mの価数)×w=3、かつ0.3≦a/(a+b+c)<0.7を満たす数を示す。)
で表される粒子Aと、
下記式(B):
LiMnFe PO4・・・(B)
(式(B)中、MはMg、Al、Ti、Cu、Zn、Nb、Co、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd及びGdから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。f、g、h及びxは、0<f≦1.2、0.3≦g≦1.2、0.2≦h≦1.2、0≦x≦0.3を満たし、かつf+(Mnの価数)×g+(Feの価数)×h+(Mの価数)×x=3を満たす数を示す。)
で表され、炭素が粒子表面の一部を被覆しつつ粒子間を繋いでなる一次粒子bの凝集体であり、かつ一次粒子bに包囲されてなる空隙が内在する粒子B
との混合体であって、
粒子Bの断面において、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合が10%以上であり、
混合体全量中における粒子Bの含有量が10質量%以上30質量%未満であるリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を提供するものである。
That is, the present invention provides the following formula (A):
LiNia Co b Mn c M 1 w O 2 ...(A)
(In formula (A), M1 is Mg, Ti, Nb, Fe, Cr, Si, Al, Ga, V, Zn, Cu, Sr, Mo, Zr, Sn, Ta, W, La, Ce, Pb, Represents one or more elements selected from Bi and Ge. a, b, c and w are 0.3≦a<1, 0<b≦0.7, 0<c≦0.7, Indicates a number that satisfies 0≦w≦0.3, 3a+3b+3c+(valence of M1 )×w=3, and 0.3≦a/(a+b+c)<0.7.)
A particle A represented by
The following formula (B):
Li f Mn g Fe h M 2 x PO 4 ...(B)
(In formula (B), M2 is Mg, Al, Ti, Cu, Zn, Nb, Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, and Gd. Indicates one or more selected elements.f, g, h and x are 0<f≦1.2, 0.3≦g≦1.2, 0.2≦h≦1.2, Indicates a number that satisfies 0≦x≦0.3 and satisfies f+(valence of Mn)×g+(valence of Fe)×h+(valence of M2 )×x=3.)
Particle B is an aggregate of primary particles b, which is represented by carbon covering a part of the particle surface and connecting the particles, and has internal voids surrounded by the primary particles b.
A mixture of
In the cross section of particle B, the area ratio occupied by carbon in 100% of the area of voids surrounded by primary particles b is 10% or more,
The present invention provides a positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery in which the content of particles B in the total amount of the mixture is 10% by mass or more and less than 30% by mass.

また、本発明は、次の工程(I)~(V):
(I)リチウム化合物、少なくともマンガン化合物及び鉄化合物を含む金属化合物、リン酸化合物、炭素被覆剤X1、並びに水を添加してスラリー水iを得た後、水熱反応に付して、一次粒子bの予備粒子bxを得る工程
(II)得られた一次粒子bの予備粒子bx、炭素被覆剤X2、炭素被覆阻害剤Y、並びに水を添加してスラリー水iiを得る工程
(III)得られたスラリー水iiを噴霧乾燥に付して造粒体bzを得る工程
(IV)得られた造粒体bzを焼成して粒子Bを得る工程
(V)得られた粒子Bと、粒子Aとを、リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体全量中における粒子Bの含有量が10質量%以上30質量%未満となる量で混合する工程
を備え、
炭素被覆剤X1及び炭素被覆剤X2が、糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料であり、炭素被覆剤X1の添加量と炭素被覆剤X2の添加量との質量比(X1/X2)が0.05~9.0であり、かつ
炭素被覆阻害剤Yが、糖類以外のポリオール、アミン、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上の炭素材料である、上記リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体の製造方法を提供するものである。
Further, the present invention provides the following steps (I) to (V):
(I) After adding a lithium compound, a metal compound containing at least a manganese compound and an iron compound, a phosphoric acid compound, a carbon coating material X1, and water to obtain slurry water i, it is subjected to a hydrothermal reaction to form primary particles. Step of obtaining preliminary particles bx of primary particles b (II) Step of obtaining slurry water ii by adding preliminary particles bx of the obtained primary particles b, carbon coating agent X2, carbon coating inhibitor Y, and water (III) Step of obtaining slurry water ii of obtained primary particles b A step of spray-drying the slurry water ii to obtain granules bz. (IV) A step of firing the obtained granules bz to obtain particles B. and mixing in an amount such that the content of particles B in the total amount of the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries is 10% by mass or more and less than 30% by mass,
Carbon coating agent X1 and carbon coating agent X2 are one or more types of carbon materials selected from saccharides, and the mass ratio of the amount of carbon coating agent X1 added to the amount of carbon coating agent X2 added (X1/X2 ) is 0.05 to 9.0, and the carbon coating inhibitor Y is one or more carbon materials selected from polyols other than sugars, amines, and amides. The present invention provides a method for producing a positive electrode active material mixture for use in the present invention.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体によれば、得られるリチウムイオン二次電池において、LMFPによる放電容量を充分に引き出し、NMCを単独で用いた場合と同程度以上の放電容量を確保することができるとともに、優れた熱的安定性をも発現することができる。 According to the positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery of the present invention, in the obtained lithium ion secondary battery, the discharge capacity by LMFP is fully brought out, and the discharge capacity is comparable or higher than when NMC is used alone. In addition to being able to ensure this, it is also possible to exhibit excellent thermal stability.

製造例3により得られた粒子B1を形成してなる一次粒子b表面のTEM写真である。xnは、炭素が被覆されていない一次粒子bの表面の周長さを示し、xcは、炭素が被覆されてなる一次粒子bの表面の周長さを示す。3 is a TEM photograph of the surface of primary particles b formed by forming particles B1 obtained in Production Example 3. xn indicates the circumferential length of the surface of primary particle b that is not coated with carbon, and xc indicates the circumferential length of the surface of primary particle b that is coated with carbon. 製造例3により得られた粒子B1の断面において、一次粒子bに包囲されてなる空隙を示すTEM写真である。gは、一次粒子bに包囲されてなる空隙を示し、crは、炭素が占める領域を示す。3 is a TEM photograph showing voids surrounded by primary particles b in a cross section of particles B1 obtained in Production Example 3. g indicates a void surrounded by primary particles b, and cr indicates a region occupied by carbon.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体は、下記式(A):
LiNiCoMn ・・・(A)
(式(A)中、MはMg、Ti、Nb、Fe、Cr、Si、Al、Ga、V、Zn、Cu、Sr、Mo、Zr、Sn、Ta、W、La、Ce、Pb、Bi及びGeから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。a、b、c及びwは、0.3≦a<1、0<b≦0.7、0<c≦0.7、0≦w≦0.3、3a+3b+3c+(Mの価数)×w=3、かつ0.3≦a/(a+b+c)<0.7を満たす数を示す。)
で表される粒子Aと、
下記式(B):
LiMnFe PO4・・・(B)
(式(B)中、MはMg、Al、Ti、Cu、Zn、Nb、Co、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd及びGdから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。f、g、h及びxは、0<f≦1.2、0.3≦g≦1.2、0.2≦h≦1.2、0≦x≦0.3を満たし、かつf+(Mnの価数)×g+(Feの価数)×h+(Mの価数)×x=3を満たす数を示す。)
で表され、炭素が粒子表面の一部を被覆しつつ粒子間を繋いでなる一次粒子bの凝集体であり、かつ一次粒子bに包囲されてなる空隙が内在する粒子B
との混合体であって、
粒子Bの断面において、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合が10%以上であり、
混合体全量中における粒子Bの含有量が10質量%以上30質量%未満である。
The present invention will be explained in detail below.
The positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention has the following formula (A):
LiNia Co b Mn c M 1 w O 2 ...(A)
(In formula (A), M1 is Mg, Ti, Nb, Fe, Cr, Si, Al, Ga, V, Zn, Cu, Sr, Mo, Zr, Sn, Ta, W, La, Ce, Pb, Represents one or more elements selected from Bi and Ge. a, b, c and w are 0.3≦a<1, 0<b≦0.7, 0<c≦0.7, Indicates a number that satisfies 0≦w≦0.3, 3a+3b+3c+(valence of M1 )×w=3, and 0.3≦a/(a+b+c)<0.7.)
A particle A represented by
The following formula (B):
Li f Mn g Fe h M 2 x PO 4 ...(B)
(In formula (B), M2 is Mg, Al, Ti, Cu, Zn, Nb, Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, and Gd. Indicates one or more selected elements.f, g, h and x are 0<f≦1.2, 0.3≦g≦1.2, 0.2≦h≦1.2, Indicates a number that satisfies 0≦x≦0.3 and satisfies f+(valence of Mn)×g+(valence of Fe)×h+(valence of M2 )×x=3.)
Particle B is an aggregate of primary particles b, which is represented by carbon covering a part of the particle surface and connecting the particles, and has internal voids surrounded by the primary particles b.
A mixture of
In the cross section of particle B, the area ratio occupied by carbon in 100% of the area of voids surrounded by primary particles b is 10% or more,
The content of particles B in the total amount of the mixture is 10% by mass or more and less than 30% by mass.

このように、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体は、Ni含有率が特定の範囲内のNMCの粒子Aと、特異な形態で粒子表面に炭素が被覆してなる一次粒子が凝集してなるLMFPの粒子Bとを特定の量で含有する、粒子Aと粒子Bとの混合体であることから、得られるリチウムイオン二次電池において、放電容量を不要に低下させることなく、熱的安定性を有効に高めることができる。 As described above, the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention consists of NMC particles A having a Ni content within a specific range, and primary particles whose surfaces are coated with carbon in a unique form. Since it is a mixture of particles A and particles B that contain a specific amount of LMFP particles B formed by agglomeration of , thermal stability can be effectively increased.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を構成する粒子Aは、下記式(A)で表される。
LiNiCoMn ・・・(A)
(式(A)中、MはMg、Ti、Nb、Fe、Cr、Si、Al、Ga、V、Zn、Cu、Sr、Mo、Zr、Sn、Ta、W、La、Ce、Pb、Bi及びGeから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。a、b、c及びwは、0.3≦a<1、0<b≦0.7、0<c≦0.7、0≦w≦0.3、3a+3b+3c+(Mの価数)×w=3、かつ0.3≦a/(a+b+c)<0.7を満たす数を示す。)
Particles A constituting the positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery of the present invention are represented by the following formula (A).
LiNia Co b Mn c M 1 w O 2 ...(A)
(In formula (A), M1 is Mg, Ti, Nb, Fe, Cr, Si, Al, Ga, V, Zn, Cu, Sr, Mo, Zr, Sn, Ta, W, La, Ce, Pb, Represents one or more elements selected from Bi and Ge. a, b, c and w are 0.3≦a<1, 0<b≦0.7, 0<c≦0.7, Indicates a number that satisfies 0≦w≦0.3, 3a+3b+3c+(valence of M1 )×w=3, and 0.3≦a/(a+b+c)<0.7.)

上記式(A)で表される粒子Aは、Li-Ni-Co-Mn酸化物粒子(NMC粒子)、いわゆるリチウム複合酸化物粒子であって、一次粒子の凝集体であり、かつ層状型岩塩構造を有する粒子である。そして、式(A)中のa、b、及びcが0.3≦a/(a+b+c)<0.7を満たすとおり、Ni、Co、及びMnの総モル量におけるNiのモル量が30%以上70%未満なる限られた量の粒子である。かかる粒子Aとともに後述する粒子Bを特定の量で含有することにより、放電容量の不要な低下を有効に防止しながら、熱的安定性の向上を図ることができる。 The particles A represented by the above formula (A) are Li-Ni-Co-Mn oxide particles (NMC particles), so-called lithium composite oxide particles, which are aggregates of primary particles, and are layered rock salt particles. They are particles with a structure. Then, as a, b, and c in formula (A) satisfy 0.3≦a/(a+b+c)<0.7, the molar amount of Ni in the total molar amount of Ni, Co, and Mn is 30%. The amount of particles is limited to less than 70%. By containing particles B, which will be described later, in a specific amount together with particles A, thermal stability can be improved while effectively preventing an unnecessary decrease in discharge capacity.

式(A)中のMは、Mg、Ti、Nb、Fe、Cr、Si、Al、Ga、V、Zn、Cu、Sr、Mo、Zr、Sn、Ta、W、La、Ce、Pb、Bi及びGeから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。
また、上記式(A)中のa、b、c、wは、0.3≦a<1、0<b≦0.7、0<c≦0.7、0≦w≦0.3、かつ3a+3b+3c+(Mの価数)×w=3、かつ0.3≦a/(a+b+c)<0.7を満たす数である。
M1 in formula (A) is Mg, Ti, Nb, Fe, Cr, Si, Al, Ga, V, Zn, Cu, Sr, Mo, Zr, Sn, Ta, W, La, Ce, Pb, Indicates one or more elements selected from Bi and Ge.
In addition, a, b, c, and w in the above formula (A) are 0.3≦a<1, 0<b≦0.7, 0<c≦0.7, 0≦w≦0.3, and 3a+3b+3c+(valence of M1 )×w=3, and the number satisfies 0.3≦a/(a+b+c)<0.7.

粒子Aにおいて、Ni、Co及びMnは、電子伝導性に優れ、電池容量及び出力特性に寄与することが知られている。また、熱的安定性の観点からは、かかる遷移元素の一部が他の金属元素Mにより置換されていることが好ましい。これら金属元素Mにより置換されることにより、粒子Aの結晶構造が安定化されるため、充放電を繰り返しても結晶構造の破壊が抑制でき、優れた熱的安定性を確保し得ると考えられる。
なかでも、上記式(A)中のa、b及びcは、好ましくは0.35≦a/(a+b+c)≦0.65を満たす数であり、より好ましくは0.45≦a/(a+b+c)≦0.60を満たす数である。
In particle A, Ni, Co, and Mn are known to have excellent electronic conductivity and contribute to battery capacity and output characteristics. Further, from the viewpoint of thermal stability, it is preferable that a part of the transition element is replaced by another metal element M1 . Since the crystal structure of particle A is stabilized by substitution with these metal elements M1 , it is thought that destruction of the crystal structure can be suppressed even after repeated charging and discharging, and excellent thermal stability can be ensured. It will be done.
Among these, a, b and c in the above formula (A) preferably satisfy 0.35≦a/(a+b+c)≦0.65, more preferably 0.45≦a/(a+b+c). The number satisfies ≦0.60.

かかる粒子Aとしては、具体的には、例えばLiNi0.33Co0.33Mn0.34、LiNi0.4Co0.3Mn0.3、LiNi0.5Co0.3Mn0.2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.6Co0.19Mn0.2Al0.01、LiNi0.6Co0.19Mn0.2Mg0.01、LiNi0.33Co0.31Mn0.33Mg0.03、又はLiNi0.33Co0.31Mn0.33Zn0.03等が挙げられる。なかでも、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.5Co0.3Mn0.2、LiNi0.33Co0.33Mn0.34、LiNi0.33Co0.31Mn0.33Mg0.03からなる粒子が好ましい。 Specifically, such particles A include, for example, LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.34 O 2 , LiNi 0.4 Co 0.3 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.19 Mn 0.2 Al 0.01 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.19 Mn 0.2 Mg 0.01 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.31 Mn 0.33 Mg 0.03 O 2 , or LiNi 0.33 Co 0.31 Mn 0.33 Zn 0.03 O 2 etc. Can be mentioned. Among them, LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.34 O 2 , LiNi 0 Particles consisting of .33 Co 0.31 Mn 0.33 Mg 0.03 O 2 are preferred.

さらに、粒子Aは、互いに組成が異なるコア部(内部)とシェル部(表層部)とを有するコア-シェル構造を形成していてもよい。このコア-シェル構造を形成してなる粒子Aとすることによって、電解液に溶出しやすいNi濃度の高いNMC系複合酸化物粒子をコア部に配置し、電解液に接するシェル部にはNi濃度の低いNMC系複合酸化物粒子を配置することができるので、電解液への粒子Aからの金属成分(Ni、Mn、Co、M)の溶出を抑制することができる。このとき、コア部は1相であってもよいし、組成の異なる2相以上で構成していてもよい。コア部を2相以上で構成する態様として、同心円状に複数の相が層状となって積層された構造でもよいし、コア部の表面から中心部に向けて遷移的に組成が変化する構造でもよい。
さらに、シェル部は、コア部の外側に形成されてなるものであればよく、コア部同様に1相であってもよいし、組成の異なる2相以上で構成していてもよい。
Furthermore, the particles A may form a core-shell structure having a core portion (inside) and a shell portion (surface layer portion) having mutually different compositions. By forming particles A with this core-shell structure, NMC-based composite oxide particles with a high Ni concentration that are easily eluted into the electrolyte are arranged in the core part, and the shell part in contact with the electrolyte has a Ni concentration. Since the NMC-based composite oxide particles having a low MC can be arranged, the elution of metal components (Ni, Mn, Co, M 1 ) from the particles A into the electrolytic solution can be suppressed. At this time, the core portion may be composed of one phase, or may be composed of two or more phases having different compositions. As an embodiment in which the core part is composed of two or more phases, it may be a structure in which a plurality of phases are laminated in concentric circles, or a structure in which the composition changes transitionally from the surface of the core part toward the center part. good.
Further, the shell portion may be formed outside the core portion, and may be formed of one phase like the core portion, or may be formed of two or more phases having different compositions.

さらに、粒子Aは、金属酸化物、金属フッ化物又は金属リン酸塩で被覆されていてもよい。これら金属酸化物、金属フッ化物又は金属リン酸塩でNMC粒子を被覆することによって、電解液へのNMC粒子からの金属成分(Ni、Mn、Co、M)の溶出を抑制することができる。かかる被覆物としては、CeO、SiO、MgO、Al、ZrO、TiO、ZnO、RuO、SnO、CoO、Nb、CuO、V、MoO、La、WO、AlF、NiF、MgF、LiF、LiPO、Li、LiPO、LiPOF、及びLiPOから選択される1種又は2種以上、或いはこれらの複合化物を用いることができる。 Furthermore, particles A may be coated with metal oxides, metal fluorides or metal phosphates. By coating the NMC particles with these metal oxides, metal fluorides, or metal phosphates, it is possible to suppress the elution of metal components (Ni, Mn, Co, M 1 ) from the NMC particles into the electrolyte. . Such coatings include CeO2 , SiO2 , MgO , Al2O3 , ZrO2, TiO2 , ZnO, RuO2 , SnO2 , CoO, Nb2O5 , CuO , V2O5 , MoO3 , 1 selected from La 2 O 3 , WO 3 , AlF 3 , NiF 2 , MgF 2 , LiF, Li 3 PO 4 , Li 4 P 2 O 7 , LiPO 3 , Li 2 PO 3 F, and LiPO 2 F 2 A species, two or more species, or a composite thereof can be used.

粒子Aの一次粒子としての平均粒径は、リチウムイオンの挿入及び脱離に伴う上記一次粒子の膨張収縮量を抑制することができ、粒子割れを有効に防止する観点、及びハンドリングの観点から、50nm~500nmであり、より好ましくは50nm~300nmである。
また、上記一次粒子の凝集体(二次粒子)である粒子Aの平均粒径(単に「粒子Aの平均粒径」という)は、優れた熱的安定性の付与を確保する観点、及びハンドリングの観点から、好ましくは3μm~20μmであり、より好ましくは5μm~15μmである。
ここで、粒子Aにおける「平均粒径」とは、レーザー回折・散乱法に基づく体積基準の粒度分布により得られるD50値(累積50%での粒径(メジアン径))を意味する。
The average particle size of the particles A as primary particles can suppress the amount of expansion and contraction of the primary particles due to insertion and desorption of lithium ions, and from the viewpoint of effectively preventing particle cracking and from the viewpoint of handling, It is 50 nm to 500 nm, more preferably 50 nm to 300 nm.
In addition, the average particle size of particles A (simply referred to as "average particle size of particles A"), which are aggregates (secondary particles) of the above-mentioned primary particles, is determined from the viewpoint of ensuring excellent thermal stability and handling. From this viewpoint, the thickness is preferably 3 μm to 20 μm, more preferably 5 μm to 15 μm.
Here, the "average particle size" of particles A means the D 50 value (particle size at 50% cumulative value (median diameter)) obtained from a volume-based particle size distribution based on a laser diffraction/scattering method.

粒子Aのタップ密度は、高い放電容量を確保する観点、及びハンドリングの観点から、好ましくは1.5g/cm~3.5g/cmであり、より好ましくは2.0g/cm~3.0g/cmである。
なお、タップ密度とは、以下同様、JIS R 1628「ファインセラミックス粉末のかさ密度測定方法」に規定される方法により測定される「タップかさ密度」を意味する。
The tap density of particles A is preferably 1.5 g/cm 3 to 3.5 g/cm 3 , more preferably 2.0 g/cm 3 to 3 , from the viewpoint of ensuring high discharge capacity and handling. .0g/ cm3 .
Hereinafter, the tap density means the "tapped bulk density" measured by the method specified in JIS R 1628 "Method for Measuring Bulk Density of Fine Ceramic Powders".

なお、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体は、粒子Aと粒子Bからなるため、かかる混合体全量中における粒子Aの含有量は、後述する粒子Bの残部であればよい。 In addition, since the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention consists of particles A and particles B, the content of particles A in the total amount of the mixture may be the remainder of particles B described below. .

粒子Aは、例えば、以下の製造方法により得ることができる。
具体的には、ニッケル化合物、コバルト化合物、マンガン化合物、及び水を添加してスラリー水aを調製し、かかるスラリー水aをろ過・乾燥して混合物Aを得る工程(Ia)、得られた混合物Aにリチウム化合物を添加して混合し、次いで焼成する工程(IIa)を備える製造方法である。
Particles A can be obtained, for example, by the following manufacturing method.
Specifically, a step (Ia) of preparing a slurry water a by adding a nickel compound, a cobalt compound, a manganese compound, and water, filtering and drying the slurry water a to obtain a mixture A, and the obtained mixture This manufacturing method includes a step (IIa) of adding and mixing a lithium compound to A and then firing.

工程(Ia)において用いるニッケル化合物としては、硫酸ニッケル、酢酸ニッケル等が挙げられ、これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸ニッケルが好ましい。
コバルト化合物としては、酢酸コバルト、硝酸コバルト、硫酸コバルト等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸コバルトが好ましい。
マンガン化合物としては、酢酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸マンガンが好ましい。
なお、これらニッケル化合物、コバルト化合物、及びマンガン化合物とともに、これらの化合物以外の金属(M)化合物を用いてもよい。
リチウム化合物としては、水酸化物(例えばLiOH・H2O、LiOH)、炭酸塩、硫酸塩、酢酸塩が挙げられる。なかでも、炭酸塩が好ましい。
Examples of the nickel compound used in step (Ia) include nickel sulfate and nickel acetate, and these may be used alone or in combination of two or more. Among these, nickel sulfate is preferred from the viewpoint of improving battery characteristics.
Examples of the cobalt compound include cobalt acetate, cobalt nitrate, and cobalt sulfate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, cobalt sulfate is preferred from the viewpoint of improving battery characteristics.
Examples of the manganese compound include manganese acetate, manganese nitrate, manganese sulfate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, manganese sulfate is preferred from the viewpoint of improving battery characteristics.
In addition, metal (M 1 ) compounds other than these compounds may be used together with these nickel compounds, cobalt compounds, and manganese compounds.
Examples of lithium compounds include hydroxides (eg, LiOH.H 2 O, LiOH), carbonates, sulfates, and acetates. Among these, carbonates are preferred.

工程(Ia)において、スラリー水aを得るにあたり、pH8~13に調整するのが好ましく、例えばアンモニア水を滴下することにより調整すればよい。 In step (Ia), when obtaining slurry water a, the pH is preferably adjusted to 8 to 13, and may be adjusted, for example, by dropping aqueous ammonia.

工程(IIa)において、焼成する際、まず500℃~1000℃、好ましくは600℃~900℃にて1時間~15時間、好ましくは1時間~6時間で仮焼成した後、500℃~1000℃、好ましくは600℃~900℃にて1時間~15時間、好ましくは5時間~13時間で本焼成するのがよい。また、仮焼成後に解砕してから本焼成に付すのがよい。 In step (IIa), when firing, first pre-calcinate at 500°C to 1000°C, preferably 600°C to 900°C for 1 hour to 15 hours, preferably 1 hour to 6 hours, and then at 500°C to 1000°C. The main firing is preferably carried out at 600° C. to 900° C. for 1 hour to 15 hours, preferably 5 hours to 13 hours. Further, it is preferable to crush the material after preliminary firing and then subject it to main firing.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を構成する粒子Bは、下記式(B):
LiMnFe PO4・・・(B)
(式(B)中、MはMg、Al、Ti、Cu、Zn、Nb、Co、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd及びGdから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。f、g、h及びxは、0<f≦1.2、0.3≦g≦1.2、0.2≦h≦1.2、0≦x≦0.3を満たし、かつf+(Mnの価数)×g+(Feの価数)×h+(Mの価数)×x=3を満たす数を示す。)
で表され、炭素が粒子表面の一部を被覆しつつ粒子間を繋いでなる一次粒子bの凝集体であり、かつ一次粒子bに包囲されてなる空隙が内在する。そして、粒子Bの断面において、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合は10%以上である。
Particles B constituting the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention have the following formula (B):
Li f Mn g Fe h M 2 x PO 4 ...(B)
(In formula (B), M2 is Mg, Al, Ti, Cu, Zn, Nb, Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, and Gd. Indicates one or more selected elements.f, g, h and x are 0<f≦1.2, 0.3≦g≦1.2, 0.2≦h≦1.2, Indicates a number that satisfies 0≦x≦0.3 and satisfies f+(valence of Mn)×g+(valence of Fe)×h+(valence of M2 )×x=3.)
It is an aggregate of primary particles b formed by carbon covering a part of the particle surface and connecting the particles, and contains voids surrounded by the primary particles b. In the cross section of particle B, the area ratio occupied by carbon in 100% of the area of voids surrounded by primary particles b is 10% or more.

すなわち、上記式(B)で表される粒子Bは、少なくとも遷移金属としてマンガン(Mn)及び鉄(Fe)の双方を含む、いわゆるオリビン型リン酸遷移金属リチウム化合物(LMFP粒子)であって、一次粒子bの凝集体である。そして、一次粒子bの表面には炭素が偏在して表面の一部を被覆してなり、一次粒子bが凝集してなる粒子B内には一定の空隙が存在するなか、一次粒子b表面の炭素が一次粒子bと一次粒子bとの間を繋いでいる。そのため、粒子Bに内在する空隙には、一次粒子bに包囲されてなる空隙が存在し、粒子Bの断面を観察したときに、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中で炭素が10%以上の割合を占め、一次粒子b表面で偏在しながらも一次粒子b粒子間を広く占める炭素が存在している。
このように、粒子Bが、表面の一部を被覆してなる炭素が特異な状況で存在する一次粒子bの凝集体であることにより、例えば一次粒子の表面全域を均一に被覆してなる粒子よりも、一次粒子間の電子導電パスの効率化を図ってLMFPによる放電容量を充分に引き出すことができ、後述するように、かかる粒子Bを特定量で粒子Aと併用すれば、高い放電容量を確保することが可能となる。
That is, the particles B represented by the above formula (B) are so-called olivine-type lithium transition metal phosphate compounds (LMFP particles) containing both manganese (Mn) and iron (Fe) as transition metals, and It is an aggregate of primary particles b. Carbon is unevenly distributed on the surface of primary particle b, covering a part of the surface, and while there are certain voids in particle B, which is formed by agglomeration of primary particle b, the surface of primary particle b is Carbon connects primary particles b and primary particles b. Therefore, in the voids inherent in particle B, there are voids surrounded by primary particles b, and when the cross section of particle B is observed, carbon occupies a proportion of 10% or more, and although carbon is unevenly distributed on the surface of the primary particles b, it widely occupies the space between the primary particles b.
In this way, since particle B is an aggregate of primary particles b in which the carbon covering a part of the surface exists in a unique situation, for example, the particle B uniformly covers the entire surface of the primary particle. It is possible to fully draw out the discharge capacity of the LMFP by increasing the efficiency of the electronic conduction path between the primary particles, and as will be described later, if such particles B are used in combination with particles A in a specific amount, high discharge capacity can be achieved. It becomes possible to secure the following.

上記式(B)中、Mは、Mg、Al、Ti、Cu、Zn、Nb、Co、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd又はGdを示し、放電容量を高める観点から、Mg、Al、Ti、Zn、Nb、Co、Zr、又はGdが好ましい。
また、上記式(B)中のf、g、h及びxは、0<f≦1.2、0.3≦g≦1.2、0.2≦h≦1.2、0≦x≦0.3を満たし、かつf+(Mnの価数)×g+(Feの価数)×h+(Mの価数)×x=3を満たす数を示す。
In the above formula (B), M2 is Mg, Al, Ti, Cu, Zn, Nb, Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, or Gd. From the viewpoint of increasing the discharge capacity, Mg, Al, Ti, Zn, Nb, Co, Zr, or Gd is preferable.
In addition, f, g, h, and x in the above formula (B) are 0<f≦1.2, 0.3≦g≦1.2, 0.2≦h≦1.2, 0≦x≦ 0.3 and f+(valence of Mn)×g+(valence of Fe)×h+(valence of M2 )×x=3.

上記式(B)で表されるリチウム系ポリアニオン粒子としては、放電容量の向上の観点から、fについては、0.6≦f≦1.2が好ましく、0.65≦f≦1.15がより好ましく、0.7≦f≦1.1がさらに好ましい。gについては、0.4≦g≦0.8が好ましい。hについては、0.2≦h≦0.6が好ましい。xについては、0≦x≦0.2が好ましく、0≦x≦0.15がより好ましく、0≦x≦0.1がさらに好ましい。
なかでも、高い放電容量と有効な電子伝導性を兼ね備える観点から、g及びhが、g/(g+h)≦0.8を満たす数であるのが好ましく、0.2≦g/(g+h)≦0.8を満たす数であるのがより好ましく、0.3≦g/(g+h)≦0.75を満たす数であるのがさらに好ましい。
In the lithium-based polyanion particles represented by the above formula (B), from the viewpoint of improving discharge capacity, f is preferably 0.6≦f≦1.2, and 0.65≦f≦1.15. More preferably, 0.7≦f≦1.1. Regarding g, 0.4≦g≦0.8 is preferable. Regarding h, 0.2≦h≦0.6 is preferable. Regarding x, 0≦x≦0.2 is preferable, 0≦x≦0.15 is more preferable, and 0≦x≦0.1 is even more preferable.
In particular, from the viewpoint of both high discharge capacity and effective electronic conductivity, g and h preferably satisfy g/(g+h)≦0.8, and 0.2≦g/(g+h)≦ More preferably, the number satisfies 0.8, and even more preferably, the number satisfies 0.3≦g/(g+h)≦0.75.

具体的には、例えばLiMn0.3Fe0.7PO、LiMn0.4Fe0.6PO、LiMn0.45Fe0.55PO、LiMn0.7Fe0.3PO、LiMn0.8Fe0.2PO、LiMn0.75Fe0.15Mg0.1PO、LiMn0.75Fe0.19Zr0.03PO、LiMn0.6Fe0.4PO、LiMn0.5Fe0.5PO、Li1.2Mn0.63Fe0.27PO、又はLi0.6Mn0.84Fe0.36PO等が挙げられる。なかでもLiMn0.7Fe0.3PO、LiMn0.45Fe0.55POが好ましい。 Specifically, for example, LiMn 0.3 Fe 0.7 PO 4 , LiMn 0.4 Fe 0.6 PO 4 , LiMn 0.45 Fe 0.55 PO 4 , LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , LiMn 0.8 Fe 0.2 PO 4 , LiMn 0 .75 Fe 0.15 Mg 0.1 PO 4 , LiMn 0.75 Fe 0.19 Zr 0.03 PO 4 , LiMn 0.6 Fe 0.4 PO 4 , LiMn 0.5 Fe 0.5 PO 4 , Li 1.2 Mn 0.63 Fe 0.27 PO 4 , or Li 0.6 Mn 0.84 Examples include Fe 0.36 PO 4 and the like. Among them, LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 and LiMn 0.45 Fe 0.55 PO 4 are preferred.

粒子Bを形成する一次粒子bは、その表面の一部に炭素が被覆されてなる。かかる炭素は、糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料が炭化されて炭素となり、これが一次粒子bの表面に被覆してなるものである。かかる糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料(後述するように「炭素被覆剤X1及び炭素被覆剤X2」に相当する)は、炭化されて炭素となりつつ、糖類以外のポリオール、アミン、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上の炭素材料(後述するように「炭素被覆阻害剤Y」に相当する)が介在することによって、一次粒子bの表面に偏在して被覆することとなる。
なお、一次粒子bの表面に被覆されてなる炭素は、糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料由来の炭素である一方、糖類以外のポリオール、アミン、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上の炭素材料は、一次粒子bに残存しない。
A part of the surface of the primary particle b forming the particle B is coated with carbon. Such carbon is obtained by carbonizing one or more carbon materials selected from saccharides to form carbon, which is coated on the surface of the primary particle b. One or more types of carbon materials selected from such saccharides (corresponding to "carbon coating material X1 and carbon coating material and amide (corresponding to "carbon coating inhibitor Y" as described later), the surface of primary particle b is unevenly distributed and coated. .
The carbon coated on the surface of the primary particles b is carbon derived from one or more carbon materials selected from sugars, and one or more carbon materials selected from polyols other than sugars, amines, and amides. Two or more types of carbon materials do not remain in the primary particles b.

糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料としては、具体的には、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース等の単糖類;マルトース、スクロース、セロビオース等の二糖類;デンプン、デキストリン、セルロース等の多糖類;セルロースナノファイバー、リグノセルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、キトサンナノファイバー等の多糖類のナノファイバーから選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。
なかでも、電子導電パスを有効に高めて、高い放電容量を確保する観点から、セルロースナノファイバー、リグノセルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、又はキトサンナノファイバーが好ましく、セルロースナノファイバーがより好ましい。
Specifically, the one or more carbon materials selected from sugars include monosaccharides such as glucose, fructose, galactose, and mannose; disaccharides such as maltose, sucrose, and cellobiose; and starch, dextrin, and cellulose. Polysaccharides: One or more types selected from polysaccharide nanofibers such as cellulose nanofibers, lignocellulose nanofibers, chitin nanofibers, and chitosan nanofibers.
Among these, cellulose nanofibers, lignocellulose nanofibers, chitin nanofibers, or chitosan nanofibers are preferred, and cellulose nanofibers are more preferred, from the viewpoint of effectively increasing the electron conduction path and ensuring high discharge capacity.

一次粒子bの表面における炭素の被覆率は、かかる値を低く限られた範囲に制御しつつ、一次粒子bの表面に炭素を偏在させ、粒子B内の空隙において広い領域を占めながら一次粒子bを繋ぎ、電子導電パスの効率化を図って放電容量を有効に高める観点から、好ましくは5%以上70%未満であって、より好ましくは5%以上50%未満であり、さらに好ましくは10%~48%であり、よりさらに好ましくは15%~45%である。 The carbon coverage rate on the surface of the primary particle b is controlled to be low and within a limited range, and carbon is unevenly distributed on the surface of the primary particle b, occupying a wide area in the voids within the particle B. From the viewpoint of effectively increasing the discharge capacity by connecting the electron conduction paths and increasing the efficiency of the electron conduction path, the range is preferably 5% or more and less than 70%, more preferably 5% or more and less than 50%, and even more preferably 10%. 48%, more preferably 15% to 45%.

なお、一次粒子bの表面における「炭素の被覆率(%)」とは、次の方法により求めた値を意味する。具体的には、図1にも示すように、まずTEMの電子顕微鏡観察により、リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体の粒子を撮影した1の視野において一次粒子bの表面を観察し、炭素が被覆されていない一次粒子bの表面、及び炭素が被覆されてなる一次粒子bの表面を特定する。次いで、かかる視野中における、これら「炭素が被覆されていない一次粒子bの表面の周長さxn」、及び「炭素が被覆されてなる一次粒子bの表面の周長さxc」を測定し、xnとxcを合計して「一次粒子bの表面の全周長さxA」とする。
得られた「一次粒子bの表面の全周長さxA」と「炭素が被覆されてなる一次粒子bの表面の周長さxc」の値を下記式(1)に導入して1の視野における炭素の被覆率(%)を算出し、50視野において求めた値を平均して、一次粒子bの表面における炭素の被覆率(%)とする。
炭素被覆率(%)={(炭素が被覆されてなる粒子Xの表面の周長さxc)/
(粒子Xの表面の全周長さxA)}×100・・・(1)
Note that "carbon coverage (%)" on the surface of primary particles b means a value determined by the following method. Specifically, as shown in FIG. 1, first, the surface of the primary particle b was observed in a field of view 1 in which the particles of the positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery were photographed by TEM electron microscopy, and The surface of primary particle b that is not coated with carbon and the surface of primary particle b that is coated with carbon are specified. Next, in this field of view, measure the "circumferential length xn of the surface of the primary particle b that is not coated with carbon" and "the circumferential length xc of the surface of the primary particle b that is coated with carbon," The sum of xn and xc is defined as "the total circumferential length xA of the surface of primary particle b."
The obtained values of "total circumferential length xA of the surface of primary particle b" and "peripheral length xc of the surface of primary particle b coated with carbon" are introduced into the following formula (1) to calculate the field of view of 1. The carbon coverage (%) on the surface of the primary particle b is calculated, and the values obtained in 50 visual fields are averaged to determine the carbon coverage (%) on the surface of the primary particle b.
Carbon coverage (%) = {(peripheral length of the surface of particle X coated with carbon xc)/
(Total circumference length of the surface of particle X x A)} x 100...(1)

表面の一部に炭素が被覆されてなる一次粒子bが一次粒子b間を繋いでなり、かかる一次粒子bが凝集してなる粒子Bにおいて、一次粒子bに包囲されてなる空隙が内在する。「一次粒子bに包囲されてなる空隙」とは、図2において「g」として示すように、粒子Bの断面を観察したときに、粒子B内において、凝集してなる一次粒子bによって形成される粒子間隙のうち、一次粒子bがその四方八方を塞いでなる空隙を意味する。一次粒子bの表面の一部を被覆する炭素は、かかる空隙において広い領域を占めつつ一次粒子b間を繋いでなるため、効率的な電子導電パスを促進して、放電容量を高めることに寄与することができる。
そして、粒子Bの断面において、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合は、一次粒子bの表面に炭素を偏在させ、粒子B内の空隙において広い領域を占めながら一次粒子bを繋ぎ、電子導電パスの効率化を図る観点から、10%以上であって、好ましくは10%~90%であり、より好ましくは10%~70%であり、さらに好ましくは10%~50%である。
Primary particles b whose surfaces are partially coated with carbon connect primary particles b, and in particles B formed by agglomeration of such primary particles b, voids surrounded by the primary particles b exist. “Voids surrounded by primary particles b” are those formed by aggregated primary particles b within particles B when the cross section of particles B is observed, as shown by “g” in FIG. It means a void formed by primary particles b blocking all sides among the interparticle gaps. The carbon that covers part of the surface of the primary particles b occupies a wide area in the voids and connects the primary particles b, thus promoting an efficient electron conduction path and contributing to increasing the discharge capacity. can do.
In the cross section of particle B, the area ratio occupied by carbon in 100% of the area of the void surrounded by primary particle b is such that carbon is unevenly distributed on the surface of primary particle b, and the void within particle B has a wide area. 10% or more, preferably 10% to 90%, more preferably 10% to 70%, and even more preferably is 10% to 50%.

なお、粒子Bの断面において、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合は、次の方法により求めた値を意味する。具体的には、まずTEMの電子顕微鏡観察により、リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を構成する粒子Bの断面を撮影した1の視野において、粒子Bに内在する、一次粒子bに包囲されてなる空隙を観察する。次いで、かかる空隙を包囲する一次粒子bのうち最も小さい1の粒子を選択し、かかる選択した粒子の面積の0.3~1.5倍の面積を占める空隙を50視野選択し、空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合を算出してその平均値を求め、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合(%)とする。 In addition, in the cross section of particle B, the area ratio occupied by carbon in 100% of the area of voids surrounded by primary particles b means a value determined by the following method. Specifically, first, through TEM electron microscopy, in a field of view 1 in which a cross section of particles B constituting a positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery was photographed, it was found that particles B were surrounded by primary particles B, which were present in particles B. Observe the voids formed. Next, select the smallest particle among the primary particles b surrounding the void, select 50 visual fields of voids that occupy an area of 0.3 to 1.5 times the area of the selected particle, and calculate the area of the void. The area ratio occupied by carbon in 100% is calculated and the average value thereof is determined as the area ratio (%) occupied by carbon in 100% of the area of the voids surrounded by the primary particles b.

一次粒子bの平均粒径は、リチウムイオンの挿入及び脱離に伴う膨張収縮量を抑制することができ、電子導電パスを有効に高める観点、及びハンドリングの観点から、好ましくは70nm~200nmであり、より好ましくは90nm~170nmである。
また、一次粒子bが凝集して形成する粒子Bの平均粒径は、熱的安定性にも優れる電池を得る観点、及びハンドリングの観点から、好ましくは10μm~30μmであり、より好ましくは12μm~20μmである。
ここで、一次粒子bにおける「平均粒径」とは、X線回折パターンをXRD/ルベール法を用いて結晶子径を算出して得られる値を意味する。また、粒子Bにおける「平均粒径」とは、レーザー回折・散乱法に基づく体積基準の粒度分布により得られるD50値(累積50%での粒径(メジアン径))を意味する。
The average particle diameter of the primary particles b is preferably 70 nm to 200 nm from the viewpoint of being able to suppress the amount of expansion and contraction associated with insertion and desorption of lithium ions, effectively increasing the electron conduction path, and handling. , more preferably 90 nm to 170 nm.
Furthermore, the average particle diameter of particles B formed by agglomeration of primary particles b is preferably 10 μm to 30 μm, more preferably 12 μm to 30 μm, from the viewpoint of obtaining a battery with excellent thermal stability and from the viewpoint of handling. It is 20 μm.
Here, the "average particle diameter" of the primary particles b means a value obtained by calculating the crystallite diameter from an X-ray diffraction pattern using the XRD/Leubert method. In addition, the "average particle size" of particles B means the D50 value (particle size at 50% cumulative value (median diameter)) obtained from a volume-based particle size distribution based on a laser diffraction/scattering method.

粒子B中における炭素含有量は、一次粒子bにおいて上記炭素材料が炭化されてなる炭素の含有量に相当するものであり、粒子B中に、好ましくは0.5質量%~2.5質量%であり、より好ましくは0.6質量%~2.0質量%であり、さらに好ましくは0.7質量%~1.8質量%である。 The carbon content in the particles B corresponds to the carbon content obtained by carbonizing the above carbon material in the primary particles b, and is preferably 0.5% by mass to 2.5% by mass in the particles B. The content is more preferably 0.6% by mass to 2.0% by mass, and even more preferably 0.7% by mass to 1.8% by mass.

なお、粒子B中に含有される炭素は、これを形成する一次粒子b表面に存在する上記炭素材料が炭化されてなる炭素、すなわち上記炭素材料の原子換算量に相当するものであり、炭素・硫黄分析装置を用いた測定により求められる。 The carbon contained in the particles B is carbon obtained by carbonizing the carbon material present on the surface of the primary particles b forming the particles, that is, corresponds to the atomic amount of the carbon material. Determined by measurement using a sulfur analyzer.

粒子Bのタップ密度は、電極密度を向上させて、放電容量を高める観点から、好ましくは0.8g/cm~1.6g/cmであり、より好ましくは0.9g/cm~1.6g/cmである。 The tap density of particles B is preferably 0.8 g/cm 3 to 1.6 g/cm 3 , more preferably 0.9 g/cm 3 to 1, from the viewpoint of improving electrode density and increasing discharge capacity. .6g/ cm3 .

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体は、粒子Aと粒子Bとの混合体である。かかる混合体全量中における粒子Bの含有量は、粒子BによってLMFPによる放電容量を充分に引き出させつつ、優れた熱的安定性を確保する観点から、10質量%以上30質量%未満であって、好ましくは12質量%~25質量%であり、より好ましくは14質量%~25質量%である。 The positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery of the present invention is a mixture of particles A and particles B. The content of particles B in the total amount of the mixture is 10% by mass or more and less than 30% by mass, from the viewpoint of ensuring excellent thermal stability while allowing the particles B to sufficiently bring out the discharge capacity of the LMFP. , preferably 12% to 25% by weight, more preferably 14% to 25% by weight.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体は、上記粒子Aを用い、次の工程(I)~(V):
(I)リチウム化合物、少なくともマンガン化合物及び鉄化合物を含む金属化合物、リン酸化合物、炭素被覆剤X1、並びに水を添加してスラリー水iを得た後、水熱反応に付して、一次粒子bの予備粒子bxを得る工程
(II)得られた一次粒子bの予備粒子bx、炭素被覆剤X2、炭素被覆阻害剤Y、並びに水を添加してスラリー水iiを得る工程
(III)得られたスラリー水iiを噴霧乾燥に付して造粒体bzを得る工程
(IV)得られた造粒体bzを焼成して粒子Bを得る工程
(V)得られた粒子Bと、粒子Aとを、リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体全量中における粒子Bの含有量が10質量%以上30質量%未満となる量で混合する工程
を備え、
炭素被覆剤X1及び炭素被覆剤X2が、糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料であり、炭素被覆剤X1の添加量と炭素被覆剤X2の添加量との質量比(X1/X2)が0.05~9.0であり、かつ
炭素被覆阻害剤Yが、糖類以外のポリオール、アミン、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上の炭素材料である、製造方法により得ることができる。
The positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention uses the above particles A, and the following steps (I) to (V):
(I) After adding a lithium compound, a metal compound containing at least a manganese compound and an iron compound, a phosphoric acid compound, a carbon coating material X1, and water to obtain slurry water i, it is subjected to a hydrothermal reaction to form primary particles. Step of obtaining preliminary particles bx of primary particles b (II) Step of obtaining slurry water ii by adding preliminary particles bx of the obtained primary particles b, carbon coating agent X2, carbon coating inhibitor Y, and water (III) Step of obtaining slurry water ii of obtained primary particles b A step of spray-drying the slurry water ii to obtain granules bz. (IV) A step of firing the obtained granules bz to obtain particles B. and mixing in an amount such that the content of particles B in the total amount of the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries is 10% by mass or more and less than 30% by mass,
Carbon coating agent X1 and carbon coating agent X2 are one or more types of carbon materials selected from saccharides, and the mass ratio of the amount of carbon coating agent X1 added to the amount of carbon coating agent X2 added (X1/X2 ) is 0.05 to 9.0, and the carbon coating inhibitor Y is one or more carbon materials selected from polyols other than sugars, amines, and amides. can.

このように、特定の炭素被覆剤X1及び炭素被覆剤X2、並びに炭素被覆阻害剤Yを用いつつ、炭素被覆剤X1と炭素被覆剤X2とを上記工程(I)と工程(II)とにおいて特定の質量比(X1/X2)となるよう添加することにより、上述したような特異な形態で粒子表面に炭素が被覆してなる一次粒子bが得られ、さらにこれが凝集してなる粒子Bを得ることができるため、粒子Aと相まって、高い放電容量と優れた熱的安定性を兼ね備えるリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を製造することが可能となる。 In this way, while using specific carbon coating agent X1, carbon coating agent X2, and carbon coating inhibitor Y, carbon coating agent X1 and carbon coating agent X2 are specified in the above step (I) and step (II). By adding so that the mass ratio (X1 / Therefore, in combination with Particle A, it becomes possible to produce a positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries that has both high discharge capacity and excellent thermal stability.

本発明の製造方法が備える工程(I)は、リチウム化合物、少なくともマンガン化合物及び鉄化合物を含む金属化合物、リン酸化合物、炭素被覆剤X1、並びに水を添加してスラリー水iを得た後、水熱反応に付して、一次粒子bの予備粒子bxを得る工程である。 Step (I) included in the production method of the present invention includes adding a lithium compound, a metal compound containing at least a manganese compound and an iron compound, a phosphoric acid compound, a carbon coating material X1, and water to obtain slurry water i. This is a step of obtaining preliminary particles bx of primary particles b by subjecting them to a hydrothermal reaction.

用い得るリチウム化合物としては、水酸化物(例えばLiOH・H2O、LiOH)、炭酸塩、硫酸塩、酢酸塩が挙げられる。なかでも、水酸化物が好ましい。
用い得るマンガン化合物としては、酢酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸マンガンが好ましい。
用い得る鉄化合物としては、酢酸鉄、硝酸鉄、硫酸鉄等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸鉄が好ましい。
なお、これらマンガン化合物及び鉄化合物とともに、マンガン化合物及び鉄化合物以外の金属(M:Mは式(b)中のMと同義)化合物を用いてもよい。
用い得るリン酸化合物としては、オルトリン酸(H3PO4、リン酸)、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が挙げられる。なかでもリン酸を用いるのが好ましく、70質量%~90質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましい。
Lithium compounds that can be used include hydroxides (eg, LiOH.H 2 O, LiOH), carbonates, sulfates, and acetates. Among them, hydroxide is preferred.
Manganese compounds that can be used include manganese acetate, manganese nitrate, manganese sulfate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, manganese sulfate is preferred from the viewpoint of improving battery characteristics.
Examples of iron compounds that can be used include iron acetate, iron nitrate, iron sulfate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, iron sulfate is preferred from the viewpoint of improving battery characteristics.
In addition, a metal (M 2 : M 2 is synonymous with M 2 in formula (b)) compound other than the manganese compound and the iron compound may be used together with these manganese compounds and iron compounds.
Examples of the phosphoric acid compounds that can be used include orthophosphoric acid (H 3 PO 4 , phosphoric acid), metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, ammonium phosphate, ammonium hydrogen phosphate, and the like. Among them, it is preferable to use phosphoric acid, and it is preferable to use it as an aqueous solution having a concentration of 70% by mass to 90% by mass.

スラリー水iにおけるリチウム化合物、マンガン化合物及び鉄化合物を含む金属化合物、並びにリン酸化合物の使用量は、適宜目的とする粒子Bの組成に応じて決定し、通常の方法にしたがって調製すればよい。 The amounts of the lithium compound, the metal compound containing the manganese compound and the iron compound, and the phosphoric acid compound used in the slurry water i may be appropriately determined depending on the composition of the target particles B, and may be prepared according to a conventional method.

炭素被覆剤X1とは、上記糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料であり、かかる炭素被覆剤X1としては、工程(II)で用いる炭素被覆剤X2と同じ炭素材料が挙げられる。具体的には、上記と同様のものを用いることができる。なかでも、電子導電パスを有効に高めて、得られる電池における高い放電容量を確保する観点から、セルロースナノファイバー、リグノセルロースナノファイバー、キチンナノファイバー、又はキトサンナノファイバーを用いるのが好ましく、セルロースナノファイバーがより好ましい。 The carbon coating material X1 is one or more carbon materials selected from the above-mentioned saccharides, and examples of the carbon coating material X1 include the same carbon material as the carbon coating material X2 used in step (II). Specifically, the same ones as above can be used. Among them, it is preferable to use cellulose nanofibers, lignocellulose nanofibers, chitin nanofibers, or chitosan nanofibers from the viewpoint of effectively increasing the electron conduction path and ensuring high discharge capacity in the obtained battery. Fibers are more preferred.

炭素被覆剤X1の添加量は、一次粒子bの表面における炭素の被覆を上記特異な状況に制御する観点から、後述する工程(II)における炭素被覆剤X2の添加量との質量比(X1/X2)で、0.05~9.0であって、好ましくは0.08~6.0であり、より好ましくは0.1~3.0である。
また、炭素被覆剤X1の添加量は、後述する炭素被覆剤X2の添加量との合計での炭素原子換算により、粒子B中における炭素含有量を加味しつつ適宜調整すればよい。
The amount of carbon coating agent X1 added is determined by the mass ratio (X1/ X2) is 0.05 to 9.0, preferably 0.08 to 6.0, more preferably 0.1 to 3.0.
Further, the amount of carbon coating agent X1 added may be adjusted as appropriate, taking into consideration the carbon content in particles B, in terms of carbon atoms in total with the amount of carbon coating agent X2 added, which will be described later.

これらリチウム化合物、少なくともマンガン化合物及び鉄化合物を含む金属化合物、リン酸化合物、炭素被覆剤X1、並びに水の添加順序は、特に制限されず、一括して添加してもよいが、金属化合物、リン酸化合物及び水を先に混合した後に、炭素被覆剤X1を添加するのが好ましい。 The order of addition of these lithium compounds, the metal compound containing at least a manganese compound and an iron compound, the phosphoric acid compound, the carbon coating material X1, and water is not particularly limited. They may be added all at once; It is preferable to add the carbon coating agent X1 after first mixing the acid compound and water.

スラリー水iの固形分濃度は、好ましくは20質量部~80質量部であり、より好ましくは30質量部~70質量部であり、さらに好ましくは40質量部~60質量部である。 The solid content concentration of slurry water i is preferably 20 parts by mass to 80 parts by mass, more preferably 30 parts by mass to 70 parts by mass, and even more preferably 40 parts by mass to 60 parts by mass.

水を添加した後、水熱反応に付す前にスラリー水iを予め撹拌するのが好ましい。かかるスラリー水iの撹拌時間は、好ましくは1分~30分であり、より好ましくは5分~20分である。また、スラリー水iiの温度は、好ましくは10℃~50℃であり、より好ましくは15℃~35℃である。 After adding water, it is preferable to stir the slurry water i in advance before subjecting it to the hydrothermal reaction. The stirring time of the slurry water i is preferably 1 minute to 30 minutes, more preferably 5 minutes to 20 minutes. Further, the temperature of slurry water ii is preferably 10°C to 50°C, more preferably 15°C to 35°C.

次いで、得られたスラリー水iを水熱反応に付して、一次粒子bの予備粒子bxを得る工程を得る。
水熱反応に付する際に用いる水の使用量は、金属化合物の溶解性、撹拌の容易性、及び合成の効率等の観点から、スラリー水i中に含有されるリン酸イオン1モルに対し、好ましくは10モル~50モルであり、より好ましくは12.5モル~45モルである。
Next, the obtained slurry water i is subjected to a hydrothermal reaction to obtain preliminary particles bx of the primary particles b.
The amount of water used in the hydrothermal reaction is determined based on the solubility of the metal compound, ease of stirring, synthesis efficiency, etc., per mole of phosphate ion contained in slurry water i. , preferably 10 mol to 50 mol, more preferably 12.5 mol to 45 mol.

水熱反応は、100℃~300℃が好ましく、120℃~250℃がより好ましい。水熱反応は耐圧容器中で行うのが好ましく、100℃~300℃で反応を行う場合、この時の圧力は0.1MPa~10MPaであるのが好ましく、130℃~250℃で反応を行う場合の圧力は0.2MPa~4.0MPaであるのが好ましい。水熱反応時間は、0.2時間~30時間が好ましく、さらに0.5時間~10時間が好ましい。
得られた予備粒子bxは、ろ過後、水で洗浄するのがよい。
The hydrothermal reaction is preferably carried out at a temperature of 100°C to 300°C, more preferably a range of 120°C to 250°C. The hydrothermal reaction is preferably carried out in a pressure-resistant container, and when the reaction is carried out at 100°C to 300°C, the pressure at this time is preferably 0.1 MPa to 10 MPa, and when the reaction is carried out at 130°C to 250°C, the pressure is preferably 0.1 MPa to 10 MPa. The pressure is preferably 0.2 MPa to 4.0 MPa. The hydrothermal reaction time is preferably 0.2 hours to 30 hours, more preferably 0.5 hours to 10 hours.
The obtained preliminary particles bx are preferably washed with water after filtration.

工程(II)は、上記工程(I)で得られた一次粒子bの予備粒子bx、炭素被覆剤X2、炭素被覆阻害剤Y、並びに水を添加してスラリー水iiを得る工程である。
炭素被覆剤X2としては、上述のとおり、炭素被覆剤X1と同じ炭素材料が挙げられる。
なお、炭素被覆剤X2の添加量は、炭素被覆剤X1の添加量との合計での炭素原子換算により、粒子B中における炭素含有量を加味しつつ適宜調整すればよい。具体的には、炭素被覆剤X2の添加量は、一次粒子bの予備粒子bx100質量部に対し、炭素原子換算で、好ましくは0.1質量部~1.8質量部であり、より好ましくは0.1質量部~1.7質量部であり、さらに好ましくは0.1質量部~1.5質量部である。
Step (II) is a step of adding preliminary particles bx of primary particles b obtained in step (I), carbon coating agent X2, carbon coating inhibitor Y, and water to obtain slurry water ii.
As the carbon coating material X2, as mentioned above, the same carbon material as the carbon coating material X1 can be mentioned.
The amount of the carbon coating material X2 added may be adjusted as appropriate by taking into account the carbon content in the particles B based on the total amount of carbon coating material X1 added in terms of carbon atoms. Specifically, the amount of carbon coating agent X2 added is preferably 0.1 parts by mass to 1.8 parts by mass, more preferably The amount is 0.1 parts by mass to 1.7 parts by mass, more preferably 0.1 parts by mass to 1.5 parts by mass.

炭素被覆阻害剤Yとは、糖類以外のポリオール、アミン、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上の炭素材料、すなわち炭素被覆剤X1及び炭素被覆剤X2以外のポリオール、及びアミン、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上の炭素材料である。このような炭素被覆阻害剤Yを用いることにより、工程(II)を経た後、一次粒子bの予備粒子bxの表面の一部に炭素被覆阻害剤Yが被覆しながら、先に炭素被覆剤X1が表面近傍を被覆するように取り巻く一次粒子bの予備粒子bxの表面に、さらに炭素被覆剤X2が被覆するのを適度に阻害して、一次粒子bの表面において炭素を偏在させつつ、一次粒子bに包囲されてなる空隙において炭素に広い領域を占めさせることが可能となる。
なお、炭素被覆剤X2は、全工程を経た後、最終的には炭素被覆剤X1とともに炭化されて一次粒子bの表面に炭素として被覆される一方、炭素被覆阻害剤Yは焼失し、粒子Bに残存しないこととなる。
The carbon coating inhibitor Y is one or more carbon materials selected from polyols other than sugars, amines, and amides, that is, polyols other than carbon coating agent X1 and carbon coating agent X2, amines, and amides. One or more selected carbon materials. By using such a carbon coating inhibitor Y, after passing through step (II), while a part of the surface of the preliminary particle bx of the primary particle b is coated with the carbon coating inhibitor Y, the carbon coating agent X1 is first applied. The primary particle It becomes possible for carbon to occupy a wide area in the void surrounded by b.
In addition, after going through all the steps, the carbon coating agent X2 is finally carbonized together with the carbon coating agent X1 and coated as carbon on the surface of the primary particles b, while the carbon coating inhibitor Y is burned out and becomes the particle B. will not remain.

糖類以外のポリオールとしては、具体的には、質量平均分子量1000以下のポリエチレングリコール、質量平均分子量2000以下のポリプロピレングリコールであるヒドロキシ基を2つ有するポリオール;質量平均分子量3000以下のヒドロキシ基を3つ以上有するポリエーテルポリオールが挙げられる。なかでも、揮発温度が170℃~400℃であるポリオールが好ましく、より具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘキサントリオール、ヘプタンジオール、ヘプタントリオール、オクタンジオール、オクタントリオール、ノナンジオール、ノナントリオール、デカンジオール、デカントリオール、ドデカンジオール等のヒドロキシ基を2つ有するポリオール;
グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等のヒドロキシ基を3つ以上有するポリオールが挙げられる。
Examples of polyols other than saccharides include polyols having two hydroxy groups such as polyethylene glycol with a mass average molecular weight of 1000 or less and polypropylene glycol with a mass average molecular weight of 2000 or less; polyols having three hydroxy groups with a mass average molecular weight of 3000 or less. Examples include polyether polyols having the above. Among them, polyols having a volatilization temperature of 170°C to 400°C are preferred, and more specifically, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, and tetrapropylene glycol. , butanediol, pentanediol, hexanediol, hexanetriol, heptanediol, heptanetriol, octanediol, octanetriol, nonanediol, nonanetriol, decanediol, decanetriol, dodecanediol, and other polyols having two hydroxy groups;
Examples include polyols having three or more hydroxy groups such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, and dipentaerythritol.

アミン及びアミドとしては、揮発温度が170℃以上のものが好ましく、具体的には、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の脂肪族アミン、イミダゾール等の複素環式アミン;ホルムアミド、アセトアミド等のアミド;ポリアクリルアミド、ポリ-N-ビニルアセトアミド等のポリアミド;オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミドが挙げられる。 As amines and amides, those having a volatilization temperature of 170°C or higher are preferred, and specifically, aliphatic amines such as diethanolamine and triethanolamine, heterocyclic amines such as imidazole; amides such as formamide and acetamide; polyacrylamide , polyamides such as poly-N-vinylacetamide; fatty acid amides such as oleic acid amide and stearic acid amide.

かかる炭素被覆阻害剤Yとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリエタノールアミン、又はオレイン酸アミドが好ましい。 The carbon coating inhibitor Y is preferably ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, triethanolamine, or oleic acid amide.

炭素被覆阻害剤Yの添加量は、一次粒子bの予備粒子bx100質量部に対し、好ましくは1.5質量部~20質量部であり、より好ましくは2.0質量部~15質量部であり、さらに好ましくは3.0質量部~12質量部である。
また、炭素被覆阻害剤Yの添加量は、一次粒子bの表面における炭素の被覆を上記特異な状況に制御する観点から、炭素被覆剤X1の添加量及び炭素被覆剤X2の添加量の炭素原子換算での合計量と炭素被覆阻害剤Yの添加量との質量比((X1+X2)/Y)で、好ましくは0.05~3.00であり、より好ましくは0.10~2.00であり、さらに好ましくは0.15~1.50である。また、炭素被覆剤X1の炭素原子換算での添加量と炭素被覆阻害剤Yの添加量との質量比(X1/Y)は、好ましくは0.01~1.20であり、より好ましくは0.01~0.45であり、さらに好ましくは0.01~0.30である。
The amount of carbon coating inhibitor Y added is preferably 1.5 parts by mass to 20 parts by mass, more preferably 2.0 parts by mass to 15 parts by mass, based on 100 parts by mass of preliminary particles bx of primary particles b. , more preferably 3.0 parts by mass to 12 parts by mass.
In addition, from the viewpoint of controlling the carbon coating on the surface of the primary particle b to the above-mentioned unique situation, the amount of carbon coating inhibitor Y added is determined by the amount of carbon atoms added in the amount of carbon coating agent X1 and the amount of carbon coating agent X2 added. The mass ratio ((X1+X2)/Y) of the total amount in terms of the amount added to the carbon coating inhibitor Y is preferably 0.05 to 3.00, more preferably 0.10 to 2.00. Yes, more preferably 0.15 to 1.50. Furthermore, the mass ratio (X1/Y) between the amount of carbon coating agent X1 added in terms of carbon atoms and the amount of carbon coating inhibitor Y added is preferably 0.01 to 1.20, more preferably 0. It is .01 to 0.45, more preferably 0.01 to 0.30.

一次粒子bの予備粒子bx、炭素被覆剤X2、炭素被覆阻害剤Y、及び水の添加順序は、特に制限されず、一括して添加してもよいが、予め一次粒子bの予備粒子bx、炭素被覆阻害剤Y及び水を添加及び混合した後、これにより得られた混合物及び炭素被覆剤X2を混合するのが好ましい。 The order of adding the preliminary particles bx of the primary particles b, the carbon coating agent X2, the carbon coating inhibitor Y, and water is not particularly limited, and they may be added all at once, but the preliminary particles bx of the primary particles b, After adding and mixing carbon coating inhibitor Y and water, it is preferable to mix the resulting mixture and carbon coating agent X2.

スラリー水iiの固形分濃度は、好ましくは30質量%~70質量%であり、より好ましくは35質量%~65質量%であり、さらに好ましくは40質量%~60質量%である。 The solid content concentration of slurry water ii is preferably 30% by mass to 70% by mass, more preferably 35% by mass to 65% by mass, and even more preferably 40% by mass to 60% by mass.

水を添加した後、工程(III)へ移行する前にスラリー水iiを予め撹拌するのが好ましい。かかるスラリー水iiの撹拌時間は、好ましくは1分~30分であり、より好ましくは5分~20分である。また、スラリー水bの温度は、好ましくは10℃~50℃であり、より好ましくは15℃~35℃である。 After adding water, it is preferable to stir slurry water ii in advance before proceeding to step (III). The stirring time of the slurry water ii is preferably 1 minute to 30 minutes, more preferably 5 minutes to 20 minutes. Further, the temperature of slurry water b is preferably 10°C to 50°C, more preferably 15°C to 35°C.

工程(III)は、上記工程(II)で得られたスラリー水iiを噴霧乾燥に付して造粒体bzを得る工程である。これにより、一次粒子bの予備粒子bxの表面の一部に炭素被覆阻害剤Yが被覆することによって、かかる予備粒子bxの表面に炭素被覆剤X2が被覆されるのを適度に阻害しつつ予備粒子bxを凝集させ、造粒体bzを形成させることができる。 Step (III) is a step of subjecting slurry water ii obtained in step (II) above to spray drying to obtain granules bz. Thereby, by coating a part of the surface of the preliminary particle bx of the primary particle b with the carbon coating inhibitor Y, the surface of the preliminary particle bx is appropriately inhibited from being coated with the carbon coating agent X2. Particles bx can be aggregated to form granules bz.

工程(III)では、噴霧乾燥において、用いる装置に応じて適宜運転条件を設定すればよい。例えば、4流体ノズルを備えたマイクロミストドライヤー(藤崎電気(株)製 MDL-050M)での処理条件としては、熱風温度が110℃~300℃であるのが好ましく、150℃~250℃であるのがより好ましい。また、熱風の供給量とスラリー水の供給量の比(熱風の供給量/スラリー水の供給量)が、500~10000であるのが好ましく、1000~9000であるのがより好ましい。 In step (III), in spray drying, operating conditions may be set as appropriate depending on the apparatus used. For example, the processing conditions for a micro mist dryer (MDL-050M manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) equipped with a four-fluid nozzle are such that the hot air temperature is preferably 110°C to 300°C, and preferably 150°C to 250°C. is more preferable. Further, the ratio of the supply amount of hot air to the supply amount of slurry water (supply amount of hot air/supply amount of slurry water) is preferably from 500 to 10,000, more preferably from 1,000 to 9,000.

工程(IV)は、上記工程(III)で得られた造粒体bzを焼成して粒子Bを得る工程である。かかる工程(IV)における造粒体bzの焼成条件は、還元雰囲気又は不活性雰囲気中であるのが好ましく、焼成温度は、好ましくは500℃~1000℃であり、より好ましくは550℃~900℃であり、焼成時間は、好ましくは0.5時間~12時間であり、より好ましくは1時間~6時間である。 Step (IV) is a step of obtaining particles B by firing the granules bz obtained in step (III) above. The firing conditions for the granules bz in step (IV) are preferably in a reducing atmosphere or inert atmosphere, and the firing temperature is preferably 500°C to 1000°C, more preferably 550°C to 900°C. The firing time is preferably 0.5 to 12 hours, more preferably 1 to 6 hours.

工程(V)は、上記工程(IV)で得られた粒子Bと、粒子Aとを、リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体全量中における粒子Bの含有量が10質量%以上30質量%未満となる量で混合する工程である。かかる工程(V)を経ることにより、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を得ることができる。なお、粒子Aの製造方法は、上述の通りである。工程(V)では、これら粒子Aと粒子Bとを粒子Bが上記含有量となる量に調整した後、常法により混合すればよい。 In step (V), particles B obtained in step (IV) above and particles A are mixed so that the content of particles B in the total amount of the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries is 10% by mass or more and 30% by mass. This is a step of mixing in an amount less than %. Through this step (V), the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention can be obtained. Note that the method for producing particles A is as described above. In step (V), these particles A and particles B may be mixed by a conventional method after adjusting the amount of particles B to have the above-mentioned content.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いる材料である。具体的には、例えば本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体と、アセチレンブラックやケッチェンブラック、ポリフッ化ビニリデン、N-メチル-2-ピロリドン等とを混練して正極スラリーを調製した後、集電体に塗工し、次いでプレス成形して正極を作製する。
本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体を用いて得られた正極を適用できる、リチウムイオン二次電池としては、正極と負極と電解液とセパレータ、若しくは正極と負極と固体電解質を必須構成とするものであれば特に限定されない。
The positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention is a material used as a positive electrode active material of lithium ion secondary batteries. Specifically, for example, a positive electrode slurry is prepared by kneading the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention with acetylene black, Ketjen black, polyvinylidene fluoride, N-methyl-2-pyrrolidone, etc. After that, it is coated on a current collector and then press-molded to produce a positive electrode.
Lithium ion secondary batteries to which the positive electrode obtained using the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention can be applied include a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, or a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. There is no particular limitation as long as it is an essential configuration.

本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体であれば、LMFPによる放電容量を充分に引き出し、NMCを単独で用いた場合と同程度以上の放電容量を確保することができるとともに、優れた熱的安定性をも発現することができる。 With the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries of the present invention, it is possible to fully draw out the discharge capacity of LMFP, secure a discharge capacity equivalent to or higher than that when NMC is used alone, and it is also excellent. It can also exhibit thermal stability.

ここで、負極については、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。たとえば、リチウム金属、グラファイト、シリコン系(Si、SiOx)、チタン酸リチウム又は非晶質炭素等の炭素材料等を用いることができる。そしてリチウムイオンを電気化学的に吸蔵・放出し得るインターカレート材料で形成された電極、特に炭素材料を用いることが好ましい。さらに、2種以上の上記の負極材料を併用してもよく、たとえばグラファイトとシリコン系の組み合わせを用いることができる。 Here, the material composition of the negative electrode is not particularly limited as long as it can occlude lithium ions during charging and release them during discharging, and any known material composition can be used. For example, lithium metal, graphite, silicon-based (Si, SiOx), lithium titanate, carbon materials such as amorphous carbon, etc. can be used. It is preferable to use an electrode made of an intercalating material that can electrochemically absorb and release lithium ions, particularly a carbon material. Furthermore, two or more of the above negative electrode materials may be used in combination; for example, a combination of graphite and silicon may be used.

電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池の電解液に用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。 The electrolytic solution is one in which a supporting salt is dissolved in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent normally used in electrolytes of lithium ion secondary batteries, and examples include carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones, nitriles, and lactones. , oxolane compounds, etc. can be used.

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、LiPF、LiBF、LiClO及びLiAsFから選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiSOCF、LiC(SOCF及びLiN(SOCF、LiN(SO及びLiN(SOCF)(SO)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。 The supporting salt is not particularly limited in type, but includes inorganic salts selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , derivatives of the inorganic salts, LiSO 3 CF 3 , LiC(SO 3 CF 3 ) 2 and an organic salt selected from LiN(SO 3 CF 3 ) 2 , LiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiN(SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and a derivative of the organic salt It is preferable that it is at least one kind of.

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。 The separator serves to electrically insulate the positive electrode and the negative electrode and to retain the electrolyte. For example, a porous synthetic resin membrane, particularly a porous membrane of polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) may be used.

固体電解質は、正極及び負極を電気的に絶縁し、高いリチウムイオン電導性を示すものである。たとえば、La0.51Li0.34TiO2.94、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO、LiLaZr12、50LiSiO・50LiBO、Li2.9PO3.30.46、Li3.6Si0.60.4、Li1.07Al0.69Ti1.46(PO、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO、Li10GeP12、Li3.25Ge0.250.75、30LiS・26B・44LiI、63LiS・36SiS・1LiPO、57LiS・38SiS・5LiSiO、70LiS・30P、50LiS・50GeS、Li11、Li3.250.95を用いればよい。 A solid electrolyte electrically insulates a positive electrode and a negative electrode and exhibits high lithium ion conductivity. For example, La 0.51 Li 0.34 TiO 2.94 , Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , 50Li 4 SiO 4.50Li 3 BO 3 , Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 , Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4 , Li 1.07 Al 0.69 Ti 1.46 (PO 4 ) 3 , Li 1 .5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 , Li 10 GeP 2 S 12 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , 30Li 2 S・26B 2 S 3・44LiI, 63Li 2S・36SiS 2・1Li 3 PO 4 , 57Li 2 S・38SiS 2・5Li 4 SiO 4 , 70Li 2 S・30P 2 S 5 , 50Li 2 S・50GeS 2 , Li 7 P 3 S 11 , Li 3.25 P 0.95 S 4 may be used.

上記の構成を有するリチウムイオン二次電池の形状としては、特に制限を受けるものではなく、コイン型、円筒型,角型等種々の形状や、ラミネート外装体に封入した不定形状であってもよい。 The shape of the lithium ion secondary battery having the above structure is not particularly limited, and may be various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, or an irregular shape enclosed in a laminate exterior body. .

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、得られたリチウムイオン二次電池用正極活物質粒子の炭素含有量は、炭素・硫黄分析装置(EMIA-220V2、堀場製作所社製)を用いて測定した。
また、得られた各正極活物質粒子の表面における炭素の被覆率、及び炭素が占める面積割合は、TEM(JEM-ARM200F、日本電子株式会社製)を用いて各正極活物質粒子を撮影し、上記記載の方法にしたがって求めた。
Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
The carbon content of the obtained positive electrode active material particles for lithium ion secondary batteries was measured using a carbon/sulfur analyzer (EMIA-220V2, manufactured by Horiba, Ltd.).
In addition, the coverage of carbon on the surface of each positive electrode active material particle obtained and the area ratio occupied by carbon were determined by photographing each positive electrode active material particle using a TEM (JEM-ARM200F, manufactured by JEOL Ltd.). It was determined according to the method described above.

[製造例1:粒子A1の製造]
Ni:Co:Mnのモル比が5:3:2となるように、硫酸ニッケル六水和物394g、硫酸コバルト七水和物254g、硫酸マンガン五水和物145g、及び水3Lを混合した後、かかる混合液に25%アンモニア水を、滴下速度300mL/分で滴下して、pHが11の金属複合水酸化物を含むスラリーa1を得た。
次いで、スラリーa1をろ過、乾燥して、金属複合水酸化物の混合物b1を得た後、かかる混合物b1に炭酸リチウム37gをボールミルで混合して粉末混合物c1を得た。得られた粉末混合物c1を、空気雰囲気下で800℃×4時間仮焼成して解砕した後、本焼成として空気雰囲気下で800℃×11時間焼成し、粒子A1(LiNi0.5Co0.3Mn0.2、平均粒径:12.3μm、タップ密度:2.1g/cm)を得た。
[Manufacture example 1: Manufacture of particles A1]
After mixing 394 g of nickel sulfate hexahydrate, 254 g of cobalt sulfate heptahydrate, 145 g of manganese sulfate pentahydrate, and 3 L of water so that the molar ratio of Ni:Co:Mn was 5:3:2. 25% ammonia water was added dropwise to the mixed solution at a dropping rate of 300 mL/min to obtain a slurry a1 containing a metal composite hydroxide having a pH of 11.
Next, the slurry a1 was filtered and dried to obtain a metal composite hydroxide mixture b1, and then 37 g of lithium carbonate was mixed into the mixture b1 using a ball mill to obtain a powder mixture c1. The obtained powder mixture c1 was pre-calcined in an air atmosphere at 800°C for 4 hours and then crushed, and then main firing was performed at 800°C in an air atmosphere for 11 hours to form particles A1 (LiNi 0.5 Co 0 .3 Mn 0.2 O 2 , average particle size: 12.3 μm, tap density: 2.1 g/cm 3 ).

[製造例2:粒子A2の製造]
Ni:Co:Mnのモル比が6:2:2となるように、硫酸ニッケル六水和物473g、硫酸コバルト七水和物169g、硫酸マンガン五水和物145g、及び水3Lを混合した以外、製造例1と同様にして、粒子A2(LiNi0.6Co0.2Mn0.2、平均粒径:10.9μm、タップ密度:2.2g/cm)を得た。
[Manufacture example 2: Manufacture of particles A2]
Except that 473 g of nickel sulfate hexahydrate, 169 g of cobalt sulfate heptahydrate, 145 g of manganese sulfate pentahydrate, and 3 L of water were mixed so that the molar ratio of Ni:Co:Mn was 6:2:2. Particles A2 (LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , average particle size: 10.9 μm, tap density: 2.2 g/cm 3 ) were obtained in the same manner as in Production Example 1.

[製造例3:粒子B1の製造]
LiOH・HO 1272g、及び水4Lを混合してスラリー水i1を得た。次いで、得られたスラリー水i1を、25℃の温度に保持しながら3分間撹拌しつつ85%のリン酸水溶液1153gを35mL/分で滴下し、速度400rpmで12時間撹拌して、LiPO4を含むスラリー水i2を得た。
得られたスラリー水i2に窒素パージして、スラリー水i2の溶存酸素濃度を0.5mg/Lとした後、スラリー水i2全量に対し、MnSO・5HO 1688g、FeSO・7HO 834gを添加してスラリー水i3を得た。添加したMnSOとFeSOのモル比(マンガン化合物:鉄化合物)は、70:30であった。
[Manufacture example 3: Manufacture of particles B1]
Slurry water i1 was obtained by mixing 1272 g of LiOH·H 2 O and 4 L of water. Next, 1153 g of an 85% phosphoric acid aqueous solution was added dropwise to the obtained slurry water i1 at a rate of 35 mL/min while stirring for 3 minutes while maintaining the temperature at 25° C., and the mixture was stirred at a speed of 400 rpm for 12 hours to obtain Li 3 PO. Slurry water i2 containing 4 was obtained.
The obtained slurry water i2 was purged with nitrogen to make the dissolved oxygen concentration of the slurry water i2 0.5 mg/L, and then 1688 g of MnSO4.5H2O and FeSO4.7H2O were added to the total amount of slurry water i2 . 834 g was added to obtain slurry water i3. The molar ratio of added MnSO 4 and FeSO 4 (manganese compound: iron compound) was 70:30.

次いで、得られたスラリー水i3に、セルロースナノファイバー(Wma-10002、スギノマシン社製、繊維径4~20nm)45gを添加してオートクレーブに投入し、170℃で1時間水熱反応を行った。オートクレーブ内の圧力は0.8MPaであった。水熱反応後、生成した結晶をろ過し、次いで結晶1質量部に対し12質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を-50℃で12時間凍結乾燥して、予備粒子bxを得た。
得られた予備粒子bxを1000g分取し、水1L、及びプロピレングリコール45gを添加し混合して、スラリー水ii5を得た。得られたスラリー水ii5にセルロースナノファイバー 135gを添加して混合し、スラリー水ii6を得た。得られたスラリー水ii6を超音波攪拌機(T25、IKA社製)で1分間分散処理して、全体を均一に呈色させた後、スプレードライ装置(MDL-050M、藤崎電機株式会社製)を用いて噴霧乾燥に付して造粒体bzを得た。なお、噴霧乾燥の際の熱風温度を200℃とし、熱風の供給量とスラリー水の供給量の比(熱風の供給量/スラリー水の供給量)を2500とした。
得られた造粒体bzをアルゴン水素雰囲気下(水素濃度3%)、700℃で1時間焼成して、粒子B1(LiMn0.7Fe0.3PO、平均粒径:13.6μm、タップ密度:1.1g/cm)を得た。
かかる製造例3で得られた粒子B1を形成してなる一次粒子b表面のTEM写真を図1に示し、粒子B1の断面のTEM写真を図2に示す。
Next, 45 g of cellulose nanofibers (Wma-10002, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., fiber diameter 4 to 20 nm) were added to the obtained slurry water i3, and the mixture was charged into an autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 170° C. for 1 hour. . The pressure inside the autoclave was 0.8 MPa. After the hydrothermal reaction, the produced crystals were filtered and then washed with 12 parts by weight of water per 1 part by weight of the crystals. The washed crystals were freeze-dried at −50° C. for 12 hours to obtain preliminary particles bx 1 .
1000 g of the obtained preliminary particles bx 1 were collected, and 1 L of water and 45 g of propylene glycol were added and mixed to obtain slurry water ii5. 135 g of cellulose nanofibers were added to and mixed with the obtained slurry water ii5 to obtain slurry water ii6. The obtained slurry water ii6 was dispersed for 1 minute using an ultrasonic stirrer (T25, manufactured by IKA Co., Ltd.) to uniformly color the whole, and then a spray drying device (MDL-050M, manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) was used. Granules bz 1 were obtained by spray drying. The hot air temperature during spray drying was 200° C., and the ratio of the amount of hot air supplied to the amount of slurry water supplied (the amount of hot air supplied/the amount of slurry water supplied) was 2,500.
The obtained granules bz 1 were fired at 700° C. for 1 hour in an argon hydrogen atmosphere (hydrogen concentration 3%) to obtain particles B1 (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , average particle size: 13.6 μm , tap density: 1.1 g/cm 3 ).
FIG. 1 shows a TEM photograph of the surface of the primary particle b formed from the particles B1 obtained in Production Example 3, and FIG. 2 shows a TEM photograph of the cross section of the particle B1.

[製造例4:粒子B2の製造]
スラリー水i3にセルロースナノファイバー 27g、予備粒子bxにプロピレングリコール 75g、スラリー水ii5にセルロースナノファイバー 153gを添加した以外、製造例3にしたがって、粒子B2(LiMn0.7Fe0.3PO)を得た。
[Manufacture example 4: Manufacture of particles B2]
Particles B2 (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 ) was obtained.

[製造例5:粒子B3の製造]
スラリー水i3にセルロースナノファイバー 90g、予備粒子bxにプロピレングリコール 45g、スラリー水ii5にセルロースナノファイバー 90gを添加した以外、製造例3にしたがって、粒子B3(LiMn0.7Fe0.3PO)を得た。
[Manufacture example 5: Manufacture of particles B3]
Particles B3 ( LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 ) was obtained.

[製造例6:粒子B4の製造]
スラリー水i3にセルロースナノファイバーを添加せず、予備粒子bxにプロピレングリコールを添加せず、スラリー水ii5にセルロースナノファイバー 180gを添加した以外、製造例3にしたがって、粒子B4(LiMn0.7Fe0.3PO)を得た。
[Manufacture example 6: Manufacture of particles B4]
Particles B4 ( LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 ) was obtained.

得られた粒子B1~B4の各物性について、下記表1に示す。 The physical properties of the obtained particles B1 to B4 are shown in Table 1 below.

Figure 2024025928000002
Figure 2024025928000002

[実施例1~6、比較例1~6]
得られた粒子A1~2と粒子B1~B4とを適宜用い、表3に示す処方にしたがって、乳棒と乳鉢を用いた手動法によりこれらの粒子を混合し、各混合体を得た。
[Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 6]
Using the obtained particles A1-2 and particles B1-B4 as appropriate, these particles were mixed manually using a pestle and mortar according to the formulation shown in Table 3 to obtain each mixture.

《電池特性(放電容量)の評価》
得られた各混合体を正極材料として用い、リチウムイオン二次電池の正極を作製した。具体的には、得られた各混合体、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを質量比90:5:5の配合割合で混合し、これにN-メチル-2-ピロリドンを加えて充分混練し、正極スラリーを調製した。正極スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布し、80℃で12時間の真空乾燥を行った。その後、φ14mmの円盤状に打ち抜いてハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスし、正極とした。
《Evaluation of battery characteristics (discharge capacity)》
Each of the obtained mixtures was used as a positive electrode material to produce a positive electrode for a lithium ion secondary battery. Specifically, each of the obtained mixtures, acetylene black, and polyvinylidene fluoride were mixed at a mass ratio of 90:5:5, and N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto and thoroughly kneaded. A slurry was prepared. The positive electrode slurry was applied to a current collector made of aluminum foil with a thickness of 20 μm using a coating machine, and vacuum-dried at 80° C. for 12 hours. Thereafter, it was punched out into a disk shape of φ14 mm and pressed using a hand press at 16 MPa for 2 minutes to obtain a positive electrode.

次いで、上記正極を用いてコイン型二次電池を構築した。負極には、φ15mmに打ち抜いたリチウム箔を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比3:7の割合で混合した混合溶媒に、LiPFを1mol/Lの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、高分子多孔フィルムを用いた。これらの電池部品を露点が-50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型二次電池(CR-2032)を得た。
次いで、得られたコイン型二次電池を用い、放電容量測定装置(HJ-1001SD8、北斗電工社製)にて気温30℃環境での、0.2Cでの放電容量(mAh/g)を測定し、実測値とした。
Next, a coin-type secondary battery was constructed using the above positive electrode. A lithium foil punched to a diameter of 15 mm was used as the negative electrode. The electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol/L in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate at a volume ratio of 3:7. A porous polymer film was used as the separator. These battery parts were assembled and housed in an atmosphere with a dew point of −50° C. or lower by a conventional method to obtain a coin-type secondary battery (CR-2032).
Next, using the obtained coin-shaped secondary battery, the discharge capacity (mAh/g) at 0.2C was measured at a temperature of 30℃ using a discharge capacity measuring device (HJ-1001SD8, manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.). This was taken as the actual measured value.

さらに、粒子A1~2、及び粒子B1~B4を各々単独で用いた際における0.2Cでの放電容量(mAh/g)を同様にして測定した。
次いで、混合体中における粒子の含有量を元に、各混合体としての放電容量の計算値を求め、かかる計算値を100%としたときの実測値の割合(%)を算出し、放電容量の評価の指標とした。
Furthermore, the discharge capacity (mAh/g) at 0.2C was measured in the same manner when particles A1 to 2 and particles B1 to B4 were each used alone.
Next, based on the content of particles in the mixture, calculate the discharge capacity of each mixture, calculate the ratio (%) of the actual value when the calculated value is 100%, and calculate the discharge capacity. This was used as an evaluation index.

ここで、「混合体としての放電容量の計算値」とは、例えば実施例1の場合、混合体100質量中に粒子A1が90質量%、粒子B1が10質量%であるから、下記式より求められる値を意味する。
154(mAh/g)×0.9+132(mAh/g)×0.1
=152(mAh/g)
したがって、実施例1の場合、放電容量の実測値が154(mAh/g)であるから、「放電容量の計算値に対する実測値の割合(%)」とは、下記式により求められる値を意味する。
{154(mAh/g)/152(mAh/g)}×100=101(%)
他の実施例、及び比較例についても、同様にして放電容量の計算値を求め、かかる計算値100%としたときの実測値の割合(%)を算出した。
Here, the "calculated value of the discharge capacity as a mixture" means, for example, in the case of Example 1, since particles A1 and particles B1 account for 90% by mass and 10% by mass in 100 mass of the mixture, respectively, from the following formula. means the desired value.
154 (mAh/g) x 0.9 + 132 (mAh/g) x 0.1
=152 (mAh/g)
Therefore, in the case of Example 1, since the actual measured value of the discharge capacity is 154 (mAh/g), the "ratio (%) of the actual measured value to the calculated value of the discharge capacity" means the value obtained by the following formula. do.
{154(mAh/g)/152(mAh/g)}×100=101(%)
For other Examples and Comparative Examples, the calculated values of discharge capacity were determined in the same manner, and the ratio (%) of the actual measured value was calculated when the calculated value was taken as 100%.

粒子A1~2、及び粒子B1~B4を各々単独で用いた際における放電容量を表2に示し、混合体としての放電容量の実測値(mAh/g)、及び放電容量の計算値に対する実測値の割合(%)についての結果を表3に示す。
なお、計算値に対する実測値の割合の値が100%を超えれば超えるほど、NMC単独で用いた場合よりも優れた放電容量を発現できると評価できる。
Table 2 shows the discharge capacity when particles A1 to 2 and particles B1 to B4 are used alone, and the actual measured value of the discharge capacity as a mixture (mAh/g) and the calculated value of the discharge capacity. Table 3 shows the results regarding the ratio (%).
It should be noted that the higher the ratio of the measured value to the calculated value exceeds 100%, the more excellent the discharge capacity can be evaluated as compared to the case where NMC is used alone.

《熱的安定性の評価(DSCピーク温度の測定)》
得られた各正極活物質を用い、示差走査熱量計(DSC404 F3、NETZSCH社製)による測定にて、30℃~500℃の温度域におけるDSC曲線を得た。その際、試料約10mgをアルミパンに入れて測定を行い、昇温速度は10℃/minとした。
次いで、得られたDSC曲線を観察し、発熱ピーク温度を求めた。
なお、かかる発熱ピーク温度が高いほど、熱的安定性に優れると評価できる。
結果を表3に示す。
《Evaluation of thermal stability (measurement of DSC peak temperature)》
Using each of the obtained positive electrode active materials, a DSC curve in a temperature range of 30° C. to 500° C. was obtained by measurement with a differential scanning calorimeter (DSC404 F3, manufactured by NETZSCH). At that time, about 10 mg of the sample was placed in an aluminum pan and measured, and the temperature increase rate was 10° C./min.
Next, the obtained DSC curve was observed and the exothermic peak temperature was determined.
In addition, it can be evaluated that the higher the exothermic peak temperature is, the more excellent the thermal stability is.
The results are shown in Table 3.

Figure 2024025928000003
Figure 2024025928000003

Figure 2024025928000004
Figure 2024025928000004

Claims (8)

下記式(A):
LiNiCoMn ・・・(A)
(式(A)中、MはMg、Ti、Nb、Fe、Cr、Si、Al、Ga、V、Zn、Cu、Sr、Mo、Zr、Sn、Ta、W、La、Ce、Pb、Bi及びGeから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。a、b、c及びwは、0.3≦a<1、0<b≦0.7、0<c≦0.7、0≦w≦0.3、3a+3b+3c+(Mの価数)×w=3、かつ0.3≦a/(a+b+c)<0.7を満たす数を示す。)
で表される粒子Aと、
下記式(B):
LiMnFe PO4・・・(B)
(式(B)中、MはMg、Al、Ti、Cu、Zn、Nb、Co、Ni、Ca、Sr、Y、Zr、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Nd及びGdから選ばれる1種又は2種以上の元素を示す。f、g、h及びxは、0<f≦1.2、0.3≦g≦1.2、0.2≦h≦1.2、0≦x≦0.3を満たし、かつf+(Mnの価数)×g+(Feの価数)×h+(Mの価数)×x=3を満たす数を示す。)
で表され、炭素が粒子表面の一部を被覆しつつ粒子間を繋いでなる一次粒子bの凝集体であり、かつ一次粒子bに包囲されてなる空隙が内在する粒子B
との混合体であって、
粒子Bの断面において、一次粒子bに包囲されてなる空隙の面積100%中での炭素が占める面積割合が10%以上であり、
混合体全量中における粒子Bの含有量が10質量%以上30質量%未満であるリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体。
The following formula (A):
LiNia Co b Mn c M 1 w O 2 ...(A)
(In formula (A), M1 is Mg, Ti, Nb, Fe, Cr, Si, Al, Ga, V, Zn, Cu, Sr, Mo, Zr, Sn, Ta, W, La, Ce, Pb, Represents one or more elements selected from Bi and Ge. a, b, c and w are 0.3≦a<1, 0<b≦0.7, 0<c≦0.7, Indicates a number that satisfies 0≦w≦0.3, 3a+3b+3c+(valence of M1 )×w=3, and 0.3≦a/(a+b+c)<0.7.)
A particle A represented by
The following formula (B):
Li f Mn g Fe h M 2 x PO 4 ...(B)
(In formula (B), M2 is Mg, Al, Ti, Cu, Zn, Nb, Co, Ni, Ca, Sr, Y, Zr, Mo, Ba, Pb, Bi, La, Ce, Nd, and Gd. Indicates one or more selected elements.f, g, h and x are 0<f≦1.2, 0.3≦g≦1.2, 0.2≦h≦1.2, Indicates a number that satisfies 0≦x≦0.3 and satisfies f+(valence of Mn)×g+(valence of Fe)×h+(valence of M2 )×x=3.)
Particle B is an aggregate of primary particles b, which is represented by carbon covering a part of the particle surface and connecting the particles, and has internal voids surrounded by the primary particles b.
A mixture of
In the cross section of particle B, the area ratio occupied by carbon in 100% of the area of voids surrounded by primary particles b is 10% or more,
A positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery, wherein the content of particles B in the entire mixture is 10% by mass or more and less than 30% by mass.
一次粒子bの粒子表面における炭素の被覆率が、5%以上70%未満である請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体。 The positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the coverage of carbon on the particle surface of the primary particles b is 5% or more and less than 70%. 粒子B中における炭素含有量が、0.5質量%~2.5質量%である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体。 The positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the carbon content in the particles B is 0.5% by mass to 2.5% by mass. 式(B)中におけるg及びhが、さらにg/(g+h)≦0.8を満たす数である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体。 The positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein g and h in formula (B) are numbers that further satisfy g/(g+h)≦0.8. 一次粒子bの粒子表面を被覆する炭素が、セルロースナノファイバー由来の炭素である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体。 The positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the carbon coating the particle surface of the primary particles b is carbon derived from cellulose nanofibers. 次の工程(I)~(V):
(I)リチウム化合物、少なくともマンガン化合物及び鉄化合物を含む金属化合物、リン酸化合物、炭素被覆剤X1、並びに水を添加してスラリー水iを得た後、水熱反応に付して、一次粒子bの予備粒子bxを得る工程
(II)得られた一次粒子bの予備粒子bx、炭素被覆剤X2、炭素被覆阻害剤Y、並びに水を添加してスラリー水iiを得る工程
(III)得られたスラリー水iiを噴霧乾燥に付して造粒体bzを得る工程
(IV)得られた造粒体bzを焼成して粒子Bを得る工程
(V)得られた粒子Bと、粒子Aとを、リチウムイオン二次電池用正極活物質混合体全量中における粒子Bの含有量が10質量%以上30質量%未満となる量で混合する工程
を備え、
炭素被覆剤X1及び炭素被覆剤X2が、糖類から選ばれる1種又は2種以上の炭素材料であり、炭素被覆剤X1の添加量と炭素被覆剤X2の添加量との質量比(X1/X2)が0.05~9.0であり、かつ
炭素被覆阻害剤Yが、糖類以外のポリオール、アミン、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上の炭素材料である、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体の製造方法。
Next steps (I) to (V):
(I) After adding a lithium compound, a metal compound containing at least a manganese compound and an iron compound, a phosphoric acid compound, a carbon coating material X1, and water to obtain slurry water i, it is subjected to a hydrothermal reaction to form primary particles. Step of obtaining preliminary particles bx of primary particles b (II) Step of obtaining slurry water ii by adding preliminary particles bx of the obtained primary particles b, carbon coating agent X2, carbon coating inhibitor Y, and water (III) Step of obtaining slurry water ii of obtained primary particles b A step of spray-drying the slurry water ii to obtain granules bz. (IV) A step of firing the obtained granules bz to obtain particles B. and mixing in an amount such that the content of particles B in the total amount of the positive electrode active material mixture for lithium ion secondary batteries is 10% by mass or more and less than 30% by mass,
Carbon coating agent X1 and carbon coating agent X2 are one or more types of carbon materials selected from saccharides, and the mass ratio of the amount of carbon coating agent X1 added to the amount of carbon coating agent X2 added (X1/X2 ) is 0.05 to 9.0, and the carbon coating inhibitor Y is one or more carbon materials selected from polyols other than sugars, amines, and amides. A method for producing a positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery.
炭素被覆剤X1及び炭素被覆剤X2が、セルロースナノファイバーである請求項6に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery according to claim 6, wherein the carbon coating material X1 and the carbon coating material X2 are cellulose nanofibers. 炭素被覆剤X1の添加量及び炭素被覆剤X2の添加量の合計量と、炭素被覆阻害剤Yの添加量との質量比((X1+X2)/Y)が、0.05~3.00である請求項6又は7に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質混合体の製造方法。
The mass ratio ((X1+X2)/Y) of the total amount of the added amount of carbon coating agent X1 and the added amount of carbon coating agent X2 and the added amount of carbon coating inhibitor Y is 0.05 to 3.00. A method for producing a positive electrode active material mixture for a lithium ion secondary battery according to claim 6 or 7.
JP2022129312A 2022-08-15 2022-08-15 Positive electrode active material mixture for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof Pending JP2024025928A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022129312A JP2024025928A (en) 2022-08-15 2022-08-15 Positive electrode active material mixture for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022129312A JP2024025928A (en) 2022-08-15 2022-08-15 Positive electrode active material mixture for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024025928A true JP2024025928A (en) 2024-02-28

Family

ID=90038174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022129312A Pending JP2024025928A (en) 2022-08-15 2022-08-15 Positive electrode active material mixture for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024025928A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3633775B1 (en) Positive electrode active material complex for lithium-ion secondary battery, secondary battery using same, and method for producing positive electrode active material complex for lithium-ion secondary battery
US10651500B2 (en) Positive electrode active material for lithium secondary battery, method for preparing the same, and secondary battery including the same
JP5176400B2 (en) Manufacturing method of electrode material, electrode material, electrode and battery
EP2704236A2 (en) Positive electrode active material for a rechargeable lithium battery, method for preparing same and rechargeable lithium battery including same
WO2010047334A1 (en) Multi-element lithium phosphate compound particles having olivine structure, method for producing same, and lithium secondary battery using same in positive electrode material
JP2019033016A (en) Cathode active material for lithium ion secondary battery or cathode active material for sodium ion secondary battery, and manufacturing method thereof
JP7409922B2 (en) Positive electrode active material for multilayer lithium ion secondary battery and method for producing the same
KR20170127422A (en) Cathode active material for secondary battery and manufacturing method thereof
JP7366662B2 (en) Positive electrode active material composite for lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same
CN107408694A (en) Active material for anode of secondary cell and its manufacture method
JP7108504B2 (en) Olivine-type lithium-based oxide primary particles for mixed positive electrode active material and method for producing the same
JP7409923B2 (en) Positive electrode active material for multilayer lithium ion secondary battery and method for producing the same
JP6273327B1 (en) Polyanionic positive electrode active material granule and method for producing the same
JP7299119B2 (en) Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for manufacturing positive electrode for lithium ion secondary battery
JP2019050105A (en) Method for manufacturing positive electrode active material composite for lithium ion secondary battery
JP6527972B1 (en) Method of manufacturing positive electrode active material for secondary battery
JP2024025928A (en) Positive electrode active material mixture for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
JP2022143506A (en) Positive electrode active material particle mixture for lithium ion secondary battery
JP2024025929A (en) Positive electrode active material mixture for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
JP7389598B2 (en) Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary batteries and method for producing positive electrode for lithium ion secondary batteries
JP7320418B2 (en) Mixed positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for manufacturing positive electrode for lithium ion secondary battery
JP2023103788A (en) Positive electrode active material particle mixture for lithium-ion secondary battery
JP2023041288A (en) Cathode active material for lithium-ion secondary battery
JP2022138053A (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same
JP2023103787A (en) Positive electrode active material particle mixture for lithium-ion secondary battery