JP3289262B2 - Method for producing negative electrode active material - Google Patents

Method for producing negative electrode active material

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JP3289262B2
JP3289262B2 JP27971495A JP27971495A JP3289262B2 JP 3289262 B2 JP3289262 B2 JP 3289262B2 JP 27971495 A JP27971495 A JP 27971495A JP 27971495 A JP27971495 A JP 27971495A JP 3289262 B2 JP3289262 B2 JP 3289262B2
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lithium
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は二次電池の負極活物質
製造方法に関するものであり、特に、高エネルギー密度
で、かつ充放電容量が大きく、しかもサイクル寿命が長
い電池特性を有する負極活物質の製造方法に関するもの
である。
The present invention relates to is a method of manufacturing a negative active material for a secondary battery, the negative electrode active especially having a high energy density, and charging and discharging capacity is large, moreover a long battery characteristics cycle life The present invention relates to a method for producing a substance .

【0002】[0002]

【従来技術】近年、電子機器の小型軽量化、携帯化が進
み、その電源として高エネルギー密度を有する電池の開
発が要求されている。このような要求に応える電池とし
て、リチウム二次電池が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices have become smaller, lighter and more portable, and there has been a demand for the development of batteries having a high energy density as power sources. As a battery that meets such demands, a lithium secondary battery is expected.

【0003】リチウム二次電池は、基本的に市販されて
いる各種の二次電池、例えばニッケルカドミウム電池、
鉛蓄電池等に比べ、高電圧、高エネルギー密度を有して
いる。しかし、一般に負極活物質としてリチウム金属を
用いたリチウム二次電池は、充電時に針状リチウムが発
生し、放電時にリチウムが切れ、電極基盤から脱落する
ため、充放電時に寄与しない死んだリチウムが生成す
る。このため、負極活物質としてリチウム金属を用いた
電池は、サイクル寿命が短くなるという問題がある。
[0003] Lithium secondary batteries are basically various types of commercially available secondary batteries, for example, nickel cadmium batteries,
It has higher voltage and higher energy density than lead storage batteries and the like. However, in general, lithium secondary batteries using lithium metal as the negative electrode active material generate needle-like lithium during charging, lithium is cut off during discharging, and falls off from the electrode substrate, producing dead lithium that does not contribute during charging and discharging. I do. For this reason, a battery using lithium metal as the negative electrode active material has a problem that the cycle life is short.

【0004】リチウム金属に替わる新しい負極活物質
して、天然黒鉛や人造黒鉛等の炭素質材料やNb
、MoO、TiS、LiFeN、Li
MnNLi 2.5 Co 0.5 N等の無機材料が検討
されている。これらの材料は、リチウムイオンのインタ
ーカレーション反応を利用しており、リチウムをイオン
化した状態で骨格構造中に保持しているため、リチウム
金属で見られたデンドライトの生成もなく、サイクル寿
命は改善される。このうち、炭素質材料は、リチウム金
属基準極に対し、0〜1Vの卑な電極電位の範囲におい
て、安定にリチウムイオンを挿入脱離することができ、
200〜370mAh/gの充放電容量を有する。実
際、負極活物質に炭素質材料を用いたリチウムイオン二
次電池が実用化されている。
As a new negative electrode active material replacing lithium metal, carbonaceous materials such as natural graphite and artificial graphite and Nb
2 O 5 , MoO 2 , TiS 2 , Li 3 FeN 2 , Li 7
Inorganic materials such as MnN 4 and Li 2.5 Co 0.5 N have been studied. These materials utilize the lithium ion intercalation reaction, which retains lithium in an ionized state in the skeletal structure, thereby eliminating the dendrite generation seen with lithium metal and improving cycle life. Is done. Among them, the carbonaceous material can stably insert and desorb lithium ions in the range of a negative electrode potential of 0 to 1 V with respect to the lithium metal reference electrode,
It has a charge / discharge capacity of 200 to 370 mAh / g. In fact, lithium ion secondary batteries using a carbonaceous material as the negative electrode active material have been put to practical use.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記炭
素質材料や無機材料は、容量がリチウム金属に比べて小
さく、上記炭素質材料や無機材料を負極に用いた電池の
エネルギー密度も、リチウム金属を負極に用いた電池に
比べてかなり小さくなるという問題がある。しかも、こ
れら無機材料の負極活物質の中で、LiFeN、L
MnNLi 2.5 Co 0.5 N等のリチウム含
有遷移金属窒化物は、リチウム金属と同様に非常に還元
力が高いため、大気中で焼成すると酸化され、酸化物に
なり良好な電池特性が得られないという問題がある。ま
た、構成元素にリチウムを含んでいるため焼成温度が高
いとリチウムが蒸発離散し、目的の組成の物質が得られ
ず、電池特性が劣化するという問題がある。また、これ
らリチウム含有窒化物は、還元力が高いため、リチウム
脱離時に用いる溶媒等と反応し、電池特性が劣化すると
いう問題がある。
However, the above-mentioned carbonaceous material and inorganic material have a smaller capacity than lithium metal, and the energy density of a battery using the above-mentioned carbonaceous material or inorganic material for the negative electrode is also lower than that of lithium metal. There is a problem that the size is considerably smaller than that of the battery used for the negative electrode. In addition, among these inorganic negative electrode active materials , Li 3 FeN 2 , L 3
Lithium-containing transition metal nitrides such as i 7 MnN 4 and Li 2.5 Co 0.5 N have very high reducing power like lithium metal. There is a problem that it is not possible to obtain excellent battery characteristics. In addition, since lithium is included in the constituent elements, when the firing temperature is high, lithium evaporates and separates, and a substance having a desired composition cannot be obtained. Further, since these lithium-containing nitrides have a high reducing power, they react with a solvent or the like used at the time of lithium elimination, and thus have a problem that battery characteristics are deteriorated.

【0006】[0006]

【発明の目的】本発明の目的は、上記のような従来技術
のかかる問題を解決し、高エネルギー密度で、かつ充放
電容量が大きく、しかもサイクル寿命が電池特性を有す
負極活物質の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a method for producing a negative electrode active material having a high energy density, a large charge / discharge capacity, and a cycle life having battery characteristics. Is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、組成式Li3−x−yN(但し、Mは遷移金属
に属する元素を表し、xは0.1〜0.5の範囲にあ
り、yは0.8〜1.9の範囲にある)で表される負極
活物質は、組成式Li3−xN(但し、Mは遷移金
属に属する元素を表し、xは0.1〜0.5の範囲にあ
る)で表される前駆体を形成する工程と、前記前駆体か
らリチウムイオンを脱離する工程とを経て製造されてい
る。しかも、前記組成式Li3−xNで表される前
駆体は、出発物質にLi金属あるいは窒化リチウム(L
N)と遷移金属あるいは遷移金属窒化物を用い、5
00〜800℃の温度範囲で、窒素ガス雰囲気あるいは
窒素−水素混合ガス雰囲気で焼成することにより形成さ
れている。また、前記前駆体からリチウムイオンを脱離
する方法として、化学反応あるいは電気化学反応を用い
る。
To achieve Means for Solving the Problems] Such objects, composition formula Li 3-x-y M x N ( where, M represents an element belonging to the transition metal, x is 0.1 to 0.5 in the range, y is expressed by some) in the range of 0.8 to 1.9 negative
The active material composition formula Li 3-x M x N (where, M represents an element belonging to the transition metal, x is in the range of 0.1 to 0.5) forming a precursor represented by And a step of desorbing lithium ions from the precursor. Moreover, precursor represented by the composition formula Li 3-x M x N is, Li metal or lithium nitride starting material (L
i 3 N) and a transition metal or a transition metal nitride,
It is formed by firing in a nitrogen gas atmosphere or a nitrogen-hydrogen mixed gas atmosphere in a temperature range of 00 to 800 ° C. Further, as a method of desorbing lithium ions from the precursor, a chemical reaction or an electrochemical reaction is used.
You.

【0008】本発明を以下、さらに詳しく説明する。The present invention will be described below in more detail.

【0009】上述のように本発明においては、組成式L
3−x−yN(但し、Mは遷移金属に属する元素
を表し、xは0.1〜0.5の範囲にあり、yは0.8
〜1.9の範囲にある)で表される負極活物質が、組成
式Li3−xN(但し、Mは遷移金属に属する元素
を表し、xは0.1〜0.5の範囲にある)で表される
前駆体を形成する工程と、前記前駆体からリチウムイオ
ンを脱離する工程とを経て製造される方法を用いること
により、電池特性が優れた負極活物質が得られることを
実験により確認した。特に、出発物質にLi金属あるい
は窒化リチウム(LiN)と遷移金属あるいは遷移金
属窒化物を用い、500〜800℃の温度範囲で、窒素
ガス雰囲気あるいは窒素−水素混合ガス雰囲気で焼成す
ることにより、結晶性が高く、不純物がなく、組成ずれ
の小さい、良好な材料物性をもつ前記組成式Li 3−x
Nで表される前駆体を製造できることを、実験によ
り確認した。さらに、前記前駆体からリチウムイオンを
脱離する方法に、化学反応あるいは電気化学反応を用い
ることにより、構造破裂や表面劣化(酸化膜形成)が
い良質な負極活物質を製造できることを実験により確認
した。しかも、本発明の製造方法を用いることにより、
リチウム基準極に対して1.5V以下の電極電位におい
て、高容量の充放電領域を有し、安定にリチウムイオン
を挿入脱離することができ、長いサイクル寿命を示す
極活物質が得られることを実験により見い出し、その認
識の下に本発明を完成した。
As described above, in the present invention, the composition formula L
i 3-xy M x N (where M represents an element belonging to a transition metal, x is in the range of 0.1 to 0.5, and y is 0.8
Negative electrode active substance represented by any) in the range of 1.9 has a composition formula Li 3-x M x N (where, M represents an element belonging to the transition metal, x is 0.1 to 0.5 A negative electrode active material having excellent battery characteristics can be obtained by using a method that is manufactured through a step of forming a precursor represented by the following formula) and a step of desorbing lithium ions from the precursor. This was confirmed by experiments. In particular, by using Li metal or lithium nitride (Li 3 N) and a transition metal or a transition metal nitride as starting materials , and firing in a nitrogen gas atmosphere or a nitrogen-hydrogen mixed gas atmosphere at a temperature range of 500 to 800 ° C. The composition formula Li 3-x having high crystallinity, no impurities, small composition deviation, and good material properties.
Experiments have confirmed that a precursor represented by M x N can be produced. Moreover, the a method for desorbing lithium ions from the precursor, and more the use of the chemical reaction or electrochemical reaction, the structure explosion or surface deterioration (oxidation film formation) I
Experiments have confirmed that a good quality negative electrode active material can be produced. Moreover, by using the production method of the present invention,
In the following electrode potential 1.5V against lithium reference electrode has a discharge area of the high capacity, stability can be inserted deintercalating lithium ions, a negative showing a long cycle life
It has been found through experiments that a polar active material can be obtained, and the present invention has been completed based on the recognition.

【0010】本発明でいう遷移金属とは、元素番号が2
1のScから元素番号30のZnと元素番号39のYか
ら元素番号48のCdと元素番号57のLaから元素番
号80のHgまでを含む。
The transition metal referred to in the present invention has an element number of 2
1 from Sc of element number 30, Zn of element number 30, Y of element number 39, Cd of element number 48, La of element number 57, and Hg of element number 80.

【0011】組成式Li3−xN(但し、Mは遷移
金属に属する元素を表し、xは0.1〜0.5の範囲に
ある)で表される前駆体を形成する工程について説明す
る。まず、上記前駆体は、出発原料としてリチウム(L
i)あるいは窒化リチウム(LiN)と遷移金属ある
いは遷移金属窒化物を用いることができ、組成式Li
3−xNにしたがって、所定量を秤量し、混合後、
アルミナ坩堝に入れ、焼成により合成することができ
る。
A process for forming a precursor represented by a composition formula Li 3-x M x N (where M represents an element belonging to a transition metal and x is in the range of 0.1 to 0.5) explain. First, the precursor is prepared by using lithium (L
i) or lithium nitride (Li 3 N) and a transition metal or a transition metal nitride.
According 3-x M x N, it weighed a predetermined amount, after mixing,
It can be synthesized by putting in an alumina crucible and firing.

【0012】前述の組成式において、xが0.1未満で
あると絶縁性が高くなり、電池特性が劣化すると共に、
分解する恐れを生じ、一方、0.5を越えると遷移金属
の固溶が困難になる。焼成温度は、500〜800℃が
適しており、焼成温度が500℃未満の場合、出発物質
であるLi金属、窒化リチウム(LiN)、遷移金
属、あるいは遷移金属窒化物が未反応状態で残ってお
り、目的とする組成式Li3−xNを形成すること
ができない。一方、800℃を越えるとリチウムの蒸発
散逸が多くなり、焼成前のリチウム量に比べて、リチウ
ムが約10wt%以上減少し、組成式通りの前駆体を形
成することができない。雰囲気は、窒素ガス雰囲気ある
いは窒素−水素混合ガス雰囲気中が適しており、窒素−
水素混合ガス雰囲気中の水素量は、30%以下が適して
いる。水素濃度がこれより高いと窒素化が十分に行われ
ず、組成式通りの前駆体を形成することができない。
In the above-mentioned composition formula, when x is less than 0.1, the insulating property becomes high, and the battery characteristics are deteriorated.
Decomposition may occur, while if it exceeds 0.5, solid solution of the transition metal becomes difficult. The firing temperature is suitably from 500 to 800 ° C., and when the firing temperature is lower than 500 ° C., the starting metal, Li metal, lithium nitride (Li 3 N), transition metal, or transition metal nitride is in an unreacted state. remains and can not form a composition formula Li 3-x M x N of interest. On the other hand, when the temperature exceeds 800 ° C., the evaporation and dissipation of lithium increase, and the amount of lithium decreases by about 10% by weight or more as compared with the amount of lithium before firing, so that a precursor according to the composition formula cannot be formed. The atmosphere is suitably a nitrogen gas atmosphere or a nitrogen-hydrogen mixed gas atmosphere.
The amount of hydrogen in the hydrogen mixed gas atmosphere is suitably 30% or less. If the hydrogen concentration is higher than this, nitrogenation is not sufficiently performed, and a precursor according to the composition formula cannot be formed.

【0013】次に、前記前駆体からリチウムイオンを
離して、組成式Li3−x−yN(但し、Mは遷移
金属に属する元素を表し、xは0.1〜0.5の範囲に
あり、yは0.8〜1.9の範囲にある)で表される負
極活物質を形成する工程について説明する。リチウムイ
オンを脱離する種々の方法を試みた結果、例えば、化学
反応により前駆体からリチウムイオンを脱離する方法
や、電気化学反応により前駆体からリチウムイオンを脱
離する方法が良好な特性が得られた。電気化学反応によ
りリチウムイオンを脱離する方法としては、作用極に該
前駆体を、対極にリチウム金属を、及び電解液にリチウ
ム塩を含む非水電解液、例えばエチレンカーボネートと
ジメチルカーボネートの体積比1:1の混合溶媒に、1
MのLIPFを溶解したもの、を用いた酸化還元系を
組み、所定の電気量、充電(作用極からリチウムイオン
を脱離する方向)し、無水の2メチルテトラヒドロフラ
ンで洗浄し、窒素雰囲気中で乾燥する方法がある。
Next, lithium ions are removed from the precursor.
Apart, composition formula Li 3-x-y M x N ( where, M represents an element belonging to the transition metal, x is in the range of 0.1 to 0.5, y is from 0.8 to 1.9 negative represented by the range of)
The step of forming the pole active material will be described. As a result of trying various methods of desorbing lithium ions, for example, a method of desorbing lithium ions from a precursor by a chemical reaction and a method of desorbing lithium ions from a precursor by an electrochemical reaction have good characteristics. Obtained. As a method of desorbing lithium ions by an electrochemical reaction, a nonaqueous electrolyte containing a lithium metal salt as a precursor and a lithium metal as an electrolyte and a lithium salt as an electrolyte, for example, a volume ratio of ethylene carbonate and dimethyl carbonate is used. 1: 1 mixed solvent
An oxidation-reduction system using a solution of M LIPF 6 was assembled, charged with a predetermined amount of electricity (in the direction of removing lithium ions from the working electrode), washed with anhydrous 2-methyltetrahydrofuran, and washed in a nitrogen atmosphere. There is a method of drying.

【0014】一方、化学反応によりリチウムイオンを脱
離する方法としては、脱水したアセトニトリル中に所定
量のヨウ素(I)を溶解し、これに該前駆体を加え、
撹拌、ろ過し、窒素雰囲気中で乾燥する方法がある。
On the other hand, as a method of desorbing lithium ions by a chemical reaction, a predetermined amount of iodine (I 2 ) is dissolved in dehydrated acetonitrile, and the precursor is added thereto.
There is a method of stirring, filtering and drying in a nitrogen atmosphere.

【0015】前述の組成式において、yが0.8未満で
あると電池特性が低下し容量が小さくなる。一方、1.
9を越えると負極活物質の構造が破壊され電池反応が困
難になる。
In the above-mentioned composition formula, when y is less than 0.8, the battery characteristics deteriorate and the capacity decreases. On the other hand, 1.
If it exceeds 9, the structure of the negative electrode active material is destroyed, and the battery reaction becomes difficult.

【0016】以上述べたように、本発明の負極活物質
製造方法を用いることにより、結晶性が高く、不純物が
なく、組成ずれの小さい、良好な材料物性をもつ前駆体
を製造でき、さらに、負極活物質の構造破裂や表面劣化
(酸化膜形成)がない、良質の負極活物質を製造でき
る。しかも、本発明の製造方法を用いて合成した負極活
物質は、リチウム基準極に対して1.5V以下の電極電
位において、高容量の充放電領域を有し、安定にリチウ
ムイオンを挿入脱離することができ、長いサイクル寿命
を示す、良好な電池特性を得ることができる。従って、
本発明の負極活物質の製造方法を用いることにより、高
エネルギー密度で、かつ充放電容量が大きく、しかも安
全性が確保され、サイクル寿命が長いリチウム二次電池
を提供することができる。
As described above, by using the method for producing a negative electrode active material of the present invention, a precursor having high crystallinity, containing no impurities, having a small composition deviation, and having good material properties can be produced. , structure explosion or surface deterioration of the negative electrode active material (oxide film) is not, it can be produced a high-quality of the negative electrode active material. In addition, the negative electrode active synthesized using the manufacturing method of the present invention.
The material has a high capacity charge / discharge region at an electrode potential of 1.5 V or less with respect to the lithium reference electrode, can insert and remove lithium ions stably, and has a long cycle life. Properties can be obtained. Therefore,
By using the method for producing a negative electrode active material of the present invention, a lithium secondary battery having a high energy density, a large charge / discharge capacity, safety, and a long cycle life can be provided.

【0017】以下、実施例により本発明をさらに詳しく
説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

【0018】[0018]

【実施例1】まず、組成式Li2.6Co0.4Nで表
される前駆体を、出発物質に窒化リチウム(LiN)
とCo金属を用い、650℃の温度で、8時間、窒素
(98%)−水素(2%)混合ガス雰囲気で焼成し合成
した。図1にX線回折パターンを示す。管球はCukα
であり、管電流100mA、管電圧30kVで測定し
た。図1から明らかなように、Li2.6Co0.4
の回折パターンだけが得られ、不純物のピークは認めら
れなかった。また、組成分析の結果、焼成後の組成は、
Li2.59Co0.41Nであり、リチウムの蒸発散
逸はほとんど認められなかった。次に、この前駆体か
ら、前述の化学反応を用いて、リチウムイオンを1.5
9Li/mol脱離し、組成式Li1.0Co0.4
で表される負極活物質を合成した。図2にX線回折パタ
ーンを示す。管球はCukαであり、管電流100m
A、管電圧30kVで測定した。この負極活物質はリチ
ウム脱離によって、結晶質から非晶質へ相変化するた
め、回折パターンは消失する。図2から明らかなよう
に、2θで10〜70°の範囲において回折ピークは認
められず、リチウム金属やその他の不純物の発生は認め
られなかった。
EXAMPLE 1 First, a precursor represented by a composition formula Li 2.6 Co 0.4 N was used as a starting material, and lithium nitride (Li 3 N) was used as a starting material.
And Co metal at 650 ° C. for 8 hours in a mixed gas atmosphere of nitrogen (98%)-hydrogen (2%) for synthesis. FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern. The tube is Cuka
The measurement was performed at a tube current of 100 mA and a tube voltage of 30 kV. As is clear from FIG. 1, Li 2.6 Co 0.4 N
Was obtained, and no impurity peak was observed. As a result of the composition analysis, the composition after firing was
Li 2.59 Co 0.41 N, and almost no evaporation of lithium was recognized. Next, from this precursor, lithium ions were converted to 1.5
9 Li / mol desorbed, composition formula Li 1.0 Co 0.4 N
A negative electrode active material represented by was synthesized. FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern. The tube is Cukα and the tube current is 100m
A, Measurement was performed at a tube voltage of 30 kV. Since the negative electrode active material undergoes a phase change from crystalline to amorphous due to lithium desorption, the diffraction pattern disappears. As is clear from FIG. 2, no diffraction peak was observed in the range of 10 to 70 ° in 2θ, and no generation of lithium metal and other impurities was observed.

【0019】次に、このようにして製造した負極活物質
の電池特性を評価した。図3は本発明による負極活物質
の性能評価に用いたテストセルの断面図である。図3に
おいて、1は対極ケースであり、ステンレス鋼板の板を
絞り加工したものである。2は金属リチウムであり、所
定の厚みのリチウム金属箔を直径16mmに打ち抜いた
ものを圧着したものである。3は非水電解液であり、E
CとDEEの体積比1:1の混合溶媒に、LiClO
を1モル/リットル溶解したものである。4はポリプロ
ピレンまたはポリエチレンの多孔質フィルムからなるセ
パレータである。5はステンレス鋼の板を絞り加工した
作用極ケースである。6は前述の製造方法で合成したL
1.0Co0.41Nを用いて構成された作用極であ
る。この作用極は、合成した非晶質のLi1.0Co
0.41Nと導電剤であるアセチレンブラックと結着剤
であるポリテトラフルオロエチレンを重量比70:2
5:5で混合、圧延し、シートを作製し、直径16mm
に打ち抜いたものである。7はTiネット製の集電体で
あり、前記作用極6に被せた状態で、作用極ケース5に
スポット溶接されている。8はガスケットであり対極ケ
ース1と作用極ケース5との間の電気的絶縁を保つと共
に、作用極ケース開口縁が内側に折り曲げられ、かしめ
られることによって、電池内容物を密閉、封止してい
る。
Next, the battery characteristics of the negative electrode active material thus manufactured were evaluated. FIG. 3 is a cross-sectional view of a test cell used for evaluating the performance of the negative electrode active material according to the present invention. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a counter electrode case which is formed by drawing a stainless steel plate. Reference numeral 2 denotes metallic lithium, which is obtained by stamping a lithium metal foil having a predetermined thickness into a diameter of 16 mm and pressing it. 3 is a non-aqueous electrolyte,
LiClO 4 was added to a mixed solvent of C and DEE at a volume ratio of 1: 1.
Is dissolved at 1 mol / liter. Reference numeral 4 denotes a separator made of a porous film of polypropylene or polyethylene. Reference numeral 5 denotes a working electrode case formed by drawing a stainless steel plate. 6 is L synthesized by the above-described production method.
This is a working electrode configured using i 1.0 Co 0.41 N. This working electrode is composed of the synthesized amorphous Li 1.0 Co
0.41 N, acetylene black as a conductive agent, and polytetrafluoroethylene as a binder in a weight ratio of 70: 2.
Mixing and rolling at 5: 5 to produce a sheet, 16 mm in diameter
It was punched out. Reference numeral 7 denotes a current collector made of Ti net, which is spot-welded to the working electrode case 5 while covering the working electrode 6. Reference numeral 8 denotes a gasket which keeps electrical insulation between the counter electrode case 1 and the working electrode case 5, and hermetically seals and seals the battery contents by bending the working electrode case opening edge inward and crimping it. I have.

【0020】このテストセルを0.0〜1.4Vの電圧
範囲、1mAの電流で充放電試験した。このときの3サ
イクル目の充放電曲線を図4に示す。図4から明らかな
ように、Li1.0Co0.41Nは、0.0〜1.4
Vの電圧範囲で、安定に充放電を繰り返しているときの
容量は、30mAh得られた。また、充放電に伴う容量
の急激な低下は認められず、100サイクル以上安定に
充放電を繰り返した。また、充放電試験終了後、テスト
セルを分解し、作用極表面をSEMで観察したが、作用
極表面にリチウム金属の析出やデンドライトの成長を認
めることができなかった。また、作用極をX線回折装置
で分析したが、リチウム金属のX線回折パターンは認め
られなかった。
The test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.4 V and a current of 1 mA. FIG. 4 shows a charge / discharge curve of the third cycle at this time. As is clear from FIG. 4, Li 1.0 Co 0.41 N is 0.0 to 1.4.
A capacity of 30 mAh was obtained when charge / discharge was repeated stably in the voltage range of V. Also, no rapid decrease in capacity due to charge / discharge was observed, and charge / discharge was repeated stably for 100 cycles or more. After the completion of the charge / discharge test, the test cell was disassembled, and the surface of the working electrode was observed by SEM. However, no deposition of lithium metal or growth of dendrites on the surface of the working electrode could be recognized. The working electrode was analyzed by an X-ray diffractometer, but no X-ray diffraction pattern of lithium metal was observed.

【0021】[0021]

【実施例2】実施例1の前駆体を形成する工程において
焼成温度を700℃に替えて前駆体を合成した。X線回
折の結果、回折パターンは図1と同様であり、Li
2.6Co0.4Nの回折パターンだけが得られ、不純
物のピークは認められなかった。また、組成分析の結
果、焼成後の組成は、Li2.586Co0.414
であり、リチウムの蒸発散逸はほとんど認められなかっ
た。前駆体からリチウムイオンを脱離する工程は、実施
例1と同じであり、リチウムイオンを1.586Li/
mol脱離し、組成式Li1.0Co0.414Nで表
される負極活物質を合成した。
Example 2 In the step of forming a precursor in Example 1, the precursor was synthesized by changing the firing temperature to 700 ° C. As a result of X-ray diffraction, the diffraction pattern was the same as in FIG.
Only a diffraction pattern of 2.6 Co 0.4 N was obtained, and no impurity peak was observed. As a result of composition analysis, the composition after firing was Li 2.586 Co 0.414 N
And almost no evaporation of lithium was recognized. The step of desorbing lithium ions from the precursor is the same as in Example 1, except that lithium ions are removed at 1.586 Li /
By mol desorption, a negative electrode active material represented by a composition formula of Li 1.0 Co 0.414 N was synthesized.

【0022】この負極活物質を用いてテストセルを作製
した。作用極6以外は実施例1と同じである。このテス
トセルを0.0〜1.4Vの電圧範囲、1mAの電流で
充放電試験した。このLi1.0Co0.414Nも、
0.0〜1.4Vの電圧範囲で、安定に充放電を繰り返
しているときの容量は、29mAh得られた。また、充
放電に伴う容量の急激な低下は認められず、100サイ
クル以上安定に充放電を繰り返した。また、充放電試験
終了後、テストセルを分解し、作用極表面をSEMで観
察したが、作用極表面にリチウム金属の析出やデンドラ
イトの成長を認めることができなかった。また、作用極
をX線回折装置で分析したが、リチウム金属のX線回折
パターンは認められなかった。
A test cell was prepared using this negative electrode active material . Except for the working electrode 6, it is the same as the first embodiment. The test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.4 V and a current of 1 mA. This Li 1.0 Co 0.414 N is also
In the voltage range of 0.0 to 1.4 V, 29 mAh was obtained when the charge and discharge were repeatedly performed stably. Also, no rapid decrease in capacity due to charge / discharge was observed, and charge / discharge was repeated stably for 100 cycles or more. After the completion of the charge / discharge test, the test cell was disassembled, and the surface of the working electrode was observed by SEM. However, no deposition of lithium metal or growth of dendrites on the surface of the working electrode could be recognized. The working electrode was analyzed by an X-ray diffractometer, but no X-ray diffraction pattern of lithium metal was observed.

【0023】[0023]

【実施例3】実施例1の前駆体を形成する工程におい
て、窒素−水素混合ガス雰囲気の混合比を、窒素(95
%)−水素(5%)の混合ガスに替えて前駆体を合成し
た。X線回折の結果、回折パターンは図1と同様であ
り、Li2.6Co0.4Nの回折パターンだけが得ら
れ、不純物のピークは認められなかった。また、組成分
析の結果、焼成後の組成は、Li2.590Co
0.410Nであり、リチウムの蒸発散逸はほとんど認
められなかった。前駆体からリチウムイオンを脱離する
工程は、実施例1と同じであり、リチウムイオンを1.
59Li/mol脱離し、組成式Li1.0Co
0.41Nで表される負極活物質を合成した。
Embodiment 3 In the step of forming the precursor of Embodiment 1, the mixture ratio of the nitrogen-hydrogen mixed gas atmosphere was changed to nitrogen (95%).
%)-Hydrogen (5%) instead of a mixed gas to synthesize a precursor. As a result of X-ray diffraction, the diffraction pattern was the same as that in FIG. 1. Only a diffraction pattern of Li 2.6 Co 0.4 N was obtained, and no impurity peak was observed. As a result of the composition analysis, the composition after firing was Li 2.590 Co
0.410 N, and almost no lithium evaporation was observed. The step of desorbing lithium ions from the precursor is the same as in Example 1, except that lithium ions are removed from the precursor in the same manner as in Example 1.
59 Li / mol desorbed, with the composition formula Li 1.0 Co
A negative electrode active material represented by 0.41 N was synthesized.

【0024】この負極活物質を用いてテストセルを作製
した。作用極6以外は実施例1と同じである。このテス
トセルを0.0〜1.4Vの電圧範囲、1mAの電流で
充放電試験した。このLi1.0Co0.41Nも、
0.0〜1.4Vの電圧範囲で、安定に充放電を繰り返
しているときの容量は、31mAh得られた。また、充
放電に伴う容量の急激な低下は認められず、100サイ
クル以上安定に充放電を繰り返した。また、充放電試験
終了後、テストセルを分解し、作用極表面をSEMで観
察したが、作用極表面にリチウム金属の析出やデンドラ
イトの成長を認めることができなかった。また、作用極
をX線回折装置で分析したが、リチウム金属のX線回折
パターンは認められなかった。
A test cell was prepared using this negative electrode active material . Except for the working electrode 6, it is the same as the first embodiment. The test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.4 V and a current of 1 mA. This Li 1.0 Co 0.41 N is also
A capacity of 31 mAh was obtained when charge and discharge were repeated stably in a voltage range of 0.0 to 1.4 V. Also, no rapid decrease in capacity due to charge / discharge was observed, and charge / discharge was repeated stably for 100 cycles or more. After the completion of the charge / discharge test, the test cell was disassembled, and the surface of the working electrode was observed by SEM. However, no deposition of lithium metal or growth of dendrites on the surface of the working electrode could be recognized. The working electrode was analyzed by an X-ray diffractometer, but no X-ray diffraction pattern of lithium metal was observed.

【0025】[0025]

【実施例4】前駆体を形成する工程は、実施例1と同じ
であり、実施例1の前駆体からリチウムイオンを脱離す
る工程において、脱離量を1.0Li/molに替えて
組成式Li1.59Co0.41Nで表される負極活物
を合成した。図5にX線回折パターンを示す。管球は
Cukαであり、管電流100mA、管電圧30kVで
測定した。この組成の負極活物質は、リチウム脱離によ
って結晶質から非晶質へ相変化する途中にあるため、強
度が小さく、半値幅の広い回折パターンが認められた。
図5から明らかなように、2θで10〜70°の範囲に
おいてこの負極活物質以外の回折ピークは認められず、
リチウム金属やその他の不純物の発生は認められなかっ
た。
Example 4 The process of forming the precursor is the same as that of Example 1. In the step of desorbing lithium ions from the precursor of Example 1, the composition was changed by changing the desorption amount to 1.0 Li / mol. Negative electrode active material represented by the formula Li 1.59 Co 0.41 N
Synthetic quality . FIG. 5 shows an X-ray diffraction pattern. The tube was Cukα, and the measurement was performed at a tube current of 100 mA and a tube voltage of 30 kV. Since the negative electrode active material having this composition was in the process of undergoing a phase change from crystalline to amorphous due to lithium elimination, a diffraction pattern having a small intensity and a wide half width was recognized.
As is apparent from FIG. 5, no diffraction peaks other than the negative electrode active material were observed in the range of 10 to 70 ° in 2θ,
No generation of lithium metal or other impurities was observed.

【0026】この負極活物質を用いてテストセルを作製
した。作用極6以外は実施例1と同じである。このテス
トセルを0.0〜1.0Vの電圧範囲、1mAの電流で
充放電試験した。このLi1.59Co0.41Nは、
0.0〜1.0Vの電圧範囲で、安定に充放電を繰り返
しているときの容量は、21mAh得られた。また、充
放電に伴う容量の急激な低下は認められず、200サイ
クル以上安定に充放電を繰り返した。また、充放電試験
終了後、テストセルを分解し、作用極表面をSEMで観
察したが、作用極表面にリチウム金属の析出やデンドラ
イトの成長を認めることができなかった。また、作用極
をX線回折装置で分析したが、リチウム金属のX線回折
パターンは認められなかった。
A test cell was prepared using this negative electrode active material . Except for the working electrode 6, it is the same as the first embodiment. This test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.0 V and a current of 1 mA. This Li 1.59 Co 0.41 N is
A capacity of 21 mAh was obtained when charge and discharge were repeated stably in a voltage range of 0.0 to 1.0 V. Also, no rapid decrease in capacity due to charge / discharge was observed, and charge / discharge was repeated stably for 200 cycles or more. After the completion of the charge / discharge test, the test cell was disassembled, and the surface of the working electrode was observed by SEM. However, no deposition of lithium metal or growth of dendrites on the surface of the working electrode could be recognized. The working electrode was analyzed by an X-ray diffractometer, but no X-ray diffraction pattern of lithium metal was observed.

【0027】[0027]

【実施例5】前駆体を形成する工程は、実施例1と同じ
であり、実施例1の前駆体からリチウムイオンを脱離す
る工程において、前述の電気化学反応を用いて、リチウ
ムイオンを1.59Li/mol脱離し、組成式Li
1.0Co0.41Nで表される負極活物質を合成し
た。図6にX線回折パターンを示す。管球はCukαで
あり、管電流100mA、管電圧30kVで測定した。
この負極活物質はリチウム脱離によって、結晶質から非
晶質へ相変化するため、回折パターンは消失する。図6
から明らかなように、2θで10〜70°の範囲におい
て回折ピークは認められず、リチウム金属やその他の不
純物の発生は認められなかった。
Embodiment 5 The step of forming a precursor is the same as that of Embodiment 1. In the step of desorbing lithium ion from the precursor of Embodiment 1, the lithium ion is removed by using the above-mentioned electrochemical reaction. .59 Li / mol desorbed, composition formula Li
A negative electrode active material represented by 1.0 Co 0.41 N was synthesized. FIG. 6 shows an X-ray diffraction pattern. The tube was Cukα, and the measurement was performed at a tube current of 100 mA and a tube voltage of 30 kV.
Since this negative electrode active material undergoes a phase change from crystalline to amorphous due to lithium desorption, the diffraction pattern disappears. FIG.
As is clear from the above, no diffraction peak was observed in the range of 10 to 70 ° in 2θ, and no generation of lithium metal and other impurities was observed.

【0028】この負極活物質を用いてテストセルを作製
した。作用極6以外は実施例1と同じである。このテス
トセルを0.0〜1.4Vの電圧範囲、1mAの電流で
充放電試験した。このLi1.0Co0.41Nも、
0.0〜1.4Vの電圧範囲で、安定に充放電を繰り返
しているときの容量は、30mAh得られた。また、充
放電に伴う容量の急激な低下は認められず、100サイ
クル以上安定に充放電を繰り返した。また、充放電試験
終了後、テストセルを分解し、作用極表面をSEMで観
察したが、作用極表面にリチウム金属の析出やデンドラ
イトの成長を認めることができなかった。また、作用極
をX線回折装置で分析したが、リチウム金属のX線回折
パターンは認められなかった。
A test cell was prepared using the negative electrode active material . Except for the working electrode 6, it is the same as the first embodiment. The test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.4 V and a current of 1 mA. This Li 1.0 Co 0.41 N is also
In the voltage range of 0.0 to 1.4 V, the capacity was 30 mAh when the charge and discharge were repeated stably. Also, no rapid decrease in capacity due to charge / discharge was observed, and charge / discharge was repeated stably for 100 cycles or more. After the completion of the charge / discharge test, the test cell was disassembled, and the surface of the working electrode was observed by SEM. However, no deposition of lithium metal or growth of dendrites on the surface of the working electrode could be recognized. The working electrode was analyzed by an X-ray diffractometer, but no X-ray diffraction pattern of lithium metal was observed.

【0029】[0029]

【実施例6】実施例1の出発物質をCo金属からCu金
属に替えて負極活物質を製造した。まず、組成式Li
2.6Cu0.4Nで表される前駆体を、出発物質に窒
化リチウム(LiN)とCu金属を用い、650℃の
温度で、8時間、窒素(98%)−水素(2%)の混合
ガス雰囲気で焼成し合成した。図7にX線回折パターン
を示す。管球はCukαであり、管電流100mA、管
電圧30kVで測定した。図7から明らかなように、L
2.6Cu0.4Nの回折パターンだけが得られ、不
純物のピークは認められなかった。また、組成分析の結
果、焼成後の組成は、Li2.58Cu0.42Nであ
り、リチウムの蒸発散逸はほとんど認められなかった。
次に、この前駆体から、前述の化学反応を用いて、リチ
ウムイオンを1.58Li/mol脱離し、組成式Li
1.0Cu0.42Nで表される負極活物質を合成し
た。図8にX線回折パターンを示す。管球はCukαで
あり、管電流100mA、管電圧30kVで測定した。
この負極活物質はリチウム脱離によって、結晶質から非
晶質へ相変化するため、回折パターンは消失する。図8
から明らかなように、2θで10〜70°の範囲におい
て回折ピークは認められず、リチウム金属やその他の不
純物の発生は認められなかった。
Example 6 A negative electrode active material was produced by changing the starting material of Example 1 from Co metal to Cu metal. First, the composition formula Li
2.6 A precursor represented by Cu 0.4 N was prepared by using lithium nitride (Li 3 N) and Cu metal as starting materials at a temperature of 650 ° C. for 8 hours using nitrogen (98%)-hydrogen (2 %) In a mixed gas atmosphere. FIG. 7 shows an X-ray diffraction pattern. The tube was Cukα, and the measurement was performed at a tube current of 100 mA and a tube voltage of 30 kV. As is clear from FIG.
Only the diffraction pattern of i 2.6 Cu 0.4 N is obtained, the peak of the impurity was observed. As a result of composition analysis, the composition after firing was Li 2.58 Cu 0.42 N, and almost no lithium was evaporated and dissipated.
Next, 1.58 Li / mol of lithium ions were desorbed from this precursor using the above-mentioned chemical reaction, and the composition formula Li
A negative electrode active material represented by 1.0 Cu 0.42 N was synthesized. FIG. 8 shows an X-ray diffraction pattern. The tube was Cukα, and the measurement was performed at a tube current of 100 mA and a tube voltage of 30 kV.
Since this negative electrode active material undergoes a phase change from crystalline to amorphous due to lithium desorption, the diffraction pattern disappears. FIG.
As is clear from the above, no diffraction peak was observed in the range of 10 to 70 ° in 2θ, and no generation of lithium metal and other impurities was observed.

【0030】この負極活物質を用いてテストセルを作製
した。作用極6以外は実施例1と同じである。このテス
トセルを0.0〜1.0Vの電圧範囲、1mAの電流で
充放電試験した。このLi1.0Cu0.42Nも、
0.0〜1.4Vの電圧範囲で、安定に充放電を繰り返
しているときの容量は、30mAh得られた。また、充
放電に伴う容量の急激な低下は認められず、100サイ
クル以上安定に充放電を繰り返した。また、充放電試験
終了後、テストセルを分解し、作用極表面をSEMで観
察したが、作用極表面にリチウム金属の析出やデンドラ
イトの成長を認めることができなかった。また、作用極
をX線回折装置で分析したが、リチウム金属のX線回折
パターンは認められなかった。
A test cell was prepared using this negative electrode active material . Except for the working electrode 6, it is the same as the first embodiment. This test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.0 V and a current of 1 mA. This Li 1.0 Cu 0.42 N is also
In the voltage range of 0.0 to 1.4 V, the capacity was 30 mAh when the charge and discharge were repeated stably. Also, no rapid decrease in capacity due to charge / discharge was observed, and charge / discharge was repeated stably for 100 cycles or more. After the completion of the charge / discharge test, the test cell was disassembled, and the surface of the working electrode was observed by SEM. However, no deposition of lithium metal or growth of dendrites on the surface of the working electrode could be recognized. The working electrode was analyzed by an X-ray diffractometer, but no X-ray diffraction pattern of lithium metal was observed.

【0031】[0031]

【比較例1】実施例1の前駆体を形成する工程において
焼成温度を480℃に替えて前駆体を合成した。X線回
折パターンを図9に示す。Li2.6Co0.4Nの回
折パターンの他に、出発物質の窒化リチウム(Li
N)や、同定できない不純物のピークが多数認められ
た。実施例1と同様に、前駆体からリチウムイオンを脱
離し、負極活物質を合成した。
Comparative Example 1 In the step of forming the precursor of Example 1, the precursor was synthesized by changing the firing temperature to 480 ° C. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. In addition to the diffraction pattern of Li 2.6 Co 0.4 N, the starting material lithium nitride (Li
3 N) or the peak of unidentifiable impurities were observed many. As in Example 1, lithium ions were eliminated from the precursor to synthesize a negative electrode active material .

【0032】この負極活物質を用いてテストセルを作製
した。作用極6以外は実施例1と同じである。このテス
トセルを0.0〜1.4Vの電圧範囲、1mAの電流で
充放電試験した。このLi1.0Co0.4Nは、0.
0〜1.4Vの電圧範囲で、初期容量は、29mAh得
られたが、充放電に伴い容量は急激に低下し、サイクル
寿命は20サイクルであり、サイクル特性は著しく劣化
した。
A test cell was prepared using this negative electrode active material . Except for the working electrode 6, it is the same as the first embodiment. The test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.4 V and a current of 1 mA. This Li 1.0 Co 0.4 N is 0.1 .
In the voltage range of 0 to 1.4 V, an initial capacity of 29 mAh was obtained, but the capacity rapidly decreased with charging and discharging, the cycle life was 20 cycles, and the cycle characteristics were significantly deteriorated.

【0033】[0033]

【比較例2】実施例1の前駆体を形成する工程において
焼成温度を830℃に替えて前駆体を合成した。X線回
折の結果、回折パターンは図1と同様であり、Li
2.6Co0.4Nの回折パターンだけが得られ、不純
物のピークは認められなかった。しかしながら、組成分
析の結果、焼成後の組成は、Li2.36Co0.64
Nであり、激しいリチウムの蒸発散逸が認められた。実
施例1と同様に、前駆体からリチウムイオンを脱離し、
負極活物質を合成した。
Comparative Example 2 In the step of forming the precursor of Example 1, the precursor was synthesized by changing the firing temperature to 830 ° C. As a result of X-ray diffraction, the diffraction pattern was the same as in FIG.
Only a diffraction pattern of 2.6 Co 0.4 N was obtained, and no impurity peak was observed. However, as a result of composition analysis, the composition after firing was Li 2.36 Co 0.64
N, and violent lithium evaporation was observed. As in Example 1, lithium ions were desorbed from the precursor,
A negative electrode active material was synthesized.

【0034】この負極活物質を用いてテストセルを作製
した。作用極6以外は実施例1と同じである。このテス
トセルを0.0〜1.4Vの電圧範囲、1mAの電流で
充放電試験した。このLi 1.0 Co 0.64 は、
0.0〜1.4Vの電圧範囲で、初期容量は、29mA
h得られたが、充放電に伴い容量は低下し、その後は安
定に200回以上充放電したが、安定容量は15mAh
と非常に小さくなり、容量は著しく低下した。
A test cell was prepared using this negative electrode active material . Except for the working electrode 6, it is the same as the first embodiment. The test cell was subjected to a charge / discharge test in a voltage range of 0.0 to 1.4 V and a current of 1 mA. This Li 1.0 Co 0.64 N is
In the voltage range of 0.0 to 1.4 V, the initial capacity is 29 mA.
However, the capacity decreased with charge and discharge, and thereafter, the charge and discharge were stably performed 200 times or more, but the stable capacity was 15 mAh.
And the capacity was significantly reduced.

【0035】[0035]

【比較例3】前駆体を形成する工程は、実施例1と同じ
であり、実施例1の前駆体からリチウムイオンを脱離す
る工程において、酸処理によってリチウムイオンを脱離
しようと試みた。具体的には、酸には1Mの塩酸(HC
l)水溶液を用い、この中に所定量の前記前駆体を加
え、撹拌したが、前記前駆体は酸と激しく反応し、目的
負極活物質を回収することができなかった。
Comparative Example 3 The step of forming a precursor was the same as in Example 1. In the step of removing lithium ions from the precursor of Example 1, an attempt was made to remove lithium ions by acid treatment. Specifically, the acid is 1M hydrochloric acid (HC
l) A predetermined amount of the precursor was added thereto and stirred with an aqueous solution, but the precursor reacted violently with an acid, and the desired negative electrode active material could not be recovered.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、組成式Li
3−x−yN(但し、Mは遷移金属に属する元素を
表し、xは0.1〜0.5の範囲にあり、yは0.8〜
1.9の範囲にある)で表される負極活物質が、組成式
Li3−xN(但し、Mは遷移金属に属する元素を
表し、xは0.1〜0.5の範囲にある)で表される前
駆体を形成する工程と、前記前駆体からリチウムイオン
脱離する工程とを経て製造される方法を用いることに
より、電池特性が優れた負極活物質を得ることができ
る。特に、出発物質にLi金属あるいは窒化リチウム
(LiN)と遷移金属あるいは遷移金属窒化物を用
い、500〜800℃の温度範囲で、窒素ガス雰囲気あ
るいは窒素−水素混合ガス雰囲気で焼成することによ
り、結晶性が高く、不純物がなく、組成ずれの小さい、
良好な材料物性をもつ前記前駆体を製造できる。さら
に、前記前駆体からリチウムイオンを脱離する方法に、
化学反応あるいは電気化学反応を用いることにより、構
破壊や表面劣化(酸化膜形成)がなく、良質の負極活
物質を製造できる。しかも、本発明の製造方法を用いる
ことにより、リチウム基準極に対して1.5V以下の電
極電位において、高容量の充放電領域を有し、安定にリ
チウムイオンを挿入脱離することができ、長いサイクル
寿命を示す負極活物質を得ることができる。
As described above, the composition formula Li
3-x-y M x N ( where, M represents an element belonging to the transition metal, x is in the range of 0.1 to 0.5, y is 0.8
Negative electrode active substance represented by any) in the range of 1.9, the composition formula Li 3-x M x N (where, M represents an element belonging to the transition metal, x is 0.1 to 0.5 A method for producing a negative electrode active material having excellent battery characteristics can be obtained by using a method that is manufactured through a step of forming a precursor represented by the following formula) and a step of desorbing lithium ions from the precursor. it can. In particular, by using Li metal or lithium nitride (Li 3 N) and a transition metal or a transition metal nitride as starting materials, and firing in a nitrogen gas atmosphere or a nitrogen-hydrogen mixed gas atmosphere at a temperature range of 500 to 800 ° C. , High crystallinity, no impurities, small composition deviation,
It can be produced the precursor with good material properties. Further, a method for desorbing lithium ions from the precursor,
More using the chemical reaction or electrochemical reaction, structure
High quality negative electrode active without structural damage or surface deterioration (oxide film formation)
Materials can be manufactured. Moreover, by using the production method of the present invention, the electrode has a high-capacity charge / discharge region at an electrode potential of 1.5 V or less with respect to the lithium reference electrode, and can stably insert and desorb lithium ions. A negative electrode active material having a long cycle life can be obtained.

【0037】従って、本発明は、高エネルギー密度で、
かつ充放電容量が大きく、しかもサイクル寿命が電池特
性を有する負極活物質を提供できるという優れた効果を
有する。
Therefore, the present invention provides a high energy density
In addition, there is an excellent effect that a negative electrode active material having a large charge / discharge capacity and a cycle life having battery characteristics can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1による前駆体のX線回折パターンを示
す図。
FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern of a precursor according to Example 1.

【図2】実施例1による負極活物質のX線回折パターン
を示す図。
FIG. 2 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a negative electrode active material according to Example 1.

【図3】本発明で用いたテストセルの断面図。FIG. 3 is a sectional view of a test cell used in the present invention.

【図4】実施例1による負極活物質を作用極に用いたテ
ストセルの3サイクル目の充放電曲線を示す図。
FIG. 4 is a view showing a third cycle charge / discharge curve of a test cell using a negative electrode active material according to Example 1 as a working electrode.

【図5】実施例4による負極活物質のX線回折パターン
を示す図。
FIG. 5 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a negative electrode active material according to Example 4.

【図6】実施例5による負極活物質のX線回折パターン
を示す図。
FIG. 6 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a negative electrode active material according to Example 5.

【図7】実施例6による前駆体のX線回折パターンを示
す図。
FIG. 7 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a precursor according to Example 6.

【図8】実施例6による負極活物質のX線回折パターン
を示す図。
FIG. 8 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a negative electrode active material according to Example 6.

【図9】比較例1による前駆体のX線回折パターンを示
す図。
FIG. 9 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a precursor according to Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 対極ケース 2 対極 3 非水電解液 4 セパレータ 5 作用極ケース 6 作用極 7 集電体 8 ガスケット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Counter electrode case 2 Counter electrode 3 Non-aqueous electrolyte 4 Separator 5 Working electrode case 6 Working electrode 7 Current collector 8 Gasket

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山木 準一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−78609(JP,A) 特開 平7−320720(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 - 4/04 C01G 3/00 C01G 51/00 C01G 53/00 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Yamaki 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-7-78609 (JP, A) Hei 7-320720 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 H01M 4/02-4/04 C01G 3/00 C01G 51/00 C01G 53/00 JICST File (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】組成式Li3−x−yN(但し、Mは
遷移金属に属する元素を表し、xは0.1〜0.5の範
囲にあり、yは0.8〜1.9の範囲にある)で表され
負極活物質が、組成式Li3−xN(但し、Mは
遷移金属に属する元素を表し、xは0.1〜0.5の範
囲にある)で表される前駆体を形成する工程と、前記前
駆体からリチウムイオンを脱離する工程とを経て製造さ
れることを特徴とする負極活物質の製造方法。
1. A composition formula Li 3-xy M x N (where M represents an element belonging to a transition metal, x is in the range of 0.1 to 0.5, and y is 0.8 to 1). The negative electrode active material represented by the composition formula Li 3-x M x N (where M represents an element belonging to a transition metal, and x falls within a range of 0.1 to 0.5). A method for producing a negative electrode active material , comprising: a step of forming a precursor represented by the following formula: and a step of desorbing lithium ions from the precursor.
【請求項2】前記組成式Li3−x−yNで表され
負極活物質が、Li3−x−yCoN、Li
3−x−yNiNあるいはLi3−x−yCu
(但し、xは0.1〜0.5の範囲にあり、yは0.8
〜1.9の範囲にある)であることを特徴とする請求項
1記載の負極活物質の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the negative electrode active material represented by the composition formula Li 3-xy M x N is Li 3-xy Co x N, Li
3-xy Ni x N or Li 3-xy Cu x N
(Where x is in the range of 0.1 to 0.5 and y is 0.8
1.9). The method for producing a negative electrode active material according to claim 1, wherein
【請求項3】前記組成式Li3−xNで表される前
駆体が、出発物質にリチウム金属あるいは窒化リチウム
(LiN)と遷移金属あるいは遷移金属窒化物を用
い、500〜800℃の温度範囲で、窒素ガス雰囲気あ
るいは窒素−水素混合ガス雰囲気で焼成することにより
形成されたものであることを特徴とする請求項1または
2いずれか1項に記載の負極活物質の製造方法。
3. The precursor represented by the composition formula Li 3-x M x N is prepared by using lithium metal or lithium nitride (Li 3 N) and a transition metal or a transition metal nitride as starting materials, and 2. The method according to claim 1 , wherein the sintering is performed by baking in a nitrogen gas atmosphere or a nitrogen-hydrogen mixed gas atmosphere in a temperature range of ° C.
2. The method for producing a negative electrode active material according to any one of 2 .
【請求項4】前記前駆体からリチウムイオンを脱離する
方法として、化学反応あるいは電気化学反応を用いるこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
負極活物質の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein a chemical reaction or an electrochemical reaction is used as a method for removing lithium ions from the precursor .
A method for producing a negative electrode active material .
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