JP3529750B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery

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JP3529750B2
JP3529750B2 JP2001269337A JP2001269337A JP3529750B2 JP 3529750 B2 JP3529750 B2 JP 3529750B2 JP 2001269337 A JP2001269337 A JP 2001269337A JP 2001269337 A JP2001269337 A JP 2001269337A JP 3529750 B2 JP3529750 B2 JP 3529750B2
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lithium
ray diffraction
peak intensity
positive electrode
diffraction peak
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義之 五十崎
修司 山田
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムニッケル
コバルト複合酸化物を正極に用いた非水電解質二次電池
に関し、特に安全性を改良した非水電解質二次電池に関
するものである。
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery using a lithium nickel cobalt composite oxide for a positive electrode, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery with improved safety.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話やVTRなどの電子機器
の小型化と需要の増大に伴い、これら電子機器の電源で
ある二次電池に対する高容量化が要求されている。ま
た、自動車からの排ガスによる大気汚染が社会問題とな
っており、電気自動車用電源として軽量で高性能な二次
電池を用いることが期待されている。かかる二次電池と
しては、LiCoO正極を炭素負極と組み合わせた非
水電解質二次電池が開発され、現在多量に使用されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices such as mobile phones and VTRs have been reduced in size and demand has increased, there has been a demand for higher capacity secondary batteries serving as power supplies for these electronic devices. In addition, air pollution due to exhaust gas from automobiles has become a social problem, and it is expected that lightweight and high-performance secondary batteries will be used as power supplies for electric vehicles. As such a secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a LiCoO 2 positive electrode is combined with a carbon negative electrode has been developed and is currently used in large quantities.

【0003】しかしながら、前記二次電池の正極材料で
あるLiCoOは、Coを含むため高価であり、かつ
資源的にも制約があるため、代替材料としてLiNiO
やNiの一部をCoで置換したLiNi1−xCo
、あるいはLiMn 等といった金属酸化物系
化合物が提案され、研究が活発に行われている。特に、
前記Ni系の活物質を使用した正極は、従来の電極材料
であるCo系の正極を使用した場合と比較して、エネル
ギー密度を大きくすることが可能であり、電池の低コス
ト化を可能にする上に、容量特性が向上するという特長
を有している。しかしながら、充電状態のNi系正極活
物質は、Co系の活物質に比べて熱的に不安定であるた
め、電池が充電状態にある時に外部から圧力が加わった
り落下などによって内部短絡が起こると、短絡電流によ
るジュール発熱により電池温度が上昇し、続いて負極お
よび正極と電解液の反応が起こりさらに発熱して、正極
活物質そのものが分解する。この時、酸素発生を伴って
さらに発熱するため電解液の燃焼反応を引き起こし、つ
いには熱暴走(熱の発生およびガス放出)を起こして電
池が破裂したり発火したりする恐れがあった。
However, in the positive electrode material of the secondary battery,
A certain LiCoO2Is expensive because it contains Co, and
Due to resource constraints, LiNiO
2Or LiNi in which part of Ni is replaced by Co1-xCox
O2Or LiMn2O 4Metal oxides such as
Compounds have been proposed and research is under way. In particular,
The positive electrode using the Ni-based active material is a conventional electrode material.
Compared with the case of using a Co-based positive electrode
Energy density can be increased, and the battery cost
Features that the capacitance characteristics are improved in addition to the
have. However, a charged Ni-based positive electrode
The material is thermally unstable compared to the Co-based active material.
External pressure when the battery is in a charged state
If an internal short circuit occurs due to
The Joule heat causes the battery temperature to rise, followed by the negative electrode and
The reaction between the positive electrode and the electrolyte solution generates heat, further generating
The active material itself decomposes. At this time, accompanied by oxygen generation
Further heating generates a combustion reaction of the electrolyte,
Cause thermal runaway (heat generation and gas release)
Ponds could burst or ignite.

【0004】このような問題についての対策として、リ
チウムとニッケルを主成分とする複合酸化物において、
Niの一部をCoやMnで置換し、さらにAlやNbと
いった元素で置換したリチウムニッケルコバルト複合酸
化物を正極活物質として用いることによって、安全性に
優れた電池を実現できるとの提案がある(特開2000
−323143号公報参照)。この技術によれば、活物
質の導電性を低下させることにより、電池短絡時の短絡
電流が活物質粒子内を貫通することを防止し、短絡電流
のジュール発熱によって活物質自体が熱分解することを
回避し、活物質の分解が始まる温度、すなわち熱分解開
始温度が高温側に移行するものと考えられる。しかしな
がら、短絡電流が活物質粒子内を貫通しないとしても、
ジュール発熱は発生するため電池温度は上昇し、負極お
よび正極と電解液の反応が起こり、さらに発熱して、や
がて正極活物質そのものが分解する。その結果、電解液
の燃焼反応を引き起こし、ついには熱暴走に至る。この
現象は、電池を高容量化あるいは高エネルギー密度化し
たり、高出力化した場合においては、短絡によって大電
流が流れるため顕著となる。
As a countermeasure against such a problem, in a composite oxide containing lithium and nickel as main components,
It has been proposed that a battery excellent in safety can be realized by using a lithium nickel cobalt composite oxide in which a part of Ni is replaced with Co or Mn and further replaced with an element such as Al or Nb as a positive electrode active material. (JP 2000
-323143). According to this technique, by reducing the conductivity of the active material, a short-circuit current at the time of battery short circuit is prevented from penetrating into the active material particles, and the active material itself is thermally decomposed by Joule heat generated by the short-circuit current. It is considered that the temperature at which decomposition of the active material starts, that is, the thermal decomposition start temperature shifts to a higher temperature side. However, even if the short-circuit current does not penetrate the active material particles,
Since Joule heat is generated, the battery temperature rises, a reaction between the negative electrode and the positive electrode and the electrolytic solution occurs, further generating heat, and the positive electrode active material itself is eventually decomposed. As a result, a combustion reaction of the electrolytic solution is caused, and finally, a thermal runaway occurs. This phenomenon becomes remarkable when a battery has a high capacity, a high energy density, or a high output because a large current flows due to a short circuit.

【0005】このように、従来公知の安全性を向上させ
る改良手段をもってしても、電池を高容量化あるいは高
エネルギー密度化したり、高出力化した場合において
は、電池での安全性を確保するのは困難であり、したが
って安全性が高い非水電解質二次電池は未だ実用化され
ていない現状である。
[0005] As described above, even with the conventionally known means for improving safety, when the battery has a high capacity, a high energy density, or a high output, the safety of the battery is ensured. Therefore, non-aqueous electrolyte secondary batteries with high safety have not yet been put to practical use.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上に記載したよう
に、従来のリチウムニッケルコバルト複合酸化物を正極
に用いた非水電解質二次電池においては、充電状態の電
池で内部短絡が起こると、電池が破裂したり発火したり
する場合があり、安全性の向上が課題であった。本発明
は従来技術の前記課題を解決するためになされたもので
あり、リチウムニッケルコバルト複合酸化物を正極に用
いた非水電解質二次電池において、万が一内部短絡が生
じても破裂や発火に至らない安全性に優れた非水電解質
二次電池を提供しようとするものである。
As described above, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a conventional lithium nickel cobalt composite oxide as a positive electrode, when an internal short circuit occurs in a charged battery, the May rupture or ignite, and improving safety has been an issue. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in a nonaqueous electrolyte secondary battery using a lithium nickel cobalt composite oxide for a positive electrode, even if an internal short circuit should occur, the battery could explode or ignite. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent safety.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、LiNiO
のNiサイトの一部をCoで置換したLiNi0.8
0.2(以下、Ni・Co系正極材料と記す)を
基本組成とし、これにさらに異種元素を添加した種々の
Ni・Co系正極材料を試作し、検討を行った結果なさ
れたものであり、特にリチウムニッケルコバルト複合酸
化物を主成分とする正極活物質にニオブ酸リチウムを含
有させることにより前記課題を解決し、本発明を完成す
るに至ったものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides LiNiO 2
0.8 NiC
o 0.2 O 2 (hereinafter, referred to as Ni / Co-based positive electrode material) was used as a basic composition, and various Ni / Co-based positive electrode materials to which a different element was further added were prototyped and studied. In particular, the present invention solves the above-mentioned problems by including lithium niobate in a positive electrode active material mainly containing a lithium nickel cobalt composite oxide, thereby completing the present invention.

【0008】すなわち本発明は、リチウムとニッケルを
主成分とする複合酸化物を正極活物質とする正極と、リ
チウムイオンを吸蔵・放出することのできる物質を負極
活物質とする負極とを備えた非水電解質二次電池におい
て、前記正極活物質が、一般式:Li1+ZNi
1−x−yCo(但し、前記MはAl、M
n、Snから選ばれる少なくとも1種、前記x、y、z
は0<x≦0.3、0≦y≦0.1、0≦z≦0.02
である)からなるリチウムニッケルコバルト複合酸化物
第1相とし、さらに、第2相として、LiNb
、Li10Nb10で表されるニオブ酸リチウム
を含むものであって、かかる正極活物質のリチウムニッ
ケルコバルト複合酸化物の(003)面のX線回折ピー
ク強度をI(003)、(104)面のX線回折ピーク
強度をI(104)とし、また前記にオブ酸リチウムに
帰属する最大X線回折ピークをINbとした時に、これ
らのピーク強度比が、I(003)/I(104)
1.6、かつ、0.01≦INb/I(003)≦0.
03の関係にあるリチウムニッケルコバルトニオブ複合
酸化物を用いることを特徴とする非水電解質二次電池で
ある。
That is, the present invention comprises a positive electrode using a composite oxide mainly composed of lithium and nickel as a positive electrode active material, and a negative electrode using a material capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material. In the nonaqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode active material has a general formula: Li 1 + Z Ni
1-x-y Co x M y O 2 ( where M may Al, M
at least one selected from n and Sn;
Are 0 <x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.02
) As the first phase, and as the second phase, Li 8 Nb 2 O
9 , lithium niobate represented by Li 10 Nb 2 O 10
And the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane of the lithium-nickel-cobalt composite oxide of the positive electrode active material is I (003) , and the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane is I (104). When the maximum X-ray diffraction peak attributed to lithium obate is INb , these peak intensity ratios are I (003) / I (104)
1.6 and 0.01 ≦ INb / I (003) ≦ 0.
03 lithium nickel cobalt niobium composite
A non-aqueous electrolyte secondary battery using an oxide .

【0009】[0009]

【0010】また、前記本発明においては、前記正極活
物質の主成分である前記一般式:Li1+zNi
1−x―yCoで表されるリチウムニッケル
コバルト複合酸化物において、前記yの値を、0.03
≦y≦0.08とすることが好ましい。
Further, in the present invention, the general formula: Li 1 + z Ni which is a main component of the positive electrode active material is used.
In 1-x-y Co x lithium-nickel-cobalt composite oxide represented by M y O 2, the value of the y, 0.03
It is preferable that ≦ y ≦ 0.08.

【0011】すなわち、本発明の非水電解質二次電池
は、リチウムとニッケルを主成分とする複合酸化物を正
極活物質とする正極とリチウムイオンを吸蔵・放出する
ことのできる活物質を備えた負極とを備えた非水電解質
二次電池において、前記正極活物質が一般式:Li
1+zNi1−x―yCo(但し、前記Mは
Al、Mn、Snから選ばれる少なくとも1種、前記
x、y、zは0<x≦0.3、0≦y≦0.1、0≦z
≦0.02)からなるリチウムニッケルコバルト複合酸
化物を主成分とし、さらに、一般式:LiNb
(但し、前記a、b、cは正の整数であり、2.5≦a
/b≦5.5、c=a/2+b×5/2である)で表さ
れるニオブ酸リチウムを含むものであって、(003)
面のX線回折ピーク強度をI(003)、(104)面
のX線回折ピーク強度をI(104)、LiNb
またはLi10Nb10に帰属する最大X線回折
ピークをI Nbとした時に、ピーク強度比:I
(003)/I(104)≧1.6を満たし、かつ、
0.01≦INb/I(003)≦0.03の関係にあ
ることを特徴とするものであって、このような組成を有
するリチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物
は、示差走査熱量測定装置(DSC)測定から得られた
熱分解時の発熱量が30J/g以下と小さく、熱安定性
に優れており、特に、ニッケルの一部をAl、Mn、S
nで置換したリチウムニッケルコバルト複合酸化物を主
成分とし、前記のようなニオブ酸リチウムを含むものは
熱分解開始温度が高い上に、発熱量も30J/gと小さ
く、熱安定性が特に優れているものである。したがっ
て、このような構成とする非水電解質二次電池では、万
が一電池が充電状態にある時に外部から圧力が加わった
り落下などによって内部短絡が起きても、電池が熱暴走
するには至らず、安全性に優れた非水電解質二次電池を
形成することが可能となる。
That is, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention
Corrects composite oxides containing lithium and nickel as main components.
Positive electrode as the active material and occludes and releases lithium ions
Anode with active material capable of non-aqueous electrolyte
In the secondary battery, the positive electrode active material has a general formula: Li
1 + zNi1-xyCoxMyO2(However, M is
At least one selected from the group consisting of Al, Mn, and Sn;
x, y, z are 0 <x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z
≦ 0.02) lithium-nickel-cobalt composite acid
And a general formula: LiaNbbOc
(Where a, b, and c are positive integers, and 2.5 ≦ a
/B≦5.5, c = a / 2 + b × 5/2)
(003)
X-ray diffraction peak intensity of the surface(003), (104) plane
X-ray diffraction peak intensity of(104), Li8Nb2O
9Or Li10Nb2O10X-ray diffraction attributed to
Peak I NbAnd the peak intensity ratio: I
(003)/ I(104)Satisfies ≧ 1.6, and
0.01 ≦ INb/ I(003)≤0.03
Having such a composition.
Lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide
Was obtained from differential scanning calorimetry (DSC) measurements
Heat generation during thermal decomposition is as small as 30 J / g or less, and thermal stability
In particular, nickel is partially replaced with Al, Mn, and S.
n-substituted lithium-nickel-cobalt composite oxide
The component containing lithium niobate as described above is
High thermal decomposition onset temperature and low calorific value of 30 J / g
And has particularly excellent thermal stability. Accordingly
Therefore, in the nonaqueous electrolyte secondary battery having such a configuration,
External pressure is applied when one battery is charged
Even if an internal short circuit occurs due to dropping, etc., the battery runs out of heat
A non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent safety
It can be formed.

【0012】本発明において、ニオブ酸リチウムとし
LiNb、Li10Nb10で表され
るニオブ酸リチウムを特に選択したのは、このようなニ
オブ酸リチウムが、熱分解時の発熱を抑える効果が特に
大きいからであり、またニオブ酸リチウムであってもL
iNbOでは発熱の抑制効果は小さく、電池安全性の
改良効果は認められなかったからである。この理由につ
いての詳細は不明であるが、LiNb あるいは
Li10Nb10のようなニオブ酸リチウムが結晶
構造を安定化する効果が特に大きいためと考えている。
In the present invention, lithium niobate is
And represented by Li 8 Nb 2 O 9 and Li 10 Nb 2 O 10
The reason why lithium niobate is particularly selected is that such lithium niobate has a particularly large effect of suppressing heat generation during thermal decomposition.
This is because iNbO 3 has a small effect of suppressing heat generation and no effect of improving battery safety was observed. Although the details of this reason are unknown, it is considered that lithium niobate such as Li 8 Nb 2 O 9 or Li 10 Nb 2 O 10 has a particularly large effect of stabilizing the crystal structure.

【0013】また、ピーク強度比:INb/I
(003)を0.01≦INb/I(003 ≦0.0
3と規定したのは、次のような理由に基づいている。す
なわち、ピーク強度比:INb/I(003)が0.0
3よりも大きいと、放電容量が低下するため好ましくな
いし、また、0.01未満であると、本発明による安全
性改善の効果が発揮しないからである。ピーク強度比:
Nb/I(003)の好ましい範囲は、0.015以
上0.025未満である。
Further, a peak intensity ratio: I Nb / I
(003) is 0.01 ≦ INb / I (003 ) ≦ 0.0
The reason for specifying 3 is based on the following reasons. That is, the peak intensity ratio: I Nb / I (003) is 0.0
If it is larger than 3, it is not preferable because the discharge capacity is reduced, and if it is less than 0.01, the effect of improving safety according to the present invention is not exhibited. Peak intensity ratio:
A preferable range of I Nb / I (003) is 0.015 or more and less than 0.025.

【0014】また、ピーク強度比:I(003)/I
(104)を1.6以上と規定したのは、次のような理
由に基づいている。一般に、ピーク強度比:I
(003)/I (104)は、層状構造の発達の度合い
を示す指標として用いられる。層状構造が発達すれば、
放電容量が大きく、優れた活物質となる。この値は、I
(003 /I(104)≦2の範囲で大きければ大き
いほど良い。この値が小さい場合、層状構造の発達が不
充分で、リチウム層にNi2+が混入した、いわゆる岩
塩構造となりLiの出入りを阻害するため、放電容量は
低下してしまう。したがって、本発明では特にI
(003)/I(104)≧1.6で表されるリチウム
ニッケルコバルト複合酸化物を選択したものである。な
お、本発明は、I(003 /I(104)≧1.6
と、0.01≦INb/I(003)≦0.03を同時
に満たすものであり、いずれかがこの範囲外であっては
ならない。
Further, a peak intensity ratio: I(003)/ I
(104)Is defined as 1.6 or higher, as follows.
Based on reasons. Generally, the peak intensity ratio: I
(003)/ I (104)Is the degree of layered structure development
Is used as an index indicating As the layered structure develops,
It has a large discharge capacity and is an excellent active material. This value is I
(003 )/ I(104)Larger if greater than ≦ 2
Very good. If this value is small, the layered structure will not develop.
Sufficient, Ni for lithium layer2+So-called rock mixed with
The discharge capacity becomes
Will drop. Therefore, in the present invention, in particular, I
(003)/ I(104)Lithium represented by ≧ 1.6
This is a nickel-cobalt composite oxide. What
Incidentally, the present invention relates to I(003 )/ I(104)≧ 1.6
And 0.01 ≦ INb/ I(003)≤0.03 simultaneously
And if either is outside this range,
No.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施の形態によっ
て詳細に説明する。本発明者らはリチウムニッケル系非
水電解質二次電池の安全性を向上させるために、LiN
iOのNiサイトの一部をCoで置換したLiNi
0.8Co .2(以下、Ni・Co系正極材料と
記す)を基本組成とし、これにさらに異種元素を添加し
た種種のNi・Co系正極材料を試作した。試作した材
料の熱安定性は、Li電位で4.4Vまで充電を行った
後、示差走査熱量測定(DSC)により調べた。また、
試作した材料を正極に用いて種種の電池を作製し、4.
4Vまで充電した後、電池の内部短絡を模擬した釘刺し
試験を行った。この結果と、示差走査熱量測定の結果を
対応させ、電池の安全性向上について検討を行った。そ
の結果、次のような知見が得られた。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments. The present inventors attempted to improve the safety of a lithium nickel-based nonaqueous electrolyte secondary battery by using LiN
LiNi in which part of the Ni site of iO 2 is replaced with Co
0.8 Co 0 . 2 O 2 (hereinafter referred to as Ni / Co-based positive electrode material) was used as a basic composition, and various kinds of Ni / Co-based positive electrode materials to which different elements were further added were prototyped. The thermal stability of the prototype material was measured by differential scanning calorimetry (DSC) after charging to 4.4 V at Li potential. Also,
3. Various kinds of batteries are manufactured using the prototyped material for the positive electrode.
After charging to 4V, a nail penetration test simulating an internal short circuit in the battery was performed. The results were compared with the results of the differential scanning calorimetry to study the improvement of the battery safety. As a result, the following findings were obtained.

【0016】まず、異種元素を添加する前のNi・Co
系正極材料は、DSCによる熱分解開始温度が189℃
(発熱ピーク温度:220℃)であった。設計定格容量
1850mAhの標準仕様電池(18650サイズ)に
おける釘刺し試験の結果、破裂・発火に至った。次に、
Ni・Co系正極材料のNiサイトの一部をさらにAl
で置換したLiNi0.72Co0.2Al0.08
は、DSCによる熱分解開始温度が228℃(発熱ピ
ーク温度:250℃)であり、Alで置換する前のNi
・Co系正極材料に比べ熱分解開始温度は高温側にシフ
トした。試作電池の釘刺し試験の結果は、破裂・発火に
至った電池の割合は50%であった。そこで次に、この
材料を用いて設計定格容量1700mAhの高出力仕様
電池(18650サイズ)を作製した。この電池におい
て釘刺し試験を行ったところ、発火率は100%であっ
た。さらに、設計定格容量15Ah(φ35mm×19
0mm)の大型電池の場合においても、釘刺し試験で同
様な結果が得られた。このことから、電池を高容量化し
たり高出力化した場合には、短絡により大電流が流れる
ため、材料の熱分解温度を向上させただけでは、安全性
を確保できないということが明らかになった。
First, Ni.Co before adding a different element is used.
The starting temperature of thermal decomposition by DSC is 189 ° C.
(Exothermic peak temperature: 220 ° C.). As a result of a nail penetration test on a standard specification battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1850 mAh, the battery burst or fired. next,
Part of the Ni site of the Ni / Co-based positive electrode material is further changed to Al.
0.72 Co 0.2 Al 0.08 O substituted with
Sample No. 2 has a thermal decomposition onset temperature of 228 ° C. (exothermic peak temperature: 250 ° C.) by DSC, and Ni before replacement with Al.
-The pyrolysis onset temperature shifted to a higher temperature side as compared with the Co-based positive electrode material. As a result of the nail penetration test of the prototype battery, the percentage of the battery that had burst or ignited was 50%. Then, a high-power specification battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1700 mAh was manufactured using this material. When a nail penetration test was performed on this battery, the firing rate was 100%. Furthermore, a design rated capacity of 15 Ah (φ35 mm × 19
0 mm), similar results were obtained in a nail penetration test. From this, it was clarified that when a battery has a high capacity or a high output, a large current flows due to a short circuit, so that it is not possible to secure safety only by improving the thermal decomposition temperature of the material. .

【0017】そこで本願発明者らは、DSC測定から得
られた熱分解時の発熱量に注目して検討した結果、以下
のようなことがわかった。すなわち、前述のLiNi
0.72Co0.2Al0.08における熱分解開
始温度は228℃で、発熱量は約60J/gであった
が、このように熱分解開始温度が高い材料であっても、
発熱量が所定値よりも大きいものは電池を高容量化した
場合に、釘刺し試験において破裂・発火に至った。これ
に対し、熱分解開始温度が必ずしも高い材料ではなくて
も、熱分解時の発熱量が所定値よりも小さいものは、電
池を高容量化した場合に、釘刺し試験において破裂・発
火に至った電池の割合は低下した。さらに、熱分解開始
温度が高い材料で、熱分時の発熱量が所定値よりも小さ
いものは、釘刺し試験において破裂・発火に至った電池
の割合が大幅に低下するということが判明し、本発明を
完成したものである。
The inventors of the present invention have focused on the calorific value at the time of thermal decomposition obtained from the DSC measurement, and have found the following. That is, the aforementioned LiNi
The thermal decomposition onset temperature of 0.72 Co 0.2 Al 0.08 O 2 was 228 ° C., and the calorific value was about 60 J / g.
Those with a heating value larger than a predetermined value resulted in a burst or ignition in a nail penetration test when the battery was increased in capacity. On the other hand, even if the material does not necessarily have a high pyrolysis initiation temperature, a material that generates less heat during pyrolysis than a predetermined value may cause a burst or ignition in a nail penetration test when the battery capacity is increased. The percentage of batteries that had dropped was reduced. Furthermore, it was found that a material having a high thermal decomposition initiation temperature and a calorific value at the time of heat component smaller than a predetermined value significantly reduced the percentage of batteries that had burst or fired in a nail penetration test, The present invention has been completed.

【0018】以上の知見によって完成された本発明につ
いて、以下、本発明の非水電解質二次電池の実施の形態
を図1から図3を参照として詳細に説明する。
With respect to the present invention completed based on the above findings, an embodiment of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.

【0019】(材料の熱安定性評価方法)材料の熱安定
性は、熱分解開始温度および発熱量を指標とし、示差走
査熱量測定装置(DSC)を用いて評価した。評価方法
を以下に説明する。正極活物質100重量部に、導電剤
(アセチレンブラック)6重量部と結着剤(PTFE)
3重量部を混合して電極を作製する。次に、Ar雰囲気
中で、参照極と対極がLi箔からなる三電極セルを組み
立て、1mA/cmの定電流で4.4Vまで充電を行
う。電解液にはエチレンカーボネート(EC)とエチル
メチルカーボネート(EMC)の混合溶媒(体積比1:
2)にLiPFを1mol/L溶解したものを使用す
る。充電正極をAr雰囲気中で取り出し、EMCで洗浄
後、1時間真空乾燥して電解液を除去し、Al製密封パ
ンに封入してDSC測定用試料とする。DSC測定で
は、Arを50ml/minの流量でフローしながら2
0℃から450℃まで5℃/minの昇温速度で測定を
行う。このようにして得られたDSC曲線の一例を図1
および図2に示す。熱分解開始温度は、図1に示すよう
に、正極の熱分解に伴う最初のピークから接線法により
求める。また、発熱量は、図2に示すように、このピー
クの積分値(斜線部の面積)である。
(Method of Evaluating Thermal Stability of Material) The thermal stability of the material was evaluated using a differential scanning calorimeter (DSC) using the thermal decomposition onset temperature and the calorific value as indices. The evaluation method will be described below. 100 parts by weight of the positive electrode active material, 6 parts by weight of a conductive agent (acetylene black) and a binder (PTFE)
An electrode is prepared by mixing 3 parts by weight. Next, a three-electrode cell in which the reference electrode and the counter electrode are made of Li foil is assembled in an Ar atmosphere, and charged to 4.4 V at a constant current of 1 mA / cm 2 . In the electrolyte, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 1: 1) was used.
The solution obtained by dissolving 1 mol / L of LiPF 6 in 2) is used. The charged positive electrode is taken out in an Ar atmosphere, washed with EMC, vacuum-dried for 1 hour to remove the electrolytic solution, and sealed in a sealed aluminum pan to prepare a DSC measurement sample. In the DSC measurement, while flowing Ar at a flow rate of 50 ml / min, 2
The measurement is performed at a heating rate of 5 ° C./min from 0 ° C. to 450 ° C. One example of the DSC curve thus obtained is shown in FIG.
And FIG. As shown in FIG. 1, the thermal decomposition start temperature is determined by a tangential method from the first peak accompanying thermal decomposition of the positive electrode. Further, the calorific value is the integrated value of the peak (the area of the shaded area) as shown in FIG.

【0020】(電池の安全性評価方法−釘刺し試験−)
内部短絡を模擬した試験として釘刺し試験を行い、電池
安全性を評価した。この釘刺し試験の方法について以下
に説明する。まず、注液、封口した電池は24時間以内
に初充電を行う。初充電は、設計定格容量を1時間で放
電する電流値を1Cとし、0.3Cの電流値で4.2V
に達するまで充電した後、4.2Vの定電圧で保持し、
合計充電時間を8時間とする。放電は、充電終了後、3
0分間休止の後、0.2Cの定電流で電池電圧が2.7
Vになるまで行う。次に、0.5Cの電流値で4.2V
まで充電する定電流−定電圧充電(合計充電時間5時
間)を行い、0.5Cの定電流で電池電圧が2.7Vに
なるまで放電する充放電サイクルを5サイクル行う。こ
の充放電サイクルが終了した電池について、0.5Cの
電流値で4.4Vまで充電する定電流−定電圧充電を行
う。充電時間は5時間である。充電終了から試験実施ま
では長時間経過しないように留意し、概ね1時間以内に
試験を行う。釘は直径2.5mmのステンレス製で、釘
降下速度は110mm/secとする。釘刺し時の端子
電圧、表面温度をモニターする。
(Battery safety evaluation method-nail penetration test-)
A nail penetration test was performed as a test simulating an internal short circuit, and battery safety was evaluated. The method of the nail penetration test will be described below. First, the initially charged and sealed battery is charged within 24 hours. For the first charge, the current value for discharging the design rated capacity in one hour is 1C, and the current value of 0.3C is 4.2V.
After charging until it reaches, it is held at a constant voltage of 4.2V,
The total charging time is 8 hours. After the end of charging,
After a 0 minute pause, the battery voltage was 2.7 at a constant current of 0.2C.
Repeat until V is reached. Next, at a current value of 0.5 C, 4.2 V
A constant current-constant voltage charge (total charge time of 5 hours) is performed until the battery voltage reaches 2.7 V at a constant current of 0.5 C. Five charge / discharge cycles are performed. The battery after the completion of the charge / discharge cycle is subjected to constant current-constant voltage charging in which the battery is charged to 4.4 V at a current value of 0.5 C. The charging time is 5 hours. Take care that the test does not elapse for a long time from the end of charging to the test, and conduct the test within approximately one hour. The nail is made of stainless steel with a diameter of 2.5 mm, and the nail descent speed is 110 mm / sec. Monitor the terminal voltage and surface temperature when nailing.

【0021】(本発明に係る非水電解質二次電池の形
態)次に、本発明に係る非水電解質二次電池(例えば円
筒型リチウムイオン二次電池)について図3を用いて説
明する。例えば、ニッケルめっき鉄からなる有底円筒状
の容器1は、底部に絶縁体2が配置されている。電極群
3は、前記容器1内に収納されている。前記電極群3
は、正極4、セパレータ5および負極6をこの順序で積
層した帯状物を前記負極6が外側に位置するように渦巻
き上に捲回した構造になっている。前記セパレータ5
は、例えば不織布、ポリプロピレン微多孔フィルム、ポ
リエチレン微多孔フィルム、ポリエチレン−ポリプロピ
レン微多孔積層フィルムから形成される。前記容器1内
には、電解液が収容されている。中央部に弁膜部7を備
えた安全弁8、前記安全弁8上に配置された帽子形状の
正極端子9は、前記容器1の上部開口部に絶縁ガスケッ
ト10を介してかしめ固定されている。なお、前記正極
端子9には、ガス抜き孔(図示しない)が開口されてい
る。正極リード11の一端は、前記正極4に、他端は前
記安全弁8にそれぞれ接続されており、電池内圧が上昇
した際に、前記弁膜部7が膨出変形することにより溶接
部が剥離して電流が遮断される。前記前記負極6は、負
極リード12を介して負極端子である前記容器1に接続
されている。
(Form of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery According to the Present Invention) Next, a nonaqueous electrolyte secondary battery (for example, a cylindrical lithium ion secondary battery) according to the present invention will be described with reference to FIG. For example, a bottomed cylindrical container 1 made of nickel-plated iron has an insulator 2 disposed at the bottom. The electrode group 3 is housed in the container 1. The electrode group 3
Has a structure in which a belt-like material in which a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 are laminated in this order is spirally wound so that the negative electrode 6 is located outside. The separator 5
Is formed from, for example, a nonwoven fabric, a microporous polypropylene film, a microporous polyethylene film, or a microporous polyethylene-polypropylene laminated film. The container 1 contains an electrolytic solution. A safety valve 8 having a valve membrane 7 at the center and a hat-shaped positive terminal 9 disposed on the safety valve 8 are caulked and fixed to an upper opening of the container 1 via an insulating gasket 10. The positive electrode terminal 9 has a gas vent hole (not shown). One end of the positive electrode lead 11 is connected to the positive electrode 4, and the other end is connected to the safety valve 8. When the internal pressure of the battery increases, the valve membrane 7 swells and deforms, so that the welded portion is separated. The current is interrupted. The negative electrode 6 is connected to the container 1 serving as a negative electrode terminal via a negative electrode lead 12.

【0022】次に、前記正極4、前記負極6および電解
液を具体的に説明する。
Next, the positive electrode 4, the negative electrode 6, and the electrolyte will be specifically described.

【0023】a)正極4 前記正極4は、例えば正極活物質、導電剤および結着剤
を適当な溶媒に分散させて得られる正極材ペーストを集
電体の片側、もしくは両面に塗布することにより作製す
る。前記正極活物質としては、一般式:Li1+zNi
1−x―yCo (但し、前記MはAl、M
n、Snから選ばれる少なくとも1種、前記x、y、z
は0<x≦0.3、0≦y≦0.1、0≦z≦0.0
2)からなるリチウムニッケルコバルト複合酸化物を主
成分とし、さらに、一般式:LiNb(但し、
前記a、b、cは正の整数であり、2.5≦a/b≦
5.5、c=a/2+b×5/2である)で表されるニ
オブ酸リチウムを含むものであって、(003)面のX
線回折ピーク強度をI(003)、(104)面のX線
回折ピーク強度をI(104)、前記ニオブ酸リチウム
に帰属する最大X線回折ピークをINbとした時に、ピ
ーク強度比:I(003)/I(104)≧1.6を満
たし、かつ、0.01≦INb/I(003)≦0.0
3で表されるリチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複
合酸化物を用いることができる。具体的には(LiNi
0.76Co0.16Al0.08)+(Li
)、(LiNi0.7Co0.24Al
0.06)+(Li10Nb10)、(LiN
0.7Co0.2Mn0.1)+(LiNb
)、(LiNi0.67Co0.2Mn0.1Al
0.03)+(Li Nb)、(LiNi
0.8Co0.2)+(Li10Nb10)、
(LiNi0.75Co0.25)+(Li10
10)、(LiNi0.7Co0.3)+
(Li10Nb10)等を挙げることができる。
A) Positive electrode 4 The positive electrode 4 includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder.
Of the positive electrode material paste obtained by dispersing
It is manufactured by applying it to one side or both sides of the conductor.
You. The positive electrode active material has a general formula: Li1 + zNi
1-xyCo xMyO2(However, M is Al, M
at least one selected from the group consisting of n and Sn;
Are 0 <x ≦ 0.3, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.0
2) Mainly lithium nickel cobalt composite oxide
Component, and further represented by the general formula: LiaNbbOc(However,
A, b, and c are positive integers, and 2.5 ≦ a / b ≦
5.5, c = a / 2 + b × 5/2)
Containing (3) lithium X-ray
X-ray diffraction peak intensity(003)X-ray on the (104) plane
Diffraction peak intensity I(104), The lithium niobate
The maximum X-ray diffraction peak attributed toNbAnd when
Work strength ratio: I(003)/ I(104)Satisfies ≧ 1.6
And 0.01 ≦ INb/ I(003)≦ 0.0
Lithium-nickel-cobalt-niobium complex represented by 3
A composite oxide can be used. Specifically, (LiNi
0.76Co0.16Al0.08O2) + (Li8N
b2O9), (LiNi0.7Co0.24Al
0.06O2) + (Li10Nb2O10), (LiN
i0.7Co0.2Mn0.1O2) + (Li8Nb2
O9), (LiNi0.67Co0.2Mn0.1Al
0.03O2) + (Li 8Nb2O9), (LiNi
0.8Co0.2O2) + (Li10Nb2O10),
(LiNi0.75Co0.25O2) + (Li10N
b2O10), (LiNi0.7Co0.3O2) +
(Li10Nb2O10) And the like.

【0024】また、前記正極活物質としては、前記リチ
ウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物とLiC
oOとの混合物を用いることができる。前記導電剤と
しては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラッ
ク、人工黒鉛、天然黒鉛等を用いることができる。前記
結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、P
VdFの水素もしくはフッ素のうち、少なくとも1つを
他の置換基で置換した変性PVdF、フッ化ビニリデン
−6フッ化プロピレンの共重合体、ポリフッ化ビニリデ
ン−テトラフルオロエチレン−6フッ化プロピレンの3
元共重合体等を用いることができる。前記結着剤を分散
させるための有機溶媒としては、N−メチル−2−ピロ
リドン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)等
が使用される。前記集電体としては、例えば厚さ10〜
25μmのアルミニウム箔、ステンレス箔、チタン箔等
を挙げることができる。前記正極活物質層の片面の厚さ
は、30〜100μmであることが好ましい。前記厚さ
がこの範囲であると、大電流放電特性が向上する。前記
厚さの好ましい範囲は、50μm〜65μmである。前
記正極4において、活物質層の圧延後の充填密度は2.
7g/cm以上が好ましい。更に好ましくは3.0g
/cm以上である。充填密度を3.0g/cm以上
とすると電池を高容量化することができる。ただし、充
填密度が高すぎると大電流放電特性が低下する恐れがあ
るため、充填密度の上限値は3.5g/cm以下であ
ることが好ましい。
Further, the positive electrode active material includes the lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide and LiC
Mixtures with oO 2 can be used. As the conductive agent, for example, acetylene black, carbon black, artificial graphite, natural graphite and the like can be used. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), P
Modified PVdF in which at least one of hydrogen or fluorine of VdF is substituted with another substituent, a copolymer of vinylidene fluoride-6-propylene fluoride, polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-6-propylene fluoride
An original copolymer or the like can be used. As the organic solvent for dispersing the binder, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF) and the like are used. As the current collector, for example, a thickness of 10
Examples include aluminum foil, stainless steel foil, and titanium foil of 25 μm. The thickness of one side of the positive electrode active material layer is preferably 30 to 100 μm. When the thickness is in this range, large current discharge characteristics are improved. The preferred range of the thickness is 50 μm to 65 μm. In the positive electrode 4, the packing density of the active material layer after rolling is 2.
7 g / cm 3 or more is preferable. More preferably 3.0 g
/ Cm 3 or more. When the packing density is 3.0 g / cm 3 or more, the capacity of the battery can be increased. However, if the packing density is too high, the high-current discharge characteristics may be reduced. Therefore, the upper limit of the packing density is preferably 3.5 g / cm 3 or less.

【0025】b)負極6 前記負極6は、例えばリチウムイオンを吸蔵・放出する
炭素質物またはカルコゲン化合物を含むもの、軽金属等
からなる。中でもリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
質物またはカルコゲン化合物を含む負極は、前記二次電
池のサイクル寿命などの電池特性が向上するために好ま
しい。前記リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物と
しては、例えばコークス、炭素繊維、熱分解気相炭素
物、黒鉛、樹脂焼成体、メソフェーズピッチ系炭素繊維
またはメソフェーズ球状カーボンの焼成体などを挙げる
ことができる。中でも、2500℃以上で黒鉛化したメ
ソフェーズピッチ系炭素繊維またはメソフェーズ球状カ
ーボンを用いると電極容量が高くなるため好ましい。前
記リチウムイオンを吸蔵・放出するカルコゲン化合物と
しては、二硫化チタン(TiS)、二硫化モリブデン
(MoS)、セレン化ニオブ(NbSe)などを挙
げることができる。このようなカルコゲン化合物を負極
に用いると、前記二次電池の電圧は降下するものの前記
負極の容量が増加するため、前記二次電池の容量が向上
される。更に、前記負極はリチウムイオンの拡散速度が
大きいため、前記二次電池の急速充放電性能が向上され
る。前記軽金属としては、アルミニウム、アルミニウム
合金、マグネシウム合金、リチウム金属、リチウム合金
などを挙げることができる。
B) Negative Electrode 6 The negative electrode 6 is made of, for example, a substance containing a carbonaceous substance or a chalcogen compound that absorbs and releases lithium ions, a light metal or the like. Above all, a negative electrode containing a carbonaceous substance or a chalcogen compound that occludes and releases lithium ions is preferable because battery characteristics such as cycle life of the secondary battery are improved. Examples of the carbonaceous material that occludes and releases lithium ions include, for example, coke, carbon fiber, pyrolytic gas-phase carbonaceous material, graphite, fired resin, fired mesophase pitch-based carbon fiber, and fired mesophase spherical carbon. . Among them, it is preferable to use mesophase pitch-based carbon fiber or mesophase spherical carbon which has been graphitized at 2500 ° C. or higher because the electrode capacity is increased. Examples of the chalcogen compound that stores and releases lithium ions include titanium disulfide (TiS 2 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), and niobium selenide (NbSe 2 ). When such a chalcogen compound is used for the negative electrode, the capacity of the secondary battery is improved because the capacity of the negative electrode is increased although the voltage of the secondary battery is reduced. Further, since the negative electrode has a high diffusion rate of lithium ions, the rapid charge / discharge performance of the secondary battery is improved. Examples of the light metal include aluminum, an aluminum alloy, a magnesium alloy, a lithium metal, and a lithium alloy.

【0026】前記負極(例えば炭素材からなる負極)
は、具体的には前記炭素材、導電剤および結着剤を適当
な溶媒に分散させて得られる負極材ペーストを集電体に
片側、もしくは両面に塗布することにより作製する。前
記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エ
チレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、ス
チレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いることがで
きる。前記集電体としては、例えば銅箔、ニッケル箔等
を用いることができるが、電気化学的な安定性および捲
回時の柔軟性等を考慮すると、銅箔がもっとも好まし
い。このときの箔の厚さとしては、8μm以上15μm
以下であることが好ましい。前記負極活物質層の片面の
厚さは、30〜100μmであることが好ましい。前記
厚さがこの範囲であると、大電流放電特性が向上する。
前記厚さの好ましい範囲は、50μm〜65μmであ
る。
The negative electrode (for example, a negative electrode made of carbon material)
Specifically, a negative electrode material paste obtained by dispersing the carbon material, the conductive agent and the binder in an appropriate solvent is applied to a current collector on one side or both sides. As the binder, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used. As the current collector, for example, a copper foil, a nickel foil, or the like can be used, but a copper foil is most preferable in consideration of electrochemical stability, flexibility at the time of winding, and the like. At this time, the thickness of the foil is not less than 8 μm and not more than 15 μm.
The following is preferred. The thickness of one surface of the negative electrode active material layer is preferably 30 to 100 μm. When the thickness is in this range, large current discharge characteristics are improved.
The preferred range of the thickness is 50 μm to 65 μm.

【0027】前記負極6において、活物質層の圧延後の
充填密度は1.35g/cm以上が好ましい。更に好
ましくは1.4g/cm以上である。充填密度を1.
4g/cm以上とすると電池を高容量化することがで
きる。ただし、充填密度が高すぎると大電流放電特性が
低下する恐れがあるため、充填密度の上限値は1.5g
/cm以下であることが好ましい。
In the negative electrode 6, the packing density of the active material layer after rolling is preferably 1.35 g / cm 3 or more. More preferably, it is 1.4 g / cm 3 or more. The packing density is 1.
When the amount is 4 g / cm 3 or more, the capacity of the battery can be increased. However, if the packing density is too high, the high-current discharge characteristics may be reduced. Therefore, the upper limit of the packing density is 1.5 g.
/ Cm 3 or less.

【0028】c)電解液 前記電解液は非水溶媒に電解質を溶解した組成を有す
る。前記非水溶媒としては、例えばプロピレンカーボネ
ート(PC)、エチレンカーボネート(EC)などの環
状カーボネート、例えばジメチルカーボネート(DM
C)、メチルエチルカーボネート(MEC)、ジエチル
カーボネート(DEC)などの鎖状カーボネート、1,
2−ジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタン
(DEE)などの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン
(THF)や2−メチルテトラヒドロフラン(2−Me
THF)などの環状エーテルやクラウンエーテル、γ−
ブチロラクトン(γ−BL)などの脂肪酸エステル、ア
セトニトリル(AN)などの窒素化合物、スルホラン
(SL)やジメチルスルホキシド(DMSO)などの硫
黄化合物などから選ばれる少なくとも1種を用いること
ができる。
C) Electrolyte The electrolyte has a composition in which an electrolyte is dissolved in a non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), such as dimethyl carbonate (DM).
C), linear carbonates such as methyl ethyl carbonate (MEC) and diethyl carbonate (DEC);
Chain ethers such as 2-dimethoxyethane (DME) and diethoxyethane (DEE), tetrahydrofuran (THF) and 2-methyltetrahydrofuran (2-Me
Cyclic ethers such as THF) and crown ethers;
At least one selected from fatty acid esters such as butyrolactone (γ-BL), nitrogen compounds such as acetonitrile (AN), and sulfur compounds such as sulfolane (SL) and dimethylsulfoxide (DMSO) can be used.

【0029】中でも、EC、PC、γ−BLから選ばれ
る少なくとも1種からなるものや、EC、PC、γ−B
Lから選ばれる少なくとも1種とDMC、MEC、DE
C、DME、DEE、THF、2−MeTHF、ANか
ら選ばれる少なくとも1種とからなる混合溶媒を用いる
ことが望ましい。また、負極に前記リチウムイオンを吸
蔵・放出する炭素質物を含むものを用いる場合に、前記
負極を備えた二次電池のサイクル寿命を向上させる観点
から、ECとPCとγ−BL、ECとPCとMEC、E
CとPCとDEC、ECとPCとDEE、ECとAN、
ECとMEC、PCとDMC、PCとDEC、またはE
CとDECからなる混合溶媒を用いることが望ましい。
Among them, those comprising at least one selected from EC, PC and γ-BL, EC, PC and γ-B
L, DMC, MEC, DE
It is desirable to use a mixed solvent comprising at least one selected from C, DME, DEE, THF, 2-MeTHF, and AN. Further, when a negative electrode containing a carbonaceous material that occludes and releases lithium ions is used, from the viewpoint of improving the cycle life of a secondary battery including the negative electrode, EC, PC and γ-BL, and EC and PC And MEC, E
C and PC and DEC, EC and PC and DEE, EC and AN,
EC and MEC, PC and DMC, PC and DEC, or E
It is desirable to use a mixed solvent composed of C and DEC.

【0030】前記電解質としては、例えば過塩素酸リチ
ウム(LiClO)、六フッ化リン酸リチウム(Li
PF)、ホウフッ化リチウム(LiBF)、六フッ
化砒素リチウム(LiAsF)、トリフルオロメタス
ルホン酸リチウム(LiCF SO)、四塩化アルミ
ニウムリチウム(LiAlCl)、ビストリフルオロ
メチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CFSO
]などのリチウム塩を挙げることができる。中で
もLiPF、LiBF、LiN(CFSO
を用いると、導電性や安全性が向上されるために好まし
い。前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量は、0.
5モル/L〜2.0モル/Lの範囲にすることが好まし
い。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate.
(LiClO4), Lithium hexafluorophosphate (Li
PF6), Lithium borofluoride (LiBF4), Six foot
Lithium arsenide (LiAsF)6), Trifluorometas
Lithium sulfonate (LiCF 3SO3), Aluminum tetrachloride
Lithium (LiAlCl4), Bistrifluoro
Lithium methylsulfonylimide [LiN (CF3SO
2)2] And the like. Inside
Also LiPF6, LiBF4, LiN (CF3SO2)2
Is preferred because conductivity and safety are improved.
No. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is 0.1.
It is preferred to be in the range of 5 mol / L to 2.0 mol / L.
No.

【0031】以上詳述したように、本発明に係る非水電
解質二次電池では、万が一電池が充電状態にある時に外
部から圧力が加わったり落下などによって内部短絡が起
きても、正極活物質の熱分解時の発熱量が小さく熱安定
性に優れるため、電池が熱暴走するには至らない。した
がって、安全性に優れた非水電解質二次電池を形成する
ことが可能となる。
As described above in detail, in the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, even if an internal short circuit occurs due to an external pressure or a fall when the battery is in a charged state, the positive electrode active material can be reduced. Since the calorific value during the thermal decomposition is small and the thermal stability is excellent, the battery does not run out of heat. Therefore, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent safety can be formed.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明の試験例及び実施例についてよ
り具体的に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, test examples and examples of the present invention will be described more specifically.

【0033】(実施例1) <リチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物の
合成>硝酸リチウム(LiNO)、硝酸ニッケル[N
i(NO・6HO]、硝酸コバルト[Co(N
・6HO]、硝酸アルミニウム[Al(NO
・9HO]を所定量秤量し、水に溶解して濃度
2mol/L溶液を作製した。続いてこの溶液に目的の
組成となるように五酸化ニオブ(Nb)を加えて
分散溶液を作製し、この分散溶液を噴霧乾燥して前駆体
を得た。次に、この前駆体を酸素雰囲気下460℃で1
0時間保持し、続いて850℃の温度で5時間焼成し
た。次に、この焼成物1molに対して0.1molの
水酸化リチウム1水和物(LiOH・HO)を加えて
十分に混合し、酸素雰囲気下460℃で10時間保持
し、続いて700℃の温度で5時間熱処理を行った。
(Example 1) <Synthesis of lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide> Lithium nitrate (LiNO 3 ), nickel nitrate [N
i (NO 3 ) 2 .6H 2 O], cobalt nitrate [Co (N
O 3) 2 · 6H 2 O ], aluminum nitrate [Al (NO
3) 2 · 9H 2 O] were weighed in a predetermined amount to produce a concentration of 2 mol / L solution dissolved in water. Subsequently, niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) was added to the solution so as to have a desired composition to prepare a dispersion solution, and the dispersion solution was spray-dried to obtain a precursor. Next, this precursor was heated at 460 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere.
It was kept for 0 hours, and then calcined at a temperature of 850 ° C. for 5 hours. Next, 0.1 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was added to 1 mol of the calcined product, mixed well, and kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere. Heat treatment was performed at a temperature of 5 ° C. for 5 hours.

【0034】<材料の特性評価>合成したリチウム・ニ
ッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物について、粉末X
線回折測定を行った。X線源はCuKαで、出力は50
KV、300mAで行った。その結果、この焼成物はL
Nbを含む層状化合物であることが判明し
た。ICP発光分光法ならびに原子吸光法により組成分
析を行った結果、主成分はLiNi0.76Co
0.16Al0.08であることがわかった。ま
た、EPMA分析によりのNb分布を調べたところ、N
bは主に、一次粒子と一次粒子の粒界に存在することが
わかった。平均粒径は10μmであった。X線回折測定
の結果から、(003)面の回折ピーク強度と(10
4)面の回折ピーク強度とのピーク強度比:I
(003)/I(104)は1.65であった。また、
(003)面の回折ピーク強度とLiNbに帰
属する最大X線回折ピーク(2θ=23.8°)の強度
とのピーク強度比:INb/I(00 3)は、0.03
であった。
<Evaluation of Material Characteristics> With respect to the synthesized lithium nickel cobalt niobium composite oxide, powder X
A line diffraction measurement was performed. The X-ray source is CuKα and the output is 50
KV was performed at 300 mA. As a result, this fired product is L
It was found to be a layered compound containing i 8 Nb 2 O 9 . As a result of composition analysis by ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy, the main component was LiNi 0.76 Co
It was found to be 0.16 Al 0.08 O 2 . Further, when the Nb distribution was examined by EPMA analysis,
It was found that b mainly exists at the primary particles and at the grain boundaries of the primary particles. The average particle size was 10 μm. From the results of the X-ray diffraction measurement, the diffraction peak intensity of the (003) plane and (10)
4) Ratio of peak intensity to diffraction peak intensity of plane: I
(003) / I (104) was 1.65. Also,
(003) peak intensity ratio of the intensity of the diffraction peak intensity and the maximum X-ray diffraction peak attributed to Li 8 Nb 2 O 9 (2θ = 23.8 °) of: I Nb / I (00 3 ) is 0 .03
Met.

【0035】続いて、この材料の熱安定性を、前記の方
法に基づき示差走査熱量測定(DSC)を行って評価し
た。その結果、熱分解開始温度は202℃であり、発熱
量は19J/gであった。また、発熱ピーク温度は24
3℃であった。次に、この材料1g当たりの容量を測定
した。試料電極は、DSC測定で使用したものと同じも
のを用いた。これを1cm×1cmの大きさに切り出
し、Ar雰囲気中で、参照極と対極がLi箔からなる三
電極セルを組み立て、1mA/cm(0.1C相当)
の定電流で4.2Vに達するまで充電した後、4.2V
の定電圧で保持し、合計充電時間を20時間とした。電
解液にはエチレンカーボネート(EC)とエチルメチル
カーボネート(EMC)の混合溶媒(体積比1:2)に
LiPFを1mol/L溶解したものを使用した。放
電は、充電終了後、30分間休止の後、1mA/cm
の定電流で行い、放電終止電圧は3Vとした。その結
果、放電容量は175mAh/gであった。
Subsequently, the thermal stability of this material was evaluated by performing differential scanning calorimetry (DSC) based on the above method. As a result, the thermal decomposition onset temperature was 202 ° C., and the calorific value was 19 J / g. The exothermic peak temperature is 24
3 ° C. Next, the capacity per 1 g of this material was measured. The same sample electrode as that used in the DSC measurement was used. This was cut into a size of 1 cm × 1 cm, and a three-electrode cell having a reference electrode and a counter electrode made of Li foil was assembled in an Ar atmosphere, and 1 mA / cm 2 (corresponding to 0.1 C).
After charging until reaching 4.2V at a constant current of 4.2V
, And the total charging time was 20 hours. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving 1 mol / L of LiPF 6 in a mixed solvent (volume ratio 1: 2) of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) was used. Discharging is performed at 1 mA / cm 2 after stopping for 30 minutes after charging is completed.
And the discharge termination voltage was 3 V. As a result, the discharge capacity was 175 mAh / g.

【0036】<正極の作製>ポリフッ化ビニリデンをN
−メチル−2−ピロリドンに溶解させた溶液に、前記リ
チウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物粉末
と、導電剤としてのアセチレンブラックおよびグラファ
イトを加えて撹拌混合し、前記リチウム・ニッケル・コ
バルト・ニオブ複合酸化物90重量%、アセチレンブラ
ック3重量%、グラファイト3重量%、ポリフッ化ビニ
リデン4重量%からなる正極合剤を調製した。この正極
合剤をアルミニウム箔(厚さ20μm)の両面に塗布
し、乾燥した後、ローラープレス機を用いて加圧成形す
ることにより厚さ140μmの正極を作製した。
<Preparation of Positive Electrode> Polyvinylidene fluoride was converted to N
To a solution dissolved in -methyl-2-pyrrolidone, the above-mentioned lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide powder, acetylene black and graphite as a conductive agent were added, and mixed by stirring. A positive electrode mixture comprising 90% by weight of a composite oxide, 3% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, and 4% by weight of polyvinylidene fluoride was prepared. This positive electrode mixture was applied to both surfaces of an aluminum foil (thickness: 20 μm), dried, and then pressed using a roller press to produce a 140 μm thick positive electrode.

【0037】<負極の作製>メソフェーズピッチを原料
としたメソフェーズピッチ炭素繊維をアルゴン雰囲気
下、1000℃で炭素化した後、平均繊維長30μm、
平均繊維径11μm、粒度1〜80μmで90体積%が
存在するように、かつ粒径0.5μm以下の粒子を少な
く(5%以下)なるように適度に粉砕した後、アルゴン
雰囲気下で3000℃にて黒鉛化することにより炭素質
物を作製した。ポリフッ化ビニリデンをN−メチル−2
−ピロリドンに溶解させた溶液に前記炭素質物と人造黒
鉛を加えて撹拌混合し、合剤組成が炭素質物86重量
%、人造黒鉛10重量%、ポリフッ化ビニリデン4重量
%からなる負極合剤を調製した。これを銅箔(厚さ12
μm)の両面に塗布し、乾燥した後、ローラープレス機
で加圧成形して負極を作製した。この際、成形後の正極
の設計容量に対する負極の設計容量の比(容量バラン
ス)が、1.05以上1.1以下になるように充填密度
と電極長さを調節した。
<Preparation of Negative Electrode> Mesophase pitch carbon fibers made from mesophase pitch were carbonized at 1000 ° C. in an argon atmosphere, and the average fiber length was 30 μm.
After appropriately pulverizing so that 90% by volume exists with an average fiber diameter of 11 μm and a particle size of 1 to 80 μm, and particles having a particle size of 0.5 μm or less are reduced (5% or less), and then 3000 ° C. in an argon atmosphere. To produce a carbonaceous material. Polyvinylidene fluoride is converted to N-methyl-2
-The carbonaceous material and artificial graphite are added to a solution dissolved in pyrrolidone, and the mixture is stirred and mixed to prepare a negative electrode mixture having a composition of 86% by weight of carbonaceous material, 10% by weight of artificial graphite, and 4% by weight of polyvinylidene fluoride. did. This is a copper foil (thickness 12
μm), dried and then pressure-formed with a roller press to produce a negative electrode. At this time, the packing density and the electrode length were adjusted so that the ratio (capacity balance) of the designed capacity of the negative electrode to the designed capacity of the positive electrode after molding was 1.05 or more and 1.1 or less.

【0038】<電池の組立>前記正極および前記負極
に、それぞれアルミニウム製の正極リード、ニッケル製
の負極リードを溶接した後、前記正極、厚さ25μmの
微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータおよ
び前記負極をそれぞれこの順序で積層し、前記負極が外
側に位置するように渦巻き状に捲回して電極群を作製し
た。この電極群をニッケルめっきを施した鉄製の有底円
筒状容器内に収納し、前記負極リードを前記有底円筒状
容器の底部に、前記正極リードを前記有底円筒状容器の
開口部に配置した電流遮断機能を備えた安全弁にそれぞ
れ溶接した。つづいて、前記有底円筒状容器内に、エチ
レンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート
(MEC)の混合溶媒(混合体積比1:2)に六フッ化
リン酸リチウム(LiPF)を1M溶解した非水電解
液を注液し、前記電極群に前記非水電解液十分に含浸さ
せた。そして、前記安全弁上に正極端子を配置した後、
かしめ固定した。以上のようにして、設計定格容量17
00mAhの円筒形リチウムイオン二次電池(1865
0サイズ)を組み立てた。
<Assembly of Battery> An aluminum positive electrode lead and a nickel negative electrode lead were welded to the positive electrode and the negative electrode, respectively, and then the positive electrode, a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm, and the negative electrode were formed. Were laminated in this order, and spirally wound so that the negative electrode was located outside, to produce an electrode group. This electrode group is housed in a nickel-plated iron bottomed cylindrical container, and the negative electrode lead is placed at the bottom of the bottomed cylindrical container, and the positive electrode lead is placed at the opening of the bottomed cylindrical container. Each was welded to a safety valve having a current interruption function. Subsequently, 1 M of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (mixing volume ratio of 1: 2) in the bottomed cylindrical container. A non-aqueous electrolyte was injected, and the electrode group was sufficiently impregnated with the non-aqueous electrolyte. And after arranging the positive electrode terminal on the safety valve,
It was fixed by swaging. As described above, the design rated capacity 17
00 mAh cylindrical lithium ion secondary battery (1865)
0 size).

【0039】(実施例2)実施例1と同様にして硝酸リ
チウム(LiNO)、硝酸ニッケル[Ni(NO
・6HO]、硝酸コバルト[Co(NO・6
O]、硝酸アルミニウム[Al(NO・9H
O]および五酸化ニオブ(Nb)からなる分散
溶液を作製し、この分散溶液を噴霧乾燥して前駆体を得
た。次に、この前駆体を酸素雰囲気下460℃で10時
間保持し、続いて850℃の温度で5時間焼成した。続
いて、この焼成物1molに対して0.05molの水
酸化リチウム1水和物(LiOH・HO)を加えて十
分に混合し、酸素雰囲気下460℃で10時間保持し、
続いて700℃の温度で5時間熱処理を行い、平均粒径
10μmのリチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合
酸化物を得た。
Example 2 In the same manner as in Example 1, lithium nitrate (LiNO 3 ) and nickel nitrate [Ni (NO 3 )
2 · 6H 2 O], cobalt nitrate [Co (NO 3) 2 · 6
H 2 O], aluminum nitrate [Al (NO 3) 2 · 9H
2 O] and niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) to prepare a dispersion solution, and this dispersion solution was spray-dried to obtain a precursor. Next, this precursor was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and subsequently calcined at a temperature of 850 ° C. for 5 hours. Subsequently, 0.05 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was added to 1 mol of the calcined product, mixed well, and kept at 460 ° C. for 10 hours under an oxygen atmosphere.
Subsequently, heat treatment was performed at a temperature of 700 ° C. for 5 hours to obtain a lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide having an average particle size of 10 μm.

【0040】X線回折測定の結果、このリチウム・ニッ
ケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、LiNb
を含む層状化合物であることが判明した。ICP発光
分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った結
果、主成分はLiNi0.76Co0.16Al
0.08であることがわかった。(003)面のX
線回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度
とのピーク強度比:I(003 /I(104)は1.
63であった。また、(003)面のX線回折ピーク強
度とLiNbに帰属する最大X線回折ピーク
(2θ=23.8°)強度とのピーク強度比:INb
(003)は0.025であった。また、熱分解開始
温度は204℃であり、発熱量は26J/gであった。
放電容量は173mAh/gであった。以下、前記実施
例1と同様にして、設計定格容量1700mAhの円筒
形リチウムイオン二次電池(18650サイズ)を組み
立てた。
As a result of X-ray diffraction measurement, this lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide was found to be Li 8 Nb 2 O
9 was found to be a layered compound. As a result of performing composition analysis by ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy, the main component was LiNi 0.76 Co 0.16 Al
0.08 O 2 was found. (003) plane X
Intensity ratio of the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane to the X-ray diffraction peak intensity: I (003 ) / I (104) is 1.
63. Further, the peak intensity ratio of the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane to the maximum X-ray diffraction peak (2θ = 23.8 °) attributed to Li 8 Nb 2 O 9 : I Nb /
I (003) was 0.025. The thermal decomposition onset temperature was 204 ° C., and the calorific value was 26 J / g.
The discharge capacity was 173 mAh / g. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1700 mAh was assembled.

【0041】(実施例3)実施例1と同様にして硝酸リ
チウム(LiNO)、硝酸ニッケル[Ni(NO
・6HO]、硝酸コバルト[Co(NO・6
O]、硝酸アルミニウム[Al(NO・9H
O]および五酸化ニオブ(Nb)からなる分散
溶液を作製し、この分散溶液を噴霧乾燥して前駆体を得
た。次に、この前駆体を酸素雰囲気下460℃で10時
間保持し、続いて850℃の温度で5時間焼成した。続
いて、この焼成物1molに対して0.03molの水
酸化リチウム1水和物(LiOH・HO)を加えて十
分に混合し、酸素雰囲気下460℃で10時間保持し、
続いて700℃の温度で5時間熱処理を行うことにより
平均粒径が10μmのリチウム・ニッケル・コバルト・
ニオブ複合酸化物を得た。
Example 3 In the same manner as in Example 1, lithium nitrate (LiNO 3 ) and nickel nitrate [Ni (NO 3 )
2 · 6H 2 O], cobalt nitrate [Co (NO 3) 2 · 6
H 2 O], aluminum nitrate [Al (NO 3) 2 · 9H
2 O] and niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) to prepare a dispersion solution, and this dispersion solution was spray-dried to obtain a precursor. Next, this precursor was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and subsequently calcined at a temperature of 850 ° C. for 5 hours. Subsequently, 0.03 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was added to 1 mol of the calcined product, mixed well, and kept at 460 ° C. for 10 hours under an oxygen atmosphere.
Subsequently, a heat treatment is performed at a temperature of 700 ° C. for 5 hours, whereby lithium nickel cobalt having an average particle size of 10 μm is formed.
A niobium composite oxide was obtained.

【0042】X線回折測定の結果、このリチウム・ニッ
ケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、LiNb
を含む層状化合物であることが判明した。ICP発光
分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った結
果、主成分はLiNi0.76Co0.16Al
0.08であることがわかった。(003)面のX
線回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度
とのピーク強度比:I(003 /I(104)は1.
6で、(003)面のX線回折ピーク強度とLiNb
に帰属する最大X線回折ピーク(2θ=23.8
°)強度とのピーク強度比:INb/I(003)
0.024であった。また、熱分解開始温度は203
℃、発熱量は30J/gであり、放電容量は170mA
h/gであった。以下、前記実施例1と同様にして、設
計定格容量1700mAhの円筒形リチウムイオン二次
電池(18650サイズ)を組み立てた。
As a result of the X-ray diffraction measurement,
Kel cobalt niobium composite oxide is Li8Nb2O
9It turned out that it is a layered compound containing. ICP emission
Results of composition analysis by spectroscopy and atomic absorption
As a result, the main component is LiNi0.76Co0.16Al
0.08O2It turned out to be. (003) plane X
-Ray diffraction peak intensity and (104) plane X-ray diffraction peak intensity
And peak intensity ratio: I(003 )/ I(104)Is 1.
6, the (003) plane X-ray diffraction peak intensity and Li8Nb
2O9X-ray diffraction peak (2θ = 23.8)
°) Peak intensity ratio with intensity: INb/ I(003)Is
0.024. The thermal decomposition start temperature is 203
° C, calorific value is 30 J / g, discharge capacity is 170 mA
h / g. Hereinafter, in the same manner as in the first embodiment,
Cylindrical lithium-ion secondary with a total rated capacity of 1700 mAh
A battery (18650 size) was assembled.

【0043】(実施例4)実施例1と同様な方法により
平均粒径が10μmのリチウム・ニッケル・コバルト・
ニオブ複合酸化物を得た。X線回折測定の結果、このリ
チウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、L
10Nb10を含む層状化合物であることが判明
した。ICP発光分光法ならびに原子吸光法により組成
分析を行った結果、主成分はLiNi0.7Co
0.24Al0.06であることがわかった。(0
03)面のX線回折ピーク強度と(104)面のX線回
折ピーク強度とのピーク強度比:I(003)/I
(104)は1.68で、(003)面のX線回折ピー
ク強度とLi10Nb10に帰属する最大X線回折
ピーク(2θ=22.2°)強度とのピーク強度比:I
Nb/I(003)は0.023であった。
(Example 4) In the same manner as in Example 1, lithium-nickel-cobalt-metal having an average particle size of 10 µm was used.
A niobium composite oxide was obtained. As a result of X-ray diffraction measurement, this lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide
It was found to be a layered compound containing i 10 Nb 2 O 10 . As a result of composition analysis by ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy, the main component was LiNi 0.7 Co
It was found to be 0.24 Al 0.06 O 2 . (0
Peak intensity ratio between the X-ray diffraction peak intensity of the 03) plane and the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane: I (003) / I
(104) is 1.68, and the peak intensity ratio between the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and the maximum X-ray diffraction peak (2θ = 22.2 °) attributed to Li 10 Nb 2 O 10 is I:
Nb / I (003) was 0.023.

【0044】また、熱分解開始温度は215℃、発熱量
は22J/gであった。また、発熱ピーク温度は227
℃で、放電容量は178mAh/gであった。以下、前
記実施例1と同様にして、設計定格容量1700mAh
の円筒形リチウムイオン二次電池(18650サイズ)
を組み立てた。
The thermal decomposition onset temperature was 215 ° C., and the calorific value was 22 J / g. The exothermic peak temperature is 227.
At ° C, the discharge capacity was 178 mAh / g. Hereinafter, in the same manner as in the first embodiment, the design rated capacity is 1700 mAh.
Cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size)
Was assembled.

【0045】(実施例5)Niの一部をCoとMnで置
換した水酸化ニッケル粉末[Ni0.7Co0. Mn
0.1(OH)]と水酸化リチウム1水和物(LiO
H・HO)とをLiとNiの原子比(Li/Ni)が
1.05になるように配合した。この混合物に五酸化ニ
オブ粉末(Nb)を加えて粉砕・混合した後、酸
素雰囲気下460℃で10時間保持し、続いて850℃
の温度で5時間焼成した。次に、この焼成物1molに
対して0.1molの水酸化リチウム1水和物(LiO
H・HO)を加えて十分に混合し、酸素雰囲気下46
0℃で10時間保持し、続いて700℃の温度で5時間
熱処理を行うことにより、平均粒径が7μmのリチウム
・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物を得た。この
リチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、
LiNbを含む層状化合物であることが判明し
た。ICP発光分光法ならびに原子吸光法により組成分
析を行った結果、主成分はLiNi0.7Co0.2
0.1であることがわかった。(003)面のX
線回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度
とのピーク強度比:I(003)/I(104)は1.
63であった。また、(003)面のX線回折ピーク強
度とLiNbに帰属する最大X線回折ピーク
(2θ=23.8°)強度とのピーク強度比:INb
(003)は0.025であった。また、熱分解開始
温度は213℃であり、発熱量は16J/gであった。
また、発熱ピーク温度は232℃で、放電容量は171
mAh/gであった。以下、前記実施例1と同様にし
て、設計定格容量1700mAhの円筒形リチウムイオ
ン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。
(Example 5) Nickel hydroxide powder [Ni 0.7 Co 0.2. 2 Mn
0.1 (OH) 2 ] and lithium hydroxide monohydrate (LiO
H.H 2 O) were blended so that the atomic ratio of Li to Ni (Li / Ni) was 1.05. After adding niobium pentoxide powder (Nb 2 O 5 ) to the mixture and pulverizing and mixing the mixture, the mixture was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and then maintained at 850 ° C.
For 5 hours. Next, 0.1 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiO
H · H 2 O) were mixed thoroughly by adding, under oxygen atmosphere 46
The lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide having an average particle size of 7 μm was obtained by maintaining the temperature at 0 ° C. for 10 hours and then performing a heat treatment at a temperature of 700 ° C. for 5 hours. This lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide
It turned out to be a layered compound containing Li 8 Nb 2 O 9 . As a result of composition analysis by ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy, the main component was LiNi 0.7 Co 0.2 M
n 0.1 O 2 was found. (003) plane X
Intensity ratio of the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane to the X-ray diffraction peak intensity: I (003) / I (104) is 1.
63. Further, the peak intensity ratio of the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane to the maximum X-ray diffraction peak (2θ = 23.8 °) attributed to Li 8 Nb 2 O 9 : I Nb /
I (003) was 0.025. The thermal decomposition onset temperature was 213 ° C., and the calorific value was 16 J / g.
The exothermic peak temperature was 232 ° C., and the discharge capacity was 171 ° C.
mAh / g. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1700 mAh was assembled.

【0046】(実施例6)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.8Co0.2(O
H)]と水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)と酸化錫(SnO)をLiとNiの原子比(L
i/Ni)が1.05になるように配合した。この混合
物に五酸化ニオブ粉末(Nb)を加えて粉砕・混
合した後、酸素雰囲気下460℃で10時間保持し、続
いて850℃の温度で5時間焼成した。次に、この焼成
物1molに対して0.1molの水酸化リチウム1水
和物(LiOH・HO)を加えて十分に混合し、酸素
雰囲気下460℃で10時間保持し、続いて700℃の
温度で5時間熱処理を行うことにより、平均粒径が7μ
mのリチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物
を得た。X線回折測定の結果、このリチウム・ニッケル
・コバルト・ニオブ複合酸化物は、Li10Nb
10を含む層状化合物であることが判明した。ICP発
光分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った結
果、主成分はLiNi0.776Co0.194Sn
0.03であることがわかった。(003)面のX
線回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度
とのピーク強度比:I(003)/I(104)は1.
77で、(003)面のX線回折ピーク強度とLi10
Nb10に帰属する最大X線回折ピーク(2θ=2
2.2°)強度とのピーク強度比:INb/I
(003)は0.023であった。
(Example 6) Ni was partially replaced with Co.
Nickel hydroxide powder [Ni0.8Co0.2(O
H)2] And lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H
2O) and tin oxide (SnO)2) With the atomic ratio of Li to Ni (L
(i / Ni) was adjusted to 1.05. This mixture
Niobium pentoxide powder (Nb2O5) And crush and mix
After being combined, it is kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere,
And calcined at a temperature of 850 ° C. for 5 hours. Next, this firing
0.1 mol of lithium hydroxide 1 water per 1 mol of product
Japanese (LiOH ・ H2O), mix well and add oxygen
Hold at 460 ° C. for 10 hours in the atmosphere, then at 700 ° C.
By performing the heat treatment at a temperature for 5 hours, the average particle size becomes 7 μm.
m lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide
Got. As a result of X-ray diffraction measurement, this lithium nickel
・ Cobalt-niobium composite oxide is Li10Nb2O
10It turned out that it is a layered compound containing. ICP departure
Composition analysis by optical spectroscopy and atomic absorption
As a result, the main component is LiNi0.776Co0.194Sn
0.03O2It turned out to be. (003) plane X
-Ray diffraction peak intensity and (104) plane X-ray diffraction peak intensity
And peak intensity ratio: I(003)/ I(104)Is 1.
At 77, the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and Li10
Nb2O10X-ray diffraction peak (2θ = 2
2.2 °) Ratio of peak intensity to intensity: INb/ I
(003)Was 0.023.

【0047】また、熱分解開始温度は207℃であり、
発熱量は14J/gであった。発熱ピーク温度は229
℃で、放電容量は174mAh/gであった。以下、前
記実施例1と同様にして、設計定格容量1700mAh
の円筒形リチウムイオン二次電池(18650サイズ)
を組み立てた。
The thermal decomposition onset temperature is 207 ° C.
The calorific value was 14 J / g. Exothermic peak temperature is 229
At C, the discharge capacity was 174 mAh / g. Hereinafter, in the same manner as in the first embodiment, the design rated capacity is 1700 mAh.
Cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size)
Was assembled.

【0048】(実施例7)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.8Co0.2(O
H)]と水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)とをLiとNiの原子比(Li/Ni)が1.0
5になるように配合した。この混合物に五酸化ニオブ粉
末(Nb)を加えて粉砕・混合した後、酸素雰囲
気下460℃で10時間保持し、続いて850℃の温度
で5時間焼成した。次に、この焼成物1molに対して
0.1molの水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)を加えて十分に混合し、酸素雰囲気下460℃で
10時間保持し、続いて700℃の温度で5時間熱処理
を行うことにより、平均粒径が7μmのリチウム・ニッ
ケル・コバルト・ニオブ複合酸化物を得た。
(Example 7) Nickel hydroxide powder [Ni 0.8 Co 0.2 (O
H) 2 ] and lithium hydroxide monohydrate (LiOH · H
2 O) with an atomic ratio of Li to Ni (Li / Ni) of 1.0
5 was added. After niobium pentoxide powder (Nb 2 O 5 ) was added to this mixture and ground and mixed, the mixture was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and then calcined at 850 ° C. for 5 hours. Next, 0.1 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H
2 O), mixed well, kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and then heat-treated at 700 ° C. for 5 hours to obtain lithium nickel cobalt niobium having an average particle size of 7 μm. A composite oxide was obtained.

【0049】X線回折測定の結果、このリチウム・ニッ
ケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、Li10Nb
10を含む層状化合物であることが判明した。ICP
発光分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った
結果、主成分はLiNi0. Co0.2であるこ
とがわかった。(003)面のX線回折ピーク強度と
(104)面のX線回折ピーク強度とのピーク強度比:
(003)/I(10 4)は1.82で、(003)
面のX線回折ピーク強度とLi10Nb10に帰属
する最大X線回折ピーク(2θ=22.2°)強度との
ピーク強度比:I Nb/I(003)は0.018であ
った。また、熱分解開始温度は185℃であり、発熱量
は14J/gであった。また、発熱ピーク温度は213
℃で、放電容量は172mAh/gであった。以下実施
例1と同様にして設計定格容量1700mAhの円筒形
リチウムイオン二次電池(18650サイズ)を組み立
てた。
As a result of the X-ray diffraction measurement,
Kel cobalt niobium composite oxide is Li10Nb2
O10It turned out that it is a layered compound containing. ICP
Composition analysis was performed by emission spectroscopy and atomic absorption spectrometry.
As a result, the main component is LiNi0. 8Co0.2O2Is
I understood. (003) plane X-ray diffraction peak intensity
Peak intensity ratio to the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane:
I(003)/ I(10 4)Is 1.82, and (003)
X-ray diffraction peak intensity and Li10Nb2O10Belong to
X-ray diffraction peak (2θ = 22.2 °) intensity
Peak intensity ratio: I Nb/ I(003)Is 0.018
Was. The thermal decomposition onset temperature is 185 ° C,
Was 14 J / g. The exothermic peak temperature is 213.
At ° C, the discharge capacity was 172 mAh / g. Following
Cylindrical with a rated capacity of 1700 mAh in the same manner as in Example 1.
Assembled lithium-ion secondary battery (18650 size)
I was

【0050】(実施例8)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.75Co0.25(O
H)]を用い、実施例6と同様な方法により平均粒径
が7μmのリチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合
酸化物を得た。X線回折測定の結果、このリチウム・ニ
ッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、Li10Nb
10を含む層状化合物であることがわかった。IC
P発光分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行っ
た結果、主成分はLiNi0. 75Co0.25
あることがわかった。(003)面のX線回折ピーク強
度と(104)面のX線回折ピーク強度とのピーク強度
比:I(003)/I 104)は1.88で、(00
3)面のX線回折ピーク強度とLi10Nb 10
帰属する最大X線回折ピーク(2θ=22.2°)強度
とのピーク強度比:INb/I(003)は0.01で
あった。また、熱分解開始温度は199℃であり、発熱
量は15J/gであった。また、発熱ピーク温度は22
1℃で、放電容量は165mAh/gであった。以下、
前記実施例1と同様にして、設計定格容量1700mA
hの円筒形リチウムイオン二次電池(18650サイ
ズ)を組み立てた。
(Example 8) Ni was partially replaced with Co.
Nickel hydroxide powder [Ni0.75Co0.25(O
H)2] And the average particle size in the same manner as in Example 6.
Is 7μm lithium-nickel-cobalt-niobium composite
An oxide was obtained. As a result of X-ray diffraction measurement, this lithium ni
The nickel-cobalt-niobium composite oxide is Li10Nb
2O10It was found to be a layered compound containing IC
Perform composition analysis by P emission spectroscopy and atomic absorption spectrometry
As a result, the main component was LiNi0. 75Co0.25O2so
I found it. X-ray diffraction peak intensity of (003) plane
Intensity of the X-ray diffraction peak intensity of (104) plane
Ratio: I(003)/ I( 104)Is 1.88 and (00
3) X-ray diffraction peak intensity of surface and Li10Nb2O 10To
Assigned maximum X-ray diffraction peak (2θ = 22.2 °) intensity
And peak intensity ratio: INb/ I(003)Is 0.01
there were. The thermal decomposition onset temperature was 199 ° C,
The amount was 15 J / g. The exothermic peak temperature is 22
At 1 ° C., the discharge capacity was 165 mAh / g. Less than,
In the same manner as in the first embodiment, the design rated capacity is 1700 mA.
h cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size)
) Was assembled.

【0051】(実施例9)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.8Co0.2(O
H)]と水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)とをLiとNiの原子比(Li/Ni)が1.1
になるように配合した。この混合物に五酸化ニオブ粉末
(Nb)を加えて粉砕・混合した後、酸素雰囲気
下460℃で10時間保持し、続いて850℃の温度で
5時間焼成した。次に、この焼成物1molに対して
0.1molの水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)を加えて十分に混合し、酸素雰囲気下460℃で
10時間保持し、続いて700℃の温度で10時間熱処
理を行うことにより、平均粒径が7μmのリチウム・ニ
ッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物を得た。X線回折
測定の結果、このリチウム・ニッケル・コバルト・ニオ
ブ複合酸化物は、Li10Nb10を含む層状化合
物であることが判明した。ICP発光分光法ならびに原
子吸光法により組成分析を行った結果、主成分はLi
1.02Ni0.8Co0.2であることがわかっ
た。(003)面のX線回折ピーク強度と(104)面
のX線回折ピーク強度とのピーク強度比:I(003)
/I(104)は1.85で、(003)面のX線回折
ピーク強度とLi10Nb 10に帰属する最大X線
回折ピーク(2θ=22.2°)強度とのピーク強度
比:INb/I(003)は0.015であった。ま
た、熱分解開始温度は188℃であり、発熱量は17J
/gであった。また、発熱ピーク温度は212℃で、放
電容量は180mAh/gであった。以下実施例1と同
様にして設計定格容量1700mAhの円筒形リチウム
イオン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。
(Example 9) Ni was partially replaced with Co.
Nickel hydroxide powder [Ni0.8Co0.2(O
H)2] And lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H
2O) and the atomic ratio of Li to Ni (Li / Ni) is 1.1.
It was blended so that Add niobium pentoxide powder to this mixture
(Nb2O5), Pulverize and mix, then add oxygen atmosphere
Hold at 460 ° C. for 10 hours, then at 850 ° C.
It was baked for 5 hours. Next, for 1 mol of this fired product
0.1 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H
2O) and mix well, at 460 ° C under oxygen atmosphere
Hold for 10 hours, then heat treat at 700 ° C. for 10 hours
By the treatment, the lithium particle having an average particle diameter of 7 μm
A nickel-cobalt-niobium composite oxide was obtained. X-ray diffraction
As a result of the measurement, this lithium nickel cobalt
Composite oxide is Li10Nb2O10Layered compound containing
Turned out to be a thing. ICP Emission Spectroscopy and Hara
As a result of a composition analysis by a proton absorption method, the main component was Li
1.02Ni0.8Co0.2O2It turns out that
Was. X-ray diffraction peak intensity of (003) plane and (104) plane
Ratio of X-ray diffraction peak intensity to X-ray diffraction peak intensity: I(003)
/ I(104)Is 1.85, X-ray diffraction of (003) plane
Peak intensity and Li10Nb 2O10X-rays belonging to
Peak intensity with diffraction peak (2θ = 22.2 °) intensity
Ratio: INb/ I(003)Was 0.015. Ma
The thermal decomposition onset temperature was 188 ° C, and the calorific value was 17J.
/ G. The exothermic peak temperature was 212 ° C,
The electric capacity was 180 mAh / g. The same as in Example 1 below
And cylindrical lithium with a rated capacity of 1700 mAh
An ion secondary battery (18650 size) was assembled.

【0052】(実施例10)Niの一部をCoとAlで
置換した水酸化ニッケル粉末[Ni0.77Co .2
Al0.03(OH)]と水酸化リチウム1水和物
(LiOH・HO)とをLi/(Ni+Co+Al)
が1.1になるように配合した。この混合物に五酸化ニ
オブ粉末(Nb)を加えて粉砕・混合した後、酸
素雰囲気下460℃で10時間保持し、続いて850℃
の温度で5時間焼成した。次に、この焼成物1molに
対して0.1molの水酸化リチウム1水和物(LiO
H・HO)を加えて十分に混合し、酸素雰囲気下46
0℃で10時間保持し、続いて700℃の温度で10時
間熱処理を行うことにより、平均粒径が7μmのリチウ
ム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物を得た。
(Example 10) Nickel hydroxide powder [Ni 0.77 Co 0 . 2
Al 0.03 (OH) 2 ] and lithium hydroxide monohydrate (LiOH · H 2 O) are converted to Li / (Ni + Co + Al).
Was 1.1. After adding niobium pentoxide powder (Nb 2 O 5 ) to the mixture and pulverizing and mixing the mixture, the mixture was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and then maintained at 850 ° C.
For 5 hours. Next, 0.1 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiO
H · H 2 O) were mixed thoroughly by adding, under oxygen atmosphere 46
By maintaining the temperature at 0 ° C. for 10 hours and then performing a heat treatment at a temperature of 700 ° C. for 10 hours, a lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide having an average particle size of 7 μm was obtained.

【0053】X線回折測定の結果、このリチウム・ニッ
ケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、Li10Nb
10を含む層状化合物であることが判明した。ICP
発光分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った
結果、主成分はLi1.02Ni0.77Co0.2
0.03であることがわかった。(003)面の
X線回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強
度とのピーク強度比:I(003)/I(104)
1.79で、(003)面のX線回折ピーク強度とLi
10Nb10に帰属する最大X線回折ピーク(2θ
=22.2°)強度とのピーク強度比:INb/I
(003)は0.02であった。また、熱分解開始温度
は210℃であり、発熱量は20J/gであった。ま
た、発熱ピーク温度は225℃で、放電容量は178m
Ah/gであった。以下実施例1と同様にして設計定格
容量1700mAhの円筒形リチウムイオン二次電池
(18650サイズ)を組み立てた。
As a result of the X-ray diffraction measurement, this lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide was found to be Li 10 Nb 2
It proved to be layered compound containing O 10. ICP
As a result of composition analysis by emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy, the main component was Li 1.02 Ni 0.77 Co 0.2 A.
It was found to be l 0.03 O 2. The peak intensity ratio of the (003) plane X-ray diffraction peak intensity to the (104) plane X-ray diffraction peak intensity: I (003) / I (104) is 1.79, and the (003) plane X-ray diffraction Peak intensity and Li
X-ray diffraction peak (2θ) attributable to 10 Nb 2 O 10
= 22.2 °) Ratio of peak intensity to intensity: I Nb / I
(003) was 0.02. The thermal decomposition onset temperature was 210 ° C., and the calorific value was 20 J / g. The exothermic peak temperature was 225 ° C., and the discharge capacity was 178 m.
Ah / g. Thereafter, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1700 mAh was assembled in the same manner as in Example 1.

【0054】(参考例) Niの一部をCoとAlで置換した水酸化ニッケル粉末
[Ni0.77Co0.2Al0.03(OH)]と
水酸化リチウム1水和物(LiOH・HO)とをLi
/(Ni+Co+Al)が1.05になるように配合し
た。この混合物に五酸化ニオブ粉末(Nb)を加
えて粉砕・混合した後、酸素雰囲気下460℃で10時
間保持し、続いて850℃の温度で5時間焼成した。次
に、この焼成物1molに対して0.05molの水酸
化リチウム1水和物(LiOH・HO)を加えて十分
に混合し、酸素雰囲気下460℃で10時間保持し、続
いて675℃の温度で10時間熱処理を行うことによ
り、平均粒径が7μmのリチウムニッケルコバルトニオ
ブ複合酸化物を得た。X線回折測定の結果、このリチウ
ムニッケルコバルトニオブ複合酸化物は、LiNbO
を含む層状化合物であることが判明した。ICP発光
分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った結
果、主成分はLiNi0.77Co0.2Al0.03
であることがわかった。(003)面のX線回折ピ
ーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度とのピー
ク強度比:I(003)/I(104)は1.71で、
(003)面のX線回折ピーク強度とLiNbO
帰属する最大X線回折ピーク(2θ=14.8°)強度
とのピーク強度比:INb/I(003)は0.021
であった。また、熱分解開始温度は211℃であり、発
熱量は30J/gであった。また、発熱ピーク温度は2
25℃で、放電容量は171mAh/gであった。以下
実施例1と同様にして設計定格容量1700mAhの円
筒形リチウムイオン二次電池(18650サイズ)を組
み立てた。
Reference Example Nickel hydroxide powder [Ni 0.77 Co 0.2 Al 0.03 (OH) 2 ] in which a part of Ni was replaced with Co and Al, and lithium hydroxide monohydrate (LiOH)・ H 2 O) and Li
/ (Ni + Co + Al) was adjusted to 1.05. After niobium pentoxide powder (Nb 2 O 5 ) was added to this mixture and ground and mixed, the mixture was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and then calcined at 850 ° C. for 5 hours. Next, 0.05 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was added to 1 mol of the calcined product, mixed well, and kept at 460 ° C. for 10 hours under an oxygen atmosphere. By performing a heat treatment at a temperature of 10 ° C. for 10 hours, a lithium nickel cobalt niobium composite oxide having an average particle size of 7 μm was obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement, this lithium nickel cobalt niobium composite oxide was found to be Li 3 NbO
It was found to be a layered compound containing 4 . As a result of composition analysis by ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy, the main component was LiNi 0.77 Co 0.2 Al 0.03.
It was found to be O 2. The peak intensity ratio between the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane: I (003) / I (104) was 1.71,
The peak intensity ratio between the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and the maximum X-ray diffraction peak (2θ = 14.8 °) attributed to Li 3 NbO 4 : I Nb / I (003) is 0.021.
Met. The thermal decomposition onset temperature was 211 ° C., and the calorific value was 30 J / g. The exothermic peak temperature is 2
At 25 ° C., the discharge capacity was 171 mAh / g. Thereafter, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1700 mAh was assembled in the same manner as in Example 1.

【0055】(比較例1)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.8Co0.2(O
H)]と水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)とをLiとNiの原子比(Li/Ni)が1.0
5になるように配合した。この混合物を酸素雰囲気下4
60℃で10時間保持し、続いて700℃の温度で10
時間焼成した。X線回折測定の結果、この焼成物は単一
相であることが判った。また、(003)面のX線回折
ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度とのピ
ーク強度比:I (003)/I(104)は1.93で
あった。このようにして、平均粒径7μmのリチウム・
ニッケル・コバルト酸化物:LiNi0.8Co0.2
を得た。この材料について示差走査熱量測定(DS
C)を行い、材料の熱安定性を評価した。その結果、熱
分解開始温度は189℃であり、発熱量は60J/gで
あった。また、放電容量は193mAh/gであった。
以下、前記実施例1と同様にして、設計定格容量170
0mAhの円筒形リチウムイオン二次電池(18650
サイズ)を組み立てた。
(Comparative Example 1) Ni was partially replaced with Co.
Nickel hydroxide powder [Ni0.8Co0.2(O
H)2] And lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H
2O) and the atomic ratio of Li to Ni (Li / Ni) is 1.0
5 was added. This mixture is placed in an oxygen atmosphere 4
Hold at 60 ° C. for 10 hours, then at 700 ° C. for 10 hours
Fired for hours. As a result of X-ray diffraction measurement, this fired product
Turned out to be a phase. Also, X-ray diffraction of (003) plane
The peak intensity and the peak intensity of the (104) plane X-ray diffraction peak
Work strength ratio: I (003)/ I(104)Is 1.93
there were. In this way, lithium particles having an average particle size of 7 μm
Nickel cobalt oxide: LiNi0.8Co0.2
O2Got. Differential scanning calorimetry (DS
C) was performed to evaluate the thermal stability of the material. As a result, heat
The decomposition start temperature is 189 ° C and the calorific value is 60 J / g.
there were. The discharge capacity was 193 mAh / g.
Hereinafter, the design rated capacity 170
0 mAh cylindrical lithium ion secondary battery (18650
Size) assembled.

【0056】(比較例2)硝酸リチウム(LiN
)、硝酸ニッケル[Ni(NO・6H
O]、硝酸コバルト[Co(NO・6H
O]、硝酸アルミニウム[Al(NO・9H
O]を所定量秤量し、水に溶解して濃度2mol/L溶
液を作製した。この溶液を実施例1と同様に噴霧乾燥し
て前駆体を得た。この前駆体を酸素雰囲気下460℃で
10時間保持し、続いて750℃の温度で5時間焼成し
た。X線回折測定の結果、この焼成物は単一相であるこ
とが判った。また、(003)面のX線回折ピーク強度
と(104)面のX線回折ピーク強度とのピーク強度
比:I(003)/I(104)は1.76であった。
このようにして、平均粒径が10μmのリチウム・ニッ
ケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物:LiNi
0.72Co0.2Al0.08を得た。この材料
の熱分解開始温度は228℃であり、発熱量は61J/
gであった。発熱ピーク温度は250℃であった。ま
た、放電容量は168mAh/gであった。以下、前記
実施例1と同様にして、設計定格容量1700mAhの
円筒形リチウムイオン二次電池(18650サイズ)を
組み立てた。
Comparative Example 2 Lithium nitrate (LiN
O 3), nickel nitrate [Ni (NO 3) 2 · 6H
2 O], cobalt nitrate [Co (NO 3) 2 · 6H
2 O], aluminum nitrate [Al (NO 3) 2 · 9H 2
O] was weighed in a predetermined amount and dissolved in water to prepare a 2 mol / L solution. This solution was spray-dried in the same manner as in Example 1 to obtain a precursor. This precursor was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and subsequently calcined at a temperature of 750 ° C. for 5 hours. As a result of X-ray diffraction measurement, it was found that the fired product had a single phase. The peak intensity ratio of the (003) plane X-ray diffraction peak intensity to the (104) plane X-ray diffraction peak intensity: I (003) / I (104) was 1.76.
Thus, the lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide having an average particle size of 10 μm: LiNi
0.72 Co 0.2 Al 0.08 O 2 was obtained. The thermal decomposition onset temperature of this material is 228 ° C, and the calorific value is 61 J /
g. The exothermic peak temperature was 250 ° C. The discharge capacity was 168 mAh / g. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1700 mAh was assembled.

【0057】(比較例3)Niの一部をCoとAlで置
換した水酸化ニッケル粉末[Ni0.77Co .2
0.03(OH)]と水酸化リチウム1水和物(L
iOH・HO)とをLi/(Ni+Co+Al)が
1.03になるように配合し、1t/cmで加圧して
成形体を得た。この成形体を酸素雰囲気下700℃で1
0時間焼成した。次に、この焼成物に五酸化ニオブ粉末
(Nb)を加えて粉砕・混合した後、硝酸リチウ
ム(LiNO)溶液中に分散させ、分散液を噴霧乾燥
して前駆体を作製した。これを酸素雰囲気下800℃で
2時間焼成し、粉砕機(高速回転型ピンミル)を用いて
解砕した。X線回折測定の結果、この焼成物は単一相で
あることがわかった。また、ICP発光分光法ならびに
原子吸光法により組成分析を行った結果、Li1.02
Ni0.76Co0.2Al0.03Nb0.0
であることが判明した。また、(003)面のX線回折
ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度とのピ
ーク強度比:I(003)/I(104)は1.58で
あった。この材料の熱分解開始温度は215℃であり、
発熱量は47J/gであった。また、発熱ピーク温度は
230℃で、放電容量は185mAh/gであった。平
均粒径は10μmであった。以下、前記実施例1と同様
にして設計定格容量1700mAhの円筒形リチウムイ
オン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。
(Comparative Example 3) Nickel hydroxide powder in which a part of Ni was replaced with Co and Al [Ni 0.77 Co 0 . 2 A
l 0.03 (OH) 2 ] and lithium hydroxide monohydrate (L
iOH.H 2 O) was mixed so that Li / (Ni + Co + Al) became 1.03, and pressed at 1 t / cm 2 to obtain a molded body. The molded body is heated at 700 ° C.
It was baked for 0 hours. Next, niobium pentoxide powder (Nb 2 O 5 ) was added to the calcined product, pulverized and mixed, dispersed in a lithium nitrate (LiNO 3 ) solution, and the dispersion was spray-dried to prepare a precursor. . This was baked at 800 ° C. for 2 hours in an oxygen atmosphere, and was crushed using a crusher (high-speed rotating pin mill). As a result of X-ray diffraction measurement, it was found that the fired product was a single phase. The composition was analyzed by ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy. As a result, Li 1.02
Ni 0.76 Co 0.2 Al 0.03 Nb 0.0 1 O 2
Turned out to be. Further, the ratio of the peak intensity between the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane: I (003) / I (104) was 1.58. The thermal decomposition onset temperature of this material is 215 ° C,
The calorific value was 47 J / g. The exothermic peak temperature was 230 ° C., and the discharge capacity was 185 mAh / g. The average particle size was 10 μm. Thereafter, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1700 mAh was assembled in the same manner as in Example 1.

【0058】(比較例4)実施例1と同様にして硝酸リ
チウム(LiNO)、硝酸ニッケル[Ni(NO
・6HO]、硝酸コバルト[Co(NO・6
O]、硝酸アルミニウム[Al(NO・9H
O]および五酸化ニオブ(Nb)からなる分散
溶液を作製した。この分散溶液を実施例1と同様に噴霧
乾燥して前駆体を得た。この前駆体を酸素雰囲気下46
0℃で10時間保持し、続いて850℃の温度で5時間
焼成した。X線回折測定の結果、この焼成物はLiNb
を含む層状化合物であることが判明した。ICP発
光分光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った結
果、主成分はLiNi0.72Co0.2Al0.0
であることがわかった。また、(003)面のX線
回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強度と
のピーク強度比:I(003)/I(104)は1.4
2で、(003)面のX線回折ピーク強度とLiNbO
に帰属する最大X線回折ピーク(2θ=23.7°)
強度とのピーク強度比:INb/I(0 03)は0.0
31であった。また、この材料の熱分解開始温度は22
2℃であり、発熱量は51J/gであった。発熱ピーク
温度は240℃であった。また、放電容量は148mA
h/gと低かった。平均粒径は9μmであった。以下、
前記実施例1と同様にして高出力仕様の円筒形リチウム
イオン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。設
計定格容量は、1450mAhであった。
Comparative Example 4 In the same manner as in Example 1, lithium nitrate (LiNO 3 ) and nickel nitrate [Ni (NO 3 )
2 · 6H 2 O], cobalt nitrate [Co (NO 3) 2 · 6
H 2 O], aluminum nitrate [Al (NO 3) 2 · 9H
2 O] and niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ). This dispersion was spray-dried in the same manner as in Example 1 to obtain a precursor. This precursor was placed in an oxygen atmosphere 46
It was kept at 0 ° C. for 10 hours and subsequently calcined at a temperature of 850 ° C. for 5 hours. As a result of X-ray diffraction measurement, this calcined product was LiNb
It turned out to be a layered compound containing O 3 . ICP emission spectroscopy, as well as a result of composition analysis by atomic absorption spectrometry, the main component is LiNi 0.72 Co 0.2 Al 0.0 8
It was found to be O 2. The peak intensity ratio of the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane: I (003) / I (104) is 1.4.
2, the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and LiNbO
Maximum X-ray diffraction peak belonging to 3 (2θ = 23.7 °)
Peak intensity ratio with intensity: INb / I ( 003) is 0.0
It was 31. The thermal decomposition onset temperature of this material is 22
The temperature was 2 ° C, and the calorific value was 51 J / g. The exothermic peak temperature was 240 ° C. The discharge capacity is 148 mA
h / g. The average particle size was 9 μm. Less than,
A cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a high output specification was assembled in the same manner as in Example 1. The design rated capacity was 1450 mAh.

【0059】(比較例5)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.8Co0.2(O
H)]と水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)とをLiとNiの原子比(Li/Ni)が1.0
5になるように配合した。この混合物に五酸化ニオブ粉
末(Nb)を加えて粉砕・混合した後、酸素雰囲
気下460℃で10時間保持し、続いて850℃の温度
で5時間焼成した。これを解砕してX線回折測定を行っ
たところ、この焼成物はLiNbOを含む層状化合物
であることがわかった。ICP発光分光法ならびに原子
吸光法により組成分析を行った結果、主成分はLiNi
0.8Co0.2であった。また、(003)面の
X線回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピーク強
度とのピーク強度比:I(003 /I(104)
1.35で、(003)面のX線回折ピーク強度とLi
NbOに帰属する最大X線回折ピーク(2θ=23.
7°)強度とのピーク強度比:INb/I(003)
0.033であった。この材料の熱分解開始温度は18
7℃であり、発熱量は55J/gであった。また、放電
容量は157mAh/gであった。平均粒径は11μm
であった。以下、前記実施例1と同様にして、高出力仕
様の円筒形リチウムイオン二次電池(18650サイ
ズ)を組み立てた。設計定格容量は、1500mAhで
あった。
Comparative Example 5 Nickel hydroxide powder [Ni 0.8 Co 0.2 (O
H) 2 ] and lithium hydroxide monohydrate (LiOH · H
2 O) with an atomic ratio of Li to Ni (Li / Ni) of 1.0
5 was added. After niobium pentoxide powder (Nb 2 O 5 ) was added to this mixture and ground and mixed, the mixture was kept at 460 ° C. for 10 hours in an oxygen atmosphere, and then calcined at 850 ° C. for 5 hours. This was crushed and subjected to X-ray diffraction measurement. As a result, it was found that the fired product was a layered compound containing LiNbO 3 . As a result of composition analysis by ICP emission spectroscopy and atomic absorption spectroscopy, the main component was LiNi
0.8 Co 0.2 O 2 . Further, the peak intensity ratio of the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and the X-ray diffraction peak intensity of the (104) plane: I (003 ) / I (104) is 1.35, and the X-ray diffraction intensity of the (003) plane is X-ray diffraction peak intensity and Li
The maximum X-ray diffraction peak attributed to NbO 3 (2θ = 23.
7 °) Peak intensity ratio to intensity: I Nb / I (003) was 0.033. The thermal decomposition onset temperature of this material is 18
The temperature was 7 ° C, and the calorific value was 55 J / g. Further, the discharge capacity was 157 mAh / g. Average particle size is 11 μm
Met. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having high output specifications was assembled. The design rated capacity was 1500 mAh.

【0060】(比較例6)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.75Co0.25(O
H)]と水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)とをLiとNiの原子比(Li/Ni)が1.0
5になるように配合した。この混合物に五酸化ニオブ粉
末(Nb)を加えて粉砕・混合した後、酸素雰囲
気下460℃で10時間保持し、続いて850℃の温度
で5時間焼成した。これを解砕してX線回折測定を行っ
たところ、この焼成物はLiNbOを含む層状化合物
であることがわかった。ICP発光分光法ならびに原子
吸光法により組成分析を行った結果、主成分はLiNi
0.75Co0.25であった。また、(003)
面のX線回折ピーク強度と(104)面のX線回折ピー
ク強度とのピーク強度比:I (003)/I(104)
は1.51で、(003)面のX線回折ピーク強度とL
iNbOに帰属する最大X線回折ピーク(2θ=2
3.7°)強度とのピーク強度比:INb/I
(003)は0.027であった。この材料の熱分解開
始温度は205℃であり、発熱量は52J/gであっ
た。また、放電容量は139mAh/gと低かった。平
均粒径は10μmであった。以下、前記実施例1と同様
にして、高出力仕様の円筒形リチウムイオン二次電池
(18650サイズ)を組み立てた。設計定格容量は、
1400mAhであった。
Comparative Example 6 A part of Ni was replaced with Co.
Nickel hydroxide powder [Ni0.75Co0.25(O
H)2] And lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H
2O) and the atomic ratio of Li to Ni (Li / Ni) is 1.0
5 was added. Add niobium pentoxide powder to this mixture
End (Nb2O5), Pulverize and mix in an oxygen atmosphere
Hold at 460 ° C. for 10 hours, followed by 850 ° C.
For 5 hours. This is crushed and X-ray diffraction measurement is performed.
As a result, the fired product was LiNbO3Layered compounds containing
It turned out to be. ICP emission spectroscopy and atoms
As a result of composition analysis by the absorption method, the main component was LiNi.
0.75Co0.25O2Met. Also, (003)
-Ray diffraction peak intensity of X-ray plane and X-ray diffraction peak of (104) plane
Ratio of peak intensity to peak intensity: I (003)/ I(104)
Is 1.51, the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane and L
iNbO3X-ray diffraction peak (2θ = 2
3.7 °) Ratio of peak intensity to intensity: INb/ I
(003)Was 0.027. Thermal decomposition of this material
The starting temperature was 205 ° C, and the calorific value was 52 J / g.
Was. Further, the discharge capacity was as low as 139 mAh / g. flat
The average particle size was 10 μm. Hereinafter, the same as the first embodiment
And high-output cylindrical lithium-ion rechargeable battery
(18650 size) was assembled. Design rated capacity is
It was 1400 mAh.

【0061】(比較例7)Niの一部をCoで置換した
水酸化ニッケル粉末[Ni0.8Co0.2(O
H)]と水酸化リチウム1水和物(LiOH・H
O)とをLiとNiの原子比(Li/Ni)が1.0
5になるように配合した。この混合物に五酸化ニオブ粉
末(Nb)を加えて粉砕・混合した後、酸素雰囲
気下460℃で10時間保持し、続いて850℃の温度
で5時間焼成した。次に、この焼成物1molに対して
0.05molの水酸化リチウム1水和物(LiOH・
O)を加えて十分に混合し、酸素雰囲気下675℃
の温度で10時間熱処理を行うことにより、平均粒径が
7μmのリチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸
化物を得た。X線回折測定の結果、このリチウム・ニッ
ケル・コバルト・ニオブ複合酸化物は、LiNbO
を含む層状化合物であることが判明した。ICP発光分
光法ならびに原子吸光法により組成分析を行った結果、
主成分はLiNi0.8Co 0.2であることがわ
かった。(003)面のX線回折ピーク強度と(10
4)面のX線回折ピーク強度とのピーク強度比:I
(003)/I(104)は1.76で、(003)面
のX線回折ピーク強度とLiNbOに帰属する最大
X線回折ピーク(2θ=14.8°)強度とのピーク強
度比:INb/I(0 03)は0.009であった。ま
た、熱分解開始温度は185℃であり、発熱量は46J
/gであった。また、発熱ピーク温度は212℃で、放
電容量は178mAh/gであった。以下実施例1と同
様にして設計定格容量1700mAhの円筒形リチウム
イオン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。
(Comparative Example 7) A part of Ni was replaced with Co.
Nickel hydroxide powder [Ni0.8Co0.2(O
H)2] And lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H
2O) and the atomic ratio of Li to Ni (Li / Ni) is 1.0
5 was added. Add niobium pentoxide powder to this mixture
End (Nb2O5), Pulverize and mix in an oxygen atmosphere
Hold at 460 ° C. for 10 hours, followed by 850 ° C.
For 5 hours. Next, for 1 mol of this fired product
0.05 mol of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.
H2O) and mix well, 675 ° C under oxygen atmosphere
Heat treatment at a temperature of 10 hours, the average particle size becomes
7μm lithium-nickel-cobalt-niobium complex acid
Compound was obtained. As a result of the X-ray diffraction measurement,
Kel cobalt niobium composite oxide is Li3NbO4
It turned out that it is a layered compound containing. ICP emission
As a result of composition analysis by optical method and atomic absorption method,
Main component is LiNi0.8Co 0.2O2I know
won. X-ray diffraction peak intensity of (003) plane and (10)
4) Ratio of peak intensity to X-ray diffraction peak intensity of the surface: I
(003)/ I(104)Is 1.76, (003) face
X-ray diffraction peak intensity and Li3NbO4Maximum attributed to
Peak intensity with X-ray diffraction peak (2θ = 14.8 °) intensity
Degree ratio: INb/ I(0 03)Was 0.009. Ma
The thermal decomposition onset temperature was 185 ° C and the calorific value was 46J.
/ G. The exothermic peak temperature was 212 ° C,
The capacitance was 178 mAh / g. The same as in Example 1 below
And cylindrical lithium with a rated capacity of 1700 mAh
An ion secondary battery (18650 size) was assembled.

【0062】(比較例8)五酸化ニオブ(Nb
の添加量を実施例1〜実施例3の2倍量(重量比)とし
たこと以外は、実施例3と同様にして平均粒径が10μ
mのリチウム・ニッケル・コバルト・ニオブ複合酸化物
を得た。X線回折測定の結果、このリチウム・ニッケル
・コバルト・ニオブ複合酸化物は、LiNb
含む層状化合物であることが判明した。ICP発光分光
法ならびに原子吸光法により組成分析を行った結果、主
成分はLiNi0.76Co0.16Al0.08
であることがわかった。(003)面のX線回折ピーク
強度と(104)面のX線回折ピーク強度とのピーク強
度比:I(003)/I(104)は1.56で、(0
03)面のX線回折ピーク強度とLiNb に帰
属する最大X線回折ピーク(2θ=23.8°)強度と
のピーク強度比:INb/I(003)は0.031で
あった。また、熱分解開始温度は202℃、発熱量は1
4J/gであった。また、放電容量は151mAh/g
と低かった。以下、前記実施例1と同様にして、高出力
仕様の円筒形リチウムイオン二次電池(18650サイ
ズ)を組み立てた。設計定格容量は、1500mAhで
あった。
Comparative Example 8 Niobium pentoxide (Nb)2O5)
Is twice the weight (weight ratio) of Examples 1 to 3.
Except that the average particle size was 10 μm in the same manner as in Example 3.
m lithium-nickel-cobalt-niobium composite oxide
Got. As a result of X-ray diffraction measurement, this lithium nickel
・ Cobalt-niobium composite oxide is Li8Nb2O9To
It was found to be a layered compound containing. ICP emission spectroscopy
As a result of composition analysis by the
The component is LiNi0.76Co0.16Al0.08O2
It turned out to be. X-ray diffraction peak of (003) plane
Intensity between peak intensity and X-ray diffraction peak intensity of (104) plane
Degree ratio: I(003)/ I(104)Is 1.56 and (0
03) X-ray diffraction peak intensity of plane and Li8Nb 2O9Return to
Maximum X-ray diffraction peak (2θ = 23.8 °) intensity
Peak intensity ratio: INb/ I(003)Is 0.031
there were. The thermal decomposition onset temperature was 202 ° C. and the calorific value was 1
It was 4 J / g. The discharge capacity is 151 mAh / g.
Was low. Hereinafter, in the same manner as in the first embodiment, a high output
Specification cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size)
) Was assembled. Design rated capacity is 1500mAh
there were.

【0063】以上のようにして得られた実施例1〜実施
例11、及び比較例1〜比較例8のリチウム二次電池を
所定個数用意し、容量確認試験を実施した。容量確認試
験は、充電は20℃において、設計定格容量を1時間で
放電する時の電流値を1Cとした時に、0.3Cの電流
値で4.2Vに達するまで充電した後、4.2Vまでの
定電圧で保持し、合計充電時間を8時間とした。放電
は、0.2Cの定電流で行い、放電終止電圧は2.7V
とした。充電、放電の後の休止時間はそれぞれ30分と
した。その結果、実施例1〜実施例11、および比較例
1〜比較例8の放電容量は、いずれも設計定格容量通り
の値が得られた。次に、実施例1〜実施例11、および
比較例1〜比較例8の各電池について、出力特性を評価
した。この出力特性を規定する方法として、ここでは2
つの電流値で放電した際に得られる各放電容量の比で規
定する方法を採用した。すなわち、0.2Cで放電した
時の放電容量(0.2C)、5Cで放電した時の放電容
量(5C)をそれぞれ測定し、2つの放電容量の比であ
る放電容量(5C)/放電容量(0.2C)の値を大電
流放電容量比とした。その結果、実施例1〜実施例1
1、及び比較例1〜比較例8の大電流放電容量比は、い
ずれも90%以上であり、出力特性に優れることが確認
できた。
A predetermined number of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8 obtained as described above were prepared, and a capacity confirmation test was performed. In the capacity confirmation test, when charging was performed at 20 ° C. and the current value when the designed rated capacity was discharged in one hour was 1 C, the battery was charged until it reached 4.2 V at a current value of 0.3 C, and then 4.2 V. , And the total charging time was 8 hours. The discharge is performed at a constant current of 0.2 C, and the discharge end voltage is 2.7 V
And The rest time after charging and discharging was 30 minutes each. As a result, the discharge capacities of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8 were all equal to the design rated capacities. Next, the output characteristics of each of the batteries of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 8 were evaluated. Here, as a method of defining this output characteristic,
A method of defining the ratio of each discharge capacity obtained when discharging at two current values was adopted. That is, the discharge capacity at the time of discharging at 0.2C (0.2C) and the discharge capacity at the time of discharging at 5C (5C) were measured, and the ratio of the two discharge capacities, discharge capacity (5C) / discharge capacity The value of (0.2C) was taken as the large current discharge capacity ratio. As a result, Examples 1 to 1
1 and Comparative Example 1 to Comparative Example 8 each had a large current discharge capacity ratio of 90% or more, which confirmed that the output characteristics were excellent.

【0064】次に、電池の内部短絡を模擬し、前述した
方法に基づいて4.4V充電した状態で釘刺し試験を実
施した。その結果が表1である。評価ランクとして、試
験用サンプルを各実施例共に100個作製し、過充電試
験の結果、安全弁が正常に作動して破裂や発火に至らな
かった電池の100個に対する割合で表し、Aランクは
100%〜98%以上、Bランクは98%未満、80%
以上、Cランクは80%未満とした。下記表1から明ら
かなように、実施例1〜実施例11の電池では、破裂や
発火に至った電池は皆無であった。一方、比較例1から
比較例7の電池では、破裂や発火に至ったものが多数見
られた。また、比較例8の電池では、破裂や発火に至っ
たものは見られなかったが、電池の正極活物質単位質量
あたりの放電容量(すなわち、正極活物質単位重量あた
りの放電容量)が低下してしまった。
Next, an internal short circuit of the battery was simulated, and a nail penetration test was carried out with the battery charged at 4.4 V according to the method described above. Table 1 shows the results. As an evaluation rank, 100 test samples were prepared for each example, and as a result of the overcharge test, the safety valve was normally operated and represented as a percentage of 100 batteries that did not burst or ignite. % To 98% or more, B rank is less than 98%, 80%
As described above, the rank C is less than 80%. As is clear from Table 1 below, none of the batteries of Examples 1 to 11 burst or fired. On the other hand, in the batteries of Comparative Examples 1 to 7, a large number of batteries that burst or ignited were found. In addition, in the battery of Comparative Example 8, although no battery that ruptured or ignited was observed, the discharge capacity per unit mass of the positive electrode active material (that is, the discharge capacity per unit weight of the positive electrode active material) was reduced. I have.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】(比較例9〜比較例11)ニッケルコバル
ト複合酸化物として、表2に示す物質を用いたこと以外
は、実施例1と同様にして電池を作製した。これらの電
池について放電容量及び安全性試験を実施例1と同様に
して測定した。その結果を表2に併記する。表2の結果
から明らかなように、ニッケルコバルト複合酸化物とし
て、本発明の組成範囲を異なる範囲の物質を用いた比較
例9においては、安全性試験において本発明の電池より
劣るものであった。また、比較例10及び比較例11に
おいては、放電容量において本発明の電池より劣るもの
であった。
(Comparative Examples 9 to 11) Batteries were produced in the same manner as in Example 1 except that the substances shown in Table 2 were used as the nickel-cobalt composite oxide. The discharge capacity and safety tests of these batteries were measured in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 2. As is evident from the results in Table 2, in the comparative example 9 in which the nickel-cobalt composite oxide was a substance having a composition range different from that of the present invention, the safety test was inferior to the battery of the present invention. . In Comparative Examples 10 and 11, the discharge capacity was inferior to that of the battery of the present invention.

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

【0068】以上詳述したように本発明の非水電解質二
次電池は、万が一電池が充電状態にある時に外部から圧
力が加わったり落下などによって内部短絡が起きても、
正極活物質の熱分解時の発熱量が小さく熱安定性に優れ
るため、電池が熱暴走するには至らず安全性に優れた電
池である。したがって、本発明の非水電解質二次電池
は、電動工具、コードレスクリーナなどの電源としては
勿論のこと、電気自動車用の電源としても有用である。
As described in detail above, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used even if an internal short circuit occurs due to external pressure or drop when the battery is in a charged state.
Since the calorific value at the time of thermal decomposition of the positive electrode active material is small and the thermal stability is excellent, the battery does not undergo thermal runaway and has excellent safety. Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is useful not only as a power source for electric tools and cordless cleaners but also as a power source for electric vehicles.

【0069】[0069]

【発明の効果】本発明の非水電解質二次電池では、正極
活物質の熱分解時の発熱量が小さく熱安定性に優れるた
め、安全性に優れた非水電解質二次電池を形成すること
が可能となる。
According to the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the calorific value during thermal decomposition of the positive electrode active material is small and the thermal stability is excellent, so that a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in safety can be formed. Becomes possible.

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

【図1】熱分解開始温度を示す図FIG. 1 is a diagram showing a thermal decomposition starting temperature.

【図2】発熱量を示す図FIG. 2 is a diagram showing a calorific value;

【図3】本発明に係る非水電解質二次電池の一例を示す
FIG. 3 is a diagram showing an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・電池容器 2・・・絶縁体 3・・・電極群 4・・・正極 5・・・セパレータ 6・・・負極 7・・・弁膜部 8・・・安全弁 9・・・正極端子 10・・・ガスケット 11・・・正極リード 12・・・負極リード 1 ... Battery container 2 ... insulator 3 ... electrode group 4 ... Positive electrode 5 ... Separator 6 ... negative electrode 7 ... Valve part 8 ... Safety valve 9 ... Positive electrode terminal 10 ... Gasket 11 ・ ・ ・ Positive electrode lead 12 ... Negative electrode lead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−315502(JP,A) 特開2002−151071(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/00 - 4/04 H01M 4/36 - 4/62 H01M 10/40 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2000-315502 (JP, A) JP-A-2002-151011 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4 / 00-4/04 H01M 4/36-4/62 H01M 10/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】リチウムとニッケルを主成分とする複合酸
化物を正極活物質とする正極と、リチウムイオンを吸蔵
・放出することのできる物質を負極活物質とする負極と
を備えた非水電解質二次電池において、 前記正極活物質が、一般式:Li1+ZNi1−x−y
Co(但し、前記MはAl、Mn、Snから
選ばれる少なくとも1種、前記x、y、zは0<x≦
0.3、0≦y≦0.1、0≦z≦0.02である)か
らなるリチウムニッケルコバルト複合酸化物を第1相と
し、 さらに、第2相として、LiNb、Li10
10で表されるニオブ酸リチウムを含むものであ
って、 かかる正極活物質のリチウムニッケルコバルト複合酸化
物の(003)面のX線回折ピーク強度を
(003)、(104)面のX線回折ピーク強度をI
(104)とし、また前記にオブ酸リチウムに帰属する
最大X線回折ピークをINbとした時に、これらのピー
ク強度比が、I(003)/I(104)≧1.6、か
つ、0.01≦INb/I(003)≦0.03の関係
にあるリチウムニッケルコバルトニオブ複合酸化物を用
いることを特徴とする非水電解質二次電池。
1. A non-aqueous electrolyte comprising a positive electrode using a composite oxide mainly composed of lithium and nickel as a positive electrode active material, and a negative electrode using a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material. In the secondary battery, the positive electrode active material has a general formula: Li 1 + Z Ni 1-xy
Co x M y O 2 (provided that at least one M may Al, Mn, selected from Sn, the x, y, z is 0 <x ≦
0.3, 0 ≦ y ≦ 0.1 and 0 ≦ z ≦ 0.02) as the first phase, and further, as the second phase, Li 8 Nb 2 O 9 , Li 10 N
b 2 O 10 , wherein the X-ray diffraction peak intensity of the (003) plane of the lithium nickel cobalt composite oxide of the positive electrode active material is I (003) , (104) plane X-ray diffraction peak intensity of
(104), and when the maximum X-ray diffraction peak attributed to lithium niobate is INb , these peak intensity ratios are I (003) / I (104) ≧ 1.6 and 0 Using a lithium nickel cobalt niobium composite oxide having a relationship of 0.01INb / I (003) ≦ 0.03 .
Non-aqueous electrolyte secondary battery characterized in that there.
【請求項2】前記yの値が、0.03≦y≦0.08で
あることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電
池。
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the value of y satisfies 0.03 ≦ y ≦ 0.08.
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