JP3530174B2 - Positive electrode active material and lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material and lithium ion secondary battery

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JP3530174B2
JP3530174B2 JP2002012013A JP2002012013A JP3530174B2 JP 3530174 B2 JP3530174 B2 JP 3530174B2 JP 2002012013 A JP2002012013 A JP 2002012013A JP 2002012013 A JP2002012013 A JP 2002012013A JP 3530174 B2 JP3530174 B2 JP 3530174B2
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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、リチウム含有ニッ
ケル酸化物を含む正極活物質と、この正極活物質を備え
たリチウムイオン二次電池に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode active material containing lithium-containing nickel oxide, and a lithium ion secondary battery provided with this positive electrode active material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯型パーソナルコンピュータ
や、携帯電話等が小型化・軽量化するのに伴い、これら
電子機器の電源である二次電池に対しても小型化・軽量
化が要求されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as portable personal computers, mobile phones, and the like have become smaller and lighter, there has been a demand for smaller and lighter secondary batteries as the power source for these electronic devices. There is.

【0003】かかる二次電池として、炭素材料のような
リチウムイオンを吸蔵・放出できる物質を負極材料に用
いたリチウムイオン二次電池が開発され、小型電子機器
用の電源として実用化されている。この二次電池は、従
来の鉛蓄電池やニッケル・カドミウム電池と比べて小型
・軽量で、かつ高エネルギー密度を有するという特徴が
あるため、需要が増大している。
As such a secondary battery, a lithium ion secondary battery using a substance capable of inserting and extracting lithium ions such as a carbon material as a negative electrode material has been developed and put into practical use as a power source for small electronic devices. This secondary battery is smaller and lighter than conventional lead-acid batteries and nickel-cadmium batteries, and is characterized by having a high energy density, so that demand is increasing.

【0004】このリチウムイオン二次電池の正極活物質
として、高い放電電位が得られ、かつ高エネルギー密度
なリチウム含有コバルト酸化物(LiCoO2)が実用
化されている。しかしながら、この複合酸化物の原料で
あるコバルトは、資源的に希少であり、また商業的に利
用可能な鉱床が数少ない国に偏在しているため、高価で
価格変動が大きく、且つ将来的には供給不安の伴うもの
である。
As a positive electrode active material of this lithium ion secondary battery, a lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ) which has a high discharge potential and a high energy density has been put into practical use. However, since cobalt, which is a raw material of this complex oxide, is scarce in resources and is unevenly distributed in countries with few commercially available ore deposits, it is expensive and has large price fluctuations, and in the future. It is accompanied by supply insecurity.

【0005】そこでリチウム含有コバルト酸化物以外の
正極活物質の研究が近年盛んに行われている。一例とし
て、各種マンガン原料とリチウム原料より合成されるリ
チウムとマンガンとの複合酸化物には数々の化合物が報
告されている。具体的には、スピネル型結晶構造を有す
るLiMn24で示されるリチウムマンガン複合酸化物
は、電気化学的な酸化によりリチウムに対して3Vの電
位を示し、148mAh/gの理論充放電容量を有す
る。
Therefore, research on positive electrode active materials other than lithium-containing cobalt oxide has been actively conducted in recent years. As one example, various compounds have been reported as composite oxides of lithium and manganese synthesized from various manganese raw materials and lithium raw materials. Specifically, the lithium-manganese composite oxide represented by LiMn 2 O 4 having a spinel type crystal structure shows a potential of 3 V with respect to lithium by electrochemical oxidation and has a theoretical charge / discharge capacity of 148 mAh / g. Have.

【0006】しかしながら、マンガン酸化物あるいはリ
チウムマンガン複合酸化物を正極活物質として用いたリ
チウムイオン二次電池は、室温以上の環境下で使用した
場合の容量劣化が著しく大きいという欠点がある。これ
は、高温によりマンガン酸化物やリチウムマンガン複合
酸化物が不安定化し、非水電解液中にMnが溶出するた
めである。特に近年、電気自動車用またはロードレベリ
ング用として大型リチウムイオン二次電池の開発が各方
面で行われている。この大型リチウムイオン二次電池で
は電池が大型化するほど使用時の発熱を無視することが
できなくなり、周囲の環境温度が室温温度付近であって
も電池内部が比較的高温になりやすい。また、小型携帯
機器用などとして使用される比較的小型の電池であって
も、真夏の自動車の車室内などの高温環境下で使用され
ることもあり、電池内部が比較的高温となる場合があ
る。このような問題からマンガンを原料とする正極活物
質の実用化は非常に難しい。
However, a lithium ion secondary battery using a manganese oxide or a lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material has a drawback that its capacity is significantly deteriorated when used in an environment of room temperature or higher. This is because the manganese oxide and the lithium-manganese composite oxide are destabilized by the high temperature and Mn is eluted in the non-aqueous electrolyte. In recent years, in particular, large-sized lithium ion secondary batteries for electric vehicles or load leveling have been developed in various fields. In this large-sized lithium-ion secondary battery, as the battery becomes larger, the heat generated during use cannot be ignored, and the inside of the battery tends to become relatively high even if the ambient environmental temperature is near room temperature. In addition, even a relatively small battery used for a small portable device may be used in a high temperature environment such as the interior of a car in the midsummer, and the battery may have a relatively high temperature inside. is there. Due to these problems, it is very difficult to put a positive electrode active material using manganese as a raw material into practical use.

【0007】ところでポストコバルト複合酸化物として
ニッケル複合酸化物の研究が盛んに行われている。例え
ばLiNiO2のようなニッケル複合酸化物は、理論容
量が180〜200mAh/gとLiCoO2系活物質
やLiMn24系活物質より大きくなり、かつ平均約
3.6Vの最適な放電電位を有するため、非常に有望な
正極活物質である。しかしながら、LiNiO2の結晶
構造が不安定なため、充放電サイクル試験において初期
の放電容量が充放電回数と共に大きく減少する問題や、
LiNiO2を用いて作製したリチウムイオン二次電池
の釘刺し試験では破裂・発火に至る安全性上の問題があ
る。
By the way, studies on nickel composite oxides as post-cobalt composite oxides are being actively conducted. For example, a nickel composite oxide such as LiNiO 2 has a theoretical capacity of 180 to 200 mAh / g, which is larger than that of a LiCoO 2 based active material or a LiMn 2 O 4 based active material, and has an optimum discharge potential of about 3.6 V on average. Since it has, it is a very promising positive electrode active material. However, since the crystal structure of LiNiO 2 is unstable, the problem that the initial discharge capacity greatly decreases with the number of charge and discharge in the charge and discharge cycle test,
In a nail penetration test of a lithium-ion secondary battery produced using LiNiO 2 , there is a safety problem leading to rupture and ignition.

【0008】一方、特開平10−326621号公開公
報の請求項1には、リチウム含有金属複合酸化物を活物
質とする正極、非晶質構造からなる金属複合酸化物を用
いた負極と、非水電解質によって構成される二次電池が
開示されている。前記正極の活物質は、LixNi1-y
y2-zaの組成で示されるニッケル含有リチウム複合
酸化物である。但し、前記Mは周期律表の第2族、第1
3族、第14族の元素および遷移金属元素から選ばれる
1種類以上の元素で、前記Xはハロゲン元素で、前記
x、y、zおよびaは、0.2<x≦1.2、0≦y≦
0.5、0≦z≦1、0≦a≦2zを示す。
On the other hand, in claim 1 of JP-A-10-326621, a positive electrode using a lithium-containing metal composite oxide as an active material, a negative electrode using a metal composite oxide having an amorphous structure, and A secondary battery composed of a water electrolyte is disclosed. The active material of the positive electrode is Li x Ni 1-y M
a nickel-containing lithium composite oxide represented by a composition of y O 2-z X a. However, the M is the second group, the first group of the periodic table.
At least one element selected from Group 3 and Group 14 elements and transition metal elements, X is a halogen element, and x, y, z and a are 0.2 <x ≦ 1.2,0. ≤ y ≤
0.5, 0 ≦ z ≦ 1, and 0 ≦ a ≦ 2z are shown.

【0009】また、前記公開公報の段落[0010]に
は、以下に説明するような記載がある。
Further, paragraph [0010] of the above-mentioned publication has the following description.

【0010】前記正極活物質が不純物として含む組成式
中の元素(Li、Ni、Coおよび他元素M)以外の元
素の含有量は、重量濃度としてたとえばFeが0.01
%以下(100ppm以下)、Cuが0.01%以下
(100ppm以下)、Ca、Naおよび硫酸根(SO
4)がそれぞれ0.05%以下(500ppm以下)の
濃度であることが好ましい。また活物質中の水分の含有
量は0.1%以下であることが好ましい。
The content of the elements other than the elements (Li, Ni, Co and the other element M) in the composition formula contained as impurities in the positive electrode active material is 0.01 in terms of weight concentration of Fe.
% Or less (100 ppm or less), Cu 0.01% or less (100 ppm or less), Ca, Na and sulfate (SO
It is preferable that each of 4 ) has a concentration of 0.05% or less (500 ppm or less). The water content in the active material is preferably 0.1% or less.

【0011】つまり、前記公開公報では、組成式中の元
素以外の元素、すなわち、Fe、Cu、Ca、Naおよ
び硫酸根は、不純物であるため、少ない方が望ましいと
している。
That is, in the above-mentioned publication, elements other than the elements in the composition formula, that is, Fe, Cu, Ca, Na and sulfate group are impurities, and therefore it is preferable that the elements are small.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、釘刺
し試験における破裂および発火を皆無にすることがで
き、かつ大電流放電特性(放電レート特性)を向上させ
ることが可能な正極活物質と、この正極活物質を備える
リチウムイオン二次電池を提供しようとするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to prevent a rupture and an ignition in a nail penetration test, and to improve a large current discharge characteristic (discharge rate characteristic). And a lithium ion secondary battery provided with this positive electrode active material.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1のリチ
ウムイオン二次電池は、下記の化学式(1)で表わされ
る組成を有する複合酸化物を含有する活物質を含む正極
と、負極と、非水電解質とを具備することを特徴とする
ものである。
A first lithium ion secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode containing an active material containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (1), and a negative electrode. , A non-aqueous electrolyte.

【0014】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A (1) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示し、前記AはNa、K及びSよりなる群から選ばれる
少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸化物中のN
a含有量、K含有量、S含有量は、それぞれ、600p
pm以上、3000ppm以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A (1) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and the composite oxide N in
The a content, K content, and S content are each 600 p
It is in the range of pm or more and 3000 ppm or less.

【0015】本発明に係る第2のリチウムイオン二次電
池は、下記の化学式(2)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含有する活物質を含む正極と、負極と、非水
電解質とを具備することを特徴とするものである。
A second lithium ion secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode containing an active material containing a complex oxide having a composition represented by the following chemical formula (2), a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. It is characterized by having.

【0016】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A+bB (2) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示し、前記AはNa、K及びSよりなる群から選ばれる
少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸化物中のN
a含有量、K含有量、S含有量は、それぞれ、600p
pm以上、3000ppm以下の範囲内で、前記BはS
i及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類
の元素を含み、前記複合酸化物中の前記Bの含有量bは
20ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A + bB (2) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and the composite oxide N in
The a content, K content, and S content are each 600 p
Within the range of pm or more and 3000 ppm or less, B is S
The composite oxide contains at least one element selected from the group consisting of i and Fe, and the content b of B in the composite oxide is in the range of 20 ppm to 500 ppm.

【0017】本発明に係る第3のリチウムイオン二次電
池は、下記の化学式(3)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含有する活物質を含む正極と、負極と、非水
電解質とを具備することを特徴とするものである。
A third lithium ion secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode containing an active material containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (3), a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. It is characterized by having.

【0018】 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A (3) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示し、前記AはNa、K及
びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を
含み、前記複合酸化物中のNa含有量、K含有量、S含
有量は、それぞれ、600ppm以上、3000ppm
以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A (3) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and Na content, K content in the composite oxide, S content is 600 ppm or more and 3000 ppm, respectively
It is within the following range.

【0019】本発明に係る第4のリチウムイオン二次電
池は、下記の化学式(4)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含有する活物質を含む正極と、負極と、非水
電解質とを具備することを特徴とするものである。
A fourth lithium ion secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode containing an active material containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (4), a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. It is characterized by having.

【0020】 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A+bB (4) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示し、前記AはNa、K及
びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を
含み、前記複合酸化物中のNa含有量、K含有量、S含
有量は、それぞれ、600ppm以上、3000ppm
以下の範囲内で、前記BはSi及びFeよりなる群から
選択される少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸
化物中の前記Bの含有量bは20ppm以上、500p
pm以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A + bB (4) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and Na content, K content in the composite oxide, S content is 600 ppm or more and 3000 ppm, respectively
Within the following range, B contains at least one element selected from the group consisting of Si and Fe, and the content b of B in the composite oxide is 20 ppm or more and 500 p.
It is within the range of pm or less.

【0021】本発明に係る第1の正極活物質は、下記の
化学式(1)で表わされる組成を有する複合酸化物を含
有することを特徴とするものである。
The first positive electrode active material according to the present invention is characterized by containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (1).

【0022】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A (1) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示し、前記AはNa、K及びSよりなる群から選ばれる
少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸化物中のN
a含有量、K含有量、S含有量は、それぞれ、600p
pm以上、3000ppm以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A (1) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and the composite oxide N in
The a content, K content, and S content are each 600 p
It is in the range of pm or more and 3000 ppm or less.

【0023】本発明に係る第2の正極活物質は、下記の
化学式(2)で表わされる組成を有する複合酸化物を含
有することを特徴とするものである。
The second positive electrode active material according to the present invention is characterized by containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (2).

【0024】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A+bB (2) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示し、前記AはNa、K及びSよりなる群から選ばれる
少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸化物中のN
a含有量、K含有量、S含有量は、それぞれ、600p
pm以上、3000ppm以下の範囲内で、前記BはS
i及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類
の元素を含み、前記複合酸化物中の前記Bの含有量bは
20ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A + bB (2) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and the composite oxide N in
The a content, K content, and S content are each 600 p
Within the range of pm or more and 3000 ppm or less, B is S
The composite oxide contains at least one element selected from the group consisting of i and Fe, and the content b of B in the composite oxide is in the range of 20 ppm to 500 ppm.

【0025】本発明に係る第3の正極活物質は、下記の
化学式(3)で表わされる組成を有する複合酸化物を含
有することを特徴とするものである。
The third positive electrode active material according to the present invention is characterized by containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (3).

【0026】 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A (3) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示し、前記AはNa、K及
びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を
含み、前記複合酸化物中のNa含有量、K含有量、S含
有量は、それぞれ、600ppm以上、3000ppm
以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A (3) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and Na content, K content in the composite oxide, S content is 600 ppm or more and 3000 ppm, respectively
It is within the following range.

【0027】本発明に係る第4の正極活物質は、下記の
化学式(4)で表わされる組成を有する複合酸化物を含
有することを特徴とするものである。
The fourth positive electrode active material according to the present invention is characterized by containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (4).

【0028】 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A+bB (4) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示し、前記AはNa、K及
びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を
含み、前記複合酸化物中のNa含有量、K含有量、S含
有量は、それぞれ、600ppm以上、3000ppm
以下の範囲内で、前記BはSi及びFeよりなる群から
選択される少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸
化物中の前記Bの含有量bは20ppm以上、500p
pm以下の範囲内である。
Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A + bB (4) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and Na content, K content in the composite oxide, S content is 600 ppm or more and 3000 ppm, respectively
Within the following range, B contains at least one element selected from the group consisting of Si and Fe, and the content b of B in the composite oxide is 20 ppm or more and 500 p.
It is within the range of pm or less.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明に係るリチウムイオン二次
電池は、活物質を含む正極と、負極と、非水電解質とを
具備する。前記活物質は、後述する第1の正極活物質〜
第6の正極活物質のうち少なくとも1種類を含む。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A lithium ion secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode containing an active material, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. The active material is a first positive electrode active material described below.
At least one of the sixth positive electrode active materials is included.

【0030】前記非水電解質としては、例えば、非水溶
媒に電解質を溶解させることにより調製される液体状非
水電解質(非水電解液)、高分子材料に非水溶媒と電解
質を保持させた高分子ゲル状非水電解質、電解質を主成
分とする高分子固体電解質、リチウムイオン伝導性を有
する無機固体非水電解質等を挙げることができる。な
お、各非水電解質に含有される非水溶媒及び電解質に
は、後述する液状非水電解質において説明するものを使
用することができる。
As the non-aqueous electrolyte, for example, a liquid non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolytic solution) prepared by dissolving the electrolyte in a non-aqueous solvent, or a polymer material holding the non-aqueous solvent and the electrolyte Examples thereof include a polymer gel non-aqueous electrolyte, a polymer solid electrolyte containing an electrolyte as a main component, and an inorganic solid non-aqueous electrolyte having lithium ion conductivity. As the non-aqueous solvent and the electrolyte contained in each non-aqueous electrolyte, those described in the liquid non-aqueous electrolyte described later can be used.

【0031】前記ゲル状非水電解質に含まれる高分子材
料としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリアク
リレート、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエ
チレンオキシド(PEO)、あるいはアクリロニトリ
ル、アクリレート、フッ化ビニリデンもしくはエチレン
オキシドを単量体として含むポリマー等を挙げることが
できる。また、前記高分子固体電解質に含有される高分
子材料としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリ
フッ化ビニリデン(PVdF)、ポリエチレンオキシド
(PEO)、あるいはアクリロニトリル、フッ化ビニリ
デンもしくはエチレンオキシドを単量体として含むポリ
マー等を挙げることができる。一方、前記無機固体非水
電解質としては、例えば、リチウムを含有したセラミッ
ク材料を挙げることができる。具体的には、Li3N、
Li3PO4−Li2S−SiSガラス等を挙げることが
できる。
Examples of the polymer material contained in the gelled non-aqueous electrolyte include polyacrylonitrile, polyacrylate, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (PEO), acrylonitrile, acrylate, vinylidene fluoride or ethylene oxide. Examples thereof include a polymer contained as a monomer. Examples of the polymer material contained in the polymer solid electrolyte include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene oxide (PEO), or a polymer containing acrylonitrile, vinylidene fluoride or ethylene oxide as a monomer. Etc. can be mentioned. On the other hand, examples of the inorganic solid non-aqueous electrolyte include a ceramic material containing lithium. Specifically, Li 3 N,
It can be mentioned Li 3 PO 4 -Li 2 S- SiS glass.

【0032】以下、本発明に係るリチウムイオン二次電
池の一例を説明する。
An example of the lithium ion secondary battery according to the present invention will be described below.

【0033】このリチウムイオン二次電池は、第1の正
極活物質〜第6の正極活物質のうち少なくとも1種類を
含む正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に配置
されるセパレータと、少なくとも前記セパレータに含浸
される液状非水電解質とを具備する。
This lithium-ion secondary battery comprises a positive electrode containing at least one of the first to sixth positive electrode active materials, a negative electrode, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode. And at least a liquid non-aqueous electrolyte impregnated in the separator.

【0034】前記正極、セパレータ、負極及び液状非水
電解質について詳しく説明する。
The positive electrode, separator, negative electrode and liquid non-aqueous electrolyte will be described in detail.

【0035】1)正極 この正極は、集電体と、前記集電体に担持され、第1の
正極活物質〜第6の正極活物質のうち少なくとも1種類
を含む正極層とを含む。
1) Positive Electrode This positive electrode includes a current collector and a positive electrode layer carried by the current collector and containing at least one of the first to sixth positive electrode active materials.

【0036】(第1の正極活物質)この第1の正極活物
質は、下記の化学式(1)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含む。
(First Positive Electrode Active Material) This first positive electrode active material contains a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (1).

【0037】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A (1) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示す。
Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A (1) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5 and 0.01 ≦ z ≦ 0.5 are shown.

【0038】前記AはNa、K及びSよりなる群から選
ばれる少なくとも1種類の元素を含む。元素Aを構成す
る各元素については、複合酸化物中の含有量を600p
pm以上、3000ppm以下の範囲内に設定する。
The A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S. For each element constituting the element A, the content in the complex oxide is 600 p
It is set within the range of pm or more and 3000 ppm or less.

【0039】リチウムのモル比xについて説明する。モ
ル比xを0.02未満にすると、複合酸化物の結晶構造
が非常に不安定になるため、二次電池のサイクル特性が
劣化すると共に、安全性が低下する。一方、モル比xが
1.3を超えると、二次電池の放電容量並びに安全性が
低下する。モル比xのより好ましい範囲は、0.05≦
x≦1.2である。
The molar ratio x of lithium will be described. When the molar ratio x is less than 0.02, the crystal structure of the composite oxide becomes extremely unstable, which deteriorates the cycle characteristics of the secondary battery and lowers the safety. On the other hand, when the molar ratio x exceeds 1.3, the discharge capacity and safety of the secondary battery decrease. A more preferable range of the molar ratio x is 0.05 ≦
x ≦ 1.2.

【0040】元素Me1のモル比yについて説明する。モ
ル比yを0.005未満にすると、二次電池の安全性を
向上させることが困難になる。一方、モル比yが0.5
を超えると、放電容量が大きく低下する。モル比yのよ
り好ましい範囲は、0.01≦y≦0.35である。ま
た、元素Me1の中でも、Al、Ti、Mn、Nb、Ta
が好ましい。
The molar ratio y of the element Me1 will be described. When the molar ratio y is less than 0.005, it becomes difficult to improve the safety of the secondary battery. On the other hand, the molar ratio y is 0.5
When it exceeds, the discharge capacity is greatly reduced. A more preferable range of the molar ratio y is 0.01 ≦ y ≦ 0.35. In addition, among the elements Me1, Al, Ti, Mn, Nb, Ta
Is preferred.

【0041】ハロゲン元素Xのモル比zについて説明す
る。モル比zを0.01未満にすると、二次電池のサイ
クル特性並びに安全性を向上させることが困難になる。
一方、モル比zが0.5を超えると、放電容量が大きく
低下する。モル比zのより好ましい範囲は、0.02≦
z≦0.3である。また、ハロゲン元素Xは、Fである
ことが好ましい。
The molar ratio z of the halogen element X will be described. When the molar ratio z is less than 0.01, it becomes difficult to improve the cycle characteristics and safety of the secondary battery.
On the other hand, when the molar ratio z exceeds 0.5, the discharge capacity is greatly reduced. A more preferable range of the molar ratio z is 0.02 ≦
z ≦ 0.3. Further, the halogen element X is preferably F.

【0042】前記複合酸化物のうち好ましい組成の一つ
は、ハロゲン元素XがFであり、モル比x、y及びzが
0.05≦x≦1.2、0.01≦y≦0.35、0.
02≦z≦0.3で示されるものである。
One of the preferable compositions of the composite oxide is that the halogen element X is F and the molar ratios x, y and z are 0.05 ≦ x ≦ 1.2 and 0.01 ≦ y ≦ 0. 35, 0.
It is shown by 02 ≦ z ≦ 0.3.

【0043】複合酸化物中に含有される元素Aについて
説明する。複合酸化物中に元素Aを含有させることによ
って、短絡などにより二次電池に大電流が流れた際に電
池温度が急激に上昇するのを抑制することができ、二次
電池の安全性を向上することができる。
The element A contained in the composite oxide will be described. By including the element A in the composite oxide, it is possible to prevent the battery temperature from rapidly rising when a large current flows through the secondary battery due to a short circuit or the like, and improve the safety of the secondary battery. can do.

【0044】複合酸化物中にNaが含まれる場合、Na
含有量は、600ppm以上、3000ppm以下の範
囲内にする。これは次のような理由によるものである。
Na含有量を600ppm未満にすると、大電流(ハイ
レート)で放電した際に高い放電容量が得られなくな
る。一方、Na含有量が3000ppmを超えると、充
放電サイクル特性が劣化する。Na含有量は、1000
〜2500ppmの範囲内にすることがより好ましい。
Na含有量を1000〜2500ppmの範囲内にする
ことによって、高いレートで放電を行う充放電サイクル
を繰り返した際の容量低下を抑制することができる。
When Na is contained in the composite oxide, Na
The content is in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less. This is due to the following reasons.
When the Na content is less than 600 ppm, a high discharge capacity cannot be obtained when discharging with a large current (high rate). On the other hand, when the Na content exceeds 3000 ppm, the charge / discharge cycle characteristics deteriorate. Na content is 1000
More preferably, it is within the range of ˜2500 ppm.
By setting the Na content within the range of 1000 to 2500 ppm, it is possible to suppress the capacity decrease when the charge / discharge cycle of discharging at a high rate is repeated.

【0045】複合酸化物中にKが含まれる場合、K含有
量は、600ppm以上、3000ppm以下の範囲内
にする。これは次のような理由によるものである。K含
有量を600ppm未満にすると、大電流(ハイレー
ト)で放電した際に高い放電容量が得られなくなる。一
方、K含有量が3000ppmを超えると、充放電サイ
クル特性が劣化する。K含有量は、1000〜2500
ppmの範囲内にすることがより好ましい。K含有量を
1000〜2500ppmの範囲内にすることによっ
て、高いレートで放電を行う充放電サイクルを繰り返し
た際の容量低下を抑制することができる。
When K is contained in the composite oxide, the K content is in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less. This is due to the following reasons. If the K content is less than 600 ppm, a high discharge capacity cannot be obtained when discharging with a large current (high rate). On the other hand, when the K content exceeds 3000 ppm, the charge / discharge cycle characteristics deteriorate. K content is 1000 to 2500
More preferably, it is within the ppm range. By setting the K content within the range of 1000 to 2500 ppm, it is possible to suppress the capacity decrease when the charge and discharge cycle in which the discharge is performed at a high rate is repeated.

【0046】複合酸化物中にSが含まれる場合、S含有
量は、600ppm以上、3000ppm以下の範囲内
にすることが望ましい。これは次のような理由によるも
のである。S含有量を600ppm未満にすると、大電
流(ハイレート)で放電した際に高い放電容量が得られ
なくなる。一方、S含有量が3000ppmを超える
と、充放電サイクル特性が劣化する。S含有量は、10
00〜2500ppmの範囲内にすることがより好まし
い。S含有量を1000〜2500ppmの範囲内にす
ることによって、高いレートで放電を行う充放電サイク
ルを繰り返した際の容量低下を抑制することができる。
When S is contained in the composite oxide, the S content is preferably in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less. This is due to the following reasons. When the S content is less than 600 ppm, a high discharge capacity cannot be obtained when discharging with a large current (high rate). On the other hand, when the S content exceeds 3000 ppm, the charge / discharge cycle characteristics deteriorate. S content is 10
More preferably, it is within the range of 00 to 2500 ppm. By setting the S content within the range of 1000 to 2500 ppm, it is possible to suppress the capacity decrease when the charge / discharge cycle of discharging at a high rate is repeated.

【0047】元素Aには、Na、KおよびSよりなる群
から選択される少なくとも1種類の元素と併せて、Ca
が含まれていることが望ましい。複合酸化物中のCa含
有量は、500ppm以下の範囲内にすることが好まし
い。これは、Ca含有量が500ppmを超えると、充
放電サイクル特性、ハイレート放電特性(放電レート特
性)もしくはハイレートサイクル特性の劣化を助長する
恐れがあるからである。Ca含有量は、20ppm以
上、500ppm以下の範囲内にすることがより好まし
い。Ca含有量を20ppm以上、500ppm以下の
範囲内にすることによって、ハイレート放電特性(放電
レート特性)もしくはハイレートサイクル特性を大幅に
改善することができる。Ca含有量のさらに好ましい範
囲は、50ppm以上、500ppm以下の範囲内であ
る。
The element A includes Ca in combination with at least one element selected from the group consisting of Na, K and S.
Is preferably included. The Ca content in the composite oxide is preferably within the range of 500 ppm or less. This is because if the Ca content exceeds 500 ppm, deterioration of charge / discharge cycle characteristics, high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics) or high rate cycle characteristics may be promoted. The Ca content is more preferably in the range of 20 ppm or more and 500 ppm or less. By setting the Ca content within the range of 20 ppm or more and 500 ppm or less, the high rate discharge characteristic (discharge rate characteristic) or the high rate cycle characteristic can be significantly improved. A more preferable range of the Ca content is 50 ppm or more and 500 ppm or less.

【0048】これら元素Aは、単独の添加でも十分に安
全性を向上することが可能であるが、複数種の元素を添
加することによりさらに安全性を向上することが可能で
ある。元素Aとしては、NaとSの組み合わせ、Caと
NaとSの組み合わせ、NaとCaの組み合わせ、Sと
Caの組み合わせが好ましい。
The element A can sufficiently improve the safety even if added alone, but the safety can be further improved by adding a plurality of kinds of elements. As the element A, a combination of Na and S, a combination of Ca, Na and S, a combination of Na and Ca, and a combination of S and Ca are preferable.

【0049】複合酸化物中の元素Aのトータル含有量a
は、600ppm以上、7000ppm以下の範囲内に
することが望ましい。これは次のような理由によるもの
である。元素Aのトータル含有量aを600ppm未満
にすると、二次電池のハイレート放電特性を改善するこ
とが困難になる。一方、元素Aのトータル含有量aが7
000ppmを超えると、充放電サイクル特性が劣化す
る恐れがある。元素Aのトータル含有量aのより好まし
い範囲は、1000〜5000ppmである。
Total content of element A in the composite oxide a
Is preferably in the range of 600 ppm or more and 7000 ppm or less. This is due to the following reasons. When the total content a of the element A is less than 600 ppm, it becomes difficult to improve the high rate discharge characteristics of the secondary battery. On the other hand, the total content a of element A is 7
If it exceeds 000 ppm, the charge / discharge cycle characteristics may deteriorate. A more preferable range of the total content a of the element A is 1000 to 5000 ppm.

【0050】前述した化学式(1)で表わされる複合酸
化物においては、Na、K、Ca及びSよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類からなる元素Aの少なくとも
一部が偏析していることが好ましい。特に、元素Aの少
なくとも一部は、複合酸化物の結晶粒の境界に存在する
三重点に析出していることが望ましい。複合酸化物の結
晶構造をこのような構成にすることによって、二次電池
の安全性とサイクル特性の双方をより向上することがで
きる。
In the complex oxide represented by the above chemical formula (1), it is preferable that at least part of the element A of at least one selected from the group consisting of Na, K, Ca and S is segregated. . In particular, it is desirable that at least a part of the element A is deposited at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains of the composite oxide. By setting the crystal structure of the composite oxide to such a structure, both the safety and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0051】前記複合酸化物は、例えば、固相法、共沈
法または水熱合成法で作製される。中でも、各元素の化
合物の粉末を、酸素ガス気流中にて、450〜550℃
の温度で2〜20時間焼成し、次いで630〜730℃
で2〜50時間焼成することにより、化学式(1)で表
わされる組成を有する複合酸化物を得ることが望まし
い。1段階目の熱処理温度が550℃を超えたり、ある
いは2段階目の熱処理温度が730℃よりも高くなる
と、元素Aが溶融して粒子の表面に付着するため、リチ
ウムの吸蔵・放出が阻害され、二次電池の安全性とサイ
クル特性を改善することが困難になる。焼成温度と焼成
時間を前記範囲内に規定した二段階熱処理を施すことに
よって、酸素層−Li層−酸素層−(Ni+Me1)層−
酸素層−Li層を規則的に配列することができると共
に、結晶粒の境界に存在する三重点に元素Aを析出させ
ることができる。その結果、二次電池の安全性と充放電
サイクル特性をより向上することができる。
The composite oxide is prepared by, for example, a solid phase method, a coprecipitation method or a hydrothermal synthesis method. Above all, the powder of the compound of each element is heated at 450 to 550 ° C. in an oxygen gas stream.
At a temperature of 2 to 20 hours, then 630 to 730 ° C
It is desirable to obtain a composite oxide having a composition represented by the chemical formula (1) by firing at 2 to 50 hours. If the heat treatment temperature of the first step exceeds 550 ° C or if the heat treatment temperature of the second step becomes higher than 730 ° C, the element A is melted and adheres to the surface of the particles, which inhibits the occlusion / release of lithium. However, it becomes difficult to improve the safety and cycle characteristics of the secondary battery. Oxygen layer-Li layer-oxygen layer- (Ni + Me1) layer-
The oxygen layer-Li layer can be regularly arranged, and the element A can be deposited at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains. As a result, the safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0052】以上説明したような本発明に係る第1の正
極活物質を含む正極を備えたリチウムイオン二次電池
は、釘刺し試験のように短絡状態となり大電流が流れた
際に電池温度が急激に上昇するのを抑制することができ
るため、破裂及び発火を未然に防止することができ、安
全性を向上することができる。これは、Na、K、Ca
及びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類からな
る元素Aが正極活物質の直流抵抗を低下させる作用を及
ぼし、大電流が流れた際のジュール熱による発熱が抑制
されるためであると推測される。また、本発明に係る二
次電池によると、高い放電容量と、優れたサイクル特性
と、優れたハイレート放電特性(放電レート特性)とを
実現することができる。
The lithium-ion secondary battery provided with the positive electrode containing the first positive electrode active material according to the present invention as described above has a battery temperature which is short-circuited when a large current flows as in a nail penetration test. Since it is possible to suppress the sudden rise, it is possible to prevent rupture and ignition in advance, and it is possible to improve safety. This is Na, K, Ca
It is supposed that at least one element A selected from the group consisting of S and S acts to reduce the DC resistance of the positive electrode active material and suppresses heat generation due to Joule heat when a large current flows. It Further, according to the secondary battery of the present invention, it is possible to realize high discharge capacity, excellent cycle characteristics, and excellent high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics).

【0053】(第2の正極活物質)この第2の正極活物
質は、下記の化学式(2)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含む。
(Second Positive Electrode Active Material) This second positive electrode active material contains a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (2).

【0054】 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A+bB (2) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示す。
Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A + bB (2) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5 and 0.01 ≦ z ≦ 0.5 are shown.

【0055】前記AはNa、K及びSよりなる群から選
ばれる少なくとも1種類の元素を含む。前記元素Aを構
成する各元素については、複合酸化物中の含有量を60
0ppm以上、3000ppm以下の範囲内に設定す
る。
The A includes at least one element selected from the group consisting of Na, K and S. For each element constituting the element A, the content in the composite oxide is 60
It is set within the range of 0 ppm or more and 3000 ppm or less.

【0056】前記BはSi及びFeよりなる群から選択
される少なくとも1種類の元素から本質的になる。前記
複合酸化物中の前記Bの含有量bは20ppm以上、5
00ppm以下の範囲内である。
The B essentially consists of at least one element selected from the group consisting of Si and Fe. The content b of B in the composite oxide is 20 ppm or more, 5
It is within the range of 00 ppm or less.

【0057】リチウムのモル比xを前記範囲に規定する
のは、前述した第1の正極活物質で説明したのと同様な
理由によるものである。モル比xのより好ましい範囲
は、0.05≦x≦1.2である。
The reason for defining the molar ratio x of lithium within the above range is for the same reason as described for the above-mentioned first positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio x is 0.05 ≦ x ≦ 1.2.

【0058】元素Me1のモル比yを前記範囲に規定する
のは、前述した第1の正極活物質で説明したのと同様な
理由によるものである。モル比yのより好ましい範囲
は、0.01≦y≦0.35である。また、元素Me1の
うちより好ましい元素としては、前述した第1の正極活
物質で説明したのと同様なものを挙げることができる。
The reason that the molar ratio y of the element Me1 is defined in the above range is for the same reason as explained in the above-mentioned first positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio y is 0.01 ≦ y ≦ 0.35. Further, as the more preferable element of the element Me1, the same element as described in the above-mentioned first positive electrode active material can be mentioned.

【0059】ハロゲン元素Xのモル比zを前記範囲に規
定するのは、前述した第1の正極活物質で説明したのと
同様な理由によるものである。モル比zのより好ましい
範囲は、0.02≦z≦0.3である。また、ハロゲン
元素Xは、Fであることが好ましい。
The reason that the molar ratio z of the halogen element X is defined in the above range is for the same reason as explained in the above-mentioned first positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio z is 0.02 ≦ z ≦ 0.3. Further, the halogen element X is preferably F.

【0060】複合酸化物中にNaが含まれる場合、前述
した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由に
より、Na含有量は、600ppm以上、3000pp
m以下の範囲内にすることが望ましい。また、前述した
第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、Na含有量は、1000〜2500ppmの範囲内
にすることがより好ましい。
When Na is contained in the composite oxide, the Na content is 600 ppm or more and 3000 pp for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material.
It is desirable to be within the range of m or less. Further, the Na content is more preferably in the range of 1000 to 2500 ppm for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above.

【0061】複合酸化物中にKが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、K含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、K含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When K is contained in the composite oxide, the K content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Also, the K content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0062】複合酸化物中にSが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、S含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、S含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When S is contained in the composite oxide, the S content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Further, the S content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0063】元素Aには、Na、KおよびSよりなる群
から選択される少なくとも1種類の元素と併せて、Ca
が含まれていることが望ましい。複合酸化物中のCa含
有量は、前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと
同様な理由により、500ppm以下の範囲内にするこ
とが好ましく、より好ましい範囲は、20ppm以上、
500ppm以下の範囲内で、さらに好ましい範囲は、
50ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
The element A includes Ca in combination with at least one element selected from the group consisting of Na, K and S.
Is preferably included. The Ca content in the composite oxide is preferably in the range of 500 ppm or less, more preferably in the range of 20 ppm or more, for the same reason as described above in the section of the first positive electrode active material.
Within the range of 500 ppm or less, a more preferable range is
It is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less.

【0064】これら元素Aは、単独の添加でも十分に安
全性を向上することが可能であるが、複数種の元素を添
加することによりさらに安全性を向上することが可能で
ある。元素Aの好ましい組み合わせとしては、前述した
第1の正極活物質で説明したようなものを挙げることが
できる。
These elements A can sufficiently improve the safety even if added alone, but the safety can be further improved by adding a plurality of kinds of elements. As a preferable combination of the element A, the ones described in the above-mentioned first positive electrode active material can be mentioned.

【0065】複合酸化物中の元素Aのトータル含有量a
は、前述した第1の正極活物質で説明したのと同様な理
由により、600ppm以上、7000ppm以下の範
囲内にすることが望ましい。元素Aのトータル含有量a
のより好ましい範囲は、1000〜5000ppmであ
る。
Total content of element A in complex oxide a
Is preferably in the range of 600 ppm or more and 7000 ppm or less for the same reason as described for the above-mentioned first positive electrode active material. Total content of element A a
Is more preferably 1000 to 5000 ppm.

【0066】複合酸化物中に含有される元素Bについて
説明する。複合酸化物中に元素Bを含有させることによ
って、短絡などにより二次電池に大電流が流れた際の電
池温度の上昇をさらに抑えることができ、二次電池の安
全性をより改善することができる。元素Bの含有量bを
20ppm未満にすると、二次電池の安全性を十分に向上さ
せることが困難になる恐れがある。一方、元素Bの含有
量bが500ppmを超えると、充放電サイクル特性が大きく
低下する可能性がある。元素Bの含有量bのより好まし
い範囲は、20ppm≦b≦250ppmである。また、元素Bを
Si及びFeから構成することによって、二次電池の安
全性と充放電サイクル特性を更に改善することが可能で
ある。
The element B contained in the composite oxide will be described. By including the element B in the composite oxide, it is possible to further suppress an increase in battery temperature when a large current flows through the secondary battery due to a short circuit or the like, and further improve the safety of the secondary battery. it can. The content b of element B
If it is less than 20 ppm, it may be difficult to sufficiently improve the safety of the secondary battery. On the other hand, if the content b of the element B exceeds 500 ppm, the charge / discharge cycle characteristics may be significantly deteriorated. A more preferable range of the content b of the element B is 20 ppm ≦ b ≦ 250 ppm. Further, by forming the element B from Si and Fe, it is possible to further improve the safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery.

【0067】前述した化学式(2)で表わされる複合酸
化物においては、Na、K、Ca及びSよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類からなる元素Aの少なくとも
一部か、Si及びFeよりなる群から選択される少なく
とも1種類からなる元素Bの少なくとも一部が偏析して
いることが好ましい。特に、元素Aおよび元素Bのうち
の少なくとも一方の元素について、その少なくとも一部
が、複合酸化物の結晶粒の境界に存在する三重点に析出
していることが望ましい。複合酸化物の結晶構造をこの
ような構成にすることによって、二次電池の安全性とサ
イクル特性の双方をより向上することができる。
In the complex oxide represented by the above chemical formula (2), at least a part of the element A consisting of at least one selected from the group consisting of Na, K, Ca and S, or the group consisting of Si and Fe. It is preferable that at least part of the element B consisting of at least one selected from the above is segregated. In particular, it is desirable that at least a part of at least one of the elements A and B is precipitated at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains of the composite oxide. By setting the crystal structure of the composite oxide to such a structure, both the safety and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0068】前記複合酸化物は、例えば、固相法、共沈
法または水熱合成法で作製される。中でも、各元素の化
合物の粉末を、酸素ガス気流中にて、450〜550℃
の温度で2〜20時間焼成し、次いで630〜730℃
で2〜50時間焼成することにより、化学式(2)で表
わされる組成を有する複合酸化物を得ることが望まし
い。1段階目の熱処理温度が550℃を超えたり、ある
いは2段階目の熱処理温度が730℃よりも高くなる
と、元素Aの化合物及び元素Bの化合物が溶融して粒子
の表面に付着するため、リチウムの吸蔵・放出が阻害さ
れ、二次電池の安全性とサイクル特性を改善することが
困難になる。焼成温度と焼成時間を前記範囲内に規定し
た二段階熱処理を施すことによって、酸素層−Li層−
酸素層−(Ni+Me1)層−酸素層−Li層を規則的に
配列することができると共に、結晶粒の境界に存在する
三重点に元素A及び元素Bを析出させることができる。
その結果、二次電池の安全性と充放電サイクル特性をよ
り向上することができる。
The composite oxide is produced by, for example, a solid phase method, a coprecipitation method or a hydrothermal synthesis method. Above all, the powder of the compound of each element is heated at 450 to 550 ° C. in an oxygen gas stream.
At a temperature of 2 to 20 hours, then 630 to 730 ° C
It is desirable to obtain a composite oxide having a composition represented by the chemical formula (2) by firing at 2 to 50 hours. If the first-stage heat treatment temperature exceeds 550 ° C or the second-stage heat treatment temperature becomes higher than 730 ° C, the compound of the element A and the compound of the element B are melted and adhere to the surface of the particles. The occlusion and release of hydrogen are hindered, and it becomes difficult to improve the safety and cycle characteristics of the secondary battery. By performing a two-step heat treatment in which the firing temperature and the firing time are defined within the above ranges, the oxygen layer-Li layer-
The oxygen layer- (Ni + Me1) layer-oxygen layer-Li layer can be regularly arranged, and the elements A and B can be deposited at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains.
As a result, the safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0069】以上説明したような本発明に係る第2の正
極活物質を含む正極を備えたリチウムイオン二次電池
は、釘刺し試験のように短絡状態となり大電流が流れた
際に電池温度が急激に上昇するのを抑制することができ
るため、破裂及び発火を未然に防止することができ、安
全性を向上することができる。これは、Na、K、Ca
及びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類からな
る元素A並びにSi及びFeよりなる群から選択される
少なくとも1種類からなる元素Bが、正極活物質の直流
抵抗を低下させる機能をそれぞれ有し、元素Aと元素B
の相乗効果によって大電流が流れた際のジュール熱によ
る発熱が十分に抑制されるためであると推測される。ま
た、本発明に係る二次電池によると、高い放電容量と、
優れたサイクル特性と、優れたハイレート放電特性(放
電レート特性)とを実現することができる。
The lithium-ion secondary battery provided with the positive electrode containing the second positive electrode active material according to the present invention as described above has a battery temperature which is short-circuited when a large current flows as in a nail penetration test. Since it is possible to suppress the sudden rise, it is possible to prevent rupture and ignition in advance, and it is possible to improve safety. This is Na, K, Ca
And an element B consisting of at least one kind selected from the group consisting of S and S and an element B consisting of at least one kind selected from the group consisting of Si and Fe, each having a function of lowering the DC resistance of the positive electrode active material, Element A and element B
It is presumed that this is because the heat generation due to the Joule heat when a large current flows is sufficiently suppressed by the synergistic effect of. Further, according to the secondary battery of the present invention, a high discharge capacity,
It is possible to realize excellent cycle characteristics and excellent high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics).

【0070】(第3の正極活物質)この第3の正極活物
質は、下記の化学式(3)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含む。
(Third Positive Electrode Active Material) This third positive electrode active material contains a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (3).

【0071】 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A (3) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示す。
Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A (3) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5 is shown.

【0072】前記AはNa、K及びSよりなる群から選
ばれる少なくとも1種類の元素を含む。前記元素Aを構
成する各元素については、複合酸化物中の含有量を60
0ppm以上、3000ppm以下の範囲内に設定す
る。
The A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S. For each element constituting the element A, the content in the composite oxide is 60
It is set within the range of 0 ppm or more and 3000 ppm or less.

【0073】リチウムのモル比xについて説明する。モ
ル比xを0.02未満にすると、複合酸化物の結晶構造
が非常に不安定になるため、二次電池のサイクル特性が
劣化すると共に、安全性が低下する。一方、モル比xが
1.3を超えると、二次電池の放電容量並びに安全性が
低下する。モル比xのより好ましい範囲は、0.05≦
x≦1.2である。
The molar ratio x of lithium will be described. When the molar ratio x is less than 0.02, the crystal structure of the composite oxide becomes extremely unstable, which deteriorates the cycle characteristics of the secondary battery and lowers the safety. On the other hand, when the molar ratio x exceeds 1.3, the discharge capacity and safety of the secondary battery decrease. A more preferable range of the molar ratio x is 0.05 ≦
x ≦ 1.2.

【0074】Coのモル比vについて説明する。複合酸
化物にCoを含有させることによって、釘刺し試験よう
な短絡時の電池からのガス噴出を抑制することができる
と共に、短絡時の電池の温度上昇をさらに抑えることが
可能となる。モル比vを0.005未満にすると、二次
電池の安全性を十分に向上させることが困難になる。一
方、モル比vが0.5を超えると、充放電サイクル特性
および放電容量が大きく低下する。
The molar ratio v of Co will be described. By including Co in the composite oxide, it is possible to suppress gas ejection from the battery at the time of a short circuit such as a nail piercing test, and further suppress the temperature rise of the battery at the time of a short circuit. When the molar ratio v is less than 0.005, it becomes difficult to sufficiently improve the safety of the secondary battery. On the other hand, when the molar ratio v exceeds 0.5, the charge / discharge cycle characteristics and the discharge capacity are significantly reduced.

【0075】元素Me2のモル比sについて説明する。モ
ル比sを0.005未満にすると、二次電池の安全性を
向上させることが困難になる。一方、モル比sが0.5
を超えると、放電容量が大きく低下する。モル比sのよ
り好ましい範囲は、0.01≦s≦0.35である。ま
た、元素Me2の中でも、Al、Ti、Mn、Nb、Ta
が好ましい。
The molar ratio s of the element Me2 will be described. When the molar ratio s is less than 0.005, it becomes difficult to improve the safety of the secondary battery. On the other hand, the molar ratio s is 0.5
When it exceeds, the discharge capacity is greatly reduced. A more preferable range of the molar ratio s is 0.01 ≦ s ≦ 0.35. Among the elements Me2, Al, Ti, Mn, Nb, Ta
Is preferred.

【0076】ハロゲン元素Xのモル比zについて説明す
る。モル比zを0.01未満にすると、二次電池のサイ
クル特性並びに安全性を向上させることが困難になる。
一方、モル比zが0.5を超えると、放電容量が大きく
低下する。モル比zのより好ましい範囲は、0.02≦
z≦0.3である。また、ハロゲン元素Xは、Fである
ことが好ましい。
The molar ratio z of the halogen element X will be described. When the molar ratio z is less than 0.01, it becomes difficult to improve the cycle characteristics and safety of the secondary battery.
On the other hand, when the molar ratio z exceeds 0.5, the discharge capacity is greatly reduced. A more preferable range of the molar ratio z is 0.02 ≦
z ≦ 0.3. Further, the halogen element X is preferably F.

【0077】前記複合酸化物のうち好ましい組成の一つ
は、ハロゲン元素XがFであり、モル比x、v、s及び
zが0.05≦x≦1.2、0.005≦v≦0.5、
0.01≦s≦0.35、0.02≦z≦0.3で示さ
れるものである。
One of the preferable compositions of the complex oxide is that the halogen element X is F, and the molar ratios x, v, s and z are 0.05 ≦ x ≦ 1.2 and 0.005 ≦ v ≦. 0.5,
0.01 ≦ s ≦ 0.35 and 0.02 ≦ z ≦ 0.3.

【0078】複合酸化物中にNaが含まれる場合、前述
した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由に
より、Na含有量は、600ppm以上、3000pp
m以下の範囲内にすることが望ましい。また、前述した
第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、Na含有量は、1000〜2500ppmの範囲内
にすることがより好ましい。
When Na is contained in the composite oxide, the Na content is 600 ppm or more and 3000 pp for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material.
It is desirable to be within the range of m or less. Further, the Na content is more preferably in the range of 1000 to 2500 ppm for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above.

【0079】複合酸化物中にKが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、K含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、K含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When K is contained in the composite oxide, the K content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Also, the K content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0080】複合酸化物中にSが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、S含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、S含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When S is contained in the composite oxide, the S content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Further, the S content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0081】元素Aには、Na、KおよびSよりなる群
から選択される少なくとも1種類の元素と併せて、Ca
が含まれていることが望ましい。複合酸化物中のCa含
有量は、前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと
同様な理由により、500ppm以下の範囲内にするこ
とが好ましく、より好ましい範囲は、20ppm以上、
500ppm以下の範囲内で、さらに好ましい範囲は、
50ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
The element A includes Ca in combination with at least one element selected from the group consisting of Na, K and S.
Is preferably included. The Ca content in the composite oxide is preferably in the range of 500 ppm or less, more preferably in the range of 20 ppm or more, for the same reason as described above in the section of the first positive electrode active material.
Within the range of 500 ppm or less, a more preferable range is
It is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less.

【0082】これら元素Aは、単独の添加でも十分に安
全性を向上することが可能であるが、複数種の元素を添
加することによりさらに安全性を向上することが可能で
ある。元素Aの好ましい組み合わせとしては、前述した
第1の正極で説明したようなものを挙げることができ
る。
These elements A can sufficiently improve the safety even if added alone, but the safety can be further improved by adding a plurality of kinds of elements. As the preferable combination of the element A, those described in the above-mentioned first positive electrode can be mentioned.

【0083】複合酸化物中の元素Aのトータル含有量a
は、前述した第1の正極活物質で説明したのと同様な理
由により、600ppm以上、7000ppm以下の範
囲内にすることが望ましい。元素Aのトータル含有量a
のより好ましい範囲は、1000〜5000ppmであ
る。
Total content of element A in the composite oxide a
Is preferably in the range of 600 ppm or more and 7000 ppm or less for the same reason as described for the above-mentioned first positive electrode active material. Total content of element A a
Is more preferably 1000 to 5000 ppm.

【0084】前述した化学式(3)で表わされる複合酸
化物においては、Na、K、Ca及びSよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類からなる元素Aの少なくとも
一部が偏析していることが好ましい。特に、元素Aの少
なくとも一部は、複合酸化物の結晶粒の境界に存在する
三重点に析出していることが望ましい。複合酸化物の結
晶構造をこのような構成にすることによって、二次電池
の安全性とサイクル特性の双方をより向上することがで
きる。
In the complex oxide represented by the above chemical formula (3), it is preferable that at least part of the element A consisting of at least one selected from the group consisting of Na, K, Ca and S is segregated. . In particular, it is desirable that at least a part of the element A is deposited at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains of the composite oxide. By setting the crystal structure of the composite oxide to such a structure, both the safety and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0085】前記複合酸化物は、例えば、固相法、共沈
法または水熱合成法で作製される。中でも、各元素の化
合物の粉末を、酸素ガス気流中にて、450〜550℃
の温度で2〜20時間焼成し、次いで630〜730℃
で2〜50時間焼成することにより、化学式(3)で表
わされる組成を有する複合酸化物を得ることが望まし
い。このような方法によると、酸素層−Li層−酸素層
−(Ni+Co+Me2)層−酸素層−Li層を規則的に
配列することができると共に、結晶粒の境界に存在する
三重点に元素Aを析出させることができる。その結果、
二次電池の安全性と充放電サイクル特性をより向上する
ことができる。
The complex oxide is produced by, for example, a solid phase method, a coprecipitation method or a hydrothermal synthesis method. Above all, the powder of the compound of each element is heated at 450 to 550 ° C. in an oxygen gas stream.
At a temperature of 2 to 20 hours, then 630 to 730 ° C
It is desirable to obtain a composite oxide having a composition represented by the chemical formula (3) by firing at 2 to 50 hours. According to such a method, the oxygen layer-Li layer-oxygen layer- (Ni + Co + Me2) layer-oxygen layer-Li layer can be regularly arranged, and the element A is present at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains. It can be deposited. as a result,
The safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0086】以上説明したような本発明に係る第3の正
極活物質を含む正極を備えたリチウムイオン二次電池
は、釘刺し試験のように短絡状態となり大電流が流れた
際に電池温度が急激に上昇するのを効果的に抑制するこ
とができるため、ガス噴出及び発火の危険性をさらに低
くすることができ、安全性を大幅に向上することができ
る。また、本発明に係る二次電池によると、高い放電容
量を有すると共に、充放電サイクル特性とハイレート放
電特性(放電レート特性)をより向上することができ
る。
The lithium ion secondary battery provided with the positive electrode containing the third positive electrode active material according to the present invention as described above has a battery temperature which is short-circuited as in the nail piercing test and a large current flows. Since the rapid rise can be effectively suppressed, the risk of gas ejection and ignition can be further reduced, and the safety can be greatly improved. Further, according to the secondary battery of the present invention, it is possible to have a high discharge capacity and further improve the charge / discharge cycle characteristics and the high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics).

【0087】(第4の正極活物質)この第4の正極活物
質は、下記の化学式(4)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含む。
(Fourth Positive Electrode Active Material) This fourth positive electrode active material contains a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (4).

【0088】 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A+bB (4) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示す。
Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A + bB (4) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5 is shown.

【0089】前記AはNa、K及びSよりなる群から選
ばれる少なくとも1種類の元素を含む。前記元素Aを構
成する各元素については、複合酸化物中の含有量を60
0ppm以上、3000ppm以下の範囲内に設定す
る。
The above A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S. For each element constituting the element A, the content in the composite oxide is 60
It is set within the range of 0 ppm or more and 3000 ppm or less.

【0090】前記BはSi及びFeよりなる群から選択
される少なくとも1種類の元素から本質的になる。前記
複合酸化物中の前記Bの含有量bは20ppm以上、5
00ppm以下の範囲内である。
The B essentially consists of at least one element selected from the group consisting of Si and Fe. The content b of B in the composite oxide is 20 ppm or more, 5
It is within the range of 00 ppm or less.

【0091】リチウムのモル比xを前記範囲に規定する
のは、前述した第3の正極活物質で説明したのと同様な
理由によるものである。モル比xのより好ましい範囲
は、0.05≦x≦1.2である。
The reason for limiting the molar ratio x of lithium to the above range is for the same reason as described for the above-mentioned third positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio x is 0.05 ≦ x ≦ 1.2.

【0092】Coのモル比vを前記範囲に規定するの
は、前述した第3の正極活物質で説明したのと同様な理
由によるものである。
The reason that the molar ratio v of Co is specified in the above range is for the same reason as explained in the above third positive electrode active material.

【0093】元素Me2のモル比sを前記範囲に規定する
のは、前述した第3の正極活物質で説明したのと同様な
理由によるものである。モル比sのより好ましい範囲
は、0.01≦s≦0.35である。また、元素Me2の
うちより好ましい元素には、前述した第3の正極活物質
で説明したのと同様なものを挙げることができる。
The reason why the molar ratio s of the element Me2 is defined in the above range is for the same reason as described for the above-mentioned third positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio s is 0.01 ≦ s ≦ 0.35. Further, among the more preferable elements of the element Me2, the same elements as those described in the above third positive electrode active material can be mentioned.

【0094】ハロゲン元素Xのモル比zを前記範囲に規
定するのは、前述した第3の正極活物質で説明したのと
同様な理由によるものである。モル比zのより好ましい
範囲は、0.02≦z≦0.3である。また、ハロゲン
元素Xは、Fであることが好ましい。
The reason for defining the molar ratio z of the halogen element X within the above range is for the same reason as described for the above-mentioned third positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio z is 0.02 ≦ z ≦ 0.3. Further, the halogen element X is preferably F.

【0095】複合酸化物中にNaが含まれる場合、前述
した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由に
より、Na含有量は、600ppm以上、3000pp
m以下の範囲内にすることが望ましい。また、前述した
第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、Na含有量は、1000〜2500ppmの範囲内
にすることがより好ましい。
When Na is contained in the composite oxide, the Na content is 600 ppm or more and 3000 pp for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material.
It is desirable to be within the range of m or less. Further, the Na content is more preferably in the range of 1000 to 2500 ppm for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above.

【0096】複合酸化物中にKが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、K含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、K含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When K is contained in the composite oxide, the K content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Also, the K content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0097】複合酸化物中にSが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、S含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、S含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When S is contained in the composite oxide, the S content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Further, the S content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0098】元素Aには、Na、KおよびSよりなる群
から選択される少なくとも1種類の元素と併せて、Ca
が含まれていることが望ましい。複合酸化物中のCa含
有量は、前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと
同様な理由により、500ppm以下の範囲内にするこ
とが好ましく、より好ましい範囲は、20ppm以上、
500ppm以下の範囲内で、さらに好ましい範囲は、
50ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
The element A includes Ca in combination with at least one element selected from the group consisting of Na, K and S.
Is preferably included. The Ca content in the composite oxide is preferably in the range of 500 ppm or less, more preferably in the range of 20 ppm or more, for the same reason as described above in the section of the first positive electrode active material.
Within the range of 500 ppm or less, a more preferable range is
It is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less.

【0099】これら元素Aは、単独の添加でも十分に安
全性を向上することが可能であるが、複数種の元素を添
加することによりさらに安全性を向上することが可能で
ある。元素Aの好ましい組み合わせとしては、前述した
第1の正極で説明したようなものを挙げることができ
る。
The safety of each of these elements A can be sufficiently improved by adding them alone, but the safety can be further improved by adding a plurality of kinds of elements. As the preferable combination of the element A, those described in the above-mentioned first positive electrode can be mentioned.

【0100】複合酸化物中の元素Aのトータル含有量a
は、前述した第1の正極活物質で説明したのと同様な理
由により、600ppm以上、7000ppm以下の範
囲内にすることが望ましい。元素Aのトータル含有量a
のより好ましい範囲は、1000〜5000ppmであ
る。
Total content of element A in the composite oxide a
Is preferably in the range of 600 ppm or more and 7000 ppm or less for the same reason as described for the above-mentioned first positive electrode active material. Total content of element A a
Is more preferably 1000 to 5000 ppm.

【0101】複合酸化物中の元素Bの含有量bを前記範
囲に規定するのは、前述した第1の正極活物質で説明し
たのと同様な理由によるものである。元素Bの含有量b
のより好ましい範囲は、20ppm≦b≦250ppmである。ま
た、元素BをSi及びFeから構成することによって、
二次電池の安全性と充放電サイクル特性を更に改善する
ことが可能である。
The content b of the element B in the composite oxide is defined in the above range for the same reason as described above for the first positive electrode active material. Content b of element B
Is more preferably 20 ppm ≦ b ≦ 250 ppm. Further, by forming the element B from Si and Fe,
It is possible to further improve the safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery.

【0102】前述した化学式(4)で表わされる複合酸
化物においては、Na、K、Ca及びSよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類からなる元素Aの少なくとも
一部か、Si及びFeよりなる群から選択される少なく
とも1種類からなる元素Bの少なくとも一部が偏析して
いることが好ましい。特に、元素Aおよび元素Bのうち
の少なくとも一方の元素について、その少なくとも一部
が、複合酸化物の結晶粒の境界に存在する三重点に析出
していることが望ましい。複合酸化物の結晶構造をこの
ような構成にすることによって、二次電池の安全性とサ
イクル特性の双方をより向上することができる。
In the complex oxide represented by the chemical formula (4), at least a part of the element A consisting of at least one selected from the group consisting of Na, K, Ca and S, or the group consisting of Si and Fe. It is preferable that at least part of the element B consisting of at least one selected from the above is segregated. In particular, it is desirable that at least a part of at least one of the elements A and B is precipitated at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains of the composite oxide. By setting the crystal structure of the composite oxide to such a structure, both the safety and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0103】前記複合酸化物は、例えば、固相法、共沈
法または水熱合成法で作製される。中でも、各元素の化
合物の粉末を、酸素ガス気流中にて、450〜550℃
の温度で2〜20時間焼成し、次いで630〜730℃
で2〜50時間焼成することにより、化学式(4)で表
わされる組成を有する複合酸化物を得ることが望まし
い。このような方法によると、酸素層−Li層−酸素層
−(Ni+Co+Me2)層−酸素層−Li層を規則的に
配列することができると共に、結晶粒の境界に存在する
三重点に元素A及び元素Bを析出させることができる。
その結果、二次電池の安全性と充放電サイクル特性をよ
り向上することができる。
The complex oxide is produced by, for example, a solid phase method, a coprecipitation method or a hydrothermal synthesis method. Above all, the powder of the compound of each element is heated at 450 to 550 ° C. in an oxygen gas stream.
At a temperature of 2 to 20 hours, then 630 to 730 ° C
It is desirable to obtain a composite oxide having a composition represented by the chemical formula (4) by firing at 2 to 50 hours. According to such a method, the oxygen layer-Li layer-oxygen layer- (Ni + Co + Me2) layer-oxygen layer-Li layer can be regularly arranged, and the element A and the element A are present at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains. The element B can be precipitated.
As a result, the safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0104】以上説明したような本発明に係る第4の正
極活物質を含む正極を備えたリチウムイオン二次電池
は、釘刺し試験のように短絡状態となり大電流が流れた
際に電池温度が急激に上昇するのを効果的に抑制するこ
とができるため、ガス噴出及び発火の危険性をさらに低
くすることができ、安全性を大幅に向上することができ
る。また、本発明に係る二次電池によると、高い放電容
量を有すると共に、充放電サイクル特性およびハイレー
ト放電特性(放電レート特性)をより向上することがで
きる。
The lithium-ion secondary battery provided with the positive electrode containing the fourth positive electrode active material according to the present invention as described above has a battery temperature which is short-circuited as in the nail penetration test and causes a large current to flow. Since the rapid rise can be effectively suppressed, the risk of gas ejection and ignition can be further reduced, and the safety can be greatly improved. Further, according to the secondary battery of the present invention, it is possible to have a high discharge capacity and further improve charge / discharge cycle characteristics and high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics).

【0105】(第5の正極活物質)この第5の正極活物
質は、下記の化学式(5)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含む。
(Fifth Positive Electrode Active Material) This fifth positive electrode active material contains a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (5).

【0106】 Lix(Ni1-v-tCovMe3t)(O2-zz)+A (5) 但し、前記Me3はTi、V、Cr、Zr、Nb、Mo、
Hf、Ta及びWよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、v、t及びzは、それぞれ、0.02≦x≦
1.3、0.005≦v≦0.5、0.005≦t≦
0.5、0.01≦z≦0.5を示す。
Li x (Ni 1-vt Co v Me3 t ) (O 2-z X z ) + A (5) where Me 3 is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo,
At least one element selected from the group consisting of Hf, Ta and W, wherein X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, v, t and z are 0.02 ≦ x ≦, respectively.
1.3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ t ≦
0.5 and 0.01 ≦ z ≦ 0.5 are shown.

【0107】前記AはNa、K及びSよりなる群から選
ばれる少なくとも1種類の元素を含む。前記元素Aを構
成する各元素については、複合酸化物中の含有量を60
0ppm以上、3000ppm以下の範囲内に設定す
る。
The A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S. For each element constituting the element A, the content in the composite oxide is 60
It is set within the range of 0 ppm or more and 3000 ppm or less.

【0108】リチウムのモル比xについて説明する。モ
ル比xを0.02未満にすると、複合酸化物の結晶構造
が非常に不安定になるため、二次電池のサイクル特性が
劣化すると共に、安全性が低下する。一方、モル比xが
1.3を超えると、二次電池の放電容量並びに安全性が
低下する。モル比xのより好ましい範囲は、0.05≦
x≦1.2である。
The molar ratio x of lithium will be described. When the molar ratio x is less than 0.02, the crystal structure of the composite oxide becomes extremely unstable, which deteriorates the cycle characteristics of the secondary battery and lowers the safety. On the other hand, when the molar ratio x exceeds 1.3, the discharge capacity and safety of the secondary battery decrease. A more preferable range of the molar ratio x is 0.05 ≦
x ≦ 1.2.

【0109】元素Me3のモル比tについて説明する。モ
ル比tを0.005未満にすると、二次電池の安全性を
向上させることが困難になる。一方、モル比tが0.5
を超えると、放電容量が大きく低下する。モル比tのよ
り好ましい範囲は、0.01≦t≦0.35である。ま
た、元素Me3の中でも、Ti、Nb、Taが好ましい。
The molar ratio t of the element Me3 will be described. When the molar ratio t is less than 0.005, it becomes difficult to improve the safety of the secondary battery. On the other hand, the molar ratio t is 0.5
When it exceeds, the discharge capacity is greatly reduced. A more preferable range of the molar ratio t is 0.01 ≦ t ≦ 0.35. Further, among the element Me3, Ti, Nb, and Ta are preferable.

【0110】Coのモル比vについて説明する。複合酸
化物にCoを含有させることによって、釘刺し試験よう
な短絡時の電池からのガス噴出を抑制することができる
と共に、短絡時の電池の温度上昇をさらに抑えることが
可能となる。モル比vを0.005未満にすると、二次
電池の安全性を十分に向上させることが困難になる。一
方、モル比vが0.5を超えると、充放電サイクル特性
および放電容量が大きく低下する。
The molar ratio v of Co will be described. By including Co in the composite oxide, it is possible to suppress gas ejection from the battery at the time of a short circuit such as a nail piercing test, and further suppress the temperature rise of the battery at the time of a short circuit. When the molar ratio v is less than 0.005, it becomes difficult to sufficiently improve the safety of the secondary battery. On the other hand, when the molar ratio v exceeds 0.5, the charge / discharge cycle characteristics and the discharge capacity are significantly reduced.

【0111】ハロゲン元素Xのモル比zについて説明す
る。モル比zを0.01未満にすると、二次電池のサイ
クル特性並びに安全性を向上させることが困難になる。
一方、モル比zが0.5を超えると、放電容量が大きく
低下する。モル比zのより好ましい範囲は、0.02≦
z≦0.3である。また、ハロゲン元素Xは、Fである
ことが好ましい。
The molar ratio z of the halogen element X will be described. When the molar ratio z is less than 0.01, it becomes difficult to improve the cycle characteristics and safety of the secondary battery.
On the other hand, when the molar ratio z exceeds 0.5, the discharge capacity is greatly reduced. A more preferable range of the molar ratio z is 0.02 ≦
z ≦ 0.3. Further, the halogen element X is preferably F.

【0112】前記複合酸化物のうち好ましい組成の一つ
は、ハロゲン元素XがFであり、モル比x、v、t及び
zが0.05≦x≦1.2、0.005≦v≦0.5、
0.01≦t≦0.35、0.02≦z≦0.3で示さ
れるものである。
One of the preferable compositions of the complex oxide is that the halogen element X is F, and the molar ratios x, v, t and z are 0.05 ≦ x ≦ 1.2 and 0.005 ≦ v ≦. 0.5,
0.01 ≦ t ≦ 0.35 and 0.02 ≦ z ≦ 0.3.

【0113】複合酸化物中にNaが含まれる場合、前述
した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由に
より、Na含有量は、600ppm以上、3000pp
m以下の範囲内にすることが望ましい。また、前述した
第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、Na含有量は、1000〜2500ppmの範囲内
にすることがより好ましい。
When Na is contained in the composite oxide, the Na content is 600 ppm or more and 3000 pp for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material.
It is desirable to be within the range of m or less. Further, the Na content is more preferably in the range of 1000 to 2500 ppm for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above.

【0114】複合酸化物中にKが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、K含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、K含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When K is contained in the composite oxide, the K content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Also, the K content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0115】複合酸化物中にSが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、S含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、S含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When S is contained in the composite oxide, the S content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Further, the S content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0116】元素Aには、Na、KおよびSよりなる群
から選択される少なくとも1種類の元素と併せて、Ca
が含まれていることが望ましい。複合酸化物中のCa含
有量は、前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと
同様な理由により、500ppm以下の範囲内にするこ
とが好ましく、より好ましい範囲は、20ppm以上、
500ppm以下の範囲内で、さらに好ましい範囲は、
50ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
The element A includes Ca in combination with at least one element selected from the group consisting of Na, K and S.
Is preferably included. The Ca content in the composite oxide is preferably in the range of 500 ppm or less, more preferably in the range of 20 ppm or more, for the same reason as described above in the section of the first positive electrode active material.
Within the range of 500 ppm or less, a more preferable range is
It is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less.

【0117】これら元素Aは、単独の添加でも十分に安
全性を向上することが可能であるが、複数種の元素を添
加することによりさらに安全性を向上することが可能で
ある。元素Aの好ましい組み合わせとしては、前述した
第1の正極で説明したようなものを挙げることができ
る。
The safety of the element A can be sufficiently improved by adding it alone, but the safety can be further improved by adding a plurality of kinds of elements. As the preferable combination of the element A, those described in the above-mentioned first positive electrode can be mentioned.

【0118】複合酸化物中の元素Aのトータル含有量a
は、前述した第1の正極活物質で説明したのと同様な理
由により、600ppm以上、7000ppm以下の範
囲内にすることが望ましい。元素Aのトータル含有量a
のより好ましい範囲は、1000〜5000ppmであ
る。
Total content of element A in the composite oxide a
Is preferably in the range of 600 ppm or more and 7000 ppm or less for the same reason as described for the above-mentioned first positive electrode active material. Total content of element A a
Is more preferably 1000 to 5000 ppm.

【0119】前述した化学式(5)で表わされる複合酸
化物においては、Na、K、Ca及びSよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類からなる元素Aの少なくとも
一部が偏析していることが好ましい。特に、元素Aの少
なくとも一部は、複合酸化物の結晶粒の境界に存在する
三重点に析出していることが望ましい。複合酸化物の結
晶構造をこのような構成にすることによって、二次電池
の安全性とサイクル特性の双方をより向上することがで
きる。
In the complex oxide represented by the chemical formula (5), at least a part of the element A consisting of at least one selected from the group consisting of Na, K, Ca and S is segregated. . In particular, it is desirable that at least a part of the element A is deposited at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains of the composite oxide. By setting the crystal structure of the composite oxide to such a structure, both the safety and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0120】前記複合酸化物は、例えば、固相法、共沈
法または水熱合成法で作製される。中でも、各元素の化
合物の粉末を、酸素ガス気流中にて、450〜550℃
の温度で2〜20時間焼成し、次いで630〜730℃
で2〜50時間焼成することにより、化学式(5)で表
わされる組成を有する複合酸化物を得ることが望まし
い。このような方法によると、酸素層−Li層−酸素層
−(Ni+Co+Me3)層−酸素層−Li層を規則的に
配列することができると共に、結晶粒の境界に存在する
三重点に元素Aを析出させることができる。その結果、
二次電池の安全性と充放電サイクル特性をより向上する
ことができる。
The composite oxide is produced by, for example, a solid phase method, a coprecipitation method or a hydrothermal synthesis method. Above all, the powder of the compound of each element is heated at 450 to 550 ° C. in an oxygen gas stream.
At a temperature of 2 to 20 hours, then 630 to 730 ° C
It is desirable to obtain a composite oxide having a composition represented by the chemical formula (5) by firing at 2 to 50 hours. According to such a method, the oxygen layer-Li layer-oxygen layer- (Ni + Co + Me3) layer-oxygen layer-Li layer can be regularly arranged, and the element A is present at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains. It can be deposited. as a result,
The safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0121】以上説明したような本発明に係る第5の正
極活物質を含む正極を備えたリチウムイオン二次電池
は、釘刺し試験のように短絡状態となり大電流が流れた
際に電池温度が急激に上昇するのを抑制することができ
るため、破裂及び発火を未然に防止することができ、安
全性を大幅に向上することができる。また、この二次電
池は、高い放電容量と、優れた充放電サイクル特性と、
優れたハイレート放電特性(放電レート特性)とを実現
することができる。
The lithium ion secondary battery provided with the positive electrode containing the fifth positive electrode active material according to the present invention as described above has a battery temperature which is short-circuited when a large current flows as in a nail penetration test. Since it is possible to suppress the sudden rise, it is possible to prevent rupture and ignition in advance, and it is possible to significantly improve safety. In addition, this secondary battery has a high discharge capacity, excellent charge and discharge cycle characteristics,
It is possible to realize excellent high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics).

【0122】(第6の正極活物質)この第6の正極活物
質は、下記の化学式(6)で表わされる組成を有する複
合酸化物を含む。
(Sixth Positive Electrode Active Material) This sixth positive electrode active material contains a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (6).

【0123】 Lix(Ni1-v-tCovMe3t)(O2-zz)+A+bB (6) 但し、前記Me3はTi、V、Cr、Zr、Nb、Mo、
Hf、Ta及びWよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、v、t及びzは、それぞれ、0.02≦x≦
1.3、0.005≦v≦0.5、0.005≦t≦
0.5、0.01≦z≦0.5を示す。
Li x (Ni 1-vt Co v Me3 t ) (O 2-z X z ) + A + bB (6) where Me3 is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo,
At least one element selected from the group consisting of Hf, Ta and W, wherein X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, v, t and z are 0.02 ≦ x ≦, respectively.
1.3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ t ≦
0.5 and 0.01 ≦ z ≦ 0.5 are shown.

【0124】前記AはNa、K及びSよりなる群から選
ばれる少なくとも1種類の元素を含む。前記元素Aを構
成する各元素については、複合酸化物中の含有量を60
0ppm以上、3000ppm以下の範囲内に設定す
る。
The above A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S. For each element constituting the element A, the content in the composite oxide is 60
It is set within the range of 0 ppm or more and 3000 ppm or less.

【0125】前記BはSi及びFeよりなる群から選択
される少なくとも1種類の元素から本質的になる。前記
複合酸化物中の前記Bの含有量bは20ppm以上、5
00ppm以下の範囲内である。
The B essentially consists of at least one element selected from the group consisting of Si and Fe. The content b of B in the composite oxide is 20 ppm or more, 5
It is within the range of 00 ppm or less.

【0126】リチウムのモル比xを前記範囲に規定する
のは、前述した第5の正極活物質で説明したのと同様な
理由によるものである。モル比xのより好ましい範囲
は、0.05≦x≦1.2である。
The reason for limiting the molar ratio x of lithium to the above range is for the same reason as described for the fifth positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio x is 0.05 ≦ x ≦ 1.2.

【0127】元素Me3のモル比tを前記範囲に規定する
のは、前述した第5の正極活物質で説明したのと同様な
理由によるものである。モル比tのより好ましい範囲
は、0.01≦t≦0.35である。また、元素Me3の
うち好ましい元素としては、前述した第5の正極活物質
で説明したのと同様なものを挙げることができる。
The reason that the molar ratio t of the element Me3 is defined in the above range is for the same reason as described in the above fifth positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio t is 0.01 ≦ t ≦ 0.35. Moreover, as the preferable element among the elements Me3, the same elements as those described in the above fifth positive electrode active material can be mentioned.

【0128】Coのモル比vを前記範囲に規定するの
は、前述した第5の正極活物質で説明したのと同様な理
由によるものである。
The reason that the molar ratio v of Co is defined in the above range is for the same reason as explained in the above fifth positive electrode active material.

【0129】ハロゲン元素Xのモル比zを前記範囲に規
定するのは、前述した第5の正極活物質で説明したのと
同様な理由によるものである。モル比zのより好ましい
範囲は、0.02≦z≦0.3である。また、ハロゲン
元素Xは、Fであることが好ましい。
The reason that the molar ratio z of the halogen element X is defined in the above range is for the same reason as described in the above fifth positive electrode active material. A more preferable range of the molar ratio z is 0.02 ≦ z ≦ 0.3. Further, the halogen element X is preferably F.

【0130】複合酸化物中にNaが含まれる場合、前述
した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由に
より、Na含有量は、600ppm以上、3000pp
m以下の範囲内にすることが望ましい。また、前述した
第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、Na含有量は、1000〜2500ppmの範囲内
にすることがより好ましい。
When Na is contained in the composite oxide, the Na content is 600 ppm or more and 3000 pp for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material.
It is desirable to be within the range of m or less. Further, the Na content is more preferably in the range of 1000 to 2500 ppm for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above.

【0131】複合酸化物中にKが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、K含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、K含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When K is contained in the composite oxide, the K content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Also, the K content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0132】複合酸化物中にSが含まれる場合、前述し
た第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理由によ
り、S含有量は、600ppm以上、3000ppm以
下の範囲内にすることが望ましい。また、S含有量は、
前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと同様な理
由により、1000〜2500ppmの範囲内にするこ
とがより好ましい。
When S is contained in the composite oxide, the S content should be in the range of 600 ppm or more and 3000 ppm or less for the same reason as described in the section of the first positive electrode active material. Is desirable. Further, the S content is
For the same reason as described in the section of the first positive electrode active material described above, it is more preferable to set it within the range of 1000 to 2500 ppm.

【0133】元素Aには、Na、KおよびSよりなる群
から選択される少なくとも1種類の元素と併せて、Ca
が含まれていることが望ましい。複合酸化物中のCa含
有量は、前述した第1の正極活物質の欄で説明したのと
同様な理由により、500ppm以下の範囲内にするこ
とが好ましく、より好ましい範囲は、20ppm以上、
500ppm以下の範囲内で、さらに好ましい範囲は、
50ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
The element A includes Ca in combination with at least one element selected from the group consisting of Na, K and S.
Is preferably included. The Ca content in the composite oxide is preferably in the range of 500 ppm or less, more preferably in the range of 20 ppm or more, for the same reason as described above in the section of the first positive electrode active material.
Within the range of 500 ppm or less, a more preferable range is
It is in the range of 50 ppm or more and 500 ppm or less.

【0134】これら元素Aは、単独の添加でも十分に安
全性を向上することが可能であるが、複数種の元素を添
加することによりさらに安全性を向上することが可能で
ある。元素Aの好ましい組み合わせとしては、前述した
第1の正極で説明したようなものを挙げることができ
る。
The safety of the element A can be sufficiently improved by adding it alone, but the safety can be further improved by adding a plurality of kinds of elements. As the preferable combination of the element A, those described in the above-mentioned first positive electrode can be mentioned.

【0135】複合酸化物中の元素Aのトータル含有量a
は、前述した第1の正極活物質で説明したのと同様な理
由により、600ppm以上、7000ppm以下の範
囲内にすることが望ましい。元素Aのトータル含有量a
のより好ましい範囲は、1000〜5000ppmであ
る。
Total content of element A in the composite oxide a
Is preferably in the range of 600 ppm or more and 7000 ppm or less for the same reason as described for the above-mentioned first positive electrode active material. Total content of element A a
Is more preferably 1000 to 5000 ppm.

【0136】複合酸化物中の元素Bの含有量bを前記範
囲に規定するのは、前述した第1の正極活物質で説明し
たのと同様な理由によるものである。元素Bの含有量b
のより好ましい範囲は、20ppm≦b≦250ppmである。ま
た、元素BをSi及びFeから構成することによって、
二次電池の安全性と充放電サイクル特性を更に改善する
ことが可能である。
The content b of the element B in the composite oxide is defined in the above range for the same reason as explained in the above-mentioned first positive electrode active material. Content b of element B
Is more preferably 20 ppm ≦ b ≦ 250 ppm. Further, by forming the element B from Si and Fe,
It is possible to further improve the safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery.

【0137】前述した化学式(6)で表わされる複合酸
化物においては、Na、K、Ca及びSよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類からなる元素Aの少なくとも
一部か、Si及びFeよりなる群から選択される少なく
とも1種類からなる元素Bの少なくとも一部が偏析して
いることが好ましい。特に、元素Aおよび元素Bのうち
の少なくとも一方の元素について、その少なくとも一部
が、複合酸化物の結晶粒の境界に存在する三重点に析出
していることが望ましい。複合酸化物の結晶構造をこの
ような構成にすることによって、二次電池の安全性とサ
イクル特性の双方をより向上することができる。
In the complex oxide represented by the chemical formula (6), at least a part of the element A consisting of at least one selected from the group consisting of Na, K, Ca and S, or the group consisting of Si and Fe. It is preferable that at least part of the element B consisting of at least one selected from the above is segregated. In particular, it is desirable that at least a part of at least one of the elements A and B is precipitated at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains of the composite oxide. By setting the crystal structure of the composite oxide to such a structure, both the safety and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0138】前記複合酸化物は、例えば、固相法、共沈
法または水熱合成法で作製される。中でも、各元素の化
合物の粉末を、酸素ガス気流中にて、450〜550℃
の温度で2〜20時間焼成し、次いで630〜730℃
で2〜50時間焼成することにより、化学式(6)で表
わされる組成を有する複合酸化物を得ることが望まし
い。このような方法によると、酸素層−Li層−酸素層
−(Ni+Co+Me3)層−酸素層−Li層を規則的に
配列することができると共に、結晶粒の境界に存在する
三重点に元素A及び元素Bを析出させることができる。
その結果、二次電池の安全性と充放電サイクル特性をよ
り向上することができる。
The composite oxide is produced, for example, by a solid phase method, a coprecipitation method or a hydrothermal synthesis method. Above all, the powder of the compound of each element is heated at 450 to 550 ° C. in an oxygen gas stream.
At a temperature of 2 to 20 hours, then 630 to 730 ° C
It is desirable to obtain a composite oxide having a composition represented by the chemical formula (6) by firing at 2 to 50 hours. According to such a method, the oxygen layer-Li layer-oxygen layer- (Ni + Co + Me3) layer-oxygen layer-Li layer can be regularly arranged, and the element A and the element A are present at the triple points existing at the boundaries of the crystal grains. The element B can be precipitated.
As a result, the safety and charge / discharge cycle characteristics of the secondary battery can be further improved.

【0139】以上説明したような本発明に係る第6の正
極活物質を含む正極を備えたリチウムイオン二次電池
は、釘刺し試験のように短絡状態となり大電流が流れた
際に電池温度が急激に上昇するのを抑制することができ
るため、破裂及び発火を未然に防止することができ、安
全性を大幅に向上することができる。また、この二次電
池は、高い放電容量と、優れた充放電サイクル特性と、
優れたハイレート放電特性(放電レート特性)とを実現
することができる。
The lithium-ion secondary battery provided with the positive electrode containing the sixth positive electrode active material according to the present invention as described above has a battery temperature which is short-circuited when a large current flows as in a nail penetration test. Since it is possible to suppress the sudden rise, it is possible to prevent rupture and ignition in advance, and it is possible to significantly improve safety. In addition, this secondary battery has a high discharge capacity, excellent charge and discharge cycle characteristics,
It is possible to realize excellent high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics).

【0140】これら第1の正極活物質〜第6の正極活物
質のうち、第1〜第4の正極活物質は、安全性とサイク
ル特性の双方を優れたものにすることができるため、好
ましい。特に好ましいのは、第3及び第4の正極活物質
である。
Of these first positive electrode active material to sixth positive electrode active material, the first to fourth positive electrode active materials are preferable because they can have excellent safety and cycle characteristics. . Particularly preferred are the third and fourth positive electrode active materials.

【0141】前記正極は、例えば、前記第1の正極活物
質〜第6の正極活物質のうち少なくとも1種類、電気伝
導助剤および結着剤を混合し、集電体に圧着することに
より作製されるか、もしくは前記正極活物質、電気伝導
助剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁させ、この懸濁物
を集電体に塗布し、乾燥することにより作製される。
The positive electrode is prepared, for example, by mixing at least one of the first positive electrode active material to the sixth positive electrode active material, an electric conduction aid and a binder, and pressing the mixture on a current collector. Alternatively, the positive electrode active material, the electric conduction aid and the binder are suspended in a suitable solvent, and the suspension is applied to a current collector and dried.

【0142】前記電気伝導助剤としては、例えばアセチ
レンブラック、カーボンブラック、黒鉛等をあげること
ができる。
Examples of the electric conduction aid include acetylene black, carbon black, graphite and the like.

【0143】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(PVd
F)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPD
M)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いること
ができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVd).
F), ethylene-propylene-diene copolymer (EPD
M), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used.

【0144】前記正極活物質、電気伝導助剤および結着
剤の配合割合は、正極活物質80〜95重量%、電気伝
導助剤3〜20重量%、結着剤2〜7重量%の範囲にす
ることが好ましい。前記集電体としては、多孔質構造の
導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いること
ができる。前記集電体を構成する材料としては、例え
ば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル等を挙げるこ
とができる。
The mixing ratio of the positive electrode active material, the electric conduction aid and the binder is in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 20% by weight of the electric conduction aid, and 2 to 7% by weight of the binder. Is preferred. As the current collector, a conductive substrate having a porous structure or a non-porous conductive substrate can be used. Examples of the material forming the current collector include aluminum, stainless steel, nickel and the like.

【0145】2)セパレータ 前記セパレータとしては、例えば、合成樹脂製不織布、
ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フ
ィルム等を用いることができる。
2) Separator As the separator, for example, a synthetic resin non-woven fabric,
A polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like can be used.

【0146】3)負極 この負極は、リチウムを吸蔵(ドープ)・放出(脱ドー
プ)することが可能な材料を含む。
3) Negative Electrode This negative electrode contains a material capable of occluding (doping) and releasing (dedoping) lithium.

【0147】かかる材料としては、例えば、リチウム金
属、リチウムを吸蔵・放出することが可能なLi含有合
金、リチウムを吸蔵・放出することが可能な金属酸化
物、リチウムを吸蔵・放出することが可能な金属硫化
物、リチウムを吸蔵・放出することが可能な金属窒化
物、リチウムを吸蔵・放出することが可能なカルコゲン
化合物、リチウムイオンを吸蔵・放出することが可能な
炭素材料等を挙げることができる。特に、前記カルコゲ
ン化合物あるいは前記炭素材料を含む負極は、安全性が
高く、かつ二次電池のサイクル寿命を向上できるため、
望ましい。
Examples of such a material include lithium metal, a Li-containing alloy capable of occluding / releasing lithium, a metal oxide capable of occluding / releasing lithium, and a capability of occluding / releasing lithium. Examples include metal sulfides, metal nitrides capable of occluding and releasing lithium, chalcogen compounds capable of occluding and releasing lithium, and carbon materials capable of occluding and releasing lithium ions. it can. In particular, since the negative electrode containing the chalcogen compound or the carbon material has high safety and can improve the cycle life of the secondary battery,
desirable.

【0148】前記リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素
材料としては、たとえば、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、メソフェーズピッチ球状カーボン等を挙げる
ことができる。前述した種類の炭素材料は、電極容量を
高くすることができるため、望ましい。
Examples of the carbon material that absorbs and releases lithium ions include coke, carbon fiber, pyrolytic vapor-phase carbonaceous material, graphite, resin fired body, mesophase pitch carbon fiber, mesophase pitch spherical carbon and the like. You can The above-mentioned types of carbon materials are desirable because they can increase the electrode capacity.

【0149】前記カルコゲン化合物としては、二硫化チ
タン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ、酸化スズ等
を挙げることができる。このようなカルコゲン化合物を
負極に用いると電池電圧は低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。
Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide, molybdenum disulfide, niobium selenide, tin oxide and the like. When such a chalcogen compound is used for the negative electrode, the battery voltage decreases, but the capacity of the negative electrode increases, so that the capacity of the secondary battery is improved.

【0150】前記炭素材料を含む負極は、例えば、前記
炭素材料と結着剤とを溶媒の存在下で混練し、得られた
懸濁物を集電体に塗布し、乾燥することにより作製され
る。
The negative electrode containing the carbon material is produced, for example, by kneading the carbon material and the binder in the presence of a solvent, applying the obtained suspension to a current collector, and drying. It

【0151】この場合、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(EP
DM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いるこ
とができる。さらに、炭素材料および結着剤の配合割合
は、炭素材料90〜98重量%、結着剤2〜10重量%
の範囲にすることが好ましい。また、前記集電体として
は、例えば銅、ステンレス、ニッケル等の導電性基板を
用いることができる。前記集電体は、多孔質構造にして
も、無孔にしても良い。
In this case, as the binder, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-diene copolymer (EP
DM), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used. Further, the mixing ratio of the carbon material and the binder is 90 to 98% by weight of the carbon material and 2 to 10% by weight of the binder.
It is preferable that it is within the range. Further, as the current collector, for example, a conductive substrate made of copper, stainless steel, nickel or the like can be used. The current collector may have a porous structure or a non-porous structure.

【0152】4)液状非水電解質(非水電解液) この液状非水電解質は、非水溶媒に電解質を溶解するこ
とにより調製される。
4) Liquid Non-Aqueous Electrolyte (Non-Aqueous Electrolyte) This liquid non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in a non-aqueous solvent.

【0153】前記非水溶媒としては、例えば、環状カー
ボネートや、鎖状カーボネート(例えば、エチレンカー
ボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
ト等)、環状エーテルや鎖状エーテル(例えば、1,2−
ジメトキシエタン、2−メチルテトラヒドロフラン
等)、環状エステルや鎖状エステル(例えば、γ−ブチ
ロラクトン,γ−バレロラクトン,σ−バレロラクト
ン,酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプ
ロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロ
ピオン酸プロピル等)などを挙げることができる。非水
溶媒には、前述した種類の中から選ばれる1種または2
〜5種の混合溶媒が用いることができるが、必ずしもこ
れらに限定されるものではない。
Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates, chain carbonates (eg ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, etc.), cyclic ethers and chain ethers (eg 1 , 2-
Dimethoxyethane, 2-methyltetrahydrofuran, etc., cyclic ester and chain ester (eg, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, σ-valerolactone, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, methyl propionate, propione) Acid ethyl, propyl propionate, etc.) and the like. The non-aqueous solvent may be one or two selected from the above-mentioned types.
~ 5 kinds of mixed solvents can be used, but not limited thereto.

【0154】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム(LiClO4),六フッ化リン酸リチウム(Li
PF6)、ホウフッ化リチウム(LiBF4)、六フッ化砒
素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメチルスルホ
ニルイミドリチウム(LiCF3SO3)、ビストリフル
オロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3
SO22]などのリチウム塩が挙げられる。かかる電解
質としては、これから選ばれる1種又は2〜3種のリチ
ウム塩を用いることができるが、これらに限定されるも
のではない。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (Li
PF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), lithium trifluoromethylsulfonylimide (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3
SO 2 ) 2 ] and the like. As such an electrolyte, one kind or two to three kinds of lithium salts selected from these can be used, but the electrolyte is not limited thereto.

【0155】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、0.5〜2mol/Lの範囲内にすることが望まし
い。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably within the range of 0.5 to 2 mol / L.

【0156】本発明に係るリチウムイオン二次電池の一
例を図1〜図3に示す。
An example of the lithium ion secondary battery according to the present invention is shown in FIGS.

【0157】図1は、本発明に係るリチウムイオン二次
電池の一例である円筒形リチウムイオン二次電池を示す
部分切欠斜視図で、図2は、本発明に係るリチウムイオ
ン二次電池の一例である薄型リチウムイオン二次電池を
示す断面図で、図3は、図2のA部を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical lithium ion secondary battery which is an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention, and FIG. 2 is an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the thin lithium-ion secondary battery, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing part A of FIG. 2.

【0158】図1に示すように、例えばステンレスから
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―タ5及び負極6をこ
の順序で積層した帯状物を渦巻き状に巻回した構造にな
っている。
As shown in FIG. 1, a bottomed cylindrical container 1 made of, for example, stainless steel has an insulator 2 arranged at the bottom. The electrode group 3 is housed in the container 1.
The electrode group 3 has a structure in which a band-shaped material in which a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 are laminated in this order is spirally wound.

【0159】前記容器1内には、非水電解液が収容され
ている。中央部に孔が開口されたPTC素子7、前記P
TC素子7上に配置された安全弁8及び前記安全弁8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)となる安全機構が組み込まれている。正極リ―ド
11の一端は、前記正極4に、他端は前記PTC素子7
にそれぞれ接続されている。前記負極6は、図示しない
負極リ―ドを介して負極端子である前記容器1に接続さ
れている。
The container 1 contains a non-aqueous electrolytic solution. The PTC element 7 having a hole at the center, the P
A safety valve 8 arranged on the TC element 7 and a hat-shaped positive electrode terminal 9 arranged on the safety valve 8 are caulked and fixed to an upper opening of the container 1 via an insulating gasket 10. Note that the positive electrode terminal 9 has a safety mechanism built therein to serve as 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 PTC element 7.
Respectively connected to. The negative electrode 6 is connected to the container 1, which is a negative electrode terminal, via a negative electrode lead (not shown).

【0160】図2に示すように、例えばフィルム材から
なる収納容器21内には、電極群22が収納されてい
る。フィルム材としては、例えば、金属フィルム、熱可
塑性樹脂などの樹脂製シート、金属層の片面または両面
に熱可塑性樹脂のような樹脂層が被覆されているシート
等を挙げることができる。電極群22は、正極、セパレ
ータ及び負極からなる積層物が偏平形状に捲回された構
造を有する。前記積層物は、図3の下側から、セパレー
タ23、正極層24と正極集電体25と正極層24を備
えた正極26、セパレータ23、負極層27と負極集電
体28と負極層27を備えた負極29、セパレータ2
3、正極層24と正極集電体25と正極層24を備えた
正極26、セパレータ23、負極層27と負極集電体2
8を備えた負極29がこの順番に積層された構造を有す
る。前記電極群22の最外周は、負極集電体28が位置
している。帯状の正極リード30は、一端が電極群22
の正極集電体25に接続され、かつ他端が収納容器21
から延出されている。一方、帯状の負極リード31は、
一端が電極群22の負極集電体28に接続され、かつ他
端が収納容器21から延出されている。
As shown in FIG. 2, an electrode group 22 is housed in a housing container 21 made of, for example, a film material. Examples of the film material include a metal film, a resin sheet such as a thermoplastic resin, and a sheet in which a resin layer such as a thermoplastic resin is coated on one side or both sides of the metal layer. The electrode group 22 has a structure in which a laminate including a positive electrode, a separator, and a negative electrode is wound into a flat shape. From the bottom of FIG. 3, the laminate includes a separator 23, a positive electrode layer 24, a positive electrode current collector 25, and a positive electrode 26 including the positive electrode layer 24, a separator 23, a negative electrode layer 27, a negative electrode current collector 28, and a negative electrode layer 27. Negative electrode 29 and separator 2 provided with
3, positive electrode layer 24, positive electrode current collector 25, and positive electrode 26 including positive electrode layer 24, separator 23, negative electrode layer 27, and negative electrode current collector 2
8 has a structure in which the negative electrode 29 having No. 8 is laminated in this order. A negative electrode current collector 28 is located on the outermost periphery of the electrode group 22. One end of the strip-shaped positive electrode lead 30 has the electrode group 22.
Connected to the positive electrode current collector 25 of which the other end is the storage container 21.
Has been extended from. On the other hand, the strip-shaped negative electrode lead 31 is
One end is connected to the negative electrode current collector 28 of the electrode group 22, and the other end is extended from the storage container 21.

【0161】[0161]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0162】(実施例1〜26) 出発原料としてLiOH・H2Oと、Ni(OH)
2と、元素Me1の酸化物、炭酸化物、硝酸化物と、NaO
Hと、KOHと、Ca(OH)2と、硫化化合物として
硫化ナトリウム(Na2S・9H2O)及び硫酸化合物
(NiSO4・6H2O)とを含む各元素の化合物を用意
し、これらの化合物粉末から下記表1〜2に示す組成
(Li1.1(Ni0.88Me10.02)(O1.90.1)+aA)
になるように選択し、調合後、ヘンシェルミキサで30
分混合することにより混合粉を作製した。この混合粉を
アルミナサヤに入れて焼成を行った。焼成は5リットル
/分の酸素をフローさせながら480℃で10時間保持
した後、700℃で20時間行い正極活物質を得た。
Examples 1 to 26 As starting materials , LiOH.H 2 O and Ni (OH)
2 , oxides of element Me1, carbonates, nitrates, and NaO
A compound of each element including H, KOH, Ca (OH) 2 , sodium sulfide (Na 2 S.9H 2 O) and a sulfuric acid compound (NiSO 4 .6H 2 O) as a sulfide compound is prepared, and these are prepared. From the compound powder of No. 1, the composition shown in Tables 1 and 2 below (Li 1.1 (Ni 0.88 Me1 0.02 ) (O 1.9 X 0.1 ) + aA)
30% with a Henschel mixer after blending
A mixed powder was prepared by minute mixing. This mixed powder was put into an alumina sheath and fired. The firing was performed at 480 ° C. for 10 hours while flowing oxygen at 5 liters / minute, and then at 700 ° C. for 20 hours to obtain a positive electrode active material.

【0163】なお、正極活物質の組成分析は、グロー放
電型質量分析法(GDMS:Glow Discharge Mass Spectrom
etry)を用いて行う。ここで、GDMSとは1Torr程度
のAr雰囲気下で、一方の電極を試料として数kVの電圧を
かけ、形成したグロー放電により試料表面をスパッタし
て、生成した試料イオンを電極にあるアパーチャから引
き出して加速し、質量分析する方法である。このグロー
放電型質量分析により複合酸化物を構成する各元素の含
有量が求められ、元素A以外の各元素の含有量をモル%
に換算することにより、求める化学式を得る。以下の実
施例により得られる正極活物質についても、組成分析
は、グロー放電型質量分析法で行われる。
The composition analysis of the positive electrode active material was carried out by glow discharge mass spectrometry (GDMS).
etry). Here, with GDMS, in an Ar atmosphere of about 1 Torr, a voltage of several kV is applied to one electrode as a sample, the sample surface is sputtered by the formed glow discharge, and the generated sample ions are extracted from the aperture in the electrode. It is a method of accelerating and mass spectrometry. The content of each element constituting the composite oxide was determined by this glow discharge mass spectrometry, and the content of each element other than the element A was mol%.
By converting into, the desired chemical formula is obtained. The composition analysis of the positive electrode active materials obtained in the following examples is also performed by glow discharge mass spectrometry.

【0164】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、正極活物質としてリチ
ウム含有複合酸化物粉末と、導電剤としてのアセチレン
ブラックおよび人造黒鉛を加えて撹拌混合し、正極活物
質92.2重量%、アセチレンブラック1.8重量%、
人造黒鉛2.2重量%、ポリフッ化ビニリデン3.8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して正極を作製
した。
Polyvinylidene fluoride was added to N-methyl-2-
Lithium-containing composite oxide powder as a positive electrode active material, acetylene black as a conductive agent and artificial graphite were added to a solution dissolved in pyrrolidone and mixed with stirring to obtain 92.2% by weight of a positive electrode active material and 1.8 of acetylene black. weight%,
A positive electrode mixture containing 2.2% by weight of artificial graphite and 3.8% by weight of polyvinylidene fluoride was prepared. This positive electrode mixture was applied on both sides of an aluminum foil (thickness 20 μm), dried, and then pressure-molded using a roller press machine to produce a positive electrode.

【0165】<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に90体積%が
存在するように、かつ粒径0.5μm以下の粒子が少な
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
物を製造した。
<Preparation of Negative Electrode> Mesophase pitch carbon fibers made of mesophase pitch as a raw material were carbonized at 1000 ° C. in an argon atmosphere, and then the average fiber length was 30 μm.
After moderately pulverizing so that 90% by volume is present in an average fiber diameter of 11 μm and a particle size of 1 to 80 μm and the number of particles having a particle size of 0.5 μm or less is reduced (5% or less), 3000 ° C. in an argon atmosphere. A carbonaceous material was produced by graphitizing with.

【0166】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86.5重量
%、人造黒鉛9.5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1
5μm)の両面に塗布し、乾燥した後、ローラープレス
機で加圧成形することにより負極を作製した。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、1.03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。
Polyvinylidene fluoride was added to N-methyl-2-
The carbonaceous material and artificial graphite are added to a solution dissolved in pyrrolidone and mixed with stirring to form a negative electrode mixture having a mixture composition of 86.5% by weight carbonaceous material, 9.5% by weight artificial graphite, and 4% by weight polyvinylidene fluoride. The agent was prepared. Copper foil (thickness 1
5 μm) on both sides, dried and then pressure-molded with a roller press machine to prepare a negative electrode. On this occasion,
The filling density and the electrode length were adjusted so that the ratio (capacity balance) of the design capacity of the negative electrode to the design capacity of the positive electrode after molding was 1.03 or more and 1.1 or less.

【0167】<非水電解液(液状非水電解質)の調製>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネ
ート(MEC)を体積比が1:2になるように混合した
非水溶媒に六フッ化リン酸リチウム(LiPF 6)を1
M溶解させることにより非水電解液を調製した。
<Preparation of Nonaqueous Electrolyte (Liquid Nonaqueous Electrolyte)>
Ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate
(MEC) was mixed in a volume ratio of 1: 2
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6) 1
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving M.

【0168】<電池の組立て>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、ポリエチレン
製多孔質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。
<Assembly of Battery> After the positive electrode lead made of aluminum and the negative electrode lead made of nickel were welded to the positive electrode and the negative electrode, respectively, the positive electrode, the separator made of the polyethylene porous film and the negative electrode were respectively formed. The electrodes were laminated in order and spirally wound so that the negative electrode was located on the outside to prepare an electrode group.

【0169】この電極群を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する安全
弁にそれぞれ溶接した。つづいて、前記有底円筒状容器
内に非水電解液を4mL注液し、前記電極群に前記非水
電解液を十分に含浸させた。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1600mAhの円筒形のリチウムイ
オン二次電池(18650サイズ)を組み立てた。
This electrode group was housed in a cylindrical container with a bottom,
The negative electrode lead was welded to the bottom of the bottomed cylindrical container, and the positive electrode lead was welded to a safety valve disposed in the opening of the bottomed cylindrical container. Subsequently, 4 mL of a non-aqueous electrolytic solution was injected into the bottomed cylindrical container to sufficiently impregnate the electrode group with the non-aqueous electrolytic solution. Then, after arranging the positive electrode terminal on the safety valve, it was caulked and fixed. As described above, a cylindrical lithium ion secondary battery (18650 size) having a designed rated capacity of 1600 mAh was assembled.

【0170】(比較例1〜9) 出発原料としてLiOH・H2Oと、Ni(OH)
2と、元素Me1の酸化物、炭酸化物、硝酸化物と、NaO
Hと、KOHと、Ca(OH)2と、硫化化合物として
硫化ナトリウム(Na2S・9H2O)及び硫酸化合物
(NiSO4・6H2O)とを含む各元素の化合物を用意
し、これらの化合物粉末から下記表3に示す組成になる
ように選択し、調合後、ヘンシェルミキサで30分混合
することにより混合粉を作製した。この混合粉をアルミ
ナサヤに入れて焼成を行った。焼成は5リットル/分の
酸素をフローさせながら480℃で10時間保持した
後、700℃で20時間行い正極活物質を得た。
Comparative Examples 1-9 As starting materials , LiOH.H 2 O and Ni (OH)
2 , oxides of element Me1, carbonates, nitrates, and NaO
A compound of each element including H, KOH, Ca (OH) 2 , sodium sulfide (Na 2 S.9H 2 O) and a sulfuric acid compound (NiSO 4 .6H 2 O) as a sulfide compound is prepared, and these are prepared. A compound powder was selected from the compound powder of No. 1 so as to have the composition shown in Table 3 below, and after mixing, mixed powder was prepared by mixing with a Henschel mixer for 30 minutes. This mixed powder was put into an alumina sheath and fired. The firing was performed at 480 ° C. for 10 hours while flowing oxygen at 5 liters / minute, and then at 700 ° C. for 20 hours to obtain a positive electrode active material.

【0171】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0172】<釘刺し試験>得られた実施例1〜26及
び比較例1〜9の二次電池について、釘刺し試験を行っ
た。まず、これらの二次電池に充電を施した。充電は、
各二次電池の設計定格容量の0.2Cに相当する電流値
で4.2Vまで行った後、4.2Vの定電圧で保持し、
計8時間行った。4.2V充電後、釘刺し試験で安全性
を検討した。試験に用いた釘は直径2mmで、釘速度が
135mm/sであった。また、釘刺し試験での電池の
温度上昇は、電池外面に張り付けられている熱電対によ
り測定した。釘刺し試験による破裂・発火の有無と、釘
刺し試験による電池温度を下記表1〜3に示す。
<Nail Penetration Test> A nail penetration test was conducted on the obtained secondary batteries of Examples 1-26 and Comparative Examples 1-9. First, these secondary batteries were charged. Charging is
After carrying out up to 4.2V at a current value equivalent to 0.2C of the design rated capacity of each secondary battery, it was held at a constant voltage of 4.2V,
It went for a total of 8 hours. After charging to 4.2V, safety was examined by a nail penetration test. The nail used in the test had a diameter of 2 mm and a nail speed of 135 mm / s. The temperature rise of the battery in the nail penetration test was measured by a thermocouple attached to the outer surface of the battery. Tables 1 to 3 below show the presence or absence of rupture and ignition in the nail penetration test and the battery temperature in the nail penetration test.

【0173】<初期容量と充放電サイクル寿命>実施例
1〜26及び比較例1〜9の二次電池について、室温で
充放電サイクル試験を実施し、1サイクル目の放電容量
(初期放電容量)と300サイクル後の放電容量の低下
率を求め、その結果を下記表1〜表3に示す。充放電サ
イクル試験での充電は、設計定格容量の0.5Cに相当
する電流値で4.2Vまで行った後、4.2Vの定電圧
で保持し、計5時間行った。放電は、同じ電流値で2.
7Vまで行った。放電と充電の問に30分の休止時間を
設けた。
<Initial Capacity and Charge / Discharge Cycle Life> With respect to the secondary batteries of Examples 1 to 26 and Comparative Examples 1 to 9, a charge / discharge cycle test was conducted at room temperature, and the discharge capacity at the first cycle (initial discharge capacity). And the reduction rate of the discharge capacity after 300 cycles was obtained, and the results are shown in Tables 1 to 3 below. Charging in the charge / discharge cycle test was performed for 5 hours in total by maintaining a constant voltage of 4.2V after performing up to 4.2V at a current value corresponding to the design rated capacity of 0.5C. Discharge is the same current value 2.
It went to 7V. A 30-minute rest time was provided for discharging and charging.

【0174】<ハイレート放電特性(放電レート特性)
>実施例1〜26及び比較例1〜9の二次電池につい
て、設計定格容量の0.5Cに相当する電流で4.2V
まで充電した後、4.2Vの定電圧で保持することによ
り、合計5時間の充電を行った。30分後、5Cに相当
する電流値で2.7Vまで放電した。この5C放電した
時の放電容量と前述した条件で測定した初期放電容量と
を比較し、5C放電時の減少容量の初期放電容量に対す
る割合(%)をハイレート放電特性(放電レート特性)
とし、下記表1〜表3に示す。
<High-rate discharge characteristic (discharge rate characteristic)
> With respect to the secondary batteries of Examples 1 to 26 and Comparative Examples 1 to 9, 4.2 V at a current corresponding to the design rated capacity of 0.5 C
After charging up to 4 hours, the battery was charged at a constant voltage of 4.2 V for a total of 5 hours. After 30 minutes, the battery was discharged to 2.7V with a current value corresponding to 5C. The discharge capacity at the time of 5C discharge is compared with the initial discharge capacity measured under the above-mentioned conditions, and the ratio (%) of the reduced capacity at the time of 5C discharge to the initial discharge capacity is determined by the high rate discharge characteristic (discharge rate characteristic).
And shown in Tables 1 to 3 below.

【0175】<大電流放電(ハイレート放電)条件での
充放電サイクル特性>実施例1〜26及び比較例1〜9
の二次電池について、設計定格容量の0.5Cに相当す
る電流で4.2Vまで充電した後、4.2Vの定電圧で
保持することにより、合計5時間の充電を行った。30
分後、5Cに相当する電流値で2.7Vまで放電した。
この充放電を100回繰り返した後の放電容量を測定
し、100サイクル後の放電時の減少容量の初期放電容
量に対する割合を、ハイレートサイクル特性とし、下記
表1〜表3に示す。
<Charge / Discharge Cycle Characteristics under High Current Discharge (High Rate Discharge) Conditions> Examples 1 to 26 and Comparative Examples 1 to 9
The secondary battery of No. 2 was charged up to 4.2 V at a current corresponding to the designed rated capacity of 0.5 C, and then held at a constant voltage of 4.2 V for a total of 5 hours of charging. Thirty
After a minute, the battery was discharged to 2.7 V with a current value corresponding to 5C.
The discharge capacity after repeating this charging / discharging 100 times was measured, and the ratio of the reduced capacity at the time of discharging after 100 cycles to the initial discharge capacity is shown as the high rate cycle characteristics in Tables 1 to 3 below.

【0176】[0176]

【表1】 [Table 1]

【0177】[0177]

【表2】 [Table 2]

【0178】[0178]

【表3】 [Table 3]

【0179】表1〜表3から明らかなように、前述した
化学式(1)で表わされる組成を有する複合酸化物を正
極活物質として含む実施例1〜26の二次電池は、釘刺
し試験において破裂及び発火がなく、また、300サイ
クル後の放電容量低下率と、5C放電時の放電容量低下
率と、放電レートが5Cのハイレートサイクル時の放電
容量低下率とが、比較例1〜9に比べて小さくなること
がわかる。
As is clear from Tables 1 to 3, the secondary batteries of Examples 1 to 26 containing the composite oxide having the composition represented by the chemical formula (1) as the positive electrode active material were tested in the nail penetration test. There are no bursts and ignitions, the discharge capacity decrease rate after 300 cycles, the discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and the discharge capacity decrease rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5C are shown in Comparative Examples 1 to 9. It can be seen that it is smaller than that.

【0180】特に、Na、KまたはSを含有し、各元素
の含有量が1000〜2500ppmの範囲内にある正
極活物質を備える実施例4〜15の二次電池は、実施例
1〜3、16〜18に比較して、ハイレートサイクル時
の放電容量低下率を小さくすることができた。また、C
aを500ppm以下の量で含有する正極活物質を備え
る実施例23の二次電池は、ハイレート放電特性とハイ
レートサイクル特性を実施例16に比較して改善するこ
とができた。
In particular, the secondary batteries of Examples 4 to 15 containing the positive electrode active material containing Na, K or S and having the content of each element within the range of 1000 to 2500 ppm are Compared with Nos. 16 to 18, the reduction rate of the discharge capacity during the high rate cycle could be reduced. Also, C
The secondary battery of Example 23 including the positive electrode active material containing a in an amount of 500 ppm or less was able to improve the high rate discharge characteristics and the high rate cycle characteristics as compared with Example 16.

【0181】これに対し、Na、KまたはSを含有し、
各元素の含有量が500ppmである正極活物質を備え
る比較例1,3,5の二次電池と、Caを200ppm
含有する正極活物質を備える比較例7の二次電池は、3
00サイクル後の放電容量低下率と、5C放電時の放電
容量低下率と、放電レートが5Cのハイレートサイクル
時の放電容量低下率のいずれも、実施例1〜26に比較
して大きかった。
On the other hand, containing Na, K or S,
The secondary batteries of Comparative Examples 1, 3 and 5 each including a positive electrode active material having a content of each element of 500 ppm, and Ca of 200 ppm
The secondary battery of Comparative Example 7 including the positive electrode active material contained contained 3
The discharge capacity decrease rate after 00 cycles, the discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and the discharge capacity decrease rate during the high rate cycle with a discharge rate of 5C were all larger than those in Examples 1 to 26.

【0182】なお、実施例1の二次電池に使用したリチ
ウム含有複合酸化物について、透過型電子顕微鏡観察を
行ったところ、図4に示すように、結晶粒32間に存在
する三重点33(斜線で示す領域)にNa金属が析出し
ていることを確認することができた。
The lithium-containing composite oxide used in the secondary battery of Example 1 was observed by a transmission electron microscope. As a result, as shown in FIG. It was possible to confirm that Na metal was deposited in the hatched region).

【0183】(実施例27〜実施例49) 出発原料としてLiOH・H2Oと、Ni(OH)
2と、元素Me1の酸化物、炭酸化物、硝酸化物と、NaO
Hと、KOHと、Ca(OH)2と、硫化化合物として
硫化ナトリウム(Na2S・9H2O)及び硫酸化合物
(NiSO4・6H2O)と、Siの酸化物、硫化物、ア
ルコキサイドと、Feの酸化物、硫化物、アルコキサイ
ドとを含む各元素の化合物を用意し、これらの化合物粉
末から組成が下記表4〜表5に示す(Li1.1(Ni
0.88Me10.02)(O1.90.1)+aA+bB)になるよ
うに選択し、調合後、ヘンシェルミキサで30分混合す
ることにより混合粉を作製した。この混合粉をアルミナ
サヤに入れて焼成を行った。焼成は5リットル/分の酸
素をフローさせながら480℃で10時間保持した後、
700℃で20時間行い正極活物質を得た。
Examples 27 to 49 As starting materials , LiOH.H 2 O and Ni (OH)
2 , oxides of element Me1, carbonates, nitrates, and NaO
H, KOH, Ca (OH) 2 , sodium sulfide (Na 2 S · 9H 2 O) and sulfuric acid compound (NiSO 4 · 6H 2 O) as sulfide compounds, Si oxides, sulfides, and alkoxides , Compounds of each element including Fe oxides, sulfides, and alkoxides are prepared, and compositions of these compound powders are shown in Tables 4 to 5 below (Li 1.1 (Ni
0.88 Me1 0.02 ) (O 1.9 X 0.1 ) + aA + bB), and after mixing, mixed with a Henschel mixer for 30 minutes to prepare a mixed powder. This mixed powder was put into an alumina sheath and fired. The firing was carried out by holding 5 liters / minute of oxygen while keeping it at 480 ° C. for 10 hours,
It carried out at 700 degreeC for 20 hours, and obtained the positive electrode active material.

【0184】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0185】得られた実施例27〜49の二次電池につ
いて、前述した実施例1で説明したのと同様にして釘刺
し試験による破裂・発火の有無と、釘刺し試験による電
池温度と、1サイクル目の放電容量(初期放電容量)
と、300サイクル後の放電容量の低下率と、5C放電
時の放電容量低下率と、放電レートが5Cのハイレート
サイクル時の放電容量低下率とを求め、その結果を下記
表4〜5に示す。
Regarding the obtained secondary batteries of Examples 27 to 49, in the same manner as described in Example 1 above, the presence or absence of rupture or ignition in the nail penetration test, the battery temperature in the nail penetration test, and 1 Cycle discharge capacity (initial discharge capacity)
And the discharge capacity decrease rate after 300 cycles, the discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and the discharge capacity decrease rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5C, and the results are shown in Tables 4 to 5 below. .

【0186】[0186]

【表4】 [Table 4]

【0187】[0187]

【表5】 [Table 5]

【0188】表4〜表5から明らかなように、前述した
化学式(2)で表わされる組成を有する複合酸化物を正
極活物質として含む実施例27〜49の二次電池は、釘
刺し試験において破裂及び発火がなく、また、300サ
イクル後の放電容量低下率と、5C放電時の放電容量低
下率と、放電レートが5Cのハイレートサイクル時の放
電容量低下率とを、比較例1〜9に比べて小さくできる
ことがわかる。さらに、実施例27〜49の二次電池
は、釘刺し試験の際の電池温度を、実施例1〜26に比
較して低くすることができた。
As is clear from Tables 4 to 5, the secondary batteries of Examples 27 to 49 containing the composite oxide having the composition represented by the chemical formula (2) described above as the positive electrode active material were subjected to the nail penetration test. Comparative Examples 1 to 9 show the discharge rate reduction rate after 300 cycles without bursting and ignition, the discharge rate reduction rate during 5C discharge, and the discharge rate reduction rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5C. You can see that it can be made smaller than that. Furthermore, the secondary batteries of Examples 27 to 49 were able to lower the battery temperature in the nail penetration test as compared to Examples 1 to 26.

【0189】特に、Na、KまたはSを含有し、各元素
の含有量が1000〜2500ppmの範囲内にある正
極活物質を備える実施例30〜38の二次電池は、実施
例27〜29、39〜41に比較して、ハイレートサイ
クル時の放電容量低下率を小さくすることができた。ま
た、Caを500ppm以下の量で含有する正極活物質
を備える実施例42〜46の二次電池は、Ca無添加の
ものに比較して、ハイレート放電特性およびハイレート
サイクル特性を改善することができた。
In particular, the secondary batteries of Examples 30 to 38 containing the positive electrode active material containing Na, K or S and having the content of each element within the range of 1000 to 2500 ppm were evaluated as those of Examples 27 to 29, As compared with Nos. 39 to 41, the discharge capacity decrease rate during the high rate cycle could be reduced. In addition, the secondary batteries of Examples 42 to 46 including the positive electrode active material containing Ca in an amount of 500 ppm or less can improve the high rate discharge characteristics and the high rate cycle characteristics as compared with the secondary cells without Ca. It was

【0190】(実施例50〜実施例69及び比較例10
〜13) 出発原料としてLiOH・H2Oと、Ni(OH)
2と、Co(OH)2と、元素Me2の酸化物、炭酸化物、
硝酸化物と、NaOHと、KOHと、Ca(OH)
2と、硫化化合物として硫化ナトリウム(Na2S・9H
2O)及び硫酸化合物(NiSO4・6H2O)とを含む
各元素の化合物を用意し、これらの化合物粉末から組成
が下記表6〜表7に示す(Li1.1(Ni0.70Co0.18M
e20.02)(O1.90.1)+aA)になるように選択し、
調合後、ヘンシェルミキサで30分混合することにより
混合粉を作製した。この混合粉をアルミナサヤに入れて
焼成を行った。焼成は5リットル/分の酸素をフローさ
せながら480℃で10時間保持した後、700℃で2
0時間行い正極活物質を得た。
(Examples 50 to 69 and Comparative Example 10)
To 13) as a starting material, and LiOH · H 2 O, Ni ( OH)
2 , Co (OH) 2 , oxides, carbonates of element Me2,
Nitrate, NaOH, KOH, Ca (OH)
2 and sodium sulfide as a sulfide compound (Na 2 S.9H
And a 2 O) and sulfuric acid compounds (NiSO 4 · 6H 2 O)
Compounds of each element were prepared, and the compositions of these compound powders are shown in Tables 6 to 7 below (Li 1.1 (Ni 0.70 Co 0.18 M
e2 0.02 ) (O 1.9 X 0.1 ) + aA),
After mixing, mixed powder was prepared by mixing for 30 minutes with a Henschel mixer. This mixed powder was put into an alumina sheath and fired. Firing was performed by holding oxygen at a flow rate of 5 liters / minute for 10 hours at 480 ° C, and then at 700 ° C for 2 hours.
The operation was performed for 0 hours to obtain a positive electrode active material.

【0191】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 above, except that such a positive electrode active material was used.

【0192】得られた実施例50〜69及び比較例10
〜13の二次電池について、前述した実施例1で説明し
たのと同様にして釘刺し試験による破裂・発火の有無
と、釘刺し試験による電池温度と、1サイクル目の放電
容量(初期放電容量)と、300サイクル後の放電容量
の低下率と、5C放電時の放電容量低下率と、放電レー
トが5Cのハイレートサイクル時の放電容量低下率とを
求め、その結果を下記表6〜7に示す。
Obtained Examples 50 to 69 and Comparative Example 10
For the secondary batteries of Nos. 13 to 13, in the same manner as described in Example 1 above, the presence or absence of rupture / ignition in the nail piercing test, the battery temperature in the nail piercing test, the discharge capacity at the first cycle (initial discharge capacity) ), The rate of decrease in discharge capacity after 300 cycles, the rate of decrease in discharge capacity during 5C discharge, and the rate of decrease in discharge capacity during high rate cycle with a discharge rate of 5C, and the results are shown in Tables 6 to 7 below. Show.

【0193】[0193]

【表6】 [Table 6]

【0194】[0194]

【表7】 [Table 7]

【0195】表6〜表7から明らかなように、前述した
化学式(3)で表わされる組成を有する複合酸化物を正
極活物質として含む実施例50〜69の二次電池は、釘
刺し試験において破裂及び発火がなく、また、300サ
イクル後の放電容量低下率と、5C放電時の放電容量低
下率と、放電レートが5Cのハイレートサイクル時の放
電容量低下率とを、比較例1〜13に比べて小さくでき
ることがわかる。
As is apparent from Tables 6 to 7, the secondary batteries of Examples 50 to 69 containing the composite oxide having the composition represented by the above chemical formula (3) as the positive electrode active material were subjected to the nail penetration test. Comparative Examples 1 to 13 show no rupture and ignition, a discharge capacity decrease rate after 300 cycles, a discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and a discharge capacity decrease rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5C. You can see that it can be made smaller than that.

【0196】特に、Na、KまたはSを含有し、各元素
の含有量が1000〜2500ppmの範囲内にある正
極活物質を備える実施例51〜53、56,58,60
の二次電池は、各元素の含有量が1000〜2500p
pmを外れる実施例50,54,57,59,61,6
3に比較して、放電レートが5Cのハイレートサイクル
時の放電容量低下率を小さくすることができた。また、
Caを500ppm以下の量で含有する正極活物質を備
える実施例64の二次電池は、Ca無添加の実施例53
に比較してハイレート放電特性およびハイレートサイク
ル特性を改善することができた。
In particular, Examples 51 to 53, 56, 58, and 60 containing a positive electrode active material containing Na, K, or S and containing each element in the range of 1000 to 2500 ppm.
The secondary battery has a content of each element of 1000 to 2500 p.
Example 50, 54, 57, 59, 61, 6 out of pm
Compared with No. 3, the rate of decrease in discharge capacity during the high rate cycle with a discharge rate of 5C could be reduced. Also,
The secondary battery of Example 64 including the positive electrode active material containing Ca in an amount of 500 ppm or less is the same as that of Example 53 in which Ca is not added.
It was possible to improve the high-rate discharge characteristics and high-rate cycle characteristics as compared with.

【0197】(実施例70〜実施例89) 出発原料としてLiOH・H2Oと、Ni(OH)
2と、Co(OH)2と、元素Me2の酸化物、炭酸化物、
硝酸化物と、NaOHと、KOHと、Ca(OH)
2と、硫化化合物として硫化ナトリウム(Na2S・9H
2O)及び硫酸化合物(NiSO4・6H2O)と、Si
の酸化物、硫化物、アルコキサイドと、Feの酸化物、
硫化物、アルコキサイドとを含む各元素の化合物を用意
し、これらの化合物粉末から組成が下記表8〜表9に示
す(Li1.1(Ni0.70Co0.18Me20.02)(O
1.90.1)+aA+bB)になるように選択し、調合
後、ヘンシェルミキサで30分混合することにより混合
粉を作製した。この混合粉をアルミナサヤに入れて焼成
を行った。焼成は5リットル/分の酸素をフローさせな
がら480℃で10時間保持した後、700℃で20時
間行い正極活物質を得た。
[0197] (Example 70 Example 89) starting material, and LiOH · H 2 O, Ni ( OH)
2 , Co (OH) 2 , oxides, carbonates of element Me2,
Nitrate, NaOH, KOH, Ca (OH)
2 and sodium sulfide as a sulfide compound (Na 2 S.9H
2 O) and sulfuric acid compounds (NiSO 4 .6H 2 O), Si
Oxides, sulfides, alkoxides, and Fe oxides,
Compounds of each element including sulfides and alkoxides were prepared, and the compositions of these compound powders are shown in Tables 8 to 9 below (Li 1.1 (Ni 0.70 Co 0.18 Me2 0.02 ) (O
1.9 X 0.1 ) + aA + bB), and after mixing, mixed with a Henschel mixer for 30 minutes to prepare a mixed powder. This mixed powder was put into an alumina sheath and fired. The firing was performed at 480 ° C. for 10 hours while flowing oxygen at 5 liters / minute, and then at 700 ° C. for 20 hours to obtain a positive electrode active material.

【0198】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 above, except that such a positive electrode active material was used.

【0199】得られた実施例70〜89の二次電池につ
いて、前述した実施例1で説明したのと同様にして釘刺
し試験による破裂・発火の有無と、釘刺し試験による電
池温度と、1サイクル目の放電容量(初期放電容量)
と、300サイクル後の放電容量の低下率と、5C放電
時の放電容量低下率と、放電レートが5Cのハイレート
サイクル時の放電容量低下率とを求め、その結果を下記
表8〜9に示す。
Regarding the obtained secondary batteries of Examples 70 to 89, in the same manner as described in Example 1 above, the presence or absence of rupture / ignition in the nail penetration test, the battery temperature in the nail penetration test, and 1 Cycle discharge capacity (initial discharge capacity)
And the discharge capacity decrease rate after 300 cycles, the discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and the discharge capacity decrease rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5C, and the results are shown in Tables 8 to 9 below. .

【0200】[0200]

【表8】 [Table 8]

【0201】[0201]

【表9】 [Table 9]

【0202】表8〜表9から明らかなように、前述した
化学式(4)で表わされる組成を有する複合酸化物を正
極活物質として含む実施例70〜89の二次電池は、釘
刺し試験において破裂及び発火がなく、また、300サ
イクル後の放電容量低下率と、5C放電時の放電容量低
下率と、放電レートが5Cのハイレートサイクル時の放
電容量低下率とを、比較例1〜13に比べて小さくでき
ることがわかる。
As is apparent from Tables 8 to 9, the secondary batteries of Examples 70 to 89 containing the composite oxide having the composition represented by the chemical formula (4) as the positive electrode active material were subjected to the nail penetration test. Comparative Examples 1 to 13 show no rupture and ignition, a discharge capacity decrease rate after 300 cycles, a discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and a discharge capacity decrease rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5C. You can see that it can be made smaller than that.

【0203】特に、Na、KまたはSを含有し、各元素
の含有量が1000〜2500ppmの範囲内にある正
極活物質を備える実施例71,72,74,76,79
〜81の二次電池は、各元素の含有量が1000〜25
00ppmを外れる実施例70,73,77,78,8
3,85に比較して、放電レートが5Cのハイレートサ
イクル時の放電容量低下率を小さくすることができた。
また、Caを500ppm以下の量で含有する正極活物
質を備える実施例75,82,84,86,87の二次
電池は、ハイレート放電特性とハイレートサイクル特性
の双方を大幅に改善することができた。
In particular, Examples 71, 72, 74, 76, 79 having a positive electrode active material containing Na, K or S and having the content of each element within the range of 1000 to 2500 ppm.
~ 81 secondary battery, the content of each element is 1000 ~ 25
Examples 70, 73, 77, 78, 8 deviating from 00 ppm
Compared with 3,85, the rate of decrease in discharge capacity during the high rate cycle with a discharge rate of 5C could be reduced.
Further, the secondary batteries of Examples 75, 82, 84, 86, 87 including the positive electrode active material containing Ca in an amount of 500 ppm or less can significantly improve both the high rate discharge characteristics and the high rate cycle characteristics. It was

【0204】(実施例90〜実施例105) 出発原料としてLiOH・H2Oと、Ni(OH)
2と、Co(OH)2と、元素Me3の酸化物、炭酸化物、
硝酸化物と、NaOHと、KOHと、Ca(OH)
2と、硫化化合物として硫化ナトリウム(Na2S・9H
2O)及び硫酸化合物(NiSO4・6H2O)とを含む
各元素の化合物を用意し、これらの化合物粉末から組成
が下記表10〜表11に示す(Li1.1(Ni0.70Co
0.18Me30.02)(O1.90.1)+aA)になるように選
択し、調合後、ヘンシェルミキサで30分混合すること
により混合粉を作製した。この混合粉をアルミナサヤに
入れて焼成を行った。焼成は5リットル/分の酸素をフ
ローさせながら480℃で10時間保持した後、700
℃で20時間行い正極活物質を得た。
[0204] (Example 90 Example 105) starting material and LiOH · H 2 O, Ni ( OH)
2 , Co (OH) 2 and oxides and carbonates of the element Me3,
Nitrate, NaOH, KOH, Ca (OH)
2 and sodium sulfide as a sulfide compound (Na 2 S.9H
And a 2 O) and sulfuric acid compounds (NiSO 4 · 6H 2 O)
Compounds of each element were prepared, and the compositions of these compound powders are shown in Tables 10 to 11 below (Li 1.1 (Ni 0.70 Co
0.18 Me3 0.02 ) (O 1.9 X 0.1 ) + aA), and after mixing, mixed powder was prepared by mixing with a Henschel mixer for 30 minutes. This mixed powder was put into an alumina sheath and fired. Firing was performed by holding oxygen at a flow rate of 5 liters / minute at 480 ° C. for 10 hours and then 700
The positive electrode active material was obtained at 20 ° C. for 20 hours.

【0205】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0206】得られた実施例90〜105の二次電池に
ついて、前述した実施例1で説明したのと同様にして釘
刺し試験による破裂・発火の有無と、釘刺し試験による
電池温度と、1サイクル目の放電容量(初期放電容量)
と、300サイクル後の放電容量の低下率と、5C放電
時の放電容量低下率と、放電レートが5Cのハイレート
サイクル時の放電容量低下率とを求め、その結果を下記
表10〜11に示す。
Regarding the obtained secondary batteries of Examples 90 to 105, in the same manner as described in Example 1 above, the presence or absence of rupture / ignition in the nail penetration test, the battery temperature in the nail penetration test, and 1 Cycle discharge capacity (initial discharge capacity)
The discharge capacity decrease rate after 300 cycles, the discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and the discharge capacity decrease rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5C were obtained, and the results are shown in Tables 10 to 11 below. .

【0207】[0207]

【表10】 [Table 10]

【0208】[0208]

【表11】 [Table 11]

【0209】表10〜表11から明らかなように、前述
した化学式(5)で表わされる組成を有する複合酸化物
を正極活物質として含む実施例90〜105の二次電池
は、釘刺し試験において破裂及び発火がなく、また、3
00サイクル後の放電容量低下率と、5C放電時の放電
容量低下率と、放電レートが5Cのハイレートサイクル
時の放電容量低下率とを、比較例1〜13に比べて小さ
くできることがわかる。
As is clear from Tables 10 to 11, the secondary batteries of Examples 90 to 105 containing the composite oxide having the composition represented by the chemical formula (5) as the positive electrode active material were subjected to the nail penetration test. No rupture or ignition, and 3
It can be seen that the discharge capacity decrease rate after 00 cycles, the discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and the discharge capacity decrease rate during the high rate cycle with a discharge rate of 5C can be made smaller than in Comparative Examples 1 to 13.

【0210】特に、Na、KまたはSを含有し、各元素
の含有量が1000〜2500ppmの範囲内にある正
極活物質を備える実施例91〜93、95の二次電池
は、各元素の含有量が1000〜2500ppmを外れ
る実施例96〜98に比較して、放電レートが5Cのハ
イレートサイクル時の放電容量低下率を小さくすること
ができた。また、Caを500ppm以下の量で含有す
る正極活物質を備える実施例90,94,99,10
0,103,105の二次電池は、ハイレート放電時の
容量低下率とハイレートサイクル時の放電容量低下率の
双方を10%以内にすることができた。
In particular, the secondary batteries of Examples 91 to 93 and 95 which include the positive electrode active material containing Na, K or S, and the content of each element is within the range of 1000 to 2500 ppm, contain the respective elements. As compared with Examples 96 to 98 in which the amount deviates from 1000 to 2500 ppm, the reduction rate of the discharge capacity during the high rate cycle with the discharge rate of 5 C could be reduced. In addition, Examples 90, 94, 99, 10 provided with a positive electrode active material containing Ca in an amount of 500 ppm or less.
In the secondary batteries of Nos. 0, 103, and 105, both the capacity reduction rate during high rate discharge and the discharge capacity reduction rate during high rate cycle could be within 10%.

【0211】(実施例106〜実施例120) 出発原料としてLiOH・H2Oと、Ni(OH)
2と、Co(OH)2と、元素Me3の酸化物、炭酸化物、
硝酸化物と、NaOHと、KOHと、Ca(OH)
2と、硫化化合物として硫化ナトリウム(Na2S・9H
2O)及び硫酸化合物(NiSO4・6H2O)と、Si
の酸化物、硫化物、アルコキサイドと、Feの酸化物、
硫化物、アルコキサイドとを含む各元素の化合物を用意
し、これらの化合物粉末から組成が下記表12〜表13
に示す(Li1.1(Ni0.70Co0.18Me30.02)(O1.9
0.1)+aA+bB)になるように選択し、調合後、
ヘンシェルミキサで30分混合することにより混合粉を
作製した。この混合粉をアルミナサヤに入れて焼成を行
った。焼成は5リットル/分の酸素をフローさせながら
480℃で10時間保持した後、700℃で20時間行
い正極活物質を得た。
Examples 106 to 120 As starting materials , LiOH.H 2 O and Ni (OH)
2 , Co (OH) 2 and oxides and carbonates of the element Me3,
Nitrate, NaOH, KOH, Ca (OH)
2 and sodium sulfide as a sulfide compound (Na 2 S.9H
2 O) and sulfuric acid compounds (NiSO 4 .6H 2 O), Si
Oxides, sulfides, alkoxides, and Fe oxides,
Compounds of each element including sulfides and alkoxides are prepared, and the compositions of these compound powders are shown in Tables 12 to 13 below.
(Li 1.1 (Ni 0.70 Co 0.18 Me3 0.02 ) (O 1.9
X 0.1 ) + aA + bB), and after mixing,
Mixed powder was prepared by mixing for 30 minutes with a Henschel mixer. This mixed powder was put into an alumina sheath and fired. The firing was performed at 480 ° C. for 10 hours while flowing oxygen at 5 liters / minute, and then at 700 ° C. for 20 hours to obtain a positive electrode active material.

【0212】このような正極活物質を用いること以外
は、前述した実施例1で説明したのと同様にして円筒形
リチウムイオン二次電池を製造した。
A cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in Example 1 except that such a positive electrode active material was used.

【0213】得られた実施例106〜120の二次電池
について、前述した実施例1で説明したのと同様にして
釘刺し試験による破裂・発火の有無と、釘刺し試験によ
る電池温度と、1サイクル目の放電容量(初期放電容
量)と、300サイクル後の放電容量の低下率と、5C
放電時の放電容量低下率と、放電レートが5Cのハイレ
ートサイクル時の放電容量低下率とを求め、その結果を
下記表12〜13に示す。
Regarding the obtained secondary batteries of Examples 106 to 120, in the same manner as described in Example 1 above, the presence or absence of rupture / ignition in the nail penetration test, the battery temperature in the nail penetration test, and 1 Discharge capacity at the cycle (initial discharge capacity), decrease rate of discharge capacity after 300 cycles, and 5C
The discharge capacity decrease rate during discharge and the discharge capacity decrease rate during a high rate cycle with a discharge rate of 5 C were determined, and the results are shown in Tables 12 to 13 below.

【0214】[0214]

【表12】 [Table 12]

【0215】[0215]

【表13】 [Table 13]

【0216】表12〜表13から明らかなように、前述
した化学式(6)で表わされる組成を有する複合酸化物
を正極活物質として含む実施例106〜120の二次電
池は、釘刺し試験において破裂及び発火がなく、また、
300サイクル後の放電容量低下率と、5C放電時の放
電容量低下率と、放電レートが5Cのハイレートサイク
ル時の放電容量低下率とを、比較例1〜13に比べて小
さくできることがわかる。
As is clear from Tables 12 to 13, the secondary batteries of Examples 106 to 120 containing the composite oxide having the composition represented by the chemical formula (6) as the positive electrode active material were subjected to the nail penetration test. No rupture or ignition, and
It can be seen that the discharge capacity decrease rate after 300 cycles, the discharge capacity decrease rate during 5C discharge, and the discharge capacity decrease rate during the high rate cycle with a discharge rate of 5C can be made smaller than those in Comparative Examples 1 to 13.

【0217】特に、Na、KまたはSを含有し、各元素
の含有量が1000〜2500ppmの範囲内にある正
極活物質を備える実施例107,108,113,11
4の二次電池は、各元素の含有量が1000〜2500
ppmを外れる実施例109,111,112に比較し
て、放電レートが5Cのハイレートサイクル時の放電容
量低下率を小さくすることができた。また、Caを50
0ppm以下の量で含有する正極活物質を備える実施例
106,110,115,116〜118の二次電池
は、ハイレート放電時とハイレートサイクル時の容量低
下率を10%以内にすることができた。
In particular, Examples 107, 108, 113, 11 having a positive electrode active material containing Na, K or S and having the content of each element within the range of 1000 to 2500 ppm.
In the secondary battery of No. 4, the content of each element is 1000 to 2500.
As compared with Examples 109, 111, and 112 that are out of ppm, the rate of decrease in discharge capacity during the high-rate cycle at a discharge rate of 5C could be reduced. Also, Ca is 50
The secondary batteries of Examples 106, 110, 115, 116 to 118 including the positive electrode active material contained in an amount of 0 ppm or less were able to make the capacity decrease rate during high rate discharge and high rate cycle within 10%. .

【0218】 (実施例121)<正極の作製>前述した実施例1で説
明したのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物粉末9
1重量%をアセチレンブラック2.5重量%、グラファ
イト3重量%、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重
量%と、N−メチルピロリドン(NMP)溶液を加えて
混合し、厚さ15μmのアルミニウム箔の集電体に塗布
し、乾燥後、プレスすることにより電極密度3.0g/
cm3の帯状の正極を作製した。
Example 121 <Production of Positive Electrode> Lithium-containing composite oxide powder 9 having the same composition as that described in Example 1 described above.
2.5% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) and 1% by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) solution were added and mixed to collect a 15 μm thick aluminum foil. The electrode density is 3.0 g /
A band-shaped positive electrode having a size of cm 3 was produced.

【0219】<負極の作製>3000℃で熱処理したメ
ソフェーズピッチ系炭素繊維(平均粒径25μm、平均
繊維長30μm)の粉末94重量%と、ポリフッ化ビニ
リデン(PVdF)6重量%と、N−メチルピロリドン
(NMP)溶液を加えて混合し、厚さ12μmの銅箔に
塗布し、乾燥後、プレスすることにより電極密度1.4
g/cm3の帯状の負極を作製した。
<Production of Negative Electrode> 94% by weight of powder of mesophase pitch carbon fiber (average particle diameter 25 μm, average fiber length 30 μm) heat-treated at 3000 ° C., 6% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF), and N-methyl Pyrrolidone (NMP) solution was added and mixed, applied to a copper foil with a thickness of 12 μm, dried and pressed to obtain an electrode density of 1.4.
A strip-shaped negative electrode of g / cm 3 was prepared.

【0220】<電極群の作製>前記正極、厚さ16μm
で、多孔度50%で、空気透過率200秒/100cm
3のポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレー
タ、前記負極、前記セパレータの順序に積層した後、渦
巻き状に捲回した。これを90℃で加熱プレスすること
により、幅30mmで、厚さ3.0mmの偏平状電極群
を作製した。得られた電極群を、厚さが40μmのアル
ミニウム箔と、前記アルミニウム箔の両面に形成された
ポリプロピレン層とから構成された厚さが0.1mmの
ラミネートフィルムパックに収納し、80℃で24時間
真空乾燥を施した。
<Production of Electrode Group> The positive electrode, thickness 16 μm
With a porosity of 50%, an air permeability of 200 seconds / 100 cm
The separator made of the polyethylene porous film of 3, the negative electrode, and the separator were laminated in this order, and then spirally wound. This was hot-pressed at 90 ° C. to prepare a flat electrode group having a width of 30 mm and a thickness of 3.0 mm. The obtained electrode group was stored in a laminate film pack having a thickness of 0.1 mm, which was composed of an aluminum foil having a thickness of 40 μm and a polypropylene layer formed on both surfaces of the aluminum foil, and was stored at 80 ° C. for 24 hours. It was vacuum dried for an hour.

【0221】<非水電解液(液状非水電解質)の調製>
エチレンカーボネート(EC)、γ−ブチロラクトン
(BL)及びビニレンカーボネート(VC)の混合溶媒
(体積比率24:75:1)に電解質としての四フッ化
ホウ酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解
することにより非水電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte (liquid non-aqueous electrolyte)>
1.5 mol / L of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte in a mixed solvent (volume ratio 24: 75: 1) of ethylene carbonate (EC), γ-butyrolactone (BL) and vinylene carbonate (VC). A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving.

【0222】前記電極群が収納されたラミネートフィル
ムパック内に前記非水電解液を注入した後、前記ラミネ
ートフィルムパックをヒートシールにより完全密閉し、
前述した図2、3に示す構造を有し、幅35mm、厚さ
3.2mm、高さ65mmの薄型リチウムイオン二次電
池を製造した。
After injecting the non-aqueous electrolyte into the laminate film pack containing the electrode group, the laminate film pack is completely sealed by heat sealing,
A thin lithium ion secondary battery having the structure shown in FIGS. 2 and 3 and having a width of 35 mm, a thickness of 3.2 mm and a height of 65 mm was manufactured.

【0223】(実施例122)前述した実施例27で説
明したのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正極
活物質として用いること以外は、前述した実施例121
で説明したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電池
を製造した。
(Example 122) The above-mentioned Example 121 except that a lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in Example 27 was used as the positive electrode active material.
A thin lithium-ion secondary battery was manufactured in the same manner as described above.

【0224】(実施例123)前述した実施例50で説
明したのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正極
活物質として用いること以外は、前述した実施例121
で説明したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電池
を製造した。
Example 123 The above-described Example 121 was repeated except that a lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in Example 50 was used as the positive electrode active material.
A thin lithium-ion secondary battery was manufactured in the same manner as described above.

【0225】(実施例124)前述した実施例70で説
明したのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正極
活物質として用いること以外は、前述した実施例121
で説明したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電池
を製造した。
(Example 124) The above-mentioned Example 121 except that a lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in the above-mentioned Example 70 was used as the positive electrode active material.
A thin lithium-ion secondary battery was manufactured in the same manner as described above.

【0226】(実施例125)前述した実施例90で説
明したのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正極
活物質として用いること以外は、前述した実施例121
で説明したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電池
を製造した。
(Example 125) The above-mentioned Example 121 except that a lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in the above-mentioned Example 90 was used as the positive electrode active material.
A thin lithium-ion secondary battery was manufactured in the same manner as described above.

【0227】(実施例126)前述した実施例106で
説明したのと同様な組成のリチウム含有複合酸化物を正
極活物質として用いること以外は、前述した実施例12
1で説明したのと同様にして薄型リチウムイオン二次電
池を製造した。
(Example 126) Example 126 described above except that a lithium-containing composite oxide having the same composition as that described in Example 106 was used as the positive electrode active material.
A thin lithium-ion secondary battery was manufactured in the same manner as described in 1.

【0228】<釘刺し試験>得られた実施例121〜1
26の二次電池について、釘刺し試験を行った。まず、
これらの二次電池に充電を施した。充電は、各二次電池
の設計定格容量の0.2Cに相当する電流値で4.2V
まで行った後、4.2Vの定電圧で保持し、計8時間行
った。4.2V充電後、釘刺し試験で安全性を検討し
た。試験に用いた釘は直径2mmで、釘速度が135m
m/sであった。また、釘刺し試験での電池の温度上昇
は、電池外面に張り付けられている熱電対により測定し
た。釘刺し試験による破裂・発火の有無と、釘刺し試験
による電池温度を下記表14に示す。
<Nail Pricking Test> Obtained Examples 121 to 1
A nail penetration test was performed on 26 secondary batteries. First,
These secondary batteries were charged. Charging is 4.2V at a current value equivalent to 0.2C of the rated design capacity of each secondary battery.
After that, the voltage was maintained at a constant voltage of 4.2 V, and the operation was performed for a total of 8 hours. After charging to 4.2V, safety was examined by a nail penetration test. The nail used for the test has a diameter of 2 mm and a nail speed of 135 m.
It was m / s. The temperature rise of the battery in the nail penetration test was measured by a thermocouple attached to the outer surface of the battery. Table 14 below shows the presence or absence of rupture / ignition in the nail penetration test and the battery temperature in the nail penetration test.

【0229】<300サイクル後の放電容量低下率>実
施例121〜126の二次電池について、室温で充放電
サイクル試験を実施し、300サイクル後の放電容量の
低下率を求め、その結果を下記表14に示す。充放電サ
イクル試験での充電は、設計定格容量の0.5Cに相当
する電流値で4.2Vまで行った後、4.2Vの定電圧
で保持し、計5時間行った。放電は、同じ電流値で2.
7Vまで行った。放電と充電の問に30分の休止時間を
設けた。
<Discharge Capacity Reduction Rate after 300 Cycles> The secondary batteries of Examples 121 to 126 were subjected to a charge / discharge cycle test at room temperature to obtain the discharge capacity reduction rate after 300 cycles, and the results are shown below. It shows in Table 14. Charging in the charge / discharge cycle test was performed for 5 hours in total by maintaining a constant voltage of 4.2V after performing up to 4.2V at a current value corresponding to the design rated capacity of 0.5C. Discharge is the same current value 2.
It went to 7V. A 30-minute rest time was provided for discharging and charging.

【0230】<ハイレート放電特性(放電レート特性)
>実施例121〜126の二次電池について、設計定格
容量の0.5Cに相当する電流で4.2Vまで充電した
後、4.2Vの定電圧で保持することにより、合計5時
間の充電を行った。30分後、0.5Cに相当する電流
値で2.7Vまで放電した。この時の放電容量を初期放
電容量とする。次いで、設計定格容量の0.5Cに相当
する電流で4.2Vまで充電した後、4.2Vの定電圧
で保持することにより、合計5時間の充電を行った。3
0分後、5Cに相当する電流値で2.7Vまで放電し
た。この5C放電した時の放電容量と初期放電容量とを
比較し、5C放電時の減少容量の初期放電容量に占める
割合(%)をハイレート放電特性(放電レート特性)と
し、下記表14に示す。
<High-rate discharge characteristic (discharge rate characteristic)
> Regarding the secondary batteries of Examples 121 to 126, after charging up to 4.2V with a current corresponding to the designed rated capacity of 0.5C, the battery is held at a constant voltage of 4.2V, so that a total of 5 hours of charging is performed. went. After 30 minutes, the battery was discharged to 2.7V with a current value corresponding to 0.5C. The discharge capacity at this time is defined as the initial discharge capacity. Next, the battery was charged to 4.2 V with a current corresponding to the designed rated capacity of 0.5 C, and then held at a constant voltage of 4.2 V, whereby charging was performed for a total of 5 hours. Three
After 0 minutes, the battery was discharged to 2.7V with a current value corresponding to 5C. The discharge capacity at the time of 5C discharge is compared with the initial discharge capacity, and the ratio (%) of the reduced capacity at the time of 5C discharge to the initial discharge capacity is defined as a high rate discharge characteristic (discharge rate characteristic) and shown in Table 14 below.

【0231】<大電流放電(ハイレート放電)条件での
充放電サイクル特性>実施例121〜126の二次電池
について、設計定格容量の0.5Cに相当する電流で
4.2Vまで充電した後、4.2Vの定電圧で保持する
ことにより、合計5時間の充電を行った。30分後、5
Cに相当する電流値で2.7Vまで放電した。この充放
電を100回繰り返した後の放電容量を測定し、100
サイクル後の放電時の減少容量の初期放電容量に占める
割合を、ハイレートサイクル特性とし、下記表14に示
す。
<Charge / Discharge Cycle Characteristics under High-Current Discharge (High Rate Discharge) Conditions> The secondary batteries of Examples 121 to 126 were charged to 4.2 V with a current corresponding to the designed rated capacity of 0.5 C, and Charging was performed for a total of 5 hours by holding the battery at a constant voltage of 4.2V. 30 minutes later, 5
It was discharged to 2.7 V with a current value corresponding to C. After repeating this charging and discharging 100 times, the discharge capacity was measured and
The ratio of the reduced capacity at the time of discharge after the cycle to the initial discharge capacity is shown in Table 14 below as high rate cycle characteristics.

【0232】[0232]

【表14】 [Table 14]

【0233】表14から明らかなように、前述した化学
式(1)〜(6)で表わされる組成を有するリチウム含
有複合酸化物を活物質として含む実施例121〜126
の薄型二次電池は、釘刺し試験において破裂、発火がな
く、温度上昇を抑制でき、安全性に優れていることがわ
かる。また、実施例121〜126の薄型二次電池は、
充放電サイクル特性と、放電レート特性と、ハイレート
サイクル特性に優れることがわかる。
As is clear from Table 14, Examples 121 to 126 containing the lithium-containing composite oxide having the composition represented by the above chemical formulas (1) to (6) as an active material.
It can be seen that the thin secondary battery of No. 1 does not burst or ignite in the nail penetration test, can suppress the temperature rise, and is excellent in safety. Further, the thin secondary batteries of Examples 121 to 126 are
It can be seen that the charge / discharge cycle characteristics, the discharge rate characteristics, and the high rate cycle characteristics are excellent.

【0234】上記実施例に示すリチウムイオン二次電池
は、電解液に有機溶剤を使用するため、破裂、発火を抑
制する必要がある。この破裂、発火を抑制するために
は、電解液に使用する有機溶剤の種類に依存するが、電
池の温度上昇を150℃以下、好ましくは110℃以下
にすることが好ましい。110℃を超えると、破裂、発
火に至る可能性があり、実施例1〜126の場合、電池
温度は110℃以下になっており、破裂、発火に至って
いない。一方、比較例2,4,6,8〜12では電池温
度が急激に上昇して400℃以上となり、破裂、発火に
至った。
Since the lithium ion secondary battery shown in the above embodiment uses an organic solvent as an electrolytic solution, it is necessary to suppress rupture and ignition. In order to suppress the rupture and the ignition, it is preferable that the temperature rise of the battery is 150 ° C. or lower, preferably 110 ° C. or lower, though it depends on the kind of the organic solvent used in the electrolytic solution. If it exceeds 110 ° C, there is a possibility of rupture and ignition, and in the case of Examples 1-126, the battery temperature is 110 ° C or lower, and rupture and ignition have not occurred. On the other hand, in Comparative Examples 2, 4, 6, 8 to 12, the battery temperature rapidly increased to 400 ° C. or higher, leading to rupture and ignition.

【0235】なお、前述した実施例においては、円筒形
リチウムイオン二次電池と薄型リチウムイオン二次電池
に適用した例を説明したが、本発明に係わるリチウムイ
オン二次電池の形態は円筒形および薄型に限定されるも
のではなく、円筒形及び薄型の他に角型、ボタン型など
にすることができる。また、外装材として、金属缶の代
わりにラミネートフィルムを使用することができる。
In the above-mentioned embodiments, the examples applied to the cylindrical lithium ion secondary battery and the thin lithium ion secondary battery have been described. The lithium ion secondary battery according to the present invention has a cylindrical shape and The shape is not limited to a thin shape, but may be a rectangular shape, a button shape, etc. in addition to a cylindrical shape and a thin shape. A laminate film can be used as the exterior material instead of the metal can.

【0236】[0236]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、釘
刺し試験における破裂および発火を防止することがで
き、かつハイレート放電特性(放電レート特性)を向上
することが可能な正極活物質と、この正極活物質を備え
るリチウムイオン二次電池を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, a positive electrode active material capable of preventing rupture and ignition in a nail penetration test and improving high rate discharge characteristics (discharge rate characteristics). And, a lithium ion secondary battery including this positive electrode active material can be provided.

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

【図1】本発明に係るリチウムイオン二次電池の一例で
ある円筒形リチウムイオン二次電池を示す部分切欠斜視
図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical lithium ion secondary battery as an example of the lithium ion secondary battery according to the present invention.

【図2】本発明に係るリチウムイオン二次電池の一例で
ある薄型リチウムイオン二次電池を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a thin lithium-ion secondary battery which is an example of the lithium-ion secondary battery according to the present invention.

【図3】図2のA部を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion A of FIG.

【図4】実施例1のリチウムイオン二次電池に含まれる
リチウム含有複合酸化物の結晶構造を示す模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a crystal structure of a lithium-containing composite oxide contained in the lithium-ion secondary battery of Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、 2…絶縁体、 3…電極群、 4…正極、 5…セパレータ、 6…負極。 1 ... container, 2 ... insulator, 3 ... electrode group, 4 ... Positive electrode, 5 ... Separator, 6 ... Negative electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 秀夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 久保 光一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平11−345615(JP,A) 特開2000−21402(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hideo Iwasaki, 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa, Toshiba Research and Development Center, Inc. (72) Koichi Kubo, Komu-shi Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Toshiba Research & Development Center Co., Ltd. (56) Reference JP-A-11-345615 (JP, A) JP-A-2000-21402 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) ) H01M 4/58

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の化学式(1)で表わされる組成を
有する複合酸化物を含有することを特徴とする正極活物
質。 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A (1) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示し、前記AはNa、K及びSよりなる群から選ばれる
少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸化物中のN
a含有量、K含有量、S含有量は、それぞれ、600p
pm以上、3000ppm以下の範囲内である。
1. A positive electrode active material comprising a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (1). Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A (1) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and the composite oxide N in
The a content, K content, and S content are each 600 p
It is in the range of pm or more and 3000 ppm or less.
【請求項2】 下記の化学式(2)で表わされる組成を
有する複合酸化物を含有することを特徴とする正極活物
質。 Lix(Ni1-yMe1y)(O2-zz)+A+bB (2) 但し、前記Me1はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、
Mo、Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、R
e、Pb及びBiよりなる群から選択される少なくとも
1種類の元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりな
る群から選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、
モル比x、y及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦y≦0.5、0.01≦z≦0.5を
示し、前記AはNa、K及びSよりなる群から選ばれる
少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸化物中のN
a含有量、K含有量、S含有量は、それぞれ、600p
pm以上、3000ppm以下の範囲内で、前記BはS
i及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類
の元素を含み、前記複合酸化物中の前記Bの含有量bは
20ppm以上、500ppm以下の範囲内である。
2. A positive electrode active material containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (2). Li x (Ni 1-y Me1 y ) (O 2-z X z ) + A + bB (2) where Me 1 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Co, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb,
Mo, Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, R
e, at least one element selected from the group consisting of Pb and Bi, X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I,
The molar ratios x, y and z are 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ y ≦ 0.5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and the composite oxide N in
The a content, K content, and S content are each 600 p
Within the range of pm or more and 3000 ppm or less, B is S
The composite oxide contains at least one element selected from the group consisting of i and Fe, and the content b of B in the composite oxide is in the range of 20 ppm to 500 ppm.
【請求項3】 下記の化学式(3)で表わされる組成を
有する複合酸化物を含有することを特徴とする正極活物
質。 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A (3) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示し、前記AはNa、K及
びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を
含み、前記複合酸化物中のNa含有量、K含有量、S含
有量は、それぞれ、600ppm以上、3000ppm
以下の範囲内である。
3. A positive electrode active material containing a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (3). Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A (3) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and Na content, K content in the composite oxide, S content is 600 ppm or more and 3000 ppm, respectively
It is within the following range.
【請求項4】 下記の化学式(4)で表わされる組成を
有する複合酸化物を含有することを特徴とする正極活物
質。 Lix(Ni1-v-sCovMe2s)(O2-zz)+A+bB (4) 但し、前記Me2はB、Mg、Al、Sc、Ti、V、C
r、Mn、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、
Tc、Ru、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Pb
及びBiよりなる群から選択される少なくとも1種類の
元素で、前記XはF、Cl、Br及びIよりなる群から
選ばれる少なくとも1種類のハロゲン元素で、モル比
x、v、s及びzは、それぞれ、0.02≦x≦1.
3、0.005≦v≦0.5、0.005≦s≦0.
5、0.01≦z≦0.5を示し、前記AはNa、K及
びSよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を
含み、前記複合酸化物中のNa含有量、K含有量、S含
有量は、それぞれ、600ppm以上、3000ppm
以下の範囲内で、前記BはSi及びFeよりなる群から
選択される少なくとも1種類の元素を含み、前記複合酸
化物中の前記Bの含有量bは20ppm以上、500p
pm以下の範囲内である。
4. A positive electrode active material comprising a composite oxide having a composition represented by the following chemical formula (4). Li x (Ni 1-vs Co v Me2 s ) (O 2-z X z ) + A + bB (4) where Me 2 is B, Mg, Al, Sc, Ti, V, C
r, Mn, Cu, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo,
Tc, Ru, Sn, La, Hf, Ta, W, Re, Pb
And Bi at least one element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and X is at least one halogen element selected from the group consisting of F, Cl, Br and I, and the molar ratios x, v, s and z are , 0.02 ≦ x ≦ 1.
3, 0.005 ≦ v ≦ 0.5, 0.005 ≦ s ≦ 0.
5, 0.01 ≦ z ≦ 0.5, A contains at least one element selected from the group consisting of Na, K and S, and Na content, K content in the composite oxide, S content is 600 ppm or more and 3000 ppm, respectively
Within the following range, B contains at least one element selected from the group consisting of Si and Fe, and the content b of B in the composite oxide is 20 ppm or more and 500 p.
It is within the range of pm or less.
【請求項5】 前記複合酸化物中の前記Bの含有量bは
20ppm以上、250ppm以下の範囲内であること
を特徴とする請求項2または4いずれか1項記載の正極
活物質。
5. The positive electrode active material according to claim 2, wherein the content b of B in the composite oxide is in the range of 20 ppm or more and 250 ppm or less.
【請求項6】 前記元素AにCaがさらに含まれ、前記
複合酸化物中のCa含有量は、500ppm以下の範囲
内であることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記
載の正極活物質。
6. The positive electrode according to claim 1, wherein the element A further contains Ca, and the Ca content in the composite oxide is within a range of 500 ppm or less. Active material.
【請求項7】 前記元素Aは、CaとNaとSか、Na
とCaか、SとCaを含む請求項6記載の正極活物質。
7. The element A is Ca, Na and S, or Na
7. The positive electrode active material according to claim 6, wherein the cathode active material contains Ca and S or S and Ca.
【請求項8】 前記複合酸化物中のNa含有量、K含有
量、S含有量は、それぞれ、1000ppm以上、25
00ppm以下の範囲内であることを特徴とする請求項
1〜7いずれか1項記載の正極活物質。
8. The Na content, K content, and S content in the composite oxide are 1000 ppm or more and 25, respectively.
The positive electrode active material according to any one of claims 1 to 7, which is in a range of 00 ppm or less.
【請求項9】 前記元素Aの少なくとも一部は、前記複
合酸化物の結晶粒の境界に存在する三重点に析出してい
ることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載の正
極活物質。
9. The positive electrode according to claim 1, wherein at least a part of the element A is deposited at a triple point existing at a boundary between crystal grains of the composite oxide. Active material.
【請求項10】 請求項1〜9いずれか1項記載の正極
活物質を含む正極と、 負極と、 非水電解質とを具備することを特徴とするリチウムイオ
ン二次電池。
10. A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode containing the positive electrode active material according to claim 1, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte.
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EP1808918B1 (en) * 2004-11-02 2011-10-12 JX Nippon Mining & Metals Corporation Positive electrode material for lithium secondary battery and method for producing same
JP2008071746A (en) * 2006-08-14 2008-03-27 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
TW200840121A (en) * 2007-03-30 2008-10-01 Nippon Chemical Ind Lithium transition metal complex oxide for lithium ion secondary battery cathode active material and method for producing the same, lithium ion secondary battery cathode active material, and lithium ion secondary battery
JP5817143B2 (en) * 2010-02-23 2015-11-18 戸田工業株式会社 Positive electrode active material precursor particle powder, positive electrode active material particle powder, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6090661B2 (en) * 2012-06-20 2017-03-08 株式会社Gsユアサ Positive electrode active material for lithium secondary battery, precursor of the positive electrode active material, electrode for lithium secondary battery, lithium secondary battery
JP2015118892A (en) * 2013-12-20 2015-06-25 株式会社Gsユアサ Positive electrode active material for lithium secondary batteries, precursor of positive electrode active material for lithium secondary batteries, lithium secondary battery electrode, lithium secondary battery, and battery module
WO2018092359A1 (en) * 2016-11-15 2018-05-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 Positive electrode active material for batteries, and battery
US20220169505A1 (en) * 2019-03-13 2022-06-02 Eastman Chemical Company Processes useful in the manufacture of cyclododecasulfur

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