JP4591716B2 - Lithium transition metal compound powder for positive electrode material of lithium secondary battery, production method thereof, spray-dried product, and calcined precursor, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same - Google Patents

Lithium transition metal compound powder for positive electrode material of lithium secondary battery, production method thereof, spray-dried product, and calcined precursor, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same Download PDF

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Description

本発明は、リチウム二次電池正極材料として用いられるリチウム遷移金属系化合物粉体、その製造方法、噴霧乾燥体、および焼成前駆体と、このリチウム遷移金属系化合物粉体を用いたリチウム二次電池用正極、並びにこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium transition metal-based compound powder used as a positive electrode material for a lithium secondary battery, a method for producing the same, a spray-dried body, and a firing precursor, and a lithium secondary battery using the lithium transition metal-based compound powder The present invention relates to a positive electrode for a battery and a lithium secondary battery including the positive electrode for a lithium secondary battery.

リチウム二次電池は、エネルギー密度及び出力密度等に優れ、小型、軽量化に有効であるため、ノート型パソコン、携帯電話及びハンディビデオカメラ等の携帯機器の電源としてその需要は急激な伸びを示している。リチウム二次電池はまた、電気自動車や電力のロードレベリング等の電源としても注目されており、近年ではハイブリッド電気自動車用電源としての需要が急速に拡大しつつある。特に電気自動車用途においては、低コスト、安全性、寿命(特に高温下)、負荷特性に優れることが必要であり、材料面での改良が望まれている。   Lithium secondary batteries are excellent in energy density and output density, and are effective in reducing the size and weight. Therefore, the demand for power supplies for portable devices such as notebook computers, mobile phones, and handy video cameras is growing rapidly. ing. Lithium secondary batteries are also attracting attention as power sources for electric vehicles and power load leveling, and in recent years, demand for power sources for hybrid electric vehicles is rapidly expanding. In particular, in electric vehicle applications, it is necessary to be excellent in low cost, safety, life (particularly under high temperature) and load characteristics, and improvements in materials are desired.

リチウム二次電池を構成する材料のうち、正極活物質材料としては、リチウムイオンを脱離・挿入可能な機能を有する物質が使用可能である。これら正極活物質材料は種々あり、それぞれ特徴を持っている。また、性能改善に向けた共通の課題として負荷特性向上が挙げられ、材料面での改良が強く望まれている。
さらに、低コスト、安全性、寿命(特に高温下)にも優れた、性能バランスの良い材料が求められている。
Among the materials constituting the lithium secondary battery, as the positive electrode active material, a substance having a function capable of desorbing and inserting lithium ions can be used. There are various types of these positive electrode active material materials, each having its own characteristics. In addition, a common problem for improving performance is to improve load characteristics, and improvements in materials are strongly desired.
Furthermore, there is a demand for a material with a good performance balance that is excellent in low cost, safety, and life (particularly under high temperatures).

現在、リチウム二次電池用の正極活物質材料としては、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物、層状リチウムニッケル系複合酸化物、層状リチウムコバルト系複合酸化物などが実用化されている。これらのリチウム含有複合酸化物を用いたリチウム二次電池は、いずれも特性面で利点と欠点を有する。即ち、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物は、安価かつ合成が比較的容易であり、電池とした時の安全性に優れる一方、容量が低く、高温特性(サイクル、保存)が劣る。層状リチウムニッケル系複合酸化物は、容量が高く、高温特性に優れる反面、合成が難しく、電池とした時の安全性に劣り、保管にも注意を要する等の欠点を抱えている。層状リチウムコバルト系複合酸化物は、合成が容易かつ電池性能バランスが優れているため、携帯機器用の電源として広く用いられているが、安全性が不十分な点や高コストである点が大きな欠点となっている。   Currently, lithium manganese composite oxides having a spinel structure, layered lithium nickel composite oxides, layered lithium cobalt composite oxides, and the like have been put into practical use as positive electrode active material materials for lithium secondary batteries. All of the lithium secondary batteries using these lithium-containing composite oxides have advantages and disadvantages in terms of characteristics. That is, a lithium manganese composite oxide having a spinel structure is inexpensive and relatively easy to synthesize, and is excellent in safety when used as a battery, but has a low capacity and inferior high-temperature characteristics (cycle and storage). Layered lithium-nickel composite oxides have high capacity and excellent high-temperature characteristics, but are difficult to synthesize, have inferior safety when used as batteries, and have drawbacks such as requiring careful storage. Layered lithium cobalt-based composite oxides are widely used as power sources for portable devices because they are easy to synthesize and have an excellent balance of battery performance. However, they are not sufficient in safety and costly. It is a drawback.

こうした現状において、これらの正極活物質材料が抱えている欠点が克服乃至は極力低減され、かつ電池性能バランスに優れる活物質材料の有力候補として、層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物が提案されている。特に近年における低コスト化要求、高電圧化要求、安全化要求の高まりの中で、いずれの要求にも応え得る正極活物質材料として有望視されている。   Under such circumstances, lithium nickel manganese cobalt-based composite oxides having a layered structure have been overcome as disadvantages of these positive electrode active material materials as a potential candidate for active material materials that can overcome or be reduced as much as possible and have an excellent battery performance balance. Proposed. Particularly, in recent years, demands for lowering costs, higher voltages, and increasing safety demands are promising as positive electrode active material materials that can meet any of the demands.

ただし、その低コスト化、高電圧化、及び安全性の程度は、組成比によって変化するため、更なる低コスト化、より高い上限電圧を設定しての使用、より高い安全性の要求に対しては、マンガン/ニッケル原子比を1以上としたり、コバルト比率を低減させたりするなど、限られた組成範囲のものを選択して使用する必要がある。しかしながら、このような組成範囲のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を正極材料として使用したリチウム二次電池は、レートや出力特性等の負荷特性が低下するため、実用化に際しては
、更なる改良が必要であった。
However, the degree of cost reduction, higher voltage, and safety varies depending on the composition ratio. Therefore, further cost reduction, use with a higher upper limit voltage, and higher safety requirements Therefore, it is necessary to select and use one having a limited composition range, such as setting the manganese / nickel atomic ratio to 1 or more, or reducing the cobalt ratio. However, a lithium secondary battery using a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide having such a composition range as a positive electrode material has reduced load characteristics such as rate and output characteristics. It was necessary.

従来、マンガン/ニッケル原子比が1以上かつコバルト比率が、本発明が規定する値以下まで低減された組成範囲のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物について、特許文献1〜3、非特許文献1〜24に開示されている。
しかしながら、特許文献1〜3、非特許文献1〜24によれば、本発明が規定するところの活物質粒子の細孔制御に関する記載がなく、本発明における電池性能の改善を図るための必要条件を満たしておらず、これらの技術だけでは本発明が示すところの電池性能の改善を図ることは極めて困難である。
Conventionally, with respect to lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having a composition range in which the manganese / nickel atomic ratio is 1 or more and the cobalt ratio is reduced to a value defined by the present invention or less, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 24.
However, according to Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 24, there is no description relating to pore control of active material particles as defined by the present invention, and the necessary conditions for improving battery performance in the present invention. Therefore, it is extremely difficult to improve the battery performance as shown by the present invention only with these technologies.

一方、特許文献4には、Co、Ni,Mnの群から選ばれる1種以上の元素とリチウムとを主成分とするリチウム複合酸化物からなる多孔質の粒子であって、水銀圧入法による細孔分布測定での細孔平均径が0.1〜1μmの範囲であり、0.01〜1μmの径をもつ細孔の容積の合計が0.01cm/g以上である粒子を非水系二次電池用正極活物質に用いることが開示されており、これにより、正極への正極活物質の充填性を損なうことなく電池の負荷特性を高めることができると記載されている。 On the other hand, Patent Document 4 discloses porous particles made of a lithium composite oxide mainly composed of one or more elements selected from the group consisting of Co, Ni, and Mn, and lithium. Particles having an average pore diameter in the pore distribution measurement in the range of 0.1 to 1 μm and a total volume of pores having a diameter of 0.01 to 1 μm being 0.01 cm 3 / g or more are non-aqueous. It is disclosed that it can be used as a positive electrode active material for a secondary battery, and this can improve the load characteristics of the battery without impairing the filling property of the positive electrode active material into the positive electrode.

しかしながら、特許文献4に記載されたリチウム複合酸化物粒子においては、塗布性は改善されるものの、依然として負荷特性が十分でないという課題があった。
これに対し、特許文献5には、水銀圧入法による測定において、特定の高圧負荷条件下における水銀圧入量が所定の上限値以下であるリチウム複合酸化物粒子であって、且つ、前記の水銀圧入量が所定の下限値以上であるか、平均細孔半径が所定の範囲内であるとともに、細孔分布曲線において従来のメインピークの他に、特定の細孔半径領域にピークトップが存在するサブピークを有するリチウム複合酸化物粒子が、リチウム二次電池の正極材として利用した場合に、リチウム二次電池の低温負荷特性を改善することができるとともに、正極作製時の塗布性にも優れ、好適なリチウム二次電池正極材となり得ると記載されている。
However, the lithium composite oxide particles described in Patent Document 4 have a problem that the load characteristics are still insufficient, although the applicability is improved.
On the other hand, Patent Document 5 discloses lithium composite oxide particles whose mercury intrusion amount under a specific high-pressure load condition is not more than a predetermined upper limit in the measurement by mercury intrusion method, and the mercury intrusion described above. A sub-peak whose amount is equal to or greater than a predetermined lower limit or whose average pore radius is within a predetermined range, and in which the peak top exists in a specific pore radius region in addition to the conventional main peak in the pore distribution curve When the lithium composite oxide particles having a lithium secondary oxide particle are used as a positive electrode material for a lithium secondary battery, the low temperature load characteristics of the lithium secondary battery can be improved, and the coating property at the time of producing the positive electrode is excellent and suitable. It is described that it can be a positive electrode material for a lithium secondary battery.

しかしながら、特許文献5に記載されたリチウム複合酸化物粒子においては、コバルト比率の比較的多い組成では改善効果を示すものの、本発明が規定する組成範囲に対しては依然として負荷特性が十分でないという課題があった。
特開2004−6267 US6,680,143B2 特許第3571671号 特許第3110728号 特開2005−123179 Electrochem.Solid-State Lett.,4(2001)A191-A194 J.Power sources,119-121(2003)166 J.Power sources,129(2004)288 Electrochem.Solid-State Lett.,7(2004)A167 J.Power sources,119-121(2003)161 Solid State Ionics,164(2003)43 J.Electrochem.Soc.,149(2002)A815 Electrochem.Com.6(2004)1085 J.Mater.Chem.,14(2004)1424 Chem.Mater.16(2004)1996 Solid State Ionics,176(2005)1035 Electrochem.Solid-State Lett.,7(2004)A290 Electrochem.Solid-State Lett.,7(2004)A294 J.Electrochem.Soc.,149(2002)A778 J.Power sources,146(2005)598 J.Power sources,112(2002)634 J.Electrochem.Soc.,149(2002)A1332 J.Power sources,112(2002)41 J.Power sources,119-121(2003)150 J.Electrochem.Soc.,152(2005)A746 J.Electrochem.Soc.,151(2004)A504 Electrochemistry,71(2003)1214 J.Electrochem.Soc.,152(2005)A566 J.Electrochem.Soc.,150(2003)A1299
However, the lithium composite oxide particles described in Patent Document 5 show an improvement effect with a composition having a relatively large cobalt ratio, but the load characteristics are still insufficient for the composition range defined by the present invention. was there.
JP2004-6267 US6,680,143B2 Japanese Patent No. 3571671 Japanese Patent No. 3110728 JP-A-2005-123179 Electrochem.Solid-State Lett., 4 (2001) A191-A194 J. Power sources, 119-121 (2003) 166 J. Power sources, 129 (2004) 288 Electrochem.Solid-State Lett., 7 (2004) A167 J. Power sources, 119-121 (2003) 161 Solid State Ionics, 164 (2003) 43 J. Electrochem. Soc., 149 (2002) A815 Electrochem.Com. 6 (2004) 1085 J. Mater. Chem., 14 (2004) 1424 Chem. Mater. 16 (2004) 1996 Solid State Ionics, 176 (2005) 1035 Electrochem.Solid-State Lett., 7 (2004) A290 Electrochem.Solid-State Lett., 7 (2004) A294 J. Electrochem. Soc., 149 (2002) A778 J. Power sources, 146 (2005) 598 J. Power sources, 112 (2002) 634 J. Electrochem. Soc., 149 (2002) A1332 J. Power sources, 112 (2002) 41 J. Power sources, 119-121 (2003) 150 J. Electrochem. Soc., 152 (2005) A746 J. Electrochem. Soc., 151 (2004) A504 Electrochemistry, 71 (2003) 1214 J. Electrochem. Soc., 152 (2005) A566 J. Electrochem. Soc., 150 (2003) A1299

即ち、本発明の目的は、リチウム二次電池正極材料としての使用において、レート・出力特性といった負荷特性の向上が図られ、さらに好ましくは低コスト化、耐高電圧化及び高安全性化との両立が可能なリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及びその製造方法と、このリチウム遷移金属系化合物粉体を用いたリチウム二次電池用正極、並びにこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池を提供することにある。   That is, the object of the present invention is to improve load characteristics such as rate and output characteristics when used as a positive electrode material for a lithium secondary battery, and more preferably to reduce costs, increase voltage resistance, and increase safety. Lithium transition metal-based compound powder for lithium secondary battery positive electrode material and method for producing the same, positive electrode for lithium secondary battery using this lithium transition metal-based compound powder, and positive electrode for lithium secondary battery It is providing a lithium secondary battery provided with.

本発明者らは、上記課題を達成すべく、鋭意検討の結果、リチウム遷移金属系化合物において、水銀圧入法による昇圧時の水銀圧入量が上記範囲となるように粉体性状に制御し、かつ細孔分布曲線のピークが上記のような特徴を有するように制御することにより、リチウム二次電池正極材料として、低コスト化、耐高電圧化、高安全化に加え、レートや出力特性といった負荷特性の向上との両立が可能なリチウム遷移金属系化合物粉体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have controlled the powder properties so that the mercury intrusion amount during pressurization by the mercury intrusion method is within the above range in the lithium transition metal compound, and By controlling so that the peak of the pore distribution curve has the characteristics as described above, as a lithium secondary battery positive electrode material, in addition to cost reduction, high voltage resistance, high safety, load such as rate and output characteristics The inventors have found that lithium transition metal-based compound powders that can be compatible with improved characteristics can be obtained, and the present invention has been completed.

即ち、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、水銀圧入法による水銀圧入曲線において、圧力3.86kPaから413MPaまでの昇圧時における水銀圧入量が、0.8cm/g以上、3cm/g以下であり、嵩密度が0.5〜1.5g/cm であることを特徴とする(請求項1)。
ここで、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、水銀圧入法による細孔分布曲線が、細孔半径300nm以上、1000nm以下にピークトップが存在するメインピークを有し、かつ細孔半径80nm以上、300nm未満にピークトップが存在するサブピークを有さないことが好ましい(請求項2)。
That is, the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a mercury intrusion amount of 0.8 cm 3 in a mercury intrusion curve by a mercury intrusion method at a pressure of 3.86 kPa to 413 MPa. / g or more, 3 cm 3 / g Ri der hereinafter, bulk density and wherein 0.5 to 1.5 g / cm 3 der Rukoto (claim 1).
Here, the lithium transition metal-based compound powder of the present invention has a main distribution peak in a pore distribution curve by a mercury intrusion method having a peak top at a pore radius of 300 nm or more and 1000 nm or less, and a pore radius of 80 nm. As described above, it is preferable not to have a sub-peak in which a peak top exists below 300 nm.

また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、水銀圧入法による細孔分布曲線において、細孔半径300nm以上、1000nm以下にピークトップが存在するメインピークに係る細孔容量が0.5cm/g以上、1.5cm/g以下であることが好ましい(請求項3)。
また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定されたメジアン径が0.6μm以上、5μm以下であることが好ましい(請求項4)。
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention has a pore volume of 0.5 cm 3 related to a main peak having a peak top at a pore radius of 300 nm or more and 1000 nm or less in a pore distribution curve by a mercury intrusion method. / G or more and 1.5 cm 3 / g or less is preferable (Claim 3).
The lithium transition metal compound powder of the present invention is ultrasonically dispersed for 5 minutes using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device with a refractive index of 1.24 and a particle size standard as a volume standard. It is preferable that the median diameter measured after output 30 W and frequency 22.5 kHz is 0.6 μm or more and 5 μm or less.

また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体が下記組成式(I)で表されるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物であることが好ましい(請求項5)。
Li[Liz/(2+z){(LiNi(1−3x)/2Mn(1+x)/21−yCo}2/(2+z)]O…組成式(I)
(但し、 0≦x≦0.33
0≦y≦0.2
−0.02≦z≦0.2(1−y)(1−3x))
また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、その嵩密度が0.5〜1.5g/cmであることが好ましい(請求項6)。
Moreover, it is preferable that the lithium transition metal type compound powder of the present invention is a lithium nickel manganese cobalt type composite oxide represented by the following composition formula (I).
Li [Li z / (2 + z) {(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) 1-y Co y } 2 / (2 + z) ] O 2 ... composition formula (I )
(However, 0 ≦ x ≦ 0.33
0 ≦ y ≦ 0.2
−0.02 ≦ z ≦ 0.2 (1-y) (1-3x))
Further, the lithium transition metal-based compound powder of the present invention preferably has a bulk density of 0.5 to 1.5 g / cm 3 (Claim 6).

また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、BET比表面積が1.5〜5m/gであることが好ましい(請求項7)。
また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、その含有炭素濃度をC(重量%)とした時、C値が0.005重量%以上、0.2重量%以下であることが好ましい(請求項8)。
The lithium transition metal compound powder of the present invention preferably has a BET specific surface area of 1.5 to 5 m 2 / g (Claim 7).
Further, the lithium transition metal compound powder of the present invention preferably has a C value of 0.005 wt% or more and 0.2 wt% or less when the content carbon concentration is C (wt%) ( Claim 8).

本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法は、リチウム化合物、及び少なくとも一種以上の遷移金属化合物を、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを噴霧乾燥して得られた噴霧乾燥体を酸素含有ガス雰囲気中で焼成することを特徴とする(請求項9) The method for producing a lithium transition metal compound powder of the present invention is obtained by pulverizing a lithium compound and at least one or more transition metal compounds in a liquid medium, and spray-drying a slurry in which these are uniformly dispersed. The spray-dried product is fired in an oxygen-containing gas atmosphere (claim 9) .

本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法において、リチウム化合物が炭酸リチウムであることが好ましい(請求項13) In the method for producing a lithium transition metal compound powder according to the present invention, the lithium compound is preferably lithium carbonate .

本発明のリチウム二次電池用正極は、このような本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体と結着剤とを含有する正極活物質層を集電体上に有することを特徴とする(請求項11)。
本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵・放出可能な負極、リチウム塩を含有する非水電解質、及びリチウムを吸蔵・放出可能な正極を備えたリチウム二次電池であって、正極としてこのような本発明のリチウム二次電池用正極を用いたことを特徴とする(請求項12)。
The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention has a positive electrode active material layer containing such a lithium transition metal-based compound powder of the present invention and a binder on a current collector (claim). Item 11 ).
The lithium secondary battery of the present invention is a lithium secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium. Such a positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention is used (claim 12 ).

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物は、リチウム二次電池正極材料として用いた場合、低コスト化及び高安全性化と負荷特性の向上との両立を図ることができる。このため、本発明によれば、安価で安全性が高く、しかも高い充電電圧で使用しても、性能の優れたリチウム二次電池が提供される。   When the lithium transition metal-based compound for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is used as a lithium secondary battery positive electrode material, it is possible to achieve both reduction in cost and safety and improvement in load characteristics. For this reason, according to the present invention, a lithium secondary battery that is inexpensive, highly safe, and excellent in performance even when used at a high charging voltage is provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に特定はされない。
[リチウム遷移金属系化合物粉体]
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、水銀圧入法による水銀圧入曲線において、圧力3.86kPaから413MPaまでの昇圧時における水銀圧入量が、0.8cm/g以上、3cm/g以下であることを特徴とする。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not specified by these contents.
[Lithium transition metal compound powder]
The lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention has a mercury intrusion amount of 0.8 cm 3 / g at a pressure of 3.86 kPa to 413 MPa in a mercury intrusion curve by a mercury intrusion method. The above is 3 cm 3 / g or less.

〈水銀圧入法〉
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、水銀圧入法による測定において、特定の条件を満たすことを特徴としている。よって、本発明の粒子について説明する前に、まず水銀圧入法について簡単に説明する。
水銀圧入法は、多孔質粒子等の試料について、圧力を加えながらその細孔に水銀を浸入させ、圧力と圧入された水銀量との関係から、比表面積や細孔径分布などの情報を得る手法である。
<Mercury intrusion method>
The lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is characterized by satisfying a specific condition in measurement by a mercury intrusion method. Therefore, before describing the particles of the present invention, the mercury intrusion method will be briefly described first.
The mercury intrusion method is a method for obtaining information such as specific surface area and pore size distribution from the relationship between pressure and the amount of mercury intruded into a pore of a sample such as porous particles while applying pressure. It is.

具体的には、まず、試料の入った容器内を真空排気した上で、容器内に水銀を満たす。水銀は表面張力が高く、そのままでは試料表面の細孔には水銀は浸入しないが、水銀に圧力をかけ、徐々に昇圧していくと、径の大きい細孔から順に径の小さい孔へと、徐々に細孔の中に水銀が浸入していく。圧力を連続的に増加させながら水銀液面の変化(つまり細孔への水銀圧入量)を検出していけば、水銀に加えた圧力と水銀圧入量との関係を表す水銀圧入曲線が得られる。   Specifically, first, the container containing the sample is evacuated and filled with mercury. Mercury has a high surface tension, and as it is, mercury does not penetrate into the pores on the sample surface, but when pressure is applied to the mercury and the pressure is gradually increased, the pores increase in size from the smallest to the smallest. Gradually mercury enters the pores. If a change in the mercury liquid level (that is, the amount of mercury intruded into the pores) is detected while the pressure is continuously increased, a mercury intrusion curve representing the relationship between the pressure applied to the mercury and the amount of mercury intruded can be obtained. .

ここで、細孔の形状を円筒状と仮定し、その半径をr、水銀の表面張力をδ、接触角を
θとすると、細孔から水銀を押し出す方向への大きさは−2πrδ(cosθ)で表される(θ>90°なら、この値は正となる)。また、圧力P下で細孔へ水銀を押し込む方向への力の大きさはπrPで表されることから、これらの力の釣り合いから以下の数式(1)、数式(2)が導かれることになる。
Here, assuming that the pore shape is cylindrical, the radius is r, the surface tension of mercury is δ, and the contact angle is θ, the size in the direction of pushing mercury out of the pore is −2πrδ (cos θ). (If θ> 90 °, this value is positive). Moreover, since the magnitude of the force in the direction of pushing mercury into the pores under the pressure P is represented by πr 2 P, the following formulas (1) and (2) are derived from the balance of these forces. It will be.

水銀の場合、表面張力δ=480dyn/cm程度、接触角θ=140°程度の値が一般的に良く用いられる。これらの値を用いた場合、圧力P下で水銀が圧入される細孔の半径は以下の数式(3)で表される。   In the case of mercury, values of surface tension δ = 480 dyn / cm and contact angle θ = 140 ° are generally used. When these values are used, the radius of the pore into which mercury is injected under the pressure P is expressed by the following formula (3).

すなわち、水銀に加えた圧力Pと水銀が浸入する細孔の半径rとの間には相関があることから、得られた水銀圧入曲線に基づいて、試料の細孔半径の大きさとその体積との関係を表す細孔分布曲線を得ることができる。例えば、圧力Pを0.1MPaから100MPaまで変化させると、7500nm程度から7.5nm程度までの範囲の細孔について測定が行えることになる。   That is, since there is a correlation between the pressure P applied to mercury and the radius r of the pore into which mercury enters, the size of the pore radius of the sample and its volume are calculated based on the obtained mercury intrusion curve. A pore distribution curve representing the relationship can be obtained. For example, when the pressure P is changed from 0.1 MPa to 100 MPa, the pores in the range from about 7500 nm to about 7.5 nm can be measured.

なお、水銀圧入法による細孔半径のおおよその測定限界は、下限が約2nm以上、上限が約200μm以下であり、後述する窒素吸着法に比べて、細孔半径が比較的大きな範囲における細孔分布の解析に向いていると言える。
水銀圧入法による測定は、水銀ポロシメータ等の装置を用いて行うことができる。水銀ポロシメータの具体例としては、Micromeritics社製オートポア、Quantachrome社製ポアマスター等が挙げられる。
Note that the approximate measurement limit of the pore radius by the mercury intrusion method is that the lower limit is about 2 nm or more and the upper limit is about 200 μm or less, and the pores in a relatively large range compared to the nitrogen adsorption method described later. It can be said that it is suitable for analysis of distribution.
Measurement by the mercury intrusion method can be performed using an apparatus such as a mercury porosimeter. Specific examples of the mercury porosimeter include an autopore manufactured by Micromeritics, a pore master manufactured by Quantachrome, and the like.

本発明の粒子は、この水銀圧入法による水銀圧入曲線において、圧力3.86kPaから413MPaまでの昇圧時における水銀圧入量が0.8cm/g以上、3cm/g以下であることを特徴とする。水銀圧入量は通常0.8cm/g以上、好ましくは0.85cm/g以上、更に好ましくは0.9cm/g以上、最も好ましくは1.0cm/g以上であり、通常3cm/g以下、好ましくは2.5cm/g以下、更に好ましくは2cm/g以下、最も好ましくは1.8cm/g以下である。この範囲の上限を超えると空隙が過大となり、本発明の粒子を正極材として用いる際に、正極板への正極活物質の充填率が低くなってしまい、電池容量が制約されてしまう。一方、この範囲の下限を下回ると、粒子間の空隙が過小となってしまうため、本発明の粒子を正極材として電池を作製した場合に、粒子間のリチウム拡散が阻害され、負荷特性が低下する。 The particles of the present invention are characterized in that, in the mercury intrusion curve by this mercury intrusion method, the amount of mercury intrusion at the time of pressure increase from 3.86 kPa to 413 MPa is 0.8 cm 3 / g or more and 3 cm 3 / g or less. To do. Mercury intrusion volume is usually 0.8 cm 3 / g or more, preferably 0.85 cm 3 / g or more, more preferably 0.9 cm 3 / g or more, and most preferably 1.0 cm 3 / g or more, usually 3 cm 3 / G or less, preferably 2.5 cm 3 / g or less, more preferably 2 cm 3 / g or less, and most preferably 1.8 cm 3 / g or less. When the upper limit of this range is exceeded, the voids become excessive, and when the particles of the present invention are used as the positive electrode material, the filling rate of the positive electrode active material into the positive electrode plate is lowered, and the battery capacity is restricted. On the other hand, if the lower limit of the range is not reached, voids between the particles become excessively small. Therefore, when a battery is produced using the particles of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between particles is inhibited and load characteristics are deteriorated. To do.

本発明の粒子は、後述の水銀圧入法によって細孔分布曲線を測定した場合に、通常、以下に説明する特定のメインピークが現れる。
なお、本明細書において「細孔分布曲線」とは、細孔の半径を横軸に、その半径以上の半径を有する細孔の単位重量(通常は1g)当たりの細孔体積の合計を、細孔半径の対数で微分した値を縦軸にプロットしたものであり、通常はプロットした点を結んだグラフとして表す。特に本発明の粒子を水銀圧入法により測定して得られた細孔分布曲線を、以下の記載では適宜「本発明にかかる細孔分布曲線」という。
In the particles of the present invention, when a pore distribution curve is measured by a mercury intrusion method described later, a specific main peak described below usually appears.
In the present specification, the “pore distribution curve” refers to the total pore volume per unit weight (usually 1 g) of pores having a radius equal to or larger than the radius of the pores on the horizontal axis, The value obtained by differentiating the logarithm of the pore radius is plotted on the vertical axis, and is usually expressed as a graph connecting the plotted points. In particular, the pore distribution curve obtained by measuring the particles of the present invention by the mercury intrusion method is appropriately referred to as “the pore distribution curve according to the present invention” in the following description.

また、本明細書において「メインピーク」とは、細孔分布曲線が有するピークの内で最も大きいピークをいい、「サブピーク」とは、細孔分布曲線が有するメインピーク以外のピークを表す。
また、本明細書において「ピークトップ」とは、細孔分布曲線が有する各ピークにおいて縦軸の座標値が最も大きい値をとる点をいう。
In this specification, “main peak” refers to the largest peak among the peaks of the pore distribution curve, and “sub peak” refers to a peak other than the main peak of the pore distribution curve.
In the present specification, “peak top” refers to the point at which the coordinate value of the vertical axis takes the largest value in each peak of the pore distribution curve.

〈メインピーク〉
本発明に係る細孔分布曲線が有するメインピークは、そのピークトップが、細孔半径が通常300nm以上、好ましくは310nm以上、最も好ましくは325nm以上、また、通常1000nm以下、好ましくは950nm以下、より好ましくは900nm以下、更に好ましくは850nm以下、最も好ましくは800nm以下の範囲に存在する。この範囲の上限を超えると、本発明の多孔質粒子を正極材として電池を作成した場合に、正極材内でのリチウム拡散が阻害され、又は導電パスが不足して、負荷特性が低下する可能性がある。
<Main peak>
The main peak of the pore distribution curve according to the present invention has a peak top whose pore radius is usually 300 nm or more, preferably 310 nm or more, most preferably 325 nm or more, and usually 1000 nm or less, preferably 950 nm or less. Preferably it exists in 900 nm or less, More preferably, it is 850 nm or less, Most preferably, it exists in the range of 800 nm or less. When the upper limit of this range is exceeded, when the battery is made using the porous particles of the present invention as the positive electrode material, lithium diffusion in the positive electrode material is inhibited, or the conductive path is insufficient, and the load characteristics may be reduced. There is sex.

一方、この範囲の下限を下回ると、本発明の多孔質粒子を用いて正極を作製した場合に、導電材や結着剤の必要量が増加し、正極板(正極の集電体)への活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される可能性がある。また、微粒子化に伴い、塗料化時の塗膜の機械的性質が硬く、又は脆くなり、電池組立て時の捲回工程で塗膜の剥離が生じ易くなる可能性がある。   On the other hand, below the lower limit of this range, when a positive electrode is produced using the porous particles of the present invention, the necessary amount of conductive material and binder increases, and the positive electrode plate (positive electrode current collector) is increased. The filling rate of the active material is restricted, and the battery capacity may be restricted. In addition, with the formation of fine particles, the mechanical properties of the coating film at the time of coating become hard or brittle, and there is a possibility that the coating film is likely to be peeled off during the winding process during battery assembly.

また、本発明に係る細孔分布曲線が有するメインピークの細孔容量は、好適には、通常0.5cm/g以上、好ましくは0.52cm/g以上、より好ましくは0.55cm/g以上、最も好ましくは0.57cm/g以上、また、通常1.5cm/g以下、好ましくは1cm/g以下、より好ましくは0.8cm/g以下、最も好ましくは0.7cm/g以下である。この範囲の上限を超えると空隙が過大となり、本発明の粒子を正極材として用いる際に、正極板への正極活物質の充填率が低くなってしまい、電池容量が制約されてしまう可能性がある。一方、この範囲の下限を下回ると、粒子間の空隙が過小となってしまうため、本発明の粒子を正極材として電池を作製した場合に、二次粒子間のリチウム拡散が阻害され、負荷特性が低下する可能性がある。 Further, the pore volume of the main peak of the pore distribution curve according to the present invention is preferably usually 0.5 cm 3 / g or more, preferably 0.52cm 3 / g or more, more preferably 0.55 cm 3 / g or more, most preferably 0.57cm 3 / g or more and usually 1.5 cm 3 / g or less, preferably 1 cm 3 / g or less, more preferably 0.8 cm 3 / g or less, and most preferably 0. 7 cm 3 / g or less. When the upper limit of this range is exceeded, the voids become excessive, and when the particles of the present invention are used as the positive electrode material, the positive electrode active material filling rate into the positive electrode plate may be low, and the battery capacity may be limited. is there. On the other hand, if the lower limit of this range is not reached, voids between the particles become excessively small. Therefore, when a battery is produced using the particles of the present invention as a positive electrode material, lithium diffusion between secondary particles is inhibited, and load characteristics are reduced. May be reduced.

〈サブピーク〉
本発明に係る細孔分布曲線は、上述のメインピークに加えて、複数のサブピークを有していてもよいが、80nm以上、300nm以下の細孔半径の範囲内には存在しないことを特徴とする。
<Sub-peak>
The pore distribution curve according to the present invention may have a plurality of sub-peaks in addition to the main peak described above, but does not exist within a pore radius range of 80 nm or more and 300 nm or less. To do.

〈組成〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物とは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。硫化物としては、TiSやMoSなどの二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MeMo(MeはPb,Ag,Cuをはじめとする各種遷移金属)で表される強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物などが挙げられる。リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)で表され、具体的にはLiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPOなどが挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn、LiCoMnO、LiNi0.5Mn1.5、CoLiVOなどが挙げられる。層状構造を有するものは、一般的にLiMeO(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的にはLiCoO、LiNiO、LiNi1−xCo、LiNi1−x−yCoMn、LiNi0.5Mn0.5、Li1.2Cr0.4Mn0.4、Li1.2Cr0.4Ti0.4、LiMnOなどが挙げられる。
<composition>
The lithium transition metal compound of the present invention is a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, and examples thereof include sulfides, phosphate compounds, and lithium transition metal composite oxides. . Examples of sulfides include compounds having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 and MoS 2 , and strong compounds represented by the general formula Me x Mo 6 S 8 (Me is various transition metals including Pb, Ag, and Cu). Examples thereof include a sugar compound having a three-dimensional skeleton structure. Examples of the phosphate compound include those belonging to the olivine structure, and are generally represented by LiMePO 4 (Me is at least one or more transition metals), specifically LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , Examples include LiMnPO 4 . Examples of the lithium transition metal composite oxide include spinel structures capable of three-dimensional diffusion and those belonging to a layered structure capable of two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally expressed as LiMe 2 O 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O. 4 and CoLiVO 4 . Those having a layered structure are generally expressed as LiMeO 2 (Me is at least one or more transition metals), specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiNi 1-x. -y Co x Mn y O 2, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, Li 1.2 Cr 0.4 Mn 0.4 O 2, Li 1.2 Cr 0.4 Ti 0.4 O 2, Examples include LiMnO 2 .

本発明のリチウム遷移金属系化合物は、リチウムイオン拡散の点からオリビン構造、スピネル構造、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるものが好ましい。中でも層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるものが特に好ましい。
ここで、層状構造に関してさらに詳しく述べる。層状構造を有するものの代表的な結晶系としては、LiCoO、LiNiOのようなα−NaFeO型に属するものがあ
り、これらは六方晶系であり、その対称性から空間群
The lithium transition metal-based compound of the present invention preferably includes a crystal structure belonging to an olivine structure, a spinel structure, or a layered structure from the viewpoint of lithium ion diffusion. Among these, those including a crystal structure belonging to a layered structure are particularly preferable.
Here, the layered structure will be described in more detail. As a typical crystal system having a layered structure, there are those belonging to the α-NaFeO 2 type such as LiCoO 2 and LiNiO 2 , which are hexagonal and have a space group due to their symmetry.

(以下「層状R(−3)m構造」と表記することがある。)に帰属される。
ただし、層状LiMeOとは、層状R(−3)m構造に限るものではない。これ以外にもいわゆる層状Mnと呼ばれるLiMnOは斜方晶系で空間群Pm2mの層状化合物であり、また、いわゆる213相と呼ばれるLiMnOは、Li[Li1/3Mn2/3]Oとも表記でき、単斜晶系の空間群C2/m構造であるが、やはりLi層と[Li1/3Mn2/3]層および酸素層が積層した層状化合物である。
(Hereinafter referred to as “layered R (−3) m structure”).
However, the layered LiMeO 2 is not limited to the layered R (−3) m structure. In addition to this, LiMnO 2 called so-called layered Mn is an orthorhombic and space-group Pm2m layered compound, and Li 2 MnO 3 called so-called 213 phase is Li [Li 1/3 Mn 2/3 ]. O 2 , which is a monoclinic space group C2 / m structure, is also a layered compound in which a Li layer, a [Li 1/3 Mn 2/3 ] layer, and an oxygen layer are stacked.

ここで本発明のリチウム遷移金属系化合物におけるLi組成(zおよびx)の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。
前述のように層状構造は必ずしもR(−3)m構造に限られるものではないが、R(−3)m構造に帰属しうるものであることが電気化学的な性能面から好ましい。詳細に説明するため、以下層状構造をR(−3)m構造に仮定して説明する。
Here, the chemical meaning of the Li composition (z and x) in the lithium transition metal compound of the present invention will be described in more detail below.
As described above, the layered structure is not necessarily limited to the R (-3) m structure, but is preferably one that can be attributed to the R (-3) m structure from the viewpoint of electrochemical performance. In order to explain in detail, the following description will be made assuming that the layered structure is an R (-3) m structure.

本発明では、層状構造を有するリチウム遷移金属の中でも、
・Li[Ni1/2Mn1/2]Oの割合が(1−3x)(1−y)、
・Li[Li1/3Mn2/3]Oの割合が3x(1−y)、
・LiCoOの割合がy
で固溶したと仮定される層状リチウム遷移金属複合酸化物、すなわち
[Li](3a)[LiNi(1−3x)/2Mn(1+x)/2(1−y)Co(3b) … (II)
を基本構造に持つものが好ましい。
In the present invention, among lithium transition metals having a layered structure,
The ratio of Li [Ni 1/2 Mn 1/2 ] O 2 is (1-3x) (1-y),
The ratio of Li [Li 1/3 Mn 2/3 ] O 2 is 3x (1-y),
The ratio of LiCoO 2 is y
Layered lithium transition metal composite oxide, which is assumed to be a solid solution, ie, [Li] (3a) [Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) (1-y) Co y ] ( 3b) O 2 (II)
Those having a basic structure are preferred.

ここで、(3a)、(3b)はそれぞれ層状R(−3)m構造中の異なる金属サイトを表す。
ただし、本発明では、さらに(II)式の組成に対してLiをzモルだけ過剰に加え、固溶させたものであり、
[Li](3a)[Liz/(2+z){LiNi(1−3x)/2Mn(1+x)/2(1−y)Co2/(2+z)(3b) … (I)
(ただし、0≦x≦0.33、0≦y≦0.2、−0.02≦z≦0.2(1−y)(1−3x))、また、(3a)、(3b)はそれぞれ層状R(−3)m構造中の異なる金属サイトを表す。)
で表されるリチウム遷移金属が好ましい。
Here, (3a) and (3b) represent different metal sites in the layered R (-3) m structure, respectively.
However, in the present invention, Li is added in excess of z mol with respect to the composition of the formula (II), and is dissolved.
[Li] (3a) [Li z / (2 + z) {Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2) (1-y) Co y} 2 / (2 + z)] (3b) O 2 (I)
(However, 0 ≦ x ≦ 0.33, 0 ≦ y ≦ 0.2, −0.02 ≦ z ≦ 0.2 (1-y) (1-3x)), (3a), (3b) Each represent a different metal site in the layered R (-3) m structure. )
The lithium transition metal represented by these is preferable.

なお、この表記は、LiMeO(Meは遷移金属)と表される層状リチウム遷移金属複合酸化物において、zモル分の過剰Liが遷移金属サイト(3bサイト)に固溶する場合、[Li](3a)[Liz/(2+z)Me2/(2+z)(3b)
と表される事と同様に表したものである。
上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のx、y、zを求めるには、各遷移金属とLiを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mn/Coの比を求める事で計算される。すなわち、x、yはNi/Mn及びCo/Ni比で求められ、zはLi/Niモル比が
Li/Ni={2+2z+2x(1−y)}/{(1−3x)(1−y)}
で表されることから求めることが出来る。
In addition, this notation indicates that, in a layered lithium transition metal composite oxide expressed as LiMeO 2 (Me is a transition metal), when an excess Li of z moles is dissolved in a transition metal site (3b site), [Li] (3a) [Li z / (2 + z) Me 2 / (2 + z) ] (3b) O 2
It is expressed in the same way as what is expressed.
In order to obtain x, y, and z in the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and Li are analyzed by an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES), and Li / Ni / Mn / Co It is calculated by calculating the ratio of. That is, x and y are determined by the Ni / Mn and Co / Ni ratios, and z is the Li / Ni molar ratio Li / Ni = {2 + 2z + 2x (1-y)} / {(1-3x) (1-y) }
It can be obtained from

構造的視点では、zに係るLiもxに係るLiも同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、xに係るLiとzに係るLiとの差異は、Niの価数が2価より大きくなるか否か(3価のNiが生成するか否か)ということになる。即ち、xは、Mn/Ni比(Mnリッチ度合い)と連動した値であるから、このx値のみによってNi価数が変動することはなく、Niは2価のままとなる。一方、zはNi価数を上昇させるLiと捉えることができ、zは、Ni価数(Ni(III)の割合)の指標となる。   From a structural point of view, it is considered that both Li related to z and Li related to x are substituted by the same transition metal site. Here, the difference between Li related to x and Li related to z is whether or not the valence of Ni is greater than two (whether or not trivalent Ni is generated). That is, since x is a value linked with the Mn / Ni ratio (Mn rich degree), the Ni valence does not vary only by this x value, and Ni remains divalent. On the other hand, z can be regarded as Li that increases the Ni valence, and z is an index of the Ni valence (the ratio of Ni (III)).

なお、上記組成式から、zの変化に伴うNi価数(m)を計算すると、Co価数は3価、Mn価数は4価であるとの前提で、m=2z/{(1−y)(1−3x)}+2となる。この計算結果は、Ni価数はzのみで決まるのではなく、x及びyの関数となっていることを意味している。z=0であれば、x及びyの値に関係なくNi価数は2価のままである。zが負の値になる場合は、活物質中に含まれるLi量が化学量論量より不足していることを意味し、あまり大きな負の値を有するものは本発明の効果が出ない可能性がある。一方、同じz値であっても、Mnリッチ(x値が大きい)及び/又はCoリッチ(y値が大きい)な組成ほどNi価数は高くなるということを意味し、電池に用いた場合、レート特性や出力特性が高くなるが、反面、容量低下しやすくなる結果となる。このことから、z値の上限は上述の如くx及びyの関数として規定するのがより好ましいと言える。   When the Ni valence (m) accompanying the change in z is calculated from the above composition formula, it is assumed that the Co valence is trivalent and the Mn valence is tetravalent, and m = 2z / {(1- y) (1-3x)} + 2. This calculation result means that the Ni valence is not determined only by z but is a function of x and y. If z = 0, the Ni valence remains divalent regardless of the values of x and y. When z is a negative value, it means that the amount of Li contained in the active material is less than the stoichiometric amount, and those having a very large negative value may not have the effect of the present invention. There is sex. On the other hand, even if the z value is the same, it means that the Ni valence increases as the composition is rich in Mn (x value is large) and / or Co rich (y value is large). The rate characteristics and output characteristics are improved, but on the other hand, the capacity tends to decrease. From this, it can be said that the upper limit of the z value is more preferably defined as a function of x and y as described above.

また、y値が0≦y≦0.2と、Co量が少ない範囲にあると、コストが低減されることに加え、高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合において、サイクル特性や安全性が向上する。
このように、上記組成のリチウム遷移金属系化合物粉体を正極活物質として用いた電池は、従来レートや出力性能に劣るという欠点があるが、本発明のリチウムニッケルコバルト系複合酸化物は、水銀圧入曲線における昇圧時の水銀圧入量が多く、結晶粒子間の細孔容量が大きいため、これを用いて電池を作製した場合に、正極活物質表面と電解液との接触面積を増加させることが可能となるため、正極活物質として必要な、負荷特性を改善することができる。
In addition, when the y value is in the range of 0 ≦ y ≦ 0.2 and the amount of Co is small, in addition to reducing the cost, it was used as a lithium secondary battery designed to be charged at a high charging potential. In some cases, cycle characteristics and safety are improved.
As described above, the battery using the lithium transition metal compound powder having the above composition as the positive electrode active material has a disadvantage that the conventional rate and output performance are inferior, but the lithium nickel cobalt composite oxide of the present invention is mercury. The amount of mercury intrusion at the time of pressurization in the press-in curve is large, and the pore capacity between crystal particles is large. Therefore, the load characteristics necessary as the positive electrode active material can be improved.

・リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物
また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物は、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物が好ましく、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成され、組成が下記(I)式で表されるものが、さらに好ましい。
-Lithium nickel manganese cobalt complex oxide The lithium transition metal compound for the lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is preferably a lithium nickel manganese cobalt complex oxide and includes a crystal structure belonging to a layered structure. More preferably, the composition is represented by the following formula (I).

Li[Liz/(2+z){(LiNi(1−3x)/2Mn(1+x)/21−yCo}2/(2+z)]O…組成式(I)
(但し、 0≦x≦0.33
0≦y≦0.2
−0.02≦z≦0.2(1−y)(1−3x))
上記(I)式において、zの値は−0.02以上、好ましくは−0.01以上、より好ましくは0以上、更に好ましくは0.01(1−y)(1−3x)以上、最も好ましくは0.02(1−y)(1−3x)以上であり、0.2(1−y)(1−3x)以下、好ましくは0.19(1−y)(1−3x)以下、より好ましくは0.18(1−y)(1−3x)以下、最も好ましくは0.17(1−y)(1−3x)以下である。この下限を下回ると導電性が低下し、上限を超えると遷移金属サイトに置換する量が多くなり過ぎて電池容量が低くなる等、これを使用したリチウム二次電池の性能低下を招く可能性がある。
Li [Li z / (2 + z) {(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) 1-y Co y } 2 / (2 + z) ] O 2 ... composition formula (I )
(However, 0 ≦ x ≦ 0.33
0 ≦ y ≦ 0.2
−0.02 ≦ z ≦ 0.2 (1-y) (1-3x))
In the above formula (I), the value of z is −0.02 or more, preferably −0.01 or more, more preferably 0 or more, still more preferably 0.01 (1-y) (1−3x) or more, Preferably it is 0.02 (1-y) (1-3x) or more, 0.2 (1-y) (1-3x) or less, preferably 0.19 (1-y) (1-3x) or less. More preferably, it is 0.18 (1-y) (1-3x) or less, and most preferably 0.17 (1-y) (1-3x) or less. If the lower limit is not reached, the conductivity will decrease, and if the upper limit is exceeded, the amount of substitution to the transition metal site will increase so much that the battery capacity will be reduced. is there.

また、zが大きすぎると、活物質粉体の炭酸ガス吸収性が増大するため、大気中の炭酸ガスを吸収しやすくなる。その結果、含有炭素濃度が大きくなると推定される。
一方、zが小さすぎると、層状構造を主体とする層を形成するためのLi量が明らかに不足するため、スピネル相などの異相が出現するものと推定される。
xの値は0以上、0.33以下、好ましくは0.30以下、より好ましくは0.25以下、最も好ましくは0.20以下である。この下限を下回ると、高電圧での安定性が低下したり、安全性が低下しやすくなったりする。上限を超えると異相が生成しやすくなったり、電池性能低下を招きやすくなったりする可能性がある。
On the other hand, if z is too large, the carbon dioxide absorbability of the active material powder increases, so that it becomes easy to absorb carbon dioxide in the atmosphere. As a result, it is estimated that the concentration of contained carbon increases.
On the other hand, if z is too small, the amount of Li for forming a layer mainly composed of a layered structure is clearly insufficient, and it is estimated that a different phase such as a spinel phase appears.
The value of x is 0 or more and 0.33 or less, preferably 0.30 or less, more preferably 0.25 or less, and most preferably 0.20 or less. If the lower limit is not reached, stability at a high voltage is lowered, and safety is easily lowered. If the upper limit is exceeded, a heterogeneous phase is likely to be generated, or battery performance may be degraded.

yの値は0以上、好ましくは0.01以上、0.2以下、好ましくは0.18以下、より好ましくは0.15以下、最も好ましくは0.1以下である。
上記(I)式の組成範囲において、z値が定比である下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が低くなる傾向が見られ、逆にz値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、一方で容量が低下するという傾向が見られる。また、x値が下限、つまりマンガン/ニッケル原子比が1に近い程、低い充電電圧で容量が出るが、高い充電電圧を設定した電池のサイクル特性や安全性が低下する傾向が見られ、逆にx値が上限に近い程、高い充電電圧で設定した電池のサイクル特性や安全性が向上する一方で放電容量やレート特性、出力特性が低下する傾向が見られる。また、y値が下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性といった負荷特性が低くなるという傾向が見られ、逆に、y値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、一方で高い充電電圧で設定した場合のサイクル特性や安全性が低下し、原料コストが高くなる傾向にある。本発明は、とりわけこの相反する傾向を打破すべく鋭意検討を行った結果、完成されたものであり、前記組成パラメータx、y、zを規定範囲内とすることが重要である。
The value of y is 0 or more, preferably 0.01 or more and 0.2 or less, preferably 0.18 or less, more preferably 0.15 or less, and most preferably 0.1 or less.
In the composition range of the above formula (I), the closer the z value is to the lower limit that is a constant ratio, the lower the rate characteristics and output characteristics of the battery, and the lower the z value is to the upper limit, Although the rate characteristics and output characteristics of the battery are improved, there is a tendency for the capacity to decrease. Moreover, the lower the x value, that is, the closer the manganese / nickel atomic ratio is to 1, the lower the charge voltage, the higher the capacity, but there is a tendency that the cycle characteristics and safety of the battery set with a higher charge voltage tend to decrease. In addition, the closer the x value is to the upper limit, the more the cycle characteristics and safety of the battery set at a higher charge voltage are improved, while the discharge capacity, rate characteristics, and output characteristics tend to decrease. In addition, the closer the y value is to the lower limit, the lower the load characteristics such as the rate characteristics and output characteristics when the battery is used. Conversely, the closer the y value is to the upper limit, the rate characteristics when the battery is used. However, the cycle characteristics and safety when set at a high charging voltage are lowered, and the raw material cost tends to increase. The present invention has been completed as a result of intensive studies to overcome this conflicting tendency, and it is important that the composition parameters x, y, and z are within specified ranges.

なお、前記式(I)の組成においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。例えば、酸素の原子比は2±0.1の範囲とすることができる。
また、本発明のリチウム遷移金属系化合物がリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体である場合、その構造内に置換元素が導入されても良い。置換元素としては、Al,Fe,Ti,Mg,Cr,Ga,Cu,Zn,Nb,Zr,Mo,W,Snの何れか一種以上の中から選択される。これらの置換元素は、適宜Ni,Mn,Co元素と20原子%以下の範囲で置き換えられる。
In the composition of the formula (I), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. For example, the atomic ratio of oxygen can be in the range of 2 ± 0.1.
When the lithium transition metal compound of the present invention is a lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder, a substitution element may be introduced into the structure. The substitution element is selected from any one or more of Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, Nb, Zr, Mo, W, and Sn. These substitution elements are appropriately replaced with Ni, Mn, and Co elements in a range of 20 atomic% or less.

〈本発明の粒子が上述の効果をもたらす理由〉
本発明のリチウム複合酸化物粒子は、細孔体積が適度に多いことから、これを用いて電池を作製した場合に正極活物質表面と電解液との接触面積を増加させることが可能となるため、正極活物質として必要な負荷特性が改良されたものと推定される。
<Reason why the particles of the present invention provide the above effects>
Since the lithium composite oxide particles of the present invention have a moderately large pore volume, it is possible to increase the contact area between the surface of the positive electrode active material and the electrolytic solution when a battery is produced using this. It is presumed that the load characteristics necessary as the positive electrode active material have been improved.

〈その他の好ましい態様〉
以下の記載では、本発明の粒子のその他の特性についても詳説するが、これはあくまでも好ましい態様であって、上述の特徴を備えるものであれば、本発明の粒子のその他の特性については特に制限されるものではない。
<Other preferred embodiments>
In the following description, the other characteristics of the particles of the present invention will be described in detail. However, this is only a preferable aspect, and the other characteristics of the particles of the present invention are particularly limited as long as the above characteristics are provided. It is not done.

〈メジアン径及び90%積算径(D90)〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体のメジアン径は通常0.6μm以上、好ましくは0.8μm以上、より好ましくは1μm以上、最も好ましくは1.1μm以上で、通常5μm以下、好ましくは4.5μm以下、より好ましくは4μm以下、更に好ましくは3.5μm以下、最も好ましくは3μm以下である。下限を下回ると、正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる可能性があり、上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性がある。
<Median diameter and 90% integrated diameter ( D90 )>
The median diameter of the lithium transition metal based compound powder of the present invention is usually 0.6 μm or more, preferably 0.8 μm or more, more preferably 1 μm or more, most preferably 1.1 μm or more, and usually 5 μm or less, preferably 4. It is 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, still more preferably 3.5 μm or less, and most preferably 3 μm or less. If the lower limit is not reached, there may be a problem in applicability at the time of forming the positive electrode active material layer, and if the upper limit is exceeded, battery performance may be lowered.

また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の二次粒子の90%積算径(D90)は通常10μm以下、好ましくは9μm以下、より好ましくは8μm以下、最も好ましくは7μm以下で、通常1μm以上、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、最も好ましくは3.5μm以上である。上記上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性があり、下限を下回ると正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる可能性がある。 The 90% cumulative diameter (D 90 ) of the secondary particles of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is usually 10 μm or less, preferably 9 μm or less, more preferably 8 μm or less, most preferably 7 μm or less, and usually 1 μm. The thickness is preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more, and most preferably 3.5 μm or more. If the upper limit is exceeded, battery performance may be reduced, and if the lower limit is not reached, there may be a problem in applicability when forming the positive electrode active material layer.

なお、本発明において、平均粒子径としてのメジアン径及び90%積算径(D90)は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準として測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。 In the present invention, the median diameter and the 90% integrated diameter (D 90 ) as the average particle diameter are set to a refractive index of 1.24 using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the particle diameter standard is determined. Measured as a volume reference. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

〈嵩密度〉
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の嵩密度は通常0.5g/cc以上、好ましくは0.6g/cc以上、より好ましくは0.7g/cc以上、最も好ましくは0.8g/cc以上である。この下限を下回ると粉体充填性や電極調製に悪影響を及ぼす可能性があり、また、これを活物質とする正極は通常1.5g/cc以下、好ましくは1.4g/cc以下、より好ましくは1.3g/cc以下、最も好ましくは1.2g/cc以下である。嵩密度がこの上限を上回ることは、粉体充填性や電極密度向上にとって好ましい一方、比表面積が低くなり過ぎる可能性があり、電池性能が低下する可能性がある。
なお、本発明では、嵩密度は、リチウム遷移金属系化合物としてリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体5〜10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/ccを求めた。
<The bulk density>
The bulk density of the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is usually 0.5 g / cc or more, preferably 0.6 g / cc or more, more preferably 0.7 g / cc or more, most preferably. Is 0.8 g / cc or more. Below this lower limit, the powder filling property and electrode preparation may be adversely affected, and the positive electrode using this as an active material is usually 1.5 g / cc or less, preferably 1.4 g / cc or less, more preferably Is 1.3 g / cc or less, most preferably 1.2 g / cc or less. While the bulk density exceeding this upper limit is preferable for improving powder filling properties and electrode density, the specific surface area may become too low, and battery performance may be reduced.
In the present invention, the bulk density is a powder obtained when 5 to 10 g of lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder as a lithium transition metal compound is placed in a 10 ml glass graduated cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm. Body filling density (tap density) g / cc was determined.

〈BET比表面積〉
本発明のリチウムニッケルマンガン複合酸化物粉体はまた、BET比表面積が、通常1.5m/g以上、好ましくは1.7m/g以上、更に好ましくは2m/g以上、最も好ましくは2.5m/g以上で、通常5m/g以下、好ましくは4.5m/g以下、更に好ましくは4m/g以下、最も好ましくは3.5m/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいと嵩密度が上がりにくくなり、正極活物質形成時の塗布性に問題が発生しやすくなる可能性がある。
<BET specific surface area>
The lithium nickel manganese composite oxide powder of the present invention also has a BET specific surface area of usually 1.5 m 2 / g or more, preferably 1.7 m 2 / g or more, more preferably 2 m 2 / g or more, most preferably 2.5 m 2 / g or more, usually 5 m 2 / g or less, preferably 4.5 m 2 / g or less, more preferably 4 m 2 / g or less, and most preferably 3.5 m 2 / g or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance is likely to be lowered, and if it is larger, the bulk density is difficult to increase, and there is a possibility that a problem is likely to occur in the coating property at the time of forming the positive electrode active material.

なお、BET比表面積は、公知のBET式粉体比表面積測定装置によって測定できる。本発明では、大倉理研製:AMS8000型全自動粉体比表面積測定装置を用い、吸着ガスに窒素、キャリアガスにヘリウムを使用し、連続流動法によるBET1点式法測定を行った。具体的には粉体試料を混合ガスにより150℃の温度で加熱脱気し、次いで液体窒素温度まで冷却して窒素/ヘリウム混合ガスを吸着させた後、これを水により室温まで加温して吸着された窒素ガスを脱着させ、その量を熱伝導検出器によって検出し、これから試料の比表面積を算出した。   The BET specific surface area can be measured by a known BET type powder specific surface area measuring device. In the present invention, an OMS Riken: AMS8000 type automatic powder specific surface area measuring device was used, nitrogen was used as an adsorption gas, and helium was used as a carrier gas. Specifically, the powder sample is heated and deaerated with a mixed gas at a temperature of 150 ° C., then cooled to liquid nitrogen temperature to adsorb the nitrogen / helium mixed gas, and then heated to room temperature with water. The adsorbed nitrogen gas was desorbed, the amount was detected by a heat conduction detector, and the specific surface area of the sample was calculated from this.

〈含有炭素濃度C〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体のC値は、通常0.005重量%以上、好ましくは0.01重量%以上、更に好ましくは0.015重量%以上、最も好ましくは0.02重量%以上であり、通常0.2重量%以下、好ましくは0.15重量%以下、更に好ましくは0.12重量%以下、最も好ましくは0.1重量%以下である。この下限を下回ると電池性能が低下する可能性があり、上限を超えると電池とした時のガス発生による膨れ
が増大したり電池性能が低下したりする可能性がある。
<Contained carbon concentration C>
The C value of the lithium transition metal compound powder of the present invention is usually 0.005% by weight or more, preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.015% by weight or more, and most preferably 0.02% by weight. These are usually 0.2% by weight or less, preferably 0.15% by weight or less, more preferably 0.12% by weight or less, and most preferably 0.1% by weight or less. If the lower limit is not reached, battery performance may be reduced. If the upper limit is exceeded, swelling due to gas generation when the battery is produced may increase or battery performance may be reduced.

本発明において、リチウム遷移金属系化合物粉体の含有炭素濃度Cは、後述の実施例の項で示すように、酸素気流中燃焼(高周波加熱炉式)赤外吸収法による測定で求められる。
なお、後述の炭素分析により求めたリチウムリチウム遷移金属系化合物粉体の含有炭素濃度から、当該炭素を全て炭酸イオン由来と仮定した数値と、イオンクロマトグラフィーにより分析したリチウム遷移金属系化合物粉体中の炭素は概ね炭酸塩として存在すると考えられ、従って、C値は、炭酸化合物、特に炭酸リチウムの付着量についての情報を示すものとみなすことができる。
In the present invention, the carbon concentration C of the lithium transition metal-based compound powder is determined by measurement by an oxygen gas combustion (high-frequency heating furnace type) infrared absorption method, as shown in the Examples section below.
In addition, from the carbon concentration contained in the lithium lithium transition metal compound powder obtained by the carbon analysis described later, in the lithium transition metal compound powder analyzed by ion chromatography and the numerical value assuming that the carbon is all derived from carbonate ions Therefore, the C value can be regarded as indicating information on the amount of carbonate compound, particularly lithium carbonate.

一方、リチウムリン酸鉄系化合物(一般式:LiFePO)のように、活物質自体の電子伝導性が極めて低い化合物に導電性を付与すべくカーボンと複合化させたり、比較的電子伝導性の高いリチウム遷移金属系化合物であっても、更に電子伝導性を高めるための手法として導電性カーボンと複合化処理したりする場合には、前記規定範囲を超えるC量が検出されることがあるが、そのような処理が施された場合におけるリチウム遷移金属系化合物粉体のC値は、前記規定範囲に限定されるものではない。
一方、本発明が規定するリチウム遷移金属系化合物粉体において、炭酸塩として存在するリチウムは極めて少量であり、該複合酸化物粉体が規定するリチウム組成(x、z)には影響を与えない。
On the other hand, like lithium iron phosphate compounds (general formula: LiFePO 4 ), the active material itself may be compounded with carbon to impart conductivity to a compound having extremely low electron conductivity, Even if it is a high lithium transition metal compound, when it is combined with conductive carbon as a method for further enhancing the electronic conductivity, a C amount exceeding the above specified range may be detected. The C value of the lithium transition metal-based compound powder when such a treatment is performed is not limited to the specified range.
On the other hand, in the lithium transition metal compound powder defined by the present invention, a very small amount of lithium is present as carbonate, and does not affect the lithium composition (x, z) defined by the composite oxide powder. .

〈平均一次粒子径〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物体の平均一次粒子径としては、0.05μm以上、1μm以下であることが好ましい。下限は、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.15μm以上、最も好ましくは0.2μm以上、また、上限は、より好ましくは0.8μm以下、さらに好ましくは0.7μm以下、最も好ましくは0.6μm以下である。上記上限を超えると、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が低下したりするために、レート特性や出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる可能性がある。上記下限を下回ると結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる可能性がある。
<Average primary particle size>
The average primary particle diameter of the lithium transition metal compound of the present invention is preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less. The lower limit is more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.15 μm or more, most preferably 0.2 μm or more, and the upper limit is more preferably 0.8 μm or less, still more preferably 0.7 μm or less, most preferably Is 0.6 μm or less. When the above upper limit is exceeded, the powder filling property is adversely affected or the specific surface area is reduced, so that there is a possibility that the battery performance such as rate characteristics and output characteristics may be lowered. If the lower limit is not reached, there is a possibility that problems such as inferior reversibility of charge / discharge due to the undeveloped crystals.

なお、本発明における一次粒子の平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した平均径であり、30,000倍のSEM画像を用いて、10〜30個程度の一次粒子の粒子径の平均値として求めることができる。   In addition, the average particle diameter of the primary particle in this invention is an average diameter observed with the scanning electron microscope (SEM), and the particle diameter of about 10-30 primary particles using a 30,000 times SEM image. It can be calculated as an average value.

〈体積抵抗率〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物を40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率の値は、下限としては、1×10Ω・cm以上が好ましく、5×10Ω・cm以上がより好ましく、1×10Ω・cm以上がさらに好ましい。上限としては、5×10Ω・cm以下が好ましく、1×10Ω・cm以下がより好ましく、5×10Ω・cm以下がさらに好ましい。この体積抵抗率がこの上限を超えると電池とした時の負荷特性が低下する可能性がある。一方、体積抵抗率がこの下限を下回ると、電池とした時の安全性などが低下する可能性がある。
<Volume resistivity>
The lower limit of the volume resistivity value when the lithium transition metal compound of the present invention is compacted at a pressure of 40 MPa is preferably 1 × 10 3 Ω · cm or more, more preferably 5 × 10 3 Ω · cm or more. 1 × 10 4 Ω · cm or more is more preferable. The upper limit is preferably 5 × 10 7 Ω · cm or less, more preferably 1 × 10 7 Ω · cm or less, and further preferably 5 × 10 6 Ω · cm or less. If this volume resistivity exceeds this upper limit, the load characteristics when used as a battery may be reduced. On the other hand, if the volume resistivity is below this lower limit, the safety of the battery may be reduced.

なお、本発明において、リチウム遷移金属系化合物粉体の体積抵抗率は、四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mmで、印加電圧リミッタを90Vとして、リチウム遷移金属系化合物粉体を40MPaの圧力で圧密した状態で測定した体積抵抗率である。体積抵抗率の測定は、例えば、粉体抵抗測定装置(例えば、ダイアインスツルメンツ社製、ロレスターGP粉体抵抗測定システム)を用い、粉体用プローブユニットにより、所定の加圧下の粉体に対して行うことができる。   In the present invention, the volume resistivity of the lithium transition metal based compound powder is such that the four probe / ring electrode, the electrode spacing is 5.0 mm, the electrode radius is 1.0 mm, the sample radius is 12.5 mm, and the applied voltage limiter is 90 V. The volume resistivity measured in a state where the lithium transition metal-based compound powder is compacted at a pressure of 40 MPa. The volume resistivity can be measured, for example, by using a powder resistance measuring device (for example, Lorester GP powder resistance measuring system manufactured by Dia Instruments Co., Ltd.) with a powder probe unit on a powder under a predetermined pressure. It can be carried out.

〈粉末X線回折ピーク〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、CuKα線を使用した粉末X線回折パターンにおいて、2θ=31±1°における回折ピークを持たないことが好ましい。ここで「持たない」とは、本願発明の電池性能に悪影響を与えない程度の回折ピークを有するものも含む。即ち、この回折ピークはスピネル相に由来するものであるが、スピネル相が含まれると、電池とした時の容量やレート特性、高温保存特性や高温サイクル特性が低下する。このため、回折ピークは本願発明の電池性能に悪影響を与えない程度の回折ピークを有していてもよいが、2θ=18.5±1°の(003)ピーク面積を基準として、2θ=31±1°における回折ピーク面積が0.5%以下の割合であることが好ましく、0.2%以下の割合であることがさらに好ましく、この回折ピークが全く無いことが特に好ましい。即ち、この回折ピークはスピネル相に由来し、スピネル相が含まれると、電池とした時の容量やレート特性、高温保存特性や高温サイクル特性が低下する傾向があるため、この回折ピークは無いことが好ましい。
<Powder X-ray diffraction peak>
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention preferably does not have a diffraction peak at 2θ = 31 ± 1 ° in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. Here, “does not include” includes those having a diffraction peak that does not adversely affect the battery performance of the present invention. That is, this diffraction peak is derived from the spinel phase, but if the spinel phase is included, the capacity, rate characteristics, high-temperature storage characteristics, and high-temperature cycle characteristics of the battery are reduced. For this reason, the diffraction peak may have a diffraction peak that does not adversely affect the battery performance of the present invention, but 2θ = 31 based on the (003) peak area of 2θ = 18.5 ± 1 ° The diffraction peak area at ± 1 ° is preferably 0.5% or less, more preferably 0.2% or less, and particularly preferably no diffraction peak at all. In other words, this diffraction peak is derived from the spinel phase, and if the spinel phase is included, the capacity, rate characteristics, high-temperature storage characteristics, and high-temperature cycle characteristics of the battery tend to deteriorate, so there is no such diffraction peak. Is preferred.

[リチウム遷移金属系化合物の製造方法]
本発明におけるリチウム遷移金属系化合物の製造方法は、特定の製法に限定されるものではないが、例えば、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を例にあげて説明すると、リチウム化合物、ニッケル化合物、マンガン化合物、コバルト化合物を液体媒体中に分散させたスラリーを噴霧乾燥後、該混合物を焼成して製造することができる。
[Method for producing lithium transition metal compound]
The method for producing a lithium transition metal compound in the present invention is not limited to a specific production method. For example, a lithium nickel manganese cobalt composite oxide will be described as an example. A slurry in which a compound and a cobalt compound are dispersed in a liquid medium can be spray-dried, and then the mixture can be fired.

以下に、本発明のリチウム遷移金属系化合物としてリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法を例にあげて詳細に説明する。
本発明の方法により、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を製造するに当たり、スラリーの調製に用いる原料化合物のうち、リチウム化合物としては、LiCO、LiNO、LiNO、LiOH、LiOH・HO、LiH、LiF、LiCl、LiBr、LiI、CHOOLi、LiO、LiSO、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウム等が挙げられる。これらリチウム化合物の中で好ましいのは、焼成処理の際にSO、NO等の有害物質を発生させない点で、窒素原子や硫黄原子、ハロゲン原子を含有しないリチウム化合物であり、また、焼成時に分解ガスを発生する等して、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に分解ガスを発生するなどして空隙を形成しやすい化合物であり、これらの点を勘案すると、とりわけLiCO、LiOH、LiOH・HOが、なかでも取り扱い易く、比較的安価であることからLiCOが好ましい、これらのリチウム化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。
Hereinafter, a method for producing a lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder as a lithium transition metal compound of the present invention will be described in detail.
Among the raw material compounds used for the preparation of the slurry in producing the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide by the method of the present invention, the lithium compounds include Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiNO 2 , LiOH, LiOH · H. 2 O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI, CH 3 OOLi, Li 2 O, Li 2 SO 4 , dicarboxylic acid Li, citric acid Li, fatty acid Li, alkyllithium and the like can be mentioned. Preferred among these lithium compounds, in that upon firing process does not generate toxic substances such as SO x, NO x, nitrogen atom or sulfur atom, a lithium compound containing no halogen atoms, also at the time of firing It is a compound that tends to form voids by generating cracked gas in the secondary particles of the spray-dried powder by generating cracked gas. Taking these points into consideration, Li 2 CO 3 , LiOH in particular LiOH.H 2 O is easy to handle and relatively inexpensive, and Li 2 CO 3 is preferable. These lithium compounds may be used alone or in combination of two or more. Also good.

また、ニッケル化合物としては、Ni(OH)2、NiO、NiOOH、NiCO
2NiCO3・3Ni(OH)2・4H2O、NiC24・2H2O、Ni(NO32・6H2O、NiSO4、NiSO4・6H2O、脂肪酸ニッケル、ニッケルハロゲン化物等が挙げられる。この中でも、焼成処理の際にSO、NOX等の有害物質を発生させない点で、
Ni(OH)2、NiO、N iOOH、NiCO、2NiCO3・3Ni(OH)2・4H2O、NiC24・2H2Oのようなニッケル化合物が好ましい。また、更に工業原料として安価に入手できる観点、及び反応性が高い、という観点からNi(OH)2、NiO
、NiOOH、NiCO、さらに焼成時に分解ガスを発生する等して、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に空隙を形成しやすい、という観点から、特に好ましいのはNi(OH)2
NiOOH、NiCOである。これらのニッケル化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。
As the nickel compound, Ni (OH) 2, NiO , NiOOH, NiCO 3,
2NiCO 3 .3Ni (OH) 2 .4H 2 O, NiC 2 O 4 .2H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NiSO 4 , NiSO 4 .6H 2 O, fatty acid nickel, nickel halide, etc. Is mentioned. Among these, in that upon firing process does not generate toxic substances such as SO x, NO X,
Nickel compounds such as Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 , 2NiCO 3 .3Ni (OH) 2 .4H 2 O, NiC 2 O 4 .2H 2 O are preferred. Further, Ni (OH) 2 , NiO from the viewpoint of being available as an industrial raw material at a low cost and having high reactivity.
Ni (OH) 2 , NiOOH, NiCO 3 , and Ni (OH) 2 are particularly preferable from the viewpoint of easily forming voids in the secondary particles of the spray-dried powder by generating decomposition gas during firing.
NiOOH, NiCO 3 . These nickel compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、マンガン化合物としてはMn23、MnO2、Mn34等のマンガン酸化物、M
nCO3、Mn(NO32、MnSO4、酢酸マンガン、ジカルボン酸マンガン、クエン酸
マンガン、脂肪酸マンガン等のマンガン塩、オキシ水酸化物、塩化マンガン等のハロゲン化物等が挙げられる。これらのマンガン化合物の中でも、MnO、Mn23、Mn34、MnCOは、焼成処理の際にSO、NO等のガスを発生せず、更に工業原料として安価に入手できるため好ましい。さらにこれらのマンガン化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。
Further, as the manganese compound, manganese oxides such as Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 3 O 4 , M
Examples include nCO 3 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4 , manganese acetate, manganese dicarboxylate, manganese citrate, manganese salts such as manganese fatty acid, oxyhydroxides, halides such as manganese chloride, and the like. Among these manganese compounds, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , and MnCO 3 do not generate gases such as SO x and NO x during firing, and can be obtained at low cost as industrial raw materials. Therefore, it is preferable. Furthermore, these manganese compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、コバルト化合物としては、Co(OH)2、CoOOH、CoO、Co23、C
34、Co(OCOCH32・4H2O、CoCl2、Co(NO32・6H2O、Co
(SO42・7H2O、CoCO等が挙げられる。中でも、焼成工程の際にSO、N
X等の有害物質を発生させない点で、Co(OH)2、CoOOH、CoO、Co23、Co34、CoCOが好ましく、更に好ましくは、工業的に安価に入手できる点及び反応性が高い点でCo(OH)2、CoOOHである。加えて焼成時に分解ガスを発生する
等して、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に空隙を形成しやすい、という観点から、特に好ましいのはCo(OH)2、CoOOH、CoCOである。これらのコバルト化合物は1種
を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。
Cobalt compounds include Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , C
o 3 O 4 , Co (OCOCH 3 ) 2 .4H 2 O, CoCl 2 , Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Co
(SO 4 ) 2 · 7H 2 O, CoCO 3 and the like. Among them, SO x , N during the firing process
Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , and CoCO 3 are preferable in that no harmful substances such as O x are generated. Co (OH) 2 and CoOOH are highly reactive. In addition, Co (OH) 2 , CoOOH, and CoCO 3 are particularly preferable from the viewpoint that voids are easily formed in the secondary particles of the spray-dried powder due to generation of decomposition gas during firing. These cobalt compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、上記のLi、Ni、Mn、Co原料化合物以外にも他元素置換を行って前述の異元素を導入したり、後述する噴霧乾燥にて形成される二次粒子内の空隙を効率よく形成させたりすることを目的とした化合物群を使用することが可能である。なお、ここで使用する、二次粒子の空隙を効率よく形成させることを目的として使用する化合物の添加段階は、その性質に応じて、原料混合前または混合後の何れかを選択することが可能である。とくに、混合工程によって機械的剪断応力が加わるなどして分解しやすい化合物は混合工程後に添加することが好ましい。   In addition to the above Li, Ni, Mn, and Co raw material compounds, other elements are substituted to introduce the above-mentioned foreign elements, and voids in secondary particles formed by spray drying described later are efficiently formed. It is possible to use a group of compounds intended to be used. In addition, the addition stage of the compound used for the purpose of efficiently forming the voids of the secondary particles used here can be selected either before or after mixing the raw materials depending on the property. It is. In particular, it is preferable to add a compound that is easily decomposed due to mechanical shear stress applied by the mixing step after the mixing step.

原料の混合方法は特に限定されるものではなく、湿式でも乾式でも良い。例えば、ボールミル、振動ミル、ビーズミル等の装置を使用する方法が挙げられる。原料化合物を水、アルコール等の液体媒体中で混合する湿式混合は、より均一な混合が可能であり、かつ焼成工程において混合物の反応性を高めることができるので好ましい。
混合の時間は、混合方法により異なるが、原料が粒子レベルで均一に混合されていれば良く、例えばボールミル(湿式又は乾式)では通常1時間から2日間程度、ビーズミル(湿式連続法)では滞留時間が通常0.1時間から6時間程度である。
The method for mixing the raw materials is not particularly limited, and may be wet or dry. For example, a method using an apparatus such as a ball mill, a vibration mill, or a bead mill can be used. Wet mixing in which the raw material compound is mixed in a liquid medium such as water or alcohol is preferable because more uniform mixing is possible and the reactivity of the mixture can be increased in the firing step.
The mixing time varies depending on the mixing method, but it is sufficient that the raw materials are uniformly mixed at the particle level. For example, in a ball mill (wet or dry type), usually about 1 to 2 days, and in a bead mill (wet continuous method) Is usually about 0.1 to 6 hours.

なお、原料の混合段階においてはそれと並行して原料の粉砕が為されていることが好ましい。粉砕の程度としては、粉砕後の原料粒子の粒径が指標となるが、平均粒子径(メジアン径)として通常0.3μm以下、好ましくは0.25μm以下、最も好ましくは0.2μm以下とする。粉砕後の原料粒子の平均粒子径が大きすぎると、焼成工程における反応性が低下するのに加え、組成が均一化し難くなる。ただし、必要以上に小粒子化することは、粉砕のコストアップに繋がるので、平均粒子径が通常0.01μm以上、好ましくは0.02μm以上、さらに好ましくは0.05μm以上となるように粉砕すれば良い。このような粉砕程度を実現するための手段としては特に限定されるものではないが、湿式粉砕法が好ましい。具体的にはダイノーミル等を挙げることができる。
なお、本発明の実施例に記載のスラリー中の粉砕粒子のメジアン径は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準に設定して測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。後述の噴霧乾燥体のメジアン径については、それぞれ0、1、3、5分間の超音波分散後に測定を行った他は同様の条件である。
In the raw material mixing stage, it is preferable that the raw material is pulverized in parallel. As the degree of pulverization, the particle diameter of the raw material particles after pulverization is an index, but the average particle diameter (median diameter) is usually 0.3 μm or less, preferably 0.25 μm or less, and most preferably 0.2 μm or less. . If the average particle size of the pulverized raw material particles is too large, the reactivity in the firing process is lowered and the composition is difficult to be uniformized. However, making particles smaller than necessary leads to an increase in pulverization cost, so that the average particle size is usually 0.01 μm or more, preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.05 μm or more. It ’s fine. A means for realizing such a degree of pulverization is not particularly limited, but a wet pulverization method is preferable. Specific examples include dyno mill.
The median diameter of the pulverized particles in the slurry described in the examples of the present invention is set to a refractive index of 1.24 by a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, and the particle diameter reference is set to the volume reference. Measured. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz). The median diameter of the spray-dried body described later is the same as that except that the measurement was performed after ultrasonic dispersion for 0, 1, 3, and 5 minutes, respectively.

<噴霧乾燥工程>
湿式混合後は、次いで通常乾燥工程に供される。方法は特に限定されないが、生成する
粒子状物の均一性や粉体流動性、粉体ハンドリング性能、乾燥粒子を効率よく製造できる等の観点から噴霧乾燥が好ましい。
<Spray drying process>
After the wet mixing, it is then usually subjected to a drying process. The method is not particularly limited, but spray drying is preferable from the viewpoints of uniformity of the generated particulate matter, powder flowability, powder handling performance, and efficient production of dry particles.

[噴霧乾燥粉体]
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法においては、湿式粉砕により粉砕した後、噴霧乾燥することにより、一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる粉体を得る。一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる噴霧乾燥粉体は、本発明品の噴霧乾燥粉体の形状的特徴である。形状の確認方法としては、例えば、SEM観察、断面SEM観察が挙げられる。
[Spray-dried powder]
In the method for producing a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention, a powder obtained by agglomerating primary particles to form secondary particles is obtained by pulverizing by wet pulverization and then spray drying. . The spray-dried powder formed by agglomerating primary particles to form secondary particles is a geometric feature of the spray-dried powder of the present invention. Examples of the shape confirmation method include SEM observation and cross-sectional SEM observation.

本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の焼成前駆体でもある噴霧乾燥により得られる粉体のメジアン径(ここでは超音波分散をかけずに測定した値)は通常15μm以下、より好ましくは12μm以下、更に好ましくは9μm以下、最も好ましくは7μm以下となるようにする。ただし、あまりに小さな粒径は得にくい傾向にあるので、通常は3μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは5μm以上である。噴霧乾燥法で粒子状物を製造する場合、その粒子径は、噴霧形式、加圧気体流供給速度、スラリー供給速度、乾燥温度等を適宜選定することによって制御することができる。   The median diameter (value measured without applying ultrasonic dispersion) of the powder obtained by spray drying which is also a firing precursor of the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention is usually 15 μm or less, more preferably Is 12 μm or less, more preferably 9 μm or less, and most preferably 7 μm or less. However, since it tends to be difficult to obtain a too small particle size, it is usually 3 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 5 μm or more. In the case of producing a particulate material by the spray drying method, the particle size can be controlled by appropriately selecting the spray format, the pressurized gas flow supply rate, the slurry supply rate, the drying temperature, and the like.

また、本発明に係るリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の噴霧乾燥粉体は、一次粒子間の凝集力が弱いのが特徴であり、これは超音波分散に伴うメジアン径の変化を調べることによって確認できる。ここで5分間の超音波分散“Ultra Sonic”(出力30W、周波数22.5kHz)をかけた後で測定したときの噴霧乾燥粒子のメジアン径の上限は、通常4μm以下、好ましくは3.5μm以下、より好ましくは3μm以下、更に好ましくは2.5μm以下、最も好ましくは2μm以下であり、下限は、通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、最も好ましくは0.2μm以上である。この超音波分散後のメジアン径が上記の値より大きい噴霧乾燥粒子を用いて焼成されたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粒子は、粒子間の空隙が少なく、負荷特性が改善されない。一方、超音波分散後のメジアン径が上記の値より小さい噴霧乾燥粒子を用いて焼成されたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粒子は、粒子間の空隙が多くなりすぎ、嵩密度が低下したり、塗布特性が悪くなるなどの問題が生じやすくなる可能性がある。   In addition, the spray-dried powder of lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder according to the present invention is characterized by a weak cohesion between primary particles, which examines changes in median diameter accompanying ultrasonic dispersion. Can be confirmed. Here, the upper limit of the median diameter of spray-dried particles when measured after applying ultrasonic dispersion “Ultra Sonic” (output 30 W, frequency 22.5 kHz) for 5 minutes is usually 4 μm or less, preferably 3.5 μm or less. More preferably, it is 3 μm or less, more preferably 2.5 μm or less, most preferably 2 μm or less, and the lower limit is usually 0.01 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, most preferably It is 0.2 μm or more. Lithium nickel manganese cobalt composite oxide particles fired using spray-dried particles having a median diameter after ultrasonic dispersion larger than the above value have few voids between the particles, and the load characteristics are not improved. On the other hand, lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide particles fired using spray-dried particles whose median diameter after ultrasonic dispersion is smaller than the above values have too many voids between them, resulting in a decrease in bulk density. There is a possibility that problems such as poor coating properties may occur.

また、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の噴霧乾燥粉体の嵩密度は通常0.1g/cc以上、好ましくは0.3g/cc以上、より好ましくは0.5g/cc以上、最も好ましくは0.7g/cc以上である。この下限を下回ると粉体充填性や粉体の取り扱いに悪影響を及ぼす可能性があり、また、通常1.7g/cc以下、好ましくは1.6g/cc以下、より好ましくは1.5g/cc以下、最も好ましくは1.4g/cc以下である。嵩密度がこの上限を上回ることは、粉体充填性や粉体の取り扱いにとって好ましい一方、比表面積が低くなり過ぎる可能性があり、焼成工程での反応性が低下する可能性がある。   Further, the bulk density of the spray-dried powder of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is usually 0.1 g / cc or more, preferably 0.3 g / cc or more, more preferably 0.5 g / cc or more, most preferably 0.7 g / cc or more. Below this lower limit, there is a possibility of adversely affecting powder filling properties and powder handling, and is usually 1.7 g / cc or less, preferably 1.6 g / cc or less, more preferably 1.5 g / cc. Hereinafter, it is most preferably 1.4 g / cc or less. The bulk density exceeding this upper limit is preferable for powder filling properties and powder handling, but the specific surface area may be too low, and the reactivity in the firing step may be reduced.

また、噴霧乾燥により得られる粉体は、比表面積が小さいと、次の焼成工程に際して、原料化合物間の反応性が低下してしまうため、前記の如く、噴霧乾燥前に出発原料を粉砕するなどの手段により、できるだけ高比表面積化されていることが好ましい。一方で、過度に高比表面積化しようとすると、工業的に不利となるだけでなく、本発明のリチウム遷移金属系化合物が得られなくなる可能性がある。従って、これによって得られた噴霧乾燥粒子は、BET比表面積にして通常10m/g以上、好ましくは20m/g以上、より好ましくは30m/g以上、最も好ましくは35m/g以上で、通常70m/g以下、好ましくは65m/g以下、最も好ましくは60m/g以下とすることが好ましい。 In addition, if the powder obtained by spray drying has a small specific surface area, the reactivity between the raw material compounds is reduced in the next firing step, so as described above, the starting material is pulverized before spray drying, etc. It is preferable that the specific surface area be increased as much as possible by the above means. On the other hand, excessively high specific surface area is not only industrially disadvantageous, but also may result in failure to obtain the lithium transition metal compound of the present invention. Accordingly, the spray-dried particles thus obtained have a BET specific surface area of usually 10 m 2 / g or more, preferably 20 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more, most preferably 35 m 2 / g or more. Usually, it is preferably 70 m 2 / g or less, preferably 65 m 2 / g or less, and most preferably 60 m 2 / g or less.

ここで、本発明において「焼成前駆体」とは、噴霧乾燥体を処理して得られる焼成前のリチウム遷移金属系化合物前駆体を意味する。例えば、前述の焼成時に分解ガスを発生または昇華して、二次粒子内に空隙を形成させる化合物を噴霧乾燥体に含有させて焼成前駆体としてもよい。
このようにして得られた焼成前駆体は、次いで焼成処理される。この焼成条件は、組成や使用するリチウム化合物原料にも依存するが、傾向として、焼成温度が高すぎると一次粒子が成長しすぎ、逆に低すぎると結晶構造が未発達となり、また比表面積が大きくなりすぎる。焼成温度としては、通常800℃以上、好ましくは850℃以上、更に好ましくは900℃以上、最も好ましくは950℃以上であり、通常1100℃以下、好ましくは1075℃以下、更に好ましくは1050℃以下、最も好ましくは1025℃以下である。
Here, in the present invention, the “firing precursor” means a lithium transition metal compound precursor before firing obtained by treating a spray-dried body. For example, a decomposition gas may be generated or sublimated during the above-described firing to form a compound that forms voids in the secondary particles, and the spray-dried body may be used as the firing precursor.
The fired precursor thus obtained is then fired. This firing condition depends on the composition and the lithium compound raw material used, but as a tendency, if the firing temperature is too high, the primary particles grow too much. Conversely, if the firing temperature is too low, the crystal structure becomes undeveloped, and the specific surface area is low. Too big. The firing temperature is usually 800 ° C. or higher, preferably 850 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, most preferably 950 ° C. or higher, and usually 1100 ° C. or lower, preferably 1075 ° C. or lower, more preferably 1050 ° C. or lower, Most preferably, it is 1025 degrees C or less.

焼成には、例えば、箱形炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を使用することができる。焼成工程は、通常、昇温・最高温度保持・降温の三部分に分けられる。二番目の最高温度保持部分は必ずしも一回とは限らず、目的に応じて二段階又はそれ以上の段階をふませてもよく、二次粒子を破壊しない程度に凝集を解消することを意味する解砕工程または、一次粒子或いはさらに微小粉末まで砕くことを意味する粉砕工程を挟んで、昇温・最高温度保持・降温の工程を二回又はそれ以上繰り返しても良い。   For firing, for example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln or the like can be used. The firing process is usually divided into three parts: temperature increase, maximum temperature retention, and temperature decrease. The second maximum temperature holding portion is not necessarily limited to one time, and may include two or more stages depending on the purpose, which means that aggregation is eliminated to the extent that secondary particles are not destroyed. The temperature raising, maximum temperature holding, and temperature lowering steps may be repeated twice or more with a crushing step or a pulverization step which means crushing to primary particles or even fine powder.

昇温工程は通常1℃/分以上10℃/分以下の昇温速度で炉内を昇温させる。この昇温速度があまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても炉によっては炉内温度が設定温度に追従しなくなる。昇温速度は、好ましくは2℃/分以上、より好ましくは3℃/分以上で、好ましくは7℃/分以下、より好ましくは5℃/分以下である。   In the temperature raising step, the temperature in the furnace is usually raised at a temperature raising rate of 1 ° C./min to 10 ° C./min. Even if this rate of temperature rise is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous. However, if it is too fast, the furnace temperature does not follow the set temperature depending on the furnace. The rate of temperature rise is preferably 2 ° C./min or more, more preferably 3 ° C./min or more, preferably 7 ° C./min or less, more preferably 5 ° C./min or less.

最高温度保持工程での保持時間は、温度によっても異なるが、通常前述の温度範囲であれば30分以上、好ましくは3時間以上、更に好ましくは5時間以上、最も好ましくは6時間以上で、50時間以下、好ましくは25時間以下、更に好ましくは20時間以下、最も好ましくは15時間以下である。焼成時間が短すぎると結晶性の良いリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体が得られ難くなり、長すぎるのは実用的ではない。焼成時間が長すぎると、その後解砕が必要になったり、解砕が困難になったりするので、不利である。   Although the holding time in the maximum temperature holding step varies depending on the temperature, it is usually 30 minutes or more, preferably 3 hours or more, more preferably 5 hours or more, most preferably 6 hours or more within the above-mentioned temperature range, and 50 Time or less, preferably 25 hours or less, more preferably 20 hours or less, and most preferably 15 hours or less. If the firing time is too short, it becomes difficult to obtain a lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder with good crystallinity, and it is not practical to be too long. If the firing time is too long, it will be disadvantageous because it will be necessary to crush afterwards or it will be difficult to crush.

降温工程では、通常0.1℃/分以上10℃/分以下の降温速度で炉内を降温させる。あまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても目的物の均一性に欠けたり、容器の劣化を早めたりする傾向にある。降温速度は、好ましくは1℃/分以上、より好ましくは3℃/分以上で、好ましくは7℃/分以下、より好ましくは5℃/分以下である。
焼成時の雰囲気は、空気等の酸素含有ガス雰囲気を用いることができる。通常は酸素濃度が1体積%以上、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上で、100体積%以下、好ましくは50体積%以下、より好ましくは25体積%以下の雰囲気とする。
In the temperature lowering step, the temperature in the furnace is usually decreased at a temperature lowering rate of 0.1 ° C./min to 10 ° C./min. If it is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous. However, if it is too fast, the uniformity of the object tends to be lacking or the deterioration of the container tends to be accelerated. The temperature lowering rate is preferably 1 ° C./min or more, more preferably 3 ° C./min or more, preferably 7 ° C./min or less, more preferably 5 ° C./min or less.
As the atmosphere during firing, an oxygen-containing gas atmosphere such as air can be used. Usually, the atmosphere has an oxygen concentration of 1% by volume or more, preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, and 100% by volume or less, preferably 50% by volume or less, more preferably 25% by volume or less.

このような製造方法において、本発明の前記特定の組成を有するリチウム遷移金属系化合物粉体を製造するには、製造条件を一定とした場合には、リチウム化合物、ニッケル化合物、マンガン化合物、及びコバルト化合物を液体媒体中に分散させたスラリーを調製する際の各化合物の混合比を調整することで、目的とするLi/Ni/Mn/Mのモル比を制御することができる。
このようにして得られたリチウム遷移金属系化合物によれば、ガス発生による膨れが少
なく、容量が高く、レート・出力等の負荷特性に優れ、低温出力特性、保存特性にも優れた、性能バランスの良いリチウム二次電池用正極材料を提供される。
In such a production method, in order to produce the lithium transition metal-based compound powder having the specific composition of the present invention, a lithium compound, a nickel compound, a manganese compound, and cobalt can be used when the production conditions are constant. The target Li / Ni / Mn / M molar ratio can be controlled by adjusting the mixing ratio of each compound when preparing a slurry in which the compound is dispersed in a liquid medium.
According to the lithium transition metal-based compound thus obtained, the balance of performance is low, with low swelling due to gas generation, high capacity, excellent load characteristics such as rate and output, excellent low-temperature output characteristics, and storage characteristics. A positive electrode material for a lithium secondary battery is provided.

[リチウム二次電池用正極]
本発明のリチウム二次電池用正極は、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガン複合酸化物粉体及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。
[Positive electrode for lithium secondary battery]
The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention is formed by forming a positive electrode active material layer containing a lithium nickel manganese composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention and a binder on a current collector. Is.
The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used as necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.

正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されているため好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。   As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. Of these, metal materials are preferable, and aluminum is particularly preferable. As for the shape, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.

正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また通常100mm以下、好ましくは1mm以下、より好ましくは50μm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。   When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 100 mm or less, preferably 1 mm or less, more preferably 50 μm or less. The range of is preferable. If it is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used during electrode production may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, Styrene / isoprene styrene bromide Copolymer and its hydrogenated thermoplastic elastomeric polymer, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer, etc. Fluorine polymers such as soft resinous polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、更に好ましくは5重量%以上であり、通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、更に好ましくは40重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and usually 80% by weight or less, preferably 60% by weight or less. More preferably, it is 40% by weight or less, and most preferably 10% by weight or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. Battery capacity and conductivity may be reduced.

正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料などを挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは1重量%以上であり、また、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは20重量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke. And carbon materials. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 30%. % By weight or less, more preferably 20% by weight or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.

スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウムニッケルマンガン系複合酸化物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As the liquid medium for forming the slurry, it is possible to dissolve or disperse the lithium nickel manganese composite oxide powder that is the positive electrode material, the binder, and the conductive material and the thickener used as necessary. As long as it is a possible solvent, the type is not particularly limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added together with the thickener, and a slurry such as SBR is slurried. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の正極材料としての本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上であり、通常99.9重量%以下、好ましくは99重量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。
また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。
なお、塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、本発明のリチウム二次電池用正極が調整できる。
The content of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by weight or more, preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and usually 99%. .9% by weight or less, preferably 99% by weight or less. If the proportion of the lithium transition metal compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.
The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
Thus, the positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention can be adjusted.

[リチウム二次電池]
本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵・放出可能な上記の本発明のリチウム二次電池用正極と、リチウムを吸蔵・放出可能な負極と、リチウム塩を電解塩とする非水電解質とを備える。更に、正極と負極との間に、非水電解質を保持するセパレータを備えていても良い。正極と負極との接触による短絡を効果的に防止するには、このようにセパレータを介在させるのが望ましい。
[Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention includes the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention capable of occluding and releasing lithium, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte using a lithium salt as an electrolytic salt, Is provided. Further, a separator for holding a nonaqueous electrolyte may be provided between the positive electrode and the negative electrode. In order to effectively prevent a short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode, it is desirable to interpose a separator in this way.

〈負極〉
負極は通常、正極と同様に、負極集電体上に負極活物質層を形成して構成される。
負極集電体の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されていることから好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。負極集電体として金属薄膜を使用する場合、その好適な厚さの範囲は、正極集電体について上述した範囲と同様である。
<Negative electrode>
The negative electrode is usually configured by forming a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector, similarly to the positive electrode.
As a material of the negative electrode current collector, a metal material such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or a carbon material such as carbon cloth or carbon paper is used. Among these, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. When a metal thin film is used as the negative electrode current collector, the preferred thickness range is the same as the range described above for the positive electrode current collector.

負極活物質層は、負極活物質を含んで構成される。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に他に制限はないが、通常は安全性の高さの面から、リチウムを吸蔵、放出できる炭素材料が用いられる。
炭素材料としては、その種類に特に制限はないが、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)や、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物が挙げられる。有機物の熱分解物としては、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチの炭化物、石油系ピッチの炭化物、或いはこれらピッチを酸化処理したものの炭化物、ニードルコークス、ピッチコークス、フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化物等及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。中でも黒鉛が好ましく、特に好適には、種々の原料から得た易黒鉛性ピッチに高温熱処理を施すことによって製造された、人造黒鉛、精製天然黒鉛、又はこれらの黒鉛にピッチを含む黒鉛材料等であって、種々の表面処理を施したものが主として使用される。これらの炭素材料は、それぞれ1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions, but it can usually occlude and release lithium from the viewpoint of high safety. A carbon material is used.
Although there is no restriction | limiting in particular as a carbon material, The graphite (graphite), such as artificial graphite and natural graphite, and the thermal decomposition thing of organic substance on various thermal decomposition conditions are mentioned. Examples of pyrolysis products of organic matter include coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch carbide, petroleum-based pitch carbide, or carbide obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke, phenol resin, crystalline cellulose, etc. And carbon materials obtained by partially graphitizing these, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and the like. Among them, graphite is preferable, and particularly preferable is artificial graphite, purified natural graphite, or graphite material containing pitch in these graphites manufactured by subjecting easy-graphite pitch obtained from various raw materials to high-temperature heat treatment. Therefore, those subjected to various surface treatments are mainly used. One of these carbon materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

負極活物質として黒鉛材料を用いる場合、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、通常0.335nm以上、また、通常0.34nm以下、好ましくは0.337nm以下であるものが好ましい。
また、黒鉛材料の灰分が、黒鉛材料の重量に対して通常1重量%以下、中でも0.5重量%以下、特に0.1重量%以下であることが好ましい。
When a graphite material is used as the negative electrode active material, the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 0.335 nm or more, and usually 0.34 nm or less, preferably Is preferably 0.337 nm or less.
Further, the ash content of the graphite material is usually 1% by weight or less, particularly 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less, based on the weight of the graphite material.

更に、学振法によるX線回折で求めた黒鉛材料の結晶子サイズ(Lc)が、通常30nm以上、中でも50nm以上、特に100nm以上であることが好ましい。
また、レーザー回折・散乱法により求めた黒鉛材料のメジアン径が、通常1μm以上、中でも3μm以上、更には5μm以上、特に7μm以上、また、通常100μm以下、中でも50μm以下、更には40μm以下、特に30μm以下であることが好ましい。
Further, the crystallite size (Lc) of the graphite material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, and particularly preferably 100 nm or more.
The median diameter of the graphite material determined by the laser diffraction / scattering method is usually 1 μm or more, especially 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, especially 7 μm or more, and usually 100 μm or less, especially 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, especially 40 μm or less. It is preferable that it is 30 micrometers or less.

また、黒鉛材料のBET法比表面積は、通常0.5m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1.0m/g以上、更に好ましくは1.5m/g以上、また、通常25.0m/g以下、好ましくは20.0m/g以下、より好ましくは15.0m/g以下、更に好ましくは10.0m/g以下である。
更に、黒鉛材料についてアルゴンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析を行った場合に、1580〜1620cm−1の範囲で検出されるピークPの強度Iと、1350〜1370cm−1の範囲で検出されるピークPの強度Iとの強度比I/Iが、0以上0.5以下であるものが好ましい。また、ピークPの半価幅は26cm−1以下が好ましく、25cm−1以下がより好ましい。
Moreover, the BET specific surface area of the graphite material is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, and further preferably 1.5 m 2 / g. or more, and usually 25.0 m 2 / g or less, preferably 20.0 m 2 / g, more preferably 15.0 m 2 / g or less, still more preferably 10.0 m 2 / g or less.
Further, when performing Raman spectroscopy using argon laser light for graphite material, and strength I A of the peak P A is detected in the range of 1580~1620Cm -1, it is detected in the range of 1350 -1 that intensity ratio I a / I B of the intensity I B of a peak P B is what is preferably 0 to 0.5. Further, the half width of the peak P A is preferably 26cm -1 or less, 25 cm -1 or less is more preferable.

なお、上述の各種の炭素材料の他に、リチウムの吸蔵及び放出が可能なその他の材料の負極活物質として用いることもできる。炭素材料以外の負極活物質の具体例としては、酸化錫や酸化ケイ素などの金属酸化物、Li2.6Co0.4Nなどの窒化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金などが挙げられる。これらの炭素材料以外の材料は、それぞれ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、上述の炭素材料と組み合わせて用いても良い。
負極活物質層は、通常は正極活物質層の場合と同様に、上述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電材及び増粘剤とを液体媒体でスラリー化したものを負極集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。スラリーを形成する液体媒体や結着剤、増粘剤、導電材等としては、正極活物質層について上述したものと同様のものを使用することができる。
In addition to the above-mentioned various carbon materials, it can also be used as a negative electrode active material of other materials capable of inserting and extracting lithium. Specific examples of negative electrode active materials other than carbon materials include metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, nitrides such as Li 2.6 Co 0.4 N, and lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys. Can be mentioned. One of these materials other than the carbon material may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Moreover, you may use in combination with the above-mentioned carbon material.
As in the case of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer is usually prepared by slurrying the above-described negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material and a thickener in a liquid medium. It can manufacture by apply | coating to a negative electrode electrical power collector, and drying. As the liquid medium, the binder, the thickener, the conductive material, and the like that form the slurry, the same materials as those described above for the positive electrode active material layer can be used.

〈非水電解質〉
非水電解質としては、例えば公知の有機電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解質、無機固体電解質等を用いることができるが、中でも有機電解液が好ましい。有機電解液は、有機溶媒に溶質(電解質)を溶解させて構成される。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, for example, known organic electrolytes, polymer solid electrolytes, gel electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like can be used. Of these, organic electrolytes are preferable. The organic electrolytic solution is configured by dissolving a solute (electrolyte) in an organic solvent.

ここで、有機溶媒の種類は特に限定されないが、例えばカーボネート類、エーテル類、ケトン類、スルホラン系化合物、ラクトン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、エーテル類、アミン類、エステル類、アミド類、リン酸エステル化合物等を使用することができる。代表的なものを列挙すると、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、4−メチル−2−ペンタノン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、1,2−ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が挙げられ、これら化合物は、水素原子が一部ハロゲン原子で置換されていてもよい。また、これらの単独若しくは2種類以上の混合溶媒が使用できる。   Here, the type of the organic solvent is not particularly limited. For example, carbonates, ethers, ketones, sulfolane compounds, lactones, nitriles, chlorinated hydrocarbons, ethers, amines, esters, amides. A phosphoric acid ester compound or the like can be used. Typical examples include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyl-2- Pentanone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile Benzonitrile, butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, etc. Et compounds, hydrogen atoms may be partially substituted with a halogen atom. Moreover, these single or 2 or more types of mixed solvents can be used.

上述の有機溶媒には、電解塩を解離させるために、高誘電率溶媒を含めることが好ましい。ここで、高誘電率溶媒とは、25℃における比誘電率が20以上の化合物を意味する。高誘電率溶媒の中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び、それらの水素原子をハロゲン等の他の元素又はアルキル基等で置換した化合物が、電解液中に含まれることが好ましい。高誘電率溶媒の電解液に占める割合は、好ましくは20重量%以上、更に好ましくは25重量%以上、最も好ましくは30重量%以上である。   The organic solvent described above preferably contains a high dielectric constant solvent in order to dissociate the electrolytic salt. Here, the high dielectric constant solvent means a compound having a relative dielectric constant of 20 or more at 25 ° C. Among the high dielectric constant solvents, it is preferable that ethylene carbonate, propylene carbonate, and compounds in which hydrogen atoms thereof are substituted with other elements such as halogen or alkyl groups are contained in the electrolytic solution. The proportion of the high dielectric constant solvent in the electrolyte is preferably 20% by weight or more, more preferably 25% by weight or more, and most preferably 30% by weight or more.

高誘電率溶媒の含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の電池特性が得られない場合がある。
また、有機電解液中には、CO、NO、CO、SO等のガスやビニレンカーボネート、ポリサルファイドS 2−など、負極表面にリチウムイオンの効率良い充放電を可能にする良好な被膜を形成する添加剤を、任意の割合で添加しても良い。なかでもとりわけビニレンカーボネートが好ましい。
If the content of the high dielectric constant solvent is less than the above range, desired battery characteristics may not be obtained.
In addition, in the organic electrolyte, a gas such as CO 2 , N 2 O, CO, and SO 2 , vinylene carbonate, polysulfide S x 2−, and the like that enables efficient charge and discharge of lithium ions on the negative electrode surface You may add the additive which forms a film in arbitrary ratios. Of these, vinylene carbonate is particularly preferable.

電解塩の種類も特に限定されず、従来公知の任意の溶質を使用することができる。具体例としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiB(C、LiBOB、LiCl、LiBr、CHSOLi、CFSOLi、LiN(SOCF、LiN(SO、LiC(SOCF、LiN(SOCF等が挙げられる。これらの電解塩は任意の1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。また、CO、NO、CO、SO等のガスやポリサルファイドS 2−など負極表面にリチウムイオンの効率良い充放電を可能にする良好な被膜を形成する添加剤を、任意の割合で添加しても良い。 The type of the electrolytic salt is not particularly limited, and any conventionally known solute can be used. Specific examples include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiBOB, LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiN (SO 3 CF 3 ) 2 and the like. Any one of these electrolytic salts may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio. In addition, any ratio of an additive that forms a good film that enables efficient charge and discharge of lithium ions on the negative electrode surface, such as gas such as CO 2 , N 2 O, CO, SO 2 , and polysulfide S x 2− May be added.

電解塩のリチウム塩は電解液中に、通常0.5mol/L以上1.5mol/L以下となるように含有させる。0.5mol/L未満でも1.5mol/Lを超えても電気伝導度が低下し、電池特性に悪影響を与えることがある。下限としては0.75mol/L以上、上限として1.25mol/L以下が好ましい。
高分子固体電解質を使用する場合にも、その種類は特に限定されず、固体電解質として公知の任意の結晶質・非晶質の無機物を用いることができる。結晶質の無機固体電解質としては、例えば、LiI、LiN、Li1+xTi2−x(PO(J=Al、Sc、Y、La)、Li0.5―3xRE0.5+xTiO(RE=La、Pr、Nd、Sm)等が挙げられる。また、非晶質の無機固体電解質としては、例えば、4.9L
iI−34.1LiO−61B、33.3LiO−66.7SiO等の酸化物ガラス等が挙げられる。これらは任意の1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いても良い。
The lithium salt of the electrolytic salt is usually contained in the electrolytic solution so as to have a concentration of 0.5 mol / L to 1.5 mol / L. Even if it is less than 0.5 mol / L or more than 1.5 mol / L, the electrical conductivity may be lowered, and the battery characteristics may be adversely affected. The lower limit is preferably 0.75 mol / L or more and the upper limit is 1.25 mol / L or less.
Even when a polymer solid electrolyte is used, the type thereof is not particularly limited, and any known crystalline / amorphous inorganic substance can be used as the solid electrolyte. Examples of the crystalline inorganic solid electrolyte include LiI, Li 3 N, Li 1 + x J x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (J = Al, Sc, Y, La), Li 0.5-3x RE 0. .5 + x TiO 3 (RE = La, Pr, Nd, Sm) and the like. Moreover, as an amorphous inorganic solid electrolyte, for example, 4.9L
Examples include oxide glasses such as iI-34.1 Li 2 O-61B 2 O 5 and 33.3Li 2 O-66.7SiO 2 . Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.

〈セパレータ〉
電解質として前述の有機電解液を用いる場合には、電極同士の短絡を防止するために、正極と負極との間にセパレータが介装される。セパレータの材質や形状は特に制限されないが、使用する有機電解液に対して安定で、保液性に優れ、且つ、電極同士の短絡を確実に防止できるものが好ましい。好ましい例としては、各種の高分子材料からなる微多孔性のフィルム、シート、不織布等が挙げられる。高分子材料の具体例としては、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィン高分子が用いられる。特に、セパレータの重要な因子である化学的及び電気化学的な安定性の観点からは、ポリオレフィン系高分子が好ましく、電池におけるセパレータの使用目的の一つである自己閉塞温度の点からは、ポリエチレンが特に望ましい。
<Separator>
When the above-described organic electrolyte is used as the electrolyte, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the electrodes. The material and shape of the separator are not particularly limited, but those that are stable with respect to the organic electrolyte used, have excellent liquid retention properties, and can reliably prevent short-circuiting between electrodes are preferable. Preferable examples include microporous films, sheets, nonwoven fabrics and the like made of various polymer materials. Specific examples of the polymer material include polyolefin polymers such as nylon, cellulose acetate, nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, and polybutene. In particular, from the viewpoint of chemical and electrochemical stability, which is an important factor for separators, polyolefin polymers are preferable. From the viewpoint of self-occluding temperature, which is one of the purposes of use of separators in batteries, polyethylene is preferred. Is particularly desirable.

ポリエチレンからなるセパレータを用いる場合、高温形状維持性の点から、超高分子ポリエチレンを用いることが好ましく、その分子量の下限は好ましくは50万、更に好ましくは100万、最も好ましくは150万である。他方、分子量の上限は、好ましくは500万、更に好ましくは400万、最も好ましくは300万である。分子量が大きすぎると流動性が低くなりすぎてしまい、加熱された時にセパレータの孔が閉塞しない場合があるからである。   When using a separator made of polyethylene, it is preferable to use ultra-high molecular weight polyethylene from the viewpoint of maintaining high-temperature shape, and the lower limit of the molecular weight is preferably 500,000, more preferably 1,000,000, and most preferably 1,500,000. On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 5 million, more preferably 4 million, and most preferably 3 million. This is because if the molecular weight is too large, the fluidity becomes too low, and the pores of the separator may not close when heated.

〈電池形状〉
本発明のリチウム二次電池は、上述した本発明のリチウム二次電池用正極と、負極と、電解質と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。
本発明のリチウム二次電池の形状は特に制限されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。一般的に採用されている形状の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。また、電池を組み立てる方法も特に制限されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。
<Battery shape>
The lithium secondary battery of the present invention is produced by assembling the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a negative electrode, an electrolyte, and a separator used as necessary into an appropriate shape. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary.
The shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly employed shapes according to the application. Examples of commonly used shapes include a cylinder type with a sheet electrode and separator in a spiral shape, an inside-out cylinder type with a combination of pellet electrode and separator, and a coin type with a stack of pellet electrode and separator. Can be mentioned. The method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.

〈満充電状態における正極の充電電位〉
また、本発明のリチウム二次電池は、満充電状態における正極の初回充電電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となるように設計されていることが好ましい。即ち、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、前述の特定の組成により、初回に4.5V(vs.Li/Li)以上という高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合において、サイクル特性や安全性を高める効果を有効に発揮する。ただし、前記充電電位が4.5V未満として使用することも可能である。
<Charge potential of the positive electrode when fully charged>
In addition, the lithium secondary battery of the present invention is preferably designed so that the initial charge potential of the positive electrode in a fully charged state is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher. That is, the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is charged at a high charging potential of 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more for the first time according to the specific composition described above. When used as a lithium secondary battery designed in the above, it effectively exhibits the effect of improving cycle characteristics and safety. However, it is also possible to use the charging potential as less than 4.5V.

以上、本発明のリチウム二次電池の一般的な実施形態について説明したが、本発明のリチウム二次電池は上記実施形態に制限されるものではなく、その要旨を超えない限りにおいて、各種の変形を加えて実施することが可能である。   The general embodiment of the lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the lithium secondary battery of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible as long as the gist thereof is not exceeded. Can be implemented.

以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例によってなんら制限されるものではない。
〔物性の測定方法〕
後述の各実施例及び比較例において製造されたリチウム遷移金属系化合物粉体の物性等は、各々次のようにして測定した。
Examples The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist.
[Method for measuring physical properties]
The physical properties and the like of lithium transition metal-based compound powders produced in each Example and Comparative Example described below were measured as follows.

組成(Li/Ni/Mn/Co):
ICP−AES分析により求めた。
水銀圧入法による各種物性の測定:
水銀圧入法による測定装置としては、Micromeritics社製オートポアIII9420型を用いた。また、水銀圧入法の測定条件としては、室温で3.86kPaから413MPaまで昇圧しながら測定を行った。なお、水銀の表面張力の値としては480dyn/cm、接触角の値としては141.3°を用いた。
Composition (Li / Ni / Mn / Co):
It was determined by ICP-AES analysis.
Measurement of various physical properties by mercury intrusion method:
As a measuring device by the mercury intrusion method, Autopore III9420 manufactured by Micromeritics was used. Moreover, as measurement conditions of the mercury intrusion method, measurement was performed while increasing the pressure from 3.86 kPa to 413 MPa at room temperature. The mercury surface tension value was 480 dyn / cm, and the contact angle value was 141.3 °.

平均一次粒子径:
30,000倍のSEM画像により求めた。
二次粒子のメジアン径:
超音波分散5分後に測定した。
嵩密度:
試料粉体4〜10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度として求めた。
Average primary particle size:
It calculated | required from the SEM image of 30,000 times.
Secondary particle median diameter:
Measurements were made after 5 minutes of ultrasonic dispersion.
The bulk density:
4 to 10 g of the sample powder was put into a 10 ml glass graduated cylinder, and the powder packing density when tapped 200 times with a stroke of about 20 mm was obtained.

比表面積:
BET法により求めた。
含有炭素濃度C:
(株)堀場製作所製EMIA−520炭素硫黄分析計を使用した。数十から100mgの試料を、空焼きした磁性るつぼに秤り取り、助燃剤を加えて、酸素気流中、高周波加熱炉で炭素を燃焼抽出した。燃焼ガス中のCOを、非分散赤外吸光光度法により定量した。感度較正には社団法人日本鉄鋼連盟製150−15低合金鋼1号(C保障値:0.469重量%)を使用した。
Specific surface area:
Obtained by BET method.
Contained carbon concentration C:
An EMIA-520 carbon sulfur analyzer manufactured by HORIBA, Ltd. was used. A sample of several tens to 100 mg was weighed into an air-baked magnetic crucible, a combustion aid was added, and carbon was extracted by combustion in a high-frequency heating furnace in an oxygen stream. CO 2 in the combustion gas was quantified by non-dispersive infrared absorption spectrophotometry. For sensitivity calibration, 150-15 low alloy steel No. 1 (C guaranteed value: 0.469% by weight) manufactured by Japan Iron and Steel Federation was used.

体積抵抗率:
粉体抵抗率測定装置(ダイアインスツルメンツ社製:ロレスターGP粉体低効率測定システムPD−41)を用い、試料重量3gとし、粉体用プローブユニット(四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mm)により、印加電圧リミッタを90Vとして、種々加圧下の粉体の体積抵抗率[Ω・cm]を測定し、40MPaの圧力下における体積抵抗率の値について比較した。
Volume resistivity:
Using a powder resistivity measurement device (Dia Instruments: Lorester GP powder low efficiency measurement system PD-41), the sample weight is 3 g, and a powder probe unit (four probe / ring electrode, electrode spacing 5.0 mm) The electrode resistivity is 1.0 mm, the sample radius is 12.5 mm, and the applied voltage limiter is 90 V. The volume resistivity [Ω · cm] of the powder under various pressures is measured, and the volume resistivity under a pressure of 40 MPa is measured. The values were compared.

結晶相:
CuKα線を使用した粉末X線回折パターンにより求めた。
〔粉末X線回折測定装置〕 PANalytical PW1700
〔測定条件〕X線出力:40kV、30mA、走査軸:θ/2θ
走査範囲(2θ):10.0−90.0°
測定モード:Continuous
読込幅:0.05°、走査速度:3.0°/min.
スリット:DS 1°、SS 1°、RS 0.2mm
スラリー中の粉砕粒子のメジアン径:
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。また、分散媒としては0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)
後に測定を行った。
Crystal phase:
It calculated | required by the powder X-ray-diffraction pattern using a CuK alpha ray.
[Powder X-ray Diffraction Measuring Device] PANalytical PW1700
[Measurement conditions] X-ray output: 40 kV, 30 mA, scanning axis: θ / 2θ
Scanning range (2θ): 10.0-90.0 °
Measurement mode: Continuous
Reading width: 0.05 °, scanning speed: 3.0 ° / min.
Slit: DS 1 °, SS 1 °, RS 0.2mm
Median diameter of pulverized particles in slurry:
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, the refractive index was set to 1.24, and the particle diameter standard was measured as the volume standard. In addition, 0.1% by weight sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersion medium, and ultrasonic dispersion for 5 minutes (output 30 W, frequency 22.5 kHz)
Measurements were made later.

原料LiCO粉末の平均粒子径としてのメジアン径:
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−920)を用い、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。また、分散媒としてエチルアルコールを用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。
Median diameter as an average particle diameter of the raw material Li 2 CO 3 powder:
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.), the refractive index was set to 1.24, and the particle diameter standard was measured as a volume standard. Further, ethyl alcohol was used as a dispersion medium, and measurement was performed after ultrasonic dispersion for 5 minutes (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

噴霧乾燥により得られた粒子状粉末の物性:
形態はSEM観察及び断面SEM観察により確認した。平均粒子径としてのメジアン径及び90%積算径(D90)は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所製、LA−920)によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。また、分散媒としては0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、0分、1分、3分、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。比表面積は、BET法により求めた。嵩密度は、試料粉体4〜6gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度として求めた。
Physical properties of particulate powder obtained by spray drying:
The form was confirmed by SEM observation and cross-sectional SEM observation. The median diameter and 90% cumulative diameter (D 90 ) as the average particle diameter are set to a refractive index of 1.24 using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.) The particle diameter standard was measured using the volume standard. Further, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium, and measurement was performed after 0 minutes, 1 minute, 3 minutes, and 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz). The specific surface area was determined by the BET method. The bulk density was determined as the powder packing density when 4 to 6 g of sample powder was put in a 10 ml glass graduated cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm.

〔リチウム遷移金属系化合物粉体の製造(実施例及び比較例)〕
(実施例1)
LiCO、Ni(OH)、Mnを、Li:Ni:Mn=1.267:0.250:0.583のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、950℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が3.7×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.092重量%、組成がLi1.088(Li0.167Ni0.254Mn0.579)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0.167、y=0、z=0.088)を得た。この平均一次粒径は0.2μmで、メジアン径は1.7μm、90%積算径(D90)は3.6μm、嵩密度は0.8g/cc、BET比表面積は3.1m/gであった。
[Production of Lithium Transition Metal Compound Powder (Examples and Comparative Examples)]
Example 1
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , and Mn 3 O 4 were weighed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn = 1.267: 0.250: 0.583, mixed, and then mixed. Pure water was added to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, about 15 g, was charged into an alumina crucible, fired at 950 ° C. for 12 hours in an air atmosphere (heating rate 5 ° C./min.), And then crushed. The volume resistivity is 3.7 × 10 6 Ω · cm, the carbon concentration is 0.092 wt%, and the composition is Li 1.088 (Li 0.167 Ni 0.254 Mn 0.579 ) O 2 . Lithium nickel manganese composite oxide (x = 0.167, y = 0, z = 0.088) was obtained. The average primary particle diameter is 0.2 μm, the median diameter is 1.7 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 3.6 μm, the bulk density is 0.8 g / cc, and the BET specific surface area is 3.1 m 2 / g. Met.

(実施例2)
LiCO、Ni(OH)、Mnを、Li:Ni:Mn=1.267:0.250:0.583のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、1000℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が9.2×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.059重量%、組成がLi1.067(Li0.167Ni0.254Mn0.579)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0.167、y=0、z=0.067)を得た。この平均一次粒径は0.5μmで、メジアン径は2.6μm、90%積算径(D90)は4.6μm、嵩密度は1.0g/cc、BET比表面積は2.1m/gであった。
(Example 2)
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , and Mn 3 O 4 were weighed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn = 1.267: 0.250: 0.583, mixed, and then mixed. Pure water was added to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, about 15 g, was charged into an alumina crucible, fired at 1000 ° C. for 12 hours in an air atmosphere (heating rate 5 ° C./min.), Then crushed. The volume resistivity is 9.2 × 10 5 Ω · cm, the carbon concentration is 0.059 wt%, and the composition is Li 1.067 (Li 0.167 Ni 0.254 Mn 0.579 ) O 2 . Lithium nickel manganese composite oxide (x = 0.167, y = 0, z = 0.067) was obtained. The average primary particle diameter is 0.5 μm, the median diameter is 2.6 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 4.6 μm, the bulk density is 1.0 g / cc, and the BET specific surface area is 2.1 m 2 / g. Met.

(実施例3)
LiCO、Ni(OH)、Mnを、Li:Ni:Mn=1.211:0.333:0.556のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.17μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、900℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が2.0×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.084重量%、組成がLi1.066(Li0.111Ni0.334Mn0.555)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0.111、y=0、z=0.066)を得た。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この平均一次粒径は0.2μmで、メジアン径は2.7μm、90%積算径(D90)は5.1μm、嵩密度は0.8g/cc、BET比表面積は3.0m/gであった。
(Example 3)
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , and Mn 3 O 4 were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn = 1.21: 0.333: 0.556. Pure water was added to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.17 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, about 15 g, was charged into an alumina crucible, fired at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere (heating rate 5 ° C./min.), And then crushed. The volume resistivity is 2.0 × 10 5 Ω · cm, the carbon concentration is 0.084 wt%, and the composition is Li 1.066 (Li 0.111 Ni 0.334 Mn 0.555 ) O 2 . Lithium nickel manganese composite oxide (x = 0.111, y = 0, z = 0.066) was obtained. Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter is 0.2 μm, the median diameter is 2.7 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 5.1 μm, the bulk density is 0.8 g / cc, and the BET specific surface area is 3.0 m 2 / g. Met.

(実施例4)
LiCO、NiO、Mnを、Li:Ni:Mn=1.20:0.50:0.50のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.21μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、950℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が4.6×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.050重量%、組成がLi1.133(Ni0.501Mn0.499)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0、y=0、z=0.133)を得た。この平均一次粒径は0.6μmで、メジアン径は3.8μm、90%積算径(D90)は6.1μm、嵩密度は1.0g/cc、BET比表面積は1.9m/gであった。
Example 4
Li 2 CO 3 , NiO, Mn 3 O 4 were weighed and mixed so that the molar ratio of Li: Ni: Mn = 1.20: 0.50: 0.50 was added, and then pure water was added thereto. A slurry was prepared. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.21 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, about 15 g, was charged into an alumina crucible and calcined at 950 ° C. for 12 hours in an air atmosphere (heating rate 5 ° C./min.) And then crushed. And a lithium nickel manganese composite having a volume resistivity of 4.6 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration of 0.050 wt%, and a composition of Li 1.133 (Ni 0.501 Mn 0.499 ) O 2. An oxide (x = 0, y = 0, z = 0.133) was obtained. The average primary particle diameter is 0.6 μm, the median diameter is 3.8 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 6.1 μm, the bulk density is 1.0 g / cc, and the BET specific surface area is 1.9 m 2 / g. Met.

(実施例5)
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=1.143:0.278:0.463:0.167のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.18μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、950℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が5.0×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.052重量%、組成がLi0.986(Li0.093Ni0.281Mn0.458Co0.168)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.112、y=0.168、z=−0.014)を得た。この平均一次粒径は0.3μmで、メジアン径は3.0μm、90%積算径(D90)は5.1μm、嵩密度は1.0g/cc、BET比表面積は2.6m/gであった。
(Example 5)
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH are weighed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn: Co = 1.143: 0.278: 0.463: 0.167 After mixing, pure water was added to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.18 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, about 15 g, was charged into an alumina crucible, fired at 950 ° C. for 12 hours in an air atmosphere (heating rate 5 ° C./min.), And then crushed. The volume resistivity is 5.0 × 10 5 Ω · cm, the carbon concentration is 0.052% by weight, and the composition is Li 0.986 (Li 0.093 Ni 0.281 Mn 0.458 Co 0.168. ) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.112, y = 0.168, z = −0.014) was obtained. The average primary particle diameter is 0.3 μm, the median diameter is 3.0 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 5.1 μm, the bulk density is 1.0 g / cc, and the BET specific surface area is 2.6 m 2 / g. Met.

(実施例6)
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Li:Ni:Mn:Co=1.10:0.45:0.45:0.10のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、925℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が1.9×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.043重量%、組成がLi1.125(Ni0.455Mn0.445Co0.100)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0、y=0.100、z
=0.125)を得た。この平均一次粒径は0.2μmで、メジアン径は1.1μm、90%積算径(D90)は1.6μm、嵩密度は0.9g/cc、BET比表面積は3.3m/gであった。
(Example 6)
Weigh Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and CoOOH so that the molar ratio of Li: Ni: Mn: Co = 1.10: 0.45: 0.45: 0.10 After mixing, pure water was added to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, about 15 g, was charged in an alumina crucible and fired at 925 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating rate of 3.33 ° C./min.). When pulverized, the volume resistivity is 1.9 × 10 4 Ω · cm, the carbon concentration is 0.043 wt%, and the composition is Li 1.125 (Ni 0.455 Mn 0.445 Co 0.100 ) O. 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0, y = 0.100, z
= 0.125). The average primary particle diameter is 0.2 μm, the median diameter is 1.1 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 1.6 μm, the bulk density is 0.9 g / cc, and the BET specific surface area is 3.3 m 2 / g. Met.

(実施例7)
LiCO、Ni(OH)、Mnを、Li:Ni:Mn=1.15:0.50:0.50のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.14μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末、約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、1000℃で6時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が2.1×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.045重量%、組成がLi1.166(Ni0.504Mn0.496)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0、y=0、z=0.166)を得た。この平均一次粒径は0.5μmで、メジアン径は3.3μm、90%積算径(D90)は5.6μm、嵩密度は1.2g/cc、BET比表面積は1.9m/gであった。
(Example 7)
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , and Mn 3 O 4 were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Li: Ni: Mn = 1.15: 0.50: 0.50. Pure water was added to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.14 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, about 15 g, was charged into an alumina crucible and fired at 1000 ° C. for 6 hours in an air atmosphere (heating rate of 3.33 ° C./min.). When pulverized, lithium nickel having a volume resistivity of 2.1 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration of 0.045 wt%, and a composition of Li 1.166 (Ni 0.504 Mn 0.496 ) O 2 Manganese composite oxide (x = 0, y = 0, z = 0.166) was obtained. The average primary particle diameter is 0.5 μm, the median diameter is 3.3 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 5.6 μm, the bulk density is 1.2 g / cc, and the BET specific surface area is 1.9 m 2 / g. Met.

(比較例1)
Ni(OH)、Mnを、Ni:Mn=0.250:0.583のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末に、メジアン径9μmのLiCO粉末を添加混合した。この混合粉末約100gをアルミナ製るつぼ6個に均等に分けて仕込み、空気流通下、950℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が1.4×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.034重量%、組成がLi1.035(Li0.167Ni0.252Mn0.581)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0.167、y=0、z=0.035)を得た。この平均一次粒径は0.3μmで、メジアン径は5.7μm、90%積算径(D90)は8.6μm、嵩密度は1.7g/cc、BET比表面積は2.0m/gであった。
(Comparative Example 1)
Ni (OH) 2 and Mn 3 O 4 were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Ni: Mn = 0.250: 0.583, and then pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Li 2 CO 3 powder having a median diameter of 9 μm was added to and mixed with the particulate powder obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 100 g of this mixed powder was equally divided into 6 crucibles made of alumina and fired at 950 ° C. for 12 hours under air flow (heating rate 5 ° C./min.) And then crushed to obtain a volume resistivity. Lithium nickel manganese composite oxide (1.4 × 10 6 Ω · cm, carbon concentration is 0.034 wt%, composition is Li 1.035 (Li 0.167 Ni 0.252 Mn 0.581 ) O 2 ( x = 0.167, y = 0, z = 0.035). The average primary particle diameter is 0.3 μm, the median diameter is 5.7 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 8.6 μm, the bulk density is 1.7 g / cc, and the BET specific surface area is 2.0 m 2 / g. Met.

(比較例2)
Ni(OH)、Mnを、Ni:Mn=0.333:0.556のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.15μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末)に、メジアン径9μmのLiCO粉末を添加混合した。この混合粉末約15.9gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、1000℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が9.4×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.045重量%、組成がLi1.082(Li0.111Ni0.335Mn0.554)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0.111、y=0、z=0.082)を得た。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この平均一次粒径は0.4μmで、メジアン径は5.9μm、90%積算径(D90)は8.8μm、嵩密度は1.5g/cc、BET比表面積は1.1m/gであった。
(Comparative Example 2)
Ni (OH) 2 and Mn 3 O 4 were weighed and mixed at a molar ratio of Ni: Mn = 0.333: 0.556, and then mixed with pure water to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.15 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
To the particulate powder obtained by spray-drying the slurry with a spray dryer, Li 2 CO 3 powder having a median diameter of 9 μm was added and mixed. About 15.9 g of this mixed powder was charged into an alumina crucible, fired at 1000 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 5 ° C./min.), And then crushed to have a volume resistivity of 9.4 × 10 4 Ω · cm, the concentration of carbon contained is 0.045 wt%, and the composition is Li 1.082 (Li 0.111 Ni 0.335 Mn 0.554 ) O 2, a lithium nickel manganese composite oxide (x = 0. 111, y = 0, z = 0.082). Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter is 0.4 μm, the median diameter is 5.9 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 8.8 μm, the bulk density is 1.5 g / cc, and the BET specific surface area is 1.1 m 2 / g. Met.

(比較例3)
Ni(OH)、Mnを、Ni:Mn=0.50:0.50のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌し
ながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末に、メジアン径9μmのLiCO粉末を添加混合した。この混合粉末約87.8gをアルミナ製るつぼ6個に均等に分けて仕込み、空気流通下、1000℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が3.9×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.031重量%、組成がLi1.084(Ni0.505Mn0.495)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0、y=0、z=0.084)を得た。また、その結晶構造が層状R(−3)m構造を含んで構成されていることを確認した。この平均一次粒径は0.5μmで、メジアン径は4.7μm、90%積算径(D90)は6.9μm、嵩密度は1.6g/cc、BET比表面積は1.2m/gであった。
(Comparative Example 3)
Ni (OH) 2 and Mn 3 O 4 were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Ni: Mn = 0.50: 0.50, and then pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Li 2 CO 3 powder having a median diameter of 9 μm was added to and mixed with the particulate powder obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 87.8 g of this mixed powder was charged equally in 6 pieces of crucible made of alumina, calcined at 1000 ° C. for 12 hours under air flow (heating rate 5 ° C./min.), Crushed, and volume resistance A lithium nickel manganese composite oxide having a rate of 3.9 × 10 4 Ω · cm, a carbon concentration of 0.031 wt%, and a composition of Li 1.084 (Ni 0.505 Mn 0.495 ) O 2 (x = 0, y = 0, z = 0.084). Moreover, it confirmed that the crystal structure was comprised including the layered R (-3) m structure. The average primary particle diameter is 0.5 μm, the median diameter is 4.7 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 6.9 μm, the bulk density is 1.6 g / cc, and the BET specific surface area is 1.2 m 2 / g. Met.

(比較例4)
Ni(OH)、Mnを、Ni:Mn=0.50:0.50のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末に、メジアン径9μmのLiCO粉末を添加混合した。この混合粉末約15gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、1000℃で12時間焼成(昇降温速度3.33℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が1.2×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.035重量%、組成がLi1.152(Ni0.505Mn0.495)Oのリチウムニッケルマンガン複合酸化物(x=0、y=0、z=0.152)を得た。この平均一次粒径は0.6μmで、メジアン径は6.1μm、90%積算径(D90)は9.1μm、嵩密度は1.5g/cc、BET比表面積は0.7m/gであった。
(Comparative Example 4)
Ni (OH) 2 and Mn 3 O 4 were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Ni: Mn = 0.50: 0.50, and then pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
Li 2 CO 3 powder having a median diameter of 9 μm was added to and mixed with the particulate powder obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 15 g of this mixed powder was put into an alumina crucible, fired at 1000 ° C. for 12 hours under air flow (temperature raising / lowering rate 3.33 ° C./min.), And then crushed to have a volume resistivity of 1.2 ×. 10 4 Ω · cm, carbon concentration is 0.035 wt%, composition of Li 1.152 (Ni 0.505 Mn 0.495 ) O 2 lithium nickel manganese composite oxide (x = 0, y = 0, z = 0.152) was obtained. The average primary particle diameter is 0.6 μm, the median diameter is 6.1 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 9.1 μm, the bulk density is 1.5 g / cc, and the BET specific surface area is 0.7 m 2 / g. Met.

(比較例5)
Ni(OH)、Mn、CoOOHを、Ni:Mn:Co=0.278:0.463:0.167のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.16μmに粉砕した。
(Comparative Example 5)
Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and CoOOH were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Ni: Mn: Co = 0.278: 0.463: 0.167, and then pure water was added thereto. In addition, a slurry was prepared. While stirring this slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.16 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.

スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末に、メジアン径9μmのLiCO粉末を添加混合した。この混合粉末約15.4gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、900℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、解砕して、体積抵抗率が1.1×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.046重量%、組成がLi0.960(Ni0.280Mn0.459Co0.168)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.112、y=0.168、z=−0.040)を得た。この平均一次粒径は0.2μmで、メジアン径は5.2μm、90%積算径(D90)は7.7μm、嵩密度は1.8g/cc、BET比表面積は2.2m/gであった。 Li 2 CO 3 powder having a median diameter of 9 μm was added to and mixed with the particulate powder obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 15.4 g of this mixed powder was charged into an alumina crucible, fired at 900 ° C. for 12 hours under air flow (heating temperature increase / decrease rate of 5 ° C./min.), And then crushed to have a volume resistivity of 1.1 ×. 10 6 Ω · cm, carbon concentration is 0.046 wt%, and the composition is Li 0.960 (Ni 0.280 Mn 0.459 Co 0.168 ) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0) .112, y = 0.168, z = −0.040). The average primary particle diameter is 0.2 μm, the median diameter is 5.2 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 7.7 μm, the bulk density is 1.8 g / cc, and the BET specific surface area is 2.2 m 2 / g. Met.

(比較例6)
Ni(OH)、Mn、Co(OH)を、Ni:Mn:Co=0.45:0.45:0.10のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.15μmに粉砕した。
スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末に、メジアン径20μm以下まで粉砕したLiOH粉末を添加混合した。この混合粉末約13.1gをアルミナ製るつぼに仕込み、空気流通下、950℃で10時間焼成(昇降温速度5℃/mi
n.)した後、解砕して、体積抵抗率が1.7×10Ω・cm、含有炭素濃度は0.031重量%、組成がLi1.130(Ni0.443Mn0.453Co0.105)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0、y=0.105、z=0.130)を得た。この平均一次粒径は0.5μmで、メジアン径は11.1μm、90%積算径(D90)は18.4μm、嵩密度は1.8g/cc、BET比表面積は1.3m/gであった。
(Comparative Example 6)
Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , and Co (OH) 2 were weighed and mixed so as to have a molar ratio of Ni: Mn: Co = 0.45: 0.45: 0.10. Pure water was added to the slurry to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.15 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.
LiOH powder pulverized to a median diameter of 20 μm or less was added to and mixed with the particulate powder obtained by spray drying the slurry with a spray dryer. About 13.1 g of this mixed powder was charged into an alumina crucible and fired at 950 ° C. for 10 hours under air flow (heating rate 5 ° C./mi
n. The volume resistivity is 1.7 × 10 4 Ω · cm, the carbon concentration is 0.031 wt%, and the composition is Li 1.130 (Ni 0.443 Mn 0.453 Co 0 .105 ) O 2 lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0, y = 0.105, z = 0.130) was obtained. The average primary particle size is 0.5 μm, the median diameter is 11.1 μm, the 90% cumulative diameter (D 90 ) is 18.4 μm, the bulk density is 1.8 g / cc, and the BET specific surface area is 1.3 m 2 / g. Met.

上記、実施例及び比較例で製造したリチウム遷移金属系化合物粉体(正極材料)の組成及び物性値を、表1及び表2に示す。   Tables 1 and 2 show the compositions and physical property values of the lithium transition metal-based compound powders (positive electrode materials) produced in Examples and Comparative Examples.

〔電池の作製及び評価〕
上述の実施例1〜5及び比較例1〜5で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体をそれぞれ正極材料(正極活物質)として用いて、以下の方法によりリチウム二次電池を作製し、評価を行った。
レート試験:
実施例1〜5及び比較例1〜5で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の各々75重量%と、アセチレンブラック20重量%、ポリテトラフルオロエチレンパウダー5重量%の割合で秤量したものを乳鉢で十分混合し、薄くシート状にしたものを9mmφのポンチを用いて打ち抜いた。この際、全体重量は約8mgになるように調整した。これをアルミニウムエキスパンドメタルに圧着して、9mmφの正極とした。
[Production and evaluation of batteries]
Using the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 described above as positive electrode materials (positive electrode active materials), lithium secondary batteries were produced by the following method. And evaluated.
Rate test:
75% by weight of each of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, 20% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polytetrafluoroethylene powder were weighed. The material was mixed thoroughly in a mortar, and a thin sheet was punched out using a 9 mmφ punch. At this time, the total weight was adjusted to about 8 mg. This was pressure-bonded to an aluminum expanded metal to obtain a 9 mmφ positive electrode.

この9mmφの正極を試験極とし、リチウム金属板を対極とし、EC(エチレンカーボネート):EMC(エチルメチルカーボネート)=3:7(容量比)の溶媒にLiPFを1mol/Lで溶解した電解液を用い、厚さ25μmの多孔性ポリエチレンフィルムを
セパレータとしてコイン型セルを組み立てた。
得られたコイン型セルについて、初期2サイクルは、充電上限電圧を4.8Vに設定して定電流・定電圧充電(電流密度:0.137mA/cm(0.1C)で4.8Vまで定電流充電後、0.01Cとなるまで定電圧充電)を行った後、放電下限電圧を3.0Vに設定して定電流放電(電流密度0.137mA/cm2(0.1C))を行った。引き続いて3サイクル目を、0.1Cの定電流で、充電上限電圧を4.4Vに設定した定電流・定電圧充電(電流密度:0.137mA/cm2(0.1C)で4.4Vまで定電流充電後、0.01Cとなるまで定電圧充電)、放電下限電圧を3.0Vに設定した定電流放電により、充放電1サイクルの試験を行い、さらに4〜11サイクル目を、0.2Cの定電流・定電圧充電(0.2Cで4.4Vまで定電流充電後、0.01Cとなるまで定電圧充電)、0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C、7C、及び9Cの各定電流放電での試験を行った。ただし、1C相当の電流は、活物質1g当たり150mAと仮定した。この時の1サイクル目の0.1C放電容量(mAh/g)(初回放電容量)、4サイクル目の0.1C放電容量(mAh/g)(4サイクル目放電容量)[a])、7サイクル目の1C放電容量(mAh/g)(7サイクル目放電容量[b])、及び4サイクル目放電容量[a]に対する7サイクル目放電容量[b]の百分率(%)、11サイクル目の9C放電容量(mAh/g)を調べ、結果を表3に示した。
An electrolytic solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1 mol / L in a solvent of EC (ethylene carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 7 (volume ratio) using the 9 mmφ positive electrode as a test electrode and a lithium metal plate as a counter electrode. A coin-type cell was assembled using a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm as a separator.
With respect to the obtained coin-type cell, in the initial two cycles, the charging upper limit voltage was set to 4.8 V, and constant current / constant voltage charging (current density: up to 4.8 V at 0.137 mA / cm 2 (0.1 C)) After constant current charge, constant voltage charge until 0.01C is achieved, and then the discharge lower limit voltage is set to 3.0 V and constant current discharge (current density 0.137 mA / cm 2 (0.1 C)) is performed. It was. Subsequently, in the third cycle, constant current / constant voltage charging with a constant current of 0.1 C and a charging upper limit voltage set to 4.4 V (current density: up to 4.4 V at 0.137 mA / cm 2 (0.1 C)) After constant current charge, constant voltage charge until 0.01C), a charge / discharge 1 cycle test was conducted by constant current discharge with the discharge lower limit voltage set to 3.0 V, and the 4th to 11th cycles were further reduced to 0. 2C constant current / constant voltage charging (constant current charging to 4.4V at 0.2C, then constant voltage charging to 0.01C), 0.1C, 0.2C, 0.5C, 1C, 3C, 5C , 7C, and 9C were tested with constant current discharge. However, the current corresponding to 1 C was assumed to be 150 mA per 1 g of active material. 0.1C discharge capacity (mAh / g) at the first cycle (initial discharge capacity) at this time, 0.1C discharge capacity (mAh / g) at the fourth cycle (discharge capacity at the fourth cycle) [a]), 7 1C discharge capacity (mAh / g) at the cycle (7th cycle discharge capacity [b]), and the percentage (%) of the 7th cycle discharge capacity [b] with respect to the 4th cycle discharge capacity [a], The 9C discharge capacity (mAh / g) was examined, and the results are shown in Table 3.

なお、実施例の合格判定基準として、前記1サイクル目の初期放電容量が200mAh/g以上、前記7サイクル目の1C放電容量が150mAh/g以上、前記0.1C放電容量に対する1C放電容量の百分率(%)が82%以上、前記11サイクル目の9C放電容量が60mAh/g以上を設定した。   In addition, as an acceptance criterion of the examples, the initial discharge capacity in the first cycle is 200 mAh / g or more, the 1C discharge capacity in the seventh cycle is 150 mAh / g or more, and the percentage of the 1C discharge capacity with respect to the 0.1 C discharge capacity. (%) Was set to 82% or more, and the 9C discharge capacity at the 11th cycle was set to 60 mAh / g or more.

さらに、上述の実施例6,7及び比較例6で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体をそれぞれ正極材料(正極活物質)として用いて、以下の方法により
リチウム二次電池を作製し、評価を行った。
レート試験:
実施例6,7及び比較例4,6で製造したリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の各々75重量%と、アセチレンブラック20重量%、ポリテトラフルオロエチレンパウダー5重量%の割合で秤量したものを乳鉢で十分混合し、薄くシート状にしたものを9mmφのポンチを用いて打ち抜いた。この際、全体重量は約8mgになるように調整した。これをアルミニウムエキスパンドメタルに圧着して、9mmφの正極とした。
この9mmφの正極を試験極とし、リチウム金属板を対極とし、EC(エチレンカーボネート):DMC(ジメチルカーボネート):EMC(エチルメチルカーボネート)=3:3:4(容量比)の溶媒にLiPFを1mol/Lで溶解した電解液を用い、厚さ25μmの多孔性ポリエチレンフィルムをセパレータとしてコイン型セルを組み立てた。
得られたコイン型セルについて、初期2サイクルは、充電上限電圧を4.4Vに設定して定電流・定電圧充電(電流密度:0.137mA/cm(0.1C)で4.4Vまで定電流充電後、0.01Cとなるまで定電圧充電)を行った後、放電下限電圧を3.0Vに設定して定電流放電(電流密度0.137mA/cm(0.1C))を行った。さらに3〜10サイクル目を、0.2Cの定電流・定電圧充電(0.2Cで4.4Vまで定電流充電後、0.01Cとなるまで定電圧充電)、0.1C、0.2C、0.5C、1C、3C、5C、7C、及び9Cの各定電流放電での試験を行った。ただし、1C相当の電流は、活物質1g当たり150mAと仮定した。この時の1サイクル目の0.1C放電容量(mAh/g)(初回放電容量)、3サイクル目の0.1C放電容量(mAh/g)(3サイクル目放電容量)[a])、6サイクル目の1C放電容量(mAh/g)(6サイクル目放電容量[b])、及び10サイクル目の9C放電容量(mAh/g))(10サイクル目放電容量[c])を調べ、結果を表4に示した。
なお、実施例の合格判定基準として、前記1サイクル目の初期放電容量が170mAh/g以上、3サイクル目の0.1C放電容量が175mAh/g以上、6サイクル目の1C放電容量が155mAh/g以上、10サイクル目の9C放電容量が110mAh/g以上を設定した。
Furthermore, using the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders manufactured in Examples 6 and 7 and Comparative Example 6 described above as positive electrode materials (positive electrode active materials), lithium secondary batteries were produced by the following method. And evaluated.
Rate test:
75% by weight of each of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powders prepared in Examples 6 and 7 and Comparative Examples 4 and 6, 20% by weight of acetylene black, and 5% by weight of polytetrafluoroethylene powder were weighed. The product was mixed well in a mortar, and a thin sheet was punched out using a 9 mmφ punch. At this time, the total weight was adjusted to about 8 mg. This was pressure-bonded to an aluminum expanded metal to obtain a 9 mmφ positive electrode.
This 9 mmφ positive electrode is used as a test electrode, a lithium metal plate is used as a counter electrode, and LiPF 6 is added to a solvent of EC (ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio). Using an electrolytic solution dissolved at 1 mol / L, a coin-type cell was assembled using a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm as a separator.
For the obtained coin-type cell, in the initial two cycles, the charging upper limit voltage was set to 4.4 V, and constant current / constant voltage charging (current density: up to 4.4 V at 0.137 mA / cm 2 (0.1 C)) After constant current charging, constant voltage charging was performed until 0.01 C was reached, and then the discharge lower limit voltage was set to 3.0 V, and constant current discharging (current density 0.137 mA / cm 2 (0.1 C)) was performed. went. Furthermore, in the 3rd to 10th cycles, 0.2C constant current / constant voltage charging (constant current charging up to 4.4V at 0.2C and then constant voltage charging to 0.01C), 0.1C, 0.2C , 0.5C, 1C, 3C, 5C, 7C, and 9C constant current discharges were tested. However, the current corresponding to 1 C was assumed to be 150 mA per 1 g of active material. 0.1C discharge capacity (mAh / g) at the first cycle (initial discharge capacity) at this time, 0.1C discharge capacity (mAh / g) at the third cycle (discharge capacity at the third cycle) [a]), 6 1C discharge capacity (mAh / g) at the cycle (6th cycle discharge capacity [b]) and 9C discharge capacity (mAh / g) at the 10th cycle) (discharge capacity [c] at the 10th cycle) Are shown in Table 4.
In addition, as an acceptance criterion of the examples, the initial discharge capacity in the first cycle is 170 mAh / g or more, the 0.1C discharge capacity in the third cycle is 175 mAh / g or more, and the 1C discharge capacity in the sixth cycle is 155 mAh / g. As described above, the 9C discharge capacity at the 10th cycle was set to 110 mAh / g or more.

表3より次のことが明らかである。
比較例1〜4では水銀圧入量が少なすぎるため、電池の放電容量がローレート、ハイレートともに低い。
比較例5では水銀圧入量が少なすぎることに加え、Li量zが下限未満であるため、電池の放電容量がローレート、ハイレートともに低い。
また、表4より次のことが明らかである。
比較例4、6では水銀圧入量が少なすぎるため、ほぼ同等のCoモル比(y)の実施例サンプル(実施例7、6)と比較すると、電池の放電容量がローレート、ハイレートともに低い。
From Table 3, the following is clear.
In Comparative Examples 1 to 4, since the mercury intrusion amount is too small, the discharge capacity of the battery is low for both the low rate and the high rate.
In Comparative Example 5, in addition to the amount of mercury intrusion being too small, the Li amount z is less than the lower limit, so the discharge capacity of the battery is low for both low rate and high rate.
The following is clear from Table 4.
In Comparative Examples 4 and 6, since the amount of mercury intrusion is too small, the discharge capacity of the battery is low for both the low rate and the high rate as compared with the example samples (Examples 7 and 6) having substantially the same Co molar ratio (y).

これに対し、特定の水銀圧入量を有する本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体を正極材料として用いることにより、高電圧使用時のサイクル劣化が抑えられ、容量が高く、負荷特性にも優れた、性能バランスの良いリチウム二次電池用正極材料が提供されることが分かる。
また、実施例1〜5、比較例1〜5に関する噴霧乾燥体(焼成前駆体)の粉体性状(メジアン径、嵩密度、比表面積)を表5に示す。
In contrast, by using the lithium transition metal compound powder of the present invention having a specific amount of mercury intrusion as a positive electrode material, cycle deterioration during high voltage use can be suppressed, capacity is high, and load characteristics are excellent. It can be seen that a positive electrode material for a lithium secondary battery having a good performance balance is provided.
Table 5 shows the powder properties (median diameter, bulk density, specific surface area) of the spray-dried bodies (fired precursors) in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5.

表5より、実施例1〜5は超音波分散(5分)後のメジアン径が、0.1μm以上1μm以下、BET比表面積が10〜60m/gであるのに対し、比較例1〜5は1μmより大きく(すべて5μm以上)、60m/gより大きいことが明らかである。 From Table 5, Examples 1-5 have a median diameter after ultrasonic dispersion (5 minutes) of 0.1 μm or more and 1 μm or less, and a BET specific surface area of 10-60 m 2 / g, whereas Comparative Examples 1-5. It is clear that 5 is greater than 1 μm (all greater than 5 μm) and greater than 60 m 2 / g.

本発明のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、電動工具、自動車用動力源等を挙げることができる。   The use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. Electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, strobes, cameras, power tools, automotive power sources, and the like.

実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the pore distribution curve of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide powder. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 3, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 4, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 5, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 1, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例2において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative Example 2, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 3, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例4において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 4, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative Example 5, it is a graph showing the pore distribution curve of the manufactured lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder. 実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Example 1, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Example 2, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese composite oxide. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Example 3, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese composite oxide. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Example 4, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese composite oxide. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Example 5, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt composite oxide. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Comparative example 1, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例2において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Comparative example 2, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Comparative example 3, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例4において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Comparative example 4, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Comparative example 5, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例2において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例3において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 3, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例4において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 4, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 実施例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 5, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Comparative example 1, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例2において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In comparative example 2, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例3において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Comparative example 3, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例4において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Comparative Example 4, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例5において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Comparative example 5, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows the pore distribution curve of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide powder manufactured. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Example 7, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物の粉体の細孔分布曲線を示すグラフである。In Comparative example 6, it is a graph which shows the pore distribution curve of the powder of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Example 6, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt composite oxide. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Example 7, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese composite oxide. 比較例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のSEM画像(写真)(倍率×10,000)である。In Comparative example 6, it is a SEM image (photograph) (magnification x10,000) of the manufactured lithium nickel manganese cobalt composite oxide. 実施例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 6, it is a graph which shows the XRD pattern of the lithium nickel manganese cobalt complex oxide manufactured. 実施例7において、製造されたリチウムニッケルマンガン複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In Example 7, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese complex oxide. 比較例6において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物のXRDパターンを示すグラフである。In the comparative example 6, it is a graph which shows the XRD pattern of the manufactured lithium nickel manganese cobalt complex oxide.

Claims (12)

水銀圧入法による水銀圧入曲線において、圧力3.86kPaから413MPaまでの昇圧時における水銀圧入量が、0.8cm/g以上、3cm/g以下であり、嵩密度が0.5〜1.5g/cm であることを特徴とするリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。 In mercury intrusion curve obtained by mercury intrusion porosimetry, mercury penetration amount at boosting the pressure 3.86kPa to 413MPa is, 0.8 cm 3 / g or more, 3 cm 3 / g Ri der below, a bulk density of 0.5 to 1 .5g / cm 3 der Rukoto lithium secondary and wherein the battery positive electrode material for a lithium transition metal based compound powder. 水銀圧入法による細孔分布曲線が、細孔半径300nm以上、1000nm以下にピークトップが存在するメインピークを有し、かつ細孔半径80nm以上、300nm未満にピークトップが存在するサブピークを有さないことを特徴とする請求項1に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体。   The pore distribution curve by the mercury intrusion method has a main peak having a peak top at a pore radius of 300 nm or more and 1000 nm or less, and has no sub-peak having a peak top at a pore radius of 80 nm or more and less than 300 nm. The lithium transition metal-based compound powder according to claim 1. 水銀圧入法による細孔分布曲線において、細孔半径300nm以上、1000nm以下にピークトップが存在するメインピークに係る細孔容量が0.5cm/g以上、1.5cm/g以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体。 In the pore distribution curve by the mercury intrusion method, the pore volume related to the main peak having a peak top at a pore radius of 300 nm or more and 1000 nm or less is 0.5 cm 3 / g or more and 1.5 cm 3 / g or less. The lithium transition metal-based compound powder according to claim 1 or 2. レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定されたメジアン径が0.6μm以上、5μm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体。   The median diameter measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer with a refractive index of 1.24 and a particle size standard as a volume standard. The lithium transition metal-based compound powder according to any one of claims 1 to 3, wherein is 0.6 to 5 µm. 下記組成式(I)で表されるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体。Li[Liz/(2+z){(LiNi(1−3x)/2Mn(1+x)/21−yCo}2/(2+z)]O・・・組成式(I)
(但し、 0≦x≦0.33
0≦y≦0.2
−0.02≦z≦0.2(1−y)(1−3x))
The lithium transition metal-based compound powder according to any one of claims 1 to 4, which is a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide represented by the following composition formula (I). Li [Li z / (2 + z) {(Li x Ni (1-3x) / 2 Mn (1 + x) / 2 ) 1-y Co y } 2 / (2 + z) ] O 2. (I)
(However, 0 ≦ x ≦ 0.33
0 ≦ y ≦ 0.2
−0.02 ≦ z ≦ 0.2 (1-y) (1-3x))
嵩密度が0.5〜1.5g/cmであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体。 The lithium transition metal-based compound powder according to any one of claims 1 to 5, wherein a bulk density is 0.5 to 1.5 g / cm 3 . BET比表面積が1.5〜5m/gであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体。 BET specific surface area is 1.5-5 m < 2 > / g, The lithium transition metal type compound powder of any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. 含有炭素濃度をC(重量%)とした時、C値が0.005重量%以上、0.2重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体。   The lithium according to any one of claims 1 to 7, wherein the C value is 0.005 wt% or more and 0.2 wt% or less when the carbon content is C (wt%). Transition metal compound powder. リチウム化合物、及び少なくとも一種以上の遷移金属化合物を、液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを噴霧乾燥して得られた噴霧乾燥体を酸素含有ガス雰囲気中で焼成することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法。   A spray-dried body obtained by pulverizing a lithium compound and at least one or more transition metal compounds in a liquid medium and spray-drying a slurry in which these are uniformly dispersed is fired in an oxygen-containing gas atmosphere. The method for producing a lithium transition metal-based compound powder according to any one of claims 1 to 8. リチウム化合物が炭酸リチウムであることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。 The production method according to claim 9, wherein the lithium compound is lithium carbonate. 請求項1乃至8記載のいずれか1項に記載のリチウム遷移金属系化合物粉体と結着剤とを含有する正極活物質層を集電体上に有することを特徴とするリチウム二次電池用正極。   9. A lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer containing the lithium transition metal-based compound powder according to claim 1 and a binder on a current collector. Positive electrode. リチウムを吸蔵・放出可能な負極、リチウム塩を含有する非水電解質、及びリチウムを吸蔵・放出可能な正極を備えたリチウム二次電池であって、正極として請求項11に記載のリチウム二次電池用正極を用いたことを特徴とするリチウム二次電池。 A lithium secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt, and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, wherein the lithium secondary battery according to claim 11 is used as the positive electrode. A lithium secondary battery using a positive electrode for a battery.
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