JP4626141B2 - Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」ともいう。)、非水電解質二次電池用正極合剤(以下、単に「正極合剤」ともいう。)および非水電解質二次電池に関する。詳しくは、電池特性が非常に向上した、層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質、層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤を有する正極合剤および本発明の正極活物質を正極活物質として用いた非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “positive electrode active material”), a positive electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter simply referred to as “ And a non-aqueous electrolyte secondary battery. Specifically, the positive electrode active material having a layered lithium transition metal composite oxide, the positive electrode active material having a layered lithium transition metal composite oxide, and a positive electrode mixture having a conductive agent and the present invention, which have greatly improved battery characteristics The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the invention as a positive electrode active material.

非水電解質二次電池は、従来のニッケルカドミウム二次電池などに比べて作動電圧が高く、かつエネルギー密度が高いという特徴を有し、電子機器の電源として広く利用されている。この非水電解質二次電池の正極活物質としてはLiCoO、LiNiO、LiMn等に代表されるリチウム遷移金属複合酸化物が用いられている。 Nonaqueous electrolyte secondary batteries are characterized by a higher operating voltage and higher energy density than conventional nickel cadmium secondary batteries, and are widely used as power sources for electronic devices. As the positive electrode active material of this non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium transition metal composite oxides typified by LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and the like are used.

しかしながら、現在では、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等に代表されるモバイル電子機器は、さまざまな機能が付与される等の高機能化や、高温や低温での使用等のため、要求特性がより一層厳しいものとなっている。また、電気自動車用バッテリー等の電源への応用が期待されており、これまでのLiCoOを用いた非水電解質二次電池では、十分な電池特性が得られず、更なる改良が求められている。 However, at present, mobile electronic devices represented by mobile phones, notebook computers, digital cameras, etc. are required characteristics due to high functionality such as various functions added and use at high and low temperatures. Has become even more severe. In addition, application to power sources such as batteries for electric vehicles is expected, and conventional non-aqueous electrolyte secondary batteries using LiCoO 2 cannot obtain sufficient battery characteristics, and further improvements are required. Yes.

特許文献1には、コバルト酸リチウム粒子粉末の粒子表面の一部に酸化チタン及び/又はチタン酸リチウムが被覆されており、前記酸化チタン及び/又はチタン酸リチウムの被覆量がコバルト酸リチウム粒子粉末中のコバルトに対してTiとして2.0〜4.0mol%であることを特徴とする非水電解質二次電池用正極活物質が記載されている。そして、コバルト酸リチウム粒子表面の一部を酸化チタン及び/又はチタン酸リチウムで被覆することによって、二次電池としての初期放電容量を保持したまま、且つ、高温下での充放電サイクル特性に優れることが記載されている。   In Patent Document 1, titanium oxide and / or lithium titanate is coated on a part of the particle surface of lithium cobalt oxide particle powder, and the coating amount of the titanium oxide and / or lithium titanate is lithium cobalt oxide particle powder. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that it is 2.0 to 4.0 mol% as Ti with respect to cobalt therein. And by covering a part of lithium cobaltate particle surface with titanium oxide and / or lithium titanate, it is excellent in charge / discharge cycle characteristics under high temperature while maintaining the initial discharge capacity as a secondary battery. It is described.

しかしながら、この正極活物質では、十分なサイクル特性および初期充放電容量を得ることができなかった。また近年の非水電解質二次電池に要求されている負荷特性、平均電位を満足することはできなかった。   However, with this positive electrode active material, sufficient cycle characteristics and initial charge / discharge capacity could not be obtained. In addition, the load characteristics and average potential required for recent nonaqueous electrolyte secondary batteries could not be satisfied.

特開2002−151078号公報JP 2002-151078 A

本発明の目的は、より一層厳しい使用環境下においても優れた電池特性を有する非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池用正極合剤および非水電解質二次電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a positive electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent battery characteristics even in a more severe use environment. There is to do.

本発明は、以下の(1)〜(10)を提供する。   The present invention provides the following (1) to (10).

(1)少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合が20%以上である、非水電解質二次電池用正極活物質。
(1) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a layered structure,
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein an existing ratio of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide is 20% or more.

(2)少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に、その表面の存在割合が20%以上であるチタン化合物を有する、非水電解質二次電池用正極活物質。
(2) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a layered structure,
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising a titanium compound having a surface ratio of 20% or more on the surface of the lithium transition metal composite oxide.

(3)少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の任意の表面において、チタンの極大ピーク部分を通過する線分に沿ってライン分析を行ったときに、以下の関係式を満たす、非水電解質二次電池用正極活物質。
(チタンの極大ピーク値を100%としたときのピーク値が8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.2
(3) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a layered structure,
A positive electrode active for a non-aqueous electrolyte secondary battery satisfying the following relational expression when line analysis is performed along a line segment passing through the maximum peak portion of titanium on an arbitrary surface of the lithium transition metal composite oxide: material.
(Total length of the portion where the peak value is 8% or more when the maximum peak value of titanium is 100%) / (length of line segment)> 0.2

(4)前記チタン化合物は、チタン酸リチウムである、(2)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (4) The positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (2), wherein the titanium compound is lithium titanate.

(5)前記チタン化合物は、空間群Fm3mに属するチタン酸リチウムである、(2)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (5) The positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (2), wherein the titanium compound is lithium titanate belonging to the space group Fm3m.

(6)前記リチウム遷移金属複合酸化物は、コバルト酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムおよびニッケルコバルトマンガン酸リチウムから選ばれた少なくとも1種である(1)〜(4)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (6) Any of (1) to (4), wherein the lithium transition metal composite oxide is at least one selected from lithium cobaltate, lithium nickel cobaltate, nickel cobalt lithium aluminate and nickel cobalt lithium manganate A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.

(7)少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤を有する非水電解質二次電池用正極合剤であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合が20%以上であり、
前記正極活物質と前記導電剤との間にチタンを有する、非水電解質二次電池用正極合剤。
(7) A positive electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode active material having a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and a conductive agent,
The proportion of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is 20% or more,
A positive electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery, comprising titanium between the positive electrode active material and the conductive agent.

(8)少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤を有する非水電解質二次電池用正極合剤であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面に、その表面の存在割合が20%以上であるチタン化合物を有し、
前記正極活物質と前記導電剤との間にチタン化合物を有する、非水電解質二次電池用正極合剤。
(8) A positive electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode active material having at least a layered lithium transition metal composite oxide and a conductive agent,
On the surface of the lithium transition metal composite oxide, a titanium compound having a surface presence ratio of 20% or more,
A positive electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a titanium compound between the positive electrode active material and the conductive agent.

(9)少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤を有する非水電解質二次電池用正極合剤であって、前記リチウム遷移金属複合酸化物の表面においるチタンのピークが最も大きい部分を通過する線分に沿ってライン分析を行ったときに、以下の関係式を満たし、
前記正極活物質と前記導電剤との間にチタンを有する、非水電解質二次電池用正極合剤。
(ピークの値を100%としたときのピークが8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.2
(9) Titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide, which is a positive electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode active material having a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and a conductive agent When the line analysis is performed along the line segment that passes through the largest peak of, the following relational expression is satisfied,
A positive electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery, comprising titanium between the positive electrode active material and the conductive agent.
(Total of the length of the portion where the peak is 8% or more when the peak value is 100%) / (Length of line segment)> 0.2

(10)(1)〜(6)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質を正極活物質として用いた正極活物質層を、帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状正極と、
金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料、またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物から選択される1種を負極活物質として用いた負極活物質層を、帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状負極と、
帯状セパレータとを具備し、
前記帯状正極と前記帯状負極とを前記帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、前記帯状正極と前記帯状負極との間に前記帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成してなる非水電解質二次電池。
(10) A positive electrode active material layer using the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (6) as a positive electrode active material is formed on at least one surface of a strip-shaped positive electrode current collector. A belt-like positive electrode constituted by
A negative electrode active material layer using one kind selected from metallic lithium, a lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, or a compound capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material, A strip-shaped negative electrode formed by forming on at least one side;
A strip separator,
A spiral-type winding in which the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode are wound a plurality of times in a state of being laminated via the strip-shaped separator, and the strip-shaped separator is interposed between the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a body.

(1)に記載の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合が20%以上であることは、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するチタンの偏析が少ないことを表している。つまり、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることを表している。
リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることにより、界面抵抗がより減少すると考えられる。これにより、負荷特性、低温負荷特性が向上する。
また、界面抵抗がより減少することにより、電子の授受を行う際に余計な抵抗が発生せず、電位の消失を抑制すると考えられる。これにより平均電位が高くなる。
さらに、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることより、負極からリチウムイオンが正極に移動する際、緩衝剤的な働きをし、結晶構造の崩壊を抑制すると考えられる。これによりサイクル特性が向上すると考えられる。
また、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることにより、リチウムが抜けたリチウム遷移金属複合酸化物の電荷を安定に保つことができ、酸素の脱離が抑制されて、充電時の結晶構造が安定に保たれると考えられる。これにより熱安定性が向上する。
In the positive electrode active material described in (1), the proportion of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide being 20% or more means that there is little segregation of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide. Represents. That is, it represents that titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide.
It is considered that the interfacial resistance is further reduced by the uniform presence of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide. Thereby, load characteristics and low temperature load characteristics are improved.
Further, it is considered that when the interface resistance is further reduced, no extra resistance is generated when electrons are exchanged, and the disappearance of the potential is suppressed. This increases the average potential.
Furthermore, since titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide, it is considered that when lithium ions move from the negative electrode to the positive electrode, it acts as a buffer and suppresses the collapse of the crystal structure. . This is considered to improve the cycle characteristics.
In addition, since the titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide, the charge of the lithium transition metal composite oxide from which lithium has been released can be kept stable, and oxygen desorption is suppressed. It is considered that the crystal structure during charging is kept stable. This improves the thermal stability.

(2)に記載の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に、その表面の存在割合が20%以上であるチタン化合物を有することは、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するチタン化合物の偏析が少ないことを表している。つまり、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタン化合物が均一に存在していることを表している。
リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることにより、界面抵抗がより減少すると考えられる。これにより、負荷特性、低温負荷特性が向上する。
また、界面抵抗がより減少することにより、電子の授受を行う際に余計な抵抗が発生せず、電位の消失を抑制すると考えられる。これにより平均電位が高くなる。
さらに、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることより、負極からリチウムイオンが正極に移動する際、緩衝剤的な働きをし、結晶構造の崩壊を抑制すると考えられる。これによりサイクル特性が向上すると考えられる。
また、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることにより、リチウムが抜けたリチウム遷移金属複合酸化物の電荷を安定に保つことができ、酸素の脱離が抑制されて、充電時の結晶構造が安定に保たれると考えられる。これにより熱安定性が向上する。
In the positive electrode active material according to (2), the presence of a titanium compound having a surface ratio of 20% or more on the surface of the lithium transition metal composite oxide exists on the surface of the lithium transition metal composite oxide. This indicates that there is little segregation of the titanium compound. That is, the titanium compound is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide.
It is considered that the interfacial resistance is further reduced by the uniform presence of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide. Thereby, load characteristics and low temperature load characteristics are improved.
Further, it is considered that when the interface resistance is further reduced, no extra resistance is generated when electrons are exchanged, and the disappearance of the potential is suppressed. This increases the average potential.
Furthermore, since titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide, it is considered that when lithium ions move from the negative electrode to the positive electrode, it acts as a buffer and suppresses the collapse of the crystal structure. . This is considered to improve the cycle characteristics.
In addition, since the titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide, the charge of the lithium transition metal composite oxide from which lithium has been released can be kept stable, and oxygen desorption is suppressed. It is considered that the crystal structure during charging is kept stable. This improves the thermal stability.

(3)に記載の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物の任意の表面において、チタンの極大ピーク部分を通過する線分に沿ってライン分析を行ったときに、以下の関係式を満たすことは、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するチタンの偏析が少ないことを表している。つまり、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることを表している。
(チタンの極大ピーク値を100%としたときのピーク値が8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.2
リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることにより、界面抵抗がより減少すると考えられる。これにより、負荷特性、低温負荷特性が向上する。
また、界面抵抗がより減少することにより、電子の授受を行う際に余計な抵抗が発生せず、電位の消失を抑制すると考えられる。これにより平均電位が高くなる。
さらに、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることより、負極からリチウムイオンが正極に移動する際、緩衝剤的な働きをし、結晶構造の崩壊を抑制すると考えられる。これによりサイクル特性が向上すると考えられる。
また、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に存在していることにより、リチウムが抜けたリチウム遷移金属複合酸化物の電荷を安定に保つことができ、酸素の脱離が抑制されて、充電時の結晶構造が安定に保たれると考えられる。これにより熱安定性が向上する。
In the positive electrode active material described in (3), the following relational expression is satisfied when line analysis is performed along a line segment passing through the maximum peak portion of titanium on an arbitrary surface of the lithium transition metal composite oxide. This indicates that there is little segregation of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide. That is, it represents that titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide.
(Total length of the portion where the peak value is 8% or more when the maximum peak value of titanium is 100%) / (length of line segment)> 0.2
It is considered that the interfacial resistance is further reduced by the uniform presence of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide. Thereby, load characteristics and low temperature load characteristics are improved.
Further, it is considered that when the interface resistance is further reduced, no extra resistance is generated when electrons are exchanged, and the disappearance of the potential is suppressed. This increases the average potential.
Furthermore, since titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide, it is considered that when lithium ions move from the negative electrode to the positive electrode, it acts as a buffer and suppresses the collapse of the crystal structure. . This is considered to improve the cycle characteristics.
In addition, since the titanium is uniformly present on the surface of the lithium transition metal composite oxide, the charge of the lithium transition metal composite oxide from which lithium has been released can be kept stable, and oxygen desorption is suppressed. It is considered that the crystal structure during charging is kept stable. This improves the thermal stability.

(4)に記載の正極活物質において、チタン化合物が、チタン酸リチウムであることで、チタン酸リチウム自身正極活物質としての役割を果たすため、放電容量の低下を抑制できる。   In the positive electrode active material according to (4), since the titanium compound is lithium titanate, lithium titanate itself plays a role as a positive electrode active material, so that a reduction in discharge capacity can be suppressed.

(5)に記載の正極活物質において、チタン化合物が、空間群Fm3mに属するチタン酸リチウムであることで、さらにサイクル特性および熱安定性を向上させることができる。
Fm3mに属するチタン酸リチウムは、リチウムが脱離しても結晶構造が安定な物質である。これによりチタン酸リチウム自身が正極活物質としての役割を果たすとき、サイクル特性および熱安定性が向上する。
In the positive electrode active material described in (5), the cycle characteristics and the thermal stability can be further improved when the titanium compound is lithium titanate belonging to the space group Fm3m.
Lithium titanate belonging to Fm3m is a substance whose crystal structure is stable even when lithium is desorbed. Thereby, when lithium titanate itself plays a role as a positive electrode active material, cycle characteristics and thermal stability are improved.

(6)に記載の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物が、コバルト酸リチウムであると、本発明の正極活物質を用いた非水電解液二次電池は、携帯電話やノートパソコン等の用途に特に好適に用いることができる。
リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケルコバルト酸リチウムであると、本発明の正極活物質を用いた非水電解液二次電池は、携帯電話やノートパソコン等の用途に好適に用いることができる。
リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムであると、本発明の正極活物質を用いた非水電解液二次電池は、電気自動車、携帯電話およびノートパソコン等の用途に好適に用いることができる。
リチウム遷移金属複合酸化物が、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムであると、本発明の正極活物質を用いた非水電解液二次電池は、携帯電話、電動工具および電気自動車等の用途に好適に用いることができる。
In the positive electrode active material according to (6), when the lithium transition metal composite oxide is lithium cobaltate, the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention is a mobile phone, a laptop computer, or the like. It can be particularly preferably used for the following applications.
When the lithium transition metal composite oxide is lithium nickel cobalt oxide, the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention can be suitably used for applications such as mobile phones and laptop computers.
When the lithium transition metal composite oxide is nickel cobalt lithium aluminate, the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention is preferably used for applications such as electric vehicles, mobile phones, and notebook computers. be able to.
When the lithium transition metal composite oxide is nickel cobalt lithium manganate, the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention is suitably used for applications such as mobile phones, electric tools, and electric vehicles. be able to.

(7)に記載の正極合剤において、リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合が20%以上であることで、(1)と同様の理由により負荷特性、サイクル特性および熱安定性が向上した正極活物質が得られる。この正極活物質と導電剤との間にチタンを有することにより、リチウム遷移金属複合酸化物のリチウム挿入脱離反応に対する界面抵抗がより減少すると考えられる。これにより負荷特性、サイクル特性および熱安定性が向上する。   In the positive electrode mixture described in (7), the load ratio, cycle characteristics, and thermal stability are the same for the same reason as in (1) because the proportion of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is 20% or more. A positive electrode active material with improved can be obtained. By having titanium between the positive electrode active material and the conductive agent, it is considered that the interfacial resistance to the lithium insertion / release reaction of the lithium transition metal composite oxide is further reduced. Thereby, load characteristics, cycle characteristics and thermal stability are improved.

(8)に記載の正極合剤において、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に、その表面の存在割合が20%以上であるチタン化合物を有することで、(2)と同様の理由によりサイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上した正極活物質が得られる。この正極活物質と導電剤との間にチタンを有することにより、リチウム遷移金属複合酸化物のリチウム挿入脱離反応に対する界面抵抗がより減少すると考えられる。これにより負荷特性、サイクル特性および熱安定性が向上する。   In the positive electrode mixture described in (8), the lithium transition metal composite oxide has a titanium compound having a surface presence ratio of 20% or more on the surface of the lithium transition metal composite oxide. A positive electrode active material with improved load characteristics and thermal stability is obtained. By having titanium between the positive electrode active material and the conductive agent, it is considered that the interfacial resistance to the lithium insertion / release reaction of the lithium transition metal composite oxide is further reduced. Thereby, load characteristics, cycle characteristics and thermal stability are improved.

(9)に記載の正極合剤において、リチウム遷移金属複合酸化物の任意の表面において、チタンの極大ピーク部分を通過する線分に沿ってライン分析を行ったときに、以下の関係式を満たすことにより、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上した正極活物質が得られる。
(チタンの極大ピーク値を100%としたときのピーク値が8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.2
この正極活物質と導電剤との間にチタンを有することにより、リチウム遷移金属複合酸化物のリチウム挿入脱離反応に対する界面抵抗がより減少すると考えられる。これにより負荷特性、サイクル特性および熱安定性が向上する。
In the positive electrode mixture described in (9), the following relational expression is satisfied when line analysis is performed along a line segment passing through the maximum peak portion of titanium on an arbitrary surface of the lithium transition metal composite oxide. Thus, a positive electrode active material having improved cycle characteristics, load characteristics, and thermal stability can be obtained.
(Total length of the portion where the peak value is 8% or more when the maximum peak value of titanium is 100%) / (length of line segment)> 0.2
By having titanium between the positive electrode active material and the conductive agent, it is considered that the interfacial resistance to the lithium insertion / release reaction of the lithium transition metal composite oxide is further reduced. Thereby, load characteristics, cycle characteristics and thermal stability are improved.

(10)に記載の非水電解液二次電池において、(1)〜(6)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質を正極活物質として用いた正極活物質層を帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状正極と、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物から選択される1種を負極活物質として用いた負極活物質層を帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状負極と、帯状セパレータとを具備し、帯状正極と帯状負極とを帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、帯状正極と帯状負極との間に帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成することで、サイクル特性、負荷特性および熱安定性に優れる非水電解液二次電池を得ることができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to (10), a positive electrode active material layer using the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (6) as a positive electrode active material. A belt-shaped positive electrode formed by forming on at least one surface of a belt-shaped positive electrode current collector, and one selected from metallic lithium, lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, or a compound capable of occluding and releasing lithium ions. A negative electrode active material layer used as a negative electrode active material is formed on at least one surface of a strip-shaped negative electrode current collector, and includes a strip-shaped negative electrode and a strip-shaped separator, and the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode are stacked via the strip-shaped separator In this state, the coil is wound a plurality of times to form a spiral wound body in which a strip separator is interposed between the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode. It is possible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent thermal stability.

以下、本発明に係る非水電解質二次電池用正極活物質を、実施の形態、実施例及び図1〜図10を用いて説明する。ただし、本発明は、この実施の形態、実施例及び図1〜図10に限定されない。   Hereinafter, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be described with reference to embodiments, examples, and FIGS. However, the present invention is not limited to this embodiment, examples, and FIGS.

本発明の非水電解質二次電池用正極活物質は、少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物からなる。層状構造とは、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造が層状であることを意味する。層状構造は、特に限定されず、例えば、層状岩塩構造、ジグザグ層状岩塩構造が挙げられる。中でも、層状岩塩構造が好ましい。   The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises at least a layered lithium transition metal composite oxide. The layered structure means that the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide is layered. The layered structure is not particularly limited, and examples thereof include a layered rock salt structure and a zigzag layered rock salt structure. Among these, a layered rock salt structure is preferable.

層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物は特に限定されない。例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、クロム酸リチウム、バナジン酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムである。好適には、コバルト酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムおよびニッケルコバルトマンガン酸リチウムが挙げられる。   The lithium transition metal composite oxide having a layered structure is not particularly limited. For example, lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium chromate, lithium vanadate, lithium manganate, lithium nickel cobaltate, nickel cobalt lithium manganate, nickel cobalt lithium aluminate. Preferable examples include lithium cobaltate, lithium nickel cobaltate, nickel cobalt lithium aluminate and nickel cobalt lithium manganate.

本発明の正極活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の形態は、特に限定されない。リチウム遷移金属複合酸化物の形態としては、粒子、膜等が挙げられる。
本発明においては、リチウム遷移金属複合酸化物が粒子の形態であることが好ましい。チタンが、リチウム遷移金属複合酸化物中に均一に分散されるようになるため、電池特性をさらに向上させることができる。
また、本発明においては、リチウム遷移金属複合酸化物が、一次粒子およびその凝集体である二次粒子の一方または両方からなる粒子の形態で存在してもよい。即ち、リチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在し、その粒子は、一次粒子のみからなっていてもよく、一次粒子の凝集体である二次粒子のみからなっていてもよく、一次粒子と二次粒子の両者からなっていてもよい。
In the positive electrode active material of the present invention, the form of the lithium transition metal composite oxide is not particularly limited. Examples of the form of the lithium transition metal composite oxide include particles and films.
In the present invention, the lithium transition metal composite oxide is preferably in the form of particles. Since titanium is uniformly dispersed in the lithium transition metal composite oxide, the battery characteristics can be further improved.
In the present invention, the lithium transition metal composite oxide may be present in the form of particles composed of one or both of primary particles and secondary particles that are aggregates thereof. That is, the lithium transition metal composite oxide exists in the form of particles, and the particles may be composed only of primary particles, or may be composed only of secondary particles that are aggregates of primary particles. It may consist of both particles and secondary particles.

本発明の正極活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面におけるチタンの存在割合が20%以上であるのが好ましい。粒子の表面におけるチタンの存在割合が20%以上であることで、(1)に記載の正極活物質と同様の理由により、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上する。   In the positive electrode active material of the present invention, it is preferable that the titanium content in the surface of the lithium transition metal composite oxide particles is 20% or more. When the titanium content on the surface of the particles is 20% or more, the cycle characteristics, load characteristics and thermal stability are improved for the same reason as the positive electrode active material described in (1).

本発明の正極活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に、その表面の存在割合が20%以上であるチタン化合物を有するのが好ましい。粒子の表面の存在割合が20%以上であるのことで、(2)に記載の正極活物質と同様の理由により、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上する。   In the positive electrode active material of the present invention, it is preferable that the surface of the lithium transition metal composite oxide particles has a titanium compound having a surface presence ratio of 20% or more. When the ratio of the particle surface is 20% or more, the cycle characteristics, load characteristics and thermal stability are improved for the same reason as the positive electrode active material described in (2).

本発明の正極活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の任意の表面において、チタンの極大ピーク部分を通過する線分に沿ってライン分析を行ったときに、以下の関係式を満たすのが好ましい。
(チタンの極大ピーク値を100%としたときのピーク値が8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.2
粒子の任意の表面において、上記の関係式を満たすことで、(3)に記載の正極活物質と同様の理由により、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上する。
In the positive electrode active material of the present invention, the following relational expression is satisfied when line analysis is performed along a line segment passing through the maximum peak portion of titanium on an arbitrary surface of the lithium transition metal composite oxide particles. Is preferred.
(Total length of the portion where the peak value is 8% or more when the maximum peak value of titanium is 100%) / (length of line segment)> 0.2
By satisfying the above relational expression on any surface of the particles, cycle characteristics, load characteristics, and thermal stability are improved for the same reason as the positive electrode active material described in (3).

本発明の正極活物質においては、少なくとも表面に、チタンを有するリチウム遷移金属複合酸化物であるのが好ましい。
チタンは、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にどのような形で存在していても本発明の効果を発揮する。例えば、チタンがリチウム遷移金属複合酸化物の表面の全体を被覆している場合であっても、チタンがリチウム遷移金属複合酸化物の表面の一部を被覆している場合であっても、サイクル特性、負荷特性および熱安定性を向上させることができる。
リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在状態は、特に限定されない。チタン化合物の状態で存在していてもよい。
チタン化合物としては、酸化チタン、チタン酸リチウムが好ましい。さらに好ましくは、チタン酸リチウムである。
チタンがリチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在しているかどうかは、種々の方法によって解析することができる。例えば、オージェ電子分光法(AES:Auger Electron Spectroscopy)、X線光電子分光法(XPS:X−ray Photoelectron Spectroscopy)で解析することができる。
The positive electrode active material of the present invention is preferably a lithium transition metal composite oxide having titanium on at least the surface.
Titanium exhibits the effect of the present invention regardless of the form of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide. For example, even when titanium covers the entire surface of the lithium transition metal composite oxide, even when titanium covers a part of the surface of the lithium transition metal composite oxide, Characteristics, load characteristics and thermal stability can be improved.
The presence state of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide is not particularly limited. It may exist in the state of a titanium compound.
As the titanium compound, titanium oxide and lithium titanate are preferable. More preferably, it is lithium titanate.
Whether titanium is present on the surface of the lithium transition metal composite oxide can be analyzed by various methods. For example, it can be analyzed by Auger Electron Spectroscopy (AES) or X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS).

本発明の正極活物質において、チタン化合物は、空間群Fm3mに属するチタン酸リチウムであるのが好ましい。種々のチタン酸リチウムの中でも、空間群Fm3mに属するチタン酸リチウムを用いると、さらに負荷特性が向上する。
チタン酸リチウムの中でも、逆スピネル型のLiTi12やラムステライド型のLiTiを用いた場合は、上記効果は得られない。また、空間群Fm3mに属する結晶構造を有するLiFeOやLiNiOを用いた場合も、上記効果は得られない。
また、本発明の正極活物質において、チタンは3価で存在するのが好ましい。
通常チタンは4価でするが、3価で安定に存在させることにより、さらに負荷特性が向上する。
In the positive electrode active material of the present invention, the titanium compound is preferably lithium titanate belonging to the space group Fm3m. Among various lithium titanates, when lithium titanate belonging to the space group Fm3m is used, load characteristics are further improved.
Among lithium titanates, the above effect cannot be obtained when reverse spinel type Li 4 Ti 5 O 12 or ramsteride type Li 2 Ti 3 O 7 is used. In addition, the above effects cannot be obtained when LiFeO 2 or LiNiO 2 having a crystal structure belonging to the space group Fm3m is used.
Moreover, in the positive electrode active material of the present invention, it is preferable that titanium exists in a trivalent state.
Usually, titanium is tetravalent, but load characteristics are further improved by making it trivalent and stable.

チタンは、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に固着していることが好ましい。本発明において、固着とは、本発明の正極活物質を水や有機溶媒で攪拌してもリチウム遷移金属複合酸化物とチタンが遊離しないことを意味する。チタンがリチウム遷移金属複合酸化物の表面に固着していなければ、スラリー作製時にチタンがリチウム遷移金属複合酸化物の表面から遊離することがあり好ましくない。   Titanium is preferably fixed to the surface of the lithium transition metal composite oxide. In the present invention, fixing means that the lithium transition metal composite oxide and titanium are not liberated even when the positive electrode active material of the present invention is stirred with water or an organic solvent. If titanium is not fixed to the surface of the lithium transition metal composite oxide, titanium may be liberated from the surface of the lithium transition metal composite oxide during slurry preparation, which is not preferable.

なお、上述したようにリチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在するのが好ましい。   As described above, the lithium transition metal composite oxide is preferably present in the form of particles.

本発明において、より好ましくは、チタン化合物がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面全体に均一に被覆されている場合である。この場合、さらにサイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上した正極活物質となる。   In the present invention, more preferably, the titanium compound is uniformly coated on the entire surface of the lithium transition metal composite oxide particles. In this case, the positive electrode active material is further improved in cycle characteristics, load characteristics and thermal stability.

また、チタン化合物は少なくともその粒子の表面に存在していればよい。したがって、チタン化合物が粒子の内部に存在していてもよい。この場合、粒子の内部に存在するチタン化合物は、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造中に取り込まれていてもよい。
粒子の内部にチタン化合物が存在することにより、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の結晶構造の安定化が図られ、さらにサイクル特性が向上すると考えられる。
また、チタンが固溶されることにより、ピラー効果が生ずると考えられる。これによりさらに熱安定性が向上する。
Moreover, the titanium compound should just exist on the surface of the particle | grains at least. Therefore, the titanium compound may be present inside the particles. In this case, the titanium compound present inside the particles may be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide.
It is considered that the presence of the titanium compound in the particles stabilizes the crystal structure of the lithium transition metal composite oxide particles and further improves the cycle characteristics.
Moreover, it is thought that a pillar effect arises when titanium is dissolved. This further improves the thermal stability.

本発明の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するチタンの割合は、リチウム遷移金属複合酸化物に対し、0.01mol%以上であるのが好ましく、0.05mol%以上であるのがさらに好ましく、0.1mol%以上であるのがより好ましく、また、3mol%以下であるのが好ましく、2mol%以下であるのがさらに好ましく、1mol%以下であるのがより好ましい。リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するチタンの割合が小さすぎると、リチウム遷移金属複合酸化物の表面全体にチタンが存在できないため好ましくない。リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するチタンの割合が大きすぎると、放電容量低下の原因となり好ましくない。
また、チタンの定量は種々の方法を用いることができる。例えば、誘導結合高周波プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)分光分析法、滴定法で定量することができる。
なお、上述したようにリチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在するのが好ましい。
In the positive electrode active material of the present invention, the proportion of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is preferably 0.01 mol% or more with respect to the lithium transition metal composite oxide, and 0.05 mol% or more. More preferably, it is 0.1 mol% or more, more preferably 3 mol% or less, still more preferably 2 mol% or less, and even more preferably 1 mol% or less. If the proportion of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is too small, titanium cannot be present on the entire surface of the lithium transition metal composite oxide, which is not preferable. If the ratio of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is too large, it is not preferable because it causes a reduction in discharge capacity.
In addition, various methods can be used for quantitative determination of titanium. For example, it can be quantified by inductively coupled plasma (ICP) spectroscopy or titration.
As described above, the lithium transition metal composite oxide is preferably present in the form of particles.

本発明の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合は、40%以上であるのが好ましく、50%以上であるのがより好ましく、60%以上であるのがさらに好ましい。この場合、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンが均一に分散されており、サイクル特性、負荷特性および熱安定性の向上した正極活物質を得ることができる。
なお、上述したようにリチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在するのが好ましい。
In the positive electrode active material of the present invention, the proportion of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 60% or more. preferable. In this case, titanium is uniformly dispersed on the surface of the lithium transition metal composite oxide, and a positive electrode active material with improved cycle characteristics, load characteristics, and thermal stability can be obtained.
As described above, the lithium transition metal composite oxide is preferably present in the form of particles.

本発明において、「リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合」は、以下のようにして求められる。
まず、波長分散型X線分光装置(WDX)を装備した電子線マイクロアナライザ(EPMA)によって、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子群について、粒子の表面のチタンの存在状態を観察する。ついで、観察視野中、単位面積あたりのチタン量が最も多い部分(チタンのピークが大きい部分)を選択し、この部分を通過する線分(例えば、長さ300μmの線分)に沿ってライン分析を行う。ライン分析において、上記単位面積あたりのチタン量が最も多い部分におけるピークの値を100%としたときのピークが8%以上の部分の長さの合計を、上記線分の長さで除した商を、「リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合」とする。なお、ライン分析を複数回(例えば、10回)行うことによって、「リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合」の平均値を用いるのが好ましい。
上記方法においては、チタンのピークが8%未満の部分は、チタン量が最も多い部分との差が大きいため、チタンが存在しない部分とみなす。
In the present invention, the “ratio of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide” is determined as follows.
First, the presence state of titanium on the surface of the particles of the lithium transition metal composite oxide particles is observed with an electron beam microanalyzer (EPMA) equipped with a wavelength dispersive X-ray spectrometer (WDX). Next, in the observation field, select the part with the largest amount of titanium per unit area (the part where the titanium peak is large), and perform line analysis along the line segment that passes through this part (for example, the line segment with a length of 300 μm). I do. In the line analysis, the quotient obtained by dividing the total length of the portion where the peak is 8% or more when the peak value in the portion having the largest amount of titanium per unit area is 100% by the length of the line segment. Is the “abundance ratio of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide”. In addition, it is preferable to use the average value of “abundance ratio of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide” by performing line analysis a plurality of times (for example, 10 times).
In the above method, the portion where the titanium peak is less than 8% has a large difference from the portion where the amount of titanium is the largest, and therefore is regarded as a portion where no titanium exists.

上述した「リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合」により、リチウム遷移金属複合酸化物の表面において、チタンが均一に存在しているか、偏って存在しているかを表すことができる。   The above-described “ratio of titanium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide” can indicate whether titanium is present uniformly or unevenly on the surface of the lithium transition metal composite oxide.

本発明の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物の表面のチタン化合物の存在割合は、40%以上であるのが好ましく、50%以上であるのがより好ましく、60%以上であるのがさらに好ましい。この場合、リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタン化合物が均一に分散されており、サイクル特性、負荷特性および熱安定性の向上した正極活物質を得ることができる。
なお、上述したようにリチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在するのが好ましい。
In the positive electrode active material of the present invention, the proportion of the titanium compound present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and 60% or more. Further preferred. In this case, the titanium compound is uniformly dispersed on the surface of the lithium transition metal composite oxide, and a positive electrode active material with improved cycle characteristics, load characteristics, and thermal stability can be obtained.
As described above, the lithium transition metal composite oxide is preferably present in the form of particles.

本発明において、「リチウム遷移金属複合酸化物の表面のチタン化合物の存在割合」は、上述した「リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合」と同様に求められる。   In the present invention, the “abundance ratio of the titanium compound on the surface of the lithium transition metal composite oxide” is obtained in the same manner as the “abundance ratio of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide” described above.

本発明の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物の任意の表面において、チタンの極大ピーク部分を通過する線分に沿ってライン分析を行ったときに、以下の関係式を満たすのが好ましい。
(チタンの極大ピーク値を100%としたときのピーク値が8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.4
また、次の関係式を満たすのがより好ましい。
(チタンの極大ピーク値を100%としたときのピーク値が8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.5
さらに、次の関係式を満たすのがさらに好ましい。
(チタンの極大ピーク値を100%としたときのピーク値が8%以上の部分の長さの合計)/(線分の長さ)>0.6
In the positive electrode active material of the present invention, it is preferable that the following relational expression is satisfied when line analysis is performed along a line segment passing through the maximum peak portion of titanium on an arbitrary surface of the lithium transition metal composite oxide. .
(Total length of the portion where the peak value of titanium is 8% or more when the maximum peak value of titanium is 100%) / (length of line segment)> 0.4
Further, it is more preferable to satisfy the following relational expression.
(Total length of the portion where the peak value is 8% or more when the maximum peak value of titanium is 100%) / (length of line segment)> 0.5
Furthermore, it is more preferable to satisfy the following relational expression.
(Total length of the portion where the peak value of titanium is 8% or more when the maximum peak value of titanium is 100%) / (length of line segment)> 0.6

本発明の正極活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の好適な態様として、以下の(i)〜(iii)が挙げられる。   In the positive electrode active material of the present invention, the following (i) to (iii) are mentioned as preferred embodiments of the lithium transition metal composite oxide.

(i)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよび硫黄からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む、コバルト酸リチウムである態様。   (I) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is lithium cobalt oxide containing at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, vanadium, zirconium, magnesium, calcium, strontium, and sulfur.

これらの元素が存在することによってピラー効果が生じ、結晶構造が安定することによりサイクル特性が向上すると考えられる。また表面修飾によりサイクル特性が向上すると考えられる。
より好ましくはチタン、アルミニウム、ジルコニウムおよびマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むことである。チタン、アルミニウム、ジルコニウムおよびマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むことにより、さらにサイクル特性が向上する。
またマグネシウムを含むことによりこれらの効果に加えて、さらに熱安定性が向上する。
The presence of these elements is considered to cause a pillar effect and to improve the cycle characteristics by stabilizing the crystal structure. Moreover, it is thought that cycling characteristics improve by surface modification.
More preferably, it contains at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, zirconium and magnesium. By including at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, zirconium and magnesium, the cycle characteristics are further improved.
In addition to these effects, the thermal stability is further improved by including magnesium.

態様(i)においては、硫黄の存在により電子の通りやすさが向上するため、更に、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
硫黄の含有量は、リチウム遷移金属複合酸化物と硫黄の合計に対して、0.03〜0.7重量%であるのが好ましい。0.03重量%より少ないと、電子の移動抵抗が低減しにくい場合がある。0.7重量%より多いと、水分吸着によりガス発生が生じる場合がある。
In the aspect (i), since the passage of electrons is improved by the presence of sulfur, it is considered that the cycle characteristics and the load characteristics are further improved.
The sulfur content is preferably 0.03 to 0.7% by weight based on the total of the lithium transition metal composite oxide and sulfur. If it is less than 0.03% by weight, it may be difficult to reduce the resistance to movement of electrons. If it is more than 0.7% by weight, gas generation may occur due to moisture adsorption.

態様(i)においては、硫黄はどのような形で存在していてもよい。例えば、硫酸根の形で存在していてもよい。
硫酸根は、硫酸イオン、硫酸イオンからその電子を除いた原子の集団およびスルホ基を含む。アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、有機硫酸塩ならびに有機スルホン酸およびその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましい。
中でも、アルカリ金属の硫酸塩およびアルカリ土類金属の硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましく、アルカリ金属の硫酸塩に基づくのがより好ましい。これらは、強酸強塩基の結合からなるため、化学的に安定だからである。
In embodiment (i), sulfur may be present in any form. For example, it may exist in the form of sulfate radicals.
The sulfate radical includes sulfate ions, a group of atoms obtained by removing the electrons from sulfate ions, and a sulfo group. It is preferably based on at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, organic sulfates and organic sulfonic acids and salts thereof.
Among them, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates and alkaline earth metal sulfates, and more preferable to use alkali metal sulfates. This is because these are chemically stable because they are composed of strong acid strong base bonds.

態様(i)においては、硫酸根はリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在していることが好ましい。粒子の表面に硫酸根を有することにより、硫酸根が電子を通りやすくすると考えられる。そのため、さらに負荷特性が向上する。
硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の全体を被覆している場合であっても、硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の一部を被覆している場合であっても、さらに負荷特性が向上する。
In the embodiment (i), the sulfate radical is preferably present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. By having sulfate radicals on the surface of the particles, it is considered that the sulfate radicals can easily pass electrons. Therefore, load characteristics are further improved.
Even when the sulfate radical covers the entire particle surface of the lithium transition metal composite oxide, or even when the sulfate radical covers a part of the particle surface of the lithium transition metal composite oxide. Further, load characteristics are improved.

態様(i)においては、コバルト酸リチウムのLi、CoおよびOの組成比を一般式LiCoOで表したときに、xが0.95≦x≦1.10を満たす数を表し、yが1.8≦y≦2.2を満たす数を表すのが好ましい。 In the embodiment (i), when the composition ratio of Li, Co, and O of lithium cobaltate is represented by the general formula Li x CoO y , x represents a number satisfying 0.95 ≦ x ≦ 1.10. Preferably represents a number satisfying 1.8 ≦ y ≦ 2.2.

(ii)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式LiCo1−b(MはTi、Al、V、Zr、Mg、CaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を表し、Xはハロゲン元素から選ばれる少なくとも1種を表し、aは0.95≦a≦1.10を満たす数を表し、bは0≦b≦0.10を満たす数を表し、cは1.8≦c≦2.2を満たす数を表し、dは0≦d≦0.10を満たす数を表し、eは0≦e≦0.015を満たす数を表す。)で表される態様。
態様(i)と同様の理由により好ましい。
(Ii) The lithium transition metal composite oxide is at least selected from the group consisting of Li a Co 1- b MbO c Xd S e (M is Ti, Al, V, Zr, Mg, Ca and Sr) X represents at least one element selected from halogen elements, a represents a number satisfying 0.95 ≦ a ≦ 1.10, and b represents a number satisfying 0 ≦ b ≦ 0.10. C represents a number satisfying 1.8 ≦ c ≦ 2.2, d represents a number satisfying 0 ≦ d ≦ 0.10, and e represents a number satisfying 0 ≦ e ≦ 0.015.) A mode represented by
Preferred for the same reason as in embodiment (i).

(iii)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、アルミニウム、バナジウム、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよび硫黄からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムおよびニッケルコバルトマンガン酸リチウムである態様。   (Iii) Lithium transition metal composite oxide, at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, vanadium, zirconium, magnesium, calcium, strontium, and sulfur, lithium nickel cobalt oxide, nickel cobalt lithium aluminate And an embodiment that is lithium nickel cobalt manganate.

これらの元素が存在することによってピラー効果が生じ、結晶構造が安定することによりサイクル特性が向上すると考えられる。また表面修飾によりサイクル特性が向上すると考えられる。
より好ましくはチタン、アルミニウム、ジルコニウムおよびマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むことである。チタン、アルミニウム、ジルコニウムおよびマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含むことにより、さらにサイクル特性が向上する。
またマグネシウムを含むことによりこれらの効果に加えて、さらに熱安定性が向上する。
The presence of these elements is considered to cause a pillar effect and to improve the cycle characteristics by stabilizing the crystal structure. Moreover, it is thought that cycling characteristics improve by surface modification.
More preferably, it contains at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, zirconium and magnesium. By including at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, zirconium and magnesium, the cycle characteristics are further improved.
In addition to these effects, the thermal stability is further improved by including magnesium.

態様(iii)においては、硫黄の存在により電子の通りやすさが向上するため、更に、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
硫黄の含有量は、リチウム遷移金属複合酸化物と硫黄の合計に対して、0.03〜0.7重量%であるのが好ましい。0.03重量%より少ないと、電子の移動抵抗が低減しにくい場合がある。0.7重量%より多いと、水分吸着によりガス発生が生じる場合がある。
In the embodiment (iii), it is considered that the cycle characteristics and the load characteristics are further improved because the passage of electrons is improved by the presence of sulfur.
The sulfur content is preferably 0.03 to 0.7% by weight based on the total of the lithium transition metal composite oxide and sulfur. If it is less than 0.03% by weight, it may be difficult to reduce the resistance to movement of electrons. If it is more than 0.7% by weight, gas generation may occur due to moisture adsorption.

態様(iii)においては、硫黄はどのような形で存在していてもよい。例えば、硫酸根の形で存在していてもよい。
硫酸根は、硫酸イオン、硫酸イオンからその電子を除いた原子の集団およびスルホ基を含む。アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、有機硫酸塩ならびに有機スルホン酸およびその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましい。
中でも、アルカリ金属の硫酸塩およびアルカリ土類金属の硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましく、アルカリ金属の硫酸塩に基づくのがより好ましい。これらは、強酸強塩基の結合からなるため、化学的に安定だからである。
In embodiment (iii), sulfur may be present in any form. For example, it may exist in the form of sulfate radicals.
The sulfate radical includes sulfate ions, a group of atoms obtained by removing the electrons from sulfate ions, and a sulfo group. It is preferably based on at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, organic sulfates and organic sulfonic acids and salts thereof.
Among them, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates and alkaline earth metal sulfates, and more preferable to use alkali metal sulfates. This is because these are chemically stable because they are composed of strong acid strong base bonds.

態様(iii)においては、硫酸根はリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在していることが好ましい。粒子の表面に硫酸根を有することにより、硫酸根が電子を通りやすくすると考えられる。そのため、さらに負荷特性が向上する。
硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の全体を被覆している場合であっても、硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の一部を被覆している場合であっても、さらに負荷特性が向上する。
In the embodiment (iii), the sulfate group is preferably present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. By having sulfate radicals on the surface of the particles, it is considered that the sulfate radicals can easily pass electrons. Therefore, load characteristics are further improved.
Even when the sulfate radical covers the entire particle surface of the lithium transition metal composite oxide, or even when the sulfate radical covers a part of the particle surface of the lithium transition metal composite oxide. Further, load characteristics are improved.

態様(iii)においては、ニッケルコバルト酸リチウムのLi、Ni、CoおよびOの組成比を一般式LiNiCoで表したときに、kが0.95≦k≦1.10を満たす数を表し、mが0.1≦m≦0.9を満たす数を表し、pが0.1≦p≦0.9を満たす数を表し、rが1.8≦r≦2.2を満たす数を表すのが好ましい。 Embodiments in (iii), when expressed Li of lithium nickel cobaltate, Ni, a composition ratio of Co and O in the general formula Li k Ni m Co p O r , k is 0.95 ≦ k ≦ 1.10 M represents a number satisfying 0.1 ≦ m ≦ 0.9, p represents a number satisfying 0.1 ≦ p ≦ 0.9, and r represents 1.8 ≦ r ≦ 2. It is preferable to represent a number satisfying 2.

態様(iii)においては、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムのLi、Ni、Co、AlおよびOの組成比を一般式LiNiCoAl(1−m−p)で表したときに、kが0.95≦k≦1.10を満たす数を表し、mが0.1≦m≦0.9を満たす数を表し、pが0.1≦p≦0.9を満たす数を表し、m+pがm+p≦1を満たす数を表し、rが1.8≦r≦2.2を満たす数を表すのが好ましい。 In the embodiment (iii), when the composition ratio of Li, Ni, Co, Al, and O of nickel cobalt lithium aluminate is represented by the general formula Li k Ni m Co p Al (1-mp) O r , k represents a number satisfying 0.95 ≦ k ≦ 1.10, m represents a number satisfying 0.1 ≦ m ≦ 0.9, and p represents a number satisfying 0.1 ≦ p ≦ 0.9. , M + p represents a number satisfying m + p ≦ 1, and r preferably represents a number satisfying 1.8 ≦ r ≦ 2.2.

態様(iii)においては、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムのLi、Ni、Co、MnおよびOの組成比を一般式LiNiCoMn(1−m−p)で表したときに、kが0.95≦k≦1.10を満たす数を表し、mが0.1≦m≦0.9を満たす数を表し、pが0.1≦p≦0.9を満たす数を表し、m+pがm+p≦1を満たす数を表し、rが1.8≦r≦2.2を満たす数を表すのが好ましい。 In the embodiment (iii), when the composition ratio of Li, Ni, Co, Mn, and O of lithium nickel cobalt manganate is represented by the general formula Li k Ni m Co p Mn (1-mp) O r , k represents a number satisfying 0.95 ≦ k ≦ 1.10, m represents a number satisfying 0.1 ≦ m ≦ 0.9, and p represents a number satisfying 0.1 ≦ p ≦ 0.9. , M + p represents a number satisfying m + p ≦ 1, and r preferably represents a number satisfying 1.8 ≦ r ≦ 2.2.

本発明の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物は、ニッケルコバルト酸リチウムとニッケルコバルトアルミン酸リチウムの混合物であっても、ニッケルコバルト酸リチウムとニッケルコバルトマンガン酸リチウムの混合物であっても、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムとニッケルコバルトマンガン酸リチウムの混合物であってもよい。また、これらとコバルト酸リチウムとの混合物であってもよい。   In the positive electrode active material of the present invention, the lithium transition metal composite oxide may be a mixture of lithium nickel cobaltate and nickel cobalt lithium aluminate, or a mixture of lithium nickel cobaltate and nickel cobalt lithium manganate, It may be a mixture of nickel cobalt lithium aluminate and nickel cobalt lithium manganate. Moreover, the mixture of these and lithium cobaltate may be sufficient.

ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムおよびニッケルコバルトマンガン酸リチウムは、コバルト酸リチウムと同様の層状構造の結晶構造を有する。しかしながら、コバルト酸リチウムに比べて、ガスが多量に発生し、放電時の電位も低くなるという欠点がある。
本発明では、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムおよびニッケルコバルトマンガン酸リチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のリチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンを有することにより、ガスの発生を防止し、負荷時の放電電位を高くすることができる。リチウム遷移金属複合酸化物の表面にチタンを有することにより、残留リチウムが減少しガス発生を防止することができると考えられる。チタンは、界面抵抗を減少させることができるため、リチウム遷移金属複合酸化物に均一にチタンが存在することにより負荷時の放電電位が高くなると考えられる。
なお、上述したようにリチウム遷移金属複合酸化物は、粒子の形態で存在するのが好ましい。
Nickel cobalt lithium, nickel cobalt lithium lithium and nickel cobalt lithium manganate have a layered crystal structure similar to lithium cobalt oxide. However, compared to lithium cobaltate, there are disadvantages that a large amount of gas is generated and the electric potential during discharge is lowered.
In the present invention, generation of gas is prevented by having titanium on the surface of at least one lithium transition metal composite oxide selected from the group consisting of lithium nickel cobaltate, nickel cobalt lithium aluminate and nickel cobalt lithium manganate. In addition, the discharge potential during loading can be increased. By having titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide, it is considered that residual lithium is reduced and gas generation can be prevented. Since titanium can reduce the interfacial resistance, it is considered that the discharge potential under load is increased by the uniform presence of titanium in the lithium transition metal composite oxide.
As described above, the lithium transition metal composite oxide is preferably present in the form of particles.

本発明の正極活物質においては、リチウム遷移金属複合酸化物の体積基準の粒子径が50μm以上の粒子の割合は、全粒子の10体積%以下であることが好ましい。この範囲内の正極活物質であることで、サイクル特性、低温特性の向上を損なうことなく、塗布特性、スラリー性状を向上することができる。   In the positive electrode active material of the present invention, the proportion of particles having a volume-based particle diameter of 50 μm or more of the lithium transition metal composite oxide is preferably 10% by volume or less of the total particles. By being a positive electrode active material within this range, coating characteristics and slurry properties can be improved without impairing improvement in cycle characteristics and low temperature characteristics.

本発明の正極活物質は、製造方法は特に限定されないが、例えば、以下の(1)および(2)のようにして製造することができる。   Although the manufacturing method of the positive electrode active material of the present invention is not particularly limited, for example, it can be manufactured as in the following (1) and (2).

(1)原料混合物の作製
後述する化合物を各構成元素が所定の組成比となるように混合して、原料混合物を得る。原料混合物に用いられる化合物は、目的とする組成を構成する元素に応じて選択される。
混合の方法は、特に限定されず、例えば、水および/または有機溶媒を用いてスラリー状として混合した後、乾燥させて原料混合物とする方法;上述した化合物の水溶液を混合して沈殿させ、得られた沈殿物を乾燥させて原料混合物とする方法;これらを併用する方法が挙げられる。
(1) Preparation of raw material mixture The compounds described later are mixed so that each constituent element has a predetermined composition ratio to obtain a raw material mixture. The compound used for the raw material mixture is selected according to the elements constituting the target composition.
The mixing method is not particularly limited, for example, a method of mixing in a slurry form using water and / or an organic solvent, and then drying to obtain a raw material mixture; A method of drying the resulting precipitate to obtain a raw material mixture; a method of using these together.

以下に、原料混合物に用いられる化合物を例示する。
リチウム化合物は、特に限定されないが、例えば、LiCO、LiOH、LiOH・HO、LiO、LiCl、LiNO、LiSO、LiHCO、Li(CHCOO)、フッ化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、過酸化リチウムが挙げられる。中でも、LiCO、LiOH、LiOH・HO、LiO、LiCl、LiNO、LiSO、LiHCO、Li(CHCOO)が好ましい。
Below, the compound used for a raw material mixture is illustrated.
Lithium compound is not particularly limited, for example, Li 2 CO 3, LiOH, LiOH · H 2 O, Li 2 O, LiCl, LiNO 3, Li 2 SO 4, LiHCO 3, Li (CH 3 COO), fluoride Examples include lithium, lithium bromide, lithium iodide, and lithium peroxide. Among these, Li 2 CO 3 , LiOH, LiOH · H 2 O, Li 2 O, LiCl, LiNO 3 , Li 2 SO 4 , LiHCO 3 , and Li (CH 3 COO) are preferable.

コバルト化合物は、特に限定されないが、例えば、酸化コバルト、水酸化コバルト、炭酸コバルト、塩化コバルト、ヨウ化コバルト、硫酸コバルト、臭素酸コバルト、硝酸コバルトが挙げられる。中でも、CoSO・7HO、Co(NO・6HOが好ましい。 The cobalt compound is not particularly limited, and examples thereof include cobalt oxide, cobalt hydroxide, cobalt carbonate, cobalt chloride, cobalt iodide, cobalt sulfate, cobalt bromate, and cobalt nitrate. Among these, CoSO 4 · 7H 2 O and Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O are preferable.

ニッケル化合物は、特に限定されないが、例えば、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、ギ酸ニッケルが挙げられる。中でも、NiSO・6HO、Ni(NO・6HOが好ましい。 The nickel compound is not particularly limited, and examples thereof include nickel oxide, nickel hydroxide, nickel carbonate, nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide, nickel sulfate, nickel nitrate, and nickel formate. Among these, NiSO 4 · 6H 2 O and Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O are preferable.

アルミニウム化合物は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウムが挙げられる。中でも、Al(SO、Al(NOが好ましい。 The aluminum compound is not particularly limited, and examples thereof include aluminum oxide, aluminum hydroxide, aluminum carbonate, aluminum chloride, aluminum iodide, aluminum sulfate, and aluminum nitrate. Among these, Al 2 (SO 4 ) 3 and Al (NO 3 ) 3 are preferable.

マンガン化合物は、特に限定されないが、例えば、酸化マンガン、水酸化マンガン、炭酸マンガン、塩化マンガン、ヨウ化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガンが挙げられる。中でも、MnSO、MnClが好ましい。 The manganese compound is not particularly limited, and examples thereof include manganese oxide, manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese chloride, manganese iodide, manganese sulfate, and manganese nitrate. Among these, MnSO 4 and MnCl 2 are preferable.

硫黄含有化合物は、特に限定されないが、例えば、硫化物、ヨウ化硫黄、硫化水素、硫酸とその塩、硫化窒素が挙げられる。中でも、LiSO、MnSO、(NHSO、Al(SO、MgSOが好ましい。 Although a sulfur containing compound is not specifically limited, For example, sulfide, sulfur iodide, hydrogen sulfide, a sulfuric acid, its salt, and nitrogen sulfide are mentioned. Among these, Li 2 SO 4 , MnSO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , and MgSO 4 are preferable.

ハロゲン元素を含む化合物は、特に限定されないが、例えば、フッ化水素、フッ化酸素、フッ化水素酸、塩化水素、塩酸、酸化塩素、フッ化酸化塩素、酸化臭素、フルオロ硫酸臭素、ヨウ化水素、酸化ヨウ素、過ヨウ素酸が挙げられる。中でも、NHF、NHCl、NHBr、NHI、LiF、LiCl、LiBr、LiI、MnF、MnCl、MnBr、MnIが好ましい。 The compound containing a halogen element is not particularly limited. For example, hydrogen fluoride, oxygen fluoride, hydrofluoric acid, hydrogen chloride, hydrochloric acid, chlorine oxide, fluorinated chlorine oxide, bromine oxide, bromine fluorosulfate, hydrogen iodide , Iodine oxide, and periodic acid. Among these, NH 4 F, NH 4 Cl, NH 4 Br, NH 4 I, LiF, LiCl, LiBr, LiI, MnF 2 , MnCl 2 , MnBr 2 , and MnI 2 are preferable.

マグネシウム化合物は、特に限定されないが、例えば、MgO、MgCO、Mg(OH)、MgCl、MgSO、Mg(NO、Mg(CHCOO)、ヨウ化マグネシウム、過塩素酸マグネシウムが挙げられる。中でも、MgSO、Mg(NOが好ましい。 Magnesium compound is not particularly limited, for example, MgO, MgCO 3, Mg ( OH) 2, MgCl 2, MgSO 4, Mg (NO 3) 2, Mg (CH 3 COO) 2, magnesium iodide, perchlorate Examples include magnesium. Among these, MgSO 4 and Mg (NO 3 ) 2 are preferable.

チタン化合物は、特に限定されない。例えばフッ化チタン、塩化チタン、臭化チタン、ヨウ化チタン、酸化チタン、硫化チタン、硫酸チタン等が挙げられる。中でもTiO、TiO、Ti、TiCl、Ti(SOが好ましい。 The titanium compound is not particularly limited. Examples thereof include titanium fluoride, titanium chloride, titanium bromide, titanium iodide, titanium oxide, titanium sulfide, and titanium sulfate. Of these, TiO, TiO 2 , Ti 2 O 3 , TiCl 2 , and Ti (SO 4 ) 2 are preferable.

ジルコニウム化合物は、特に限定されない。例えば、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、硫化ジルコニウム、炭酸ジルコニウム等が挙げられる。中でもZrF、ZrCl、ZrCl、ZrBr、ZrI、ZrO、ZrO、ZrS、Zr(OH)等が好ましい。
また、上述した各元素の2種以上を含有する化合物を用いてもよい。
The zirconium compound is not particularly limited. Examples thereof include zirconium fluoride, zirconium chloride, zirconium bromide, zirconium iodide, zirconium oxide, zirconium sulfide, zirconium carbonate and the like. Of these, ZrF 2 , ZrCl, ZrCl 2 , ZrBr 2 , ZrI 2 , ZrO, ZrO 2 , ZrS 2 , Zr (OH) 3 and the like are preferable.
Moreover, you may use the compound containing 2 or more types of each element mentioned above.

以下に、原料混合物を得る好適な方法を、具体的に説明する。
(i)上述したコバルト化合物およびチタン化合物から調製した。所定の組成比のコバルトイオンおよびチタンイオンを含有する水溶液を、攪拌している純水中に滴下する。
ついで、pH7〜11となるように水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、40〜80℃、回転数500〜1500rpmで攪拌しコバルトおよびチタンを沈殿させ、コバルトおよびチタンの塩を得る。なお、水酸化ナトリウム水溶液の代わりに、炭酸水素アンモニウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液等のアルカリ溶液を用いることもできる。
Below, the suitable method of obtaining a raw material mixture is demonstrated concretely.
(I) Prepared from the cobalt compound and titanium compound described above. An aqueous solution containing cobalt ions and titanium ions having a predetermined composition ratio is dropped into pure water being stirred.
Next, a sodium hydroxide aqueous solution is dropped so as to have a pH of 7 to 11, and the mixture is stirred at 40 to 80 ° C. and a rotational speed of 500 to 1500 rpm to precipitate cobalt and titanium, thereby obtaining a salt of cobalt and titanium. Instead of the sodium hydroxide aqueous solution, an alkaline solution such as an ammonium hydrogen carbonate aqueous solution, a sodium hydrogen carbonate aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, or a lithium hydroxide aqueous solution can also be used.

つぎに、水溶液をろ過して沈殿物を採取し、採取した沈殿物を水洗し、熱処理した後、上述したリチウム化合物と混合して、原料混合物を得る。   Next, the aqueous solution is filtered to collect a precipitate. The collected precipitate is washed with water and heat-treated, and then mixed with the above-described lithium compound to obtain a raw material mixture.

(2)原料混合物の焼成および粉砕
ついで、原料混合物を焼成する。焼成の温度、時間、雰囲気等は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
焼成温度は、650℃以上であるのが好ましく、700℃以上であるのがより好ましく、750℃以上であるのがさらに好ましい。焼成温度が低すぎると、未反応の原料が正極活物質中に残留し、正極活物質の本来の特徴を生かせない場合がある。また、焼成温度は、1200℃以下であるのが好ましく、1100℃以下であるのがより好ましく、950℃以下であるのがさらに好ましい。焼成温度が高すぎると、副生成物が生成しやすくなり、単位重量当たりの放電容量の低下、サイクル特性の低下、作動電圧の低下を招く。
焼成の時間は、1時間以上であるのが好ましく、6時間以上であるのがより好ましい。上記範囲であると、混合物の粒子間の拡散反応が十分に進行する。
また、焼成の時間は、36時間以下であるのが好ましく、30時間以下であるのがより好ましい。上記範囲であると、合成が十分に進む。
(2) Firing and grinding of raw material mixture Next, the raw material mixture is fired. The firing temperature, time, atmosphere, and the like are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose.
The firing temperature is preferably 650 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher, and further preferably 750 ° C. or higher. If the firing temperature is too low, unreacted raw materials may remain in the positive electrode active material, and the original characteristics of the positive electrode active material may not be utilized. Further, the firing temperature is preferably 1200 ° C. or less, more preferably 1100 ° C. or less, and further preferably 950 ° C. or less. If the firing temperature is too high, by-products are likely to be generated, resulting in a decrease in discharge capacity per unit weight, a decrease in cycle characteristics, and a decrease in operating voltage.
The firing time is preferably 1 hour or longer, and more preferably 6 hours or longer. Within the above range, the diffusion reaction between the particles of the mixture proceeds sufficiently.
The firing time is preferably 36 hours or less, and more preferably 30 hours or less. When it is within the above range, the synthesis proceeds sufficiently.

焼成の雰囲気は、例えば、大気、酸素ガス、これらと窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスとの混合ガス、酸素濃度(酸素分圧)を制御した雰囲気、弱酸化雰囲気が挙げられる。   Examples of the firing atmosphere include air, oxygen gas, a mixed gas of these with an inert gas such as nitrogen gas and argon gas, an atmosphere in which the oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled, and a weak oxidizing atmosphere.

焼成後、所望により、らいかい乳鉢、ボールミル、振動ミル、ピンミル、ジェットミル等を用いて粉砕し、目的とする粒度の粉体とすることもできる。   After firing, if desired, the powder may be pulverized using a rough mortar, ball mill, vibration mill, pin mill, jet mill or the like to obtain a powder having a desired particle size.

上述した製造方法により、本発明の正極活物質を得ることができる。本発明の正極活物質は、後述する本発明の正極合剤および非水電解質二次電池に好適に用いられる。   The positive electrode active material of the present invention can be obtained by the manufacturing method described above. The positive electrode active material of the present invention is suitably used for the positive electrode mixture of the present invention and the nonaqueous electrolyte secondary battery described later.

つぎに本発明の正極合剤について説明する。
本発明の正極合剤は、少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤を有する。
本発明の正極合剤に用いられる正極活物質は、上述した本発明の正極活物質である。
Next, the positive electrode mixture of the present invention will be described.
The positive electrode mixture of the present invention has at least a positive electrode active material having a lithium transition metal composite oxide having a layered structure and a conductive agent.
The positive electrode active material used for the positive electrode mixture of the present invention is the above-described positive electrode active material of the present invention.

本発明の正極合剤において、導電剤は、特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコースト等の無定形炭素などの炭素材料が挙げられる。
好ましくは、アセチレンブラックおよび/または人造黒鉛である。これらは伝導性に優れるため、さらにサイクル特性および負荷特性が向上する。
In the positive electrode mixture of the present invention, the conductive agent is not particularly limited, and examples thereof include carbon materials such as graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coast.
Acetylene black and / or artificial graphite are preferable. Since these are excellent in conductivity, cycle characteristics and load characteristics are further improved.

本発明の正極合剤において、間とは、リチウム遷移金属複合酸化物と接触する導電剤との間をいう。
本発明において、正極合剤は、正極活物質、導電剤、結着剤および結着剤の溶媒からなるペースト状のものだけでなく、正極集電体に塗布した後、乾燥させて結着剤の溶媒をとばした後の状態も含む。
本発明の正極合剤において、チタンの存在状態は、特に限定されない。チタン化合物の状態で存在していてもよい。
In the positive electrode mixture of the present invention, “between” means between the conductive agent in contact with the lithium transition metal composite oxide.
In the present invention, the positive electrode mixture is not only a paste-like material composed of a positive electrode active material, a conductive agent, a binder, and a solvent for the binder, but also after being applied to the positive electrode current collector and then dried. This includes a state after the solvent is skipped.
In the positive electrode mixture of the present invention, the presence state of titanium is not particularly limited. It may exist in the state of a titanium compound.

本発明の正極合剤は、製造方法を特に限定されないが、例えば、以下のようにして製造することができる。   Although the manufacturing method of the positive electrode mixture of the present invention is not particularly limited, for example, it can be manufactured as follows.

(1)正極活物質の作製
上述した本発明の正極活物質の製造方法により、正極活物質を得ることができる。
(1) Production of positive electrode active material A positive electrode active material can be obtained by the method for producing a positive electrode active material of the present invention described above.

(2)正極合剤の調整
得られた正極活物質の粉末に、アセチレンブラック、黒鉛等のカーボン系導電剤、結着剤および結着剤の溶媒または分散媒とを混合することにより正極合剤を調製する。
(2) Preparation of positive electrode mixture The positive electrode active material powder is mixed with a carbon-based conductive agent such as acetylene black and graphite, a binder, and a binder solvent or dispersion medium. To prepare.

本発明の正極活物質および正極合剤は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等の非水電解質二次電池に好適に用いられる。
即ち、本発明の非水電解質二次電池は、本発明の正極活物質を用いた非水電解質二次電池である。本発明の非水電解質二次電池は、その正極活物質の少なくとも一部として本発明の正極活物質を用いていればよい。
以下、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。
The positive electrode active material and the positive electrode mixture of the present invention are suitably used for nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and lithium ion polymer secondary batteries.
That is, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention only needs to use the positive electrode active material of the present invention as at least a part of the positive electrode active material.
Hereinafter, a lithium ion secondary battery will be described as an example.

負極活物質としては、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物を使用することができる。リチウム合金としては、例えば、LiAl合金,LiSn合金,LiPb合金が挙げられる。リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料としては、例えば、グラファイト,黒鉛等の炭素材料が挙げられる。リチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物としては、例えば、酸化スズ、酸化チタン等の酸化物が挙げられる。   As the negative electrode active material, metallic lithium, a lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, or a compound capable of occluding and releasing lithium ions can be used. Examples of the lithium alloy include a LiAl alloy, a LiSn alloy, and a LiPb alloy. Examples of the carbon material capable of occluding and releasing lithium ions include carbon materials such as graphite and graphite. Examples of the compound capable of occluding and releasing lithium ions include oxides such as tin oxide and titanium oxide.

電解質としては、作動電圧で変質したり、分解したりしない化合物であれば特に限定されない。電解質には、電解液も含まれる。
電解液の溶媒としては、例えば、ジメトキシエタン,ジエトキシエタン,エチレンカーボネート,プロピレンカーボネート,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,メチルホルメート,γ−ブチロラクトン,2−メチルテトラヒドロフラン,ジメチルスルホキシド,スルホラン等の有機溶媒が挙げられる。これらは単独でまたは2種類以上を混合して用いることができる。
The electrolyte is not particularly limited as long as it is a compound that is not altered or decomposed by the operating voltage. The electrolyte includes an electrolytic solution.
Examples of the solvent for the electrolyte include dimethoxyethane, diethoxyethane, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl formate, γ-butyrolactone, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and the like. These organic solvents are mentioned. These can be used alone or in admixture of two or more.

電解液のリチウム塩としては、例えば、過塩素酸リチウム,四フッ化ホウ酸リチウム,六フッ化リン酸リチウム,トリフルオロメタン酸リチウム等のリチウム塩が挙げられる。
上述した溶媒とリチウム塩とを混合して電解液とする。ここで、ゲル化剤等を添加し、ゲル状として使用してもよい。また、吸液性を有するポリマーに吸収させて使用してもよい。
更に、無機系または有機系のリチウムイオンの導電性を有する固体電解質を使用してもよい。
Examples of the lithium salt of the electrolytic solution include lithium salts such as lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, and lithium trifluoromethanoate.
The above-described solvent and lithium salt are mixed to obtain an electrolytic solution. Here, a gelling agent or the like may be added and used as a gel. Moreover, you may make it absorb and use for the polymer which has liquid absorptivity.
Further, a solid electrolyte having conductivity of inorganic or organic lithium ions may be used.

セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン製、ポリプロピレン製等の多孔性膜等が挙げられる。   Examples of the separator include a porous film made of polyethylene or polypropylene.

結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドアクリル樹脂等が挙げられる。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyamide acrylic resin, and the like.

本発明の正極活物質と、上述した負極活物質、電解質、セパレーターおよび結
着剤を用いて、定法に従い、リチウムイオン二次電池とすることができる。
これにより従来達成できなかった優れた電池特性が実現できる。
Using the positive electrode active material of the present invention and the above-described negative electrode active material, electrolyte, separator, and binder, a lithium ion secondary battery can be obtained according to a conventional method.
Thereby, the outstanding battery characteristic which was not able to be achieved conventionally is realizable.

正極活物質として、本発明の正極活物質とともにマンガン酸リチウムを用いることにより、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上するだけでなく、過充電特性および安全性にも優れた非水電解質二次電池を得ることができる。   By using lithium manganate as the positive electrode active material together with the positive electrode active material of the present invention, not only the cycle characteristics, load characteristics and thermal stability are improved, but also the non-aqueous electrolyte having excellent overcharge characteristics and safety. A secondary battery can be obtained.

一般式LiMn3−a4+f(aは0.8≦a≦1.2を満たす数を表し、fは−0.5≦f≦0.5を満たす数を表す。)で表されるマンガン酸リチウムが好ましい。前記マンガン酸リチウムは、その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ホウ素およびスズからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 Represented by the general formula Li a Mn 3−a O 4 + f (a represents a number satisfying 0.8 ≦ a ≦ 1.2, and f represents a number satisfying −0.5 ≦ f ≦ 0.5). Lithium manganate is preferred. The lithium manganate is selected from the group consisting of magnesium, aluminum, calcium, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, strontium, zirconium, niobium, molybdenum, boron and tin. It may be substituted with at least one selected from the above.

本発明の正極活物質とともに用いるマンガン酸リチウムは、少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質である。このリチウム遷移金属複合酸化物の好適な態様として、以下の(i)〜(vii)が挙げられる。   The lithium manganate used together with the positive electrode active material of the present invention is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure. The following (i) to (vii) are mentioned as preferred embodiments of the lithium transition metal composite oxide.

(i)一般式Li1+aMgTiMn2−a−b−c4+e(aは−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、bは0.005≦b≦0.10を満たす数を表し、cは0.005≦c≦0.05を満たす数を表し、dは0.002≦d≦0.02を満たす数を表し、eは−0.5≦e≦0.5を満たす数を表す。)で表される態様。 (I) the general formula Li 1 + a Mg b Ti c Mn 2-a-b-c B d O 4 + e (a represents a number satisfying -0.2 ≦ a ≦ 0.2, b is 0.005 ≦ b ≦ 0.10 represents a number satisfying 0.10, c represents a number satisfying 0.005 ≦ c ≦ 0.05, d represents a number satisfying 0.002 ≦ d ≦ 0.02, and e represents −0.5 ≦ e represents a number satisfying e ≦ 0.5.)

態様(i)は、サイクル特性、高温サイクル特性および負荷特性に優れる。
態様(i)において、aは、0より大きいのが好ましい。リチウムでマンガンの一部を置換することにより、サイクル特性が向上すると考えられる。
態様(i)において、bは、0.01以上であるのが好ましく、0.02以上であるのがより好ましく、また、0.08以下であるのが好ましく、0.07以下であるのがより好ましい。bが大きすぎると、+3価のマンガンイオンが減少するため充放電容量は低下する。bが小さすぎると、遷移金属のイオンの溶出が増大し、ガス発生を引き起こすため、高温特性が劣化する。
態様(i)において、cは、0.01以上であるのが好ましく、0.02以上であるのがより好ましく、また、0.08以下であるのが好ましく、0.07以下であるのがより好ましい。cが大きすぎると、充放電効率が低下する。cが小さすぎると、十分な負荷特性、サイクル特性が得られない。
態様(i)において、dは、0.003以上であるのが好ましく、また、0.008以下であるのが好ましい。dが大きすぎると、初期容量が低下する。また、遷移金属のイオンの溶出が増大し、ガス発生を引き起こすため、高温特性が劣化する。dが小さすぎると、一次粒子径が成長しないため、粒子の充填性が向上しない。
Aspect (i) is excellent in cycle characteristics, high temperature cycle characteristics and load characteristics.
In embodiment (i), a is preferably greater than 0. It is considered that the cycle characteristics are improved by substituting a part of manganese with lithium.
In the embodiment (i), b is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and preferably 0.08 or less, and 0.07 or less. More preferred. If b is too large, + 3-valent manganese ions decrease, and the charge / discharge capacity decreases. If b is too small, elution of transition metal ions increases and gas generation occurs, so that the high temperature characteristics deteriorate.
In the embodiment (i), c is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and preferably 0.08 or less, and 0.07 or less. More preferred. When c is too large, the charge / discharge efficiency decreases. If c is too small, sufficient load characteristics and cycle characteristics cannot be obtained.
In the embodiment (i), d is preferably 0.003 or more, and is preferably 0.008 or less. If d is too large, the initial capacity decreases. In addition, the elution of transition metal ions increases, causing gas generation, resulting in deterioration of high temperature characteristics. If d is too small, the primary particle size does not grow, and the particle packing property is not improved.

(ii)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Ii) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium.

チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を有することで、リチウムマンガン複合酸化物粒子の単位格子の格子定数は上昇し、粒子内のリチウムイオンの易動度は上昇しインピーダンスを低減することができると考えられる。このためサイクル特性および高温サイクル特性の向上を損なわずに、出力特性が向上すると考えられる。   By having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, and hafnium, the lattice constant of the unit cell of the lithium manganese composite oxide particle increases, the mobility of lithium ions in the particle increases, and the impedance decreases. I think it can be done. For this reason, it is thought that output characteristics improve, without impairing improvement of cycling characteristics and high temperature cycling characteristics.

(iii)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種と、硫黄とを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。 (Iii) The aspect in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium and sulfur.

態様(iii)においては、硫黄の存在により電子の通りやすさが向上するため、さらに、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
硫黄の含有量は、リチウム遷移金属複合酸化物と硫黄の合計に対して、0.03〜0.3重量%であるのが好ましい。0.03重量%より少ないと、電子の移動抵抗が低減しにくい場合がある。0.3重量%より多いと、水分吸着により電池の膨れが生じる場合がある。
In the embodiment (iii), it is considered that the cycle characteristics and the load characteristics are further improved since the passage of electrons is improved by the presence of sulfur.
The sulfur content is preferably 0.03 to 0.3% by weight based on the total of the lithium transition metal composite oxide and sulfur. If it is less than 0.03% by weight, it may be difficult to reduce the resistance to movement of electrons. If it exceeds 0.3% by weight, the battery may swell due to moisture adsorption.

硫黄はどのような形で存在してもよい。例えば、硫酸根の形で存在していてもよい。
硫酸根は、硫酸イオン、硫酸イオンからその電荷を除いた原子の集団およびスルホ基を含む。アルカリ金属の硫酸塩、アルカリ土類金属の硫酸塩、有機硫酸塩ならびに有機スルホン酸およびその塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましい。
中でも、アルカリ金属の硫酸塩およびアルカリ土類金属の硫酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種に基づくのが好ましく、アルカリ金属の硫酸塩に基づくのがより好ましい。これらは、強酸強塩基の結合からなるため、化学的に安定だからである。
Sulfur may be present in any form. For example, it may exist in the form of sulfate radicals.
The sulfate radical includes sulfate ions, a group of atoms obtained by removing the charge from sulfate ions, and sulfo groups. It is preferably based on at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates, alkaline earth metal sulfates, organic sulfates and organic sulfonic acids and salts thereof.
Among them, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of alkali metal sulfates and alkaline earth metal sulfates, and more preferable to use alkali metal sulfates. This is because these are chemically stable because they are composed of strong acid strong base bonds.

態様(iii)において、硫黄以外の元素を含有する理由は、態様(ii)と同様である。
態様(iii)においては、上記各元素を含有することで、各元素の相乗効果により、高い充放電容量を有し、かつ、結着性および表面の平滑性に優れる正極板を得ることができる。
In aspect (iii), the reason for containing elements other than sulfur is the same as in aspect (ii).
In the embodiment (iii), by containing each of the above elements, a positive electrode plate having a high charge / discharge capacity and excellent binding properties and surface smoothness can be obtained due to the synergistic effect of each element. .

リチウム遷移金属複合酸化物は、少なくとも粒子の表面に硫酸根を有していてもよい。
硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在することにより、粒子の周りの電子の移動抵抗が極めて小さくなり、その結果、電子の通りやすさが向上し、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
また、本発明の正極活物質を用いて高電圧電池(例えば、リチウム遷移金属複合酸化物としてLiMn1.5Ni0.5を用いた電池)とした場合、従来の高電圧電池において問題であった充電時における電解質の分解が抑制され、その結果、サイクル特性が向上する。電解質の分解反応は、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子と電解質との界面において、リチウム遷移金属複合酸化物が触媒として起こると考えられているが、電解質を分解させる働きのない硫酸根でリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面の全部または一部が被覆されることにより、電解質と触媒との接触面積が減り、上記反応が抑制されると考えられる。
The lithium transition metal composite oxide may have a sulfate group at least on the surface of the particle.
The presence of the sulfate radical on the surface of the lithium transition metal composite oxide particle makes the electron transfer resistance around the particle extremely small, and as a result, the ease of passing electrons is improved, and the cycle characteristics and load characteristics are improved. It is thought to improve.
Further, when the positive electrode active material of the present invention is used to form a high voltage battery (for example, a battery using LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 as a lithium transition metal composite oxide), there is a problem in the conventional high voltage battery Thus, the decomposition of the electrolyte during charging is suppressed, and as a result, the cycle characteristics are improved. The electrolyte decomposition reaction is thought to occur as a catalyst at the interface between the lithium transition metal composite oxide particles and the electrolyte, but the lithium transition is caused by sulfate radicals that do not function to decompose the electrolyte. By covering all or part of the surface of the metal composite oxide particles, it is considered that the contact area between the electrolyte and the catalyst is reduced, and the above reaction is suppressed.

本発明において、硫酸根はリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面にどのような形で存在していても本発明の効果を発揮する。例えば、硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の全体を被覆している場合であっても、硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の一部を被覆している場合であっても、サイクル特性および負荷特性が向上する。   In the present invention, the sulfate group exhibits the effect of the present invention regardless of the form of the sulfate group present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. For example, even when the sulfate radical covers the entire particle surface of the lithium transition metal composite oxide, the sulfate radical covers a part of the particle surface of the lithium transition metal composite oxide. However, cycle characteristics and load characteristics are improved.

また、硫酸根は、少なくとも粒子の表面に存在していればよい。したがって、硫酸根の一部が粒子の内部に存在していてもよい。
硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在しているかどうかは、種々の方法によって解析することができる。例えば、オージェ電子分光法、X線光電子分光法で解析することができる。
また、硫酸根の定量としては、種々の方法を用いることができる。例えば、ICP発光分光分析法、滴定法で定量することができる。
Moreover, the sulfate radical should just exist in the surface of particle | grains at least. Therefore, a part of the sulfate radical may exist inside the particle.
Whether or not the sulfate radical is present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles can be analyzed by various methods. For example, it can be analyzed by Auger electron spectroscopy or X-ray photoelectron spectroscopy.
Moreover, various methods can be used for the determination of sulfate radicals. For example, it can be quantified by ICP emission spectrometry or titration.

(iv)リチウム遷移金属複合酸化物が、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種と、硫黄と、ナトリウムおよび/またはカルシウムとを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Iv) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium, sulfur, sodium and / or calcium.

態様(iv)においては、ナトリウムおよび/またはカルシウムを含有することにより、ホウ素(好ましくは、ホウ素と硫黄)との相乗効果により、マンガンイオンの溶出をさらに抑制することができ、実用レベルの優れたサイクル特性を実現することができる。
態様(iv)において、ナトリウムおよび/またはカルシウム以外の元素を含有する理由は、態様(ii)および(iii)と同様である。
In the embodiment (iv), by containing sodium and / or calcium, elution of manganese ions can be further suppressed by a synergistic effect with boron (preferably boron and sulfur), and the practical level is excellent. Cycle characteristics can be realized.
In embodiment (iv), the reason for containing an element other than sodium and / or calcium is the same as in embodiment (ii) and (iii).

(v)リチウム遷移金属複合酸化物が、アルミニウムおよび/またはマグネシウムとを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (V) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having aluminum and / or magnesium.

アルミニウムおよび/またはマグネシウムを含有すると、結晶構造が安定化するため、保存特性、負荷特性および出力特性を損なわずに、サイクル特性が優れたものになり、かつ、電池の膨れをさらに抑制することができる。   When aluminum and / or magnesium are contained, the crystal structure is stabilized, so that the storage characteristics, load characteristics, and output characteristics are not impaired, and the cycle characteristics are excellent, and the swelling of the battery is further suppressed. it can.

(vi)リチウム遷移金属複合酸化物が、アルミニウムおよび/またはマグネシウムと、ホウ素とを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Vi) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having aluminum and / or magnesium and boron.

ホウ素はフラックスとして作用し、結晶成長を促進させ、さらに、サイクル特性および保存特性を向上させる。   Boron acts as a flux, promotes crystal growth, and further improves cycle characteristics and storage characteristics.

(vii)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式Li1+aMn2−a−b4+d(Mはアルミニウムおよび/またはマグネシウムを表し、aは−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、bは0≦b≦0.2を満たす数を表し、cは0≦c≦0.02を満たす数を表し、dは−0.5≦d≦0.5を満たす数を表す。)で表される態様。 (Vii) The lithium transition metal composite oxide has a general formula of Li 1 + a M b Mn 2- abB c O 4 + d (M represents aluminum and / or magnesium, and a represents −0.2 ≦ a ≦ 0.2. B represents a number satisfying 0 ≦ b ≦ 0.2, c represents a number satisfying 0 ≦ c ≦ 0.02, and d satisfied −0.5 ≦ d ≦ 0.5. A mode represented by a number).

態様(vii)は、サイクル特性、負荷特性、保存特性および充放電容量に優れ、かつ、電池の膨れが少ない。
態様(vii)において、aは、0より大きいのが好ましい。リチウムでマンガンの一部を置換することにより、サイクル特性が向上すると考えられる。
態様(vii)において、bは、0より大きいのが好ましく、0.05以上であるのがより好ましい。アルミニウムおよび/またはマグネシウムを含有すると、結晶構造が安定化するため、保存特性、負荷特性および出力特性を損なわずに、サイクル特性が優れたものになり、かつ、電池の膨れを更に抑制することができる。bは0.15以下であるのが好ましい。bが大きすぎると、放電容量が低下する。
態様(vii)において、cは、0より大きいのが好ましく、0.001以上であるのがより好ましい。ホウ素はフラックスとして作用し、結晶成長を促進させ、さらに、サイクル特性および保存特性を向上させる。cは0.01以下であるのが好ましい。cが大きすぎると、サイクル特性が低下する。
Aspect (vii) is excellent in cycle characteristics, load characteristics, storage characteristics, and charge / discharge capacity, and has less battery swelling.
In embodiment (vii), a is preferably greater than 0. It is considered that the cycle characteristics are improved by substituting a part of manganese with lithium.
In the embodiment (vii), b is preferably larger than 0, more preferably 0.05 or more. When aluminum and / or magnesium is contained, the crystal structure is stabilized, so that the storage characteristics, load characteristics, and output characteristics are not impaired, and the cycle characteristics are excellent, and the swelling of the battery is further suppressed. it can. b is preferably 0.15 or less. When b is too large, the discharge capacity decreases.
In the embodiment (vii), c is preferably larger than 0, and more preferably 0.001 or more. Boron acts as a flux, promotes crystal growth, and further improves cycle characteristics and storage characteristics. c is preferably 0.01 or less. If c is too large, the cycle characteristics deteriorate.

本発明の正極活物質とともに用いるマンガン酸リチウムは、製造方法は特に限定されないが、例えば、次のようにして製造することができる。   The production method of the lithium manganate used together with the positive electrode active material of the present invention is not particularly limited, and can be produced, for example, as follows.

化合物を各構成元素が所定の組成比となるように混合して、原料混合物を得る。原料混合物に用いられる化合物は、目的とする組成を構成する元素に応じて選択される。
混合の方法は、特に限定されず、例えば、粉末状の化合物をそのまま混合して原料混合物とする方法;水および/または有機溶媒を用いてスラリー状として混合した後、乾燥させて原料混合物とする方法;上述した化合物の水溶液を混合して沈降させ、得られた沈殿物を乾燥させて原料混合物とする方法;これらを併用する方法が挙げられる。
ついで、原料混合物を焼成し、マンガン酸リチウムが得られる。焼成の温度、時間、雰囲気等は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
焼成後、所望により、らいかい乳鉢、ボールミル、振動ミル、ピンミル、ジェットミル等を用いて粉砕し、目的とする粒度の粉体とすることもできる。
A compound is mixed so that each constituent element has a predetermined composition ratio to obtain a raw material mixture. The compound used for the raw material mixture is selected according to the elements constituting the target composition.
The mixing method is not particularly limited, for example, a method of mixing powdery compounds as they are to obtain a raw material mixture; mixing in a slurry form using water and / or an organic solvent, and then drying to obtain a raw material mixture Method: A method in which an aqueous solution of the above-mentioned compound is mixed and precipitated, and the resulting precipitate is dried to obtain a raw material mixture; a method in which these are used in combination.
Next, the raw material mixture is fired to obtain lithium manganate. The firing temperature, time, atmosphere, and the like are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose.
After firing, if desired, the powder may be pulverized using a rough mortar, ball mill, vibration mill, pin mill, jet mill or the like to obtain a powder having a desired particle size.

本発明の正極活物質を用いて正極を製造する好ましい方法を以下に説明する。
本発明の正極活物質の粉末に、アセチレンブラック、黒鉛等のカーボン系導電剤、結着剤および結着剤の溶媒または分散媒とを混合することにより正極合剤を調製する。得られた正極合剤をスラリーまたは混練物とし、アルミニウム箔等の帯状の集電体に塗布し、または担持させ、プレス圧延して正極活物質層を帯状集電体に形成させる。
図4は、正極の模式的な断面図である。図4に示されているように、正極13は、正極活物質5を結着剤4により帯状集電体12上に保持させてなる。
A preferred method for producing a positive electrode using the positive electrode active material of the present invention will be described below.
A positive electrode mixture is prepared by mixing the positive electrode active material powder of the present invention with a carbon-based conductive agent such as acetylene black and graphite, a binder, and a binder solvent or dispersion medium. The obtained positive electrode mixture is made into a slurry or a kneaded product, applied to or supported on a band-shaped current collector such as an aluminum foil, and press-rolled to form a positive electrode active material layer on the band-shaped current collector.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the positive electrode. As shown in FIG. 4, the positive electrode 13 is obtained by holding the positive electrode active material 5 on the strip-shaped current collector 12 with the binder 4.

本発明の正極活物質は、導電剤粉末との混合性に優れ、電池の内部抵抗が小さいと考えられる。したがって、充放電特性、特に放電容量に優れる。
また、本発明の正極合剤は、結着剤と混練するとき、流動性に優れ、また、結着剤の高分子と絡まりやすく、優れた結着性を有する。
さらに、本発明の正極活物質は、粗大粒子を含まず、球状であるため、作製した正極の塗膜面の表面が平滑性に優れたものになる。このため、正極板の塗膜面は結着性に優れ、剥がれにくくなる。また、表面が平滑で充放電に伴う塗膜面表面のリチウムイオンの出入りが均一に行われるため、サイクル特性において顕著な改善がみられる。
It is considered that the positive electrode active material of the present invention is excellent in mixing with the conductive agent powder and has a low internal resistance of the battery. Accordingly, the charge / discharge characteristics, particularly the discharge capacity, are excellent.
In addition, the positive electrode mixture of the present invention has excellent fluidity when kneaded with the binder, and is easily entangled with the binder polymer and has excellent binding properties.
Furthermore, since the positive electrode active material of the present invention does not contain coarse particles and is spherical, the surface of the coating film surface of the produced positive electrode has excellent smoothness. For this reason, the coating film surface of a positive electrode plate is excellent in binding property, and becomes difficult to peel off. In addition, since the surface is smooth and lithium ions are uniformly introduced and exited on the surface of the coating film accompanying charging / discharging, the cycle characteristics are remarkably improved.

リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、円筒型、コイン型、角型、ラミネート型等とすることができる。
図5は、円筒型電池の模式的な断面図である。図5に示されるように、円筒型電池20においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、集電体12上に負極活物質層を形成させた負極11とがセパレーター14を介して、繰り返し積層されている。
図6は、コイン型電池の模式的な部分断面図である。図6に示されるように、コイン型電池30においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、負極11とが、セパレーター14を介して、積層されている。
図7は、角型電池の模式的な斜視図である。図7に示されるように、角型電池40においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、集電体12上に負極活物質層を形成させた負極11とが、セパレーター14を介して、繰り返し積層されている。
The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and may be a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, a laminate shape, or the like.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical battery. As shown in FIG. 5, in the cylindrical battery 20, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12, and the negative electrode 11 in which the negative electrode active material layer is formed on the current collector 12. Are repeatedly laminated via the separator 14.
FIG. 6 is a schematic partial cross-sectional view of a coin-type battery. As shown in FIG. 6, in the coin-type battery 30, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12 and the negative electrode 11 are stacked via the separator 14.
FIG. 7 is a schematic perspective view of a prismatic battery. As shown in FIG. 7, in the square battery 40, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12, and the negative electrode 11 in which the negative electrode active material layer is formed on the current collector 12. However, they are repeatedly laminated via the separator 14.

正極、負極、セパレーターおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池であって、下記Iを正極の正極活物質として、下記IIを負極の負極活物質として用いる非水電解質二次電池を得ることができる。
I:本発明に記載の非水電解質二次電池用正極活物質に用いられるリチウム遷移金属複合酸化物と、一般式LiMn3−a4+f(aは0.8≦a≦1.2を満たす数を表し、fは−0.5≦f≦0.5を満たす数を表す。)で表されるマンガン酸リチウムを、前記リチウム遷移金属複合酸化物の重量をAとし、前記コバルト酸リチウム及び/又は前記ニッケル酸リチウムの重量をBとした場合に0.2≦B/(A+B)≦0.8の範囲になるように混合する非水電解質二次電池用正極活物質。
II:金属リチウム、リチウム合金およびリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種からなる非水電解質二次電池用負極活物質。
A nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, wherein the following I is used as a positive electrode active material of the positive electrode and the following II is used as a negative electrode active material of the negative electrode Can do.
I: Lithium transition metal composite oxide used for the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and a general formula Li a Mn 3-a O 4 + f (a is 0.8 ≦ a ≦ 1.2 Wherein f represents a number satisfying −0.5 ≦ f ≦ 0.5.), The weight of the lithium transition metal composite oxide is A, and the cobalt acid A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, mixed so that lithium and / or the lithium nickelate weight is B, so that 0.2 ≦ B / (A + B) ≦ 0.8.
II: A negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising at least one selected from the group consisting of metallic lithium, a lithium alloy and a compound capable of occluding and releasing lithium ions.

この非水電解質二次電池は、サイクル特性、負荷特性および熱安定性が向上するだけでなく、過充電特性、安全性にも優れている。正極活物質は、0.4≦B/(A+B)≦0.6の範囲になるように混合することが好ましい。0.4≦B/(A+B)≦0.6の範囲であれば、過充電特性、安全性の向上が著しいからである。負極活物質に用いられるリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物としては、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含むスピネル構造からなる一般式がLiTi4+c(aは0.8≦a≦1.5を満たす数を表し、bは1.5≦b≦2.2を満たす数を表し、cは−0.5≦c≦0.5を満たす数を表す。)で表される非水電解質二次電池用負極活物質が好ましい。このとき、さらにサイクル特性および出力特性が向上した非水電解質二次電池を得ることができる。 This nonaqueous electrolyte secondary battery not only has improved cycle characteristics, load characteristics and thermal stability, but also has excellent overcharge characteristics and safety. The positive electrode active material is preferably mixed so that 0.4 ≦ B / (A + B) ≦ 0.6. This is because if the range is 0.4 ≦ B / (A + B) ≦ 0.6, the overcharge characteristics and safety are significantly improved. As a compound capable of occluding and releasing lithium ions used for the negative electrode active material, a general formula having a spinel structure containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal is Li a Ti b O 4 + c (a is 0.8 ≦ a ≦ 1.5 represents a number satisfying 1.5, b represents a number satisfying 1.5 ≦ b ≦ 2.2, and c represents a number satisfying −0.5 ≦ c ≦ 0.5. A negative electrode active material for a water electrolyte secondary battery is preferred. At this time, a nonaqueous electrolyte secondary battery with improved cycle characteristics and output characteristics can be obtained.

本発明の正極活物質を用いた非水電解質二次電池の用途は特に限定されない。例えばノートパソコン、ペン入力パソコン、ポケットパソコン、ノート型ワープロ、ポケットワープロ、電子ブックプレーヤ、携帯電話、コードレスフォン子機、電子手帳、電卓、液晶テレビ、電気シェーバ、電動工具、電子翻訳機、自動車電話、携帯プリンタ、トランシーバ、ページャ、ハンディターミナル、携帯コピー、音声入力機器、メモリカード、バックアップ電源、テープレコーダ、ラジオ、ヘッドホンステレオ、ハンディクリーナ、ポータブルコンパクトディスク(CD)プレーヤ、ビデオムービ、ナビゲーションシステム等の機器の電源として用いることができる。
また、照明機器、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、冷蔵庫、オーブン電子レンジ、食器洗浄器、洗濯機、乾燥器、ゲーム機器、玩具、ロードコンディショナ、医療機器、自動車、電気自動車、ゴルフカート、電動カート、電力貯蔵システム等の電源として用いることができる。
さらに、用途は、民生用に限定されず、軍需用または宇宙用とすることもできる。
The use of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention is not particularly limited. For example, notebook computers, pen input computers, pocket computers, notebook word processors, pocket word processors, electronic book players, mobile phones, cordless phones, electronic notebooks, calculators, LCD TVs, electric shavers, electric tools, electronic translators, car phones , Portable printer, transceiver, pager, handy terminal, portable copy, voice input device, memory card, backup power supply, tape recorder, radio, headphone stereo, handy cleaner, portable compact disc (CD) player, video movie, navigation system, etc. It can be used as a power source for equipment.
Also, lighting equipment, air conditioner, TV, stereo, water heater, refrigerator, oven microwave, dishwasher, washing machine, dryer, game machine, toy, road conditioner, medical equipment, automobile, electric car, golf cart, It can be used as a power source for electric carts, power storage systems and the like.
Furthermore, the application is not limited to consumer use, and may be used for military use or space.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

1.正極活物質の作製
〔実施例1〕
攪拌している純水中に所定の組成比の硫酸コバルト水溶液と硫酸チタン水溶液を滴下した。硫酸チタンはコバルトに対して0.2mol%滴下した。ここにpH7となるように水酸化ナトリウムを滴下し、60℃、回転数650rpmでコバルトおよびチタンを沈殿させ、沈殿物を得た。得られた沈殿物をろ過、水洗後、熱処理したのち、炭酸リチウムと混合し、大気中にて995℃で7時間焼成した。こうして、正極活物質を得た。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.0、Coが0.998、Tiが0.002であった。
1. Preparation of positive electrode active material [Example 1]
A cobalt sulfate aqueous solution and a titanium sulfate aqueous solution having a predetermined composition ratio were dropped into pure water being stirred. Titanium sulfate was dropped by 0.2 mol% with respect to cobalt. Sodium hydroxide was added dropwise so that the pH was 7 and cobalt and titanium were precipitated at 60 ° C. and a rotational speed of 650 rpm to obtain a precipitate. The obtained precipitate was filtered, washed with water, heat-treated, mixed with lithium carbonate, and calcined at 995 ° C. for 7 hours in the air. In this way, a positive electrode active material was obtained.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.0 for Li, 0.998 for Co, and 0.002 for Ti.

〔比較例1〕
原料となる化合物として炭酸リチウム(LiCO)、四三酸化コバルト(Co)、酸化チタン(TiO)を使用した。所定の組成比となるように前記原料となる化合物を秤量し、乾式混合して原料混合粉末とした。酸化チタンはコバルトに対して0.1mol%混合した。得られた原料混合粉末を大気雰囲気中にて950℃で7時間焼成した。このようにして正極活物質を得た。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.0、Coが0.999、Tiが0.001であった。
[Comparative Example 1]
Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), cobalt trioxide (Co 3 O 4 ), and titanium oxide (TiO 2 ) were used as the raw material compounds. The compound as the raw material was weighed so as to have a predetermined composition ratio, and dry-mixed to obtain a raw material mixed powder. Titanium oxide was mixed at 0.1 mol% with respect to cobalt. The obtained raw material mixed powder was fired at 950 ° C. for 7 hours in an air atmosphere. In this way, a positive electrode active material was obtained.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.0 for Li, 0.999 for Co, and 0.001 for Ti.

〔比較例2〕
原料となる化合物として炭酸リチウム(LiCO)、四三酸化コバルト(Co)を使用した。所定の組成比となるように前記原料となる化合物を秤量し、乾式混合して原料混合粉末とした。得られた原料混合粉末を大気雰囲気中にて995℃で7時間焼成した。このようにして正極活物質を得た。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.0、Coが1.0であった。
[Comparative Example 2]
Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt trioxide (Co 3 O 4 ) were used as raw materials. The compound as the raw material was weighed so as to have a predetermined composition ratio, and dry-mixed to obtain a raw material mixed powder. The obtained raw material mixed powder was fired at 995 ° C. for 7 hours in the air atmosphere. In this way, a positive electrode active material was obtained.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.0 for Li and 1.0 for Co.

2.正極活物質の性状
(1)正極活物質の構成
実施例1および比較例1で得られた正極活物質について、ICP分光分析法を行った。
実施例1で得られた正極活物質は、0.2mol%のチタンが存在するコバルト酸リチウムであった。EPMAにより、実施例1で得られた正極活物質の表面のチタンは、均一に存在していることがわかった。粒子表面におけるチタンの存在割合は、100%であった。
比較例1で得られた正極活物質は、0.1mol%のチタンが存在するコバルト酸リチウムであった。EPMAにより、比較例1で得られた正極活物質の表面に存在するチタンの偏析が激しいことがわかった。粒子表面におけるチタンの存在割合は、7.1%であった。
2. Properties of positive electrode active material (1) Structure of positive electrode active material The positive electrode active materials obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to ICP spectroscopy.
The positive electrode active material obtained in Example 1 was lithium cobalt oxide in which 0.2 mol% of titanium was present. It was found by EPMA that titanium on the surface of the positive electrode active material obtained in Example 1 was present uniformly. The proportion of titanium present on the particle surface was 100%.
The positive electrode active material obtained in Comparative Example 1 was lithium cobalt oxide in which 0.1 mol% of titanium was present. It was found by EPMA that the segregation of titanium existing on the surface of the positive electrode active material obtained in Comparative Example 1 was severe. The proportion of titanium present on the particle surface was 7.1%.

実施例1で得られた正極活物質についてEPMAによるライン分析をして得られた、チタンの存在状態を示すチャート図を図1に示す。図1から本発明の正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面にチタンが均一に分散しており偏析が少ないことが分かる。
比較例1で得られた正極活物質についてEPMAによるライン分析をして得られた、マグネシウムの存在状態を示すチャート図を図2に示す。図2から比較例1の正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面にチタンがほとんど存在せず、存在しているとしても偏析していることが分かる。
FIG. 1 shows a chart showing the presence of titanium, which was obtained by performing line analysis by EPMA on the positive electrode active material obtained in Example 1. As can be seen from FIG. 1, the positive electrode active material of the present invention has less segregation because titanium is uniformly dispersed on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles.
FIG. 2 shows a chart showing the presence state of magnesium obtained by line analysis by EPMA for the positive electrode active material obtained in Comparative Example 1. It can be seen from FIG. 2 that the positive electrode active material of Comparative Example 1 has almost no titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles and segregates even if it exists.

3.正極活物質の評価
実施例1、比較例1および比較例2で得られた各正極活物質について、試験用二次電池を作製して、以下のようにして評価した。
3. Evaluation of Positive Electrode Active Material For each positive electrode active material obtained in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, test secondary batteries were prepared and evaluated as follows.

試験用二次電池は、以下のようにして作製した。
正極活物質の粉末90重量部と、導電剤となる炭素粉末5重量部と、ポリフッ化ビニリデンのノルマルメチルピロリドン溶液(ポリフッ化ビニリデン量として5重量部)とを混練してペーストを調製した。得られたペーストを正極集電体に塗布し、負極がリチウム金属である試験用二次電池を得た。
The test secondary battery was produced as follows.
A paste was prepared by kneading 90 parts by weight of the positive electrode active material powder, 5 parts by weight of carbon powder to be a conductive agent, and a normal methylpyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride (5 parts by weight as the amount of polyvinylidene fluoride). The obtained paste was applied to a positive electrode current collector to obtain a test secondary battery in which the negative electrode was lithium metal.

(1)0.2C初期放電容量および2.0C初期放電容量
充電電位4.3V、放電電位2.85V、放電負荷0.2C(なお、1Cは、1時間で放電が終了する電流負荷である。)の条件で、0.2C初期放電容量を測定した。
また、充電電位4.3V、放電電位2.85V、放電負荷2.0Cの条件で、2.0C初期放電容量を測定した。
(1) 0.2C initial discharge capacity and 2.0C initial discharge capacity Charge potential 4.3V, discharge potential 2.85V, discharge load 0.2C (Note that 1C is a current load that completes the discharge in one hour. The initial discharge capacity of 0.2C was measured under the conditions of.
In addition, the 2.0 C initial discharge capacity was measured under the conditions of a charging potential of 4.3 V, a discharging potential of 2.85 V, and a discharging load of 2.0 C.

(2)負荷容量維持率
充電電位4.3V、放電電位2.70V、放電負荷0.2Cの条件で、初期放電容量を測定した後、充電電位4.3V、放電電位2.70V、放電負荷2.0Cの条件で、負荷放電容量を測定した。得られた負荷放電容量の値を初期放電容量の値で除して、負荷容量維持率を求め、負荷特性を評価した。
(2) Load capacity maintenance rate After measuring initial discharge capacity under the conditions of charge potential 4.3V, discharge potential 2.70V, discharge load 0.2C, charge potential 4.3V, discharge potential 2.70V, discharge load The load discharge capacity was measured under the condition of 2.0C. The obtained load discharge capacity value was divided by the initial discharge capacity value to obtain the load capacity retention rate, and the load characteristics were evaluated.

(3)電力
放電負荷0.2Cのときの放電容量と平均電位を測定し、それらの値の積を0.2C電力とした。
放電負荷1.0Cのときの放電容量と平均電位を測定し、それらの値の積を1.0C電力とした。
放電負荷2.0Cのときの放電容量と平均電位を測定し、それらの値の積を2.0C電力とした。
(3) Power The discharge capacity and average potential at a discharge load of 0.2 C were measured, and the product of these values was 0.2 C power.
The discharge capacity and average potential at a discharge load of 1.0 C were measured, and the product of these values was 1.0 C power.
The discharge capacity and average potential at a discharge load of 2.0 C were measured, and the product of these values was 2.0 C power.

(4)熱安定性
試験用二次電池を用いて、定電流による充放電を行いなじませた。その後、CC−CV充電、終止電圧4.3V、充電終止電流0.02mAにて0.2Cレートで充電を行った。充電が完了した後、試験用二次電池から正極を取り出し、試験用二次電池に使用した電解液に含まれる一成分の溶液で洗浄して乾燥させ、正極から正極活物質を削り取った。アルミニウムセルに、電解液に使用するエチレンカーボネートと、正極から削り取った正極活物質を0.40:1.0の重量比で入れ、示差走査熱量を昇温速度4.5℃/minで測定した。
示差走査熱量分析(DSC:Differential Scanning Calorimetry)は、物質および基準物質の温度をプログラムに従って変化させながら、その物質と基準物質に対するエネルギー入力の差を温度の関数として測定する方法である。低温部では温度が上昇しても示差走査熱量は変化しなかったが、ある温度以上では示差走査熱量が大きく増大した。この時の温度を発熱開始温度とした。発熱開始温度が高いほど熱安定性がよい。
(4) Thermal stability Charging / discharging with a constant current was performed using a secondary battery for testing. Thereafter, the battery was charged at a 0.2C rate with CC-CV charging, a final voltage of 4.3 V, and a final charge current of 0.02 mA. After the charging was completed, the positive electrode was taken out from the test secondary battery, washed with one component solution contained in the electrolytic solution used in the test secondary battery, and dried, and the positive electrode active material was scraped off from the positive electrode. An aluminum cell was charged with ethylene carbonate used for the electrolyte and the positive electrode active material scraped from the positive electrode in a weight ratio of 0.40: 1.0, and the differential scanning calorific value was measured at a heating rate of 4.5 ° C./min. .
Differential scanning calorimetry (DSC) is a method of measuring a difference in energy input as a function of temperature while changing the temperature of a material and a reference material according to a program. Although the differential scanning calorific value did not change even when the temperature rose in the low temperature part, the differential scanning calorific value greatly increased above a certain temperature. The temperature at this time was defined as the heat generation start temperature. The higher the heat generation start temperature, the better the thermal stability.

結果を第1表に示す。なお、表中、「−」は、該当する項目を測定していないことを示す。
第1表から明らかなように、本発明の正極活物質は、放電容量が高く、電力が大きく、負荷特性および熱安定性に優れていることが分かる。
The results are shown in Table 1. In the table, “-” indicates that the corresponding item is not measured.
As is apparent from Table 1, the positive electrode active material of the present invention has a high discharge capacity, a large electric power, and excellent load characteristics and thermal stability.

Figure 0004626141
Figure 0004626141

図1は、実施例1で得られた正極活物質についてEPMAによって300μm間の2点についてライン分析をした結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of line analysis of the positive electrode active material obtained in Example 1 at two points between 300 μm by EPMA. 図2は、比較例1で得られた正極活物質についてEPMAによって300μm間の2点についてライン分析をした結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of line analysis of the positive electrode active material obtained in Comparative Example 1 with respect to two points between 300 μm by EPMA. 層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を示す図である。It is a figure which shows the lithium transition metal complex oxide of a layered structure. 活物質の結着模式図である。It is a binding schematic diagram of an active material. 円筒型電池の断面図である。It is sectional drawing of a cylindrical battery. コイン型電池の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a coin-type battery. 角型電池の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a square battery.

符号の説明Explanation of symbols

1 3aサイト
2 6cサイト
3 3bサイト
4 結着剤
5 活物質
11 負極
12 集電体
13 正極
14 セパレーター
20 円筒型電池
30 コイン型電池
40 角型電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3a site 2 6c site 3 3b site 4 Binder 5 Active material 11 Negative electrode 12 Current collector 13 Positive electrode 14 Separator 20 Cylindrical battery 30 Coin type battery 40 Square type battery

Claims (4)

少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、少なくともコバルトイオンおよびチタンイオンを含有する水溶液にpH7〜11となるようにアルカリ溶液を滴下して沈殿させた沈殿物を、リチウム化合物と混合、焼成して得られるリチウム遷移金属複合酸化物であり、その粒子の電子線マイクロアナライザによるライン分析において、単位面積あたりのチタン量が最も多い部分におけるピークの値を100%としたときのピークが8%以上の部分の長さの合計を、上記部分を通過する線分の長さで除した商である、「リチウム遷移金属複合酸化物の表面におけるチタンの存在割合」が20%以上であり、前記チタンは、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に均一に存在していることを特徴とする非水電解液二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a layered lithium transition metal composite oxide,
The lithium transition metal composite oxide is obtained by mixing and baking a precipitate obtained by dropping an alkaline solution into an aqueous solution containing at least cobalt ions and titanium ions so as to have a pH of 7 to 11 with a lithium compound. Lithium transition metal composite oxide, and in the line analysis of the particles by an electron beam microanalyzer, the peak of the portion where the amount of titanium per unit area is the largest is 100%. The total length is a quotient obtained by dividing the total length by the length of a line segment passing through the above portion, and the “abundance ratio of titanium on the surface of the lithium transition metal composite oxide” is 20% or more. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode active material is uniformly present on the surface of the transition metal composite oxide .
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、コバルト酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムおよびニッケルコバルトマンガン酸リチウムから選ばれた少なくとも1種である請求項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。 2. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , wherein the lithium transition metal composite oxide is at least one selected from lithium cobaltate, lithium nickel cobaltate, nickel cobalt lithium aluminate, and nickel cobalt lithium manganate. Positive electrode active material. 少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤を有する非水電解質二次電池用正極合剤であって、
前記正極活物質は、請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用正極活物質であり、 前記正極活物質と前記導電剤との間にチタンを有する、非水電解質二次電池用正極合剤。
A positive electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode active material having at least a layered lithium transition metal composite oxide and a conductive agent,
The positive electrode active material is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, and has titanium between the positive electrode active material and the conductive agent, for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Positive electrode mixture.
請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用正極活物質を正極活物質として用いた正極活物質層を、帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状正極と、
金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料、またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物から選択される1種を負極活物質として用いた負極活物質層を、帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状負極と、
帯状セパレータとを具備し、
前記帯状正極と前記帯状負極とを前記帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、前記帯状正極と前記帯状負極との間に前記帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成してなる非水電解質二次電池。
A strip-shaped positive electrode configured by forming a positive electrode active material layer using the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2 as a positive electrode active material on at least one surface of a strip-shaped positive electrode current collector;
A negative electrode active material layer using one kind selected from metallic lithium, a lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, or a compound capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material, A strip-shaped negative electrode formed by forming on at least one side;
A strip separator,
A spiral-type winding in which the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode are wound a plurality of times in a state of being laminated via the strip-shaped separator, and the strip-shaped separator is interposed between the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a body.
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