JP4706090B2

JP4706090B2 - リチウム二次電池用正極材料及び正極、並びにリチウム二次電池

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Publication number: JP4706090B2
Application number: JP2000079929A
Authority: JP
Inventors: 剛末吉; 正義村山; 寧釣田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001006676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウム二次電池の改良、特に正極活物質に関し、さらには電池の充放電容量及び熱安定性が向上したリチウム二次電池用正極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯用電子機器の小型化、軽量化に伴い、その電源として高出力、高エネルギー密度である二次電池が求められている。特にリチウム二次電池は上記の要件を満たすため、さかんに開発が行われている。
リチウム二次電池の正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等のリチウム複合酸化物が提案され、研究が盛んに行われている。その中でもリチウムとマンガンとを主成分とする複合酸化物（以下、「リチウムマンガン複合酸化物」と表記することがある）は、ＭｎがＣｏやＮｉと比較して埋蔵量が多く安価であることから注目を集めている。
リチウムマンガン複合酸化物を用いた活物質の改良として各種の検討が行われている。
【０００３】
特開平８−２６４１８３号公報には、非水電解液中の有機溶媒の正極での分解を抑制するために、リチウムマンガン複合酸化物の表面に金属フッ化物の被膜を設けることが記載されている。
また、特開平１０−１１６６１５号公報には、サイクル特性等の向上のため、リチウムマンガン複合酸化物の表面にニッケル等を沈析させることが記載されている。
【０００４】
さらに、特開平４−１４７５７号公報には、正極活物質の充填密度を高めるらめに、リチウムマンガン複合酸化物に酸化チタンを配合し焼結させることが記載されている。
またさらに、特開平１０−１４４２９２号公報には、正極活物質粒子をリチウムイオン伝導性非晶質化合物により接合させ、活物質粒子間のリチウム移動を促進させることが記載されている。
しかしながら、上記のいずれの方法も未だに満足のいくものではなかった。例えば、特開平８−２６４１８３号公報に記載の方法の場合、金属フッ化物被膜は電気伝導性が低く内部抵抗の上昇をもたらすだけでなく、さらにに作成過程でフッ素ガス、フッ化窒素ガスを用いる必要があるため経済的でないという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、一般にリチウムマンガン複合酸化物を正極活物質として用いた場合には、高温条件下での充放電サイクル及び保存に伴う容量低下が大きいという問題があるため、特に高温環境下において使用される用途で問題がある。
高温での性能低下の原因の１つとして、リチウムマンガン複合酸化物からのＭｎの溶出が考えられている。
本発明の目的は、リチウムマンガン酸化物を用いた際に特有の問題であるＭｎの溶出を抑制し、しいては高温下での電池特性の優れたリチウム二次電池用の材料及びリチウム二次電池を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記のような材料を提供できるその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、リチウムマンガン複合酸化物の表面をリチウム伝導性及び電子伝導性を有する金属酸化物で被覆することによって、上記目的が達成されることを見出し本発明を完成した。
即ち、本発明の要旨は、リチウムマンガン複合酸化物の粒子表面を、電気伝導性及びリチウム伝導性を有する金属酸化物で被覆してなるリチウム二次電池用正極材料であって、金属酸化物がＴｉ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物であり、正極材料がリチウムマンガン複合酸化物に対して金属酸化物を０．１ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下の割合で含有するスラリーを、噴霧乾燥後、焼成することにより得られたものであることを特徴とするリチウム二次電池用正極材料、並びにこれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池に存する。
【０００７】
なお、上記公知文献の中で、特開平１０−１１６６１５号公報においては、形成する層の材料が異なる点で本願発明とは異なる。また、特開平４−１４７５７号公報及び特開平１０−１４４２９２号公報においては、前者が、通常のリチウムマンガン複合酸化物の粒径に比べて粒径が大きい粒径の酸化チタンを使用して、これをリチウムマンガン複合酸化物中に配合させてから焼結させることから考えて、リチウムマンガン複合酸化物の表面が被覆されていない点で本願発明と異なる。また同様に、後者の場合も、リチウムイオン伝導性非晶質化合物をリチウムマンガン複合酸化物に混合して加熱・混合して表面に形成していることから考えて、リチウムマンガン複合酸化物の表面が被覆されていない点で本願発明と異なる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の特徴の１つは、リチウム二次電池の電極に使用するリチウムマンガン複合酸化物に電気伝導性とリチウム伝導性を持つ金属酸化物や金属硫化物を担持させたことにある。即ち、リチウムマンガン酸化物表面を上記金属酸化物や金属硫化物で被覆することによって、リチウムマンガン複合酸化物からのマンガンの溶出を抑えることができ、高温でのサイクル特性等の電池性能を向上させることができる。被覆の容易さや工業的な生産の面から、好ましくは金属酸化物にて被覆する。表面を被覆する被覆層の材料としては、リチウムを負極とした場合に正極として作用することができ、その電位が４Ｖ未満であり、リチウムマンガン複合酸化物を正極活物質とした場合に起きる活物質表面上での副反応を抑制することのできる物質が、容量の低下抑制や高温でのサイクル特性の面から好ましい。具体的には、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷ等の遷移金属の酸化物又は硫化物が挙げられる。特に、ＴｉＯ_a（ただし、1 ≦ａ≦2 ）、ＳｎＯ_b（ただし、1 ≦ｂ≦2 ）、ＶＯ_c（ただし1 ≦ｃ≦2 ．5 ）、ＮｂＯ_d（ただし1 ≦ｄ≦2 ．5 ）、ＷＯ_e（ただし2 ≦ｅ≦3 ）、ＭｏＯ_f（ただし2 ≦ｆ≦3 ）のような、ＴｉＯ₂、ＳｎＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＷＯ₃、ＭｏＯ₃、及び、これらの化合物に少量の酸素欠陥が生じた不定比化合物は好ましく用いられる。好ましくは、Ｔｉ及び／又はＳｎの酸化物・硫化物である。上記の材料を複数使用することもでき、また固溶体を使用することもできる。
【０００９】
また、被覆層には、電気伝導性およびリチウム伝導性を高めるため、上記金属元素とは価数の異なる価数の金属元素を存在させてもよい。例えば、ＴｉＯ₂を含有する被覆層に少量のＴａ⁵⁺を存在させたり、ＳｎＯ₂を有する被覆層にＳｂ₂Ｏ₃を存在させることにより電気伝導度を向上させることができる。なお、このような金属元素は、被覆層の主成分の金属元素の種類と異なるのが通常であるが、同じ種類の異なる価数の金属元素でもよい。
【００１０】
被覆層の厚みの実測は困難であるが、リチウムマンガン複合酸化物の表面積と被覆層の密度、添加量より計算される平均厚みは、通常３Å以上、好ましくは１０Å以上であり、また通常１００００Å以下である。平均厚みが小さすぎると被覆層としての役割を十分果たすことができないことがあり、あまりに大きいと電池容量が低下するばかりではなく、リチウムが通過しにくくなる傾向にある。
また、被覆層の材料の使用量は、通常被覆されるリチウムマンガン複合酸化物に対して、通常０．１ｍｏｌ％以上、好ましくは０．２ｍｏｌ％以上であり、また通常１０ｍｏｌ％以下、好ましくは５ｍｏｌ％以下である。使用量が少なすぎると、十分な被覆が困難になることがあり、多すぎると電池容量が低下するばかりではなく、リチウムが通過しにくくなる傾向にある。
【００１１】
被覆層によって被覆される割合（被覆率）は、通常５０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上である。被覆率が小さすぎると、本発明の効果が不十分となる。
被覆層の形成方法には特に制限はないが、予め作成したリチウムマンガン複合酸化物に被覆層となる材料の原料を気相あるいは液相で供給し、被覆層を沈積させるのが好ましい。特に、工業的な生産性の点から好ましいのは後者の方法である。
被覆層原料を気相で供給する場合、ＣＶＤなどの方法を採用することができる。具体的には、被覆すべき金属酸化物や金属硫化物を構成する金属を含む有機金属化合物を用いてＣＶＤによって被覆層を形成する。また、プラズマＣＶＤによって被覆層を形成してもよい。
【００１２】
液相で供給する場合には、リチウムマンガン複合酸化物と被覆層原料を含むスラリーを調製し、これを乾燥後、焼成する方法を採用することができる。この場合、使用する被覆層原料としては、用いられるスラリー溶媒に溶解あるいは懸濁するものが好ましく、被覆層を構成する金属元素の水溶性塩、酸化物ゾル等が挙げられる。スラリー溶媒としては、通常水が使用されるが、その他各種の無機溶媒や有機溶媒が使用できる。乾燥方法に特に制限はないが、均一な被覆層を作ることが容易である点で噴霧乾燥法が好ましい。乾燥時の乾燥温度は通常２０℃以上、好ましくは４０℃以上であり、また通常３００℃以下、好ましくは２００℃以下である。乾燥温度があまりに低すぎると乾燥時間に時間がかかりすぎ、あまりに高すぎるとリチウムマンガン複合酸化物の形状を保つのが困難になる。乾燥後の焼成の際の焼成温度は、被覆層物質が十分に形成され、かつリチウムマンガン酸複合酸化物中に固溶しない温度が望ましく、通常２００℃以上、好ましくは４００℃以上であり、また通常１０００℃以下、好ましくは６００℃以下である。焼成温度が低すぎると金属酸化物や金属硫化物の層が形成しにくくなり、高すぎるとリチウムマンガン複合酸化物が分解しやすくなる。焼成は、通常空気雰囲気などの酸素存在下で行う。
【００１３】
本発明において、被覆されるリチウムマンガン複合酸化物には特に制限はなく、常法に従って作製された各種のものを使用することができる。代表的には、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄なる組成で示されるスピネル型のリチウムマンガン複合酸化物が挙げられるが、マンガンサイトの一部がＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ等の他の金属で置換されていたり、酸素サイトの一部が硫黄やハロゲン元素で置換されていてもよい。また、酸素量に多少の不定比性があってもよい。具体的には、例えば、
【００１４】
【化１】
Ｌｉ_xＭｎ_yＭ_ZＯ₄
【００１５】
（ただし０＜ｘ＜２．５、１．５＜ｙ＜２．５、０＜ｚ＜１、ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇから選ばれる１種以上の元素）で表されるリチウム含有複合酸化物が挙げられる。
被覆されるべきリチウムマンガン複合酸化物の形状に特に制限はないが、通常一次粒子の粒径が５μｍ以下であり、好ましくは２μｍ以下である。また、一次粒子の粒径は通常０．１μｍ以上であり、好ましくは０．５μｍ以上である。粒径が大きすぎるとリチウムの通過に時間がかかりすぎる傾向にあり、粒径が小さすぎると比表面積が大きくなり、被覆が困難になる傾向にある。また、リチウムマンガン複合酸化物の比表面積としては、あまりに大きすぎると被覆が困難になるので通常５０ｍ²／ｇ以下、好ましくは１０ｍ²／ｇ以下であるが、あまりに小さいとリチウムの通過が困難になるので一般的には０．１ｍ²／ｇ以上である。
【００１６】
被覆されるべきリチウムマンガン複合酸化物は、従来公知の各種の方法にて製造することができ、例えば、リチウム、マンガン及び必要に応じてその他の材料を含有する出発原料を混合後、酸素存在下で焼成・冷却することによって製造することができる。
出発原料として用いられるリチウム化合物としては、Ｌｉ₂ＣＯ₃、ＬｉＮＯ₃、ＬｉＯＨ、ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ、ＬｉＣｌ、ＣＨ₃ＣＯＯＬｉ、Ｌｉ₂Ｏ、ジカルボン酸Ｌｉ、脂肪酸Ｌｉ等が挙げられる。
出発原料として用いられるマンガン化合物としては、Ｍｎ₂Ｏ₃，ＭｎＯ₂等のマンガン酸化物、ＭｎＣＯ₃、Ｍｎ（ＮＯ₃）₂、ジカルボン酸マンガン、脂肪酸マンガン等のマンガン塩等が挙げられるが、中でもＭｎ₂Ｏ₃を用いることが好ましく、この場合のＭｎ₂Ｏ₃はＭｎＣＯ₃やＭｎＯ₂などの化合物を熱処理して作製したものを用いてもよい。
【００１７】
また、他金属元素により置換されたリチウムマンガン酸化物を製造する場合、出発原料として用いられる他金属元素の化合物としては、酸化物、水酸化物、硝酸塩、炭酸塩、ジカルボン酸塩、脂肪酸塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
これらの出発原料は、通常湿式混合、乾式混合、ボールミル粉砕、共沈等の方法によって混合される。混合の前後、および混合中において粉砕の工程を加えてもよい。
【００１８】
焼成・冷却の方法としては、例えば、仮焼後６００〜８５０℃程度の温度で酸素雰囲気下で本焼を行い、次いで５００℃以下程度まで１０℃／ｍｉｎ以下の速度で徐冷する方法や、仮焼後６００〜８５０℃程度の温度で空気又は酸素雰囲気下で本焼し、次いで４００℃程度の温度で酸素雰囲気下アニールする方法を挙げることができる。焼成・冷却の条件については、特開平９−３０６４９０号公報、特開平９−３０６４９３号公報、特開平９−２５９８８０号公報等に詳しく記載されている。
【００１９】
本発明のリチウム二次電池用正極材料は、活物質としてリチウム二次電池の正極に用いられるが、このような正極は、通常上記活物質、結着剤及び導電剤を含有する正極合剤として用いられる。結着剤( バインダー) 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、ＥＰＤＭ( エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体) 、ＳＢＲ( スチレン−ブタジエンゴム) 、ＮＢＲ( アクリロニトリル−ブタジエンゴム) 、フッ素ゴム等が挙げられる。また、導電剤としては、黒鉛の微粒子、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素の微粒子等が挙げられる。正極中における、活物質、結着剤及び導電剤の含有量は、それぞれ通常２０〜９０重量％、１０〜５０重量％、及び１〜２０重量％程度である。正極は、上記の材料を含むスラリーを塗布、乾燥することによって得ることができる。
【００２０】
正極は、負極及び電解質層と組み合わせてリチウム二次電池とされる。
負極に使用される活物質としては、通常、この種のリチウム二次電池に用いられる材料がいずれも使用可能である。例えば、リチウムやリチウム合金であってもよいが、より安全性の高いリチウムを挿入・放出できる炭素材料が好ましい。この炭素材料は特に限定されないが、黒鉛及び、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチの炭化物、石油系ピッチの炭化物、ニードルコークス、ピッチコークス、フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化物等及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。
【００２１】
負極は、通常上記活物質と結着剤( バインダー) と含有する。結着剤としては、正極と同様の材料を使用することができる。また、その製造も正極と同様の方法を採用することができる。
電解質層は、通常電解質からなるイオン伝導体とセパレータとから構成される。
セパレーターを使用する場合は、通常微多孔性の高分子フィルムが用いられ、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィン高分子よりなるものが用いられる。セパレータの化学的及び電気化学的安定性は重要な因子である。この点からポリオレフィン系高分子が好ましく、電池セパレータの目的の一つである自己閉塞温度の点からポリエチレン製であることが望ましい。
【００２２】
ポリエチレンセパレーターの場合、高温形状維持性の点から超高分子量ポリエチレンであることが好ましく、その分子量の下限は好ましくは５０万、さらに好ましくは１００万、最も好ましくは１５０万である。他方分子量の上限は、好ましくは５００万、更に好ましくは４００万、最も好ましくは３００万である。分子量が大きすぎると、流動性が低すぎて加熱された時セパレーターの孔が閉塞しない場合があるからである。
【００２３】
また、本発明のリチウム二次電池におけるイオン伝導体には、例えば公知の有機電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解質、無機固体電解質等を用いることができるが、中でも有機電解液が好ましい。有機電解液は、有機溶媒と溶質から構成される。
有機溶媒としては特に限定されるものではないが、例えばカーボネート類、エーテル類、ケトン類、スルホラン系化合物、ラクトン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、エーテル類、アミン類、エステル類、アミド類、リン酸エステル化合物等を使用することができる。これらの代表的なものを列挙すると、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、４−メチル−２−ペンタノン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、１，２−ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等の単独もしくは二種類以上の混合溶媒が使用できる。
【００２４】
またこの溶媒に溶解させる溶質として特に限定されるものではないが、従来公知のいずれもが使用でき、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉ等のリチウム塩が挙げられ、これらのうち少なくとも１種以上のものを用いることができる。
【００２５】
高分子固体電解質を使用する場合にも、この高分子に公知のものを用いることができ、特にリチウムイオンに対するイオン導電性の高い高分子を使用することが好ましく、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミン等が好ましく使用され、またこの高分子に対して上記の溶質と共に、上記の溶媒を加えてゲル状電解質として使用することも可能である。
無機固体電解質を使用する場合にも、この無機物に公知の結晶質、非晶質固体電解質を用いることができる。結晶質の固体電解質としては例えば、ＬｉＩ、Ｌｉ₃Ｎ、Ｌｉ_1+xＭ_xＴｉ_2-x（ＰＯ₄）₃（ただしＭ＝Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ及びＬａからなる群から選ばれる少なくとも一種）、Ｌｉ_0.5-3xＲＥ_0.5+xＴｉＯ₃（ただしＲＥ＝Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ及びＳｍからなる群から選ばれる少なくとも一種）等が挙げられ、非晶質の固体電解質としては例えば、4.9 ＬｉＩ−34.1Ｌｉ２Ｏ−６１Ｂ２Ｏ５，33.3Ｌｉ２Ｏ−66.7ＳｉＯ２等の酸化物ガラスや0.45ＬｉＩ−0.37Ｌｉ２Ｓ−0.26Ｂ２Ｓ３，0.30ＬｉＩ−0.42Ｌｉ２Ｓ−0.28ＳｉＳ２等の硫化物ガラス等が挙げられる。これらのうち少なくとも１種以上のものを用いることができる。
【００２６】
【実施例】
以下実施例によって本発明の方法をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００２７】
実施例１
まず、正極を以下のように作成した。
水酸化リチウム一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ₂Ｏ）、三酸化二マンガン（Ｍｎ₂Ｏ₃）、ベーマイト（ＡｌＯＯＨ）をモル比が１．０３：１．８５：０．１２となるような量で秤量し、良く混合し、８５０℃で２４時間加熱してリチウムマンガン複合酸化物（比表面積１．７ｍ²／ｇ、平均１次粒径０．５μｍ）を得た。この様にして得られたリチウムマンガン複合酸化物を、以下、「核剤」と表記する。
水６０ｇに核剤８．４２ｇ、シュウ酸チタンアンモニウム０．３６ｇを加え、良く攪拌してスラリーとした後、噴霧乾燥、解砕し、５００℃で２ｈｒ加熱し、リチウムマンガン複合酸化物の１次粒子の表面が酸化チタンで被覆された正極活物質を得た。正極活物質中のＭｎに対するＴｉのモル比は０．０１２であるが、Ｘ線光電子分光でのＭｎ２ｐとＴｉ２ｐの強度より求めた表面におけるＭｎに対するＴｉのモル比は０．１６であった。
【００２８】
正極合剤は、正極活物質と導電剤としてのアセチレンブラック及び結着剤としてのポリ４フッ化エチレン樹脂を重量比で７５：２０：５の割合で混合して作成した。次いで、正極合剤をシート状に成型して正極とした。
塗布負極は、黒鉛と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を重量比で９０：１０の割合で使用し、Ｎ−メチルピロリドンを溶媒として２０μｍの厚さの銅箔の片面に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発させ、圧力０．５ｔ／ｃｍ²でプレス処理をすることにより作成した。得られた塗布負極を１２ｍｍφに打ち抜き、負極として用いた。
【００２９】
上記の正極、負極を用いて、電池を作成した。即ち正極の上にセパレーターとして多孔性ポリプロピレンフィルムを置き、その上に負極を、ポリプロピレン製ガスケットを付けた封口缶に圧着した。非水電解液として1 モル／ｌのＬｉＰＦ₆を溶解したエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶液（５０ｖｏｌ％：５０ｖｏｌ％）を用い、これをセパレーター及び負極上に加えた。この後、電池を封口してリチウム二次電池とした。
【００３０】
実施例２
ＳｎＯ₂０．４０ｇ、Ｓｂ₂Ｏ₃０．０４ｇ含有するゾル、及び実施例１で使用したのと同様の核剤１０．１４ｇを水に加え全容積を６０ｍｌとした。この液を良く攪拌してスラリーとした後、噴霧乾燥、解砕し、５００℃で２ｈｒ加熱し、正極活物質を得た。正極活物質中のＭｎに対するＳｎのモル比は０．０１４であるが、Ｘ線光電子分光でのＭｎ２ｐとＳｎ３ｄ５の強度より求めた表面におけるＭｎに対するＳｎのモル比は０．８３であった。また、ＳＥＭによって、リチウムマンガン複合酸化物の１次粒子の表面が被覆層によって被覆されているのを確認した。
以下、実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作成した。
【００３１】
実施例３
水にＳｎＯ₂０．２０ｇ含有するゾル、実施例１で使用したのと同様の核剤８．５６ｇを加え全容積を６０ｍｌとした。この液を良く攪拌してスラリーとした後、噴霧乾燥、解砕し、５００℃で２ｈｒ加熱し、正極活物質を得た。ＳＥＭによって、リチウムマンガン複合酸化物の１次粒子の表面が被覆層によって被覆されているのを確認した。
この様にして作成した正極活物質を用いること以外は実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作成した。
【００３２】
比較例１
実施例１で示した核剤をそのまま正極活物質として用いること以外は実施例１と同様にしてリチウム二次電池を作成した。
これらの電池の５０℃での高温サイクル特性の比較を行った。なお、高温サイクル特性は、充放電電流密度１ｍＡ／ｃｍ²、電圧範囲が４．２Ｖから３．０Ｖの間で定電流充放電する充放電サイクル試験によって評価した。放電容量・サイクル特性を表−１に示す。なお、表−１では正極活物質１ｇ当たりに換算した放電容量を用いている。本発明にかなう実施例では、高温サイクル特性が改良されていることが分かる。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、容量、サイクル特性、レート特性等の電池性能に優れ、特に、高温でのサイクル特性、高温安定に優れたリチウム二次電池用の材料を提供することができる。その結果、安価で資源の豊富な材料であるマンガンを使用したリチウムマンガン酸化物が正極材料として実用上問題なく使用可能となり、高性能で安全で安価なリチウム二次電池が広い用途に供給できるようになる。

Claims

リチウムマンガン複合酸化物の粒子表面を、電気伝導性及びリチウム伝導性を有する金属酸化物で被覆してなるリチウム二次電池用正極材料であって、金属酸化物がＴｉ、Ｓｎ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ及びＷからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物であり、正極材料がリチウムマンガン複合酸化物に対して金属酸化物を０．１ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下の割合で含有するスラリーを、噴霧乾燥後、焼成することにより得られたものであることを特徴とするリチウム二次電池用正極材料。
請求項１において、金属酸化物がＴｉ及びＳｎからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の酸化物であるリチウム二次電池用正極材料。
請求項１又は２において、リチウムマンガン複合酸化物の粒子表面に、さらに、金属酸化物中の金属元素と異なる価数の金属元素を存在させるリチウム二次電池用正極材料。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、スラリーが、水を溶媒とするものであるリチウム二次電池用正極材料。
請求項１乃至４のいずれかに記載の正極材料、結着剤及び導電材を含有するリチウム二次電池用正極。
請求項１乃至４のいずれかに記載の正極材料を用いたリチウム二次電池。