JP4937405B1 - Method for producing lithium composite metal oxide - Google Patents

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Abstract

【課題】空気より高濃度の二酸化炭素を含む焼成雰囲気においても、非水電解質二次電池の正極活物質として使用できるリチウム複合金属酸化物を安定に製造することのできる方法を提供する。
【解決手段】リチウム化合物と、Ni金属またはその化合物と、Mn、Co、Ti、Cr及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素からなる金属またはその化合物とを混合し、得られた原料混合物を二酸化炭素濃度1体積%以上15体積%以下の雰囲気下、630℃以上で焼成するリチウム複合金属酸化物の製造方法。該製造方法で得られたリチウム複合金属酸化物を正極活物質に使用した非水電解質二次電池は、二酸化炭素を含まない空気雰囲気で製造した正極活物質に使用した非水電解質二次電池に匹敵する充放電特性を示す。
【選択図】なし
Provided is a method capable of stably producing a lithium composite metal oxide that can be used as a positive electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery even in a firing atmosphere containing carbon dioxide at a higher concentration than air.
A lithium compound, Ni metal or a compound thereof, and a metal or a compound thereof composed of one or more transition metal elements selected from the group consisting of Mn, Co, Ti, Cr and Fe are obtained. A method for producing a lithium composite metal oxide, comprising firing the raw material mixture at 630 ° C. or higher in an atmosphere having a carbon dioxide concentration of 1% by volume to 15% by volume. The non-aqueous electrolyte secondary battery using the lithium composite metal oxide obtained by the manufacturing method as a positive electrode active material is a non-aqueous electrolyte secondary battery used for the positive electrode active material manufactured in an air atmosphere not containing carbon dioxide. Comparing charge / discharge characteristics.
[Selection figure] None

Description

本発明は、リチウム複合金属酸化物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a lithium composite metal oxide.

リチウム複合金属酸化物は、リチウム二次電池などの非水電解質二次電池に正極活物質として用いられている。リチウム二次電池は、既に携帯電話やノートパソコン等の電源として実用化されており、更に自動車用途や電力貯蔵用途などの中・大型用途においても、適用が試みられている。   Lithium composite metal oxide is used as a positive electrode active material in nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries. Lithium secondary batteries have already been put into practical use as power sources for mobile phones, notebook computers, etc., and are also being applied to medium and large applications such as automobile applications and power storage applications.

リチウム二次電池の正極活物質としては、これまでリチウムとコバルト系酸化物の複合酸化物が使用されてきたが、コバルトの埋蔵量やコストの観点から、ニッケル系酸化物、マンガン系酸化物などのコバルト以外の遷移金属酸化物を使用することが検討されている。例えば、特許文献1にはニッケル化合物とリチウム化合物とを混合し、空気雰囲気下、600℃で20時間加熱処理するリチウム−ニッケル複合酸化物の製造方法が開示されている。   As a positive electrode active material of a lithium secondary battery, a composite oxide of lithium and a cobalt-based oxide has been used until now. It is considered to use transition metal oxides other than cobalt. For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a lithium-nickel composite oxide in which a nickel compound and a lithium compound are mixed and heat-treated at 600 ° C. for 20 hours in an air atmosphere.

リチウム複合金属酸化物におけるリチウム原料として、水酸化リチウムが主に使用されている。しかしながら、水酸化リチウムは、空気中の二酸化炭素と反応して炭酸リチウム(Li2CO3)になりやすい。炭酸リチウムは、遷移金属原料との反応性が低いため、生成するリチウム複合金属酸化物の組成が不均一になるおそれがある。 Lithium hydroxide is mainly used as a lithium raw material in the lithium composite metal oxide. However, lithium hydroxide tends to react with carbon dioxide in the air to become lithium carbonate (Li 2 CO 3 ). Since lithium carbonate has low reactivity with the transition metal raw material, the composition of the lithium composite metal oxide to be produced may be nonuniform.

水酸化リチウムと、雰囲気中の二酸化炭素との反応を回避するために、従来のリチウム複合金属酸化物においては、二酸化炭素を含まない純酸素や合成空気を使用したり、二酸化炭素ガスを0.01体積%以下程度の空気雰囲気下での焼成が行われている(例えば、特許文献2参照)。   In order to avoid the reaction between lithium hydroxide and carbon dioxide in the atmosphere, in the conventional lithium composite metal oxide, pure oxygen not containing carbon dioxide or synthetic air is used, or carbon dioxide gas is reduced to 0.1%. Firing is performed in an air atmosphere of about 01% by volume or less (see, for example, Patent Document 2).

特開平5−290851号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-290851 特開2000−58053号公報JP 2000-58053 A

このように、従来のリチウム複合金属酸化物の製造方法において、リチウム原料を十分に反応させるには、雰囲気制御可能な焼成炉を使用して、二酸化炭素を含まない純酸素や合成空気、あるいは特別な設備を設けて、二酸化炭素を除去した空気を使用する必要があり、高コスト化の一因となっていた。   As described above, in the conventional method for producing a lithium composite metal oxide, in order to sufficiently react the lithium raw material, pure oxygen or synthetic air that does not contain carbon dioxide or a special atmosphere is used by using a firing furnace that can control the atmosphere. It is necessary to install a large amount of equipment and use air from which carbon dioxide has been removed.

一方、非水電解質二次電池用正極活物質として需要が急増しているリチウム複合金属酸化物を多量に生産するにあたり、リチウム複合金属酸化物の量産性向上やコスト削減という観点から、リチウム複合金属酸化物を得るための焼成炉として、プロパン等の燃焼ガスの火炎を熱源とした汎用性のあるガス炉を使用することが望まれている。しかしながら、このようなガス炉は、プロパン等の炭化水素ガスを燃焼して加熱するため、炉内には高濃度のCO2(通常、10〜15体積%、CO2の除去手段を設けても5〜10体積%程度)を含む。そのため、このようなガス炉を用いて従来の温度条件で焼成を行うと、上述のようにリチウム化合物(例えば水酸化リチウム)と二酸化炭素が容易に反応し、反応性の低い炭酸リチウムを生じてしまう。その結果、反応不十分なリチウム複合金属酸化物が合成され、該リチウム複合金属酸化物を正極活物質に用いて非水電解質二次電池を作製しても十分な電池性能を得ることが出来なかった。 On the other hand, when producing a large amount of lithium composite metal oxides, which are rapidly increasing in demand as positive electrode active materials for non-aqueous electrolyte secondary batteries, lithium composite metal oxides are used from the viewpoint of improving the mass productivity of lithium composite metal oxides and reducing costs. As a firing furnace for obtaining an oxide, it is desired to use a versatile gas furnace using a flame of combustion gas such as propane as a heat source. However, since such a gas furnace burns and heats a hydrocarbon gas such as propane, a high-concentration CO 2 (usually 10 to 15% by volume, even if CO 2 removal means is provided in the furnace). About 5 to 10% by volume). Therefore, when baking is performed using such a gas furnace at a conventional temperature condition, the lithium compound (for example, lithium hydroxide) and carbon dioxide easily react as described above to produce lithium carbonate with low reactivity. End up. As a result, an insufficiently reacted lithium composite metal oxide was synthesized, and even when a nonaqueous electrolyte secondary battery was produced using the lithium composite metal oxide as a positive electrode active material, sufficient battery performance could not be obtained. It was.

かかる状況下、本発明の目的は、空気中の二酸化炭素濃度より高濃度の二酸化炭素を含む焼成雰囲気においても、非水電解質二次電池の正極活物質として使用できるリチウム複合金属酸化物を安定に製造することのできる方法を提供することにある。   Under such circumstances, the object of the present invention is to stably provide a lithium composite metal oxide that can be used as a positive electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery even in a firing atmosphere containing carbon dioxide at a concentration higher than the concentration of carbon dioxide in the air. It is to provide a method that can be manufactured.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the following inventions meet the above object, and have reached the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
<1> リチウム化合物と、Ni金属またはその化合物と、Mn、Co、Ti、Cr及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素からなる金属またはその化合物とを混合し、得られた原料混合物を二酸化炭素濃度1体積%以上15体積%以下の雰囲気下、630℃以上で焼成するリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<2> 前記焼成における酸素濃度が、酸素濃度1体積%以上50体積%以下である前記<1>記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<3> 630℃以上での焼成時間が、0.5時間以上24時間以下である前記<1>または<2>記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<4> さらに、焼成温度よりも30℃以上低い温度であって600℃以上の温度で保持する工程を含む前記<1>から<3>のいずれかに記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<5> 前記遷移金属元素が、Mnおよび/またはFeである前記<1>から<4>のいずれかに記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<6> 燃焼ガスの火炎を熱源としたガス炉で焼成する前記<1>から<5>のいずれかに記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<7> 前記原料混合物が、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr及びBaからなる群から選ばれる1種以上の元素の炭酸塩、硫酸塩及び塩化物からなる群から選ばれる1種以上の化合物からなる反応促進剤を含有する前記<1>から<6>のいずれかに記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
<8> 遷移金属元素がMnおよびFeであり、反応促進剤が炭酸塩である請求項7に記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。
That is, the present invention relates to the following inventions.
<1> It was obtained by mixing a lithium compound, Ni metal or a compound thereof, and a metal consisting of one or more transition metal elements selected from the group consisting of Mn, Co, Ti, Cr and Fe or a compound thereof. A method for producing a lithium composite metal oxide, comprising firing a raw material mixture at 630 ° C. or higher in an atmosphere having a carbon dioxide concentration of 1% by volume to 15% by volume.
<2> The method for producing a lithium composite metal oxide according to <1>, wherein an oxygen concentration in the baking is 1% by volume or more and 50% by volume or less.
<3> The method for producing a lithium composite metal oxide according to <1> or <2>, wherein the firing time at 630 ° C. or more is 0.5 hours or more and 24 hours or less.
<4> The method for producing a lithium composite metal oxide according to any one of <1> to <3>, further including a step of holding at a temperature lower than the firing temperature by 30 ° C or higher and at a temperature of 600 ° C or higher .
<5> The method for producing a lithium composite metal oxide according to any one of <1> to <4>, wherein the transition metal element is Mn and / or Fe.
<6> The method for producing a lithium composite metal oxide according to any one of <1> to <5>, wherein firing is performed in a gas furnace using a flame of combustion gas as a heat source.
<7> The raw material mixture is selected from the group consisting of carbonates, sulfates and chlorides of one or more elements selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr and Ba The method for producing a lithium composite metal oxide according to any one of <1> to <6>, further comprising a reaction accelerator composed of at least one kind of compound.
<8> The method for producing a lithium composite metal oxide according to claim 7, wherein the transition metal elements are Mn and Fe, and the reaction accelerator is a carbonate.

本発明によれば、空気中の二酸化炭素濃度より高濃度の二酸化炭素を含む焼成雰囲気においても、非水電解質二次電池の正極活物質として使用できるリチウム複合金属酸化物を安定に製造することができる。そのため、プロパン等の燃焼ガスの火炎を熱源とした安価なガス焼成炉を製造に利用できることから、非水電解質二次電池用正極活物質を安価に、且つ多量に製造することができる。   According to the present invention, it is possible to stably produce a lithium composite metal oxide that can be used as a positive electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery even in a firing atmosphere containing carbon dioxide at a concentration higher than the concentration of carbon dioxide in the air. it can. Therefore, since an inexpensive gas firing furnace using a flame of combustion gas such as propane as a heat source can be used for manufacturing, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured at low cost and in a large amount.

本発明は、リチウム化合物と、Ni金属またはその化合物と、Mn、Co、Ti、Cr及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素からなる金属またはその化合物とを混合し、得られた原料混合物を二酸化炭素濃度1体積%以上15体積%以下の雰囲気下、630℃以上で焼成するリチウム複合金属酸化物の製造方法(以下、「本発明の製造方法」と称す。)に係るものである。   The present invention is obtained by mixing a lithium compound, Ni metal or a compound thereof, and a metal or a compound thereof composed of one or more transition metal elements selected from the group consisting of Mn, Co, Ti, Cr and Fe. The raw material mixture is calcined at 630 ° C. or higher in an atmosphere having a carbon dioxide concentration of 1% by volume to 15% by volume (hereinafter referred to as “the manufacturing method of the present invention”). It is.

本発明の製造方法の特徴の一つは、焼成温度を630℃以上としたことにある。焼成温度を630℃以上としたことにより、反応性を向上させることができると共に1体積%以上15体積%以下という高い二酸化炭素濃度においても、副生物であるリチウムを含まない金属酸化物、例えばNiO、MnO2、Mn34などの生成が抑制され、所望するリチウム複合金属酸化物を得ることができる。なお、副生物の生成を抑制しつつ、より反応性を高める観点からは、焼成温度は、好ましくは650℃以上であり、より好ましくは750℃以上、さらに好ましくは830℃以上である。
630℃以上の温度域で焼成することによって、副生物である上記リチウムを含まない金属酸化物の生成が抑制される理由は現時点では完全には明らかではないが、昇温工程において炭酸リチウムが生成した場合においても、630℃以上の温度域で焼成することによって、反応性の低い炭酸リチウムが熱分解し、Ni、Mn、Fe等の遷移金属を含む他の原料と均一に反応できるものと推測される。
One of the features of the production method of the present invention is that the firing temperature is 630 ° C. or higher. By setting the calcination temperature to 630 ° C. or higher, the reactivity can be improved, and even at a high carbon dioxide concentration of 1% by volume or more and 15% by volume or less, a metal oxide containing no by-product lithium, such as NiO , MnO 2 , Mn 3 O 4 and the like are suppressed, and a desired lithium composite metal oxide can be obtained. The firing temperature is preferably 650 ° C. or higher, more preferably 750 ° C. or higher, and further preferably 830 ° C. or higher from the viewpoint of increasing the reactivity while suppressing the production of by-products.
The reason why the formation of the metal oxide not containing lithium, which is a byproduct, is suppressed by firing in a temperature range of 630 ° C. or higher is not completely clear at present, but lithium carbonate is generated in the temperature raising step. In this case, it is speculated that by baking in a temperature range of 630 ° C. or higher, low-reactivity lithium carbonate is thermally decomposed and can react uniformly with other raw materials containing transition metals such as Ni, Mn, and Fe. Is done.

以下、本発明の製造方法を更に詳細に説明する。
リチウム化合物としては、水酸化リチウム、酸化リチウム、塩化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウムおよび炭酸リチウムからなる群より選ばれる1種以上の無水物および/または該1種以上の水和物を挙げることができる。
この中でも、低コストであり、加熱の際に腐食性ガスが発生しない水酸化リチウムまたは炭酸リチウムが好適に使用される。また、硫酸リチウムは焼成時の反応の際、酸化剤として作用し反応促進効果があるので好適に使用することができる。
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in more detail.
Examples of the lithium compound include one or more anhydrides and / or one or more hydrates selected from the group consisting of lithium hydroxide, lithium oxide, lithium chloride, lithium nitrate, lithium sulfate, and lithium carbonate. it can.
Among these, lithium hydroxide or lithium carbonate, which is low in cost and does not generate corrosive gas during heating, is preferably used. Lithium sulfate can be preferably used because it acts as an oxidant during the reaction during firing and has a reaction promoting effect.

Ni金属またはその化合物(以下、「Ni化合物」と呼ぶ場合がある。)としては、Ni金属単体、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、ハロゲン化物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、アルコキシドなどが挙げられる。
また、Mn、Co、Ti、Cr及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素からなる金属またはその化合物(以下、「その他の遷移金属化合物」と呼ぶ場合がある。)としては、それぞれの元素の金属単体、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩、ハロゲン化物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、アルコキシドなどが挙げられる。ここで、高容量な正極活物質が得られるという観点から、その他の遷移金属化合物における遷移金属元素は、Mnおよび/またはFeであることが好ましい。
Ni metal or a compound thereof (hereinafter sometimes referred to as “Ni compound”) includes Ni metal alone, oxide, hydroxide, oxyhydroxide, carbonate, sulfate, nitrate, acetate, halogen Compound, ammonium salt, oxalate, alkoxide and the like.
In addition, as a metal comprising one or more transition metal elements selected from the group consisting of Mn, Co, Ti, Cr, and Fe or a compound thereof (hereinafter sometimes referred to as “other transition metal compound”), Examples include simple metals, oxides, hydroxides, oxyhydroxides, carbonates, sulfates, nitrates, acetates, halides, ammonium salts, oxalates, and alkoxides of each element. Here, from the viewpoint of obtaining a high-capacity positive electrode active material, the transition metal element in the other transition metal compound is preferably Mn and / or Fe.

リチウム化合物、Ni化合物およびその他の遷移金属化合物を混合して得られる原料混合物(以下、単に「原料混合物」と呼ぶ場合がある。)は、乾式混合、湿式混合、液相混合、あるいはこれらの組み合わせのいずれの混合方法で得られてもよく、その混合順序も特に制限されない。また、原料であるリチウム化合物、Ni化合物およびその他の遷移金属化合物を単に物理的に混合するのみならず、これらの原料のうち一部を、混合したのちに反応させて得られた反応生成物と、残りの原料とを混合してもよい。
ここで、焼成の際における反応性を高め、より均一なリチウム複合金属酸化物を合成できるという観点から、まず、Ni化合物とその他の遷移金属化合物とを混合して、複合遷移金属化合物を合成し、この複合遷移金属化合物とリチウム化合物とを混合する方法が好適である。なお、複合遷移金属化合物とリチウム化合物との混合は、乾式混合、湿式混合、液相混合のいずれによってもよいが、好適には液相混合である。
A raw material mixture obtained by mixing a lithium compound, a Ni compound, and other transition metal compounds (hereinafter sometimes referred to simply as “raw material mixture”) is dry mixing, wet mixing, liquid phase mixing, or a combination thereof. Any mixing method may be used, and the mixing order is not particularly limited. In addition, the raw material lithium compound, Ni compound and other transition metal compounds are not only physically mixed, but also a reaction product obtained by reacting a part of these raw materials after mixing. The remaining raw materials may be mixed.
Here, from the viewpoint of enhancing the reactivity during firing and synthesizing a more uniform lithium composite metal oxide, first, a Ni transition compound is mixed with another transition metal compound to synthesize a composite transition metal compound. A method of mixing the composite transition metal compound and the lithium compound is preferable. The mixing of the composite transition metal compound and the lithium compound may be any of dry mixing, wet mixing, and liquid phase mixing, but is preferably liquid phase mixing.

上述のNi化合物とその他の遷移金属化合物から得られる複合遷移金属化合物は特に限定されないが、それぞれの元素を含有する水溶液とアルカリとを接触(液相混合)させて得た共沈物スラリーを固液分離したのちに、乾燥することにより製造された複合金属水酸化物であることが好ましい。   The composite transition metal compound obtained from the above-described Ni compound and other transition metal compounds is not particularly limited, but the coprecipitate slurry obtained by contacting (liquid phase mixing) an aqueous solution containing each element and an alkali is solidified. A composite metal hydroxide produced by drying after liquid separation is preferable.

以下、上記複合遷移金属化合物の代表的な製造方法として、Ni化合物と、MnおよびFeを含有する遷移金属化合物とから、Ni、MnおよびFeを含有する複合金属水酸化物を製造する場合を例として具体的に説明する。   Hereinafter, as a typical production method of the composite transition metal compound, an example of producing a composite metal hydroxide containing Ni, Mn, and Fe from a Ni compound and a transition metal compound containing Mn and Fe will be described. Will be described in detail.

Ni、Mn及びFeを含有する水溶液としては、上記原料化合物のうち、水に溶解して水溶液となり得るものを好適に用いることができる。なお、前記金属単体または化合物が水に溶解し難い場合は、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸などを含有する水溶液に、前記それぞれの元素を溶解させた水溶液を用いることができる。この中でもそれぞれの塩化物を用い、Niの塩化物、Mnの塩化物およびFeの塩化物を水に溶解して得られる水溶液であることが好ましい。Feの塩化物としては、2価のFeの塩化物であることが好ましい。   As the aqueous solution containing Ni, Mn and Fe, among the above raw material compounds, those which can be dissolved in water to become an aqueous solution can be suitably used. When the metal simple substance or compound is difficult to dissolve in water, an aqueous solution in which the respective elements are dissolved in an aqueous solution containing hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid or the like can be used. Among these, an aqueous solution obtained by using each chloride and dissolving Ni chloride, Mn chloride and Fe chloride in water is preferable. The Fe chloride is preferably a divalent Fe chloride.

アルカリとしては、LiOH(水酸化リチウム)、NaOH(水酸化ナトリウム)、KOH(水酸化カリウム)、Li2CO3(炭酸リチウム)、Na2CO3(炭酸ナトリウム)、K2CO3(炭酸カリウム)および(NH42CO3(炭酸アンモニウム)からなる群より選ばれる1種以上の無水物および/または該1種以上の水和物を挙げることができ、上記アルカリの水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液として、アンモニア水を挙げることもできる。アルカリ水溶液におけるアルカリの濃度は、通常0.5〜10M程度、好ましくは1〜8M程度である。また、製造コストの面から、用いるアルカリとしてNaOH、KOHを用いることが好ましい。また、上述のアルカリを2つ以上併用してもよい。 Examples of the alkali include LiOH (lithium hydroxide), NaOH (sodium hydroxide), KOH (potassium hydroxide), Li 2 CO 3 (lithium carbonate), Na 2 CO 3 (sodium carbonate), K 2 CO 3 (potassium carbonate). ) And (NH 4 ) 2 CO 3 (ammonium carbonate). One or more anhydrides and / or one or more hydrates selected from the group consisting of the above-mentioned alkali aqueous solutions can be used. preferable. Aqueous ammonia can also be mentioned as an alkaline aqueous solution. The density | concentration of the alkali in aqueous alkali solution is about 0.5-10M normally, Preferably it is about 1-8M. From the viewpoint of production cost, it is preferable to use NaOH or KOH as the alkali to be used. Two or more of the alkalis described above may be used in combination.

上記Ni、MnおよびFeを含有する水溶液およびアルカリ水溶液の溶媒に用いられる水は、好ましくは純水および/またはイオン交換水である。また、本発明の効果をそこなわない範囲で、アルコールなど水以外の有機溶媒や、pH調整剤などを含んでいてもよい。   The water used as the solvent for the aqueous solution containing Ni, Mn and Fe and the aqueous alkaline solution is preferably pure water and / or ion-exchanged water. In addition, an organic solvent other than water, such as alcohol, a pH adjuster, or the like may be included as long as the effects of the present invention are not impaired.

Ni、MnおよびFeを含有する水溶液と、アルカリとを接触(液相混合)させることで、Ni、MnおよびFeを含有する複合金属水酸化物を含有する共沈物スラリーを得る。なお、「共沈物スラリー」とは、大部分が、Mn、NiおよびFeを含有する複合金属水酸化物からなる共沈物と水とからなるスラリーであり、共沈物作製の過程で残った原料、副生塩(例えば、KCl)添加剤、あるいは有機溶剤等を含んでいてもよいが、純水や有機溶媒等で洗浄し、除去しても良い。
接触(液相混合)の方法としては、Ni、MnおよびFeを含有する水溶液にアルカリ水溶液を添加して混合する方法、アルカリ水溶液にNi、Mn、Feを含有する水溶液を添加して混合する方法、水にNi、Mn、Feを含有する水溶液およびアルカリ水溶液を添加して混合する方法を挙げることができる。これらの混合時には、攪拌を伴うことが好ましい。また、上記の接触(液相混合)の方法の中では、アルカリ水溶液にNi、MnおよびFeを含有する水溶液を添加して混合する方法が、pHを一定範囲に保ちやすい点で好ましく用いることができる。この場合、アルカリ水溶液に、Ni、MnおよびFeを含有する水溶液を添加混合していくに従い、混合された液のpHが低下していく傾向にあるが、このpHが9以上、好ましくは10以上となるように調節しながら、Ni、MnおよびFeを含有する水溶液を添加するのがよい。また、Ni、MnおよびFeを含有する水溶液およびアルカリ水溶液のうち、いずれか一方または両方の水溶液を40〜80℃の温度に保持しながら接触(液相混合)させると、より均一な組成の共沈物を得ることができ、好ましい。
A coprecipitate slurry containing a composite metal hydroxide containing Ni, Mn and Fe is obtained by bringing an aqueous solution containing Ni, Mn and Fe into contact with an alkali (liquid phase mixing). The “coprecipitate slurry” is mostly a slurry composed of a coprecipitate composed of a composite metal hydroxide containing Mn, Ni and Fe and water, and remains in the process of preparing the coprecipitate. The raw material, a by-product salt (for example, KCl) additive, an organic solvent, or the like may be included, but it may be removed by washing with pure water or an organic solvent.
As a method of contact (liquid phase mixing), an aqueous solution containing Ni, Mn and Fe is added and mixed, an aqueous solution containing Ni, Mn and Fe is added to the aqueous alkaline solution and mixed. A method of adding an aqueous solution containing Ni, Mn, Fe and an aqueous alkaline solution to water and mixing them can be mentioned. In mixing these, it is preferable to involve stirring. Further, among the above contact (liquid phase mixing) methods, the method of adding and mixing an aqueous solution containing Ni, Mn and Fe to an alkaline aqueous solution is preferably used because it is easy to keep the pH within a certain range. it can. In this case, as the aqueous solution containing Ni, Mn and Fe is added to and mixed with the alkaline aqueous solution, the pH of the mixed solution tends to decrease, but this pH is 9 or more, preferably 10 or more. It is preferable to add an aqueous solution containing Ni, Mn and Fe while adjusting so as to be. In addition, when one or both of an aqueous solution containing Ni, Mn and Fe and an alkaline aqueous solution are kept in contact at a temperature of 40 to 80 ° C. (liquid phase mixing), a more uniform composition can be obtained. A precipitate can be obtained, which is preferable.

より容量を高める非水電解質二次電池を得る意味では、上記Ni、MnおよびFeを含有する水溶液において、Ni、MnおよびFeの合計量(モル)に対するMnの量(モル)を0.1以上0.7以下とすることが好ましい。   In the sense of obtaining a non-aqueous electrolyte secondary battery with higher capacity, in the aqueous solution containing Ni, Mn and Fe, the amount (mol) of Mn is 0.1 or more with respect to the total amount (mol) of Ni, Mn and Fe. It is preferable to set it to 0.7 or less.

また、より容量を高める非水電解質二次電池を得る意味では、Ni、MnおよびFeを含有する水溶液において、Ni、MnおよびFeの合計量(モル)に対するFeの量(モル)を0.01以上0.5以下とすることが好ましい。   Further, in the sense of obtaining a non-aqueous electrolyte secondary battery with higher capacity, in an aqueous solution containing Ni, Mn and Fe, the amount (mol) of Fe with respect to the total amount (mol) of Ni, Mn and Fe is set to 0.01. It is preferable to set it to 0.5 or less.

次いで、上記共沈物スラリーを固液分離して乾燥することにより、Mn、NiおよびFeを含有する複合金属水酸化物の乾燥物(以下、単に「乾燥物」と記載する場合がある。)を得る。
乾燥は、通常、熱処理によって行うが、送風乾燥、真空乾燥等によってもよい。また、乾燥の雰囲気としては、大気、酸素、窒素、アルゴンまたはそれらの混合ガスを用いることができるが、大気雰囲気が好ましい。乾燥を熱処理によって行う場合には、通常50〜300℃で行い、好ましくは100〜200℃程度である。
Next, the coprecipitate slurry is solid-liquid separated and dried to dry a composite metal hydroxide containing Mn, Ni, and Fe (hereinafter, sometimes simply referred to as “dry matter”). Get.
Drying is usually performed by heat treatment, but may be performed by air drying, vacuum drying, or the like. As the drying atmosphere, air, oxygen, nitrogen, argon, or a mixed gas thereof can be used, but an air atmosphere is preferable. When drying is performed by heat treatment, it is usually performed at 50 to 300 ° C, preferably about 100 to 200 ° C.

乾燥物のBET比表面積は、通常、10m2/g以上100m2/g以下程度である。乾燥物のBET比表面積は、乾燥温度によって調節することができる。乾燥物のBET比表面積は、後述の焼成時の反応性を促進させる意味で、20m2/g以上であることが好ましく、30m2/g以上であることがより好ましい。また、操作性の観点では、乾燥物のBET比表面積は、90m2/g以下であることが好ましく、85m2/g以下であることがより好ましい。また、乾燥物は、通常、0.001μm以上0.1μm以下の粒径の一次粒子と、一次粒子が凝集して形成された1μm以上100μm以下の粒径の二次粒子との混合物からなる。一次粒子、二次粒子の粒径は、走査型電子顕微鏡(以下、SEMということがある。)で観察することにより、測定することができる。二次粒子の粒径は、1μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上30μm以下であることがより好ましい。 The BET specific surface area of the dried product is usually about 10 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less. The BET specific surface area of the dried product can be adjusted by the drying temperature. The BET specific surface area of the dried product is preferably 20 m 2 / g or more, and more preferably 30 m 2 / g or more, in order to promote the reactivity during firing described later. Further, in the viewpoint of operability, BET specific surface area of the dried product is preferably 90m 2 / g or less, and more preferably less 85 m 2 / g. The dried product is usually composed of a mixture of primary particles having a particle diameter of 0.001 μm or more and 0.1 μm or less and secondary particles having a particle diameter of 1 μm or more and 100 μm or less formed by aggregation of the primary particles. The particle diameters of the primary particles and the secondary particles can be measured by observing with a scanning electron microscope (hereinafter sometimes referred to as SEM). The particle size of the secondary particles is preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 30 μm or less.

次いで、原料混合物を製造するために、上記複合金属水酸化物の乾燥物とリチウム化合物とは混合される。
乾燥物と、リチウム化合物との混合は、乾式混合、湿式混合のいずれによってもよいが、簡便性の観点では、乾式混合が好ましい。混合装置としては、攪拌混合、V型混合機、W型混合機、リボン混合機、ドラムミキサー、ボールミル等を挙げることができる。
Subsequently, in order to produce a raw material mixture, the dried product of the composite metal hydroxide and the lithium compound are mixed.
The dry product and the lithium compound may be mixed by either dry mixing or wet mixing, but from the viewpoint of simplicity, dry mixing is preferable. Examples of the mixing device include stirring and mixing, a V-type mixer, a W-type mixer, a ribbon mixer, a drum mixer, a ball mill, and the like.

以下、本発明の製造方法における焼成工程について説明する。
上述のリチウム化合物、Ni化合物およびその他の遷移金属化合物を混合して得られる原料混合物を二酸化炭素濃度1体積%以上15体積%以下の雰囲気下、630℃以上で焼成する。
ここで、630℃以上での焼成は、630℃以上で保持されていればよく、一定の保持温度である必要はないが、焼成物であるリチウム複合金属酸化物を均質にするという観点からは、焼成温度は一定温度であるほうがよい。反応促進の観点より、焼成温度は、好ましくは650℃以上であり、より好ましくは750℃以上、さらに好ましくは830℃以上である。なお、上限温度は、特に限定はないが、高温で焼成すると焼結しやすくなるため、通常、1100℃以下、好ましくは1000℃以下である。
Hereinafter, the firing step in the production method of the present invention will be described.
A raw material mixture obtained by mixing the above-described lithium compound, Ni compound and other transition metal compound is fired at 630 ° C. or higher in an atmosphere having a carbon dioxide concentration of 1% by volume to 15% by volume.
Here, the firing at 630 ° C. or higher is only required to be held at 630 ° C. or higher, and does not need to be a constant holding temperature, but from the viewpoint of homogenizing the lithium composite metal oxide that is a fired product. The firing temperature should be a constant temperature. From the viewpoint of promoting the reaction, the firing temperature is preferably 650 ° C. or higher, more preferably 750 ° C. or higher, and further preferably 830 ° C. or higher. The upper limit temperature is not particularly limited, but is usually 1100 ° C. or lower, preferably 1000 ° C. or lower because sintering is facilitated when fired at a high temperature.

630℃以上の温度での保持時間は、0.5時間以上24時間以下であることが好ましい。この時間範囲にて焼成を行うことによって、過焼成を防ぐことができ、高い性能を安定的に保持した非水電解質二次電池用正極材活物質となるリチウム複合金属酸化物を得ることができる。保持時間が、0.5時間よりも短いと、リチウム化合物と、遷移金属複合化合物の反応が不十分となる場合があり、24時間を超えると、リチウム複合金属酸化物の粒成長が起こり、性能が低下する場合がある。なお、過焼成による粒成長を抑制する観点から、保持時間は12時間以下がより好ましく、8時間以下がさらに好ましい。   The holding time at a temperature of 630 ° C. or higher is preferably 0.5 hours or longer and 24 hours or shorter. By firing within this time range, over-firing can be prevented, and a lithium composite metal oxide serving as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that stably maintains high performance can be obtained. . If the holding time is shorter than 0.5 hours, the reaction between the lithium compound and the transition metal composite compound may be insufficient, and if it exceeds 24 hours, grain growth of the lithium composite metal oxide occurs, and the performance May decrease. In addition, from the viewpoint of suppressing grain growth due to over-baking, the holding time is more preferably 12 hours or less, and further preferably 8 hours or less.

ここで、二酸化炭素濃度は、1〜10体積%であることが好ましい。上述のように本発明では二酸化炭素濃度が、1〜15体積%の領域においても、非水電解質二次電池用正極材活物質として使用に耐えうる、リチウム複合金属酸化物を製造することが可能であるが、二酸化炭素濃度を1〜10体積%とすることにより、副生物の生成をより少なくし、より均一性の高いリチウム複合金属酸化物を得ることができる。   Here, the carbon dioxide concentration is preferably 1 to 10% by volume. As described above, in the present invention, it is possible to produce a lithium composite metal oxide that can be used as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery even when the carbon dioxide concentration is in the range of 1 to 15% by volume. However, by setting the carbon dioxide concentration to 1 to 10% by volume, the production of by-products can be reduced, and a lithium composite metal oxide with higher uniformity can be obtained.

リチウム複合金属酸化物の製造に使用される焼成炉は、温度制御が可能であり、内部の雰囲気の二酸化炭素濃度を1〜15体積%に制御できるものであればよく、電気炉や燃焼ガスの火炎を熱源としたガス炉が挙げられる。   The firing furnace used for the production of the lithium composite metal oxide can be temperature-controlled and can control the carbon dioxide concentration in the internal atmosphere to 1 to 15% by volume. A gas furnace using a flame as a heat source can be mentioned.

ここで、リチウム複合金属酸化物の生産性の観点からは、焼成炉としてガス炉を使用することが好ましい。ガス炉は、通常の運転条件で二酸化炭素濃度5〜10体積%となるため、本発明の製造方法に好適に使用できる。
ガス炉の形式としては、バッチ式や連続式のものが挙げられる。連続式のガス炉としては、ベルト炉、ロータリーキルン、ローラーハースキルンなどが挙げられるが、焼成容器を多段に積み重ねた台車を炉内で移動させて焼成する台車炉が生産性の観点で好ましい。
ガス炉の燃料ガスとして用いられるガス種としては、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、アセチレン等や、これらのガスの混合物が挙げられる。また、ブタン及びプロパン等の炭化水素を主成分とし、圧縮することで容易に液化し、可搬性に優れた液化石油ガス(LPG)を用いることもできる。これらガス種の中でも、液化石油ガス(LPG)は、燃焼時の熱量が大きく、かつ、比較的安価であるため好適である。
Here, from the viewpoint of the productivity of the lithium composite metal oxide, it is preferable to use a gas furnace as the firing furnace. Since the gas furnace has a carbon dioxide concentration of 5 to 10% by volume under normal operating conditions, it can be suitably used in the production method of the present invention.
Examples of the type of gas furnace include a batch type and a continuous type. Examples of the continuous gas furnace include a belt furnace, a rotary kiln, a roller hearth kiln, and the like. A cart furnace that moves and fires a cart in which firing containers are stacked in multiple stages is preferable from the viewpoint of productivity.
Examples of gas species used as fuel gas in the gas furnace include hydrogen, methane, ethane, propane, butane, acetylene, and the like, and mixtures of these gases. Further, liquefied petroleum gas (LPG) which is mainly composed of hydrocarbons such as butane and propane, can be easily liquefied by compression, and has excellent portability can also be used. Among these gas types, liquefied petroleum gas (LPG) is preferable because it has a large amount of heat during combustion and is relatively inexpensive.

ガス炉での焼成において、焼成温度としては、630℃以上で保持されていればよく、一定の保持温度である必要はないが、焼成物であるリチウム複合金属酸化物を均質にするという観点からは、焼成温度は一定温度であるほうがよい。反応促進の観点より、焼成温度は、好ましくは650℃以上であり、より好ましくは750℃以上、さらに好ましくは830℃以上である。なお、上限温度は、特に限定はないが、高温で焼成すると焼結しやすくなるため、通常、1100℃以下、好ましくは1000℃以下である。
また、保持時間としては、0.5時間以上24時間以下であることが好ましい。この時間範囲にて焼成を行うことによって、過焼成を防ぐことができ、高い性能を安定的に保持した非水電解質二次電池用正極材活物質となるリチウム複合金属酸化物を得ることができる。保持時間が、0.5時間よりも短いと、リチウム化合物と、遷移金属複合化合物の反応が不十分となる場合があり、24時間を超えると、リチウム複合金属酸化物の粒成長が起こり、性能が低下する場合がある。なお、過焼成による粒成長を抑制する観点から、保持時間は12時間以下がより好ましく、8時間以下がさらに好ましい。
In firing in a gas furnace, the firing temperature may be maintained at 630 ° C. or higher, and does not need to be a constant retention temperature, but from the viewpoint of homogenizing the lithium composite metal oxide that is a fired product. The firing temperature should be a constant temperature. From the viewpoint of promoting the reaction, the firing temperature is preferably 650 ° C. or higher, more preferably 750 ° C. or higher, and further preferably 830 ° C. or higher. The upper limit temperature is not particularly limited, but is usually 1100 ° C. or lower, preferably 1000 ° C. or lower because sintering is facilitated when fired at a high temperature.
The holding time is preferably 0.5 hours or more and 24 hours or less. By firing within this time range, over-firing can be prevented, and a lithium composite metal oxide serving as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that stably maintains high performance can be obtained. . If the holding time is shorter than 0.5 hours, the reaction between the lithium compound and the transition metal composite compound may be insufficient, and if it exceeds 24 hours, grain growth of the lithium composite metal oxide occurs, and the performance May decrease. In addition, from the viewpoint of suppressing grain growth due to over-baking, the holding time is more preferably 12 hours or less, and even more preferably 8 hours or less.

焼成炉の雰囲気における二酸化炭素以外のガス成分については、本発明の原料及び生成物と反応し、副生成物を生成しないガスであれば特に限定されない。
一方で、リチウム複合金属酸化物を合成する際、酸素欠陥が少なく、結晶性の高いリチウム複合金属酸化物を得るために、雰囲気ガスとして酸素を1〜50体積%含むことが望ましく、通常、空気が使用される。雰囲気ガスが、1〜50体積%の酸素を含むことにより、反応が十分に進行し、結晶性の高いリチウム複合金属酸化物を得ることができる。
なお、空気中の水分(水蒸気)は、リチウム複合金属酸化物およびその原料と反応するため、雰囲気ガスは、脱水処理されていることが望ましい。
The gas components other than carbon dioxide in the atmosphere of the firing furnace are not particularly limited as long as they react with the raw materials and products of the present invention and do not generate by-products.
On the other hand, when synthesizing a lithium composite metal oxide, in order to obtain a lithium composite metal oxide with few oxygen vacancies and high crystallinity, it is desirable to contain 1 to 50% by volume of oxygen as an atmospheric gas. Is used. When the atmospheric gas contains 1 to 50% by volume of oxygen, the reaction proceeds sufficiently and a lithium composite metal oxide with high crystallinity can be obtained.
In addition, since the moisture (water vapor) in the air reacts with the lithium composite metal oxide and its raw material, it is desirable that the atmospheric gas be dehydrated.

リチウム複合金属酸化物の結晶性、均一性をより向上させるという観点からは、本発明の製造方法において、上述した二酸化炭素濃度1〜15体積%の雰囲気下、630℃以上で焼成する工程の他に、焼成温度よりも30℃以上低い温度であって600℃以上の温度で保持する工程を含むことが好ましい。また、この保持工程における保持温度は一定であるほうがよい。
なお、上記焼成温度よりも30℃以上低い温度であって600℃以上の温度域で保持する工程は、上記630℃以上で焼成する工程の前後のいずれに設けられていてもよく、また、前後の両方に設けられていることが好ましい。
From the viewpoint of further improving the crystallinity and uniformity of the lithium composite metal oxide, in the production method of the present invention, in addition to the step of firing at 630 ° C. or higher in the above-described atmosphere of carbon dioxide concentration of 1 to 15% by volume. In addition, it is preferable to include a step of holding at a temperature lower than the firing temperature by 30 ° C. or more and 600 ° C. or more. Moreover, it is better that the holding temperature in this holding step is constant.
The step of holding at a temperature range of 30 ° C. or higher and 600 ° C. or higher than the baking temperature may be provided before or after the step of baking at 630 ° C. or higher. It is preferable that both are provided.

なお、本発明において、600℃未満での雰囲気ガスは、二酸化炭素を1〜15体積%含む雰囲気ガスに限定されず、空気に酸素を含む酸化ガス、窒素、アルゴンなどの不活性ガスでもよい。具体的には、ガス炉の場合における、火炎による加熱を止め、空気を流通した場合などが挙げられる。   In the present invention, the atmospheric gas at a temperature lower than 600 ° C. is not limited to an atmospheric gas containing 1 to 15% by volume of carbon dioxide, and may be an oxidizing gas containing oxygen in air, an inert gas such as nitrogen or argon. Specifically, the case where the heating by the flame is stopped and the air is circulated in the case of the gas furnace can be mentioned.

前記焼成の際に、原料混合物は、反応促進剤を含有していてもよい。
反応促進剤として、具体的には、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、CaCl2、MgCl2、SrCl2、BaCl2及びNH4Clなどの塩化物、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3、CaCO3、MgCO3、SrCO3及びBaCO3などの炭酸塩、K2SO4、Na2SO4などの硫酸塩、NaF、KF、NH4Fなどのフッ化物、が挙げられる。この中でも、好ましくはNa、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr及びBaからなる群から選ばれる1種以上の元素の塩化物、炭酸塩または硫酸塩を挙げることができ、炭酸塩または硫酸塩であることがより好ましい。また、上記原料混合物に含まれるその他の遷移金属化合物の遷移金属元素が、MnおよびFeである場合には、特に反応促進剤が炭酸塩であることが好ましい。
反応促進剤の好適例としては、NaCl、KCl、Na2CO3、K2CO3、Na2SO4、K2SO4が挙げられ、Na2CO3、K2CO3、Na2SO4、K2SO4がより好ましく、K2CO3が特に好ましい。また、反応促進剤を2種以上併用することもできる。
原料混合物が反応促進剤を含有することで、原料混合物の焼成時の反応性を向上させ、得られるリチウム複合金属酸化物のBET比表面積を調整することが可能な場合がある。
反応促進剤の原料混合物への添加の方法は、特に制限はないが、原料混合物を製造する際に上述のように液相混合により複合遷移金属化合物を合成する場合には、乾燥物とリチウム化合物との混合時に、添加して混合すればよい。
なお、液相混合時に生成した副生塩(例えば、KCl、K2SO4)が複合遷移金属化合物中に残留する場合、これらの副生塩を反応促進剤として使用してもよく、この場合には、乾燥物とリチウム化合物との混合時に、反応促進剤の不足分を添加すればよい。
また、反応促進剤は、リチウム複合金属酸化物に残留していてもよいし、洗浄、蒸発等により除去されていてもよい。
なお、原料混合物と反応促進剤との混合割合は、原料混合物100重量部に対して0.1重量部以上100重量部以下が好ましく、1.0重量部以上40重量部以下がより好ましい。
During the firing, the raw material mixture may contain a reaction accelerator.
Specific examples of the reaction accelerator include chlorides such as NaCl, KCl, RbCl, CsCl, CaCl 2 , MgCl 2 , SrCl 2 , BaCl 2 and NH 4 Cl, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Rb 2. Carbonates such as CO 3 , Cs 2 CO 3 , CaCO 3 , MgCO 3 , SrCO 3 and BaCO 3 ; sulfates such as K 2 SO 4 and Na 2 SO 4 ; fluorides such as NaF, KF and NH 4 F; Is mentioned. Among these, preferably, a chloride, carbonate or sulfate of one or more elements selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr and Ba can be mentioned. More preferably, it is a salt. Moreover, when the transition metal element of the other transition metal compound contained in the said raw material mixture is Mn and Fe, it is preferable that especially a reaction accelerator is carbonate.
Preferable examples of the reaction accelerator include NaCl, KCl, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , and Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Na 2 SO 4. , K 2 SO 4 is more preferable, and K 2 CO 3 is particularly preferable. Two or more reaction accelerators can be used in combination.
When the raw material mixture contains a reaction accelerator, it may be possible to improve the reactivity during firing of the raw material mixture and to adjust the BET specific surface area of the obtained lithium composite metal oxide.
The method of adding the reaction accelerator to the raw material mixture is not particularly limited, but when the composite transition metal compound is synthesized by liquid phase mixing as described above when producing the raw material mixture, the dried product and the lithium compound And may be added and mixed at the time of mixing.
In addition, when by-product salts (for example, KCl, K 2 SO 4 ) generated during liquid phase mixing remain in the composite transition metal compound, these by-product salts may be used as a reaction accelerator. In addition, a shortage of the reaction accelerator may be added at the time of mixing the dried product and the lithium compound.
Further, the reaction accelerator may remain in the lithium composite metal oxide, or may be removed by washing, evaporation or the like.
In addition, the mixing ratio of the raw material mixture and the reaction accelerator is preferably 0.1 part by weight or more and 100 parts by weight or less, more preferably 1.0 part by weight or more and 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the raw material mixture.

また、前記焼成後において、得られるリチウム複合金属酸化物を、ボールミルやジェットミルなどを用いて粉砕してもよい。粉砕によって、リチウム複合金属酸化物のBET比表面積を調整することが可能な場合がある。また、粉砕と焼成を2回以上繰り返してもよい。また、リチウム複合金属酸化物は必要に応じて洗浄あるいは分級することもできる。   Further, after the firing, the obtained lithium composite metal oxide may be pulverized using a ball mill, a jet mill or the like. It may be possible to adjust the BET specific surface area of the lithium composite metal oxide by grinding. Moreover, you may repeat a grinding | pulverization and baking twice or more. Further, the lithium composite metal oxide can be washed or classified as necessary.

上記の本発明の製造方法により得られるリチウム複合金属酸化物は、充放電特性の優れた非水電解質二次電池に有用な正極活物質となる。   The lithium composite metal oxide obtained by the production method of the present invention becomes a positive electrode active material useful for a nonaqueous electrolyte secondary battery having excellent charge / discharge characteristics.

本発明のリチウム複合金属酸化物は、通常、0.05μm以上1μm以下の平均粒径の一次粒子から構成され、一次粒子と、一次粒子が凝集して形成された0.1μm以上100μm以下の平均粒径の二次粒子との混合物からなる。一次粒子、二次粒子の平均粒径は、SEMで観察することにより、測定することができる。本発明の効果をより高める意味では、二次粒子の大きさは0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.1μm以上10μm以下であることがより好ましい。   The lithium composite metal oxide of the present invention is usually composed of primary particles having an average particle diameter of 0.05 μm or more and 1 μm or less, and an average of 0.1 μm or more and 100 μm or less formed by agglomeration of primary particles and primary particles. It consists of a mixture with secondary particles of particle size. The average particle diameter of primary particles and secondary particles can be measured by observing with SEM. In order to further enhance the effect of the present invention, the size of the secondary particles is preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less.

本発明の効果をより高める意味で、本発明のリチウム複合金属酸化物は、その構造がα−NaFeO2型結晶構造、すなわちR−3mの空間群に帰属される結晶構造であることが好ましい。結晶構造は、リチウム複合金属酸化物について、CuKαを線源とする粉末X線回折測定により得られる粉末X線回折図形から同定することができる。 In order to further enhance the effects of the present invention, the lithium composite metal oxide of the present invention preferably has an α-NaFeO 2 type crystal structure, that is, a crystal structure belonging to the R-3m space group. The crystal structure can be identified for a lithium composite metal oxide from a powder X-ray diffraction pattern obtained by powder X-ray diffraction measurement using CuKα as a radiation source.

本発明のリチウム複合金属酸化物におけるLiの組成としては、Ni、Mn、Fe等の遷移金属元素Mの合計量(モル)に対し、Liの量(モル)は、通常、0.5以上1.5以下であり、容量維持率をより高める意味で、0.95以上1.5以下であることが好ましく、より好ましくは1.0以上1.4以下である。以下の式(A)として表したときには、yは、通常、0.5以上1.5以下であり、好ましくは0.95以上1.5以下、より好ましくは1.0以上1.4以下である。
Liy(Ni1-xx)O2 (A)
(ここで、Mは、Mn、Co、Ti、Cr及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素、0<x<1を表す。)
As the composition of Li in the lithium composite metal oxide of the present invention, the amount (mol) of Li is usually 0.5 or more and 1 with respect to the total amount (mol) of transition metal elements M such as Ni, Mn, and Fe. It is preferably 0.5 or more and 1.5 or less and 1.5 or less, more preferably 1.0 or more and 1.4 or less in the sense of further increasing the capacity retention rate. When expressed as the following formula (A), y is usually 0.5 or more and 1.5 or less, preferably 0.95 or more and 1.5 or less, more preferably 1.0 or more and 1.4 or less. is there.
Li y (Ni 1-x M x ) O 2 (A)
(Here, M represents one or more transition metal elements selected from the group consisting of Mn, Co, Ti, Cr and Fe, and represents 0 <x <1.)

また、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明のリチウム複合金属酸化物におけるLi、Ni、Mn、Feの一部を、他元素で置換してもよい。ここで、他元素としては、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Mg、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Tc、Ru、Rh、Ir、Pd、Cu、Ag、Zn等の元素を挙げることができる。   In addition, a part of Li, Ni, Mn, and Fe in the lithium composite metal oxide of the present invention may be substituted with other elements within a range not impairing the effects of the present invention. Here, as other elements, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, Sc, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Ru, Rh, Ir, Pd, Examples of the element include Cu, Ag, and Zn.

また、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明のリチウム複合金属酸化物を構成する粒子の表面に、該リチウム複合金属酸化物とは異なる化合物を付着させてもよい。該化合物としては、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Mgおよび遷移金属元素からなる群より選ばれる1種以上の元素を含有する化合物、好ましくはB、Al、Mg、Ga、InおよびSnからなる群より選ばれる1種以上の元素を含有する化合物、より好ましくはAlの化合物を挙げることができ、化合物として具体的には、前記元素の酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、有機酸塩を挙げることができ、好ましくは、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物である。また、これらの化合物を混合して用いてもよい。これら化合物の中でも、特に好ましい化合物はアルミナである。また、付着後に加熱を行ってもよい。   In addition, a compound different from the lithium composite metal oxide may be attached to the surface of the particles constituting the lithium composite metal oxide of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. As the compound, a compound containing at least one element selected from the group consisting of B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg and a transition metal element, preferably B, Al, Mg, Ga, A compound containing one or more elements selected from the group consisting of In and Sn, more preferably an Al compound, and specific examples of the compound include oxides, hydroxides, and oxywater of the elements. Examples thereof include oxides, carbonates, nitrates, and organic acid salts, and oxides, hydroxides, and oxyhydroxides are preferable. Moreover, you may use these compounds in mixture. Among these compounds, a particularly preferred compound is alumina. Moreover, you may heat after adhesion.

本発明のリチウム複合金属酸化物からなる非水電解質二次電池用正極活物質は、非水電解質二次電池に好適である。また、本発明において、非水電解質二次電池用正極活物質は、本発明のリチウム複合金属酸化物が主成分であればよい。   The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising the lithium composite metal oxide of the present invention is suitable for a non-aqueous electrolyte secondary battery. In the present invention, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery may be composed of the lithium composite metal oxide of the present invention as a main component.

非水電解質二次電池用正極活物質を用いて、例えば、次のようにして、非水電解質二次電池用正極を製造することができる。   Using the positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, for example, a positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries can be produced as follows.

非水電解質二次電池用正極は、正極活物質、導電材およびバインダーを含む正極合剤を正極集電体に担持させて製造する。前記導電材としては炭素質材料を用いることができ、炭素質材料として黒鉛粉末、カーボンブラック(例えばアセチレンブラック)、繊維状炭素材料などを挙げることができる。カーボンブラック(例えばアセチレンブラック)は、微粒で表面積が大きいため、少量正極合剤中に添加することにより正極内部の導電性を高め、充放電効率及びレート特性を向上させることができるが、多く入れすぎるとバインダーによる正極合剤と正極集電体との結着性を低下させ、かえって内部抵抗を増加させる原因となる。通常、正極合剤中の導電材の割合は、正極活物質100重量部に対して5重量部以上20重量部以下である。導電材として黒鉛化炭素繊維、カーボンナノチューブなどの繊維状炭素材料を用いる場合には、この割合を下げることも可能である。   The positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured by supporting a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector. A carbonaceous material can be used as the conductive material, and examples of the carbonaceous material include graphite powder, carbon black (for example, acetylene black), and fibrous carbon material. Carbon black (for example, acetylene black) is fine and has a large surface area. Therefore, adding a small amount to the positive electrode mixture can increase the conductivity inside the positive electrode and improve the charge / discharge efficiency and rate characteristics. If it is too large, the binding property between the positive electrode mixture and the positive electrode current collector by the binder is lowered, which causes an increase in internal resistance. Usually, the ratio of the conductive material in the positive electrode mixture is 5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material. In the case where a fibrous carbon material such as graphitized carbon fiber or carbon nanotube is used as the conductive material, this ratio can be lowered.

前記バインダーとしては、熱可塑性樹脂を用いることができ、具体的には、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVdFということがある。)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂等が挙げられる。また、これらの二種以上を混合して用いてもよい。また、バインダーとしてフッ素樹脂およびポリオレフィン樹脂を用い、正極合剤に対する該フッ素樹脂の割合が1〜10重量%、該ポリオレフィン樹脂の割合が0.1〜2重量%となるように含有させることによって、正極集電体との結着性に優れた正極合剤を得ることができる。   As the binder, a thermoplastic resin can be used. Specifically, polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes referred to as PVdF), polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE), and four fluorine. Fluoropolymers such as fluorinated ethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymers, propylene hexafluoride / vinylidene fluoride copolymers, tetrafluoroethylene / perfluorovinyl ether copolymers, polyethylene, polypropylene, etc. Polyolefin resin and the like. Moreover, you may mix and use these 2 or more types. Further, by using a fluororesin and a polyolefin resin as a binder, the ratio of the fluororesin to the positive electrode mixture is 1 to 10% by weight, and the ratio of the polyolefin resin is 0.1 to 2% by weight, A positive electrode mixture excellent in binding property with the positive electrode current collector can be obtained.

前記正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどを用いることができるが、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でAlが好ましい。正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法、または有機溶媒などを用いてペースト化し、正極集電体上に塗布、乾燥後プレスするなどして固着する方法が挙げられる。ペースト化する場合、正極活物質、導電材、バインダー、有機溶媒からなるスラリーを作製する。有機溶媒としては、N,N―ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミン等のアミン系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸メチル等のエステル系溶媒、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒等が挙げられる。   As the positive electrode current collector, Al, Ni, stainless steel or the like can be used, but Al is preferable in that it is easily processed into a thin film and is inexpensive. As a method of supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector, there is a method of pressure molding, or a method of pasting using an organic solvent or the like, applying onto the positive electrode current collector, drying and pressing to fix the positive electrode current collector. Can be mentioned. In the case of forming a paste, a slurry composed of a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and an organic solvent is prepared. Examples of the organic solvent include amine solvents such as N, N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine, ether solvents such as tetrahydrofuran, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, ester solvents such as methyl acetate, dimethylacetamide, N-methyl- Examples include amide solvents such as 2-pyrrolidone.

正極合剤を正極集電体へ塗布する方法としては、例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法、静電スプレー法等が挙げられる。以上に挙げた方法により、非水電解質二次電池用正極を製造することができる。   Examples of the method for applying the positive electrode mixture to the positive electrode current collector include a slit die coating method, a screen coating method, a curtain coating method, a knife coating method, a gravure coating method, and an electrostatic spray method. By the method mentioned above, the positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries can be manufactured.

上記の非水電解質二次電池用正極を用いて、次のようにして、非水電解質二次電池を製造することができる。すなわち、セパレータ、負極、および上記の正極を、積層および巻回することにより得られる電極群を、電池缶内に収納した後、電解質を含有する有機溶媒からなる電解液を含浸させて製造することができる。   Using the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured as follows. That is, an electrode group obtained by laminating and winding the separator, the negative electrode, and the positive electrode is housed in a battery can and then impregnated with an electrolytic solution composed of an organic solvent containing an electrolyte. Can do.

前記の電極群の形状としては、例えば、該電極群を巻回の軸と垂直方向に切断したときの断面が、円、楕円、長方形、角がとれたような長方形等となるような形状を挙げることができる。また、電池の形状としては、例えば、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などの形状を挙げることができる。   As the shape of the electrode group, for example, a shape in which the cross section when the electrode group is cut in a direction perpendicular to the winding axis is a circle, an ellipse, a rectangle, a rectangle with rounded corners, etc. Can be mentioned. In addition, examples of the shape of the battery include a paper shape, a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape.

前記負極は、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープが可能であればよく、負極材料を含む負極合剤が負極集電体に担持されてなる電極、または負極材料単独からなる電極を挙げることができる。負極材料としては、炭素質材料、カルコゲン化合物(酸化物、硫化物など)、窒化物、金属または合金で、正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な材料が挙げられる。また、これらの負極材料を混合して用いてもよい。   The negative electrode only needs to be capable of doping and dedoping lithium ions at a lower potential than the positive electrode, and an electrode in which a negative electrode mixture containing a negative electrode material is supported on a negative electrode current collector, or an electrode made of a negative electrode material alone Can be mentioned. Examples of the negative electrode material include carbonaceous materials, chalcogen compounds (oxides, sulfides, and the like), nitrides, metals, and alloys that can be doped / undoped with lithium ions at a lower potential than the positive electrode. Moreover, you may use these negative electrode materials in mixture.

前記の負極材料につき、以下に例示する。前記炭素質材料として、具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体などを挙げることができる。前記酸化物として、具体的には、SiO2、SiOなど式SiOx(ここで、xは正の実数)で表されるケイ素の酸化物、TiO2、TiOなど式TiOx(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの酸化物、V25、VO2など式VOx(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの酸化物、Fe34、Fe23、FeOなど式FeOx(ここで、xは正の実数)で表される鉄の酸化物、SnO2、SnOなど式SnOx(ここで、xは正の実数)で表されるスズの酸化物、WO3、WO2など一般式WOx(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの酸化物、Li4Ti512、LiVO2(たとえばLi1.10.92)などのリチウムとチタンおよび/またはバナジウムとを含有する複合金属酸化物などを挙げることができる。前記硫化物として、具体的には、Ti23、TiS2、TiSなど式TiSx(ここで、xは正の実数)で表されるチタンの硫化物、V34、VS2、VSなど式VSx(ここで、xは正の実数)で表されるバナジウムの硫化物、Fe34、FeS2、FeSなど式FeSx(ここで、xは正の実数)で表される鉄の硫化物、Mo23、MoS2など式MoSx(ここで、xは正の実数)で表されるモリブデンの硫化物、SnS2、SnSなど式SnSx(ここで、xは正の実数)で表されるスズの硫化物、WS2など式WSx(ここで、xは正の実数)で表されるタングステンの硫化物、Sb23など式SbSx(ここで、xは正の実数)で表されるアンチモンの硫化物、Se53、SeS2、SeSなど式SeSx(ここで、xは正の実数)で表されるセレンの硫化物などを挙げることができる。前記窒化物として、具体的には、Li3N、Li3-xxN(ここで、AはNiおよび/またはCoであり、0<x<3である。)などのリチウム含有窒化物を挙げることができる。これらの炭素質材料、酸化物、硫化物、窒化物は、併用して用いてもよく、結晶質または非晶質のいずれでもよい。また、これらの炭素質材料、酸化物、硫化物、窒化物は、主に、負極集電体に担持して、電極として用いられる。 The negative electrode material is exemplified below. Specific examples of the carbonaceous material include graphite such as natural graphite and artificial graphite, coke, carbon black, pyrolytic carbon, carbon fiber, and fired organic polymer compound. As the oxide, specifically, an oxide of silicon represented by the formula SiO x (where x is a positive real number) such as SiO 2 and SiO, a formula TiO x such as TiO 2 and TiO (where x is x) Is a positive oxide of titanium, V 2 O 5 , VO 2, etc., and VO x (where x is a positive real number), vanadium oxide, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 , FeO and the like FeO x (where x is a positive real number) Iron oxide, SnO 2 , SnO and the like SnO x (where x is a positive real number) Tin oxide, WO 3 , WO 2 and other tungsten oxides represented by the general formula WO x (where x is a positive real number), Li 4 Ti 5 O 12 , LiVO 2 (for example Li 1.1 V 0.9 O and the like containing mixed metal oxide for the 2) and lithium such as titanium and / or vanadium Door can be. Specific examples of the sulfide include titanium sulfides represented by the formula TiS x (where x is a positive real number) such as Ti 2 S 3 , TiS 2 , and TiS, V 3 S 4 , VS 2, VS and other formulas VS x (where x is a positive real number), vanadium sulfide, Fe 3 S 4 , FeS 2 , FeS and other formulas FeS x (where x is a positive real number) Iron sulfide, Mo 2 S 3 , MoS 2 and the like MoS x (where x is a positive real number) molybdenum sulfide, SnS 2, SnS and other formula SnS x (where x is Tin sulfide represented by positive real number), WS 2 and other formulas WS x (where x is a positive real number), tungsten sulfide represented by SbS x such as Sb 2 S 3 (where, x is antimony represented by a positive real number), Se 5 S 3, SeS 2, SeS formula SeS x (wherein such, Mention may be made of such sulfide selenium represented by a positive real number). Specific examples of the nitride include lithium-containing nitrides such as Li 3 N, Li 3-x A x N (where A is Ni and / or Co, and 0 <x <3). Can be mentioned. These carbonaceous materials, oxides, sulfides, and nitrides may be used in combination, and may be crystalline or amorphous. Further, these carbonaceous materials, oxides, sulfides and nitrides are mainly carried on the negative electrode current collector and used as electrodes.

また、前記金属として、具体的には、リチウム金属、シリコン金属、スズ金属が挙げられる。また、前記合金としては、Li−Al、Li−Ni、Li−Siなどのリチウム合金、Si−Znなどのシリコン合金、Sn−Mn、Sn−Co、Sn−Ni、Sn−Cu、Sn−Laなどのスズ合金のほか、Cu2Sb、La3Ni2Sn7などの合金を挙げることもできる。これらの金属、合金は、主に、単独で電極として用いられる(例えば箔状で用いられる)。 Specific examples of the metal include lithium metal, silicon metal, and tin metal. Examples of the alloy include lithium alloys such as Li—Al, Li—Ni, and Li—Si, silicon alloys such as Si—Zn, Sn—Mn, Sn—Co, Sn—Ni, Sn—Cu, and Sn—La. In addition to tin alloys such as Cu 2 Sb, La 3 Ni 2 Sn 7 and the like can also be mentioned. These metals and alloys are mainly used alone as electrodes (for example, used in a foil shape).

上記負極材料の中で、電位平坦性が高い、平均放電電位が低い、サイクル性が良いなどの観点からは、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛を主成分とする炭素質材料が好ましく用いられる。炭素質材料の形状としては、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または微粉末の凝集体などのいずれでもよい。   Among the negative electrode materials, a carbonaceous material mainly composed of graphite such as natural graphite or artificial graphite is preferably used from the viewpoint of high potential flatness, low average discharge potential, and good cycleability. The shape of the carbonaceous material may be, for example, a flake shape such as natural graphite, a spherical shape such as mesocarbon microbeads, a fibrous shape such as graphitized carbon fiber, or an aggregate of fine powder.

前記の負極合剤は、必要に応じて、バインダーを含有してもよい。バインダーとしては、熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、PVdF、熱可塑性ポリイミド、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを挙げることができる。   The negative electrode mixture may contain a binder as necessary. Examples of the binder include thermoplastic resins, and specific examples include PVdF, thermoplastic polyimide, carboxymethyl cellulose, polyethylene, and polypropylene.

前記の負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどを挙げることができ、リチウムと合金を作り難い点、薄膜に加工しやすいという点で、Cuを用いればよい。該負極集電体に負極合剤を担持させる方法としては、正極の場合と同様であり、加圧成型による方法、溶媒などを用いてペースト化し負極集電体上に塗布、乾燥後プレスし圧着する方法等が挙げられる。   Examples of the negative electrode current collector include Cu, Ni, and stainless steel. Cu may be used because it is difficult to form an alloy with lithium and it is easy to process into a thin film. The method of supporting the negative electrode mixture on the negative electrode current collector is the same as in the case of the positive electrode. The method is a method of pressure molding, pasted using a solvent, etc., coated on the negative electrode current collector, dried, pressed and pressed. And the like.

前記セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、含窒素芳香族重合体などの材質からなる、多孔質膜、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができ、また、前記の材質を2種以上用いてセパレータとしてもよいし、前記の材料が積層されていてもよい。セパレータとしては、例えば特開2000−30686号公報、特開平10−324758号公報等に記載のセパレータを挙げることができる。セパレータの厚みは電池の体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄くした方がよく、通常5〜200μm程度、好ましくは5〜40μm程度である。   As the separator, for example, a material having a form such as a porous membrane, a nonwoven fabric, a woven fabric made of a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, a fluororesin, a nitrogen-containing aromatic polymer, and the like can be used. Moreover, it is good also as a separator using 2 or more types of the said material, and the said material may be laminated | stacked. Examples of the separator include separators described in JP 2000-30686 A, JP 10-324758 A, and the like. The thickness of the separator is preferably about 5 to 200 μm, and preferably about 5 to 40 μm, as long as the mechanical strength is maintained because the volume energy density of the battery is increased and the internal resistance is reduced.

セパレータは、好ましくは、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムを有する。非水電解質二次電池においては、通常、正極−負極間の短絡等が原因で電池内に異常電流が流れた際に、電流を遮断して、過大電流が流れることを阻止(シャットダウン)する機能を有することが好ましい。ここで、シャットダウンは、通常の使用温度を越えた場合に、セパレータにおける多孔質フィルムの微細孔を閉塞することによりなされる。そしてシャットダウンした後、ある程度の高温まで電池内の温度が上昇しても、その温度により破膜することなく、シャットダウンした状態を維持することが好ましい。かかるセパレータとしては、耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムが挙げられ、該フィルムをセパレータとして用いることにより、本発明における二次電池の耐熱性をより高めることが可能となる。ここで、耐熱多孔層は、多孔質フィルムの両面に積層されていてもよい。   The separator preferably has a porous film containing a thermoplastic resin. In a non-aqueous electrolyte secondary battery, normally, when an abnormal current flows in the battery due to a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, the function of shutting down the current and preventing the excessive current from flowing (shut down) It is preferable to have. Here, the shutdown is performed by closing the micropores of the porous film in the separator when the normal use temperature is exceeded. After the shutdown, even if the temperature in the battery rises to a certain high temperature, it is preferable to maintain the shutdown state without breaking the film due to the temperature. Examples of such a separator include a laminated film in which a heat-resistant porous layer and a porous film are laminated. By using the film as a separator, the heat resistance of the secondary battery in the present invention can be further increased. . Here, the heat-resistant porous layer may be laminated on both surfaces of the porous film.

以下、前記の耐熱多孔層と多孔質フィルムとが積層されてなる積層フィルムについて説明する。   Hereinafter, a laminated film in which the heat-resistant porous layer and the porous film are laminated will be described.

前記積層フィルムにおいて、耐熱多孔層は、多孔質フィルムよりも耐熱性の高い層であり、該耐熱多孔層は、無機粉末から形成されていてもよいし、耐熱樹脂を含有していてもよい。耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有することにより、塗工などの容易な手法で、耐熱多孔層を形成することができる。耐熱樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリサルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミドを挙げることができ、耐熱性をより高める観点で、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミドが好ましく、より好ましくは、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドである。さらにより好ましくは、芳香族ポリアミド(パラ配向芳香族ポリアミド、メタ配向芳香族ポリアミド)、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミドイミド等の含窒素芳香族重合体であり、とりわけ好ましくは芳香族ポリアミド、製造面で、特に好ましいのは、パラ配向芳香族ポリアミド(以下、「パラアラミド」ということがある。)である。また、耐熱樹脂として、ポリ−4−メチルペンテン−1、環状オレフィン系重合体を挙げることもできる。これらの耐熱樹脂を用いることにより、積層フィルムの耐熱性、すなわち、積層フィルムの熱破膜温度をより高めることができる。これらの耐熱樹脂のうち、含窒素芳香族重合体を用いる場合には、その分子内の極性によるためか、電解液との相性、すなわち、耐熱多孔層における保液性も向上する場合があり、非水電解質二次電池製造時における電解液の含浸の速度も高く、非水電解質二次電池の充放電容量もより高まる。   In the laminated film, the heat resistant porous layer is a layer having higher heat resistance than the porous film, and the heat resistant porous layer may be formed of an inorganic powder or may contain a heat resistant resin. When the heat resistant porous layer contains a heat resistant resin, the heat resistant porous layer can be formed by an easy technique such as coating. Examples of the heat resistant resin include polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate, polyacetal, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyetherketone, aromatic polyester, polyethersulfone, and polyetherimide, from the viewpoint of further improving heat resistance. , Polyamide, polyimide, polyamideimide, polyethersulfone, and polyetherimide are preferable, and polyamide, polyimide, and polyamideimide are more preferable. Even more preferred are nitrogen-containing aromatic polymers such as aromatic polyamides (para-oriented aromatic polyamides, meta-oriented aromatic polyamides), aromatic polyimides, aromatic polyamideimides, and particularly preferred are aromatic polyamides and production surfaces. Particularly preferred is para-oriented aromatic polyamide (hereinafter sometimes referred to as “para-aramid”). Further, examples of the heat resistant resin include poly-4-methylpentene-1 and cyclic olefin polymers. By using these heat resistant resins, the heat resistance of the laminated film, that is, the thermal film breaking temperature of the laminated film can be further increased. Among these heat-resistant resins, when using a nitrogen-containing aromatic polymer, because of the polarity in the molecule, compatibility with the electrolyte, that is, the liquid retention in the heat-resistant porous layer may be improved, The rate of impregnation of the electrolytic solution during the production of the nonaqueous electrolyte secondary battery is also high, and the charge / discharge capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery is further increased.

かかる積層フィルムの熱破膜温度は、耐熱樹脂の種類に依存し、使用場面、使用目的に応じ、選択使用される。より具体的には、耐熱樹脂として、上記含窒素芳香族重合体を用いる場合は400℃程度に、また、ポリ−4−メチルペンテン−1を用いる場合は250℃程度に、環状オレフィン系重合体を用いる場合は300℃程度に、夫々、熱破膜温度をコントロールすることができる。また、耐熱多孔層が、無機粉末からなる場合には、熱破膜温度を、例えば、500℃以上にコントロールすることも可能である。   The thermal film breaking temperature of such a laminated film depends on the type of heat-resistant resin, and is selected and used according to the use scene and purpose of use. More specifically, as the heat resistant resin, the cyclic olefin polymer is used at about 400 ° C. when the nitrogen-containing aromatic polymer is used, and at about 250 ° C. when poly-4-methylpentene-1 is used. When using, the thermal film breaking temperature can be controlled to about 300 ° C., respectively. In addition, when the heat resistant porous layer is made of an inorganic powder, the thermal film breaking temperature can be controlled to, for example, 500 ° C. or higher.

上記パラアラミドは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドの縮合重合により得られるものであり、アミド結合が芳香族環のパラ位またはそれに準じた配向位(例えば、4,4’−ビフェニレン、1,5−ナフタレン、2,6−ナフタレン等のような反対方向に同軸または平行に延びる配向位)で結合される繰り返し単位から実質的になるものである。具体的には、ポリ(パラフェニレンテレフタルアミド)、ポリ(パラベンズアミド)、ポリ(4,4’−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラフェニレン−4,4’−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラフェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2−クロロ−パラフェニレンテレフタルアミド)、パラフェニレンテレフタルアミド/2,6−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等のパラ配向型またはパラ配向型に準じた構造を有するパラアラミドが例示される。   The para-aramid is obtained by condensation polymerization of a para-oriented aromatic diamine and a para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide, and the amide bond is in the para position of the aromatic ring or an oriented position equivalent thereto (for example, 4,4′- It consists essentially of repeating units bonded at opposite orientations, such as biphenylene, 1,5-naphthalene, 2,6-naphthalene, etc., oriented in the opposite direction coaxially or in parallel. Specifically, poly (paraphenylene terephthalamide), poly (parabenzamide), poly (4,4′-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene-4,4′-biphenylenedicarboxylic acid amide), poly ( Para-aligned or para-oriented such as paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloro-paraphenylene terephthalamide), paraphenylene terephthalamide / 2,6-dichloroparaphenylene terephthalamide copolymer Examples include para-aramid having a structure according to the type.

前記の芳香族ポリイミドとしては、芳香族の二酸無水物とジアミンの縮重合で製造される全芳香族ポリイミドが好ましい。該二酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ビス(3,4―ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。該ジアミンの具体例としては、オキシジアニリン、パラフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン、3,3’−メチレンジアニリン、3,3’−ジアミノベンソフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン、1,5−ナフタレンジアミンなどが挙げられる。また、溶媒に可溶なポリイミドが好適に使用できる。このようなポリイミドとしては、例えば、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物と、芳香族ジアミンとの重縮合物のポリイミドが挙げられる。   The aromatic polyimide is preferably a wholly aromatic polyimide produced by condensation polymerization of an aromatic dianhydride and a diamine. Specific examples of the dianhydride include pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic Examples thereof include acid dianhydride, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and the like. Specific examples of the diamine include oxydianiline, paraphenylenediamine, benzophenonediamine, 3,3′-methylenedianiline, 3,3′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 1,5 -Naphthalene diamine etc. are mentioned. Moreover, a polyimide soluble in a solvent can be preferably used. An example of such a polyimide is a polycondensate polyimide of 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride and an aromatic diamine.

前記の芳香族ポリアミドイミドとしては、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるもの、芳香族二酸無水物および芳香族ジイソシアネートを用いてこれらの縮合重合から得られるものが挙げられる。芳香族ジカルボン酸の具体例としてはイソフタル酸、テレフタル酸などが挙げられる。また芳香族二酸無水物の具体例としては無水トリメリット酸などが挙げられる。芳香族ジイソシアネートの具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、オルソトリランジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネートなどが挙げられる。   As the above-mentioned aromatic polyamideimide, those obtained from condensation polymerization using aromatic dicarboxylic acid and aromatic diisocyanate, those obtained from condensation polymerization using aromatic diacid anhydride and aromatic diisocyanate Is mentioned. Specific examples of the aromatic dicarboxylic acid include isophthalic acid and terephthalic acid. Specific examples of the aromatic dianhydride include trimellitic anhydride. Specific examples of the aromatic diisocyanate include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, orthotolylane diisocyanate, m-xylene diisocyanate, and the like.

また、イオン透過性をより高める意味で、耐熱多孔層の厚みは、1μm以上10μm以下、さらには1μm以上5μm以下、特に1μm以上4μm以下という薄い耐熱多孔層であることが好ましい。また、耐熱多孔層は微細孔を有し、その孔のサイズ(直径)は通常3μm以下、好ましくは1μm以下である。また、耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する場合には、さらに、耐熱多孔層は、後述のフィラーを含有することもできる。   In order to further enhance the ion permeability, the heat-resistant porous layer is preferably a thin heat-resistant porous layer having a thickness of 1 μm to 10 μm, more preferably 1 μm to 5 μm, particularly 1 μm to 4 μm. The heat-resistant porous layer has fine pores, and the size (diameter) of the pores is usually 3 μm or less, preferably 1 μm or less. Moreover, when a heat resistant porous layer contains a heat resistant resin, a heat resistant porous layer can also contain the below-mentioned filler.

前記積層フィルムにおいて、多孔質フィルムは、微細孔を有し、シャットダウン機能を有することが好ましい。この場合、多孔質フィルムは、熱可塑性樹脂を含有する。多孔質フィルムにおける微細孔のサイズは通常3μm以下、好ましくは1μm以下である。多孔質フィルムの空孔率は、通常30〜80体積%、好ましくは40〜70体積%である。非水電解質二次電池において、通常の使用温度を越えた場合には、熱可塑性樹脂を含有する多孔質フィルムは、それを構成する熱可塑性樹脂の軟化により、微細孔を閉塞することができる。   In the laminated film, the porous film preferably has fine pores and has a shutdown function. In this case, the porous film contains a thermoplastic resin. The size of the micropores in the porous film is usually 3 μm or less, preferably 1 μm or less. The porosity of the porous film is usually 30 to 80% by volume, preferably 40 to 70% by volume. In the nonaqueous electrolyte secondary battery, when the normal use temperature is exceeded, the porous film containing the thermoplastic resin can close the micropores by softening the thermoplastic resin constituting the porous film.

前記熱可塑性樹脂は、非水電解質二次電池における電解液に溶解しないものを選択すればよい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂を挙げることができ、これらの2種以上の混合物を用いてもよい。より低温で軟化してシャットダウンさせる意味で、ポリエチレンを含有することが好ましい。ポリエチレンとして、具体的には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状ポリエチレン等のポリエチレンを挙げることができ、分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンを挙げることもできる。多孔質フィルムの突刺し強度をより高める意味では、該フィルムを構成する熱可塑性樹脂は、少なくとも超高分子量ポリエチレンを含有することが好ましい。また、多孔質フィルムの製造面において、熱可塑性樹脂は、低分子量(重量平均分子量1万以下)のポリオレフィンからなるワックスを含有することが好ましい場合もある。   What is necessary is just to select the thermoplastic resin which does not melt | dissolve in the electrolyte solution in a nonaqueous electrolyte secondary battery. Specific examples include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and thermoplastic polyurethane resins, and a mixture of two or more of these may be used. It is preferable to contain polyethylene in the sense of softening and shutting down at a lower temperature. Specific examples of the polyethylene include polyethylene such as low density polyethylene, high density polyethylene, and linear polyethylene, and ultra high molecular weight polyethylene having a molecular weight of 1,000,000 or more. In the sense of further increasing the puncture strength of the porous film, the thermoplastic resin constituting the film preferably contains at least ultrahigh molecular weight polyethylene. In addition, in terms of production of the porous film, the thermoplastic resin may preferably contain a wax made of polyolefin having a low molecular weight (weight average molecular weight of 10,000 or less).

また、積層フィルムにおける多孔質フィルムの厚みは、通常、3〜30μmであり、さらに好ましくは3〜25μmである。また、本発明において、積層フィルムの厚みとしては、通常40μm以下、好ましくは、20μm以下である。また、耐熱多孔層の厚みをA(μm)、多孔質フィルムの厚みをB(μm)としたときには、A/Bの値が、0.1以上1以下であることが好ましい。   Moreover, the thickness of the porous film in a laminated | multilayer film is 3-30 micrometers normally, More preferably, it is 3-25 micrometers. In the present invention, the thickness of the laminated film is usually 40 μm or less, preferably 20 μm or less. Moreover, when the thickness of the heat resistant porous layer is A (μm) and the thickness of the porous film is B (μm), the value of A / B is preferably 0.1 or more and 1 or less.

また、耐熱多孔層が、耐熱樹脂を含有する場合には、耐熱多孔層は、1種以上のフィラーを含有していてもよい。フィラーは、その材質として、有機粉末、無機粉末またはこれらの混合物のいずれから選ばれるものであってもよい。フィラーを構成する粒子は、その平均粒子径が、0.01μm以上1μm以下であることが好ましい。   Moreover, when the heat resistant porous layer contains a heat resistant resin, the heat resistant porous layer may contain one or more fillers. The filler may be selected from organic powder, inorganic powder, or a mixture thereof as the material thereof. The particles constituting the filler preferably have an average particle size of 0.01 μm or more and 1 μm or less.

前記有機粉末としては、例えば、スチレン、ビニルケトン、アクリロニトリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸メチル等の単独あるいは2種類以上の共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素系樹脂;メラミン樹脂;尿素樹脂;ポリオレフィン;ポリメタクリレート等の有機物からなる粉末が挙げられる。該有機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの有機粉末の中でも、化学的安定性の点で、ポリテトラフルオロエチレン粉末が好ましい。   Examples of the organic powder include styrene, vinyl ketone, acrylonitrile, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, and methyl acrylate, or a copolymer of two or more kinds, polytetrafluoroethylene, 4 fluorine. Examples include fluorine-containing resins such as fluorinated ethylene-6-propylene-propylene copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride; melamine resin; urea resin; polyolefin; and powders made of organic substances such as polymethacrylate. . The organic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these organic powders, polytetrafluoroethylene powder is preferable from the viewpoint of chemical stability.

前記無機粉末としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等の無機物からなる粉末が挙げられ、これらの中でも、導電性の低い無機物からなる粉末が好ましく用いられる。具体的に例示すると、アルミナ、シリカ、二酸化チタン、または炭酸カルシウム等からなる粉末が挙げられる。該無機粉末は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。これらの無機粉末の中でも、化学的安定性の点で、アルミナ粉末が好ましい。ここで、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であることがより好ましく、さらにより好ましいのは、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子であり、その一部または全部が略球状のアルミナ粒子である実施形態である。因みに、耐熱多孔層が、無機粉末から形成される場合には、上記例示の無機粉末を用いればよく、必要に応じてバインダーと混ぜて用いればよい。   Examples of the inorganic powder include powders made of inorganic substances such as metal oxides, metal nitrides, metal carbides, metal hydroxides, carbonates, sulfates, etc. Among these, they are made of inorganic substances having low conductivity. Powder is preferably used. Specific examples include powders made of alumina, silica, titanium dioxide, calcium carbonate, or the like. The inorganic powder may be used alone or in combination of two or more. Among these inorganic powders, alumina powder is preferable from the viewpoint of chemical stability. Here, it is more preferable that all of the particles constituting the filler are alumina particles, and it is even more preferable that all of the particles constituting the filler are alumina particles, and part or all of them are substantially spherical alumina particles. It is embodiment which is. Incidentally, when the heat-resistant porous layer is formed from an inorganic powder, the inorganic powder exemplified above may be used, and may be mixed with a binder as necessary.

耐熱多孔層が耐熱樹脂を含有する場合のフィラーの含有量としては、フィラーの材質の比重にもよるが、例えば、フィラーを構成する粒子のすべてがアルミナ粒子である場合には、耐熱多孔層の総重量を100としたとき、フィラーの重量は、通常5以上95以下であり、20以上95以下であることが好ましく、より好ましくは30以上90以下である。これらの範囲は、フィラーの材質の比重により、適宜設定できる。   The filler content when the heat-resistant porous layer contains a heat-resistant resin depends on the specific gravity of the filler material. For example, when all of the particles constituting the filler are alumina particles, When the total weight is 100, the weight of the filler is usually 5 or more and 95 or less, preferably 20 or more and 95 or less, more preferably 30 or more and 90 or less. These ranges can be appropriately set depending on the specific gravity of the filler material.

フィラーの形状については、略球状、板状、柱状、針状、ウィスカー状、繊維状等が挙げられ、いずれの粒子も用いることができるが、均一な孔を形成しやすいことから、略球状粒子であることが好ましい。略球状粒子としては、粒子のアスペクト比(粒子の長径/粒子の短径)が1以上1.5以下の範囲の値である粒子が挙げられる。粒子のアスペクト比は、電子顕微鏡写真により測定することができる。   Examples of the shape of the filler include a substantially spherical shape, a plate shape, a columnar shape, a needle shape, a whisker shape, and a fibrous shape, and any particle can be used. It is preferable that Examples of the substantially spherical particles include particles having a particle aspect ratio (particle major axis / particle minor axis) in the range of 1 to 1.5. The aspect ratio of the particles can be measured by an electron micrograph.

本発明において、セパレータは、イオン透過性との観点から、ガーレー法による透気度において、透気度が50〜300秒/100ccであることが好ましく、50〜200秒/100ccであることがさらに好ましい。また、セパレータの空孔率は、通常30〜80体積%、好ましくは40〜70体積%である。セパレータは空孔率の異なるセパレータを積層したものであってもよい。   In the present invention, from the viewpoint of ion permeability, the separator preferably has an air permeability of 50 to 300 seconds / 100 cc, more preferably 50 to 200 seconds / 100 cc in terms of air permeability by the Gurley method. preferable. Moreover, the porosity of a separator is 30-80 volume% normally, Preferably it is 40-70 volume%. The separator may be a laminate of separators having different porosity.

二次電池において、電解液は、通常、電解質を含有する有機溶媒からなる。電解質としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LIBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252、LiN(SO2CF3)(COCF3)、Li(C49SO3)、LiC(SO2CF33、Li210Cl10、LiBOB(ここで、BOBは、bis(oxalato)borateのことである。)、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4などのリチウム塩が挙げられ、これらの2種以上の混合物を使用してもよい。リチウム塩として、通常、これらの中でもフッ素を含むLiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32およびLiC(SO2CF33からなる群から選ばれた少なくとも1種を含むものを用いる。 In the secondary battery, the electrolytic solution is usually composed of an organic solvent containing an electrolyte. Examples of the electrolyte include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LIBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (COCF 3 ), Li (C 4 F 9 SO 3 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiBOB (where BOB is bis (oxalato) borate). ), Lithium salts such as lower aliphatic carboxylic acid lithium salts and LiAlCl 4, and a mixture of two or more of these may be used. The lithium salt is usually selected from the group consisting of LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiC (SO 2 CF 3 ) 3 containing fluorine among these. Those containing at least one selected are used.

また前記電解液において、有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、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、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物、または上記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入したものを用いることができるが、通常はこれらのうちの二種以上を混合して用いる。中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネート、または環状カーボネートとエーテル類の混合溶媒がさらに好ましい。環状カーボネートと非環状カーボネートの混合溶媒としては、動作温度範囲が広く、負荷特性に優れ、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。また、特に優れた安全性向上効果が得られる点で、LiPF6等のフッ素を含むリチウム塩およびフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解液を用いることが好ましい。ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル等のフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、大電流放電特性にも優れており、さらに好ましい。 In the electrolytic solution, examples of the organic solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,2-di ( Carbonates such as methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyl Ethers such as tetrahydrofuran; esters such as methyl formate, methyl acetate and γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetate Amides such as amides; Carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; Sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide and 1,3-propane sultone, or those obtained by further introducing a fluorine substituent into the above organic solvent Usually, two or more of these are mixed and used. Among these, a mixed solvent containing carbonates is preferable, and a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate or cyclic carbonate and ether is more preferable. The mixed solvent of cyclic carbonate and non-cyclic carbonate has a wide operating temperature range, excellent load characteristics, and is hardly decomposable even when a graphite material such as natural graphite or artificial graphite is used as the negative electrode active material. In addition, a mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate is preferable. Further, in view of particularly excellent safety improving effect is obtained, it is preferable to use an electrolytic solution containing an organic solvent having a lithium salt and a fluorine substituent containing fluorine such as LiPF 6. A mixed solvent containing ethers having fluorine substituents such as pentafluoropropyl methyl ether and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether and dimethyl carbonate has excellent high-current discharge characteristics, preferable.

上記の電解液の代わりに固体電解質を用いてもよい。固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖もしくはポリオキシアルキレン鎖の少なくとも1種以上を含む高分子化合物などの有機系高分子電解質を用いることができる。また、高分子化合物に非水電解質溶液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。またLi2S−SiS2、Li2S−GeS2、Li2S−P25、Li2S−B23、Li2S−SiS2−Li3PO4、Li2S−SiS2−Li2SO4などの硫化物を含む無機系固体電解質を用いてもよい。これら固体電解質を用いて、安全性をより高めることができることがある。また、本発明の非水電解質二次電池において、固体電解質を用いる場合には、固体電解質がセパレータの役割を果たす場合もあり、その場合には、セパレータを必要としないこともある。 A solid electrolyte may be used instead of the above electrolytic solution. As the solid electrolyte, for example, an organic polymer electrolyte such as a polyethylene oxide polymer compound, a polymer compound containing at least one of a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain can be used. Moreover, what is called a gel type which hold | maintained the nonaqueous electrolyte solution in the high molecular compound can also be used. The Li 2 S-SiS 2, Li 2 S-GeS 2, Li 2 S-P 2 S 5, Li 2 S-B 2 S 3, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4, Li 2 S-SiS An inorganic solid electrolyte containing a sulfide such as 2- Li 2 SO 4 may be used. Using these solid electrolytes, safety may be further improved. In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, when a solid electrolyte is used, the solid electrolyte may serve as a separator, and in that case, the separator may not be required.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, unless it exceeds the summary of this invention, it is not limited to a following example.

<粉末X線回折測定>
粉末X線回折測定(XRD)は、株式会社リガク製Ultima IVASC-10を用いて行った。測定は、粉末試料を専用の基板に充填し、CuKα線源を用いて、電圧40kV、電流40mAの条件で回折角2θ=10°〜90°の範囲にて行い、粉末X線回折図形を得た。
<BET比表面積測定>
粉末1gを窒素雰囲気中150℃、15分間乾燥した後、マイクロメトリックス製フローソーブII2300を用いて測定した。
<Powder X-ray diffraction measurement>
The powder X-ray diffraction measurement (XRD) was performed using Ultima IVASC-10 manufactured by Rigaku Corporation. The measurement is performed by filling a powder sample on a dedicated substrate and using a CuKα ray source under the conditions of a voltage of 40 kV and a current of 40 mA in a diffraction angle range of 2θ = 10 ° to 90 ° to obtain a powder X-ray diffraction pattern. It was.
<BET specific surface area measurement>
1 g of the powder was dried at 150 ° C. for 15 minutes in a nitrogen atmosphere, and then measured using a Micrometrics Flowsorb II2300.

(実施例1)
ポリプロピレン製ビーカー内で、蒸留水930mlに、水酸化カリウム71.00gを添加、攪拌により溶解し、水酸化カリウムを完全に溶解させ、水酸化カリウム水溶液(アルカリ水溶液)を調製した。また、ガラス製ビーカー内で、蒸留水150mlに、塩化ニッケル(II)六水和物55.86g、塩化マンガン(II)四水和物47.50gおよび塩化鉄(II)4水和物4.97gを添加、攪拌により溶解し、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。前記水酸化カリウム水溶液を攪拌しながら、これに前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を滴下することにより、共沈物を生成させ、共沈物スラリーを得た。また、反応終点のpHを測定したところpHは13であった。
次いで、共沈物スラリーについて、ろ過・蒸留水洗浄を行ない、アルカリ分(KOH)や副生した塩成分(KCl)を除去した後、120℃で乾燥させて乾燥物P1を得た。また、乾燥物P1の組成分析の結果、Ni:Mn:Feのモル比は0.47:0.48:0.05であった。
前記乾燥物(P1)40.00gと水酸化リチウム一水和物21.66gと塩化カリウム12.62gとをボールミルを用いて乾式混合して原料混合物M1を得た。次いで、該原料混合物(M1)40gをアルミナ製焼成容器に入れ、電気管状炉を用いて二酸化炭素濃度6体積%になるよう調整した空気を1L/min供給し、800℃で3.5時間保持し、次いで950℃で1時間焼成を行い、室温まで冷却し、焼成品を得た。次いで、焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、ろ過した後に、300℃で6時間乾燥して、粉末B1を得た。
粉末B1のBET比表面積は、8.7m2/gであった。また、粉末X線回折測定の結果、粉末B1の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であることがわかった。
Example 1
In a polypropylene beaker, 71.00 g of potassium hydroxide was added to 930 ml of distilled water and dissolved by stirring to completely dissolve potassium hydroxide to prepare an aqueous potassium hydroxide solution (alkali aqueous solution). Further, in a glass beaker, 150 ml of distilled water, 55.86 g of nickel (II) chloride hexahydrate, 47.50 g of manganese (II) chloride tetrahydrate and iron (II) chloride tetrahydrate 4. 97 g was added and dissolved by stirring to obtain a nickel-manganese-iron mixed aqueous solution. While stirring the potassium hydroxide aqueous solution, the nickel-manganese-iron mixed aqueous solution was added dropwise thereto to produce a coprecipitate, thereby obtaining a coprecipitate slurry. Further, the pH at the end of the reaction was measured and found to be 13.
Next, the coprecipitate slurry was filtered and washed with distilled water to remove alkali components (KOH) and by-product salt components (KCl), and then dried at 120 ° C. to obtain a dried product P 1 . As a result of the composition analysis of the dried product P 1 , the molar ratio of Ni: Mn: Fe was 0.47: 0.48: 0.05.
40.00 g of the dried product (P 1 ), 21.66 g of lithium hydroxide monohydrate, and 12.62 g of potassium chloride were dry-mixed using a ball mill to obtain a raw material mixture M 1 . Next, 40 g of the raw material mixture (M 1 ) was placed in an alumina firing vessel, and air adjusted to a carbon dioxide concentration of 6% by volume using an electric tubular furnace was supplied at 1 L / min, and at 800 ° C. for 3.5 hours. This was held and then fired at 950 ° C. for 1 hour and cooled to room temperature to obtain a fired product. Then, the fired product was pulverized, washed with distilled water by decantation, after filtration, and dried 6 hours at 300 ° C., to obtain a powder B 1.
The BET specific surface area of the powder B 1 was 8.7 m 2 / g. As a result of the powder X-ray diffraction measurement, it was found that the crystal structure of the powder B 1 was a crystal structure belonging to the R-3m space group.

(実施例2)
実施例1にて作製した原料混合物(M1)40gをアルミナ製焼成容器に入れ、電気管状炉を用いて二酸化炭素濃度6体積%になるよう調整した空気を1L/min供給し、950℃で1時間焼成し、次いで800℃で3.5時間保持を行い、室温まで冷却し、焼成品を得た。次いで、焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、ろ過した後に、300℃で6時間乾燥して、粉末B2を得た。
粉末B2のBET比表面積は、8.2m2/gであった。また、粉末X線回折測定の結果、粉末B2の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であることがわかった。
(Example 2)
40 g of the raw material mixture (M 1 ) produced in Example 1 was put in an alumina firing vessel, and air adjusted to a carbon dioxide concentration of 6% by volume using an electric tubular furnace was supplied at 1 L / min, at 950 ° C. It baked for 1 hour and then held at 800 ° C. for 3.5 hours and cooled to room temperature to obtain a baked product. Then, the fired product was pulverized, washed with distilled water by decantation, after filtration, and dried 6 hours at 300 ° C., to obtain a powder B 2.
The BET specific surface area of the powder B 2 was 8.2 m 2 / g. As a result of the powder X-ray diffraction measurement, it was found that the crystal structure of the powder B 2 was a crystal structure belonging to the R-3m space group.

(実施例3)
実施例1にて作製した原料混合物(M1)40gをアルミナ製焼成容器に入れ、電気管状炉を用いて二酸化炭素濃度6体積%になるよう調整した空気を1L/min供給し、800℃で6時間焼成を行い、室温まで冷却し、焼成品を得た。次いで、焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、ろ過した後に、300℃で6時間乾燥して、粉末B3を得た。
粉末B3のBET比表面積は、19.8m2/gであった。また、粉末X線回折測定の結果、粉末B3の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であることがわかった。
(Example 3)
40 g of the raw material mixture (M 1 ) prepared in Example 1 was put in an alumina firing vessel, and air adjusted to a carbon dioxide concentration of 6% by volume using an electric tubular furnace was supplied at 1 L / min, at 800 ° C. Firing was performed for 6 hours, and the mixture was cooled to room temperature to obtain a fired product. Then, the fired product was pulverized, washed with distilled water by decantation, after filtration, and dried 6 hours at 300 ° C., to obtain a powder B 3.
The BET specific surface area of the powder B 3 was 19.8 m 2 / g. As a result of the powder X-ray diffraction measurement, the crystal structure of the powder B 3 was found to be a crystal structure belonging to the R-3m space group.

(実施例4)
実施例1にて作製した原料混合物(M1)40gをアルミナ製焼成容器に入れ、電気管状炉を用いて二酸化炭素濃度6体積%になるよう調整した空気を1L/min供給し、700℃で6時間焼成を行い、室温まで冷却し、焼成品を得た。次いで、焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、ろ過した後に、300℃で6時間乾燥して、粉末B4を得た。
粉末B4のBET比表面積は、22.4m2/gであった。また、粉末X線回折測定の結果、粉末B4の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であることがわかった。
Example 4
40 g of the raw material mixture (M 1 ) prepared in Example 1 was put in an alumina firing container, and air adjusted to a carbon dioxide concentration of 6% by volume using an electric tubular furnace was supplied at 1 L / min, at 700 ° C. Firing was performed for 6 hours, and the mixture was cooled to room temperature to obtain a fired product. Then, the fired product was pulverized, washed with distilled water by decantation, after filtration, and dried 6 hours at 300 ° C., to obtain a powder B 4.
The BET specific surface area of the powder B 4 was 22.4 m 2 / g. As a result of the powder X-ray diffraction measurement, the crystal structure of the powder B 4 was found to be a crystal structure belonging to the R-3m space group.

(比較例1)
実施例1にて作製した原料混合物(M1)40gをアルミナ製焼成容器に入れ、電気管状炉を用いて二酸化炭素濃度6体積%になるよう調整した空気を1L/min供給し、600℃で6時間焼成を行い、室温まで冷却し、焼成品を得た。次いで、焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、ろ過した後に、300℃で6時間乾燥して、粉末B5を得た。
粉末B5のBET比表面積は、30.7m2/gであった。また、粉末X線回折測定の結果、粉末B5の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であることがわかった。
(Comparative Example 1)
40 g of the raw material mixture (M 1 ) prepared in Example 1 was put in an alumina firing vessel, and air adjusted to a carbon dioxide concentration of 6% by volume using an electric tubular furnace was supplied at 1 L / min, at 600 ° C. Firing was performed for 6 hours, and the mixture was cooled to room temperature to obtain a fired product. Then, the fired product was pulverized, washed with distilled water by decantation, after filtration, and dried 6 hours at 300 ° C., to obtain a powder B 5.
The BET specific surface area of the powder B 5 was 30.7 m 2 / g. As a result of the powder X-ray diffraction measurement, the crystal structure of the powder B 5 was found to be a crystal structure belonging to the R-3m space group.

(参考例1)
実施例1にて作製した原料混合物(M1)40gをアルミナ製焼成容器に入れ、電気管状炉を用いて、二酸化炭素濃度の調整を行っていない空気を1L/min供給し、800℃で6時間焼成を行い、室温まで冷却し、焼成品を得た。次いで、焼成品を粉砕し、蒸留水でデカンテーションによる洗浄を行い、ろ過した後に、300℃で6時間乾燥して、粉末B6を得た。
粉末B6のBET比表面積は、6.4m2/gであった。また、粉末X線回折測定の結果、粉末B6の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であることがわかった。
(Reference Example 1)
40 g of the raw material mixture (M 1 ) produced in Example 1 was put in an alumina firing vessel, and air that had not been adjusted in carbon dioxide concentration was supplied at 1 L / min using an electric tubular furnace, and 6 at 800 ° C. Time firing was performed and the mixture was cooled to room temperature to obtain a fired product. Then, the fired product was pulverized, washed with distilled water by decantation, after filtration, and dried 6 hours at 300 ° C., to obtain a powder B 6.
The BET specific surface area of the powder B 6 was 6.4 m 2 / g. As a result of powder X-ray diffraction measurement, it was found that the crystal structure of the powder B 6 was a crystal structure belonging to the R-3m space group.

(実施例5)
攪拌槽内で、水酸化カリウム100重量部を、蒸留水538重量部に、添加、攪拌により溶解し、水酸化カリウムを完全に溶解させ、水酸化カリウム水溶液(アルカリ水溶液)を調整した。
また、別の攪拌槽内で、蒸留水138重量部に、塩化ニッケル(II)六水和物51.5重量部、塩化マンガン(II)四水和物43.9重量部および塩化鉄(II)四水和物4.6重量部を添加、攪拌により溶解し、ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液を得た。
次いで、別の攪拌槽に、蒸留水215重量部と前記水酸化カリウム水溶液24.7重量部を仕込んだ後、液温度を30℃にて、攪拌しながら、前記水酸化カリウム水溶液165重量部と前記ニッケル−マンガン−鉄混合水溶液100重量部を滴下することにより、共沈物が生成し、共沈物スラリーを得た。反応終点のpHを測定したところ、pHは13であった。
次いで、共沈物スラリー100重量部をフィルタープレス(「ロールフィット フィルタープレス ドライヤー」、販売元:株式会社 ユーロテック)にて、圧力0.4MPaG、室温下で、ろ過を50分間掛けて行なった後、蒸留水を室温下、洗浄圧力0.4〜0.6MPaGにて供給し、水洗を行った。水洗後、圧搾圧力0.7MPaGにて、15分間の圧搾を行った。次いで、フィルタープレス内を圧力10kPaの真空とし、フィルタープレスの各ろ室のジャケットに90℃温水を通水して、170分間、予備乾燥を行ない、ウェットケーク3.73重量部を回収した。この時のウェットケークの含水率は湿潤基準で13.3%であった。
なお、「湿潤基準」の含水率は、ウェットケーク中に含まれる水の重量を、ウェットケークの重量(水と固形分の合計重量)で除して算出されるもの(=水重量/(水重量+固形分重量)×100)である。
(Example 5)
In a stirring tank, 100 parts by weight of potassium hydroxide was added to 538 parts by weight of distilled water and dissolved by stirring to completely dissolve potassium hydroxide, thereby preparing an aqueous potassium hydroxide solution (alkaline aqueous solution).
In another stirring tank, 138 parts by weight of distilled water, 51.5 parts by weight of nickel (II) chloride hexahydrate, 43.9 parts by weight of manganese (II) chloride tetrahydrate and iron chloride (II) ) 4.6 parts by weight of tetrahydrate was added and dissolved by stirring to obtain a nickel-manganese-iron mixed aqueous solution.
Next, after adding 215 parts by weight of distilled water and 24.7 parts by weight of the aqueous potassium hydroxide solution to another stirring tank, 165 parts by weight of the aqueous potassium hydroxide solution with stirring at a liquid temperature of 30 ° C. By adding 100 parts by weight of the nickel-manganese-iron mixed aqueous solution dropwise, a coprecipitate was generated to obtain a coprecipitate slurry. When the pH at the end of the reaction was measured, the pH was 13.
Next, 100 parts by weight of the coprecipitate slurry was filtered with a filter press (“Roll Fit Filter Press Dryer”, distributor: Eurotech Co., Ltd.) under a pressure of 0.4 MPaG and room temperature for 50 minutes. Distilled water was supplied at a washing pressure of 0.4 to 0.6 MPaG at room temperature to perform washing with water. After washing with water, pressing was performed at a pressing pressure of 0.7 MPaG for 15 minutes. Next, the inside of the filter press was evacuated to a pressure of 10 kPa, 90 ° C. warm water was passed through the jacket of each filter chamber, and preliminary drying was performed for 170 minutes to recover 3.73 parts by weight of the wet cake. The moisture content of the wet cake at this time was 13.3% on a wet basis.
The moisture content of “wet standard” is calculated by dividing the weight of water contained in the wet cake by the weight of the wet cake (the total weight of water and solids) (= water weight / (water Weight + solids weight) × 100).

前記ウェットケークを棚段乾燥機にて120℃で乾燥後、解砕機にて解砕して、乾燥物P2を得た。また、P2の組成分析の結果、Ni:Mn:Feのモル比は0.47:0.48:0.05であった。
前記乾燥物(P2)100重量部と炭酸リチウム52.1重量部と炭酸カリウム14.3重量部とをボールミルを用いて、乾式混合して、原料混合物M2を得た。次いで、該混合物M2を多孔質セラミック製焼成容器に1.8kg入れ、LPGを燃料とし、その火炎を炉内に導入し熱源としたガス焼成炉(高砂工業製 2m3シャトルキルン)を用いて860℃、6時間保持で焼成を行った。焼成時の雰囲気は、酸素濃度11〜13体積%、二酸化炭素6〜8体積%であった。
焼成終了後、室温まで冷却して、焼成品を得た。これを粉砕し、蒸留水でろ過ならびに洗浄を行ない、300℃で6時間乾燥して、粉末B7を得た。
粉末B7のBET比表面積は10.4m2/gであった。粉末B7の結晶構造は、R−3mの空間群に帰属される結晶構造であることが分かった。
The wet cake was dried at 120 ° C. with a shelf dryer and then crushed with a crusher to obtain a dried product P 2 . As a result of the composition analysis of P 2 , the molar ratio of Ni: Mn: Fe was 0.47: 0.48: 0.05.
100 parts by weight of the dried product (P 2 ), 52.1 parts by weight of lithium carbonate, and 14.3 parts by weight of potassium carbonate were dry-mixed using a ball mill to obtain a raw material mixture M 2 . Next, 1.8 kg of the mixture M 2 was put into a porous ceramic firing vessel, LPG was used as a fuel, and the flame was introduced into the furnace, and a gas firing furnace (Takasago Industrial 2m 3 shuttle kiln) was used. Firing was performed at 860 ° C. for 6 hours. The atmosphere during firing was an oxygen concentration of 11 to 13% by volume and carbon dioxide of 6 to 8% by volume.
After the completion of firing, the product was cooled to room temperature to obtain a fired product. It was ground, subjected to filtration and washed with distilled water and dried for 6 hours at 300 ° C., to obtain a powder B 7.
BET specific surface area of the powder B 7 was 10.4 m 2 / g. The crystal structure of the powder B 7 was found to be a crystal structure belonging to the R-3m space group.

<非水電解質二次電池の作製>
作製した粉末B1〜B7を正極活物質として使用したコイン型の非水電解質二次電池を作製し、充放電試験を実施した。
正極活物質(粉末B1〜B7)と導電材(アセチレンブラックと黒鉛を9:1(重量比)で混合したもの)の混合物に、バインダーとしてPVdFのN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPということがある。)溶液を、活物質:導電材:バインダー=87:10:3(重量比)の組成となるように加えて混練することによりペーストとし、集電体となる厚さ40μmのAl箔に該ペーストを塗布して150℃で8時間真空乾燥を行い、正極を得た。
得られた正極に、電解液としてエチレンカーボネート(以下、ECということがある。)とジメチルカーボネート(以下、DMCということがある。)とエチルメチルカーボネート(以下、EMCということがある。)の30:35:35(体積比)混合液にLiPF6を1モル/リットルとなるように溶解したもの(以下、LiPF6/EC+DMC+EMCと表すことがある。)、セパレータとして積層フィルムを、また、負極として金属リチウムを組み合わせてコイン型電池(R2032)を作製した。
上記のコイン型電池を用いて、25℃保持下、以下に示す条件で充放電試験を実施した。結果を表1に示す。
<Preparation of nonaqueous electrolyte secondary battery>
A coin-type non-aqueous electrolyte secondary battery using the produced powders B 1 to B 7 as a positive electrode active material was produced, and a charge / discharge test was performed.
To a mixture of a positive electrode active material (powder B 1 to B 7 ) and a conductive material (a mixture of acetylene black and graphite at 9: 1 (weight ratio)), N-methyl-2-pyrrolidone of PVdF (hereinafter referred to as “binder”) is used. NMP.) The solution is added to the composition of active material: conductive material: binder = 87: 10: 3 (weight ratio) and kneaded to obtain a paste, and the thickness is 40 μm to be a current collector. The paste was applied to an Al foil and vacuum dried at 150 ° C. for 8 hours to obtain a positive electrode.
To the obtained positive electrode, 30 of ethylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as EC), dimethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as DMC) and ethyl methyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as EMC) as electrolytes. : 35:35 (volume ratio) LiPF 6 dissolved in a mixed solution to 1 mol / liter (hereinafter sometimes referred to as LiPF 6 / EC + DMC + EMC), a laminated film as a separator, and a negative electrode A coin-type battery (R2032) was manufactured by combining metallic lithium.
Using the above coin-type battery, a charge / discharge test was performed under the conditions shown below while maintaining at 25 ° C. The results are shown in Table 1.

<充放電試験>
充電最大電圧4.3V、充電時間8時間、充電電流0.176mA/cm2
放電時は放電最小電圧を3.0Vで一定とし、各サイクルにおける放電電流を下記のように変えて放電を行った。各サイクルおける放電による放電容量が高ければ高いほど、高出力を示すことを意味する。
1サイクル目の放電(0.2C):放電電流0.176mA/cm2
2サイクル目の放電(1C) :放電電流0.879mA/cm2
3サイクル目の放電(5C) :放電電流4.40mA/cm2
<Charge / discharge test>
Maximum charging voltage 4.3V, charging time 8 hours, charging current 0.176 mA / cm 2
During discharge, the minimum discharge voltage was kept constant at 3.0 V, and discharge was performed by changing the discharge current in each cycle as follows. Higher discharge capacity due to discharge in each cycle means higher output.
First cycle discharge (0.2 C): discharge current 0.176 mA / cm 2
Second cycle discharge (1C): discharge current 0.879 mA / cm 2
3rd cycle discharge (5C): discharge current 4.40 mA / cm 2

Figure 0004937405
Figure 0004937405

本発明の製造方法によれば、空気中の二酸化炭素濃度より高濃度の二酸化炭素を含む焼成雰囲気においても、非水電解質二次電池の正極活物質として好適に使用できるリチウム複合金属酸化物を製造することができる。製造されたリチウム複合金属酸化物を正極活物質に使用した非水電解質二次電池は充放電特性に優れ極めて有用となる。   According to the production method of the present invention, a lithium composite metal oxide that can be suitably used as a positive electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery is produced even in a firing atmosphere containing carbon dioxide at a concentration higher than the concentration of carbon dioxide in the air. can do. A non-aqueous electrolyte secondary battery using the produced lithium composite metal oxide as a positive electrode active material has excellent charge / discharge characteristics and is extremely useful.

Claims (8)

リチウム化合物と、Ni金属またはその化合物と、Mn及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素からなる金属またはその化合物とを混合し、得られた原料混合物を二酸化炭素濃度1体積%以上15体積%以下の雰囲気下、630℃以上で焼成することを特徴とするリチウム複合金属酸化物の製造方法。   A lithium compound, Ni metal or a compound thereof, and a metal composed of one or more transition metal elements selected from the group consisting of Mn and Fe or a compound thereof are mixed, and the obtained raw material mixture is mixed with a carbon dioxide concentration of 1% by volume. A method for producing a lithium composite metal oxide, comprising firing at 630 ° C. or higher in an atmosphere of 15 volume% or less. リチウム化合物と、Ni金属またはその化合物と、Mn、Ti、Cr及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素からなる金属またはその化合物とを混合し、得られた原料混合物を二酸化炭素濃度1体積%以上15体積%以下の雰囲気下、630℃以上で、燃焼ガスの火炎を熱源としたガス炉で焼成することを特徴とするリチウム複合金属酸化物の製造方法。 Dioxide and a lithium compound, a Ni metal or its compound, Mn, T i, by mixing a metal or a compound consisting of one or more transition metal elements selected from the group consisting of Cr and Fe, the obtained raw material mixture A method for producing a lithium composite metal oxide, comprising firing in a gas furnace using a combustion gas flame as a heat source at 630 ° C. or higher in an atmosphere having a carbon concentration of 1% by volume to 15% by volume. リチウム化合物と、Ni金属またはその化合物と、Mn、Ti、Cr及びFeからなる群から選ばれる1種以上の遷移金属元素からなる金属またはその化合物とを混合し、得られた原料混合物を二酸化炭素濃度1体積%以上15体積%以下の雰囲気下、630℃以上で焼成するリチウム複合金属酸化物の製造方法であって、
前記原料混合物が、Na、K、Rb、Cs、Ca、Mg、Sr及びBaからなる群から選ばれる1種以上の元素の炭酸塩、硫酸塩及び塩化物からなる群から選ばれる1種以上の化合物からなる反応促進剤を含有することを特徴とするリチウム複合金属酸化物の製造方法。
Dioxide and a lithium compound, a Ni metal or its compound, Mn, T i, by mixing a metal or a compound consisting of one or more transition metal elements selected from the group consisting of Cr and Fe, the obtained raw material mixture A method for producing a lithium composite metal oxide that is fired at 630 ° C. or higher in an atmosphere having a carbon concentration of 1% by volume to 15% by volume,
The raw material mixture is one or more selected from the group consisting of carbonates, sulfates and chlorides of one or more elements selected from the group consisting of Na, K, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr and Ba. A method for producing a lithium composite metal oxide, comprising a reaction accelerator comprising a compound.
遷移金属元素がMnおよびFeであり、反応促進剤が炭酸塩である請求項3に記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite metal oxide according to claim 3, wherein the transition metal elements are Mn and Fe, and the reaction accelerator is a carbonate. 燃焼ガスの火炎を熱源としたガス炉で前記原料混合物を焼成する請求項3または請求項4に記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite metal oxide according to claim 3 or 4, wherein the raw material mixture is fired in a gas furnace using a flame of combustion gas as a heat source. 前記焼成における酸素濃度が、酸素濃度1体積%以上50体積%以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite metal oxide according to any one of claims 1 to 5, wherein an oxygen concentration in the firing is an oxygen concentration of 1 vol% or more and 50 vol% or less. 630℃以上での焼成時間が、0.5時間以上24時間以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite metal oxide according to any one of claims 1 to 6, wherein a firing time at 630 ° C or more is 0.5 hours or more and 24 hours or less. さらに、焼成温度よりも30℃以上低い温度であって600℃以上の温度で保持する工程を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のリチウム複合金属酸化物の製造方法。   The method for producing a lithium composite metal oxide according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step of holding at a temperature lower than the firing temperature by 30 ° C or higher and at a temperature of 600 ° C or higher.
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