JP4954440B2 - Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, cathode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, cathode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP4954440B2
JP4954440B2 JP2003369093A JP2003369093A JP4954440B2 JP 4954440 B2 JP4954440 B2 JP 4954440B2 JP 2003369093 A JP2003369093 A JP 2003369093A JP 2003369093 A JP2003369093 A JP 2003369093A JP 4954440 B2 JP4954440 B2 JP 4954440B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
active material
lithium
composite oxide
electrode active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003369093A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005135691A (en
Inventor
良文 宮本
卓朗 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Corp
Original Assignee
Nichia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Corp filed Critical Nichia Corp
Priority to JP2003369093A priority Critical patent/JP4954440B2/en
Publication of JP2005135691A publication Critical patent/JP2005135691A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4954440B2 publication Critical patent/JP4954440B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」ともいう。)、非水電解質二次電池用正極(以下、単に「正極」ともいう。)および非水電解質二次電池に関する。詳しくは、電池特性が非常に向上した、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as “positive electrode active material”), a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter simply referred to as “positive electrode”). And a non-aqueous electrolyte secondary battery. Specifically, the present invention relates to a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure in which battery characteristics are greatly improved.

非水電解質二次電池は、従来のニッケルカドミウム二次電池などに比べて作動電圧が高く、かつエネルギー密度が高いという特徴を有し、電子機器の電源として広く利用されている。この非水電解質二次電池の正極活物質としてはLiCoO、LiNiO、LiMn等に代表されるリチウム遷移金属複合酸化物が用いられている。
なかでもLiMnは、構成元素であるマンガンが資源として多量に存在するため、原料が安価に入手しやすい。また環境に対する負荷も少ないという特徴がある。更にデインターカレーション反応によって、結晶中のLiイオンが全量脱離しても、結晶構造が安定に存在する。このためLiCoOおよびLiNiOに比べて、LiMnを用いた非水電解質二次電池は、満充電状態での熱安定性に優れる。
Nonaqueous electrolyte secondary batteries are characterized by a higher operating voltage and higher energy density than conventional nickel cadmium secondary batteries, and are widely used as power sources for electronic devices. As the positive electrode active material of this non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium transition metal composite oxides typified by LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 and the like are used.
In particular, LiMn 2 O 4 is easily available as a raw material at low cost because manganese, which is a constituent element, is present in a large amount as a resource. In addition, there is a feature that the load on the environment is small. Furthermore, even if all the Li ions in the crystal are desorbed by the deintercalation reaction, the crystal structure exists stably. For this reason, compared with LiCoO 2 and LiNiO 2 , the nonaqueous electrolyte secondary battery using LiMn 2 O 4 is excellent in thermal stability in a fully charged state.

上述したような利点を有するLiMnを用いた非水電解質二次電池は、従来、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等に代表されるモバイル電子機器の用途に用いられてきており、これらの用途にとって十分な電池特性を発揮していた。
しかしながら、現在では、モバイル電子機器は、さまざまな機能が付与される等の高機能化や、高温や低温での使用等のため、要求特性がより一層厳しいものとなっている。また、電気自動車用バッテリー等の電源への応用が期待されている。
したがって、これまでの非水電解質二次電池では、十分な電池特性が得られず、更なる改良が求められている。
Non-aqueous electrolyte secondary batteries using LiMn 2 O 4 having the advantages as described above have been used for mobile electronic devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, etc. Battery characteristics sufficient for these applications were exhibited.
However, at present, the required characteristics of mobile electronic devices are becoming more severe due to high functionality such as various functions added and use at high and low temperatures. In addition, application to power sources such as batteries for electric vehicles is expected.
Therefore, conventional non-aqueous electrolyte secondary batteries cannot obtain sufficient battery characteristics, and further improvements are required.

特許文献1には、平均粒径が5μm以上30μm以下であり、且つ平均粒径に対する粒径分布幅が±20%以下である正極活物質粒子を正極に使用することが記載されている。そして、この正極活物質粒子により放電容量及びサイクル特性を向上させることが可能であることが記載されている。   Patent Document 1 describes that positive electrode active material particles having an average particle size of 5 μm or more and 30 μm or less and a particle size distribution width with respect to the average particle size of ± 20% or less are used for the positive electrode. It is described that the discharge capacity and cycle characteristics can be improved by the positive electrode active material particles.

しかしながら、この正極活物質粒子では、より一層厳しい使用環境下において十分な放電容量が得られなかった。また、この正極活物質粒子では、高温特性を向上させることはできず、ドライアウトを防止することもできなかった。   However, with this positive electrode active material particle, a sufficient discharge capacity could not be obtained in a more severe use environment. Moreover, with this positive electrode active material particle, the high temperature characteristics could not be improved, and dryout could not be prevented.

特開平10−162826号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-162826

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

本発明は、以下の(1)〜(7)を提供する。   The present invention provides the following (1) to (7).

(1)少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、少なくとも、
一次粒子からなり、該一次粒子径が、0.1〜5μmである第1のリチウム遷移金属複合酸化物、および
一次粒子の凝集体である二次粒子からなり、該一次粒子径が、0.1〜5μmである第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有するとともに、
前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物よりも小さい、非水電解質二次電池用正極活物質。
(1) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure,
The lithium transition metal composite oxide is at least
It consists of primary particles, the first lithium transition metal composite oxide having a primary particle diameter of 0.1 to 5 μm, and secondary particles that are aggregates of primary particles. Having a second lithium transition metal composite oxide of 1-5 μm,
The positive active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the first lithium transition metal composite oxide is smaller than the second lithium transition metal composite oxide.

(2)前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の二次粒子の中位径は、10〜40μmである(1)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (2) The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to (1), wherein the median diameter of secondary particles of the second lithium transition metal composite oxide is 10 to 40 μm.

(3)少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物は、体積基準粒度分布曲線において、
粒子径が0.1〜10μmである第1のリチウム遷移金属複合酸化物、および
粒子径が10〜100μmである第2のリチウム遷移金属複合酸化物とからなり、前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物の相対粒子量の積算値は、5〜35%であるとともに、
前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物は、二次粒子からなる、非水電解質二次電池用正極活物質。
(3) A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure,
The lithium transition metal composite oxide is a volume-based particle size distribution curve,
A first lithium transition metal composite oxide having a particle diameter of 0.1 to 10 μm and a second lithium transition metal composite oxide having a particle diameter of 10 to 100 μm, the first lithium transition metal composite oxide The integrated value of the relative particle amount of the oxide is 5 to 35%,
The second lithium transition metal composite oxide is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising secondary particles.

(4)前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は、0.1〜5μmである(3)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (4) The positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (3), wherein a primary particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide is 0.1 to 5 μm.

(5)前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物の中位径は、10〜40μmである(3)または(4)に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。   (5) The positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to (3) or (4), wherein the median diameter of the second lithium transition metal composite oxide is 10 to 40 μm.

(6)少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤と結着剤を有する非水電解質二次電池用正極であって、
前記正極活物質は、(1)〜(5)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質である、非水電解質二次電池用正極。
(6) A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a positive electrode active material having a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure, a conductive agent, and a binder,
The positive electrode active material is a positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, which is the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (5).

(7)(1)〜(5)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質を正極活物質として用いた正極活物質層を帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状正極と、
金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物を負極活物質として用いた負極活物質層を帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状負極と、
帯状セパレータとを具備し、
前記帯状正極と前記帯状負極とを前記帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、前記帯状正極と前記帯状負極との間に前記帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成してなる非水電解質二次電池。
(7) A positive electrode active material layer using the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (5) as a positive electrode active material is formed on at least one surface of a strip-shaped positive electrode current collector. A belt-like positive electrode constituted by:
Constructed by forming a negative electrode active material layer using a metallic lithium, lithium alloy, carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, or a compound capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material on at least one surface of a strip-shaped negative electrode current collector A strip-shaped negative electrode,
A strip separator,
A spiral-type winding in which the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode are wound a plurality of times in a state of being laminated via the strip-shaped separator, and the strip-shaped separator is interposed between the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a body.

極板密度の向上は、単位体積当たりの充放電容量の向上に大きく関係している。極板密度が向上すれば、単位体積当たりの充放電容量も向上する。極板密度はプレス圧を上げることで向上させることができる。
しかし、プレス圧を上げればリチウム遷移金属複合酸化物の粒子が壊れ、微粉が発生し、遷移金属が溶出し、ドライアウトという電解液の液枯れを引き起こす。ドライアウトは、電池特性低下の最大の原因となる。
このドライアウトを防止するためには粒径を大きくすることが好ましいが、大粒子のリチウム遷移金属複合酸化物は、極板密度が低い。
したがって、極板密度の向上とドライアウトの防止はトレードオフの関係にある。
また、プレス圧の上昇によるリチウム遷移金属複合酸化物粒子の微粉の発生、および遷移金属の溶出により、高温特性が劣化する。
The improvement of the electrode plate density is greatly related to the improvement of the charge / discharge capacity per unit volume. If the electrode plate density is improved, the charge / discharge capacity per unit volume is also improved. The electrode plate density can be improved by increasing the pressing pressure.
However, when the press pressure is increased, the particles of the lithium transition metal composite oxide are broken, fine powder is generated, the transition metal is eluted, and dry-out of the electrolyte solution is caused. Dryout is the largest cause of battery characteristic degradation.
In order to prevent this dry-out, it is preferable to increase the particle size, but the large-particle lithium transition metal composite oxide has a low electrode plate density.
Therefore, there is a trade-off between improving the electrode plate density and preventing dryout.
Moreover, high temperature characteristics deteriorate due to generation of fine powder of lithium transition metal composite oxide particles due to increase in press pressure and elution of transition metal.

(1)に記載の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物は、一次粒子からなり、この一次粒子径が、0.1〜5μmである第1のリチウム遷移金属複合酸化物と、一次粒子の凝集体である二次粒子からなり、この一次粒子径が、0.1〜5μmである第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する。そして、第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物よりも小さい。
このような構成とすることで、プレス圧を上げて極板密度を向上させても、微粉の発生を防ぐことができ、ドライアウトを防止することができる。これにより、極板密度を向上させるとともに、ドライアウトを防止することができる。また、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の微粉の発生を防止できるため、高温特性も向上する。
In the positive electrode active material according to (1), the lithium transition metal composite oxide is composed of primary particles, and the primary lithium transition metal composite oxide having a primary particle diameter of 0.1 to 5 μm and primary particles And a secondary lithium transition metal composite oxide having a primary particle diameter of 0.1 to 5 μm. The first lithium transition metal composite oxide is smaller than the second lithium transition metal composite oxide.
By setting it as such a structure, even if it raises a press pressure and improves an electrode plate density, generation | occurrence | production of a fine powder can be prevented and dry out can be prevented. Thereby, while improving an electrode plate density, dryout can be prevented. Moreover, since generation | occurrence | production of the fine powder of lithium transition metal complex oxide particle can be prevented, a high temperature characteristic is also improved.

(2)に記載の正極活物質において、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の二次粒子の中位径が、10〜40μmであることで、この二次粒子が骨材になり、より極板密度が向上させることができる。よって、単位体積当たりの充放電容量もより向上する。   In the positive electrode active material according to (2), the secondary particles of the second lithium transition metal composite oxide have a median diameter of 10 to 40 μm. The plate density can be improved. Therefore, the charge / discharge capacity per unit volume is further improved.

(3)に記載の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmである第1のリチウム遷移金属複合酸化物、および粒子径が10〜100μmである第2のリチウム遷移金属複合酸化物とからなり、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の相対粒子量の積算値は、5〜35%である。また第2のリチウム遷移金属複合酸化物は、二次粒子からなる。
このような構成とすることで、プレス圧を上げて極板密度を向上させても、微粉の発生を防ぐことができ、ドライアウトを防止することができる。これにより、極板密度を向上させるとともに、ドライアウトを防止することができる。また、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の微粉の発生を防止できるため、高温特性も向上する。
In the positive electrode active material according to (3), the lithium transition metal composite oxide has a first lithium transition metal composite oxide having a particle size of 0.1 to 10 μm and a particle size in a volume-based particle size distribution curve. The integrated value of the relative particle amount of the first lithium transition metal composite oxide is 5 to 35%. The second lithium transition metal composite oxide is composed of secondary particles.
By setting it as such a structure, even if it raises a press pressure and improves an electrode plate density, generation | occurrence | production of a fine powder can be prevented and dry out can be prevented. Thereby, while improving an electrode plate density, dryout can be prevented. Moreover, since generation | occurrence | production of the fine powder of lithium transition metal complex oxide particle can be prevented, a high temperature characteristic is also improved.

(4)に記載の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径が0.1〜5μmであることで、微粉の発生を抑制でき、より高温特性が向上し、ドライアウトも抑制することができる。   In the positive electrode active material according to (4), when the primary particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide is 0.1 to 5 μm, the generation of fine powder can be suppressed, the high temperature characteristics are improved, and the dryness is improved. Out can also be suppressed.

(5)に記載の正極活物質において、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の中位径が10〜40μmであることで、この二次粒子が骨材になり、より極板密度が向上させることができる。よって、単位体積当たりの充放電容量もより向上する。   In the positive electrode active material according to (5), when the median diameter of the second lithium transition metal composite oxide is 10 to 40 μm, the secondary particles become an aggregate, and the electrode plate density is further improved. be able to. Therefore, the charge / discharge capacity per unit volume is further improved.

(6)に記載の正極において、正極活物質が上記(1)〜(5)のいずれかに記載の正極活物質であることで、極板密度および高温特性が向上し、ドライアウトが抑制された正極を得ることができる。   In the positive electrode according to (6), when the positive electrode active material is the positive electrode active material according to any one of (1) to (5), the electrode plate density and the high temperature characteristics are improved, and the dryout is suppressed. A positive electrode can be obtained.

(7)に記載の非水電解質二次電池は、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の非水電解質二次電池用正極活物質を正極活物質として用いた正極活物質層を帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状正極と、金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物を負極活物質として用いた負極活物質層を帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状負極と、帯状セパレータとを具備し、帯状正極と帯状負極とを帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、帯状正極と帯状負極との間に帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成する。このように構成することで、極板密度および高温特性が向上し、ドライアウトを防止することができる非水電解質二次電池を得ることができる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to (7) includes a positive electrode active material layer using the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of (1) to (5) as a positive electrode active material. A strip-shaped positive electrode configured by forming on at least one surface of a strip-shaped positive electrode current collector, a metallic lithium, a lithium alloy, a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, or a compound capable of occluding and releasing lithium ions were used as a negative electrode active material. A negative electrode active material layer is formed on at least one surface of a strip-shaped negative electrode current collector, and includes a strip-shaped negative electrode and a strip-shaped separator. A spiral wound body in which a strip separator is interposed between the strip-shaped positive electrode and the strip-shaped negative electrode is formed. By comprising in this way, the non-aqueous electrolyte secondary battery which can improve an electrode plate density and a high temperature characteristic and can prevent a dry-out can be obtained.

以下、本発明に係る非水電解質二次電池用正極活物質、非水電解質二次電池用正極および非水電解質二次電池を具体的に説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されない。初めに本発明の正極活物質について説明する。   Hereinafter, the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery, the positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to this embodiment. First, the positive electrode active material of the present invention will be described.

本発明の正極活物質は、少なくともスピネル構造(スピネル型の結晶構造)のリチウム遷移金属複合酸化物を有する。「スピネル構造」とは、複酸化物でAB型の化合物(AとBは金属元素)にみられる代表的結晶構造型の一つである。
図1は、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。図1において、リチウム原子1は8aサイトの四面体サイトを占有し、酸素原子2は32eサイトを占有し、遷移金属原子3(および、場合により過剰のリチウム原子)は16dサイトの八面体サイトを占有している。
The positive electrode active material of the present invention includes at least a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure (spinel-type crystal structure). The “spinel structure” is one of the typical crystal structure types found in double oxide AB 2 O 4 type compounds (A and B are metal elements).
FIG. 1 is a schematic diagram showing a crystal structure of a spinel-structure lithium transition metal composite oxide. In FIG. 1, lithium atom 1 occupies a tetrahedral site of 8a site, oxygen atom 2 occupies 32e site, and transition metal atom 3 (and possibly an excess of lithium atoms) occupies an octahedral site of 16d site. Occupy.

スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムチタン複合酸化物、リチウム・マンガン・ニッケル複合酸化物、リチウム・マンガン・コバルト複合酸化物等が挙げられる。中でも、リチウムマンガン複合酸化物が好ましい。   Examples of the spinel structure lithium transition metal composite oxide include lithium manganese composite oxide, lithium titanium composite oxide, lithium / manganese / nickel composite oxide, and lithium / manganese / cobalt composite oxide. Among these, lithium manganese composite oxide is preferable.

本発明においては、リチウム遷移金属複合酸化物が、一次粒子およびその凝集体である二次粒子の両方からなる粒子の形態で存在する。ここで、一次粒子とは、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶形を反映して成長した粒子をいう。また、二次粒子とは、この一次粒子が凝集または焼結等して構成された粒子をいう。   In the present invention, the lithium transition metal composite oxide exists in the form of particles composed of both primary particles and secondary particles that are aggregates thereof. Here, the primary particles refer to particles grown reflecting the crystal form of the lithium transition metal composite oxide. The secondary particles are particles formed by aggregation or sintering of the primary particles.

本発明の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物は、少なくとも、一次粒子からなり、その一次粒子径が、0.1〜5μmである第1のリチウム遷移金属複合酸化物、および一次粒子の凝集体である二次粒子からなり、その一次粒子径が、0.1〜5μmである第2のリチウム遷移金属複合酸化物を有する。   In the positive electrode active material of the present invention, the lithium transition metal composite oxide is composed of at least primary particles whose primary particle diameter is 0.1 to 5 μm, and the primary particles. It consists of secondary particles that are aggregates, and has a second lithium transition metal composite oxide having a primary particle diameter of 0.1 to 5 μm.

本発明の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物は、第2のリチウム遷移金属複合酸化物よりも小さい。
ここで、本発明において「小さい」とは、粒子径あるいは比表面積径が小さいことを意味する。粒子径には、一次粒子径および二次粒子径が含まれる。粒子径には、中位径が含まれる。好ましくは、中位径が小さいことである。
In the positive electrode active material of the present invention, the first lithium transition metal composite oxide is smaller than the second lithium transition metal composite oxide.
Here, “small” in the present invention means that the particle diameter or specific surface area diameter is small. The particle diameter includes a primary particle diameter and a secondary particle diameter. The particle diameter includes the median diameter. Preferably, the median diameter is small.

比表面積径の測定方法は、特に限定されない。例えば、空気透過法によるフィッシャー・サブ・シーブ・サイザー(F.S.S.S)を用いて測定することができる。中位径とは、粒子の粒度分布の体積累積頻度が50%に達する粒径を意味する。
中位径の測定方法は、特に限定されない。例えば、レーザー回折散乱法により粒度分布を測定し、体積基準の粒子径の対数を用いた積算分布を求め、リチウム遷移金属複合酸化物粉末全体の50%を占めるときの粒子径、即ちオーバーサイズ50%の粒径として測定することができる。
一次粒子径の測定方法は、特に限定されない。例えば、画像解析法(顕微鏡法)を用いて測定することができる。
The method for measuring the specific surface area diameter is not particularly limited. For example, it can be measured using a Fischer sub-sieve sizer (FSSS) by the air permeation method. The median diameter means a particle diameter at which the volume cumulative frequency of the particle size distribution reaches 50%.
The method for measuring the median diameter is not particularly limited. For example, the particle size distribution is measured by a laser diffraction scattering method, and an integrated distribution using the logarithm of the volume-based particle diameter is obtained. % Particle size.
The measuring method of a primary particle diameter is not specifically limited. For example, it can be measured using an image analysis method (microscope method).

第1のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は、0.1μm以上であるのが好ましく、0.5μm以上であるのがより好ましく、また、5μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのがより好ましい。
一次粒子径が大きすぎると粒子内のリチウムイオン拡散性が低下するため電位が低下し、サイクル特性が劣化する。一次粒子径が小さすぎると充填性が低くなる。
第2のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は、0.1μm以上であるのが好ましく、0.5μm以上であるのがより好ましく、また、5μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのがより好ましい。
一次粒子径が大きすぎると粒子内のリチウムイオン拡散性が低下するため電位が低下し、サイクル特性が劣化する。一次粒子径が小さすぎると充填性が低くなる。
The primary particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and preferably 5 μm or less, and 3 μm or less. Is more preferable.
If the primary particle size is too large, the lithium ion diffusibility in the particles is lowered, so the potential is lowered and the cycle characteristics are deteriorated. When the primary particle size is too small, the filling property is lowered.
The primary particle diameter of the second lithium transition metal composite oxide is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and preferably 5 μm or less, and 3 μm or less. Is more preferable.
If the primary particle size is too large, the lithium ion diffusibility in the particles is lowered, so the potential is lowered and the cycle characteristics are deteriorated. When the primary particle size is too small, the filling property is lowered.

本発明の正極活物質において、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の二次粒子の中位径は、10〜40μmであるのが好ましい。
中位径の測定方法は、特に限定されない。例えば、レーザー回折散乱法により粒度分布を測定し、体積基準の粒子径の対数を用いた積算分布を求め、リチウム遷移金属複合酸化物粉末全体の50%を占めるときの粒子径、即ちオーバーサイズ50%の粒径として測定することができる。
In the positive electrode active material of the present invention, the median diameter of the secondary particles of the second lithium transition metal composite oxide is preferably 10 to 40 μm.
The method for measuring the median diameter is not particularly limited. For example, the particle size distribution is measured by a laser diffraction scattering method, and an integrated distribution using the logarithm of the volume-based particle diameter is obtained. % Particle size.

第2のリチウム遷移金属複合酸化物の二次粒子の中位径は、10μm以上であるのがより好ましく、15μm以上であるのがさらに好ましく、また、40μm以下であるのがより好ましく、35μm以下であるのがさらに好ましい。
二次粒子の中位径が大きすぎると、リチウムイオン拡散性の低下により、電位が低下し、サイクル特性が劣化する。リチウムイオンの中位径が小さすぎると、充填性が低くなる。
The median diameter of the secondary particles of the second lithium transition metal composite oxide is more preferably 10 μm or more, further preferably 15 μm or more, more preferably 40 μm or less, and 35 μm or less. More preferably.
If the median diameter of the secondary particles is too large, the potential is lowered due to a decrease in lithium ion diffusibility, and the cycle characteristics are deteriorated. When the median diameter of lithium ions is too small, the filling property is lowered.

本発明の正極活物質において、リチウム遷移金属複合酸化物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmである第1のリチウム遷移金属複合酸化物、および粒子径が10〜100μmである第2のリチウム遷移金属複合酸化物とからなり、前記第1のリチウム遷移金属複合酸化物の相対粒子量の積算値は、5〜35%であるとともに、第2のリチウム遷移金属複合酸化物は、二次粒子からなる。
ここで、本発明において「粒子径」とは、体積基準粒度分布曲線の粒子径をいい、「相対粒子量」とは、体積基準粒度分布曲線の相対粒子量をいう。
本発明において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物は小粒子であり、第2のリチウム遷移金属複合酸化物は大粒子である。
In the positive electrode active material of the present invention, the lithium transition metal composite oxide includes a first lithium transition metal composite oxide having a particle size of 0.1 to 10 μm and a particle size of 10 to 100 μm in a volume-based particle size distribution curve. And the integrated value of the relative particle amount of the first lithium transition metal composite oxide is 5 to 35%, and the second lithium transition metal composite oxide. The object consists of secondary particles.
Here, in the present invention, “particle size” refers to the particle size of the volume-based particle size distribution curve, and “relative particle amount” refers to the relative particle amount of the volume-based particle size distribution curve.
In the present invention, the first lithium transition metal composite oxide is a small particle, and the second lithium transition metal composite oxide is a large particle.

本発明の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子径が10μm以下であるのが好ましい。第1のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子径が大きすぎると、大粒子の間を小粒子で埋めることができないので極板密度が向上しない。
本発明の正極活物質において、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子径が70μm以下であるのが好ましい。第2のリチウム遷移金属複合酸化物の粒子径が大きすぎると、リチウムイオン拡散性の低下により、電位が低下し、サイクル特性が劣化する。
In the positive electrode active material of the present invention, the first lithium transition metal composite oxide preferably has a particle size of 10 μm or less. If the particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide is too large, the space between the large particles cannot be filled with the small particles, so the electrode plate density is not improved.
In the positive electrode active material of the present invention, the particle diameter of the second lithium transition metal composite oxide is preferably 70 μm or less. When the particle diameter of the second lithium transition metal composite oxide is too large, the potential is lowered due to the decrease in lithium ion diffusibility, and the cycle characteristics are deteriorated.

本発明の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の相対粒子量の積算値が、20%以上であるのが好ましく、また、30%以下であるのが好ましい。
第1のリチウム遷移金属複合酸化物の相対粒子量の積算値が大きすぎると、小粒子の割合が多く、比表面積が大きくなり、マンガン溶出が大きくなるため、サイクル特性が劣化する。第1のリチウム遷移金属複合酸化物の相対粒子量の積算値が小さすぎると、大粒子の割合が多く、充填性が低くなる。
In the positive electrode active material of the present invention, the integrated value of the relative particle amount of the first lithium transition metal composite oxide is preferably 20% or more, and preferably 30% or less.
When the integrated value of the relative particle amount of the first lithium transition metal composite oxide is too large, the ratio of small particles is large, the specific surface area is increased, and manganese elution is increased, so that the cycle characteristics are deteriorated. When the integrated value of the relative particle amount of the first lithium transition metal composite oxide is too small, the ratio of large particles is large and the filling property is lowered.

本発明の正極活物質において、第1のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は、0.1μm以上であるのが好ましく、0.5μm以上であるのがより好ましく、また、5μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのがより好ましい。
一次粒子径が大きすぎると粒子内のリチウムイオン拡散性が低下するため電位が低下し、サイクル特性が劣化する。一次粒子径が小さすぎると充填性が低くなる。
第2のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は、0.1μm以上であるのが好ましく、0.5μm以上であるのがより好ましく、また、5μm以下であるのが好ましく、3μm以下であるのがより好ましい。
一次粒子径が大きすぎると粒子内のリチウムイオン拡散性が低下するため電位が低下し、サイクル特性が劣化する。一次粒子径が小さすぎると充填性が低くなる。
In the positive electrode active material of the present invention, the primary particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and 5 μm or less. Is preferable, and it is more preferable that it is 3 micrometers or less.
If the primary particle size is too large, the lithium ion diffusibility in the particles is lowered, so the potential is lowered and the cycle characteristics are deteriorated. When the primary particle size is too small, the filling property is lowered.
The primary particle diameter of the second lithium transition metal composite oxide is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and preferably 5 μm or less, and 3 μm or less. Is more preferable.
If the primary particle size is too large, the lithium ion diffusibility in the particles is lowered, so the potential is lowered and the cycle characteristics are deteriorated. When the primary particle size is too small, the filling property is lowered.

本発明の正極活物質において、第2のリチウム遷移金属複合酸化物の中位径は、10〜40μmであるのが好ましい。
大粒子の中位径は、10μm以上であるのがさらに好ましく、15μm以上であるのがより好ましく、また、40μm以下であるのがさらに好ましく、35μm以下であるのがより好ましい。
中位径の測定方法は、特に限定されない。例えば、レーザー回折散乱法により粒度分布を測定し、体積基準の粒子径の対数を用いた積算分布を求め、リチウム遷移金属複合酸化物粉末全体の50%を占めるときの粒子径、即ちオーバーサイズ50%の粒径として測定することができる。
In the positive electrode active material of the present invention, the median diameter of the second lithium transition metal composite oxide is preferably 10 to 40 μm.
The median diameter of the large particles is more preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, further preferably 40 μm or less, and more preferably 35 μm or less.
The method for measuring the median diameter is not particularly limited. For example, the particle size distribution is measured by a laser diffraction scattering method, and an integrated distribution using the logarithm of the volume-based particle diameter is obtained. % Particle size.

本発明の正極活物質は、遷移金属がマンガンであるのが好ましい。遷移金属がマンガンであると、本発明の正極活物質を用いた非水電解質二次電池がサイクル特性、高温サイクル特性および負荷特性に優れたものになるため、携帯電話、電動工具等の用途に特に好適に用いることができる。また、出力特性にも優れたものになるため、電気自動車の用途にも特に好適に用いることができる。   In the positive electrode active material of the present invention, the transition metal is preferably manganese. When the transition metal is manganese, the nonaqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention has excellent cycle characteristics, high temperature cycle characteristics, and load characteristics. It can be particularly preferably used. Moreover, since it becomes the thing excellent also in the output characteristic, it can use especially suitably also for the use of an electric vehicle.

本発明の正極活物質は、リチウムマンガン複合酸化物であるのが好ましく、リチウムマンガン複合酸化物のLi、MnおよびOの組成比を一般式Li1+aMn2−a4+dで表したときに、aが−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、dが−0.5≦d≦0.5を満たす数を表すのが好ましい。
aは、0より大きいのが好ましく、また、0.15以下であるのが好ましい。リチウムでマンガンの一部を置換することにより、サイクル特性がさらに向上すると考えられる。
The positive electrode active material of the present invention is preferably a lithium manganese composite oxide, and when the composition ratio of Li, Mn and O of the lithium manganese composite oxide is represented by the general formula Li 1 + a Mn 2−a O 4 + d , It is preferable that a represents a number satisfying −0.2 ≦ a ≦ 0.2, and d represents a number satisfying −0.5 ≦ d ≦ 0.5.
a is preferably larger than 0, and is preferably 0.15 or less. It is considered that the cycle characteristics are further improved by substituting a part of manganese with lithium.

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

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

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

態様(i)においては、リチウムマンガン複合酸化物のLi、MnおよびOの組成比を一般式Li1+aMn2−a4+dで表したときに、aが−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、dが−0.5≦d≦0.5を満たす数を表すのが好ましい。後述する態様(ii)、態様(iv)、態様(vi)、態様(viii)、および態様(x)においても同様である。
aは、0より大きいのが好ましく、また、0.15以下であるのが好ましい。化学量論比よりも過剰量のリチウムと、アルミニウムおよび/またはマグネシウムとの相乗効果によって、さらに、結晶構造の安定化が図られ、さらに、サイクル特性が向上すると考えられる。
In the embodiment (i), when the composition ratio of Li, Mn and O of the lithium manganese composite oxide is represented by the general formula Li 1 + a Mn 2−a O 4 + d , a is −0.2 ≦ a ≦ 0.2. It is preferable that d represents a number satisfying −0.5 ≦ d ≦ 0.5. The same applies to aspect (ii), aspect (iv), aspect (vi), aspect (viii), and aspect (x) described later.
a is preferably larger than 0, and is preferably 0.15 or less. It is considered that the crystal structure is further stabilized and the cycle characteristics are further improved by the synergistic effect of lithium in excess of the stoichiometric ratio and aluminum and / or magnesium.

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

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

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

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

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

チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を有することで、リチウムマンガン複合酸化物粒子の単位格子の格子定数は上昇し、粒子内のリチウムイオンの易動度は上昇しインピーダンスを低減することができると考えられる。このため保存特性、負荷特性およびサイクル特性を損なわずに、かつ、電池の膨れの抑制を損なわずに、出力特性がさらに向上すると考えられる。
態様(iv)において、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種以外の元素を有する理由は、態様(i)〜(iii)と同様である。
By having at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, and hafnium, the lattice constant of the unit cell of the lithium manganese composite oxide particle increases, the mobility of lithium ions in the particle increases, and the impedance decreases. I think it can be done. For this reason, it is considered that the output characteristics are further improved without impairing storage characteristics, load characteristics and cycle characteristics and without impairing suppression of battery swelling.
In embodiment (iv), the reason for having an element other than at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium and hafnium is the same as in embodiments (i) to (iii).

(v)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式Li1+aMn2−a−b4+d(Mはアルミニウムおよび/またはマグネシウムを表し、Dはチタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、aは−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、bは0≦b≦0.2を満たす数を表し、cは0≦c≦0.02を満たす数を表し、dは−0.5≦d≦0.5を満たす数を表し、hは0≦h≦0.1を満たす数を表す。)で表される態様。 (V) lithium transition metal composite oxide is represented by the general formula Li 1 + a M b Mn 2 -a-b D h B c O 4 + d (M represents aluminum and / or magnesium, D is composed of titanium, zirconium and hafnium group A represents a number satisfying −0.2 ≦ a ≦ 0.2, b represents a number satisfying 0 ≦ b ≦ 0.2, and c represents 0 ≦ c ≦ 0. 02 represents a number satisfying 02, d represents a number satisfying −0.5 ≦ d ≦ 0.5, and h represents a number satisfying 0 ≦ h ≦ 0.1.

態様(v)において、hは、0より大きいのが好ましい。態様(iv)の場合と同様の理由による。
また、hは0.001以上であるのがより好ましく、0.005以上であるのがさらに好ましく、0.05以下であるのがより好ましく、0.03以下であるのがさらに好ましい。この範囲のとき、リチウムイオンの易動度が上昇することにより、インピーダンスが低減すると考えられる。hが大きすぎると、電池特性がほとんど変化せず好ましくない。
その他の点については、態様(iv)の場合と同様である。
In embodiment (v), h is preferably greater than 0. For the same reason as in the case of the embodiment (iv).
Further, h is more preferably 0.001 or more, further preferably 0.005 or more, more preferably 0.05 or less, and further preferably 0.03 or less. In this range, it is considered that the impedance is reduced by increasing the mobility of lithium ions. If h is too large, the battery characteristics hardly change, which is not preferable.
About another point, it is the same as that of the case of aspect (iv).

(vi)リチウム遷移金属複合酸化物が、アルミニウムおよび/またはマグネシウムと、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも1種と、ホウ素とを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Vi) An embodiment in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having aluminum and / or magnesium, at least one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine, and boron.

ハロゲン元素はリチウムマンガン複合酸化物の粉末を球状で粒度の揃った粉末にする効果がある。これにより、サイクル特性、保存特性、負荷特性および出力特性を損なうことなく、表面の平滑性に優れ、内部抵抗が低く、かつ、結着性に優れる正極塗布面を形成させることができる。ハロゲン元素としては、フッ素および/または塩素が好ましい。   The halogen element has the effect of making the lithium manganese composite oxide powder spherical and uniform in size. As a result, a positive electrode coated surface having excellent surface smoothness, low internal resistance and excellent binding properties can be formed without impairing cycle characteristics, storage characteristics, load characteristics, and output characteristics. As the halogen element, fluorine and / or chlorine is preferable.

(vii)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式Li1+aMn2−a−c・Li(Mはアルミニウムおよび/またはマグネシウム、Xはフッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、aは0<a≦0.1を満たす数を表し、bは0≦b≦0.1を満たす数を表し、cは0<c≦0.2を満たす数を表し、dは0<d≦0.05を満たす数を表し、eは0<e≦0.02を満たす数を表し、fは0≦f<0.1を満たす数を表す。)で表される態様。 (Vii) the lithium transition metal composite oxide is represented by the general formula Li 1 + a M c Mn 2 -a-c O 4 · Li b X d B e O f (M is aluminum and / or magnesium, X is fluorine, chlorine, bromine And at least one selected from the group consisting of iodine, a represents a number satisfying 0 <a ≦ 0.1, b represents a number satisfying 0 ≦ b ≦ 0.1, and c represents 0 <c ≦ 0.1. Represents a number satisfying 0.2, d represents a number satisfying 0 <d ≦ 0.05, e represents a number satisfying 0 <e ≦ 0.02, and f satisfies 0 ≦ f <0.1. A mode represented by a number).

態様(vii)においては、リチウム遷移金属複合酸化物が、Li1+aMn2−a−cで表される立方晶スピネル型リチウムマンガン複合酸化物と、Liで表される、1種以上の化合物からなる不純物相とで構成されるのが好ましい。
態様(vii)において、aは、0.02以上であるのが好ましく、また、0.08以下であるのが好ましい。態様(iii)の場合と同様の理由による。
態様(vii)において、Xは、フッ素および/または塩素であるのが好ましい。dは、0.01以上であるのが好ましく、また、0.03以下であるのが好ましい。態様(vi)の場合と同様の理由による。
態様(vii)において、eは0.001以上であるのが好ましく、また、0.01以下であるのが好ましい。態様(iii)の場合と同様の理由による。
In the embodiment (vii), the lithium-transition metal composite oxide, and cubic spinel-type lithium manganese complex oxide represented by Li 1 + a M c Mn 2 -a-c O 4, Li b X d B e O f It is preferable to be comprised with the impurity phase which consists of 1 or more types of compounds represented by these.
In the embodiment (vii), a is preferably 0.02 or more and preferably 0.08 or less. For the same reason as in the case of (iii).
In embodiment (vii), X is preferably fluorine and / or chlorine. d is preferably 0.01 or more, and preferably 0.03 or less. For the same reason as in the case of the embodiment (vi).
In embodiment (vii), e is preferably 0.001 or more, and preferably 0.01 or less. For the same reason as in the case of (iii).

(viii)リチウム遷移金属複合酸化物が、アルミニウムおよび/またはマグネシウムと、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも1種と、ホウ素と、硫黄とを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (Viii) The lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having at least one selected from the group consisting of aluminum and / or magnesium, fluorine, chlorine, bromine and iodine, boron and sulfur. Aspect.

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

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

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

リチウム遷移金属複合酸化物は、少なくとも粒子の表面に硫酸根を有していてもよい。
硫酸根がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面に存在することにより、粒子の周りの電子の移動抵抗が極めて小さくなり、その結果、電子の通りやすさが向上し、サイクル特性および負荷特性が向上すると考えられる。
また、本発明の正極活物質を用いて高電圧電池(例えば、リチウム遷移金属複合酸化物としてLiMn1.5Ni0.5を用いた電池)とした場合、従来の高電圧電池において問題であった充電時における電解液の分解が抑制され、その結果、サイクル特性が向上する。電解液の分解反応は、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子と電解液との界面において、リチウム遷移金属複合酸化物が触媒として起こると考えられているが、電解液を分解させる働きのない硫酸根でリチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面の全部または一部が被覆されることにより、電解液と触媒との接触面積が減り、上記反応が抑制されると考えられる。
The lithium transition metal composite oxide may have a sulfate group at least on the surface of the particle.
The presence of the sulfate radical on the surface of the lithium transition metal composite oxide particle makes the electron transfer resistance around the particle extremely small, and as a result, the ease of passing electrons is improved, and the cycle characteristics and load characteristics are improved. It is thought to improve.
In addition, when the positive electrode active material of the present invention is used to form a high voltage battery (for example, a battery using LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 as a lithium transition metal composite oxide), there is a problem in the conventional high voltage battery. The decomposition of the electrolyte during charging was suppressed, and as a result, the cycle characteristics were improved. The decomposition reaction of the electrolytic solution is thought to occur as a catalyst at the interface between the lithium transition metal composite oxide particles and the electrolytic solution, but the sulfate radical has no function of decomposing the electrolytic solution. Thus, it is considered that the entire surface or part of the surface of the lithium transition metal composite oxide particles reduces the contact area between the electrolytic solution and the catalyst and suppresses the reaction.

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

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

(ix)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式Li1+aMn2−a−b4+f(Mはアルミニウムおよび/またはマグネシウムを表し、Dはチタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、Xはフッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、aは−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、bは0<b≦0.2を満たす数を表し、cは0≦c≦0.05を満たす数を表し、dは0<d≦0.02を満たす数を表し、eは0≦e≦0.1を満たす数を表し、fは−0.5≦f≦0.5を満たす数を表し、hは0≦h≦0.1を満たす数を表す。)で表される態様。 (Ix) the lithium-transition metal composite oxide represented by the general formula Li 1 + a M b Mn 2 -a-b D h X c B d S e O 4 + f (M represents aluminum and / or magnesium, D is titanium, zirconium, and Represents at least one selected from the group consisting of hafnium, X represents at least one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine, and a represents a number satisfying −0.2 ≦ a ≦ 0.2. B represents a number satisfying 0 <b ≦ 0.2, c represents a number satisfying 0 ≦ c ≦ 0.05, d represents a number satisfying 0 <d ≦ 0.02, and e represents 0 ≦ e ≦ 0.1, f represents a number satisfying −0.5 ≦ f ≦ 0.5, and h represents a number satisfying 0 ≦ h ≦ 0.1. Aspect.

態様(ix)において、eは、0より大きいのが好ましい。態様(viii)の場合と同様の理由による。
また、eは0.0017以上であるのがより好ましく、また、0.02以下であるのが好ましい。eが小さすぎると、電子の移動抵抗が低くなる場合がある。eが大きすぎると、水分吸着により電池の膨れが生じる場合がある。
その他の点については、態様(viii)の場合と同様である。
In embodiment (ix), e is preferably greater than 0. For the same reason as in the case of embodiment (viii).
Further, e is more preferably 0.0017 or more, and is preferably 0.02 or less. If e is too small, the electron transfer resistance may be low. If e is too large, the battery may swell due to moisture adsorption.
About another point, it is the same as that of the case of aspect (viii).

(x)リチウム遷移金属複合酸化物が、アルミニウムおよび/またはマグネシウムと、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも1種と、ホウ素と、硫黄と、ナトリウムおよび/またはカルシウムとを有するリチウムマンガン複合酸化物である態様。   (X) The lithium transition metal composite oxide has at least one selected from the group consisting of aluminum and / or magnesium, fluorine, chlorine, bromine and iodine, boron, sulfur, sodium and / or calcium. The aspect which is lithium manganese complex oxide.

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

(xi)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式Li1+aMn2−a−b4+f(Mはアルミニウムおよび/またはマグネシウムを表し、Dはチタン、ジルコニウムおよびハフニウムからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、Xはフッ素、塩素、臭素およびヨウ素からなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、Aはナトリウムおよび/またはカルシウムを表し、aは−0.2≦a≦0.2を満たす数を表し、bは0<b≦0.2を満たす数を表し、cは0≦c≦0.05を満たす数を表し、dは0<d≦0.02を満たす数を表し、eは0≦e≦0.1を満たす数を表し、fは−0.5≦f≦0.5を満たす数を表し、gは0.00004≦g≦0.015を満たす数を表し、hは0≦h≦0.1を満たす数を表す。)で表される態様。 (Xi) the lithium-transition metal composite oxide represented by the general formula Li 1 + a M b Mn 2 -a-b D h X c B d S e A g O 4 + f (M represents aluminum and / or magnesium, D is titanium, Represents at least one selected from the group consisting of zirconium and hafnium, X represents at least one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine, A represents sodium and / or calcium, and a represents −0 .2 ≦ a ≦ 0.2, b represents a number satisfying 0 <b ≦ 0.2, c represents a number satisfying 0 ≦ c ≦ 0.05, and d represents 0 <d ≦ Represents a number satisfying 0.02, e represents a number satisfying 0 ≦ e ≦ 0.1, f represents a number satisfying −0.5 ≦ f ≦ 0.5, and g represents 0.00004 ≦ g ≦ Represents a number satisfying 0.015, h is 0 ≦ h Embodiments represented by represents.) A number satisfying 0.1.

態様(xi)が好ましい理由は、態様(x)と同様である。
態様(xi)において、eは、0.0017以上であるのが好ましく、また、0.02以下であるのが好ましい。eが小さすぎると、電子の移動抵抗が低くなる場合がある。eが大きすぎると、水分吸着により電池の膨れが生じる場合がある。
その他の点については、態様(x)の場合と同様である。
The reason why the embodiment (xi) is preferable is the same as that in the embodiment (x).
In the embodiment (xi), e is preferably 0.0017 or more and preferably 0.02 or less. If e is too small, the electron transfer resistance may be low. If e is too large, the battery may swell due to moisture adsorption.
About another point, it is the same as that of the case of aspect (x).

(xii)リチウム遷移金属複合酸化物が、粒子であるとともに、粒子の表面に存在するホウ素の濃度は、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、粒子の表面に存在するマグネシウムの濃度は、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、粒子の内部に存在するチタンの濃度は、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きく、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度は、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きい態様。   (Xii) The lithium transition metal composite oxide is a particle, and the concentration of boron present on the surface of the particle is greater than the concentration of boron present inside the particle, and the concentration of magnesium present on the surface of the particle is The concentration of magnesium present in the interior of the particle is greater than the concentration of titanium present in the interior of the particle, and the concentration of magnesium present in the interior of the particle is greater than the concentration of boron present in the interior of the particle. An embodiment that is greater than the concentration of boron present.

リチウム遷移金属複合酸化物の粒子(以下、単に「粒子」ともいう。)の表面に存在するホウ素の濃度が、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きいことで、効果的に粒子の一次粒子径を成長させることができる。これにより、粒子の充填性を向上させ、極板密度を向上させることができる。したがって、電池単位体積あたりの充放電容量が向上する。
粒子の表面に存在するマグネシウムの濃度が、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きいことで、充放電容量の低下を実用レベルの範囲に抑え、遷移金属のイオンの電解液中への溶出を抑制させることができると考えられる。これにより、高温サイクル特性が向上する。
粒子の内部に存在するチタンの濃度が、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きいことで、一次粒子径の成長を損なうことなく、リチウム遷移金属複合酸化物の格子定数を大きくさせることができる。これにより、負荷特性、サイクル特性が向上する。
粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度は、粒子の内部に存在するホウ素の濃度より大きいことで、一次粒子径の成長を損なうことなく、遷移金属のイオンの電解液中への溶出を抑制させることができる。これにより極板密度の向上と高温サイクル特性の向上の両立を図ることができる。
The concentration of boron present on the surface of lithium transition metal composite oxide particles (hereinafter also simply referred to as “particles”) is greater than the concentration of boron present inside the particles, so that the primary particles of the particles can be effectively obtained. Diameter can be grown. Thereby, the packing property of particle | grains can be improved and an electrode plate density can be improved. Therefore, the charge / discharge capacity per unit volume of the battery is improved.
The concentration of magnesium present on the surface of the particles is greater than the concentration of magnesium present inside the particles, limiting the decrease in charge / discharge capacity to a practical level, and elution of transition metal ions into the electrolyte. It is thought that it can be suppressed. Thereby, the high temperature cycle characteristics are improved.
Since the concentration of titanium existing inside the particles is larger than the concentration of boron existing inside the particles, the lattice constant of the lithium transition metal composite oxide can be increased without impairing the growth of the primary particle diameter. . Thereby, load characteristics and cycle characteristics are improved.
Suppressing elution of transition metal ions into the electrolyte without impairing the growth of the primary particle size because the concentration of magnesium present inside the particles is greater than the concentration of boron present inside the particles. Can do. Thereby, the improvement of an electrode plate density and the improvement of a high temperature cycling characteristic can be aimed at.

(xiii)リチウム遷移金属複合酸化物が、粒子であるとともに、少なくとも粒子の表面に、ホウ素を有し、マグネシウムと、チタンとを有するリチウム遷移金属複合酸化物である態様。   (Xiii) The aspect in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium transition metal composite oxide having particles, boron at least on the surface of the particles, and magnesium and titanium.

粒子の表面に、ホウ素を有することにより、効果的に一次粒子径を成長させることができる。
また、マグネシウムと、チタンとを有することにより、一次粒子径の成長を損なうことなく、遷移金属のイオンの電解液中への溶出を抑制させ、リチウム遷移金属複合酸化物の格子定数を大きくさせることができる。
これにより、極板密度を向上させ、高温サイクル特性、負荷特性およびサイクル特性を向上させることができる。
By having boron on the surface of the particles, the primary particle diameter can be effectively grown.
In addition, by containing magnesium and titanium, it is possible to suppress the elution of transition metal ions into the electrolyte without impairing the growth of the primary particle diameter, and to increase the lattice constant of the lithium transition metal composite oxide. Can do.
Thereby, an electrode plate density can be improved and a high temperature cycling characteristic, a load characteristic, and cycling characteristics can be improved.

(xiv)リチウム遷移金属複合酸化物が、粒子であるとともに、粒子の表面に存在するジルコニウムおよび/またはセリウムの濃度は、粒子の内部に存在するジルコニウムおよび/またはセリウムのの濃度より大きく、粒子の表面に存在するマグネシウムの濃度は、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きく、粒子の内部に存在するジルコニウムおよび/またはセリウムの濃度は、粒子の内部に存在するマグネシウムの濃度より小さい態様。   (Xiv) The lithium transition metal composite oxide is a particle, and the concentration of zirconium and / or cerium present on the surface of the particle is greater than the concentration of zirconium and / or cerium present inside the particle, An embodiment in which the concentration of magnesium present on the surface is greater than the concentration of magnesium present within the particles and the concentration of zirconium and / or cerium present within the particles is less than the concentration of magnesium present within the particles.

(xiv)の態様において、ジルコニウムおよび/またはセリウムは、リチウム挿入脱離反応に対して触媒的な作用をすると考えられる。この触媒的な作用は、ジルコニウムおよび/またはセリウムがリチウム遷移金属複合酸化物内に均一に存在していても生じるが、ジルコニウムおよび/またはセリウムが表面に存在することで特にその効果が大きい。したがって、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するジルコニウムおよび/またはセリウムの濃度が、リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するジルコニウムおよび/またはセリウムの濃度より大きいことで、触媒的な作用が向上し、サイクル特性および負荷特性が向上する。
また、リチウム遷移金属複合酸化物の表面に存在するマグネシウムの濃度が、リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より大きいことで、充放電容量の低下を実用レベルの範囲に抑え、遷移金属のイオンの電解質中への溶出を抑制させることができると考えられる。これにより、サイクル特性および負荷特性の向上を損なうことなく、高温サイクル特性が向上する。
リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するジルコニウムおよび/またはセリウムの濃度が、リチウム遷移金属複合酸化物の内部に存在するマグネシウムの濃度より小さいことで、リチウム遷移金属複合酸化物の結晶性の低下を効果的に抑制することができると考えられる。これにより、サイクル特性および負荷特性の向上を損なうことなく、高温特性が向上する。
In the embodiment (xiv), zirconium and / or cerium are considered to have a catalytic action on the lithium insertion / elimination reaction. This catalytic action occurs even when zirconium and / or cerium is uniformly present in the lithium transition metal composite oxide, but the effect is particularly great when zirconium and / or cerium is present on the surface. Therefore, when the concentration of zirconium and / or cerium existing on the surface of the lithium transition metal composite oxide is larger than the concentration of zirconium and / or cerium existing inside the lithium transition metal composite oxide, the catalytic action is achieved. And cycle characteristics and load characteristics are improved.
Moreover, since the concentration of magnesium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide is larger than the concentration of magnesium present inside the lithium transition metal composite oxide, the decrease in charge / discharge capacity is suppressed to a practical level range, It is considered that the elution of transition metal ions into the electrolyte can be suppressed. Thereby, the high-temperature cycle characteristics are improved without impairing the improvement of the cycle characteristics and the load characteristics.
Decreasing the crystallinity of the lithium transition metal composite oxide when the concentration of zirconium and / or cerium present in the lithium transition metal composite oxide is smaller than the concentration of magnesium present in the lithium transition metal composite oxide It is thought that can be effectively suppressed. Thereby, the high temperature characteristics are improved without impairing the improvement of the cycle characteristics and the load characteristics.

リチウム遷移金属複合酸化物は、鉄の含有量が25ppm以下であるのが好ましく、20ppm以下であるのがより好ましく、18ppm以下であるのがさらに好ましい。鉄の含有量が多すぎると、電池の内部短絡の原因になる場合がある。   The lithium transition metal composite oxide preferably has an iron content of 25 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 18 ppm or less. If the iron content is too high, it may cause an internal short circuit of the battery.

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

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

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

マンガン化合物は、特に限定されないが、例えば、マンガンメタル、酸化物(例えば、MnO、Mn、Mn)、水酸化物、硝酸塩、炭酸塩(MnCO)、塩化物塩、ヨウ化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガンが挙げられる。中でも、マンガンメタル、MnCO、MnSO、MnClが好ましい。
本発明では、マンガン化合物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmである第1のマンガン化合物、および粒子径が10〜100μmである第2のマンガン化合物とからなり、第1のマンガン化合物の相対粒子量の積算値は、5〜35%であるとともに、第2のマンガン化合物は、二次粒子からなるものを用いる。このようなマンガン化合物を得るために、らいかい乳鉢、ボールミル、振動ミル、ジェットミル等を使用することができる。また、種々の分級装置を使用することもできる。
The manganese compound is not particularly limited. For example, manganese metal, oxide (eg, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 ), hydroxide, nitrate, carbonate (MnCO 3 ), chloride salt, Examples thereof include manganese iodide, manganese sulfate, and manganese nitrate. Among these, manganese metal, MnCO 3 , MnSO 4 , and MnCl 2 are preferable.
In the present invention, the manganese compound comprises a first manganese compound having a particle size of 0.1 to 10 μm and a second manganese compound having a particle size of 10 to 100 μm in a volume-based particle size distribution curve. The integrated value of the relative particle amount of one manganese compound is 5 to 35%, and the second manganese compound is composed of secondary particles. In order to obtain such a manganese compound, a rough mortar, a ball mill, a vibration mill, a jet mill or the like can be used. Various classifiers can also be used.

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

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

ホウ素化合物は、特に限定されないが、例えば、B(融点460℃)、HBO(分解温度173℃)、リチウムホウ素複合酸化物、オルトホウ酸、酸化ホウ素、リン酸ホウ素等が用いられる。中でも、HBO、Bが好ましい。 The boron compound is not particularly limited. For example, B 2 O 3 (melting point: 460 ° C.), H 3 BO 3 (decomposition temperature: 173 ° C.), lithium boron composite oxide, orthoboric acid, boron oxide, boron phosphate, etc. are used. It is done. Among these, H 3 BO 3 and B 2 O 3 are preferable.

セリウム化合物は、特に限定されない。例えば、フッ化セリウム、塩化セリウム、臭化セリウム、ヨウ化セリウム、酸化セリウム、硫化セリウム、炭酸セリウム等が挙げられる。中でもCeF、CeCl、CeBr、CeI、CeO、CeO、CeS等が好ましい。 The cerium compound is not particularly limited. Examples thereof include cerium fluoride, cerium chloride, cerium bromide, cerium iodide, cerium oxide, cerium sulfide, and cerium carbonate. Among them CeF 2, CeCl 2, CeBr 2 , CeI 2, CeO, CeO 2, CeS 2 and the like are preferable.

ジルコニウム化合物は、特に限定されない。例えば、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、硫化ジルコニウム、炭酸ジルコニウム等が挙げられる。中でもZrF、ZrCl、ZrCl、ZrBr、ZrI、ZrO、ZrO、ZrS、Zr(OH)等が好ましい。 The zirconium compound is not particularly limited. Examples thereof include zirconium fluoride, zirconium chloride, zirconium bromide, zirconium iodide, zirconium oxide, zirconium sulfide, zirconium carbonate and the like. Of these, ZrF 2 , ZrCl, ZrCl 2 , ZrBr 2 , ZrI 2 , ZrO, ZrO 2 , ZrS 2 , Zr (OH) 3 and the like are preferable.

ハフニウム化合物は、特に限定されない。例えば、フッ化ハフニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、酸化ハフニウム、炭酸ハフニウム等が挙げられる。中でもHfF、HfCl、HfBr、HfO、Hf(OH)、HfS等が好ましい。 The hafnium compound is not particularly limited. Examples thereof include hafnium fluoride, hafnium chloride, hafnium bromide, hafnium iodide, hafnium oxide, and hafnium carbonate. Among these, HfF 4 , HfCl 2 , HfBr 2 , HfO 2 , Hf (OH) 4 , Hf 2 S and the like are preferable.

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

ナトリウム化合物は、特に限定されないが、例えば、NaCO、NaOH、NaO、NaCl、NaNO、NaSO、NaHCO、CHCONaが挙げられる。 Sodium compound is not particularly limited, for example, Na 2 CO 3, NaOH, Na 2 O, NaCl, NaNO 3, Na 2 SO 4, NaHCO 3, CH 3 CONa the like.

カルシウム化合物は、特に限定されないが、例えば、CaO、CaCO、Ca(OH)、CaCl、CaSO、Ca(NO、Ca(CHCOO)が挙げられる。
また、上述した各元素の2種以上を含有する化合物を用いてもよい。
Calcium compound is not particularly limited, for example, CaO, CaCO 3, Ca ( OH) 2, CaCl 2, CaSO 4, Ca (NO 3) 2, Ca (CH 3 COO) 2 and the like.
Moreover, you may use the compound containing 2 or more types of each element mentioned above.

以下に、原料混合物を得る好適な方法を、リチウム遷移金属複合酸化物がマグネシウムとホウ素を有するリチウムマンガン複合酸化物である正極活物質を例に挙げて、具体的に説明する。
上述したマンガン化合物およびマグネシウム化合物から調製した、所定の組成比のマンガンイオンおよびマグネシウムイオンを含有する水溶液を、攪拌している純水中に滴下する。
ついで、炭酸水素アンモニウム水溶液を滴下し、マンガンおよびマグネシウムを沈殿させ、マンガンおよびマグネシウムの塩を得る。なお、炭酸水素アンモニウム水溶液の代わりに、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液等のアルカリ溶液を用いることもできる。
Hereinafter, a preferred method for obtaining the raw material mixture will be specifically described by taking as an example a positive electrode active material in which the lithium transition metal composite oxide is a lithium manganese composite oxide having magnesium and boron.
An aqueous solution containing manganese ions and magnesium ions having a predetermined composition ratio prepared from the above-described manganese compound and magnesium compound is dropped into pure water being stirred.
Next, an aqueous ammonium hydrogen carbonate solution is added dropwise to precipitate manganese and magnesium to obtain manganese and magnesium salts. In place of the ammonium hydrogen carbonate aqueous solution, an alkali solution such as a sodium hydroxide aqueous solution, a sodium hydrogen carbonate aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, or a lithium hydroxide aqueous solution can also be used.

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

(2)原料混合物の焼成および粉砕
ついで、原料混合物を焼成する。焼成の温度、時間、雰囲気等は、特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
焼成温度は、650℃以上であるのが好ましく、700℃以上であるのがより好ましい。焼成温度が低すぎると、未反応の原料が正極活物質に残留し、正極活物質の本来の特徴を生かせない場合がある。また、焼成温度は、1100℃以下であるのが好ましく、950℃以下であるのがより好ましい。焼成温度が高すぎると、正極活物質の粒径が大きくなり過ぎて電池特性が低下する場合がある。また、LiMnO、LiMnO等の副生成物が生成しやすくなり、単位重量あたりの放電容量の低下、サイクル特性の低下、動作電圧の低下を招く場合がある。
焼成時間は、一般に、1〜24時間であるのが好ましく、6〜12時間であるのがより好ましい。焼成時間が短すぎると、原料粒子間の拡散反応が進行しない。焼成時間が長すぎると、拡散反応がほぼ完了した後の焼成が無駄となり、また、焼結による粗大粒子が形成されてしまう場合がある。
(2) Firing and grinding of raw material mixture Next, the raw material mixture is fired. The firing temperature, time, atmosphere, and the like are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the purpose.
The firing temperature is preferably 650 ° C. or higher, and more preferably 700 ° C. or higher. If the firing temperature is too low, unreacted raw materials may remain in the positive electrode active material, and the original characteristics of the positive electrode active material may not be utilized. The firing temperature is preferably 1100 ° C. or lower, and more preferably 950 ° C. or lower. If the firing temperature is too high, the particle size of the positive electrode active material may become too large, and the battery characteristics may deteriorate. Further, by-products such as Li 2 MnO 3 and LiMnO 2 are likely to be generated, which may lead to a decrease in discharge capacity per unit weight, a decrease in cycle characteristics, and a decrease in operating voltage.
In general, the firing time is preferably 1 to 24 hours, and more preferably 6 to 12 hours. When the firing time is too short, the diffusion reaction between the raw material particles does not proceed. If the firing time is too long, firing after the diffusion reaction is almost completed is wasted, and coarse particles may be formed by sintering.

焼成は、複数の焼成工程に分けてもよい。例えば第一の焼成工程を350〜550℃で、1〜24時間行い、第二の焼成工程を650〜1000℃で、1〜24時間行うことができる。   The firing may be divided into a plurality of firing steps. For example, a 1st baking process can be performed at 350-550 degreeC for 1 to 24 hours, and a 2nd baking process can be performed at 650-1000 degreeC for 1 to 24 hours.

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

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

上述した製造方法により、本発明の正極活物質を得ることができる。本発明の正極活物質は、後述する本発明の正極に好適に用いられる。   The positive electrode active material of the present invention can be obtained by the manufacturing method described above. The positive electrode active material of this invention is used suitably for the positive electrode of this invention mentioned later.

つぎに、本発明の正極について説明する。
本発明の正極は、少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤と結着剤を有する。
本発明の正極に用いられる正極活物質は、上述した本発明の正極活物質である。
Next, the positive electrode of the present invention will be described.
The positive electrode of the present invention includes at least a positive electrode active material having a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure, a conductive agent, and a binder.
The positive electrode active material used for the positive electrode of the present invention is the positive electrode active material of the present invention described above.

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

本発明の正極において、結着剤は、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミドアクリル樹脂等が挙げられる。   In the positive electrode of the present invention, the binder is not particularly limited, and examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and polyamide acrylic resin.

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

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

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

(3)正極の作製
得られた正極合剤を、集電体であるアルミニウム箔に塗布する。これを乾燥後プレス圧延して正極を作製する。
(3) Preparation of positive electrode The obtained positive electrode mixture is apply | coated to the aluminum foil which is a collector. This is dried and then press-rolled to produce a positive electrode.

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

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

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

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

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

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

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

正極活物質として本発明の正極活物質とともにコバルト酸リチウム及び/又はニッケル酸リチウムを用いることができる。これにより高い充放電容量で、サイクル特性、負荷特性および出力特性にも優れた非水電解質二次電池を得ることができる。   As the positive electrode active material, lithium cobaltate and / or lithium nickelate can be used together with the positive electrode active material of the present invention. As a result, a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics, load characteristics and output characteristics can be obtained.

一般式Li1+xCoO(xは−0.5≦x≦0.5を満たす数を表す。)で表されるコバルト酸リチウムが好ましい。前記コバルト酸リチウムは、その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 Lithium cobaltate represented by the general formula Li 1 + x CoO 2 (x represents a number satisfying −0.5 ≦ x ≦ 0.5) is preferable. The lithium cobaltate is at least a part selected from the group consisting of magnesium, aluminum, calcium, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, strontium, zirconium, niobium, molybdenum and tin. It may be substituted with one kind.

一般式Li1+xNiO(xは−0.5≦x≦0.5を満たす数を表す。)で表されるニッケル酸リチウムが好ましい。前記ニッケル酸リチウムは、その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデンおよびスズからなる群から選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよい。 Lithium nickelate represented by the general formula Li 1 + x NiO 2 (x represents a number satisfying −0.5 ≦ x ≦ 0.5) is preferable. The lithium nickelate is at least a part selected from the group consisting of magnesium, aluminum, calcium, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, strontium, zirconium, niobium, molybdenum and tin. It may be substituted with one kind.

本発明の正極活物質とともに用いるコバルト酸リチウム及び/又はニッケル酸リチウムは、少なくともリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質である。このリチウム遷移金属複合酸化物の好適な態様として、以下の(i)〜(iii)が挙げられる。   The lithium cobaltate and / or lithium nickelate used together with the positive electrode active material of the present invention is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a lithium transition metal composite oxide. The following (i)-(iii) are mentioned as a suitable aspect of this lithium transition metal complex oxide.

(i)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式LiCo1−x (MはAlまたはTiを表し、MはMgおよび/またはBaを表し、vは0.95≦v≦1.05を満たす数を表し、wは0またはMがAlであるとき0<w≦0.10を満たし、MがTiであるとき0<w≦0.05を満たす数を表し、xは0<x≦0.10を満たす数を表し、yは1≦y≦2.5を満たす数を表し、zは0<z≦0.015を満たす数を表す。)で表される態様。 (I) the lithium transition metal composite oxide has a general formula Li v Co 1-x M 1 w M 2 x O y S z (M 1 represents Al or Ti, M 2 represents Mg and / or Ba, v represents a number satisfying 0.95 ≦ v ≦ 1.05, w satisfies 0 <w ≦ 0.10 when 0 or M 1 is Al, and 0 <w ≦ 0 when M 1 is Ti. .05 represents a number satisfying 0 <x ≦ 0.10, y represents a number satisfying 1 ≦ y ≦ 2.5, and z satisfying 0 <z ≦ 0.015 The aspect represented by this.

このリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と本発明の正極活物質を組み合わせることにより、高温サイクル特性、負荷特性およびサイクル特性に優れるだけでなく、高容量かつ安全性の両立された電池を得ることができる。   By combining the positive electrode active material having this lithium transition metal composite oxide and the positive electrode active material of the present invention, a battery having not only excellent high-temperature cycle characteristics, load characteristics and cycle characteristics but also high capacity and safety can be obtained. Obtainable.

(ii)リチウム遷移金属複合酸化物が、一般式LiCo1−b(MはTi、Al、V、Zr、Mg、CaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1種を表し、Xはハロゲン元素から選ばれる少なくとも1種を表し、aは0.95≦a≦1.05を満たす数を表し、bは0<b≦0.10を満たす数を表し、cは1≦c≦2.5を満たす数を表し、dは0<d≦0.1を満たす数を表し、eは0<e≦0.015を満たす数を表す。)で表される態様。 (Ii) The lithium transition metal composite oxide is at least selected from the group consisting of Li a Co 1- b MbO c Xd S e (M is Ti, Al, V, Zr, Mg, Ca and Sr) 1 represents at least one selected from halogen elements, a represents a number satisfying 0.95 ≦ a ≦ 1.05, b represents a number satisfying 0 <b ≦ 0.10, c represents a number satisfying 1 ≦ c ≦ 2.5, d represents a number satisfying 0 <d ≦ 0.1, and e represents a number satisfying 0 <e ≦ 0.015). Aspect.

このリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と本発明の正極活物質を組み合わせることにより、高温サイクル特性、負荷特性およびサイクル特性に優れるだけでなく、高容量かつ安全性の両立された電池を得ることができる。   By combining the positive electrode active material having this lithium transition metal composite oxide and the positive electrode active material of the present invention, a battery having not only excellent high-temperature cycle characteristics, load characteristics and cycle characteristics but also high capacity and safety can be obtained. Obtainable.

(iii)リチウム遷移金属複合酸化物が、コバルト酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミン酸リチウムおよびニッケルコバルトマンガン酸リチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、粒子であるとともに、前記粒子の表面におけるジルコニウムの存在割合が20%以上である態様。   (Iii) The lithium transition metal composite oxide is at least one selected from the group consisting of lithium cobaltate, lithium nickel cobaltate, nickel cobalt lithium aluminate, and nickel cobalt lithium manganate, and is a particle. A mode in which the abundance ratio of zirconium on the surface is 20% or more.

このリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と本発明の正極活物質を組み合わせることにより、高温サイクル特性、負荷特性およびサイクル特性に優れるだけでなく、低温特性、高容量および安全性が優れた電池を得ることができる。   By combining the positive electrode active material having this lithium transition metal composite oxide and the positive electrode active material of the present invention, not only is it excellent in high temperature cycle characteristics, load characteristics and cycle characteristics, but also low temperature characteristics, high capacity and safety are excellent. A battery can be obtained.

この正極活物質においては、上記粒子の表面におけるジルコニウムの存在割合が20%以上である。以下、詳細に説明する。
本発明において、「リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面におけるジルコニウムの存在割合」は、以下のようにして求められる。
まず、波長分散型X線分光装置(WDX)を装備した電子線マイクロアナライザ(EPMA)によって、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子群について、粒子の表面のジルコニウムの存在状態を観察する。ついで、観察視野中、単位面積あたりのジルコニウム量が最も多い部分(ジルコニウムのピークが大きい部分)を選択し、この部分を通過する線分(例えば、長さ300μmの線分)に沿ってライン分析を行う。ライン分析において、上記単位面積あたりのジルコニウム量が最も多い部分におけるピークの値を100%としたときのピークが4%以上の部分の長さの合計を、上記線分の長さで除した商を、「リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面におけるジルコニウムの存在割合」とする。なお、ライン分析を複数回(例えば、10回)行うことによって、「リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面におけるジルコニウムの存在割合」の平均値を用いるのが好ましい。
上記方法においては、ジルコニウムのピークが4%未満の部分は、ジルコニウム量が最も多い部分との差が大きいため、ジルコニウムが存在しない部分とみなす。
In this positive electrode active material, the proportion of zirconium present on the surface of the particles is 20% or more. Details will be described below.
In the present invention, the “ratio of zirconium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles” is determined as follows.
First, the presence state of zirconium on the surface of the particles of the lithium transition metal composite oxide particles is observed with an electron beam microanalyzer (EPMA) equipped with a wavelength dispersive X-ray spectrometer (WDX). Next, in the observation field of view, select the part with the largest amount of zirconium per unit area (the part where the zirconium peak is large), and perform line analysis along the line segment that passes through this part (for example, the line segment with a length of 300 μm). I do. In line analysis, the quotient obtained by dividing the total length of the portions where the peak is 4% or more when the peak value in the portion having the largest amount of zirconium per unit area is 100% by the length of the line segment. Is the “ratio of zirconium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles”. In addition, it is preferable to use the average value of “the zirconium abundance ratio on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles” by performing the line analysis a plurality of times (for example, 10 times).
In the above method, the portion where the peak of zirconium is less than 4% has a large difference from the portion where the amount of zirconium is the largest, and therefore is regarded as a portion where zirconium does not exist.

上述した「リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面におけるジルコニウムの存在割合」により、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子の表面において、ジルコニウムが均一に存在しているか、偏って存在しているかを表すことができる。   According to the above-mentioned “ratio of zirconium present on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles”, it indicates whether zirconium is present uniformly or unevenly on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. be able to.

本発明の正極合剤を用いて正極を製造する好ましい方法を以下に説明する。
本発明の正極合剤をスラリーまたは混練物とし、アルミニウム箔等の集電体に塗布し、または担持させ、プレス圧延して正極活物質層を集電体に形成させる。
図2は、正極の模式的な断面図である。図2に示されているように、正極13は、正極活物質5を結着剤4により集電体12上に保持させてなる。
A preferred method for producing a positive electrode using the positive electrode mixture of the present invention will be described below.
The positive electrode material mixture of the present invention is made into a slurry or a kneaded product, applied to or supported on a current collector such as an aluminum foil, and press-rolled to form a positive electrode active material layer on the current collector.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the positive electrode. As shown in FIG. 2, the positive electrode 13 is obtained by holding the positive electrode active material 5 on the current collector 12 with the binder 4.

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

リチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、円筒型、コイン型、角型、ラミネート型等とすることができる。
図3は、円筒型電池の模式的な断面図である。図3に示されるように、円筒型電池20においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、集電体12上に負極活物質層を形成させた負極11とがセパレーター14を介して、繰り返し積層されている。
図4は、コイン型電池の模式的な部分断面図である。図4に示されるように、コイン型電池30においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、負極11とが、セパレーター14を介して、積層されている。
図5は、角型電池の模式的な斜視図である。図5に示されるように、角型電池40においては、集電体12上に正極活物質層を形成させた正極13と、集電体12上に負極活物質層を形成させた負極11とが、セパレーター14を介して、繰り返し積層されている。
The shape of the lithium ion secondary battery is not particularly limited, and may be a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, a laminate shape, or the like.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical battery. As shown in FIG. 3, in the cylindrical battery 20, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12, and the negative electrode 11 in which the negative electrode active material layer is formed on the current collector 12. Are repeatedly laminated via the separator 14.
FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a coin-type battery. As shown in FIG. 4, in the coin-type battery 30, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12 and the negative electrode 11 are stacked via the separator 14.
FIG. 5 is a schematic perspective view of a prismatic battery. As shown in FIG. 5, in the square battery 40, the positive electrode 13 in which the positive electrode active material layer is formed on the current collector 12, and the negative electrode 11 in which the negative electrode active material layer is formed on the current collector 12. However, they are repeatedly laminated via the separator 14.

正極、負極、セパレーターおよび非水電解質を有する非水電解質二次電池であって、下記Iを正極の正極活物質として、下記IIを負極の負極活物質として用いる非水電解質二次電池を得ることができる。
I:本発明に記載の非水電解質二次電池用正極活物質に用いられるリチウム遷移金属複合酸化物と、一般式がLi1+xCoO(xは−0.5≦x≦0.5を満たす数を表す。)で表されるコバルト酸リチウム及び/又は一般式がLi1+xNiO(xは−0.5≦x≦0.5を満たす数を表す。)で表されるニッケル酸リチウムを、前記リチウム遷移金属複合酸化物の重量をAとし、前記コバルト酸リチウム及び/又は前記ニッケル酸リチウムの重量をBとした場合に0.2≦B/(A+B)≦0.8の範囲になるように混合する非水電解質二次電池用正極活物質。
II:金属リチウム、リチウム合金およびリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種からなる非水電解質二次電池用負極活物質。
A nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, wherein the following I is used as a positive electrode active material of the positive electrode and the following II is used as a negative electrode active material of the negative electrode Can do.
I: Lithium transition metal composite oxide used for the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and a general formula of Li 1 + x CoO 2 (x satisfies −0.5 ≦ x ≦ 0.5) Lithium cobaltate represented by lithium cobaltate and / or general formula Li 1 + x NiO 2 (x represents a number satisfying −0.5 ≦ x ≦ 0.5). When the weight of the lithium transition metal composite oxide is A and the weight of the lithium cobaltate and / or the lithium nickelate is B, the range is 0.2 ≦ B / (A + B) ≦ 0.8. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery to be mixed.
II: A negative electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising at least one selected from the group consisting of metallic lithium, a lithium alloy and a compound capable of occluding and releasing lithium ions.

この非水電解質二次電池は、高い極板密度を有し、サイクル特性、高温サイクル特性に優れるだけでなく、負荷特性、出力特性にも優れている。
正極活物質は、0.4≦B/(A+B)≦0.6の範囲になるように混合することが好ましい。0.4≦B/(A+B)≦0.6の範囲であれば、極板密度、ドライアウトの防止および過充電特性の向上だけでなく、サイクル充放電特性、負荷特性および出力特性の向上が著しいからである。
リチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物としては、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含むスピネル構造からなる一般式がLiTi4+c(aは0.8≦a≦1.5を満たす数を表し、bは1.5≦b≦2.2を満たす数を表し、cは−0.5≦c≦0.5を満たす数を表す。)で表される非水電解質二次電池用負極活物質を用いることができる。このときサイクル特性が非常に向上した非水電解質二次電池を得ることができる。
This non-aqueous electrolyte secondary battery has a high electrode plate density and is excellent not only in cycle characteristics and high-temperature cycle characteristics but also in load characteristics and output characteristics.
The positive electrode active material is preferably mixed so that 0.4 ≦ B / (A + B) ≦ 0.6. If it is in the range of 0.4 ≦ B / (A + B) ≦ 0.6, not only the electrode plate density, the prevention of dryout and the improvement of overcharge characteristics, but also the improvement of cycle charge / discharge characteristics, load characteristics and output characteristics can be achieved. Because it is remarkable.
As a compound capable of occluding and releasing lithium ions, a general formula consisting of a spinel structure containing an alkali metal and / or an alkaline earth metal is Li a Ti b O 4 + c (a is a number satisfying 0.8 ≦ a ≦ 1.5. B represents a number satisfying 1.5 ≦ b ≦ 2.2, and c represents a number satisfying −0.5 ≦ c ≦ 0.5.) For non-aqueous electrolyte secondary batteries A negative electrode active material can be used. At this time, a non-aqueous electrolyte secondary battery with greatly improved cycle characteristics can be obtained.

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

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

1.正極活物質の作製
〔実施例1〕
マンガンおよびマグネシウムの炭酸塩を水洗し、乾燥させた後、オルトホウ酸、フッ化リチウムおよび炭酸リチウムと混合させた。マンガン化合物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが6μmの第1のマンガン化合物、および粒子径が10〜100μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが19μmの第2のマンガン化合物とからなり、第1のマンガン化合物の相対粒子量の積算値は、10%であるとともに、第2のマンガン化合物は、二次粒子からなるものを用いた。得られた混合物を約800℃で約10時間焼成した。粉砕して、正極活物質を得た。
得られた正極活物質の第1のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は2μmであった。また第2のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は1μmであった。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.03、Mnが1.89、Mgが0.05、Bが0.005、Fが0.015であった。
1. Preparation of positive electrode active material [Example 1]
Manganese and magnesium carbonates were washed with water, dried, and then mixed with orthoboric acid, lithium fluoride and lithium carbonate. The manganese compound is composed of a first manganese compound having a particle top peak of 6 μm and a manganese compound having a particle diameter of 10 to 100 μm in a volume-based particle size distribution curve. The peak top of the particle diameter is composed of a second manganese compound with 19 μm, the integrated value of the relative amount of the first manganese compound is 10%, and the second manganese compound is composed of secondary particles Was used. The resulting mixture was calcined at about 800 ° C. for about 10 hours. The positive electrode active material was obtained by pulverization.
The primary particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide of the obtained positive electrode active material was 2 μm. The primary particle diameter of the second lithium transition metal composite oxide was 1 μm.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.03 for Li, 1.89 for Mn, 0.05 for Mg, 0.005 for B, and 0.015 for F.

〔実施例2〕
マンガンおよびマグネシウムの炭酸塩を水洗し、乾燥させた後、オルトホウ酸、フッ化リチウムおよび炭酸リチウムと混合させた。マンガン化合物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが6μmの第1のマンガン化合物、および粒子径が10〜100μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが28μmの第2のマンガン化合物とからなり、第1のマンガン化合物の相対粒子量の積算値は、28%であるとともに、第2のマンガン化合物は、二次粒子からなるものを用いた。得られた混合物を約800℃で約10時間焼成した。粉砕して、正極活物質を得た。
得られた正極活物質の第1のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は2μmであった。また第2のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は1μmであった。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.03、Mnが1.89、Mgが0.05、Bが0.005、Fが0.015であった。
[Example 2]
Manganese and magnesium carbonates were washed with water, dried, and then mixed with orthoboric acid, lithium fluoride and lithium carbonate. The manganese compound is composed of a first manganese compound having a particle top peak of 6 μm and a manganese compound having a particle diameter of 10 to 100 μm in a volume-based particle size distribution curve. The peak top of the particle diameter is composed of a second manganese compound having a particle size of 28 μm, the integrated value of the relative amount of the first manganese compound is 28%, and the second manganese compound is composed of secondary particles. Was used. The resulting mixture was calcined at about 800 ° C. for about 10 hours. The positive electrode active material was obtained by pulverization.
The primary particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide of the obtained positive electrode active material was 2 μm. The primary particle diameter of the second lithium transition metal composite oxide was 1 μm.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.03 for Li, 1.89 for Mn, 0.05 for Mg, 0.005 for B, and 0.015 for F.

〔比較例1〕
マンガンおよびマグネシウムの炭酸塩を水洗し、乾燥させた後、オルトホウ酸、および炭酸リチウムと混合させた。マンガン化合物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が10〜100μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが18μmのマンガン化合物からなり、二次粒子からなるものを用いた。得られた混合物を約800℃で約10時間焼成した。粉砕して、正極活物質を得た。
得られた正極活物質のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は1μmであった。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.03、Mnが1.89、Mgが0.05、Bが0.005であった。
[Comparative Example 1]
Manganese and magnesium carbonates were washed with water, dried, and then mixed with orthoboric acid and lithium carbonate. The manganese compound used was composed of a manganese compound having a particle diameter peak top of 18 μm and a secondary particle of a manganese compound having a particle diameter of 10 to 100 μm in a volume-based particle size distribution curve. The resulting mixture was calcined at about 800 ° C. for about 10 hours. The positive electrode active material was obtained by pulverization.
The primary particle diameter of the lithium transition metal composite oxide of the obtained positive electrode active material was 1 μm.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.03 for Li, 1.89 for Mn, 0.05 for Mg, and 0.005 for B.

〔比較例2〕
マンガンおよびマグネシウムの炭酸塩を水洗し、乾燥させた後、オルトホウ酸、および炭酸リチウムと混合させた。マンガン化合物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が10〜100μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが32μmのマンガン化合物からなり、二次粒子からなるものを用いた。得られた混合物を約800℃で約10時間焼成した。粉砕して、正極活物質を得た。
得られた正極活物質のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は1μmであった。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.03、Mnが1.89、Mgが0.05、Bが0.005であった。
[Comparative Example 2]
Manganese and magnesium carbonates were washed with water, dried, and then mixed with orthoboric acid and lithium carbonate. The manganese compound was composed of a manganese compound having a particle diameter peak top of 32 μm and a secondary particle in a volume-based particle size distribution curve having a particle diameter of 10 to 100 μm. The resulting mixture was calcined at about 800 ° C. for about 10 hours. The positive electrode active material was obtained by pulverization.
The primary particle diameter of the lithium transition metal composite oxide of the obtained positive electrode active material was 1 μm.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.03 for Li, 1.89 for Mn, 0.05 for Mg, and 0.005 for B.

〔比較例3〕
マンガンおよびマグネシウムの炭酸塩を水洗し、乾燥させた後、オルトホウ酸、および炭酸リチウムと混合させた。マンガン化合物は、体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが9μmの第1のマンガン化合物、および粒子径が10〜100μmであるマンガン化合物の粒子径のピークトップが15μmの第2のマンガン化合物とからなり、第1のマンガン化合物の相対粒子量の積算値は、58%であるとともに、第2のマンガン化合物は、二次粒子からなるものを用いた。得られた混合物を約800℃で約10時間焼成した。粉砕して、正極活物質を得た。
得られた正極活物質の第1のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は3μmであった。また第2のリチウム遷移金属複合酸化物の一次粒子径は3μmであった。
得られた正極活物質の組成比は、Liが1.03、Mnが1.89、Mgが0.05、Bが0.005であった。
[Comparative Example 3]
Manganese and magnesium carbonates were washed with water, dried, and then mixed with orthoboric acid and lithium carbonate. The manganese compound is composed of a first manganese compound having a peak size of 9 μm and a manganese compound having a particle size of 10 to 100 μm in a volume-based particle size distribution curve. The peak top of the particle diameter is composed of a second manganese compound having a particle size of 15 μm, the integrated value of the relative particle amount of the first manganese compound is 58%, and the second manganese compound is composed of secondary particles. Was used. The resulting mixture was calcined at about 800 ° C. for about 10 hours. The positive electrode active material was obtained by pulverization.
The primary particle diameter of the first lithium transition metal composite oxide of the obtained positive electrode active material was 3 μm. The primary particle diameter of the second lithium transition metal composite oxide was 3 μm.
The composition ratio of the obtained positive electrode active material was 1.03 for Li, 1.89 for Mn, 0.05 for Mg, and 0.005 for B.

正極活物質の性状
(1)体積基準粒度分布曲線の粒子径が15μm以下の割合
得られた正極活物質についてレーザー回折散乱法により粒度分布を測定した。体積基準の粒子径の対数を用いた積算分布を求め、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子径が15μm以下の割合を測定した。
Properties of positive electrode active material (1) The ratio of the particle size of the volume-based particle size distribution curve to 15 μm or less The particle size distribution of the obtained positive electrode active material was measured by a laser diffraction scattering method. An integrated distribution using the logarithm of the volume-based particle diameter was obtained, and the proportion of the lithium transition metal composite oxide having a particle diameter of 15 μm or less was measured.

(2)中位径
得られた正極活物質についてレーザー回折散乱法により粒度分布を測定した。体積基準の粒子径の対数を用いた積算分布を求め、リチウム遷移金属複合酸化物粉末全体の50%を占めるときの粒子径、即ちオーバーサイズ50%の粒径を測定した。
(2) Median diameter The particle size distribution of the obtained positive electrode active material was measured by a laser diffraction scattering method. An integrated distribution using the logarithm of the volume-based particle diameter was obtained, and the particle diameter when occupying 50% of the entire lithium transition metal composite oxide powder, that is, the particle diameter of 50% oversize was measured.

(3)極板密度
得られた正極活物質3gを直径20mmの円柱状金型に投入し、160MPaで30秒間プレスを2回行った。成形されたペレットの厚みを測定した。加圧後のペレットの厚みと正極活物質の重量からプレス密度を算出した。プレス密度が大きいほど、極板密度が向上していると言える。
(3) Electrode plate density 3 g of the obtained positive electrode active material was put into a cylindrical mold having a diameter of 20 mm and pressed twice at 160 MPa for 30 seconds. The thickness of the molded pellet was measured. The press density was calculated from the thickness of the pellet after pressing and the weight of the positive electrode active material. It can be said that the higher the press density, the higher the electrode plate density.

3.正極活物質の評価
上記で得られた各正極活物質を用いて、円筒電池を作製して、以下のようにして評価した。
3. Evaluation of Positive Electrode Active Material A cylindrical battery was produced using each positive electrode active material obtained above and evaluated as follows.

円筒電池は以下のように作製した。
正極活物質の粉末90重量部と、導電剤となる炭素粉末5重量部と、ポリフッ化ビニリデンのノルマルメチルピロリドン溶液(ポリフッ化ビニリデン量として5重量部)とを混練してペーストを調製した。得られたペーストを正極集電体に塗布し乾燥させて正極板を得た。また、負極活物質として炭素材料を用い、正極板の場合と同様にして負極集電体に塗布し乾燥させて負極板とした。セパレーターには多孔性プロピレンフィルムを用いた。電解質には、エチレンカーボネート/メチルエチルカーボネート=3/7(体積比)の混合溶媒にLiPF6を1mol/Lの濃度になるように溶解させた溶液を用いた。正極板、負極板およびセパレーターを薄いシート状に成形し、これを巻回させて金属円筒形の電池ケースに収納し、電池ケース内に電解質を注入して、リチウムイオン二次電池の円筒電池を得た。
The cylindrical battery was produced as follows.
A paste was prepared by kneading 90 parts by weight of the positive electrode active material powder, 5 parts by weight of carbon powder to be a conductive agent, and a normal methylpyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride (5 parts by weight of polyvinylidene fluoride). The obtained paste was applied to a positive electrode current collector and dried to obtain a positive electrode plate. Further, a carbon material was used as the negative electrode active material, and was applied to the negative electrode current collector and dried in the same manner as in the case of the positive electrode plate to obtain a negative electrode plate. A porous propylene film was used as the separator. As the electrolyte, a solution in which LiPF6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate / methyl ethyl carbonate = 3/7 (volume ratio) to a concentration of 1 mol / L was used. A positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are formed into a thin sheet, wound and accommodated in a metal cylindrical battery case, and an electrolyte is injected into the battery case to form a cylindrical battery of a lithium ion secondary battery. Obtained.

(1)高温放電容量維持率
60℃において、充電電位4.2V、放電電位2.75V、放電負荷2Cの条件で充放電を繰り返し行い、100サイクル後の放電容量を測定した。得られた100サイクル後の放電容量の値を1サイクル後の放電容量の値で除して、高温放電容量維持率を求め、サイクル特性を評価した。
(1) High-temperature discharge capacity retention rate At 60 ° C., charge / discharge was repeated under the conditions of a charge potential of 4.2 V, a discharge potential of 2.75 V, and a discharge load of 2 C, and the discharge capacity after 100 cycles was measured. The obtained discharge capacity value after 100 cycles was divided by the discharge capacity value after 1 cycle to determine the high-temperature discharge capacity retention rate, and the cycle characteristics were evaluated.

結果を第1表に示す。
第1表から明らかなように、本発明の正極活物質は、極板密度の向上と高温サイクル特性の向上の両立を図ることができることが分かる。
The results are shown in Table 1.
As is apparent from Table 1, it can be seen that the positive electrode active material of the present invention can achieve both improvement in electrode plate density and improvement in high-temperature cycle characteristics.

Figure 0004954440
Figure 0004954440

本発明の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用正極合剤および非水電解質二次電池に利用することができる。
本発明の非水電解質二次電池は、携帯電話、ノート型パソコン、デジタルカメラ等のモバイル機器および電気自動車用バッテリー等の電源等に利用することができる。
The positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used for a positive electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery.
The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used as a power source for mobile devices such as mobile phones, notebook computers, digital cameras, and batteries for electric vehicles.

図1は、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物の結晶構造を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a crystal structure of a spinel-structure lithium transition metal composite oxide. 図2は、正極の模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the positive electrode. 図3は、円筒型電池の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical battery. 図4は、コイン型電池の模式的な部分断面図である。FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a coin-type battery. 図5は、角型電池の模式的は斜視断面図である。FIG. 5 is a schematic perspective sectional view of a prismatic battery.

符号の説明Explanation of symbols

1 8aサイト
2 32eサイト
3 16dサイト
4 結着剤
5 正極活物質
11 負極
12 集電体
13 正極
14 セパレーター
20 円筒型電池
30 コイン型電池
40 角型電池
1 8a site 2 32e site 3 16d site 4 binder 5 positive electrode active material 11 negative electrode 12 current collector 13 positive electrode 14 separator 20 cylindrical battery 30 coin-type battery 40 square battery

Claims (3)

少なくともスピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウムマンガン複合酸化物は、
リチウム化合物と、
体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmである第1のマンガン化合物、および粒子径が10〜100μmである第2のマンガン化合物とからなり、且つ、第1のマンガン化合物の相対粒子量の積算値が5〜35%であるとともに、第2のマンガン化合物が二次粒子からなるものであるマンガン化合物と、
を含む原料を混合し、焼成して得られる、
体積基準粒度分布曲線において、粒子径が0.1〜10μmである第1のリチウムマンガン複合酸化物、および粒子径が10〜100μmである第2のリチウムマンガン複合酸化物とからなり、前記第1のリチウムマンガン複合酸化物の相対粒子量の積算値は、5〜35%であるとともに、前記第2のリチウム遷移金属複合酸化物は、二次粒子からなる、非水電解質二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a spinel-structured lithium manganese composite oxide,
The lithium manganese composite oxide is
A lithium compound;
In the volume-based particle size distribution curve, the first manganese compound having a particle size of 0.1 to 10 μm and the second manganese compound having a particle size of 10 to 100 μm, and relative to the first manganese compound A manganese compound in which the integrated value of the particle amount is 5 to 35% and the second manganese compound is composed of secondary particles;
Obtained by mixing and firing raw materials containing
In the volume-based particle size distribution curve, the first lithium manganese composite oxide having a particle size of 0.1 to 10 μm and the second lithium manganese composite oxide having a particle size of 10 to 100 μm, the first The integrated value of the relative particle amount of the lithium manganese composite oxide is 5 to 35%, and the second lithium transition metal composite oxide is composed of secondary particles. The positive electrode active for a non-aqueous electrolyte secondary battery material.
少なくともスピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する正極活物質と導電剤と結着剤を有する非水電解質二次電池用正極であって、
前記正極活物質は、請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極活物質である、非水電解質二次電池用正極。
A positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a positive electrode active material having a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure, a conductive agent, and a binder,
The positive electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the positive electrode active material is the positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極活物質を正極活物質として用いた正極活物質層を帯状正極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状正極と、
金属リチウム、リチウム合金、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材料またはリチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物を負極活物質として用いた負極活物質層を帯状負極集電体の少なくとも片面に形成させることにより構成した帯状負極と、
帯状セパレータとを具備し、
前記帯状正極と前記帯状負極とを前記帯状セパレータを介して積層した状態で複数回巻回させて、前記帯状正極と前記帯状負極との間に前記帯状セパレータが介在している渦巻型の巻回体を構成してなる非水電解質二次電池。
A band-shaped positive electrode configured by forming a positive electrode active material layer using the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 as a positive electrode active material on at least one surface of a band-shaped positive electrode current collector;
Constructed by forming a negative electrode active material layer using a metallic lithium, lithium alloy, carbon material capable of occluding and releasing lithium ions, or a compound capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material on at least one surface of a strip-shaped negative electrode current collector A strip-shaped negative electrode,
A strip separator,
A spiral type winding in which the belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode are wound a plurality of times in a state of being laminated via the belt-like separator, and the belt-like separator is interposed between the belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a body.
JP2003369093A 2003-10-29 2003-10-29 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, cathode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery Expired - Lifetime JP4954440B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003369093A JP4954440B2 (en) 2003-10-29 2003-10-29 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, cathode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003369093A JP4954440B2 (en) 2003-10-29 2003-10-29 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, cathode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005135691A JP2005135691A (en) 2005-05-26
JP4954440B2 true JP4954440B2 (en) 2012-06-13

Family

ID=34646562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003369093A Expired - Lifetime JP4954440B2 (en) 2003-10-29 2003-10-29 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, cathode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4954440B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220140320A1 (en) * 2019-08-12 2022-05-05 Lg Chem, Ltd. Positive Electrode for Lithium Secondary Battery and Lithium Secondary Battery Including the Same
CN118285003A (en) * 2021-11-30 2024-07-02 松下新能源株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
CN118369799A (en) * 2021-11-30 2024-07-19 松下新能源株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11302020A (en) * 1998-04-20 1999-11-02 Ube Ind Ltd Lithium manganese compound oxide, its production and its use
JP4743804B2 (en) * 1999-11-24 2011-08-10 日立金属株式会社 Cathode active material for non-aqueous lithium secondary battery and method for producing the same
JP2002373654A (en) * 2001-06-18 2002-12-26 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Lithium secondary battery
JP2003109592A (en) * 2001-09-28 2003-04-11 Sanyo Electric Co Ltd Lithium secondary battery and manufacturing method of the same
JP2003187795A (en) * 2001-12-17 2003-07-04 Japan Storage Battery Co Ltd Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2003203632A (en) * 2002-01-09 2003-07-18 Hitachi Ltd Positive electrode active material for lithium secondary battery and its manufacturing method, lithium secondary battery using the same, and battery pack module
JP4620926B2 (en) * 2002-03-19 2011-01-26 戸田工業株式会社 Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2004079297A (en) * 2002-08-14 2004-03-11 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Lithium secondary battery
JP2003187803A (en) * 2002-10-21 2003-07-04 Ngk Insulators Ltd Lithium secondary cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005135691A (en) 2005-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5382025B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and positive electrode mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery
KR100583384B1 (en) Positive electrode active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery
US7294435B2 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005251716A (en) Cathode active substance for nonaqueous electrolyte secondary battery, cathode mixture for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2006012433A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004193115A (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2004235144A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and negative electrode active substance therefor
JP2004311408A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004253174A (en) Positive pole active material for nonaqueous electrolytic secondary battery
JP2004227790A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte solution secondary battery
JP2006012426A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005044743A (en) Positive electrode activator of nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4259393B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5124933B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4876371B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4626141B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2005044722A (en) Cathode active substance for nonaqueous electrolyte solution secondary battery and nonaqueous electrolyte solution secondary battery
JP3856015B2 (en) Positive electrode secondary active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5044882B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2004327309A (en) Anode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4940530B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4492058B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2004047448A (en) Positive electrode activator for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005158612A (en) Positive-electrode subsidiary active material for nonaqueous electrolytic secondary battery, positive-electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3835419B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091013

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091214

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101026

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110112

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110201

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4954440

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150323

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150323

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term