JP5034305B2 - Non-aqueous secondary battery active material and method for producing the same - Google Patents

Non-aqueous secondary battery active material and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は非水二次電池用活物質およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an active material for a non-aqueous secondary battery and a method for producing the same.

リチウム二次電池などの非水二次電池は、既に携帯電話やノートパソコン等の電源として実用化されており、更に自動車用途や電力貯蔵用途などの中・大型用途においても、適用が試みられている。   Non-aqueous secondary batteries such as lithium secondary batteries have already been put to practical use as power sources for mobile phones and laptop computers, and are also being applied to medium and large applications such as automobiles and power storage applications. Yes.

非水二次電池には、充放電を繰り返した場合の電気容量の低下の少ないもの、すなわちサイクル性に優れたものが求められてきた。また、リチウム二次電池は、小型でありながら大きな電気容量を有しているため、外部短絡や内部短絡などの場合の安全性を高めることが求められており、そのようなサイクル性に優れ安全性の高い非水二次電池を与える活物質の製造方法が求められていた。   Non-aqueous secondary batteries have been required to have a small decrease in electric capacity when charging and discharging are repeated, that is, excellent in cycle performance. In addition, the lithium secondary battery has a large electric capacity despite its small size, so it is required to improve safety in the case of an external short circuit or an internal short circuit. There has been a demand for a method for producing an active material that provides a highly non-aqueous secondary battery.

そこで、ニッケルを含有するリチウム含有複合酸化物の表面を、Mg、Si、Ti、Al、V、Co、K、Ca、Na、Bのいずれかを有する化合物により被覆処理する非水二次電池用正極活物質の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、得られた非水二次電池用正極活物質を用いて製造した非水二次電池のサイクル性は十分ではなく、安全性も十分ではなかった。   Therefore, for a non-aqueous secondary battery in which the surface of a lithium-containing composite oxide containing nickel is coated with a compound having any of Mg, Si, Ti, Al, V, Co, K, Ca, Na, and B A method for producing a positive electrode active material has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, the non-aqueous secondary battery manufactured using the obtained positive electrode active material for non-aqueous secondary battery has not been sufficiently cycled and has not been sufficiently safe.

特開2001−28265号公報JP 2001-28265 A

本発明は、従来よりサイクル性および安全性に優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質、および該活物質を製造する方法を提供し、さらに該活物質を用いた非水二次電池を提供することを目的とする。   The present invention provides an active material for a non-aqueous secondary battery that provides a non-aqueous secondary battery that is superior in cycle performance and safety, and a method for producing the active material. An object is to provide a water secondary battery.

そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために、非水二次電池用活物質の製造方法について鋭意検討した結果、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、特定の金属元素の化合物を被着させて被着材とし、さらに、前記被着材を一定の割合だけ重量増加するように水を含む雰囲気中において保持した後、焼成することにより、サイクル性および安全性のバランスに優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質となることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, in order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied a method for producing an active material for a non-aqueous secondary battery, and as a result, a specific surface is formed on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions. Cycleability and safety by depositing a compound of a metal element to make an adherend, and further holding the adherend in an atmosphere containing water so as to increase the weight by a certain ratio, followed by firing. It became the active material for non-aqueous secondary batteries which gives the non-aqueous secondary battery excellent in this balance, and came to complete this invention.

すなわち本発明は、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、水を含有する雰囲気下で該被着材の重量増加率が0.1重量%以上5.0重量%以下の範囲となるように保持した後、これを焼成することを特徴とする非水二次電池用活物質の製造方法を提供する。
また、本発明は、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、焼成して製造される非水二次電池用活物質であって、該活物質とアルカリ溶液とを混合したとき、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)が、該混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)に対して、3.0%以下であることを特徴とする非水二次電池用活物質を提供する。
また、本発明の非水二次電池用活物質は、安全性、サイクル性に優れた非水二次電池を与えることができ、非水二次電池用活物質として好適に使用することができる。
That is, the present invention provides at least one element selected from the elements A (B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions. The adhering material on which the compound containing the element is adhering is adjusted so that the weight increase rate of the adhering material is in the range of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less in an atmosphere containing water. A method for producing an active material for a non-aqueous secondary battery is provided, which is fired after being held.
Further, the present invention provides one kind of element A (B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg and a transition metal element on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions. An active material for a non-aqueous secondary battery produced by firing an adherend containing a compound containing the above element), and when the active material is mixed with an alkaline solution, the active material The weight ratio (W 1 ) of the element A extracted from the substance into the alkaline solution is 3.0% or less with respect to the weight ratio (W 2 ) of the element A contained in the active material before mixing. An active material for a non-aqueous secondary battery is provided.
The active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention can provide a non-aqueous secondary battery excellent in safety and cycleability, and can be suitably used as an active material for a non-aqueous secondary battery. .

本発明の製造方法により製造された非水二次電池用活物質または本発明の非水二次電池用活物質を用いることにより、従来よりサイクル性および安全性のバランスに優れ、高容量の非水二次電池とすることができることから、本発明は工業的に極めて有用である。   By using the active material for a non-aqueous secondary battery produced by the production method of the present invention or the active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention, the balance between cycleability and safety is better than before, and a high capacity non- Since it can be set as a water secondary battery, this invention is very useful industrially.

本発明の製造方法においては、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料(以下、「コア材」と呼ぶことがある。)の粒子表面に、特定の元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種または2種以上の元素)を含有する化合物を被着させる。   In the production method of the present invention, a specific element A (B, Al, Ga, In, etc.) is formed on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions (hereinafter sometimes referred to as “core material”). A compound containing one or more elements selected from Si, Ge, Sn, Mg and transition metal elements is deposited.

コア材としては、正極、負極活物質のどちらでもよいが、正極活物質を用いた場合において本発明による効果が大きいので正極活物質が好ましく、正極活物質としては、例えば、リチウム二次電池の正極活物質として知られているニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムが挙げられ、ニッケル酸リチウムが、本発明の活物質を用いてなる非水二次電池の充放電容量が高くなるので、好ましい。   As the core material, either a positive electrode or a negative electrode active material may be used, but when the positive electrode active material is used, the positive electrode active material is preferable because the effect of the present invention is large. As the positive electrode active material, for example, a lithium secondary battery Examples of the positive electrode active material include lithium nickelate, lithium cobaltate, and lithium manganate, and lithium nickelate increases the charge / discharge capacity of the non-aqueous secondary battery using the active material of the present invention. ,preferable.

ニッケル酸リチウムには、リチウムニッケル複合酸化物で、ニッケルの一部を他元素で置換した形の式LixNi1-yy2(式中x、yはそれぞれ0.9≦x≦1.2、0≦y≦0.5であり、Mは、B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素から選ばれる1種以上の金属元素である。)で示される化合物が含まれる。式中のMは、B,Al,Mg,Co,Cr,MnおよびFeから選ばれる1種以上の金属元素が好ましい。 Lithium nickelate has a formula Li x Ni 1- y My O 2 in which a part of nickel is replaced with another element by a lithium nickel composite oxide (wherein x and y are 0.9 ≦ x ≦ 1.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, and M is one or more metal elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements. The compounds shown are included. M in the formula is preferably one or more metal elements selected from B, Al, Mg, Co, Cr, Mn and Fe.

また、本発明におけるコア材として、ニッケルの一部を2種以上の他元素で置換した形の式LixNi1-z2 z2(式中x、zはそれぞれ0.9≦x≦1.2、0.3≦z≦0.9であり、M2は、B,Al,Si,Sn,Mg,Mn,FeおよびCoから選ばれる2種以上の金属元素である。)で示される化合物を挙げることができる。非水二次電池のサイクル性および安全性を高くする意味で、zは0.4以上0.8以下の範囲の値であることが好ましく、より好ましくは0.5以上0.7以下の範囲の値であり、M2は、B,Al,Mn,FeおよびCoから選ばれる2種以上の元素であることが好ましく、より好ましくB,Mn,FeおよびCoから選ばれる2種以上の元素であり、さらに好ましくはMn,FeおよびCoから選ばれる2種以上の元素である。 Further, as a core material in the present invention, a formula Li x Ni 1-z M 2 z O 2 in which a part of nickel is substituted with two or more other elements (wherein x and z are 0.9 ≦ x, respectively) ≦ 1.2, 0.3 ≦ z ≦ 0.9, and M 2 is two or more metal elements selected from B, Al, Si, Sn, Mg, Mn, Fe, and Co. Mention may be made of the compounds indicated. In order to increase the cycleability and safety of the non-aqueous secondary battery, z is preferably a value in the range of 0.4 to 0.8, more preferably in the range of 0.5 to 0.7. M 2 is preferably two or more elements selected from B, Al, Mn, Fe and Co, more preferably two or more elements selected from B, Mn, Fe and Co. More preferably two or more elements selected from Mn, Fe and Co.

このコア材の粒子表面に被着させる元素Aは、B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素から選ばれる1種以上の元素であり、B,Al,Mg,Co,Cr,MnおよびFeから選ばれる1種以上が好ましく、Alが特に好ましい。   The element A deposited on the particle surface of the core material is one or more elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements. One or more selected from Co, Cr, Mn and Fe are preferable, and Al is particularly preferable.

元素Aを含有する化合物としては、例えば元素Aの酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、有機酸塩またはこれらの混合物が挙げられる。中でも、元素Aの酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩またはこれらの混合物が好ましい。   Examples of the compound containing element A include oxides, hydroxides, oxyhydroxides, carbonates, nitrates, organic acid salts, and mixtures thereof of element A. Among these, oxides, hydroxides, oxyhydroxides, carbonates of these elements A, or mixtures thereof are preferable.

本発明においては、元素Aを含有する化合物は、コア材の粒子表面をより効率的に覆うために、コア材の粒子に比べて微粒であることが好ましく、元素Aを含有する化合物のBET比表面積が該コア材の粒子のBET比表面積の5倍以上であることが好ましく、20倍以上がさらに好ましい。   In the present invention, the compound containing the element A is preferably finer than the particles of the core material in order to more efficiently cover the particle surface of the core material, and the BET ratio of the compound containing the element A The surface area is preferably at least 5 times the BET specific surface area of the core material particles, more preferably at least 20 times.

元素Aを含有する化合物の量は、元素Aがコア材に対して通常は0.005〜0.15mol部となる量が、放電容量、サイクル性、安全性のバランスに優れた非水二次電池を与える活物質を得ることができるため、好ましく、元素Aがコア材に対して0.02〜0.10mol部となる量がさらに好ましい。   The amount of the compound containing the element A is a non-aqueous secondary in which the amount of the element A is usually 0.005 to 0.15 mol part with respect to the core material, and the balance between discharge capacity, cycleability and safety is excellent. Since the active material which gives a battery can be obtained, the quantity from which element A will be 0.02-0.10 mol part with respect to a core material is more preferable.

コア材の粒子表面に元素Aを含有する化合物を被着させて被着材を製造するプロセスは、工業的には乾式混合が好ましい。乾式混合の方法は特に限定されないが、被着材の製造は、例えば簡単にはコア材、該元素Aを含有する化合物の所定量を容器に投入し振り混ぜることによって行うことができる。また、V型、W型、二重円錐型などの混合器、また内部にスクリュー、攪拌翼をもつ粉体混合器、ボールミル、振動ミルなどの工業的に通常用いられる装置により行うこともできる。   The process for producing the adherend by depositing the compound containing the element A on the particle surface of the core material is preferably dry mixing industrially. The dry mixing method is not particularly limited, but the adherend can be produced, for example, simply by putting a predetermined amount of the core material and the compound containing the element A into a container and shaking the mixture. Moreover, it can also be performed by industrially used apparatuses such as V-type, W-type, double-cone type mixers, powder mixers having a screw and stirring blades inside, a ball mill, and a vibration mill.

このとき、混合が不十分であると、最終的に得られる活物質を用いて製造される非水二次電池のサイクル性、安全性が低下する場合があるので、元素Aを含有する化合物の凝集物が目視では確認できなくなる程度まで混合することが好ましい。乾式混合工程に、メディアを用いた混合プロセスを少なくとも一つ加えると、混合効率が良く、元素Aを含有する化合物をコア材の粒子表面に強固に付着させることができ、よりサイクル性および安全性に優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質となる傾向があるので好ましい。   At this time, if the mixing is insufficient, the cycleability and safety of the non-aqueous secondary battery produced using the finally obtained active material may be reduced. It is preferable to mix to such an extent that an aggregate cannot be visually confirmed. When at least one mixing process using media is added to the dry mixing process, the mixing efficiency is good, and the compound containing element A can be firmly attached to the particle surface of the core material, resulting in more cycleability and safety. It is preferable because it tends to be an active material for a non-aqueous secondary battery that gives a non-aqueous secondary battery having excellent resistance.

こうして製造された被着材を水を含有する雰囲気中で被着材の重量増加率が0.1重量%以上5.0重量%以下の範囲となるように保持して被着保持材とする。重量増加率を前記範囲とすることにより、得られる非水二次電池用活物質は、サイクル性および安全性に優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質となる。被着材の重量増加率は0.3重量%以上3.0重量%以下の範囲が好ましい。重量増加率の測定方法は特に限定されないが、例えば被着材を充填する容器の空重量を測定しておき、これに被着材を充填し、該雰囲気での保持前後での全重量を測定することで、該被着材の重量増加率を計算することができる。   The adherend thus manufactured is held in an atmosphere containing water so that the weight increase rate of the adherend is in the range of 0.1% by weight to 5.0% by weight. . By setting the weight increase rate within the above range, the obtained non-aqueous secondary battery active material becomes a non-aqueous secondary battery active material that provides a non-aqueous secondary battery excellent in cycle performance and safety. The weight increase rate of the adherend is preferably in the range of 0.3% by weight to 3.0% by weight. The method of measuring the rate of weight increase is not particularly limited. For example, the empty weight of the container filled with the adherend is measured, the adherend is filled, and the total weight before and after holding in the atmosphere is measured. By doing so, the weight increase rate of the adherend can be calculated.

被着材を水を含有する雰囲気中で保持する温度が20℃以上90℃以下の範囲、かつ相対湿度が20%以上90%以下の範囲であると、よりサイクル性および安全性に優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質となる傾向があり、またその重量増加率の制御も容易であることから好ましい。温度30℃以上70℃以下、かつ相対湿度50%以上80%以下がさらに好ましい範囲である。   When the temperature at which the adherend is held in an atmosphere containing water is in the range of 20 ° C. or higher and 90 ° C. or lower and the relative humidity is in the range of 20% or higher and 90% or lower, the non-excellence that is more excellent in cycleability and safety This is preferable because it tends to be an active material for a non-aqueous secondary battery giving a water secondary battery, and the weight increase rate can be easily controlled. A temperature of 30 ° C. to 70 ° C. and a relative humidity of 50% to 80% are further preferable ranges.

水を含む雰囲気中で被着材を保持する方法としては、例えば容器に被着材を充填し、このトレーを調温・調湿した雰囲気に保持する方法が挙げられる。   Examples of the method for holding the adherend in an atmosphere containing water include a method in which a container is filled with the adherend and the tray is held in a temperature-controlled and humidity-controlled atmosphere.

被着材を保持している間、炭酸ガスを供給することが、保持時間短縮の点から好ましい。特に、被着材を保持する雰囲気中の炭酸ガス量を、0.05〜50mg/h/(g−被着材)とすると、重量増加率の達成時間も短く、重量増加率の制御も比較的容易となり好ましい。このとき、炭酸ガス供給方法としては、被着材を雰囲気に保持中に、炭酸ガスを含有するガスを連続して供給してもよく、また該被着材を該雰囲気に保持する前にあらかじめ炭酸ガスを該雰囲気に導入してもよい。炭酸ガスを含有するガスとしては、純炭酸ガス以外に、空気や窒素、酸素、あるいはアルゴン等の不活性ガスおよびこれらの混合ガスで炭酸ガスを希釈したガスなども挙げることができる。   Supplying carbon dioxide gas while holding the adherend is preferable from the viewpoint of shortening the holding time. In particular, if the amount of carbon dioxide in the atmosphere holding the adherend is 0.05 to 50 mg / h / (g-adhesive material), the achievement time of the weight increase rate is short, and the control of the weight increase rate is also compared. It becomes easy and easy. At this time, as a carbon dioxide gas supply method, a gas containing carbon dioxide gas may be continuously supplied while the adherend is held in the atmosphere, and before the adherend is held in the atmosphere, it may be supplied in advance. Carbon dioxide gas may be introduced into the atmosphere. Examples of the gas containing carbon dioxide include pure carbon dioxide, inert gas such as air, nitrogen, oxygen, and argon, and gas obtained by diluting carbon dioxide with a mixed gas thereof.

また、炭酸ガス量が、50mg/h/(g−被着材)より多いと、所定重量増加に達する時間が短くなりすぎ、重量増加率制御が困難となる傾向がある。この炭酸ガス量は、0.1〜10mg/h/(g−被着材)であることは、本発明においてさらに好ましい実施形態である。   On the other hand, if the amount of carbon dioxide gas is larger than 50 mg / h / (g-adhering material), the time to reach a predetermined weight increase becomes too short, and the weight increase rate control tends to be difficult. It is a further preferred embodiment in the present invention that the amount of carbon dioxide gas is 0.1 to 10 mg / h / (g-adhering material).

本発明の製造方法においては、前記のとおり水を含む雰囲気中にて被着材を保持して得られた被着保持材を、焼成することにより、非水二次電池用活物質を製造する。
焼成条件としては、600℃以上の焼成温度、30分以上の焼成時間が好ましい。焼成温度が600℃未満であるか、焼成時間が30分に満たない場合は、コア材の粒子に被着させた元素Aがコア材の粒子表面に十分には密着しない傾向がある。なお、ここでいう焼成温度、時間とは、それぞれ昇温プログラムにおける最高到達温度、最高到達温度での保持時間であるが、温度の場合、プログラム温度と実温にずれがある場合、実温に換算した温度とする。
In the production method of the present invention, an active material for a non-aqueous secondary battery is produced by firing the adherend holding material obtained by holding the adherend in an atmosphere containing water as described above. .
As firing conditions, a firing temperature of 600 ° C. or higher and a firing time of 30 minutes or longer are preferable. When the firing temperature is less than 600 ° C. or the firing time is less than 30 minutes, the element A deposited on the core material particles tends not to adhere sufficiently to the particle surface of the core material. Note that the firing temperature and time here are the maximum temperature and holding time at the maximum temperature in the temperature raising program, respectively. In the case of temperature, if there is a difference between the program temperature and the actual temperature, the actual temperature will be Use the converted temperature.

ここで、コア材の粒子は少なくとも1回の焼成を含む工程により製造されたものであることが好ましく、そしてその場合は、該コア材を用いた被着保持材の焼成は、コア材の粒子の結晶構造が破壊されない温度、保持時間であれば特に限定されない。このとき、該コア材を用いた被着保持材の焼成における温度または保持時間のいずれかは、該コア材の粒子製造の焼成工程における温度または保持時間を超えない範囲である場合が、容量、サイクル性、安全性のバランスに優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質となる傾向にあり好ましい。   Here, the core material particles are preferably produced by a process including at least one firing, and in that case, the firing of the adherend holding material using the core material is performed by the core material particles. The temperature is not particularly limited as long as the crystal structure is not destroyed and the holding time. At this time, either the temperature or holding time in the firing of the adherent holding material using the core material is a range that does not exceed the temperature or holding time in the firing step of the particle production of the core material, This is preferable because it tends to be an active material for a non-aqueous secondary battery that provides a non-aqueous secondary battery with an excellent balance between cycle performance and safety.

焼成の雰囲気は、大気の他、酸素、窒素、二酸化炭素、水蒸気、窒素酸化物、硫化水素、またはそれらの混合ガス中、あるいは減圧下が例示されるが、ニッケル酸リチウムなどの焼成時に高濃度酸素雰囲気が必要な材料からなるコア材を用いる場合、該コア材の結晶性が低下しないように、酸素濃度90体積%以上の雰囲気で焼成することが好ましい。   Examples of the firing atmosphere include air, oxygen, nitrogen, carbon dioxide, water vapor, nitrogen oxides, hydrogen sulfide, or a mixed gas thereof, or under reduced pressure, but high concentration during firing of lithium nickelate or the like When a core material made of a material that requires an oxygen atmosphere is used, firing is preferably performed in an atmosphere having an oxygen concentration of 90% by volume or more so that the crystallinity of the core material does not decrease.

また、焼成後に得られる活物質のBET比表面積が、コア材の粒子のBET比表面積の0.7倍以上2倍以下であると、最終的に得られる非水二次電池用活物質が容量、サイクル性、安全性に優れる非水二次電池を与えるものとなるので、好ましく、0.8倍以上1.2倍以下であることがさらに好ましい。   In addition, when the BET specific surface area of the active material obtained after firing is 0.7 to 2 times the BET specific surface area of the core material particles, the finally obtained active material for a non-aqueous secondary battery has a capacity. The non-aqueous secondary battery is excellent in cycle performance and safety, and is preferably 0.8 times or more and 1.2 times or less.

また、本発明の非水二次電池用活物質は、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、焼成して製造される非水二次電池用活物質であって、該活物質とアルカリ溶液とを混合したとき、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)が、該混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)に対して、3.0%以下であることを特徴とする。 Further, the active material for a non-aqueous secondary battery of the present invention has an element A (B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions. An active material for a non-aqueous secondary battery produced by firing an adherend containing a compound containing one or more elements selected from metal elements), wherein the active material and an alkali When the solution is mixed, the weight ratio (W 1 ) of the element A extracted from the active material into the alkaline solution is based on the weight ratio (W 2 ) of the element A contained in the active material before mixing. And 3.0% or less.

より好ましくは、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、水を含有する雰囲気中で該被着材の重量増加率が0.1重量%以上5.0重量%以下の範囲となるように保持した後、これを焼成して製造される非水二次電池用活物質であって、該活物質とアルカリ溶液とを混合したとき、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)が、該混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)に対して、3.0%以下であることを特徴とする非水二次電池用活物質である。 More preferably, one or more elements selected from the elements A (B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg and transition metal elements) are formed on the particle surface of the material that can be doped / undoped with lithium ions. The adhering material to which the compound containing the element) is applied is adjusted so that the weight increase rate of the adhering material is in the range of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less in the atmosphere containing water. An active material for a non-aqueous secondary battery produced by firing and holding this, and when the active material and an alkaline solution are mixed, the element A extracted from the active material into the alkaline solution The active part for a non-aqueous secondary battery, wherein the weight ratio (W 1 ) is 3.0% or less with respect to the weight ratio (W 2 ) of the element A contained in the active material before mixing. It is a substance.

活物質からアルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)を、混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)に対して、3.0%以下とすることにより、サイクル性および安全性のバランスに優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質を得ることができる。よりサイクル性および安全性のバランスに優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質を得る意味で、上記の該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)は、該混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)に対して、2%以下とすることが好ましく、1%以下とすることがより好ましく、0.7%以下とすることがさらにより好ましい。 The weight ratio (W 1 ) of the element A extracted from the active material into the alkaline solution is 3.0% or less with respect to the weight ratio (W 2 ) of the element A contained in the active material before mixing. Thus, an active material for a non-aqueous secondary battery that provides a non-aqueous secondary battery with an excellent balance between cycleability and safety can be obtained. In order to obtain an active material for a non-aqueous secondary battery that gives a non-aqueous secondary battery with a better balance between cycleability and safety, the weight ratio of the element A extracted from the active material into the alkaline solution ( W 1 ) is preferably 2% or less, more preferably 1% or less with respect to the weight ratio (W 2 ) of element A contained in the active material before mixing, It is still more preferable to set it as% or less.

本発明で使用するアルカリ溶液としては、Li、NaおよびKから選ばれる1種以上のアルカリ金属を含む水酸化物あるいは炭酸塩を溶解した水溶液またはアンモニア水を用いることができるが、非水二次電池用活物質のコア材に使用されているアルカリ金属と同じアルカリ金属を用いることが好ましい。アルカリ溶液として、コア材に使用されているアルカリ金属と同じアルカリ金属を含む水溶液を用いることで、非水二次電池用活物質のアルカリ金属の溶解を抑制することができる傾向にある。   As the alkaline solution used in the present invention, an aqueous solution or aqueous ammonia in which a hydroxide or carbonate containing one or more alkali metals selected from Li, Na, and K can be used. It is preferable to use the same alkali metal as the alkali metal used for the core material of the battery active material. By using an aqueous solution containing the same alkali metal as the alkali metal used for the core material as the alkali solution, dissolution of the alkali metal of the active material for a non-aqueous secondary battery tends to be suppressed.

本発明において、活物質とアルカリ溶液と混合する手法としては、活物質とアルカリ溶液とを接触させる方法であればよく、活物質とアルカリ溶液とを接触させた後、攪拌したり、シェーカーなどにより振り混ぜて混合してもよい。また、活物質とアルカリ溶液と混合する際に、加熱してもよい。   In the present invention, as a method of mixing the active material and the alkaline solution, any method may be used as long as the active material and the alkaline solution are brought into contact with each other. You may mix by shaking. Moreover, you may heat when mixing an active material and an alkaline solution.

本発明において、活物質(重量はWSとする。)とアルカリ溶液とを混合して、該活物質から該アルカリ溶液に元素Aを抽出する際、時間経過とともに抽出される元素Aの量すなわちアルカリ溶液中の元素Aの重量が増加し、ある時間(抽出時間T1)が経過すると元素Aの重量は一定になる。元素Aの重量を分析する際には、アルカリ溶液中の元素Aの重量が一定になった後のアルカリ溶液を用いて分析する。活物質とアルカリ溶液と混合する際に、加熱したり、振り混ぜたりすることで、元素Aの抽出時間(抽出時間T1)を短縮することができる。 In the present invention, the active material (the weight is set to W S.) And a mixture of an alkali solution, when extracting the element A in the alkaline solution from the active material, the amount of the element A extracted over time i.e. When the weight of the element A in the alkaline solution increases and a certain time (extraction time T 1 ) elapses, the weight of the element A becomes constant. When analyzing the weight of the element A, the analysis is performed using the alkaline solution after the weight of the element A in the alkaline solution becomes constant. When mixing the active material and the alkaline solution, the extraction time of element A (extraction time T 1 ) can be shortened by heating or shaking.

本発明においては、抽出される元素Aの量すなわちアルカリ溶液中の元素Aの重量は、微量分析に適している点を考慮して、誘導結合プラズマ発光分析法(以後、ICP−AESと記載することがある。)を用いて測定する。すなわち、アルカリ溶液中の元素Aの重量が一定になった後のアルカリ溶液を用いて、ICP−AESを用いて測定して得られる値をWsで除して、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)とする。また、混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)としては、活物質をWS秤量し、該活物質と塩酸等の酸性水溶液とを接触させることにより活物質を溶解させて得られる水溶液を用いて、ICP−AESを用いて測定して得られる値をWsで除して、混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)とする。そして、(W1)を(W2)で除し、さらに100を乗じた値すなわち、W1/W2×100(%)の値が3.0以下となると、サイクル性および安全性のバランスに優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質を得ることができるのである。また、W1/W2×100(%)の値が2以下となることが好ましく、1以下となることがより好ましく、0.7以下となることがさらにより好ましい。尚、本発明においては、W1/W2×100(%)の値を元素A溶出率と呼ぶことがある。 In the present invention, the amount of the element A to be extracted, that is, the weight of the element A in the alkaline solution is described as inductively coupled plasma emission spectrometry (hereinafter referred to as ICP-AES), considering that it is suitable for trace analysis. ). That is, using the alkaline solution after the weight of the element A in the alkaline solution becomes constant, the value obtained by measurement using ICP-AES is divided by W s , and the alkaline solution is separated from the active material. The weight ratio (W 1 ) of the element A extracted in As the weight percentage of the element A contained in the mixture before the active material (W 2), an active material was W S weighed, dissolved active material by contacting the active substance and an acidic aqueous solution such as hydrochloric acid The value obtained by measurement using ICP-AES is divided by W s using the aqueous solution obtained, and the weight ratio (W 2 ) of element A contained in the active material before mixing is obtained. When the value obtained by dividing (W 1 ) by (W 2 ) and further multiplying by 100, that is, the value of W 1 / W 2 × 100 (%) is 3.0 or less, the balance between cycleability and safety is achieved. Therefore, it is possible to obtain an active material for a non-aqueous secondary battery that provides a non-aqueous secondary battery excellent in performance. Further, the value of W 1 / W 2 × 100 (%) is preferably 2 or less, more preferably 1 or less, and even more preferably 0.7 or less. In the present invention, the value of W 1 / W 2 × 100 (%) may be called the element A elution rate.

また、上記のようにして、該活物質に含有される元素Aの重量割合(W1)を求め、該活物質とアルカリ溶液とを混合し、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W2)を求める非水二次電池用活物質の評価方法は、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、焼成して製造される非水二次電池用活物質の評価方法として、簡便であり、非常に有用である。 Further, as described above, the weight ratio (W 1 ) of the element A contained in the active material is obtained, the active material and the alkali solution are mixed, and the element extracted from the active material into the alkaline solution The evaluation method of the active material for a non-aqueous secondary battery for obtaining the weight ratio (W 2 ) of A is based on the element A (B, Al, Ga, In, Si) on the particle surface of a material capable of doping and dedoping lithium ions. , Ge, Sn, Mg and one or more elements selected from transition metal elements), an active material for a non-aqueous secondary battery manufactured by firing an adhering material on which a compound containing an adhering material is applied. As an evaluation method, it is simple and very useful.

本発明の製造方法により得られた非水二次電池用活物質または本発明の非水二次電池用活物質は、サイクル性および安全性に優れた非水二次電池を与える非水二次電池用活物質となる。ここでいう非水二次電池としては、例えば以下に示すリチウム二次電池を挙げることができる。   The non-aqueous secondary battery active material obtained by the production method of the present invention or the non-aqueous secondary battery active material of the present invention is a non-aqueous secondary battery that provides a non-aqueous secondary battery excellent in cycleability and safety. It becomes an active material for batteries. As a non-aqueous secondary battery here, the lithium secondary battery shown below can be mentioned, for example.

非水二次電池の例としてリチウム二次電池を挙げ、以下に、本発明により得られる活物質を正極活物質として用いてなるリチウム二次電池の製造方法を説明する。リチウム二次電池は、正極合剤と正極集電体からなる正極と、負極材料と負極集電体からなる負極と、電解質と、有機溶媒とセパレータからなる。   A lithium secondary battery is given as an example of a non-aqueous secondary battery, and a method for producing a lithium secondary battery using the active material obtained by the present invention as a positive electrode active material will be described below. The lithium secondary battery includes a positive electrode composed of a positive electrode mixture and a positive electrode current collector, a negative electrode composed of a negative electrode material and a negative electrode current collector, an electrolyte, an organic solvent, and a separator.

正極合剤は、本発明により得られる正極活物質と、導電材としての炭素質材料、バインダーとしての熱可塑性樹脂などを含有するものが挙げられる。該炭素質材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラックなどが挙げられる。導電材として、それぞれ単独で用いてもよいし、例えば人造黒鉛とカーボンブラックとを混合して用いてもよい。   Examples of the positive electrode material mixture include a positive electrode active material obtained by the present invention, a carbonaceous material as a conductive material, a thermoplastic resin as a binder, and the like. Examples of the carbonaceous material include natural graphite, artificial graphite, cokes, and carbon black. As the conductive material, each may be used alone, for example, artificial graphite and carbon black may be mixed and used.

該熱可塑性樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFということがある。)、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEということがある。)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、六フッ化プロピレン・フッ化ビニリデン系共重合体、四フッ化エチレン・パーフルオロビニルエーテル系共重合体などが挙げられる。これらをそれぞれ単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。なお、これらバインダーは1−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと呼ぶことがある。)など、バインダーが可溶な有機溶媒に溶解させたものを用いることもできる。
また、バインダーとしてフッ素樹脂とポリオレフィン樹脂とを、正極合剤中の該フッ素樹脂の割合が1〜10重量%であり、該ポリオレフィン樹脂の割合が0.1〜2重量%となるように、本発明の正極活物質と組み合わせて用いると、集電体との結着性に優れ、また加熱試験に代表されるような外部加熱に対するリチウム二次電池の安全性をさらに向上できるので好ましい。
Examples of the thermoplastic resin include polyvinylidene fluoride (hereinafter sometimes referred to as PVDF), polytetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as PTFE), tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and vinylidene fluoride. Examples thereof include a copolymer, a hexafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymer, and a tetrafluoroethylene / perfluorovinyl ether copolymer. These may be used alone or in combination of two or more. Note that these binders may be those dissolved in an organic solvent in which the binder is soluble, such as 1-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP).
Further, a fluororesin and a polyolefin resin are used as binders, so that the ratio of the fluororesin in the positive electrode mixture is 1 to 10% by weight and the ratio of the polyolefin resin is 0.1 to 2% by weight. Use in combination with the positive electrode active material of the invention is preferable because it is excellent in binding property with the current collector and can further improve the safety of the lithium secondary battery against external heating as represented by the heating test.

正極集電体としては、Al、Ni、ステンレスなどを用いることができるが、薄膜に加工しやすく、安価であるという点でAlが好ましい。該正極集電体に正極合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法、または溶媒などを用いてペースト化し、集電体上に塗布乾燥後プレスするなどして固着する方法が挙げられる。   As the positive electrode current collector, Al, Ni, stainless steel, or the like can be used, but Al is preferable because it is easily processed into a thin film and is inexpensive. Examples of the method of supporting the positive electrode mixture on the positive electrode current collector include a method of pressure molding, or a method of pasting using a solvent or the like, and applying and drying on the current collector and then fixing. .

本発明のリチウム二次電池の負極材料としては、例えばリチウム金属、リチウム合金またはリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料などを用いることができる。リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス類、カーボンブラック、熱分解炭素類、炭素繊維、有機高分子化合物焼成体などの炭素質材料;正極よりも低い電位でリチウムイオンのドープ・脱ドープを行う酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物が挙げられる。炭素質材料として、電位平坦性が高く、また平均放電電位が低いため正極と組み合わせた場合大きなエネルギー密度を有するリチウム二次電池が得られるという点で、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を主成分とする炭素質材料が好ましい。   As a negative electrode material of the lithium secondary battery of the present invention, for example, a lithium metal, a lithium alloy, or a material that can be doped / undoped with lithium ions can be used. Materials that can be doped / undoped with lithium ions include carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, pyrolytic carbons, carbon fibers, and fired organic polymer compounds; lower potential than the positive electrode And chalcogen compounds such as oxides and sulfides for doping and dedoping lithium ions. As a carbonaceous material, graphite materials such as natural graphite and artificial graphite are mainly used in that a lithium secondary battery having a large energy density is obtained when combined with a positive electrode because of high potential flatness and low average discharge potential. A carbonaceous material as a component is preferable.

また、液体の電解質と組み合わせて用いる場合において、該液体の電解質がエチレンカーボネートを含有しないときには、ポリエチレンカーボネートを含有した負極を用いると、リチウム二次電池のサイクル特性と大電流放電特性が向上するので好ましい。   Also, when used in combination with a liquid electrolyte, when the liquid electrolyte does not contain ethylene carbonate, the use of a negative electrode containing polyethylene carbonate improves the cycle characteristics and large current discharge characteristics of the lithium secondary battery. preferable.

炭素質材料の形状は、例えば天然黒鉛のような薄片状、メソカーボンマイクロビーズのような球状、黒鉛化炭素繊維のような繊維状、または微粉末の凝集体などのいずれでもよく、必要に応じてバインダーとしての熱可塑性樹脂を添加することができる。熱可塑性樹脂としては、PVDF、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。   The shape of the carbonaceous material may be, for example, a flake shape such as natural graphite, a spherical shape such as mesocarbon microbeads, a fibrous shape such as graphitized carbon fiber, or an aggregate of fine powder. Then, a thermoplastic resin as a binder can be added. Examples of the thermoplastic resin include PVDF, polyethylene, and polypropylene.

負極材料として用いられる酸化物、硫化物等のカルコゲン化合物としては、例えばスズ化合物を主体とした非晶質化合物のような、周期律表の第13、14、15族元素を主体とした結晶質または非晶質の酸化物などが挙げられる。これらについても、必要に応じて導電材としての炭素質材料、バインダーとしての熱可塑性樹脂を添加することができる。   Examples of the chalcogen compounds such as oxides and sulfides used as the negative electrode material include crystalline materials mainly composed of Group 13, 14 and 15 elements of the periodic table, such as amorphous compounds mainly composed of tin compounds. Or an amorphous oxide etc. are mentioned. Also in these cases, a carbonaceous material as a conductive material and a thermoplastic resin as a binder can be added as necessary.

負極集電体としては、Cu、Ni、ステンレスなどを用いることができるが、特にリチウム二次電池においてはリチウムと合金を作り難く、かつ薄膜に加工しやすいという点でCuが好ましい。該負極集電体に負極活物質を含む合剤を担持させる方法としては、加圧成型する方法、または溶媒などを用いてペースト化し、集電体上に塗布乾燥後プレスするなどして固着する方法が挙げられる。   As the negative electrode current collector, Cu, Ni, stainless steel, or the like can be used. In particular, in a lithium secondary battery, Cu is preferable because it is difficult to form an alloy with lithium and it can be easily processed into a thin film. The negative electrode current collector is loaded with a mixture containing the negative electrode active material by pressure molding, or pasted using a solvent, and then applied to the current collector and then fixed by pressing, etc. A method is mentioned.

本発明のリチウム二次電池で用いるセパレータとしては、例えばフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン樹脂、ナイロン、芳香族アラミドなどからなり多孔質、不織布、織布などの形態を有する材料を用いることができる。該セパレータの厚みは電池としての体積エネルギー密度が上がり、内部抵抗が小さくなるという点で、機械的強度が保たれる限り薄い程よく、10〜200μm程度が好ましい。   As a separator used in the lithium secondary battery of the present invention, for example, a material made of an olefin resin such as fluororesin, polyethylene, or polypropylene, nylon, aromatic aramid, or the like and having a form such as porous, non-woven fabric, or woven fabric is used. it can. The thickness of the separator is preferably as thin as possible as long as the mechanical strength is maintained in that the volume energy density of the battery is increased and the internal resistance is reduced, and is preferably about 10 to 200 μm.

本発明の実施態様の一つであるリチウム二次電池で用いる電解質としては、例えばリチウム塩を有機溶媒に溶解させた非水電解質溶液、または固体電解質のいずれかから選ばれる公知のものを用いることができる。リチウム塩としては、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、Li210Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム塩、LiAlCl4、LiB(C242などのうち一種あるいは二種以上の混合物が挙げられる。 As the electrolyte used in the lithium secondary battery which is one embodiment of the present invention, for example, a known one selected from a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent or a solid electrolyte is used. Can do. Examples of the lithium salt include LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , Li 2 B 10 Cl 10 , One or a mixture of two or more of lower aliphatic carboxylic acid lithium salts, LiAlCl 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2, etc. may be mentioned.

本発明の実施態様の一つであるリチウム二次電池で用いる有機溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジ(メトキシカルボニルオキシ)エタンなどのカーボネート類;1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル類;ギ酸メチル、酢酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル類;アセトニトリル、ブチロニトリルなどのニトリル類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類;3−メチル−2−オキサゾリドンなどのカーバメート類;スルホラン、ジメチルスルホキシド、1,3−プロパンサルトンなどの含硫黄化合物;または上記の有機溶媒にさらにフッ素置換基を導入したものを用いることができるが、通常はこれらのうちの二種以上を混合して用いる。中でもカーボネート類を含む混合溶媒が好ましく、環状カーボネートと非環状カーボネート、または環状カーボネートとエーテル類の混合溶媒がさらに好ましい。   Examples of the organic solvent used in the lithium secondary battery which is one embodiment of the present invention include propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolane- Carbonates such as 2-one and 1,2-di (methoxycarbonyloxy) ethane; 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, pentafluoropropyl methyl ether, 2,2,3,3-tetrafluoro Ethers such as propyldifluoromethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran; esters such as methyl formate, methyl acetate, and γ-butyrolactone; nitriles such as acetonitrile and butyronitrile; N, N-dimethylform Amides such as amide, N, N-dimethylacetamide; carbamates such as 3-methyl-2-oxazolidone; sulfur-containing compounds such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, 1,3-propane sultone; or the above organic solvents Although the thing which introduce | transduced the fluorine substituent can be used, normally 2 or more types of these are mixed and used. Among these, a mixed solvent containing carbonates is preferable, and a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate or cyclic carbonate and ether is more preferable.

環状カーボネートと非環状カーボネートの混合溶媒としては、動作温度範囲が広く、負荷特性に優れるリチウム二次電池を与え、かつ負極の活物質として天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛材料を用いた場合でも難分解性であるという点で、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネートを含む混合溶媒が好ましい。   As a mixed solvent of cyclic carbonate and acyclic carbonate, a lithium secondary battery having a wide operating temperature range and excellent load characteristics is obtained, and it is difficult even when a graphite material such as natural graphite or artificial graphite is used as the negative electrode active material. In view of decomposability, a mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate is preferred.

また、本発明により得られる正極活物質がLiとNiおよび/またCoを含む層状岩塩型結晶構造であり、さらにAlを含む場合は、特に優れた安全性向上効果が得られる点で、LiPF6等のフッ素を含むリチウム塩および/またはフッ素置換基を有する有機溶媒を含む電解質を用いることが好ましい。ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル等のフッ素置換基を有するエーテル類とジメチルカーボネートとを含む混合溶媒は、大電流放電特性にも優れるリチウム二次電池を与えるので、さらに好ましい。 Further, a layered rock-salt crystal structure obtained positive electrode active material containing Li and Ni and / or Co by the present invention, when further containing Al, in that particularly excellent safety improving effect is obtained, LiPF 6 It is preferable to use an electrolyte containing a lithium salt such as fluorine and / or an organic solvent having a fluorine substituent. A mixed solvent containing ethers having fluorine substituents, such as pentafluoropropyl methyl ether and 2,2,3,3-tetrafluoropropyl difluoromethyl ether, and dimethyl carbonate is a lithium secondary battery having excellent large current discharge characteristics Is more preferable.

固体電解質としては、例えばポリエチレンオキサイド系の高分子化合物、ポリオルガノシロキサン鎖もしくはポリオキシアルキレン鎖の少なくとも一種以上を含む高分子化合物などの高分子電解質を用いることができる。また、高分子に非水電解質溶液を保持させた、いわゆるゲルタイプのものを用いることもできる。さらにリチウム二次電池の安全性を高めるとの観点から、Li2S−SiS2、Li2S−GeS2、Li2S−P25、Li2S−B23などの硫化物系電解質、またはLi2S−SiS2−Li3PO4、Li2S−SiS2−Li2SO4などの硫化物を含む無機化合物電解質を用いることもできる。 As the solid electrolyte, for example, a polymer electrolyte such as a polyethylene oxide polymer compound, a polymer compound including at least one of a polyorganosiloxane chain or a polyoxyalkylene chain can be used. Moreover, what is called a gel type which hold | maintained the nonaqueous electrolyte solution in the polymer | macromolecule can also be used. Further, from the viewpoint of enhancing the safety of the lithium secondary battery, sulfides such as Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—B 2 S 3 It is also possible to use a system electrolyte or an inorganic compound electrolyte containing a sulfide such as Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 or Li 2 S—SiS 2 —Li 2 SO 4 .

なお、本発明の非水二次電池の形状は特に限定されず、ペーパー型、コイン型、円筒型、角型などのいずれであってもよい。
また、外装として負極または正極端子を兼ねる金属製ハードケースを用いずに、アルミニウムを含む積層シート等からなる袋状パッケージを用いてもよい。
The shape of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be any of a paper type, a coin type, a cylindrical type, a square type, and the like.
Moreover, you may use the bag-shaped package which consists of a laminated sheet etc. which contain aluminum, without using the metal hard case which serves as a negative electrode or a positive electrode terminal as an exterior.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。なお、特に断らない限り、充放電試験用の電極と平板型電池の作製は下記の方法によった。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these. Unless otherwise specified, the electrodes for the charge / discharge test and the flat battery were produced by the following method.

活物質であるアルカリ金属イオンをドープ・脱ドープ可能な化合物粒子と導電材アセチレンブラックの混合物に、バインダーとしてPVDFの1−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPということがある。)溶液を、活物質:導電材:バインダー=86:10:4(重量比)の組成となるように加えて混練することにより正極合剤のペーストとし、集電体となる#100ステンレスメッシュに該ペーストを塗布して150℃で8時間真空乾燥を行い、正極を得た。   A 1-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter, sometimes referred to as NMP) solution of PVDF as a binder is mixed with a mixture of compound particles capable of doping and dedoping alkali metal ions as an active material and conductive material acetylene black. Material: Conductive material: Binder = 86: 10: 4 (weight ratio) In addition to kneading and kneading to make a paste of the positive electrode mixture, the paste was applied to a # 100 stainless steel mesh to be a current collector Then, vacuum drying was performed at 150 ° C. for 8 hours to obtain a positive electrode.

得られた正極に、電解液としてエチレンカーボネート(以下、ECということがある。)とジメチルカーボネート(以下、DMCということがある。)とエチルメチルカーボネート(以下、EMCということがある。)との30:35:35体積%混合液にLiPF6を1.0モル/リットルとなるように溶解したもの(以下、LiPF6/EC+DMC+EMCと表すことがある。)、セパレータとしてポリプロピレン多孔質膜を、また対極(負極)として金属リチウムを組み合わせて平板型電池を作製した。 On the obtained positive electrode, ethylene carbonate (hereinafter may be referred to as EC), dimethyl carbonate (hereinafter may be referred to as DMC) and ethyl methyl carbonate (hereinafter may be referred to as EMC) as electrolytes. A solution obtained by dissolving LiPF 6 in a 30:35:35 vol% liquid mixture so as to be 1.0 mol / liter (hereinafter sometimes referred to as LiPF 6 / EC + DMC + EMC), a polypropylene porous membrane as a separator, A flat battery was prepared by combining metallic lithium as a counter electrode (negative electrode).

実施例1
(1)コア材の粒子の製造
水酸化リチウム(LiOH・H2O:本荘ケミカル株式会社製、粉砕品平均粒径10〜25μm)と水酸化ニッケル(Ni(OH)2:田中化学研究所製、製品名は水酸化ニッケルD、平均粒径約20μm)と、予め大気中において150℃で12時間乾燥させた水酸化コバルト(Co(OH)2:田中化学研究所製、製品名は水酸化コバルト、平均粒径2〜3μm)を、各金属の原子比が下記のモル比になるよう計量し、V型混合機を用いて混合することにより原料混合粉末を得た。
Li:Ni:Co=1.05:0.85:0.15
得られた原料混合粉末を120℃、12時間乾燥させた後、ダイナミックミル(三井鉱山株式会社製、MYD−5XA型)を用いて、下記の条件で微粉砕・混合を行ない、粉砕原料粉末を得た。
粉砕メディア :5mmφハイアルミナ(6.1kg)
アジテータシャフトの回転数:650rpm
乾燥原料混合粉末の供給量 :10.3kg/h
粉砕原料粉末をアルミナさやに充填し、酸素気流中、720℃で15時間焼成することで塊状物を得た。この塊状物を、粉砕メディアとして15mmφナイロン被覆鋼球を用いて乾式ボールミルにて粉砕し、体積基準の平均粒径が5.5μm(レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−1100型(株式会社島津製作所製)により測定)となるまで粉砕し、コア材の粒子C1を得た。得られたコア材の粒子C1は粉末X線回折によりα−NaFeO2型構造を有することが確認された。また、コア材の粒子C1のBET比表面積をBET比表面積測定装置Macsorb HM Model−1208型(株式会社マウンテック製)にてBET一点法により測定したところ、0.9m2/gであった。
Example 1
(1) Manufacture of core material particles Lithium hydroxide (LiOH · H 2 O: manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd., pulverized product average particle size: 10 to 25 μm) and nickel hydroxide (Ni (OH) 2 : manufactured by Tanaka Chemical Laboratory) The product name is nickel hydroxide D, the average particle size is about 20 μm), and cobalt hydroxide (Co (OH) 2 : Tanaka Chemical Laboratory, previously dried in the air at 150 ° C. for 12 hours, the product name is hydroxylated. Cobalt, average particle diameter of 2 to 3 μm) was weighed so that the atomic ratio of each metal was the following molar ratio, and mixed using a V-type mixer to obtain a raw material mixed powder.
Li: Ni: Co = 1.05: 0.85: 0.15
After drying the obtained raw material mixed powder at 120 ° C. for 12 hours, using a dynamic mill (MYD-5XA type, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), pulverized and mixed under the following conditions, Obtained.
Grinding media: 5mmφ high alumina (6.1kg)
Number of rotations of agitator shaft: 650 rpm
Supply amount of dry raw material mixed powder: 10.3 kg / h
The pulverized raw material powder was filled into an alumina sheath and fired at 720 ° C. for 15 hours in an oxygen stream to obtain a lump. This lump was pulverized with a dry ball mill using a 15 mmφ nylon-coated steel ball as a pulverization medium, and the volume-based average particle size was 5.5 μm (laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-1100 (Shimadzu Corporation). The core material particle C1 was obtained by pulverization until measurement). The obtained core material particle C1 was confirmed to have an α-NaFeO 2 type structure by powder X-ray diffraction. Moreover, it was 0.9 m < 2 > / g when the BET specific surface area of the particle | grains C1 of the core material was measured by the BET single point method with the BET specific surface area measuring apparatus Macsorb HM Model-1208 type | mold (made by Mountec Co., Ltd.).

(2)被着材の製造方法
得られたコア材の粒子C1 900gと、酸化アルミニウム(日本アエロジル株式会社製、1次粒子径13nm、製品名はアルミナC)37.4g(コア材の粒子C1中の(Ni+Co)に対して0.08mol部のAl元素となるように添加)を内容積5Lのポリエチレン製ポットに封入後、メディアとして15mmφのナイロン被覆鋼球4.2kgを用いて、80rpmで30分間乾式ボールミル混合し、被着材H1を得た。なお、ここで用いた酸化アルミニウムのBET比表面積を測定したところ、113m2/gであり、コア材の粒子のBET比表面積に対する酸化アルミニウムのBET比表面積の比は126と計算された。
(2) Production method of adherend material 900 g of the obtained core material particle C1 and 37.4 g of aluminum oxide (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., primary particle diameter 13 nm, product name is alumina C) (core material particle C1 (Added so as to be 0.08 mol part of Al element with respect to (Ni + Co) in the inside) in a polyethylene pot with an internal volume of 5 L, and using 4.2 kg of 15 mmφ nylon-coated steel balls as a medium at 80 rpm A dry ball mill was mixed for 30 minutes to obtain an adherend H1. In addition, when the BET specific surface area of the aluminum oxide used here was measured, it was 113 m 2 / g, and the ratio of the BET specific surface area of the aluminum oxide to the BET specific surface area of the particles of the core material was calculated to be 126.

(3)被着材の処理
得られた被着材H1を180g、ステンレストレー(400×240×66mmt)に充填し、温度30℃、相対湿度70%に調温・調湿した恒温恒湿器にセットした。この時、系内に炭酸ガスは導入せず、17.5時間保持後、ステンレストレーを恒温恒湿器から取り出し、重量増加率1.5重量%の被着保持材K1を得た。被着保持材K1を、酸素気流中、720℃で1時間焼成することで、粉末S1を得た。粉末S1のBET比表面積を測定したところ0.9m2/gであった。粉末S1のコア材の粒子C1に対するBET比表面積比は、1.0と計算された。
(3) Treatment of adherend material A constant temperature and humidity chamber in which 180 g of the obtained adherend material H1 was filled into a stainless steel tray (400 × 240 × 66 mmt) and temperature-controlled and humidity-controlled at a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 70%. Set. At this time, carbon dioxide gas was not introduced into the system, and after holding for 17.5 hours, the stainless steel tray was taken out of the constant temperature and humidity chamber to obtain an adherent holding material K1 having a weight increase rate of 1.5% by weight. The adherend holding material K1 was fired at 720 ° C. for 1 hour in an oxygen stream to obtain a powder S1. It was 0.9 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S1 was measured. The BET specific surface area ratio with respect to the particles C1 of the core material of the powder S1 was calculated to be 1.0.

(4)リチウム二次電池の正極活物質とした場合の充放電性能評価
得られた粉末S1を用いて平板型電池を作製し、以下の条件で定電流定電圧充電、定電流放電による充放電試験を実施した。
充電最大電圧:4.3V
充電電流 :0.7mA/cm2
充電時間 :8時間(最初の2回の充電のみ、充電時間12時間とした)
放電最小電圧:3.0V
放電電流 :0.7mA/cm2
初回放電容量は186mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.4%であり、高容量、高サイクル性を示した。
(4) Charging / discharging performance evaluation when used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery A flat battery was prepared using the obtained powder S1, and charging / discharging by constant current constant voltage charging and constant current discharging under the following conditions. The test was conducted.
Maximum charging voltage: 4.3V
Charging current: 0.7 mA / cm 2
Charging time: 8 hours (only the first two charges are charged for 12 hours)
Discharge minimum voltage: 3.0V
Discharge current: 0.7 mA / cm 2
The initial discharge capacity was 186 mAh / g, the (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles) ratio (cycle characteristics) was 96.4%, indicating high capacity and high cycle characteristics.

(5)安全性の評価
深い充電状態において加熱された場合の反応挙動を調べることにより、安全性を評価するため、以下の手順で密閉型DSC測定を行なった。まず、粉末S1を用いて金属リチウムとの組み合わせで平板型電池を作製し、以下の条件で定電流定電圧充電を実施した。
充電最大電圧 :4.3V
充電電流 :0.5mA/cm2
充電時間 :20時間
充電後の電池をアルゴン雰囲気中のグローブボックス中で分解し、正極を取り出してDMCで洗浄、乾燥した後、集電体から正極合剤を掻き取って充電正極合剤を得た。続いてステンレス製の密封セルに充電合剤0.8mgを秤量で採取し、更に非水電解質溶液としてEC:VC:DMC:EMC=12:3:20:65体積%混合液に、LiPF6を1モル/リットルとなるように溶解した溶液を充電正極合剤が濡れるように1.5マイクロリットル注入し、冶具を用いて密封した。
続いて、DSC220型(セイコー電子工業株式会社製)に上記密封ステンレスセルをセットし、10℃/分の昇温速度で測定を行なった。発熱量を測定したところ、490mJ/mgであった。
(5) Evaluation of safety In order to evaluate safety by examining the reaction behavior when heated in a deep charged state, sealed DSC measurement was performed according to the following procedure. First, a flat battery was produced using a powder S1 in combination with metallic lithium, and was subjected to constant current and constant voltage charging under the following conditions.
Maximum charging voltage: 4.3V
Charging current: 0.5 mA / cm 2
Charging time: 20 hours The charged battery is disassembled in a glove box in an argon atmosphere, the positive electrode is taken out, washed with DMC, dried, and then the positive electrode mixture is scraped off from the current collector to obtain a charged positive electrode mixture. It was. Subsequently, 0.8 mg of the charge mixture was weighed into a stainless steel sealed cell, and further LiPF 6 was added to the EC: VC: DMC: EMC = 12: 3: 20: 65 volume% mixture as a nonaqueous electrolyte solution. 1.5 microliters of the solution dissolved so as to be 1 mol / liter was injected so that the charged positive electrode mixture was wet, and sealed with a jig.
Subsequently, the sealed stainless steel cell was set in a DSC220 type (manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.), and measurement was performed at a temperature increase rate of 10 ° C./min. The calorific value was measured and found to be 490 mJ / mg.

実施例2
(1)コア材の粒子の製造
水酸化リチウム(LiOH・H2O;本荘ケミカル株式会社製、粉砕品、平均粒径10〜25μm)と水酸化ニッケル(Ni(OH)2;関西触媒化学株式会社製、製品名は水酸化ニッケルNo.3)と酸化コバルト(Co34;正同化学工業株式会社製、製品名は酸化コバルト(HCO))を、各金属の原子比が下記のモル比になるように秤量し、レーディゲミキサー(株式会社マツボー製、M−20型)を用いて混合することにより原料混合粉末を得た。
Li:Ni:Co=1.05:0.85:0.15
Example 2
(1) Manufacture of core material particles Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O; manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd., pulverized product, average particle size of 10 to 25 μm) and nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ; Kansai Catalyst Chemical Co., Ltd. Made by company, product name is nickel hydroxide No. 3) and cobalt oxide (Co 3 O 4 ; manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd., product name is cobalt oxide (HCO)) The raw material mixed powder was obtained by weighing so that it might become ratio, and mixing using a Laedige mixer (the Matsubo Co., Ltd. make, M-20 type | mold).
Li: Ni: Co = 1.05: 0.85: 0.15

得られた原料混合粉末を120℃、10時間乾燥させた後、ダイナミックミル(三井鉱山株式会社製、MYD−5XA型)を用いて、下記の条件で微粉砕・混合を行なった。
粉砕メディア :5mmφハイアルミナ(6.1kg)
アジテータシャフトの回転数:650rpm
乾燥原料混合粉末の供給量 :12.0kg/h
The obtained raw material mixed powder was dried at 120 ° C. for 10 hours, and then pulverized and mixed under the following conditions using a dynamic mill (MYD-5XA type, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.).
Grinding media: 5mmφ high alumina (6.1kg)
Number of rotations of agitator shaft: 650 rpm
Supply amount of dry raw material mixed powder: 12.0kg / h

粉砕原料粉末を実施例1(1)と同様の条件で焼成、粉砕を行い、コア材の粒子C2を作製後(BET比表面積:1.0m2/g)、実施例1(2)と同様の方法で被着材H2を得た。なお、コア材の粒子のBET比表面積に対する酸化アルミニウムのBET比表面積の比は113と計算された。 The pulverized raw material powder was fired and pulverized under the same conditions as in Example 1 (1), and after producing core material particles C2 (BET specific surface area: 1.0 m 2 / g), the same as in Example 1 (2) Thus, an adherend H2 was obtained. The ratio of the BET specific surface area of aluminum oxide to the BET specific surface area of the core material particles was calculated to be 113.

得られた被着材H2の720gを、ステンレストレー(400×240×66mmt)4個に分けて充填後(それぞれのステンレストレーに180g充填)、このステンレストレーを温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器(PR−2K[H]、内容積225L)にセットした。このとき、炭酸ガスを系内に19ml/分(20℃)で導入した。3時間保持後、ステンレストレーを恒温・恒湿器から取り出し、重量増加率1.5重量%の被着保持材K2を得た。もともと系内に存在する炭酸ガスは、大気中の炭酸ガス濃度を0.03体積%とすると、0.1gと計算された。また、導入した炭酸ガス量は、2.1g/hと計算された。よって、単位重量あたりの被着材に対する炭酸ガス量は、3.0mg/h/(g−被着材)と計算された。
被着保持材K2を、酸素気流中、725℃で1時間焼成することで、粉末S2を得た。粉末S2のBET比表面積を測定したところ1.0m2/gであった。粉末S2のコア材の粒子C2に対するBET比表面積比は、1.0と計算された。
After 720 g of the obtained adherend H2 was divided into 4 stainless trays (400 × 240 × 66 mmt) and filled (each stainless steel tray was filled with 180 g), this stainless steel tray was adjusted to a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 60%. It was set in a temperature and humidity controlled constant temperature and humidity chamber (PR-2K [H], internal volume 225 L). At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 19 ml / min (20 ° C.). After holding for 3 hours, the stainless steel tray was taken out of the constant temperature and humidity chamber to obtain an adherent holding material K2 having a weight increase rate of 1.5% by weight. The carbon dioxide originally present in the system was calculated to be 0.1 g when the carbon dioxide concentration in the atmosphere was 0.03% by volume. The amount of carbon dioxide introduced was calculated to be 2.1 g / h. Therefore, the amount of carbon dioxide gas with respect to the adherend per unit weight was calculated as 3.0 mg / h / (g-adhesive).
The adherend holding material K2 was baked at 725 ° C. for 1 hour in an oxygen stream to obtain a powder S2. It was 1.0 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S2 was measured. The BET specific surface area ratio of the core material of the powder S2 to the particle C2 was calculated to be 1.0.

粉末S2を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は186mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.2%であり、高容量、高サイクル性を示した。
また、粉末S2を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、470mJ/mgであった。
Using the powder S2 as the positive electrode active material, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. The initial discharge capacity was 186 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles). ) Ratio (cycleability) was 96.2%, indicating high capacity and high cycleability.
In addition, when the DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 1 using Powder S2 as the positive electrode active material, it was 470 mJ / mg.

実施例3
実施例2において得られた被着材H2の360gを、ステンレストレー(400×240×66mmt)2個に分けて充填後(それぞれのステンレストレーに180g充填)、このステンレストレーを温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器にセットした。このとき、炭酸ガスを系内に8.4ml/分(20℃)で導入した。2時間後、ステンレストレーを恒温・恒湿器から取り出し、重量増加率1.0重量%の被着保持材K3を得た。実施例2と同様に、単位重量あたりの被着材に対する炭酸ガス量を計算したところ、2.7mg/h/(g−被着材)であった。
以後は、実施例2と同様の条件で被着保持材K3を焼成し、粉末S3を得た。粉末S3のBET比表面積を測定したところ1.0m2/gであった。粉末S3のコア材の粒子C2に対するBET比表面積比は、1.0と計算された。
Example 3
After 360 g of the adherend H2 obtained in Example 2 was divided into two stainless steel trays (400 × 240 × 66 mmt) (each stainless steel tray was filled with 180 g), the stainless steel tray was heated at a temperature of 50 ° C. It was set in a constant temperature and humidity chamber that was adjusted to 60% humidity. At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 8.4 ml / min (20 ° C.). After 2 hours, the stainless steel tray was taken out of the thermostatic / humidifier to obtain an adherent holding material K3 having a weight increase rate of 1.0% by weight. As in Example 2, the amount of carbon dioxide gas with respect to the adherend per unit weight was calculated and found to be 2.7 mg / h / (g-adhesive).
Thereafter, the adherend holding material K3 was fired under the same conditions as in Example 2 to obtain a powder S3. The BET specific surface area of the powder S3 was measured and found to be 1.0 m 2 / g. The BET specific surface area ratio with respect to the particles C2 of the core material of the powder S3 was calculated to be 1.0.

粉末S3を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は185mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.3%であり、高容量、高サイクル性を示した。
また、粉末S3を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、490mJ/mgであった。
When the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1 using the powder S3 as the positive electrode active material, the initial discharge capacity was 185 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles). ) Ratio (cycleability) was 96.3%, indicating high capacity and high cycleability.
Moreover, when DSC heat generation amount was measured on the same conditions as Example 1 using powder S3 for a positive electrode active material, it was 490 mJ / mg.

実施例4
実施例2において得られた被着材H2の360gを、ステンレストレー(400×240×66mmt)2個に分けて充填後(それぞれのステンレストレーに180g充填)、このステンレストレーを温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器にセットした。このとき、炭酸ガスを系内に8.4ml/分(20℃)で導入した。5時間後、ステンレストレーを恒温・恒湿器から取り出し、重量増加率2.0重量%の被着保持材K4を得た。実施例2と同様に、単位重量あたりの被着材に対する炭酸ガス量を計算したところ、2.6mg/h/(g−被着材)であった。
以後は、実施例2と同様の条件で被着保持材K4を焼成し、粉末S4を得た。粉末S4のBET比表面積を測定したところ1.0m2/gであった。粉末S4のコア材の粒子C2に対するBET比表面積比は、1.0と計算された。
Example 4
After 360 g of the adherend H2 obtained in Example 2 was divided into two stainless steel trays (400 × 240 × 66 mmt) (each stainless steel tray was filled with 180 g), the stainless steel tray was heated at a temperature of 50 ° C. It was set in a constant temperature and humidity chamber that was adjusted to 60% humidity. At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 8.4 ml / min (20 ° C.). After 5 hours, the stainless steel tray was taken out of the thermostatic / humidifier, and an adherent holding material K4 having a weight increase rate of 2.0% by weight was obtained. Similarly to Example 2, the amount of carbon dioxide gas with respect to the adherend per unit weight was calculated and found to be 2.6 mg / h / (g-adhesive).
Thereafter, the adherend holding material K4 was fired under the same conditions as in Example 2 to obtain a powder S4. It was 1.0 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S4 was measured. The BET specific surface area ratio with respect to the particles C2 of the core material of the powder S4 was calculated to be 1.0.

粉末S4を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は186mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.2%であり、高容量、高サイクル性を示した。
また、粉末S4を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、470mJ/mgであった。
Using the powder S4 as the positive electrode active material, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. The initial discharge capacity was 186 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles). ) Ratio (cycleability) was 96.2%, indicating high capacity and high cycleability.
Moreover, when DSC heat generation amount was measured on the same conditions as Example 1 using powder S4 for a positive electrode active material, it was 470 mJ / mg.

比較例1
コア材の粒子C1を正極活物質に用いて、平板型電池を作製し、以下の条件で定電流定電圧充電、定電流放電による充放電試験を実施した。
充電最大電圧:4.3V
充電電流 :0.8mA/cm2
充電時間 :8時間(最初の2回の充電のみ、充電時間12時間とした)
放電最小電圧:3.0V
放電電流 :0.8mA/cm2
初回放電容量は203mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、93.5%であり、放電容量は高いが、サイクル特性がやや劣る結果であった。
また、コア材の粒子C1を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、650mJ/mgであり、実施例1より大きかった。
Comparative Example 1
A flat plate battery was produced using the core material particle C1 as a positive electrode active material, and a charge / discharge test by constant current and constant voltage charge and constant current discharge was performed under the following conditions.
Maximum charging voltage: 4.3V
Charging current: 0.8 mA / cm 2
Charging time: 8 hours (only the first two charges are charged for 12 hours)
Discharge minimum voltage: 3.0V
Discharge current: 0.8 mA / cm 2
The initial discharge capacity is 203 mAh / g, the (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles) ratio (cycle characteristics) is 93.5%, the discharge capacity is high, but the cycle characteristics are slightly inferior. It was a result.
Further, when the DSC heat generation amount was measured under the same conditions as in Example 1 using the core material particle C1 as the positive electrode active material, it was 650 mJ / mg, which was larger than that in Example 1.

比較例2
実施例1において、得られた被着材H1を、水を含む雰囲気での保持工程を省略し、実施例1と同様の方法で焼成し、粉末S5を得た。粉末S5のBET比表面積を測定したところ1.1m2/gであった。粉末S5のコア材の粒子C1に対するBET比表面積比は、1.1と計算された。
Comparative Example 2
In Example 1, the obtained adherend H1 was baked in the same manner as in Example 1 by omitting the holding step in an atmosphere containing water to obtain a powder S5. It was 1.1 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S5 was measured. The BET specific surface area ratio with respect to the particle C1 of the core material of the powder S5 was calculated to be 1.1.

得られた粉末S5を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は186mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.5%であり、高容量、高サイクル性を示した。
しかし、粉末S5を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、600mJ/mgであり、実施例1より大きかった。
Using the obtained powder S5 as a positive electrode active material, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the initial discharge capacity was 186 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (after 10 cycles). The discharge capacity) ratio (cycleability) was 96.5%, indicating high capacity and high cycleability.
However, when the DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 1 using Powder S5 as the positive electrode active material, it was 600 mJ / mg, which was larger than Example 1.

比較例3
コア材の粒子C2を正極活物質に用いて、比較例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は206mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、94.6%であり、放電容量は高いが、サイクル特性がやや劣る結果であった。
また、コア材の粒子C2を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、570mJ/mgであり、実施例2より大きかった。
Comparative Example 3
When the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Comparative Example 1 using the core material particle C2 as the positive electrode active material, the initial discharge capacity was 206 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (after 10 cycles). The discharge capacity) ratio (cycle property) was 94.6%, and the discharge capacity was high, but the cycle characteristics were slightly inferior.
Further, when the DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 1 using the core material particle C2 as the positive electrode active material, it was 570 mJ / mg, which was larger than Example 2.

比較例4
実施例2において、得られた被着材H2を、水を含む雰囲気での保持工程を省略し、実施例3と同様の方法で焼成し、粉末S6を得た。粉末S6のBET比表面積を測定したところ1.1m2/gであった。粉末S6のコア材の粒子C2に対するBET比表面積比は、1.1と計算された。
得られた粉末S6を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は187mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.4%であり、高容量、高サイクル性を示した。
しかし、粉末S6を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、600mJ/mgであり、実施例2より大きかった。
Comparative Example 4
In Example 2, the obtained adherend H2 was baked in the same manner as in Example 3 by omitting the holding step in an atmosphere containing water to obtain powder S6. It was 1.1 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S6 was measured. The BET specific surface area ratio with respect to the particles C2 of the core material of the powder S6 was calculated to be 1.1.
Using the obtained powder S6 as the positive electrode active material, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the initial discharge capacity was 187 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (after 10 cycles). The discharge capacity) ratio (cycleability) was 96.4%, indicating high capacity and high cycleability.
However, when the DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 1 using Powder S6 as the positive electrode active material, it was 600 mJ / mg, which was larger than Example 2.

Figure 0005034305
Figure 0005034305

Figure 0005034305
Figure 0005034305

実施例5
(1)コア材の粒子の製造
炭酸リチウム(Li2CO3:本荘ケミカル株式会社製)と水酸化ニッケル(Ni(OH)2:関西触媒化学株式会社製)と酸化マンガン(MnO2:高純度化学株式会社製)と四三酸化コバルト(Co34:正同化学工業株式会社製)とホウ酸(H3BO3:米山化学株式会社製)を、各金属の原子比が下記のモル比になるよう計量し、レーディゲミキサー(中央機工株式会社製、M−20)を用いて混合することにより原料混合粉末を得た。
Li:Ni:Mn:Co:B=1.04:0.34:0.42:0.2:0.03
Example 5
(1) Manufacture of core material particles Lithium carbonate (Li 2 CO 3 : manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.), nickel hydroxide (Ni (OH) 2 : manufactured by Kansai Catalysts Chemical Co., Ltd.) and manganese oxide (MnO 2 : high purity) Chemical Co., Ltd.), cobalt tetroxide (Co 3 O 4 : manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd.) and boric acid (H 3 BO 3 : manufactured by Yoneyama Chemical Co., Ltd.) The raw material mixed powder was obtained by measuring so that it might become ratio, and mixing using the Laedige mixer (Chuo Kiko Co., Ltd. make, M-20).
Li: Ni: Mn: Co: B = 1.04: 0.34: 0.42: 0.2: 0.03

得られた原料混合粉末を、ボールミル混合機を用いて下記の条件で微粉砕・混合を行ない、粉砕原料粉末を得た。
粉砕メディア :15mmφアルミナボール(5.8kg)
ボールミルの回転数 :80rpm
ボールミルの容積 :5L
粉砕原料粉末をアルミナさやに充填し、大気雰囲気下、1040℃で4時間焼成することで塊状物を得た。この塊状物を、粉砕メディアとして15mmφアルミナボールを用いて、原料粉砕時と同様の条件で乾式ボールミルにて粉砕し、体積基準の平均粒径が約3μm(レーザー回折式粒度分布測定装置、Malvern Mastersizer 2000、Malvern Instuments Ltd.製により測定)となるまで粉砕し、コア材の粒子C7を得た。得られたコア材の粒子C7は粉末X線回折によりα−NaFeO2型構造を有することが確認された。また、コア材の粒子C7のBET比表面積をBET比表面積測定装置Macsorb HM Model−1208型(株式会社マウンテック製)にてBET一点法により測定したところ、1.6m2/gであった。
The obtained raw material mixed powder was finely pulverized and mixed under the following conditions using a ball mill mixer to obtain a pulverized raw material powder.
Grinding media: 15mmφ alumina balls (5.8kg)
Ball mill rotation speed: 80 rpm
Ball mill volume: 5L
The pulverized raw material powder was filled in an alumina sheath and fired at 1040 ° C. for 4 hours in an air atmosphere to obtain a lump. This lump was pulverized with a dry ball mill under the same conditions as the raw material pulverization using 15 mmφ alumina balls as a pulverization medium, and the volume-based average particle diameter was about 3 μm (laser diffraction particle size distribution analyzer, Malvern Mastersizer). 2000, measured by Malvern Instruments Ltd.) to obtain core material particles C7. The obtained core material particles C7 were confirmed to have an α-NaFeO 2 type structure by powder X-ray diffraction. Moreover, it was 1.6 m < 2 > / g when the BET specific surface area of particle | grains C7 of the core material was measured with the BET specific surface area measuring apparatus Macsorb HM Model-1208 type | mold (made by Mountec Co., Ltd.) by the BET single point method.

(2)被着材の製造方法
得られたコア材の粒子C7 3.0gと、酸化アルミニウム(日本アエロジル株式会社製、1次粒子径13nm、製品名はアルミナC)0.0639g(C7のコア材粒子1mol部に対して0.04mol部のAl元素となるように添加)をメノウ乳鉢で5分間混合し、被着材H7を得た。なお、コア材の粒子のBET比表面積に対する酸化アルミニウムのBET比表面積の比は70.6と計算された。
(2) Manufacturing method of adherend material 3.0 g of core material particles C7 obtained and 0.0639 g of aluminum oxide (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., primary particle diameter 13 nm, product name is alumina C) (core of C7) (Added so as to be 0.04 mol part of Al element with respect to 1 mol part of the material particles) was mixed in an agate mortar for 5 minutes to obtain an adherend H7. The ratio of the BET specific surface area of aluminum oxide to the BET specific surface area of the core material particles was calculated to be 70.6.

(3)被着材の処理
得られた被着材H7を20g、ステンレストレー(400×240×66mmt)に充填し、温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器にセットした。このとき、炭酸ガスを系内に1.0ml/分(20℃)で導入した。2時間後、ステンレストレーを恒温・恒湿器から取り出し、重量増加率1.2重量%の被着保持材K7を得た。実施例2と同様に、単位重量あたりの被着材に対する炭酸ガス量を計算したところ、5.9mg/h/(g−被着材)であった。被着保持材K7を、大気雰囲気下、725℃で1時間焼成することで、粉末S7を得た。粉末S7のBET比表面積を測定したところ0.6m2/gであった。粉末S7のコア材の粒子C7に対するBET比表面積比は、0.38と計算された。
(3) Treatment of adherend material A constant temperature and humidity chamber in which 20 g of the obtained adherend material H7 was filled in a stainless steel tray (400 × 240 × 66 mmt) and temperature-controlled and humidity-controlled at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 60%. Set. At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 1.0 ml / min (20 ° C.). Two hours later, the stainless steel tray was taken out of the thermostatic / humidifier, and an adherent holding material K7 having a weight increase rate of 1.2% by weight was obtained. As in Example 2, the amount of carbon dioxide gas with respect to the adherend per unit weight was calculated and found to be 5.9 mg / h / (g-adhesive). The adherend holding material K7 was fired at 725 ° C. for 1 hour in an air atmosphere to obtain a powder S7. It was 0.6 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S7 was measured. The BET specific surface area ratio of the core material of the powder S7 to the particle C7 was calculated to be 0.38.

粉末S7を正極活物質に用いて、充電電流および放電電流を0.6mA/cm2、充電時間を8時間に変更した以外は実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は155mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、99.9%であり、高容量、高サイクル性を示した。
また、粉末S7を正極活物質に用いて、充電電流および放電電流を0.4mA/cm2に変更した以外は実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、360mJ/mgであった。
The charge and discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1 except that the powder S7 was used as the positive electrode active material, the charge current and discharge current were changed to 0.6 mA / cm 2 , and the charge time was changed to 8 hours. The discharge capacity was 155 mAh / g, the (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles) ratio (cycleability) was 99.9%, indicating high capacity and high cycleability.
Further, the DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 1 except that the powder S7 was used as the positive electrode active material and the charging current and discharging current were changed to 0.4 mA / cm 2 , and it was 360 mJ / mg. It was.

比較例5
実施例5におけるコア材の粒子C7を正極活物質に用いて、実施例5と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は162mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.3%であった。
また、コア材の粒子C7を正極活物質に用いて、実施例5と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、490mJ/mgであり、実施例5より大きかった。
Comparative Example 5
When the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 5 using the core material particle C7 in Example 5 as the positive electrode active material, the initial discharge capacity was 162 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / The (discharge capacity after 10 cycles) ratio (cycle property) was 96.3%.
Further, when the DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 5 using Core Material Particle C7 as the positive electrode active material, it was 490 mJ / mg, which was larger than Example 5.

実施例6
(1)コア材の粒子の製造
水酸化リチウム(LiOH・H2O:本荘ケミカル株式会社製、粉砕品平均粒径10〜25μm)と水酸化ニッケル(Ni(OH)2:関西触媒株式会社製、製品名は水酸化ニッケルNo.3)と酸化コバルト(Co34;正同化学工業株式会社製、製品名酸化コバルト(HCO))とを、各金属の原子比が下記のモル比になるよう計量し、V型混合機を用いて混合することにより原料混合粉末を得た。
Li:Ni:Co=1.05:0.85:0.15
得られた原料混合粉末を120℃、10時間乾燥させた後、ダイナミックミル(三井鉱山株式会社製、MYD−5XA型)を用いて、下記の条件で微粉砕・混合を行ない、粉砕原料粉末を得た。
粉砕メディア :5mmφハイアルミナ(6.1kg)
アジテータシャフトの回転数:650rpm
乾燥原料混合粉末の供給量 :12.0kg/h
粉砕原料粉末をアルミナさやに充填し、酸素気流中、730℃で15時間焼成することで塊状物を得た。この塊状物を、粉砕メディアとして15mmφナイロン被覆鋼球を用いて乾式ボールミルにて粉砕し、体積基準の平均粒径が5.5μm(レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−1100型(株式会社島津製作所製)により測定)となるまで粉砕し、コア材の粒子C8を得た。得られたコア材の粒子C8は粉末X線回折によりα−NaFeO2型構造を有することが確認された。
Example 6
(1) Manufacture of core material particles Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O: manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd., pulverized product average particle size: 10 to 25 μm) and nickel hydroxide (Ni (OH) 2 : manufactured by Kansai Catalyst Co., Ltd.) The product name is nickel hydroxide No. 3) and cobalt oxide (Co 3 O 4 ; manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd., product name cobalt oxide (HCO)). The raw material mixed powder was obtained by weighing and mixing using a V-type mixer.
Li: Ni: Co = 1.05: 0.85: 0.15
After the obtained raw material mixed powder was dried at 120 ° C. for 10 hours, it was pulverized and mixed under the following conditions using a dynamic mill (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., MYD-5XA type). Obtained.
Grinding media: 5mmφ high alumina (6.1kg)
Number of rotations of agitator shaft: 650 rpm
Supply amount of dry raw material mixed powder: 12.0kg / h
The pulverized raw material powder was filled into an alumina sheath and fired at 730 ° C. for 15 hours in an oxygen stream to obtain a lump. This lump was pulverized with a dry ball mill using a 15 mmφ nylon-coated steel ball as a pulverization medium, and the volume-based average particle size was 5.5 μm (laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-1100 (Shimadzu Corporation). The core material particles C8 were obtained by pulverization until measurement). The obtained core material particle C8 was confirmed to have an α-NaFeO 2 type structure by powder X-ray diffraction.

(2)被着材の製造方法
得られたコア材の粒子C8 1000gと、酸化アルミニウム(日本アエロジル株式会社製、1次粒子径13nm、製品名はアルミナC)41.8g(コア材の粒子C8中の(Ni+Co)に対して0.08mol部のAl元素となるように添加)を内容積5Lのポリエチレン製ポットに封入後、メディアとして15mmφのナイロン被覆鋼球4.2kgを用いて、80rpmで30分間乾式ボールミル混合し、被着材H8を得た。
(2) Production method of adherend material 1000 g of core material particles C8 obtained and 41.8 g of aluminum oxide (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., primary particle size 13 nm, product name is alumina C) (core material particles C8 (Added so as to be 0.08 mol part of Al element with respect to (Ni + Co) in the inside) in a polyethylene pot with an internal volume of 5 L, and using 4.2 kg of 15 mmφ nylon-coated steel balls as a medium at 80 rpm A dry ball mill was mixed for 30 minutes to obtain an adherend H8.

(3)被着材の処理
得られた被着材H8 200gを、ステンレストレー(400×240×66mmt)に充填し、温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器にセットした。この時、炭酸ガスを系内に30ml/分で導入した。3.5時間保持後、ステンレストレーを恒温恒湿器から取り出し、重量増加率1.5重量%の被着保持材K8を得た。被着保持材K8を、酸素気流中、725℃で1.25時間焼成することで、粉末S8を得た。粉末S8のBET比表面積を測定したところ0.9m2/gであった。
(3) Treatment of adherend A constant temperature and humidity chamber in which 200 g of the obtained adherend H8 was filled in a stainless steel tray (400 × 240 × 66 mmt) and temperature-controlled and humidity-controlled at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 60%. Set. At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 30 ml / min. After holding for 3.5 hours, the stainless steel tray was taken out from the constant temperature and humidity chamber to obtain an adherent holding material K8 having a weight increase rate of 1.5% by weight. The adherend holding material K8 was baked at 725 ° C. for 1.25 hours in an oxygen stream to obtain powder S8. It was 0.9 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S8 was measured.

(4)充放電性能評価と安全性の評価
粉末S8を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は182mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、95.7%であり、高容量、高サイクル性を示した。
また、粉末S8を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、440mJ/mgであった。
(4) Charge / Discharge Performance Evaluation and Safety Evaluation Using the powder S8 as the positive electrode active material, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. The initial discharge capacity was 182 mAh / g (after 20 cycles). The discharge capacity) / (discharge capacity after 10 cycles) ratio (cycle property) was 95.7%, indicating high capacity and high cycle property.
Further, DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 1 using Powder S8 as the positive electrode active material, and it was 440 mJ / mg.

(5)元素A溶出率の測定(元素AはAlである。)
粉末S8を塩酸に溶解して得られた水溶液を用いて、ICP−AES(セイコー電子工業株式会社製)を用いて、W2を求めた。W2は0.015であった。
粉末S8 0.1gと1モル/リットルの水酸化リチウム水溶液10mlとを容量15mlのポリプロピレン製容器に入れ、該容器を60℃のウォーターバスに、4時間浸し、得られた上澄み液を用いて、ICP−AESを用いて、W1を求めた。W1は0.00011であった。よって、Al溶出率は、式W1/W2×100により、0.7%と計算された。
(5) Measurement of element A elution rate (element A is Al.)
The powder S8 with an aqueous solution obtained by dissolving in hydrochloric acid, using ICP-AES (manufactured by Seiko Instruments Inc.) to determine the W 2. W 2 was 0.015.
0.1 g of powder S8 and 10 ml of 1 mol / liter lithium hydroxide aqueous solution were put in a polypropylene container having a capacity of 15 ml. The container was immersed in a water bath at 60 ° C. for 4 hours, and the obtained supernatant was used. W 1 was determined using ICP-AES. W 1 was 0.00011. Therefore, the Al elution rate was calculated to be 0.7% by the formula W 1 / W 2 × 100.

尚、本実施例において、ICP−AESの装置の使用条件としては、特に断らない限り、以下の条件を用いた。
プラズマ出力:1.2kW
キャリアーガス流量:0.4L/min
プラズマガス流量:15L/min
補助ガス流量:0.3L/min
Al測定波長:396.15nm
In this example, the following conditions were used as conditions for using the ICP-AES apparatus unless otherwise specified.
Plasma power: 1.2kW
Carrier gas flow rate: 0.4 L / min
Plasma gas flow rate: 15 L / min
Auxiliary gas flow rate: 0.3 L / min
Al measurement wavelength: 396.15 nm

実施例7
(1)コア材の粒子の製造
水酸化リチウム(LiOH・H2O;本荘ケミカル株式会社製、粉砕品、平均粒径10〜25μm)と水酸化ニッケル(Ni(OH)2;関西触媒化学株式会社製、製品名は水酸化ニッケルNo.3)と酸化コバルト(Co34;正同化学工業株式会社製、製品名は酸化コバルト(HCO))を、各金属の原子比が下記のモル比になるように秤量し、レーディゲミキサー(株式会社マツボー製、M−20型)を用いて混合することにより原料混合粉末を得た。
Li:Ni:Co=1.05:0.85:0.15
Example 7
(1) Manufacture of core material particles Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O; manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd., pulverized product, average particle size of 10 to 25 μm) and nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ; Kansai Catalyst Chemical Co., Ltd. Made by company, product name is nickel hydroxide No. 3) and cobalt oxide (Co 3 O 4 ; manufactured by Shodo Chemical Industry Co., Ltd., product name is cobalt oxide (HCO)) The raw material mixed powder was obtained by weighing so that it might become ratio, and mixing using a Laedige mixer (the Matsubo Co., Ltd. make, M-20 type | mold).
Li: Ni: Co = 1.05: 0.85: 0.15

得られた原料混合粉末を120℃、10時間乾燥させた後、ダイナミックミル(三井鉱山株式会社製、MYD−5XA型)を用いて、下記の条件で微粉砕・混合を行なった。
粉砕メディア :5mmφハイアルミナ(6.1kg)
アジテータシャフトの回転数:650rpm
乾燥原料混合粉末の供給量 :12.0kg/h
粉砕原料粉末をアルミナさやに充填し、酸素気流中、730℃で15時間焼成することで塊状物を得た。この塊状物を、粉砕メディアとして15mmφナイロン被覆鋼球を用いて乾式ボールミルにて粉砕し、体積基準の平均粒径が5.5μm(レーザー回折式粒度分布測定装置SALD−1100型(株式会社島津製作所製)により測定)となるまで粉砕し、コア材の粒子C9を得た。得られたコア材の粒子C9は粉末X線回折によりα−NaFeO2型構造を有することが確認された。
The obtained raw material mixed powder was dried at 120 ° C. for 10 hours, and then pulverized and mixed under the following conditions using a dynamic mill (MYD-5XA type, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.).
Grinding media: 5mmφ high alumina (6.1kg)
Number of rotations of agitator shaft: 650 rpm
Supply amount of dry raw material mixed powder: 12.0kg / h
The pulverized raw material powder was filled into an alumina sheath and fired at 730 ° C. for 15 hours in an oxygen stream to obtain a lump. This lump was pulverized with a dry ball mill using a 15 mmφ nylon-coated steel ball as a pulverization medium, and the volume-based average particle size was 5.5 μm (laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-1100 (Shimadzu Corporation). The core material particles C9 were obtained by pulverization until the measurement was obtained. The obtained core material particle C9 was confirmed to have an α-NaFeO 2 type structure by powder X-ray diffraction.

(2)被着材の製造方法
得られたコア材の粒子C9 900gと、酸化アルミニウム(日本アエロジル株式会社製、1次粒子径13nm、製品名はアルミナC)37.6g(コア材の粒子C8中の(Ni+Co)に対して0.08mol部のAl元素となるように添加)を内容積5Lのポリエチレン製ポットに封入後、メディアとして15mmφのナイロン被覆鋼球4.2kgを用いて、80rpmで30分間乾式ボールミル混合し、被着材H9を得た。
(2) Production method of adherend material 900 g of the obtained core material particles C9 and 37.6 g of aluminum oxide (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., primary particle diameter 13 nm, product name is alumina C) (core material particles C8 (Added so as to be 0.08 mol part of Al element with respect to (Ni + Co) in the inside) in a polyethylene pot with an internal volume of 5 L, and using 4.2 kg of 15 mmφ nylon-coated steel balls as a medium at 80 rpm A dry ball mill was mixed for 30 minutes to obtain an adherend H9.

(3)被着材の処理
得られた被着材H9 180gを、ステンレストレー(400×240×66mmt)に充填し、温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器にセットした。この時、炭酸ガスを系内に8ml/分で導入した。2.0時間保持後、ステンレストレーを恒温恒湿器から取り出し、重量増加率1.0重量%の被着保持材K9を得た。被着保持材K9を、酸素気流中、725℃で1.0時間焼成することで、粉末S9を得た。粉末S9のBET比表面積を測定したところ1.0m2/gであった。
(3) Treatment of adherend A constant temperature and humidity chamber in which 180 g of the obtained adherend H9 was filled in a stainless steel tray (400 × 240 × 66 mmt) and temperature-controlled and humidity-controlled at a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 60%. Set. At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 8 ml / min. After holding for 2.0 hours, the stainless steel tray was taken out of the constant temperature and humidity chamber to obtain an adherent holding material K9 having a weight increase rate of 1.0% by weight. The adherend holding material K9 was fired at 725 ° C. for 1.0 hour in an oxygen stream to obtain powder S9. It was 1.0 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S9 was measured.

(4)充放電性能評価と安全性の評価
粉末S9を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は185mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.0%であり、高容量、高サイクル性を示した。
また、粉末S9を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、470mJ/mgであった。
(4) Charge / Discharge Performance Evaluation and Safety Evaluation Using the powder S9 as the positive electrode active material, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. The initial discharge capacity was 185 mAh / g (after 20 cycles). The (discharge capacity) / (discharge capacity after 10 cycles) ratio (cycle property) was 96.0%, indicating a high capacity and a high cycle property.
Moreover, when DSC heat generation amount was measured on the same conditions as Example 1 using powder S9 for a positive electrode active material, it was 470 mJ / mg.

(5)元素A溶出率の測定(元素AはAlである。)
粉末S9を塩酸に溶解して得られた水溶液を用いて、ICP−AES(セイコー電子工業株式会社製)を用いて、W2を求めた。W2は0.016であった。
粉末S9 0.1gと1モル/リットルの水酸化リチウム水溶液10mlとを容量15mlのポリプロピレン製容器に入れ、該容器を60℃のウォーターバスに、4時間浸し、得られた上澄み液を用いて、ICP−AESを用いて、W1を求めた。W1は0.000069であった。よって、Al溶出率は、式W1/W2×100により、0.4%と計算された。
(5) Measurement of element A elution rate (element A is Al.)
The powder S9 with an aqueous solution obtained by dissolving in hydrochloric acid, using ICP-AES (manufactured by Seiko Instruments Inc.) to determine the W 2. W 2 was 0.016.
0.1 g of powder S9 and 10 ml of 1 mol / liter lithium hydroxide aqueous solution were put in a polypropylene container having a capacity of 15 ml. The container was immersed in a water bath at 60 ° C. for 4 hours, and the obtained supernatant was used. W 1 was determined using ICP-AES. W 1 was 0.000069. Therefore, the Al elution rate was calculated to be 0.4% by the formula W 1 / W 2 × 100.

実施例8
実施例7において得られた被着材H9 180gを、ステンレストレー(400×240×66mmt)に充填し、温度50℃、相対湿度60%に調温・調湿した恒温恒湿器にセットした。この時、炭酸ガスを系内に8ml/分で導入した。4.8時間保持後、ステンレストレーを恒温恒湿器から取り出し、重量増加率2.0重量%の被着保持材K10を得た。被着保持材K10を、酸素気流中、725℃で1.0時間焼成することで、粉末S10を得た。粉末S10のBET比表面積を測定したところ1.0m2/gであった。得られた粉末S10を用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は186mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、95.6%であり、高容量、高サイクル性を示した。
また、粉末S10を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、480mJ/mgであった。
Example 8
180 g of the adherend H9 obtained in Example 7 was filled in a stainless steel tray (400 × 240 × 66 mmt), and set in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 50 ° C. and a relative humidity of 60%. At this time, carbon dioxide gas was introduced into the system at 8 ml / min. After holding for 4.8 hours, the stainless steel tray was taken out of the constant temperature and humidity chamber to obtain an adherent holding material K10 having a weight increase rate of 2.0% by weight. The adherend holding material K10 was fired in an oxygen stream at 725 ° C. for 1.0 hour to obtain a powder S10. It was 1.0 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S10 was measured. Using the obtained powder S10, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. The initial discharge capacity was 186 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles). The ratio (cycle property) was 95.6%, indicating a high capacity and a high cycle property.
Moreover, when DSC heat generation amount was measured on the same conditions as Example 1 using powder S10 for a positive electrode active material, it was 480 mJ / mg.

粉末S10を塩酸に溶解して得られた水溶液を用いて、ICP−AES(セイコー電子工業株式会社製)を用いて、W2を求めた。W2は0.016であった。
粉末S10 0.1gと1モル/リットルの水酸化リチウム水溶液10mlとを容量15mlのポリプロピレン製容器に入れ、該容器を60℃のウォーターバスに、4時間浸し、得られた上澄み液を用いて、ICP−AESを用いて、W1を求めた。W1は0.00020であった。よって、Al溶出率は、式W1/W2×100により、1.2%と計算された。
The powder S10 with an aqueous solution obtained by dissolving in hydrochloric acid, using ICP-AES (manufactured by Seiko Instruments Inc.) to determine the W 2. W 2 was 0.016.
0.1 g of powder S10 and 10 ml of 1 mol / liter lithium hydroxide aqueous solution were put in a polypropylene container having a capacity of 15 ml. The container was immersed in a water bath at 60 ° C. for 4 hours, and the obtained supernatant was used. W 1 was determined using ICP-AES. W 1 was 0.00020. Therefore, the Al elution rate was calculated to be 1.2% by the formula W 1 / W 2 × 100.

比較例6
実施例7において得られた被着材H9を、水を含む雰囲気での保持工程を省略し、酸素気流中、725℃で1.0時間焼成することで、粉末S11を得た。粉末S11のBET比表面積を測定したところ1.1m2/gであった。得られた粉末S11を用いて、実施例1と同様の条件で充放電特性を測定したところ、初回放電容量は186mAh/g、(20サイクル後の放電容量)/(10サイクル後の放電容量)比(サイクル性)は、96.1%であり、高容量、高サイクル性を示した。
しかし、粉末S11を正極活物質に用いて、実施例1と同様の条件でDSC発熱量を測定したところ、590mJ/mgであり、実施例7より大きかった。
Comparative Example 6
The holding | maintenance process in the atmosphere containing water was abbreviate | omitted for the to-be-adhered material H9 obtained in Example 7, and powder S11 was obtained by baking at 725 degreeC for 1.0 hour in oxygen stream. It was 1.1 m < 2 > / g when the BET specific surface area of powder S11 was measured. Using the obtained powder S11, the charge / discharge characteristics were measured under the same conditions as in Example 1. The initial discharge capacity was 186 mAh / g, (discharge capacity after 20 cycles) / (discharge capacity after 10 cycles). The ratio (cycleability) was 96.1%, indicating high capacity and high cycleability.
However, when the DSC calorific value was measured under the same conditions as in Example 1 using Powder S11 as the positive electrode active material, it was 590 mJ / mg, which was larger than Example 7.

粉末S11を塩酸に溶解して得られた水溶液を用いて、ICP−AES(セイコー電子工業株式会社製)を用いて、W2を求めた。W2は0.016であった。
粉末S11 0.1gと1モル/リットルの水酸化リチウム水溶液10mlとを容量15mlのポリプロピレン製容器に入れ、該容器を60℃のウォーターバスに、4時間浸し、得られた上澄み液を用いて、ICP−AESを用いて、W1を求めた。W1は0.00052であった。よって、Al溶出率は、式W1/W2×100により、3.2%と計算された。
The powder S11 with an aqueous solution obtained by dissolving in hydrochloric acid, using ICP-AES (manufactured by Seiko Instruments Inc.) to determine the W 2. W 2 was 0.016.
0.1 g of powder S11 and 10 ml of 1 mol / liter lithium hydroxide aqueous solution were placed in a polypropylene container having a capacity of 15 ml. The container was immersed in a water bath at 60 ° C. for 4 hours, and the obtained supernatant was used. W 1 was determined using ICP-AES. W 1 was 0.00052. Therefore, the Al elution rate was calculated to be 3.2% by the formula W 1 / W 2 × 100.

Claims (19)

リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、水を含有する雰囲気中で該被着材の重量増加率が0.1重量%以上5.0重量%以下の範囲となるように保持した後、これを焼成することを特徴とする非水二次電池用活物質の製造方法。   Contains element A (one or more elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements) on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions After holding the adherend to which the compound to be deposited is placed in a water-containing atmosphere so that the weight increase rate of the adherend is in the range of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, A method for producing an active material for a non-aqueous secondary battery, comprising firing the product. 水を含有する雰囲気中で保持する温度が20℃以上90℃以下の範囲、かつ相対湿度が20%以上90%以下の範囲である請求項1に記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   2. The production of an active material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the temperature maintained in the atmosphere containing water is in the range of 20 ° C. or more and 90 ° C. or less and the relative humidity is in the range of 20% or more and 90% or less. Method. リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が、リチウムニッケル複合酸化物であり、非水二次電池用活物質が非水二次電池用正極活物質である請求項1または2に記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   3. The non-aqueous solution according to claim 1, wherein the material capable of doping and dedoping lithium ions is a lithium nickel composite oxide, and the active material for non-aqueous secondary battery is a positive electrode active material for non-aqueous secondary battery. A method for producing an active material for a secondary battery. リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が、一般式LixNi1-yy2(式中x、yはそれぞれ0.9≦x≦1.2、0≦y≦0.5であり、Mは、B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素である。)で表される組成を有する請求項1〜3のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。 A material that can be doped / undoped with lithium ions has a general formula Li x Ni 1- y My O 2 (where x and y are 0.9 ≦ x ≦ 1.2 and 0 ≦ y ≦ 0.5, respectively). And M is one or more elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements. The manufacturing method of the active material for nonaqueous secondary batteries in any one of. Mが、B,Al,Mg,Co,Cr,Mn,Feの中から選ばれる1種以上の元素である請求項4に記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The method for producing an active material for a non-aqueous secondary battery according to claim 4, wherein M is one or more elements selected from B, Al, Mg, Co, Cr, Mn, and Fe. リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料が、一般式LixNi1-z2 z2(式中x、zはそれぞれ0.9≦x≦1.2、0.3≦z≦0.9であり、M2は、B,Al,Si,Sn,Mg,Mn,FeおよびCoの中から選ばれる2種以上の元素である。)で表される組成を有する請求項1〜3のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。 The material capable of doping and dedoping lithium ions is represented by the general formula Li x Ni 1 -z M 2 z O 2 (where x and z are 0.9 ≦ x ≦ 1.2 and 0.3 ≦ z ≦ 0, respectively). And M 2 is a composition represented by 2 or more elements selected from B, Al, Si, Sn, Mg, Mn, Fe and Co. The manufacturing method of the active material for nonaqueous secondary batteries in any one of. 元素Aが、B,Al,Mg,Co,Cr,Mn,Feの中から選ばれる1種以上の元素である請求項1〜6のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The element A is one or more elements selected from B, Al, Mg, Co, Cr, Mn, and Fe. The production of the active material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 6. Method. 元素Aが、Alであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   Element A is Al, The manufacturing method of the active material for nonaqueous secondary batteries in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 元素Aを含有する化合物が、酸化物、水酸化物、オキシ水酸化物、炭酸塩またはこれらの混合物である請求項1〜8のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The method for producing an active material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the compound containing the element A is an oxide, hydroxide, oxyhydroxide, carbonate or a mixture thereof. . 元素Aを含有する化合物のBET比表面積が、リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料のBET比表面積の5倍以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The non-water according to any one of claims 1 to 9, wherein the BET specific surface area of the compound containing the element A is at least 5 times the BET specific surface area of the material capable of doping and dedoping lithium ions. A method for producing an active material for a secondary battery. リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素Aを含有する化合物を被着させるプロセスが、乾式混合である請求項1〜10のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The active for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the process of depositing the compound containing the element A on the particle surface of a material capable of doping and dedoping lithium ions is dry mixing. A method for producing a substance. 水を含有する雰囲気中に被着材を保持している間、炭酸ガスを供給する請求項1〜11のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The method for producing an active material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein carbon dioxide gas is supplied while the adherend is held in an atmosphere containing water. 水を含有する雰囲気中で被着材を所定の重量増加率となるまで保持した後、これを焼成する雰囲気が酸素濃度90体積%以上である請求項1〜12のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The non-water according to any one of claims 1 to 12, wherein an atmosphere in which the adherend is held in a water-containing atmosphere until a predetermined weight increase rate is obtained and then the atmosphere in which the substrate is fired has an oxygen concentration of 90% by volume or more. A method for producing an active material for a secondary battery. 水を含む雰囲気で被着材を所定の重量増加率となるまで保持した後、これを焼成する温度が600℃以上であり、かつ保持時間が30分以上である請求項1〜13のいずれかに記載の非水二次電池用活物質の製造方法。   The holding material is held in an atmosphere containing water until a predetermined weight increase rate is reached, and then the firing temperature is 600 ° C or higher and the holding time is 30 minutes or longer. The manufacturing method of the active material for non-aqueous secondary batteries as described in 2 .. 請求項1〜14のいずれかに記載された製造方法により製造されることを特徴とする非水二次電池用活物質。   A non-aqueous secondary battery active material produced by the production method according to claim 1. リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、焼成して製造される非水二次電池用活物質であって、該活物質とアルカリ溶液とを混合したとき、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)が、該混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)に対して、3.0%以下であることを特徴とする非水二次電池用活物質。 Contains element A (one or more elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements) on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions An active material for a non-aqueous secondary battery produced by firing an adherend on which a compound to be adhered is deposited, and when the active material and an alkaline solution are mixed, the active material is converted into the alkaline solution. The weight ratio (W 1 ) of the extracted element A is 3.0% or less with respect to the weight ratio (W 2 ) of the element A contained in the active material before mixing. Active material for water secondary battery. リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、水を含有する雰囲気中で該被着材の重量増加率が0.1重量%以上5.0重量%以下の範囲となるように保持した後、これを焼成して製造される非水二次電池用活物質であって、該活物質とアルカリ溶液とを混合したとき、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W1)が、該混合前の活物質に含有される元素Aの重量割合(W2)に対して、3.0%以下であることを特徴とする請求項16記載の非水二次電池用活物質。 Contains element A (one or more elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements) on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions After holding the adherend to which the compound to be deposited is placed in a water-containing atmosphere so that the weight increase rate of the adherend is in the range of 0.1 wt% or more and 5.0 wt% or less, An active material for a non-aqueous secondary battery produced by firing this, and when the active material and an alkaline solution are mixed, the weight ratio (W) of the element A extracted from the active material into the alkaline solution 1), relative to the weight percentage of the element a contained in the active material before the mixing (W 2), for a non-aqueous secondary battery according to claim 16, wherein a is not more than 3.0% Active material. 請求項15〜17のいずれかに記載の非水二次電池質用活物質を用いてなることを特徴とする非水二次電池。   A nonaqueous secondary battery comprising the nonaqueous secondary battery quality active material according to any one of claims 15 to 17. リチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料の粒子表面に、元素A(B,Al,Ga,In,Si,Ge,Sn,Mgおよび遷移金属元素の中から選ばれる1種以上の元素)を含有する化合物を被着させた被着材を、焼成して製造される非水二次電池用活物質の評価方法であって、該活物質に含有される元素Aの重量割合(W1)を求め、該活物質とアルカリ溶液とを混合し、該活物質から該アルカリ溶液に抽出される元素Aの重量割合(W2)を求めることを特徴とする非水二次電池用活物質の評価方法。 Contains element A (one or more elements selected from B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Mg, and transition metal elements) on the particle surface of a material that can be doped / undoped with lithium ions A method for evaluating an active material for a non-aqueous secondary battery produced by firing an adherend on which a compound to be deposited is deposited, wherein the weight ratio (W 1 ) of the element A contained in the active material is determined. An active material for a non-aqueous secondary battery, characterized in that the active material and an alkaline solution are mixed and the weight ratio (W 2 ) of the element A extracted from the active material into the alkaline solution is determined. Method.
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