JP5345300B2 - Composite cathode material for lithium ion battery and battery using the same - Google Patents

Composite cathode material for lithium ion battery and battery using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite positive electrode material for a lithium ion battery particularly excelling in high-rate discharge performance of the battery; and slurry, a positive electrode and a battery using it. <P>SOLUTION: This composite positive electrode material for a lithium ion battery contains (a) a positive electrode active material, (b) a conductive substance having a primary particle diameter of 10-100 nm and/or (c) a fibrous conductive substance having a fiber diameter of 1 nm to 1 &mu;m, and (d) a conductive substance having an aspect ratio of 2-50. The composite positive electrode material for a lithium ion battery is obtained by mixing the conductive substance of (d) with a composition containing the positive electrode active material of (a), the conductive substance of (b) and/or the conductive substance of (c), which composition is obtained by dispersing the positive electrode active material of (a), the conductive substance of (b) and/or the conductive substance of (c) in a solvent to a state where they are forcibly dispersed, and thereafter coagulating them. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、正極活物質、及び導電性物質を含有するリチウムイオン電池用複合正極材料、並びにこれを用いたスラリー、正極および電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material, a composite positive electrode material for a lithium ion battery containing a conductive material, and a slurry, a positive electrode and a battery using the same.

近年、石油資源の高騰、国際的な地球環境保護運動の高まりを背景として、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などが注目されており、その一部が実用化されている。これらの駆動システムには、補助用電源等として二次電池が不可欠であり、しかも自動車の急発進・急加速に対応できる高出力な二次電池が望まれている。また、車への重量負荷、燃費向上の観点から、エネルギー密度の高い二次電池が望まれる。このような背景から、二次電池の中で最もエネルギー密度が高く、かつ高出力を発現できるリチウムイオン二次電池が有望視されている。   In recent years, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like have attracted attention against the background of soaring petroleum resources and the growing global environmental protection movement, and some of them have been put into practical use. In these drive systems, a secondary battery is indispensable as an auxiliary power source and the like, and a high-power secondary battery that can cope with sudden start / acceleration of an automobile is desired. Moreover, a secondary battery with a high energy density is desired from the viewpoint of weight load on the vehicle and improvement in fuel consumption. From such a background, a lithium ion secondary battery that has the highest energy density among the secondary batteries and can exhibit high output is promising.

リチウムイオン二次電池では、リチウム塩を非水溶媒中に含有する電解液が用いられ、セパレータを介して正極活物質を備える正極と負極活物質を備える負極とが隔てられた構造となっている。また、正極では、正極活物質自体の導電性が低いことから、導電性を向上させるために、カーボンブラック等の導電性物質が添加されている。   In a lithium ion secondary battery, an electrolytic solution containing a lithium salt in a non-aqueous solvent is used, and a positive electrode including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative electrode active material are separated via a separator. . In the positive electrode, since the conductivity of the positive electrode active material itself is low, a conductive material such as carbon black is added to improve the conductivity.

一般に、上記のような正極は、LiMn24等の活物質、カーボンブラック等の導電性物質、バインダ、及び溶剤を混合したスラリーを集電体となる金属箔に塗布・乾燥することにより製造される。その結果、正極の微細構造は、導電性の低い正極活物質の粒子と、これより粒径の小さい導電性物質の粒子とが分散・結合した構造となる。 Generally, the positive electrode as described above is manufactured by applying and drying a slurry obtained by mixing an active material such as LiMn 2 O 4, a conductive material such as carbon black, a binder, and a solvent onto a metal foil as a current collector. Is done. As a result, the fine structure of the positive electrode has a structure in which particles of a positive electrode active material having low conductivity and particles of a conductive material having a smaller particle diameter are dispersed and bonded.

リチウムイオン二次電池の正極では、放電時にリチウムが正極活物質内に吸蔵されるが、その際、正極側へ拡散するリチウムイオンと正極集電体から導電した電子との作用によって放電が進行する。また、充電時には、正極活物質から、電子とイオン化したリチウムとが放出される。このため、電池の特性、特に高速放電性能(高出力化)に影響を与える因子として、導電性の高い導電材料を選択することや、正極活物質と導電性物質の微細複合構造が非常に重要となる。   In the positive electrode of a lithium ion secondary battery, lithium is occluded in the positive electrode active material at the time of discharge. At that time, discharge proceeds by the action of lithium ions diffusing to the positive electrode side and electrons conducted from the positive electrode current collector. . Further, at the time of charging, electrons and ionized lithium are released from the positive electrode active material. For this reason, it is very important to select a conductive material with high conductivity and a fine composite structure of a positive electrode active material and a conductive material as factors affecting battery characteristics, particularly high-speed discharge performance (high output). It becomes.

このような理由から、正極に関する微細複合構造の改良が幾つか試みられている。例えば特許文献1には、正極活物質と導電性物質とを混合して、乾式で圧縮せん断応力を加える方法により、正極活物質表面に導電性物質を被覆率15%以上で被覆した正極材料が提案されている。また、これを用いて正極を作製する際に、粒径1〜20μmの黒鉛(グラファイト)を添加することが開示されている。   For these reasons, several attempts have been made to improve the fine composite structure related to the positive electrode. For example, Patent Document 1 discloses a positive electrode material in which a positive electrode active material and a conductive material are mixed and a surface of the positive electrode active material is coated at a coverage of 15% or more by a dry method of applying compressive shear stress. Proposed. Further, it is disclosed that graphite having a particle diameter of 1 to 20 μm is added when a positive electrode is produced using this.

また、特許文献2では、炭素繊維を正極活物質に添加して導電経路を改善する試みがなされている。   In Patent Document 2, an attempt is made to improve the conductive path by adding carbon fiber to the positive electrode active material.

更に、特許文献3では、カーボンブラックと炭素繊維の両者を正極活物質に添加・混合した複合材料で形成された正極が提案されている。また、特許文献4には、球状黒鉛と繊維状炭素の両者を正極活物質に添加・混合した複合材料によって、球状黒鉛が正極活物質表面を覆って抵抗を低下させ、繊維状炭素が正極活物質間の導電パスを形成することが開示されている。   Further, Patent Document 3 proposes a positive electrode formed of a composite material obtained by adding and mixing both carbon black and carbon fiber to a positive electrode active material. Patent Document 4 discloses that a composite material in which both spherical graphite and fibrous carbon are added to and mixed with the positive electrode active material reduces the resistance by covering the surface of the positive electrode active material with spherical graphite, Forming a conductive path between materials is disclosed.

特開2004−14519号公報JP 2004-14519 A 特開2004−103392号公報JP 2004-103392 A 特開2004−179019号公報JP 2004-179019 A 特開平11−345507号公報JP 11-345507 A

しかしながら、特許文献1に開示される正極材料では、被覆率の制御が困難であり、導電性物質が正極活物質の表面に緻密に被覆され易いため、Liイオンの経路が遮断され、その結果、高速放電性能が向上しにくくなる。また、被覆により正極活物質の導電性は向上するものの、得られる正極の導電性は十分とは言えず、黒鉛を併用した場合でも、導電性の改善効果はさほど大きくないことが判明した。   However, in the positive electrode material disclosed in Patent Document 1, it is difficult to control the coverage, and the conductive material is likely to be densely coated on the surface of the positive electrode active material, so that the Li ion path is blocked. High-speed discharge performance is difficult to improve. Moreover, although the electroconductivity of the positive electrode active material is improved by the coating, the electroconductivity of the positive electrode obtained is not sufficient, and it has been found that the effect of improving the electroconductivity is not so great even when graphite is used in combination.

また、特許文献2に記載される炭素繊維は、一般に正極活物質との接触効率が悪いことから、正極の導電性等に関して十分な性能が得られない。   Moreover, since the carbon fiber described in Patent Document 2 generally has poor contact efficiency with the positive electrode active material, sufficient performance cannot be obtained with respect to the conductivity of the positive electrode.

更に、特許文献3に開示される正極は、カーボンブラック、炭素繊維、正極活物質、バインダを乾式混合した後に、溶媒を添加して溶媒に分散したスラリーを用いて形成されるため、正極活物質と導電性物質が必ずしも適切な配置をもった微細複合構造を形成できず、得られる正極は、高速放電性能に関して、十分な性能を発現しないことが判明した。   Furthermore, since the positive electrode disclosed in Patent Document 3 is formed using a slurry in which carbon black, carbon fiber, a positive electrode active material, and a binder are dry mixed and then a solvent is added and dispersed in the solvent, the positive electrode active material It has been found that the fine composite structure in which the conductive material and the conductive material are not properly arranged cannot be formed, and the obtained positive electrode does not exhibit sufficient performance with respect to the high-speed discharge performance.

また、特許文献4に開示されているように、繊維状炭素によって、球状黒鉛が被着した正極活物質間の導電パスを形成しようとしても、繊維状炭素のアスペクト比(特許文献4の実施例では75のものを使用)が一般に大きいため、正極活物質間に適切に配置されにくく(特に乾式混合では困難になる)、また、適切な細孔容量を有しない正極活物質となり、得られる正極の高速放電性能が不十分になることが判明した。   Further, as disclosed in Patent Document 4, even if an attempt is made to form a conductive path between positive electrode active materials coated with spheroidal graphite by fibrous carbon, the aspect ratio of the fibrous carbon (Example of Patent Document 4) In general, 75 is used), so that it is difficult to dispose properly between the positive electrode active materials (particularly difficult with dry mixing), and a positive electrode active material having no appropriate pore capacity is obtained. It has been found that the high-speed discharge performance is insufficient.

そこで、本発明の目的は、電池の高速放電性能に優れるリチウムイオン電池用複合正極材料、並びにこれを用いたスラリー、正極および電池を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite positive electrode material for a lithium ion battery excellent in high-speed discharge performance of the battery, and a slurry, a positive electrode and a battery using the same.

本発明者らは、溶媒中で正極活物質と特定の導電性物質とを強制分散した状態まで分散させた後、凝集させて得られた組成物と、特定のアスペクト比を有する導電性物質を混合して得られる複合正極材料によって、特に電池の高速放電性能が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have prepared a composition obtained by aggregating a positive electrode active material and a specific conductive material in a solvent until they are forcibly dispersed, and a conductive material having a specific aspect ratio. The composite positive electrode material obtained by mixing has been found to improve particularly the high-speed discharge performance of the battery, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、(a)正極活物質、並びに(b)一次粒子径が10〜100nmの導電性物質、及び/又は(c)繊維径が1nm〜1μmである繊維状の導電性物質、及び(d)アスペクト比が2〜50である導電性物質を含有するリチウムイオン電池用複合正極材料であって、溶媒中で、(a)の正極活物質と、(b)の導電性物質、及び/又は(c)の導電性物質とを強制分散した状態まで分散させた後、凝集させて得られた(a)の正極活物質と、(b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質とを含有する組成物と、(d)の導電性物質を混合して得られるリチウムイオン電池用複合正極材料に関する。なお、本発明における各種の物性値は、具体的には実施例に記載の方法で測定される値である。   That is, the present invention includes (a) a positive electrode active material, (b) a conductive material having a primary particle diameter of 10 to 100 nm, and / or (c) a fibrous conductive material having a fiber diameter of 1 nm to 1 μm, And (d) a composite positive electrode material for a lithium ion battery containing a conductive material having an aspect ratio of 2 to 50, wherein the positive electrode active material of (a), the conductive material of (b), And / or the conductive material of (c) is dispersed to a state where it is forcibly dispersed and then agglomerated to obtain the positive electrode active material of (a), the conductive material of (b) and / or (c). It is related with the composite positive electrode material for lithium ion batteries obtained by mixing the composition containing these conductive substances, and the conductive substance of (d). In addition, the various physical-property values in this invention are values specifically measured by the method as described in an Example.

更に、本発明は、上記のようなリチウムイオン電池用複合正極材料を用いたスラリー、正極および電池に関する。   Furthermore, the present invention relates to a slurry, a positive electrode and a battery using the composite positive electrode material for lithium ion battery as described above.

本発明によると、電池の高速放電性能に優れるリチウムイオン電池用複合正極材料、並びにこれを用いたスラリー、正極および電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite positive electrode material for lithium ion batteries which is excellent in the high-speed discharge performance of a battery, a slurry using this, a positive electrode, and a battery can be provided.

つまり、本発明によると、強制分散後の凝集により、正極活物質の表面に導電性物質の一次粒子を被着させるか、一次粒子の集合体で包み込む構造の複合粒子を形成させることで、正極活物質と導電性物質との接点が増加し、導電性物質を介して正極活物質の表面に電子が十分導電され、導電性が向上すると考えられる。さらに、その複合粒子に特定のアスペクト比を有する導電性物質(例えば、数珠繋ぎ状のカーボンブラック)を混合して、複合粒子間に介在させることによって、十分な導電経路を形成しつつ、電解液の浸透がスムーズになり、Liイオンのイオン拡散に優れた構造になると考えられる。その結果、従来のLiイオン二次電池にくらべ、放電時に高い電流を流すことができ、高速放電特性に優れたLiイオン電池を得ることができると考えられる。   That is, according to the present invention, the primary particles of the positive electrode active material are adhered to the surface of the positive electrode active material by aggregation after forced dispersion, or the composite particles having a structure of being wrapped with the aggregate of primary particles are formed. It is considered that the contact between the active material and the conductive material is increased, and electrons are sufficiently conducted to the surface of the positive electrode active material through the conductive material, thereby improving the conductivity. Further, by mixing a conductive material having a specific aspect ratio (for example, carbon black in a daisy chain) into the composite particle and interposing it between the composite particles, while forming a sufficient conductive path, It is considered that the permeation becomes smooth and a structure excellent in ion diffusion of Li ions is obtained. As a result, it is considered that a higher current can be passed during discharge than in a conventional Li ion secondary battery, and a Li ion battery excellent in high-speed discharge characteristics can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

「リチウムイオン電池用複合正極材料」
本発明のリチウムイオン電池用複合正極材料(以下、「複合正極材料」という)は、(a)正極活物質、並びに(b)一次粒子径が10〜100nmの導電性物質、及び/又は(c)繊維径が1nm〜1μmである繊維状の導電性物質、及び(d)アスペクト比が2〜50である導電性物質を含有するものである。
“Composite cathode materials for lithium-ion batteries”
The composite positive electrode material for lithium ion batteries of the present invention (hereinafter referred to as “composite positive electrode material”) includes (a) a positive electrode active material, and (b) a conductive material having a primary particle size of 10 to 100 nm, and / or (c 1) A fibrous conductive material having a fiber diameter of 1 nm to 1 μm, and (d) a conductive material having an aspect ratio of 2 to 50.

本発明の複合正極材料は、溶媒中で、(a)の正極活物質と、(b)の導電性物質、及び/又は(c)の導電性物質とを強制分散した状態まで分散させた後、凝集させて得られた(a)の正極活物質と、(b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質とを含有する組成物と、(d)の導電性物質を混合して得られるものである。この複合正極材料の大まかな構造としては、例えば単数又は複数の(a)の正極活物質の表面に(b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質が付着してなる複合粒子が形成されていると共に、その複合粒子間に(d)の導電性物質が介在する構造が挙げられる。   The composite positive electrode material of the present invention is obtained by dispersing the positive electrode active material of (a), the conductive material of (b), and / or the conductive material of (c) in a solvent until the state is forcibly dispersed. A composition containing the positive electrode active material (a) obtained by agglomeration, the conductive material (b) and / or the conductive material (c), and the conductive material (d) Is obtained. As a rough structure of the composite positive electrode material, for example, composite particles formed by attaching the conductive material (b) and / or the conductive material (c) to the surface of one or more positive electrode active materials (a) And a structure in which the conductive material (d) is interposed between the composite particles.

本発明の複合正極材料では、正極活物質の表面に導電性物質が接触した形態の「複合粒子」を形成することができる。この複合粒子には、2つの態様が存在し、第1の態様は正極活物質の表面に導電性物質の一次粒子を被着したものであり、第2の態様は正極活物質を導電性物質の一次粒子の集合体等で包み込むものである。本発明では、第1の態様と第2の態様とを組み合わせた複合粒子が好ましく、その場合、第1の態様の複合粒子を導電性物質の一次粒子の集合体等で包み込む複合構造となる。   In the composite positive electrode material of the present invention, “composite particles” in a form in which a conductive substance is in contact with the surface of the positive electrode active material can be formed. This composite particle has two modes. The first mode is obtained by adhering primary particles of a conductive material on the surface of a positive electrode active material. The second mode is a method in which a positive electrode active material is applied to a conductive material. Are encased in an aggregate of primary particles. In the present invention, a composite particle in which the first aspect and the second aspect are combined is preferable. In this case, a composite structure in which the composite particle of the first aspect is wrapped with an aggregate of primary particles of a conductive material is formed.

導電性物質と正極活物質は、溶媒中で化学的に安定な単位粒子の集合物であり、溶媒中で超音波等で、好ましくは、周波数15〜25kHz、出力100〜500Wの超音波で強制分散させることで、単位粒子に近い状態まで分散されると考えられる。この単位粒子を本発明では「一次粒子」という。   The conductive material and the positive electrode active material are aggregates of unit particles that are chemically stable in a solvent, and are forcibly ultrasonicated in the solvent, preferably with an ultrasonic wave having a frequency of 15 to 25 kHz and an output of 100 to 500 W. By dispersing, it is considered that the particles are dispersed to a state close to unit particles. This unit particle is referred to as “primary particle” in the present invention.

(a)の正極活物質としては、従来公知の何れの材料も使用でき、例えば、LiMn24などのLi・Mn系複合酸化物、LiCoO2などのLi・Co系複合酸化物、LiNiO2などのLi・Ni系複合酸化物、LiFeO2などのLi・Fe系複合酸化物などが挙げられ、LixCoO2,LixNiO2,MnO2,LiMnO2,LixMn24,LixMn2-y4,α−V25,TiS2等が挙げられる。なかでも、熱的安定性、及び容量、出力特性に優れるという観点から、LiMn24,LiCoO2,LiNiO2が好ましく、LiMn24がより好ましい。 As the positive electrode active material of (a), any conventionally known material can be used. For example, a Li · Mn composite oxide such as LiMn 2 O 4, a Li · Co composite oxide such as LiCoO 2 , or LiNiO 2. Li · Ni-based composite oxides such as LiFeFe 2, etc., and Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , MnO 2 , LiMnO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x Mn 2-y O 4, α-V 2 O 5, TiS 2 and the like. Of these, LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , and LiNiO 2 are preferable and LiMn 2 O 4 is more preferable from the viewpoint of excellent thermal stability, capacity, and output characteristics.

(a)の正極活物質の一次粒子径は、正極活物質の安全性や安定性、サイクル特性の観点から、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上、さらに好ましくは、0.3μm以上であり、また、凝集工程における複合凝集性や、反応性、高速放電性の観点から10μm以下が好ましく、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは2μm以下である。前記の観点を総合して、0.1〜10μmが好ましく、0.2〜5μmがより好ましく、0.3〜2μmがさらに好ましい。   The primary particle diameter of the positive electrode active material of (a) is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, and still more preferably 0.00 μm or more, from the viewpoint of safety and stability of the positive electrode active material and cycle characteristics. It is preferably 3 μm or more, and is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and even more preferably 2 μm or less from the viewpoints of composite aggregating property, reactivity, and fast discharge in the aggregating step. From the above viewpoints, 0.1 to 10 μm is preferable, 0.2 to 5 μm is more preferable, and 0.3 to 2 μm is even more preferable.

(b)の導電性物質は、一次粒子径が10〜100nmの導電性物質であるが、(a)の正極活物質とともに複合させることにより複合粒子を形成するものである。   The conductive substance (b) is a conductive substance having a primary particle diameter of 10 to 100 nm, and forms composite particles when combined with the positive electrode active material (a).

(b)の導電性物質としては、炭素質材料が好ましく、例えば、カーボンブラックの他、人造又は天然の黒鉛粉末等が挙げられる。なかでも、強制分散後の正極活物質への付着性、接触性、若しくは導電性などの観点から、カーボンブラックが好ましい。   As the conductive substance (b), a carbonaceous material is preferable, and examples thereof include artificial or natural graphite powder in addition to carbon black. Among these, carbon black is preferable from the viewpoint of adhesion to the positive electrode active material after forced dispersion, contact property, conductivity, and the like.

カーボンブラックとしては、サーマルブラック法、アセチレンブラック法等の分解法、チャンネルブラック法、ガスファーネスブラック法、オイルファーネスブラック法、松煙法、ランプブラック法等の不完全燃焼法のいずれの製法で製造されたものも使用できるが、導電性の観点からファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)が好ましく用いられ、このうちケッチェンブラックがより好ましい。これらは単独で用いても良いし、2種以上を混合しても良い。   Carbon black is produced by any of the following methods: thermal black method, decomposition method such as acetylene black method, channel black method, gas furnace black method, oil furnace black method, pine smoke method, lamp black method, etc. However, furnace black, acetylene black, and ketjen black (registered trademark) are preferably used from the viewpoint of conductivity, and ketjen black is more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

(b)の導電性物質については、そのストラクチャ構造の違いにより、(a)の正極活物質と複合して得られる複合粒子の態様が異なる傾向がある。カーボンブラックは粒子が融着した状態で存在し(アグリゲートと呼ばれ、概念的にはぶどうの房に例えられる)、このアグリゲートの発達度合いをストラクチャという。   About the electroconductive substance of (b), there exists a tendency for the aspect of the composite particle obtained by combining with the positive electrode active material of (a) to differ by the difference in the structure structure. Carbon black exists in a state where particles are fused (called an aggregate, conceptually like a bunch of grapes), and the degree of development of this aggregate is called a structure.

第1の態様に適したカーボンブラックは、正極活物質の表面上に一次粒子の状態で被着することが好ましいため、比較的ストラクチャ構造の発達していないものが好ましい。具体的には、DBP(フタル酸ジブチル)吸収量が200cm/100g未満であるカーボンブラックが好ましい。 Since carbon black suitable for the first embodiment is preferably deposited in the form of primary particles on the surface of the positive electrode active material, it is preferable that the carbon black has a relatively unstructured structure. Specifically, DBP (dibutyl phthalate) carbon black absorption is less than 200cm 3 / 100g is preferred.

第1の態様に適した(b)の導電性物質としては、正極活物質の表面に導電性物質を効果的に付着させる観点から、導電性物質の一次粒子径が正極活物質の一次粒子径より小さいことが好ましく、正極活物質の一次粒子径の1/5以下が好ましく、1/10以下がより好ましく、1/15以下が更に好ましい。特に、カーボンブラックを用いる場合、その一次粒子径が、正極活物質の一次粒子径の1/5以下が好ましく、1/10以下がより好ましく、1/15以下が更に好ましい。   As the conductive material (b) suitable for the first embodiment, the primary particle size of the conductive material is the primary particle size of the positive electrode active material from the viewpoint of effectively attaching the conductive material to the surface of the positive electrode active material. It is preferably smaller, preferably 1/5 or less of the primary particle diameter of the positive electrode active material, more preferably 1/10 or less, and even more preferably 1/15 or less. In particular, when carbon black is used, the primary particle diameter is preferably 1/5 or less, more preferably 1/10 or less, and even more preferably 1/15 or less of the primary particle diameter of the positive electrode active material.

また、上記の導電性物質、好ましくはカーボンブラックの一次粒子径は、強制分散のしやすさと正極活物質への付着性の観点から、10〜100nmであり、好ましくは15〜80nm、より好ましくは20〜50nmである。このような一次粒子径のカーボンブラックは、微粒子化されることで、正極活物質の表面により確実に付着させることができ、体積抵抗率をより低減することができる。   The primary particle size of the conductive material, preferably carbon black, is 10 to 100 nm, preferably 15 to 80 nm, more preferably from the viewpoint of ease of forced dispersion and adhesion to the positive electrode active material. 20-50 nm. Carbon black having such a primary particle diameter can be more reliably attached to the surface of the positive electrode active material by being finely divided, and the volume resistivity can be further reduced.

第1の態様における複合粒子は、上記のような導電性物質が正極活物質に被着した構造となるが、導電性物質による正極活物質表面に対する被覆率は、導電性物質と正極活物質の含有量比、粒子のサイズ比などによって、容易にコントロールすることができる。この被覆率は、体積抵抗率を低減させる観点から、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上であり、リチウムイオンの拡散を好適にする観点から、80%以下が好ましく、70%以下がより好ましく、体積抵抗率の低減とリチウムイオンの拡散の好適性の観点から、5〜80%が好ましく、10〜70%がより好ましい。   The composite particles according to the first aspect have a structure in which the conductive material as described above is attached to the positive electrode active material. The coverage of the conductive material on the surface of the positive electrode active material is determined between the conductive material and the positive electrode active material. It can be easily controlled by the content ratio, the particle size ratio, and the like. This coverage is preferably 5% or more, more preferably 10% or more from the viewpoint of reducing the volume resistivity, and preferably 80% or less, preferably 70% or less from the viewpoint of suitable diffusion of lithium ions. More preferably, from the viewpoint of reduction in volume resistivity and suitability for lithium ion diffusion, 5 to 80% is preferable, and 10 to 70% is more preferable.

一方、第2の態様に適したカーボンブラックは、正極活物質を包み込みやすい構造を呈していることが好ましいため、比較的ストラクチャ構造の発達したカーボンブラックが好ましい。具体的には、DBP吸収量が200〜800cm/100gのカーボンブラックが好ましく用いられる。 On the other hand, since the carbon black suitable for the second embodiment preferably has a structure that easily encloses the positive electrode active material, carbon black having a relatively developed structure is preferable. Specifically, DBP absorption amount of carbon black 200~800cm 3 / 100g is preferably used.

第2の態様に適した(b)の導電性物質としては、自己凝集性のカーボンブラックが好ましく、走査型電子顕微鏡で測定した一次粒子径が、一次分散のしやすさの観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、さらに好ましくは20nm以上である。また、分散後の再凝集のしやすさの観点から、好ましくは100nm以下、より好ましくは80nm以下、50nm以下がさらに好ましい。   The conductive material (b) suitable for the second embodiment is preferably self-aggregating carbon black, and the primary particle diameter measured with a scanning electron microscope is preferably from the viewpoint of ease of primary dispersion. It is 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, and further preferably 20 nm or more. Further, from the viewpoint of ease of reaggregation after dispersion, it is preferably 100 nm or less, more preferably 80 nm or less, and even more preferably 50 nm or less.

本発明では、第2の態様における複合粒子を形成する上で、(b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質が、溶媒中で自己凝集性を有する導電性物質であることが好ましい。このような自己凝集性を有する導電性物質としては、分散に用いる溶媒中に強制分散させた後、放置することで自己凝集する性質を有する導電性物質であればよく、例えば、自己凝集性を有するカーボンブラックや、自己凝集性を有するカーボンファイバー、カーボンナノチューブ(CNT)等の繊維状カーボンなどが挙げられる((c)の導電性物質については後述する)。   In the present invention, in forming the composite particles in the second aspect, the conductive substance (b) and / or the conductive substance (c) is a conductive substance having self-aggregation property in a solvent. Is preferred. Such a conductive substance having self-aggregating property may be any conductive substance having a property of self-aggregating by forcibly dispersing in a solvent used for dispersion and then allowing to stand. Carbon black having carbon fiber having self-aggregation property, fibrous carbon such as carbon nanotube (CNT), and the like (the conductive material (c) will be described later).

自己凝集性を有するカーボンブラックとしては、正極活物質を包含して凝集できるような、ストラクチャの大きなものが好ましい。カーボンブラックのストラクチャの大きさは、DBP吸収量から判断でき、電解液のしみ込みを良好にし、Liイオンの拡散を好適にさせる観点から、用いるカーボンブラックのDBP吸収量は、好ましくは200cm/100g以上、より好ましくは250cm/100g以上、さらに好ましくは300cm/100g以上である。また、電極密度を低下させない観点から、DBP吸収量は800cm/100g以下が好ましく、700cm/100g以下がより好ましく、600cm/100g以下が更に好ましく、前記観点を総合すると、200〜800cm/100gが好ましく、250〜700cm/100gがより好ましく、300〜600cm/100gが更に好ましい。 As the carbon black having self-aggregation property, a carbon black having a large structure that can be aggregated by including the positive electrode active material is preferable. The size of the carbon black structure can be determined from the DBP absorption amount. From the viewpoint of improving the penetration of the electrolyte and favoring the diffusion of Li ions, the DBP absorption amount of the carbon black used is preferably 200 cm 3 / 100g or more, more preferably 250 cm 3 / 100g or more, still more preferably 300 cm 3 / 100g or more. Further, from the viewpoint of not lowering the electrode density, DBP absorption amount is preferably from 800 cm 3/100 g, more preferably not more than 700 cm 3/100 g, more preferably less 600 cm 3/100 g, Taken together this aspect, 200~800Cm 3 / 100g is preferable, 250-700cm < 3 > / 100g is more preferable, 300-600cm < 3 > / 100g is still more preferable.

(b)の導電性物質の含有量としては、第1または第2の態様の複合粒子を好適に形成する観点から、正極活物質100重量部に対して、好ましくは0.2重量部以上、より好ましくは、0.5重量部以上、更に好ましくは1重量部以上である。また、体積抵抗率と全孔容積率とのバランスの観点から、好ましくは20重量部以下、より好ましくは10重量部以下、更に好ましくは5重量部以下であり、前記観点を総合すると、0.2〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましく、1〜5重量部が更に好ましい。   The content of the conductive material (b) is preferably 0.2 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material from the viewpoint of suitably forming the composite particles of the first or second aspect. More preferably, it is 0.5 parts by weight or more, and still more preferably 1 part by weight or more. Moreover, from the viewpoint of the balance between the volume resistivity and the total pore volume ratio, it is preferably 20 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or less, still more preferably 5 parts by weight or less. 2-20 weight part is preferable, 0.5-10 weight part is more preferable, and 1-5 weight part is still more preferable.

本発明において、第1の態様と第2の態様とを組み合わせた複合粒子を形成させる場合、第1の態様に適したカーボンブラックと、第2の態様に適したカーボンブラック又は(c)の導電性物質とが、併用されることが好ましい。これによって、第1の態様の複合粒子を導電性物質の一次粒子の集合体等で包み込んだ複合粒子が形成される。つまり、この態様では、(a)の正極活物質の表面に、第1の態様に適したカーボンブラックが被着しつつ、これを第2の態様に適したカーボンブラック一次粒子の集合体及び/又は(c)の導電性物質が包み込んだ複合粒子が形成されている。   In the present invention, when forming composite particles combining the first aspect and the second aspect, the carbon black suitable for the first aspect and the carbon black suitable for the second aspect or the conductivity of (c) It is preferable to use in combination with the active substance. As a result, composite particles in which the composite particles of the first aspect are wrapped with an aggregate of primary particles of the conductive material are formed. That is, in this aspect, carbon black suitable for the first aspect is deposited on the surface of the positive electrode active material of (a), and this is applied to an aggregate of carbon black primary particles suitable for the second aspect and / or Or the composite particle which the conductive substance of (c) wrapped is formed.

(c)の導電性物質は、第2の態様の複合粒子を形成するのに好適に用いられ、かかる導電性物質としては、繊維状カーボンが好ましい。繊維状カーボンとしては、繊維が絡み合って糸玉状に凝集している構造の繊維状カーボンが好ましく、このようなカーボンを正極活物質の存在下で、分散剤や機械的な応力を加えて分散せしめ、その後分散を止めることによって、自己凝集する際に正極活物質を取り込みながら自己凝集し、第2の態様の複合粒子を形成することができる。   The conductive material (c) is suitably used for forming the composite particles of the second aspect, and the conductive material is preferably fibrous carbon. As the fibrous carbon, fibrous carbon having a structure in which fibers are intertwined and aggregated in a threadball shape is preferable, and such carbon is dispersed by applying a dispersing agent or mechanical stress in the presence of a positive electrode active material. Then, by stopping the dispersion, self-aggregation is performed while taking in the positive electrode active material when self-aggregating, and the composite particles of the second aspect can be formed.

(c)の導電性物質である繊維状カーボンとしては、ポリアクリロニトリル(PAN)に代表される高分子を原料としたカーボンファイバー、ピッチを原料としたピッチ系カーボンファイバー、カーボンナノチューブ(グラファイトの1枚面つまりグラフェンシートを巻いて筒状にした形状物(微粒子工学大系第I巻P651、株式会社フジ・テクノシステム))であって、炭化水素ガスを原料とする気相成長系のカーボンファイバー(例えば、VGCF:登録商標)、アーク放電法、レーザー蒸発法、化学気相成長法などで得られる、いわゆる狭義のカーボンナノチューブ(以下、狭義のカーボンナノチューブを単にカーボンナノチューブという)などが好適に用いられる。より多くの導電経路を構築させる観点から、繊維径の細い繊維状カーボンが好ましく、VGCFやカーボンナノチューブが好適に用いられ、中でもカーボンナノチューブを用いることが好ましい。カーボンナノチューブは、例えば、HeやAr、CH、Hなどの雰囲気ガスのもとで、黒鉛電極をアーク放電で蒸発させるアーク放電法、NiやCo、Y、Feなどの金属触媒を含む黒鉛電極をアーク放電で蒸発させるアーク放電法、Ni−Co、Pd−Rdなどの金属触媒を混ぜた黒鉛にYAGレーザーを当て蒸発させ、Arの気流で1200℃程度に加熱された電気炉に送り出すレーザー蒸発法、触媒にペンタカルボニル鉄(Fe(CO))を用い、一酸化炭素を高圧で熱分解するHiPCO法等で得ることができる。カーボンナノチューブのアスペクト比については、例えば、炭化水素(ベンゼン等)と水素ガス等の雰囲気ガスの濃度比が小さいほど、生成するカーボンナノチューブの直径が細くなり、アスペクト比が大きくなる。また、反応時間が短いほど、生成するカーボンナノチューブの直径が細くなり、やはりアスペクト比が大きくなる。 As the fibrous carbon which is a conductive substance of (c), carbon fiber made from a polymer represented by polyacrylonitrile (PAN), pitch-based carbon fiber made from pitch, carbon nanotube (one piece of graphite) Surface, that is, a shape formed by winding a graphene sheet into a cylindrical shape (Particles of Fine Particle Engineering, Vol. I, P651, Fuji Techno System Co., Ltd.), a vapor-grown carbon fiber that uses hydrocarbon gas as a raw material ( For example, so-called narrowly defined carbon nanotubes (hereinafter referred to simply as carbon nanotubes) obtained by VGCF (registered trademark), arc discharge method, laser evaporation method, chemical vapor deposition method, etc. are preferably used. . From the viewpoint of constructing more conductive paths, fibrous carbon having a small fiber diameter is preferable, and VGCF and carbon nanotubes are preferably used. Among them, carbon nanotubes are preferably used. The carbon nanotube is, for example, an arc discharge method in which a graphite electrode is evaporated by arc discharge under an atmospheric gas such as He, Ar, CH 4 , or H 2 , and graphite containing a metal catalyst such as Ni, Co, Y, or Fe. An arc discharge method in which electrodes are evaporated by arc discharge, a YAG laser is applied to graphite mixed with a metal catalyst such as Ni-Co, Pd-Rd, and the laser is sent to an electric furnace heated to about 1200 ° C. with an Ar air stream. It can be obtained by an evaporation method, a HiPCO method in which pentacarbonyl iron (Fe (CO) 5 ) is used as a catalyst, and carbon monoxide is thermally decomposed at high pressure. As for the aspect ratio of the carbon nanotube, for example, the smaller the concentration ratio of the hydrocarbon (benzene or the like) and the atmospheric gas such as hydrogen gas, the smaller the diameter of the generated carbon nanotube and the larger the aspect ratio. In addition, the shorter the reaction time, the thinner the carbon nanotubes that are produced, and the higher the aspect ratio.

本発明では、上記の如き第2の態様の複合粒子の形成機構を考慮すると、繊維状カーボンの繊維長(L)に対する繊維径(W)のアスペクト比、すなわちL/Wが重要になる。繊維状カーボンのアスペクト比は、更に導電性の観点から、好ましくは50以上、より好ましくは100以上、更に好ましくは200以上であり、繊維状カーボンの分散性の観点から、好ましくは2万以下、より好ましくは5000以下、さらに好ましくは1000以下であり、前記観点を総合すると、50〜2万が好ましく、100〜5000がより好ましく、200〜500が更に好ましい。   In the present invention, considering the formation mechanism of the composite particles of the second aspect as described above, the aspect ratio of the fiber diameter (W) to the fiber length (L) of the fibrous carbon, that is, L / W is important. The aspect ratio of the fibrous carbon is preferably 50 or more, more preferably 100 or more, further preferably 200 or more from the viewpoint of conductivity, and preferably 20,000 or less from the viewpoint of the dispersibility of the fibrous carbon. More preferably, it is 5000 or less, More preferably, it is 1000 or less, Comprising the said viewpoint, 50-20,000 are preferable, 100-5000 are more preferable, 200-500 are still more preferable.

つまり、アスペクト比が50〜20000の繊維状カーボンは、一般に自己凝集性が高く、溶媒中に強制分散させた後、放置することで自己凝集して凝集粒子を生成する能力が高いため、本発明に好適に用いることができる。   That is, the fibrous carbon having an aspect ratio of 50 to 20000 generally has high self-aggregation property, and has a high ability to self-aggregate and produce aggregated particles by being forcedly dispersed in a solvent and then left standing. Can be suitably used.

その際、繊維状カーボンの繊維長は、好ましくは、50nm以上、より好ましくは500nm以上、更に好ましくは1μm以上である。また、本発明の複合正極材料を用いて作製された、正極電極表面の平滑性の観点から、好ましくは、50μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは10μm以下であり、前記観点を総合すると、50nm〜50μmが好ましく、500nm〜30μmがより好ましく、1〜10μmが更に好ましい。   In that case, the fiber length of fibrous carbon becomes like this. Preferably it is 50 nm or more, More preferably, it is 500 nm or more, More preferably, it is 1 micrometer or more. Moreover, from the viewpoint of the smoothness of the surface of the positive electrode produced using the composite positive electrode material of the present invention, it is preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, and even more preferably 10 μm or less. 50 nm to 50 μm is preferable, 500 nm to 30 μm is more preferable, and 1 to 10 μm is still more preferable.

また、繊維状カーボンの繊維径は、正極活物質表面とより多く接触し、導電経路を確立させる観点から、1nm〜1μmであり、1〜500nmが好ましく、1〜300nmがより好ましい。   The fiber diameter of the fibrous carbon is 1 nm to 1 μm, preferably 1 to 500 nm, more preferably 1 to 300 nm from the viewpoint of making more contact with the surface of the positive electrode active material and establishing a conductive path.

(c)の導電性物質の含有量としては、凝集工程において自己凝集力を効果的に発現させる観点から、正極活物質100重量部に対して、好ましくは0.2重量部以上、より好ましくは、0.5重量部以上、更に好ましくは1重量部以上である。また、体積抵抗率と全孔容積率とのバランスの観点から、好ましくは20重量部以下、より好ましくは10重量部以下、更に好ましくは5重量部以下であり、前記観点を総合すると、0.2〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましく、1〜5重量部が更に好ましい。   The content of the conductive material (c) is preferably 0.2 parts by weight or more, more preferably 100 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material, from the viewpoint of effectively expressing the self-aggregating force in the aggregation process. 0.5 parts by weight or more, more preferably 1 part by weight or more. Moreover, from the viewpoint of the balance between the volume resistivity and the total pore volume ratio, it is preferably 20 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or less, still more preferably 5 parts by weight or less. 2-20 weight part is preferable, 0.5-10 weight part is more preferable, and 1-5 weight part is still more preferable.

(b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質を用いて複合粒子を形成させる場合、導電性物質の総含有量としては、導電性向上(体積抵抗率低減)の観点から、正極活物質100重量部に対して、好ましくは0.2重量部以上、より好ましくは、0.5重量部以上、更に好ましくは1重量部以上である。また、複合粒子のエネルギー密度の観点から、好ましくは50重量部以下、より好ましくは30重量部以下、更に好ましくは15重量部以下であり、前記観点を総合すると、0.2〜50重量部が好ましく、0.5〜30重量部がより好ましく、1〜15重量部が更に好ましい。   When the composite particles are formed using the conductive material (b) and / or the conductive material (c), the total content of the conductive material is from the viewpoint of improving conductivity (reducing volume resistivity), Preferably it is 0.2 weight part or more with respect to 100 weight part of positive electrode active materials, More preferably, it is 0.5 weight part or more, More preferably, it is 1 weight part or more. Further, from the viewpoint of the energy density of the composite particles, it is preferably 50 parts by weight or less, more preferably 30 parts by weight or less, and still more preferably 15 parts by weight or less. Preferably, 0.5-30 weight part is more preferable, and 1-15 weight part is still more preferable.

本発明では、第1の態様および第2の態様のいずれの場合も、正極活物質への電子の流れをスムーズにする効果があるが、特に第2の態様のほうが、電子の移動を促すことはもとより、Liイオンの拡散を阻害しにくい点から好ましい。さらに、第1の態様の複合粒子を形成する際に自己凝集性の導電性物質を用いることで、第1の態様と第2の態様とを組み合わせた複合粒子がより好ましい。   In the present invention, both the first aspect and the second aspect have an effect of smoothing the flow of electrons to the positive electrode active material. In particular, the second aspect promotes the movement of electrons. Of course, it is preferable from the viewpoint of hardly inhibiting the diffusion of Li ions. Furthermore, the composite particle which combined the 1st aspect and the 2nd aspect by using a self-aggregating electroconductive substance when forming the composite particle of a 1st aspect is more preferable.

以上のような複合粒子の形成方法としては、自己凝集性が低い導電性物質を用いる場合、溶媒中で少なくとも正極活物質と導電性物質とが強制分散した状態まで分散して得られるスラリーから溶媒を除去して、正極活物質と導電性物質とを含有する複合粒子を得ることができる。   As a method for forming the composite particles as described above, when using a conductive material having low self-aggregation property, a solvent is used from a slurry obtained by dispersing in a solvent until at least the positive electrode active material and the conductive material are forcibly dispersed. The composite particles containing the positive electrode active material and the conductive material can be obtained.

また、自己凝集性を有する導電性物質を用いる場合、少なくとも、溶媒中で自己凝集性を有する導電性物質及び正極活物質を溶媒中に分散させて強制分散した状態とする分散工程と、前記導電性物質を前記正極活物質と共に溶媒中で凝集させて凝集粒子を得る凝集工程を含む方法で、複合粒子を形成することができる。   Further, when using a self-aggregating conductive material, at least a dispersion step in which a self-aggregating conductive material and a positive electrode active material are dispersed in a solvent and forcedly dispersed in the solvent; The composite particles can be formed by a method including an aggregating step of aggregating the active substance together with the positive electrode active material in a solvent to obtain aggregated particles.

本発明において「強制分散した状態」とは、スラリーをサンプリングして所定濃度に希釈し、遅滞なく粒度分布測定装置で平均粒径を測定した際に、当該平均粒径が正極活物質の一次粒子径の130%以内になるような分散状態を指す(正極活物質の一次粒子径と比較する観点から、具体的な測定方法は、正極活物質の一次粒子径の測定方法にて後述する)。つまり、この状態では、初期の凝集状態から強制分散した状態に移行することによって、測定される平均粒径が正極活物質の一次粒子径に近づき(導電性物質の分散状態もこの測定値に反映される)、この現象から強制分散した状態を把握することができる。   In the present invention, the “forced dispersion state” means that when the slurry is sampled and diluted to a predetermined concentration and the average particle size is measured with a particle size distribution measurement device without delay, the average particle size is the primary particle of the positive electrode active material. The dispersion state is within 130% of the diameter (from the viewpoint of comparison with the primary particle diameter of the positive electrode active material, a specific measurement method will be described later in the measurement method of the primary particle diameter of the positive electrode active material). That is, in this state, the measured average particle size approaches the primary particle size of the positive electrode active material by shifting from the initial aggregated state to the forcedly dispersed state (the dispersion state of the conductive material is also reflected in this measured value). It is possible to grasp the state of forced dispersion from this phenomenon.

分散に用いる溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP、沸点202℃)、ジメチルホルムアミド(DMF、沸点153℃)、ジメチルアセトアミド(沸点165℃)、メチルエチルケトン(沸点79.5℃)、テトラヒドロフラン(沸点66℃)、アセトン(沸点56.3℃)、エタノール(沸点78.3℃)、酢酸エチル(沸点76.8℃)などが好適に用いられる。このうち複合粒子をスラリー状態で得る場合は、沸点の高いNMPを溶媒とすることが好ましく、また、乾燥粒子の状態で得る場合には、沸点の低いメチルエチルケトンやエタノールが好ましい。   As a solvent used for dispersion, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP, boiling point 202 ° C.), dimethylformamide (DMF, boiling point 153 ° C.), dimethylacetamide (boiling point 165 ° C.), methyl ethyl ketone (boiling point 79.5 ° C.), tetrahydrofuran (Boiling point 66 ° C.), acetone (boiling point 56.3 ° C.), ethanol (boiling point 78.3 ° C.), ethyl acetate (boiling point 76.8 ° C.) and the like are preferably used. Among these, when obtaining composite particles in a slurry state, NMP having a high boiling point is preferably used as a solvent, and when obtaining in a dry particle state, methyl ethyl ketone or ethanol having a low boiling point is preferred.

なお、溶媒の沸点は、乾燥の容易さの観点から、好ましくは250℃以下、より好ましくは100℃以下、さらに好ましくは80℃以下である。特に自己凝集性の低い導電性物質を用いる場合や、乾燥粒子の状態で複合粒子を得る場合は、溶媒の沸点は、100℃以下が好ましい。   The boiling point of the solvent is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, and further preferably 80 ° C. or lower, from the viewpoint of ease of drying. In particular, when using a conductive substance with low self-aggregation property or when obtaining composite particles in a dry particle state, the boiling point of the solvent is preferably 100 ° C. or lower.

溶媒の使用量は、導電性物質、正極活物質などを効果的に分散させる観点から、(a)の正極活物質100重量部に対して、50重量部以上が好ましく、100重量部以上がより好ましい。また、溶媒の乾燥の煩雑さなどの観点から、1000重量部以下が好ましく、800重量部以下がより好ましく、前記観点を総合すると、50〜1000重量部が好ましく、100〜800重量部がより好ましい。   The amount of the solvent used is preferably 50 parts by weight or more, more preferably 100 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material of (a), from the viewpoint of effectively dispersing the conductive material, the positive electrode active material, and the like. preferable. Further, from the viewpoint of complexity of drying of the solvent, the amount is preferably 1000 parts by weight or less, more preferably 800 parts by weight or less, and taking the above viewpoints together, 50 to 1000 parts by weight is preferable, and 100 to 800 parts by weight is more preferable. .

分散に用いる分散機としては、例えば超音波型分散機、攪拌型分散機、高速回転せん断型分散機、ミル型分散機、高圧噴射型分散機などが挙げられるが、強制分散させる工程に使用する場合、超音波型分散機、高圧噴射型分散機が好適に用いられる。   Examples of the disperser used for dispersion include an ultrasonic disperser, a stirring disperser, a high-speed rotary shear disperser, a mill disperser, a high-pressure jet disperser, and the like. In this case, an ultrasonic disperser and a high-pressure jet disperser are preferably used.

また、粉砕作用を伴う分散機としては、ミル型分散機が好適に用いられる。なお、予め湿式粉砕や乾式粉砕によって、導電性物質を調製し、これを溶媒に分散させてもよい。   A mill type disperser is preferably used as a disperser with a pulverizing action. Note that a conductive material may be prepared in advance by wet pulverization or dry pulverization, and dispersed in a solvent.

分散剤を使用する方法は、特に導電性物質を好適に分散させるのに有効である。分散剤を使用する場合、分散剤としてはアニオン性、ノニオン性もしくはカチオン性界面活性剤、または高分子分散剤を用いることが出来るが、分散性能の点から高分子分散剤の使用が好ましい。   The method using the dispersant is particularly effective for suitably dispersing the conductive material. When a dispersant is used, an anionic, nonionic or cationic surfactant, or a polymer dispersant can be used as the dispersant, but a polymer dispersant is preferably used from the viewpoint of dispersion performance.

高分子分散剤としては種々の化合物を使用することができるが、分子内に複数のカルボキシル基を有するポリカルボン酸系高分子分散剤、分子内に複数のアミノ基を有するポリアミン系高分子分散剤、分子内に複数のアミド基を有する高分子分散剤や分子内に複数の多環式芳香族化合物を含有する高分子分散剤が好ましい。   Although various compounds can be used as the polymer dispersant, a polycarboxylic acid polymer dispersant having a plurality of carboxyl groups in the molecule and a polyamine polymer dispersant having a plurality of amino groups in the molecule A polymer dispersant having a plurality of amide groups in the molecule and a polymer dispersant containing a plurality of polycyclic aromatic compounds in the molecule are preferred.

ポリアミン系高分子分散剤としてはポリアルキレンアミン、ポリアリルアミンやN,N-ジメチルアミノエチルメタクリレートなどのポリアミンにポリエステルをグラフトさせたくし型ポリマー等を挙げることができる。   Examples of the polyamine polymer dispersant include comb polymers in which a polyester is grafted to a polyamine such as polyalkyleneamine, polyallylamine, and N, N-dimethylaminoethyl methacrylate.

ポリカルボン酸系高分子分散剤としては(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体、無水マレイン酸共重合体とアルキルアミンなどの各種アミンやアルコールのアミド化およびエステル化物、およびポリ(メタ)アクリル酸共重合体などのポリカルボン酸のポリエステルやポリアルキレングリコールをグラフトさせたくし型ポリマー等を挙げることができる。なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を指す。   Examples of polycarboxylic acid-based polymer dispersants include copolymers of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid esters, various amines such as maleic anhydride copolymer and alkylamine, and amidated and esterified products of alcohols, Examples thereof include polycarboxylic acid polyesters such as poly (meth) acrylic acid copolymers and comb polymers grafted with polyalkylene glycol. In the present specification, (meth) acrylic acid refers to acrylic acid or methacrylic acid.

分子内に複数のアミド基を有する高分子分散剤としては縮合反応によって得られるポリアミドやポリビニルピロリドンやポリN,N-ジメチルアクリルアミドの共重合体やこれにポリエステルやポリアルキレングリコールをグラフトさせたくし型ポリマー等を挙げることができる。   Polymer dispersants with multiple amide groups in the molecule include polyamides obtained by condensation reactions, polyvinylpyrrolidone, poly N, N-dimethylacrylamide copolymers, and comb polymers in which polyesters or polyalkylene glycols are grafted. Etc.

多環式芳香族化合物を含有する高分子分散剤としてはピレンやキナクリドン骨格を有するビニルモノマーと各種モノマーとの共重合体を挙げることが出来る。以上の分散剤は単独で、あるいは二種以上の分散剤を混合して用いることができる。   Examples of the polymer dispersant containing a polycyclic aromatic compound include copolymers of vinyl monomers having a pyrene or quinacridone skeleton and various monomers. The above dispersants can be used alone or in admixture of two or more dispersants.

分散剤を使用する場合、分散剤の添加量は、分散を好適に行う観点から、分散対象物(本発明では正極活物質+導電性物質)100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。   In the case of using a dispersant, the amount of the dispersant added is 0.1 to 20% by weight with respect to 100 parts by weight of the object to be dispersed (positive electrode active material + conductive material in the present invention) from the viewpoint of suitably dispersing. Part is preferable, and 0.5 to 10 parts by weight is more preferable.

複合粒子を形成する工程は、上記のような分散によって得られたスラリーから溶媒を除去して複合粒子を得るものである。スラリーからの溶媒の除去は、加熱蒸発、減圧留去、スプレードライ、凍結乾燥などによって行うことができる。   In the step of forming composite particles, the solvent is removed from the slurry obtained by the dispersion as described above to obtain composite particles. The removal of the solvent from the slurry can be performed by heat evaporation, distillation under reduced pressure, spray drying, freeze drying, or the like.

あるいは、導電性物質を正極活物質と共に溶媒中で凝集させて凝集粒子を得ることで、複合粒子を形成することができる。この凝集工程は、自己凝集性の導電性物質が自己凝集しやすいため、分散機を停止することで、自己凝集を促進させ、凝集粒子を含んだスラリーを得る手法や、溶媒中での凝集力を更に高めるべく、溶媒を留去して強制的に凝集させて凝集粒子の粉末を得る手法を用いることができる。   Alternatively, composite particles can be formed by aggregating a conductive material together with a positive electrode active material in a solvent to obtain aggregated particles. In this agglomeration process, self-aggregating conductive materials are likely to self-aggregate. Therefore, by stopping the disperser, self-aggregation is promoted, and a slurry containing aggregated particles is obtained. In order to further increase the ratio, a method of obtaining a powder of aggregated particles by distilling off the solvent and forcibly aggregating can be used.

複合粒子の平均粒径は、複合粒子の細孔容量を適正に確保する観点から、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上が更に好ましい。また、本複合粒子を用いて得られる正極電極の表面性の観点から、好ましくは、20μm以下、より好ましくは15μm以下、10μm以下が更に好ましく、前記観点を総合すると、0.1〜20μmが好ましく、0.5〜15μmがより好ましく、1〜10μmが更に好ましい。   The average particle size of the composite particles is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and even more preferably 1 μm or more, from the viewpoint of appropriately ensuring the pore volume of the composite particles. In addition, from the viewpoint of the surface property of the positive electrode obtained using the present composite particles, preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less, and further preferably 10 μm or less. From the above viewpoints, 0.1 to 20 μm is preferable. 0.5 to 15 μm is more preferable, and 1 to 10 μm is still more preferable.

(d)の導電性物質は、アスペクト比が2〜50である導電性物質であり、これが複合粒子間に介在する構造となる。(d)の導電性物質に代えて、アスペクト比がこの範囲より大きい炭素繊維を用いた場合、リチウムイオンの拡散が不十分となり、また、炭素繊維が複合粒子間に適切に配置されにくくなり、得られる正極の高速放電性能が不十分になる傾向がある。   The conductive material (d) is a conductive material having an aspect ratio of 2 to 50, and has a structure interposed between the composite particles. When a carbon fiber having an aspect ratio larger than this range is used instead of the conductive material of (d), the diffusion of lithium ions becomes insufficient, and the carbon fiber becomes difficult to be properly disposed between the composite particles, The positive electrode obtained tends to have insufficient high-speed discharge performance.

(d)の導電性物質としては、ストラクチャ構造を有するカーボンブラックが好ましい。このような範囲のアスペクト比を持つカーボンブラックは、ストラクチャ構造の発達によりLiイオンの拡散のための空隙を好適に形成できると共に、複合粒子間に介在して、好適に導電経路を形成することができると考えられる。   As the conductive material (d), carbon black having a structure structure is preferable. Carbon black having an aspect ratio in such a range can suitably form voids for the diffusion of Li ions due to the development of the structure structure, and can form a conductive path between the composite particles. It is considered possible.

このようなカーボンブラックとしては、次のようなものが使用できる。カーボンブラックは、一次粒子が数珠繋ぎになった不規則な鎖状に枝分かれした凝集構造を呈している場合がある。走査型電子顕微鏡でこのような粒子を観察した際に、最長径(L)と最短径(W)のアスペクト比、すなわちL/Wが重要になる。   The following can be used as such carbon black. Carbon black may have an agglomerated structure in which the primary particles are branched in an irregular chain in which a number of primary particles are connected. When such particles are observed with a scanning electron microscope, the aspect ratio of the longest diameter (L) and the shortest diameter (W), that is, L / W becomes important.

(d)の導電性物質のアスペクト比は、複合正極材料の導電性の観点から、2以上、好ましくは3以上、より好ましくは3.5以上であり、リチウムイオンの拡散を好適にする観点から、50以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下であり、前記観点を総合すると、上記アスペクト比は、2〜50であり、3〜20が好ましく、3.5〜10がより好ましい。   The aspect ratio of the conductive substance (d) is 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 3.5 or more from the viewpoint of the conductivity of the composite positive electrode material, and from the viewpoint of making lithium ion diffusion suitable. , 50 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less. Taking the above viewpoints together, the aspect ratio is 2 to 50, preferably 3 to 20, and more preferably 3.5 to 10.

高アスペクト比のカーボンブラックは、凝集構造をとっていることから、一般にDBP吸収量が大きい。このため、ストラクチャ構造を有するカーボンブラックのDBP吸収量は、好ましくは100cm/100g以上、より好ましくは120cm/100g以上、さらに好ましくは150cm/100g以上である。また、電極密度を低下させない観点から、400cm/100g以下が好ましく、300cm/100g以下がより好ましく、200cm/100g以下が更に好ましい。前記観点を総合すると、100〜400cm/100gが好ましく、120〜300cm/100gがより好ましく、150〜200cm/100gが更に好ましい。 Carbon black having a high aspect ratio generally has a large DBP absorption because it has an agglomerated structure. Therefore, DBP absorption amount of carbon black having a structure structure is preferably 100 cm 3/100 g or more, more preferably 120 cm 3/100 g or more, more preferably 150 cm 3/100 g or more. Further, from the viewpoint of not lowering the electrode density is preferably not more than 400 cm 3/100 g, more preferably not more than 300cm 3 / 100g, 200cm 3 / 100g or less are more preferred. When the said viewpoint is put together, 100-400 cm < 3 > / 100g is preferable, 120-300 cm < 3 > / 100g is more preferable, 150-200 cm < 3 > / 100g is still more preferable.

また、カーボンブラックの比表面積は、正極の適切な細孔容量を確保する観点から、20m/g以上が好ましく、30m/g以上がより好ましく、40m/g以上が更に好ましく、正極の容積を適度に抑え、コンパクトさを確保する観点から、2000m/g以下が好ましく、500m/g以下がより好ましく、100m/g以下が更に好ましい。前記観点を総合すると、20〜2000m/gが好ましく、30〜500m/gがより好ましく、40〜100m/gが更に好ましい。 The specific surface area of carbon black is preferably 20 m 3 / g or more, more preferably 30 m 3 / g or more, still more preferably 40 m 3 / g or more, from the viewpoint of securing an appropriate pore capacity of the positive electrode. From the viewpoint of appropriately suppressing the volume and ensuring compactness, 2000 m 3 / g or less is preferable, 500 m 3 / g or less is more preferable, and 100 m 3 / g or less is more preferable. When the said viewpoint is put together, 20-2000 m < 3 > / g is preferable, 30-500 m < 3 > / g is more preferable, 40-100 m < 3 > / g is still more preferable.

上記のようなストラクチャ構造を有するカーボンブラックとしては、(b)の導電性物質として用いられるカーボンブラックのうち、上記の物性を有するものが使用可能である。より具体的には、原油やガスの燃焼熱によって原料炭化水素を熱分解させカーボンブラックを生成させるファーネス法導電性カーボンブラック、重質油のガス化プロセスによって得られるケッチェンブラック、アセチレンガスを熱分解して得られるアセチレンブラック等を挙げることができ、例えば、ライオン社製ケッチェンブラックEC、キャボット社製バルカンXC−72、デグサ社製Printex L6やPrintex XE2等が市販されている。   As the carbon black having the above-described structure structure, carbon black having the above physical properties can be used among the carbon blacks used as the conductive material (b). More specifically, the furnace method conductive carbon black that pyrolyzes raw material hydrocarbons by the combustion heat of crude oil and gas to produce carbon black, ketjen black obtained by heavy oil gasification process, and acetylene gas are heated. Examples include acetylene black obtained by decomposition, such as Ketjen Black EC manufactured by Lion, Vulcan XC-72 manufactured by Cabot, Printex L6 manufactured by Degussa, Printex XE2, and the like.

ストラクチャ構造を有するカーボンブラックの粒径は、一次粒子がつながって構成される凝集体の平均粒径(凝集粒径)で表され、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA750(堀場製作所製)を用いた粒度分布の測定によって求められる。この平均粒径は、正極の導電性の観点、及び、正極材料を塗工して、塗膜を形成する際の塗膜の平滑性の観点から、0.05〜10μmが好ましく、0.08〜5μmがより好ましく、0.1〜2μmが更に好ましい。   The particle size of the carbon black having a structure structure is represented by the average particle size (aggregated particle size) of aggregates formed by connecting primary particles, and a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer LA750 (manufactured by Horiba) is used. It is determined by measuring the particle size distribution used. The average particle size is preferably 0.05 to 10 μm from the viewpoint of the conductivity of the positive electrode and the smoothness of the coating film when the positive electrode material is applied to form a coating film, and is preferably 0.08. -5 μm is more preferable, and 0.1-2 μm is still more preferable.

(d)の導電性物質の配合量としては、得られる正極の導電経路の形成による体積抵抗率低減の観点から、正極活物質100重量部に対して、好ましくは2重量部以上、より好ましくは、4重量部以上、更に好ましくは8重量部以上である。また、複合正極材料のエネルギー密度を高める観点から、好ましくは50重量部以下、より好ましくは30重量部以下、更に好ましくは15重量部以下である。前記観点を総合すると、2〜50重量部が好ましく、4〜30重量部がより好ましく、8〜15重量部が更に好ましい。   The blending amount of the conductive material (d) is preferably 2 parts by weight or more, more preferably 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material, from the viewpoint of reducing volume resistivity by forming a conductive path of the positive electrode to be obtained. It is 4 parts by weight or more, more preferably 8 parts by weight or more. Further, from the viewpoint of increasing the energy density of the composite positive electrode material, it is preferably 50 parts by weight or less, more preferably 30 parts by weight or less, and still more preferably 15 parts by weight or less. When the said viewpoint is put together, 2-50 weight part is preferable, 4-30 weight part is more preferable, and 8-15 weight part is still more preferable.

(b)〜(d)の導電性物質の総配合量は、複合正極材料の体積抵抗低減の観点から、(a)の正極活物質100重量部に対して、好ましくは3重量部以上、より好ましくは5重量部以上、更に好ましくは10重量部以上である。また、複合正極材料のエネルギー密度を高める観点から、好ましくは50重量部以下、より好ましくは30重量部以下、更に好ましくは15重量部以下であり、前記観点を総合すると、3〜50重量部が好ましく、5〜30重量部がより好ましく、10〜15重量部が更に好ましい。   From the viewpoint of reducing the volume resistance of the composite positive electrode material, the total amount of the conductive substances (b) to (d) is preferably 3 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material of (a). Preferably it is 5 weight part or more, More preferably, it is 10 weight part or more. Further, from the viewpoint of increasing the energy density of the composite positive electrode material, it is preferably 50 parts by weight or less, more preferably 30 parts by weight or less, and still more preferably 15 parts by weight or less. Preferably, 5-30 weight part is more preferable, and 10-15 weight part is still more preferable.

本発明の複合正極材料の体積抵抗率は、高速放電特性向上の観点から、5Ω・cm以下であることが好ましく、より好ましくは3Ω・cm以下、更に好ましくは2Ω・cm以下である。   The volume resistivity of the composite positive electrode material of the present invention is preferably 5 Ω · cm or less, more preferably 3 Ω · cm or less, still more preferably 2 Ω · cm or less, from the viewpoint of improving high-speed discharge characteristics.

本発明の複合正極材料の溶媒を留去した後の全細孔容量は、高速放電性向上の観点から、好ましくは0.8cc/g以上、より好ましくは0.9cc/g以上、さらに好ましくは1cc/g以上であり、正極のエネルギー密度を適切に確保する観点から、好ましくは25cc/g以下、より好ましくは10cc/g以下、さらに好ましくは5cc/g以下である。前記観点を総合すると、好ましくは0.8〜25cc/g、より好ましくは0.9〜10cc/g、さらに好ましくは1〜5cc/gである。このような全細孔容量とすることで、Liイオンの拡散をスムーズにすることができると考えられる。一方、本発明のリチウムイオン電池正極用スラリーは、以上のような本発明の複合正極材料、及びバインダを含有するものである。また、本発明のリチウムイオン電池用正極は、以上のような本発明の複合正極材料、及びバインダを含有するものである。   The total pore capacity after distilling off the solvent of the composite positive electrode material of the present invention is preferably 0.8 cc / g or more, more preferably 0.9 cc / g or more, and still more preferably, from the viewpoint of improving fast discharge performance. From the viewpoint of appropriately securing the energy density of the positive electrode, it is preferably 25 cc / g or less, more preferably 10 cc / g or less, and even more preferably 5 cc / g or less. When the said viewpoint is put together, Preferably it is 0.8-25 cc / g, More preferably, it is 0.9-10 cc / g, More preferably, it is 1-5 cc / g. By setting it as such a total pore volume, it is thought that the diffusion of Li ion can be made smooth. On the other hand, the lithium-ion battery positive electrode slurry of the present invention contains the composite positive electrode material of the present invention as described above and a binder. The positive electrode for a lithium ion battery of the present invention contains the composite positive electrode material of the present invention as described above and a binder.

以上では、(a)の正極活物質と(b)〜(d)の導電性物質とについて説明したが、本発明では、この他に、必要に応じて、他の正極材料を任意に含有することができる。これらに関しては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを幅広く適用することができるものである。以下、これらに関して説明する。   Although the positive electrode active material (a) and the conductive materials (b) to (d) have been described above, the present invention optionally contains other positive electrode materials as necessary. be able to. These are not particularly limited, and conventionally known ones can be widely applied. These will be described below.

本発明のリチウムイオン電池用複合正極材料に用いることのできる他の正極材料としては、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)、高分子ゲルないし固体電解質(ホストポリマー、電解液など)などが含まれ得る。電池電解質層に高分子ゲル電解質を用いる場合には、従来公知のバインダ、電子伝導性を高めるための導電材などが含まれていればよく、高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくても良い。電池電解質層に溶液電解質を用いる場合にも、正極材料には高分子電解質の原料のホストポリマー、電解液やリチウム塩などは含まれていなくてもよい。   Other positive electrode materials that can be used in the composite positive electrode material for lithium ion batteries of the present invention include a binder, an electrolyte supporting salt (lithium salt) for increasing ion conductivity, a polymer gel or a solid electrolyte (host polymer, electrolysis). Liquid, etc.). In the case of using a polymer gel electrolyte for the battery electrolyte layer, it is sufficient that a conventionally known binder, a conductive material for enhancing electronic conductivity, and the like are included. Salt etc. may not be included. Even when a solution electrolyte is used for the battery electrolyte layer, the positive electrode material may not contain a host polymer, an electrolytic solution, a lithium salt, or the like as a raw material of the polymer electrolyte.

バインダとしては、正極の形成用に使用される従来のバインダが何れも使用できるが、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミドイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメタクリル酸メチルなどが好適に使用できる。   As the binder, any conventional binder used for forming a positive electrode can be used, but polyvinylidene fluoride, polyamideimide, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polymethyl methacrylate, and the like can be preferably used.

上記高分子ゲル電解質は、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、従来公知の非水電解質リチウムイオン電池で用いられる電解液を含んだものであるが、さらに、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれるものである。   The polymer gel electrolyte includes a solid polymer electrolyte having ion conductivity and an electrolyte used in a conventionally known non-aqueous electrolyte lithium ion battery, and further has lithium ion conductivity. A structure in which a similar electrolyte solution is held in a non-polymeric skeleton is also included.

ここで、高分子ゲル電解質に含まれる電解液(電解質支持塩および可塑剤)としては、特に制限されるべきものではなく、従来既知の各種電解液を適宜使用することができるものである。   Here, the electrolytic solution (electrolyte supporting salt and plasticizer) contained in the polymer gel electrolyte is not particularly limited, and various conventionally known electrolytic solutions can be appropriately used.

例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、LiCFSO、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも1種類のリチウム塩(電解質支持塩)を含み、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等のエーテル類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトニトリル等のニトリル類;プロピオン酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくとも1種類または2種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の可塑剤(有機溶媒)を用いたものなどが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 For example, inorganic acid anion salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiTaF 6 , LiAlCl 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2) selected from organic acid anion salts such as 2 N, wherein at least one lithium salt (electrolyte support salt), propylene carbonate, cyclic carbonates such as ethylene carbonate; dimethyl carbonate , Chain carbonates such as methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate; ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; γ-butyrolactone, etc. Lactones; Nitto such as acetonitrile Lyls; esters such as methyl propionate; amides such as dimethylformamide; plasticizers such as aprotic solvents (organic solvents) in which at least one or more selected from methyl acetate and methyl formate are mixed ) Can be used. However, it is not necessarily limited to these.

イオン導伝性を有する固体高分子電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)、これらの共重合体のような公知の固体高分子電解質が挙げられる。   Examples of the solid polymer electrolyte having ion conductivity include known solid polymer electrolytes such as polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), and copolymers thereof.

高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。   For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate (PMMA), etc. are used as the polymer having no lithium ion conductivity used in the polymer gel electrolyte. it can. However, it is not necessarily limited to these.

なお、PAN、PMMAなどは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。   Note that PAN, PMMA, etc. are in a class that has almost no ionic conductivity, and therefore can be a polymer having the above ionic conductivity, but here, they are used for a polymer gel electrolyte. This is exemplified as a polymer having no lithium ion conductivity.

上記イオン伝導性を高めるための電解質支持塩としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiTaF、LiAlCl、Li10Cl10等の無機酸陰イオン塩、Li(CFSON、Li(CSON等の有機酸陰イオン塩、またはこれらの混合物などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。 As an electrolyte support salt to increase the ionic conductivity, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiTaF 6, LiAlCl 4, Li 2 B 10 Cl 10 inorganic acid anion salts such as, Li ( An organic acid anion salt such as CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, or a mixture thereof can be used. However, it is not necessarily limited to these.

高分子ゲル電解質中のホストポリマーと電解液との比率(質量比)は、使用目的などに応じて決定すればよいが、2:98〜90:10の範囲である。   The ratio (mass ratio) between the host polymer and the electrolytic solution in the polymer gel electrolyte may be determined according to the purpose of use, but is in the range of 2:98 to 90:10.

本発明の複合正極材料における、活物質及び導電材以外のバインダ、高分子電解質(ホストポリマー、電解液など)、リチウム塩等の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。   In the composite positive electrode material of the present invention, the amount of the binder other than the active material and the conductive material, the polymer electrolyte (host polymer, electrolytic solution, etc.), the lithium salt, and the like are used for the purpose of the battery (emphasis on output, energy, etc.), It should be determined in consideration of ionic conductivity.

本発明のリチウムイオン電池正極用スラリーが溶媒を含有する場合、溶媒としては正極の形成用に使用される従来の溶媒が何れも使用でき、例えば複合正極材料の形成に用いたものなどが使用できる。   When the slurry for a lithium ion battery positive electrode of the present invention contains a solvent, any conventional solvent used for forming a positive electrode can be used as the solvent, such as those used for forming a composite positive electrode material. .

スラリーの粘度としては、得られる電極の厚さの観点から、1000cps以上が好ましく、2000cps以上がより好ましい。また、集電体への塗工性の観点から、15000cps以下が好ましく、10000cps以下がより好ましい。   The viscosity of the slurry is preferably 1000 cps or more, more preferably 2000 cps or more, from the viewpoint of the thickness of the obtained electrode. Moreover, from a viewpoint of the applicability | paintability to a collector, 15000 cps or less is preferable and 10,000 cps or less is more preferable.

スラリーの固形分濃度は、好ましいスラリー粘度の観点から、20重量%以上が好ましく、35重量%以上がより好ましい。また、好ましいスラリー粘度の観点から、60重量%以下が好ましく、45重量%以下がより好ましい。   The solid content concentration of the slurry is preferably 20% by weight or more and more preferably 35% by weight or more from the viewpoint of preferable slurry viscosity. Moreover, from a viewpoint of preferable slurry viscosity, 60 weight% or less is preferable and 45 weight% or less is more preferable.

次に、本発明に係る複合正極材料は、リチウムイオン電池用正極およびリチウムイオン電池に幅広く適用できるものである。リチウムイオン電池では、膨脹収縮が小さく、上記要件を満足する少量の導電材で十分な作用効果を奏することができるものである。また、リチウムイオン電池用正極は、以下に説明するリチウムイオン電池を構成する集電体と正極活物質層とからなるものであるため、以下のリチウムイオン電池の説明の中で、これらにつき説明する。ただし、バイポーラ型のリチウムイオン電池の場合には、上記リチウムイオン用正極はバイポーラ電極をいうものとする。   Next, the composite positive electrode material according to the present invention can be widely applied to positive electrodes for lithium ion batteries and lithium ion batteries. In the lithium ion battery, expansion and contraction is small, and a sufficient effect can be obtained with a small amount of conductive material that satisfies the above requirements. Further, since the positive electrode for a lithium ion battery is composed of a current collector and a positive electrode active material layer constituting the lithium ion battery described below, these will be described in the following description of the lithium ion battery. . However, in the case of a bipolar lithium ion battery, the lithium ion positive electrode is a bipolar electrode.

即ち、本発明の複合正極材料を適用し得る電池としては、高出力、高容量化が期待できるリチウムイオン電池である。かかる電池は、高エネルギー密度、高出力密度が達成でき、車両の駆動電源用等として好適に利用できるほか、携帯電話などの携帯機器向けのリチウムイオン電池にも十分に適用可能である。したがって、以下の説明では、本発明の複合正極材料を用いてなるリチウムイオン電池につき説明するが、これらに何ら制限されるべきものではない。   That is, the battery to which the composite positive electrode material of the present invention can be applied is a lithium ion battery that can be expected to have high output and high capacity. Such a battery can achieve a high energy density and a high output density, and can be suitably used as a drive power source for vehicles, and can also be sufficiently applied to a lithium ion battery for portable devices such as a mobile phone. Therefore, in the following description, a lithium ion battery using the composite positive electrode material of the present invention will be described, but it should not be limited to these.

すなわち、本発明の対象となるリチウムイオン電池は、上述した本発明の複合正極材料を用いたリチウムイオン電池であればよく、他の構成要件に関しては、何ら制限されるべきものではない。例えば、上記リチウムイオン電池を使用形態で区別する場合には、1次電池および2次電池のいずれの使用形態にも適用し得るものである。上記リチウムイオン電池を形態・構造で区別した場合には、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など、従来公知のいずれの形態・構造にも適用し得るものである。また、リチウムイオン電池内の電気的な接続形態(電極構造)で見た場合、上述したバイポーラ型ではない(内部並列接続タイプ)電池およびバイポーラ型(内部直列接続タイプ)電池のいずれにも適用し得るものである。   That is, the lithium ion battery that is the subject of the present invention may be any lithium ion battery that uses the composite positive electrode material of the present invention described above, and the other constituent elements should not be limited at all. For example, when the lithium ion battery is distinguished by usage pattern, it can be applied to any usage pattern of a primary battery and a secondary battery. When the lithium ion battery is distinguished by its form and structure, it can be applied to any conventionally known form and structure such as a stacked (flat) battery and a wound (cylindrical) battery. Also, when viewed in terms of the electrical connection form (electrode structure) in a lithium ion battery, it is applicable to both non-bipolar (internal parallel connection type) batteries and bipolar (internal series connection type) batteries described above. To get.

バイポーラ型電池では、通常の電池に比べて単電池の電圧が高く、容量、出力特性に優れた電池を構成できる。ポリマー電池は液漏れが生じないので、液絡の問題が無く信頼性が高く、かつ簡易な構成で出力特性に優れた非水電池を形成することができる点では有利である。また、積層型(扁平型)電池構造を採用することで簡単な熱圧着などのシール技術により長期信頼性を確保でき、コスト面や作業性の点では有利である。   In the bipolar battery, a single cell voltage is higher than that of a normal battery, and a battery having excellent capacity and output characteristics can be configured. Since the polymer battery does not cause liquid leakage, it is advantageous in that a non-aqueous battery having no problem of liquid junction and having high reliability and excellent output characteristics can be formed with a simple configuration. In addition, by adopting a laminated (flat) battery structure, long-term reliability can be secured by a sealing technique such as simple thermocompression bonding, which is advantageous in terms of cost and workability.

したがって、以下の説明では、本発明の複合正極材料を用いてなるバイポーラ型でない非水電解質リチウムイオン二次電池及びバイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池につき図面を用いてごく簡単に説明するが、決してこれらに制限されるべきものではない。すなわち、上述した電極材料以外の構成要件に関しては何ら制限されるべきものではない。   Accordingly, in the following description, a non-bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery and a bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery using the composite positive electrode material of the present invention will be described with reference to the drawings. However, it should never be limited to these. That is, there are no restrictions on the constituent elements other than the electrode materials described above.

図2に、バイポーラ型でない扁平型(積層型)の非水電解質リチウムイオン二次電池の断面概略図を示す。図2に示すリチウムイオン二次電池31では、電池外装材32に高分子−金属を複合したラミネートフィルムを用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、正極集電体33の両面に正極活物質層34が形成された正極板、電解質層35、および負極集電体36の両面(発電要素の最下層および最上層用は片面)に負極活物質層37が形成された負極板を積層した発電要素38を収納し密封した構成を有している。また、上記の各電極板(正極板及び負極板)と導通される正極(端子)リード39および負極(端子)リード40が、各電極板の正極集電体33及び負極集電体36に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられ、上記熱融着部に挟まれて上記の電池外装材32の外部に露出される構造を有している。   FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a non-bipolar flat (stacked) nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery. In the lithium ion secondary battery 31 shown in FIG. 2, a positive electrode current collector is obtained by using a laminate film in which a polymer-metal is combined with a battery exterior material 32 and bonding the entire peripheral portion thereof by heat fusion. A negative electrode active material layer 37 is formed on both surfaces of the positive electrode plate having the positive electrode active material layer 34 formed on both surfaces of the electrode 33, the electrolyte layer 35, and the negative electrode current collector 36 (one side for the lowermost layer and the uppermost layer of the power generation element). In addition, the power generation element 38 in which the negative electrode plates are stacked is housed and sealed. In addition, the positive electrode (terminal) lead 39 and the negative electrode (terminal) lead 40 that are electrically connected to the electrode plates (positive electrode plate and negative electrode plate) are connected to the positive electrode current collector 33 and the negative electrode current collector 36 of each electrode plate. It is attached by sonic welding, resistance welding, or the like, and has a structure that is sandwiched between the heat fusion parts and exposed to the outside of the battery outer packaging material 32.

図3に、バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池(以下、単にバイポーラ電池とも称する)の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。
図3に示したように、バイポーラ電池41では、1枚または2枚以上で構成される集電体42の片面に正極活物質層43を設け、もう一方の面に負極活物質層44を設けたバイポーラ電極45を、電解質層46を挟み隣り合うバイポーラ電極45の正極活物質層43と負極活物質層44とが対向するようになっている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view schematically showing the entire structure of a bipolar nonaqueous electrolyte lithium ion secondary battery (hereinafter also simply referred to as a bipolar battery).
As shown in FIG. 3, in the bipolar battery 41, a positive electrode active material layer 43 is provided on one side of a current collector 42 composed of one or more sheets, and a negative electrode active material layer 44 is provided on the other side. In addition, the positive electrode active material layer 43 and the negative electrode active material layer 44 of the bipolar electrode 45 adjacent to each other with the electrolyte layer 46 interposed therebetween are opposed to each other.

すなわち、バイポーラ電池41では、集電体42の片方の面上に正極活物質層43を有し、他方の面上に負極活物質層44を有するバイポーラ電極45を、電解質層46を介して複数枚積層した構造の電極積層体(バイポーラ電池本体)47からなるものである。また、こうしたバイポーラ電極45等を複数枚積層した電極積層体47の最上層と最下層の電極45a、45bは、バイポーラ電極構造でなくてもよく、集電体42(または端子板)に必要な片面のみの正極活物質層43または負極活物質層44を配置した構造としてもよい。また、バイポーラ電池41では、上下両端の集電体42にそれぞれ正極および負極リード48、49が接合されている。   That is, in the bipolar battery 41, a plurality of bipolar electrodes 45 having the positive electrode active material layer 43 on one surface of the current collector 42 and the negative electrode active material layer 44 on the other surface are disposed via the electrolyte layer 46. The electrode laminate (bipolar battery main body) 47 has a laminated structure. Further, the uppermost layer and the lowermost layer electrodes 45a and 45b of the electrode laminate 47 in which a plurality of such bipolar electrodes 45 and the like are laminated may not have a bipolar electrode structure, and are necessary for the current collector 42 (or terminal plate). A structure in which the positive electrode active material layer 43 or the negative electrode active material layer 44 only on one side may be arranged. In the bipolar battery 41, positive and negative electrode leads 48 and 49 are joined to current collectors 42 at both upper and lower ends, respectively.

なお、バイポーラ電極45(電極45a、45bを含む)の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。また、バイポーラ電池41では、電池の厚みを極力薄くしても十分な出力が確保できれば、バイポーラ電極45の積層回数を少なくしてもよい。また、本発明のバイポーラ電池41では、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電極積層体47部分を電池外装材(外装パッケージ)50に減圧封入し、電極リード48、49を電池外装材50の外部に取り出した構造とするのがよい。   Note that the number of stacked bipolar electrodes 45 (including the electrodes 45a and 45b) is adjusted according to a desired voltage. Further, in the bipolar battery 41, the number of lamination of the bipolar electrode 45 may be reduced if a sufficient output can be secured even if the battery is made as thin as possible. Further, in the bipolar battery 41 of the present invention, in order to prevent external impact and environmental degradation during use, the electrode laminate 47 portion is sealed under reduced pressure in a battery exterior material (exterior package) 50, and electrode leads 48, It is preferable that 49 be taken out of the battery exterior material 50.

このバイポーラ電池41の基本構成は、複数積層した単電池層(単セル)が直列に接続された構成ともいえるものである。このバイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池は、その電極構造が異なることを除いては、基本的には上述したバイポーラ型でない非水電解質リチウムイオン二次電池と同様であるため、各構成要素につき以下にまとめて説明する。   The basic configuration of the bipolar battery 41 can be said to be a configuration in which a plurality of stacked single battery layers (single cells) are connected in series. This bipolar type non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery is basically the same as the non-bipolar type non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery described above except that its electrode structure is different. The elements are summarized below.

[集電体]
本発明で用いることのできる集電体としては、特に制限されるものではなく、従来公知のものを利用することができる。例えば、アルミニウム箔、ステンレス(SUS)箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、SUSとアルミニウムのクラッド材あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく使える。また、金属表面に、アルミニウムを被覆させた集電体であってもよい。また、場合によっては、2つ以上の金属箔を張り合わせた集電体を用いてもよい。複合集電体を用いる場合、正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、SUS、チタンなどの導電性金属を用いることができるが、アルミニウムが好ましい。
[Current collector]
The current collector that can be used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known current collectors can be used. For example, aluminum foil, stainless steel (SUS) foil, nickel-aluminum clad material, copper-aluminum clad material, SUS-aluminum clad material, or a plated material of a combination of these metals can be preferably used. Further, a current collector in which a metal surface is coated with aluminum may be used. Moreover, you may use the electrical power collector which bonded 2 or more metal foil depending on the case. When the composite current collector is used, as a material for the positive electrode current collector, for example, a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy, SUS, or titanium can be used, but aluminum is preferable.

一方、負極集電体の材料としては、例えば、銅、ニッケル、銀、SUSなどの導電性金属を用いることができるが、SUS及びニッケル等が好ましい。また、複合集電体においては、正極集電体と負極集電体とは、互いに直接あるいは第三の材料からなる導電性を有する中間層を介して電気的に接続していれば良い。また、正極集電体及び負極集電体には、平板(箔)のほか、ラスプレート、すなわちプレートに切目を入れたものをエキスパンドすることにより網目空間が形成されるプレートにより構成されているものを用いることもできる。   On the other hand, as the material of the negative electrode current collector, for example, conductive metals such as copper, nickel, silver, and SUS can be used, and SUS and nickel are preferable. Further, in the composite current collector, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be electrically connected to each other directly or via a conductive intermediate layer made of a third material. In addition to the flat plate (foil), the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are constituted by a lath plate, that is, a plate in which a mesh space is formed by expanding a plate with a cut. Can also be used.

集電体の厚さは、特に限定されないが、通常は1〜100μm程度である。   Although the thickness of a collector is not specifically limited, Usually, it is about 1-100 micrometers.

[正極活物質層]
ここで、正極活物質層の構成材料としては、本発明の複合正極材料を用いることを特徴とするものであり、既に説明した通りであるので、ここでの説明は省略する。
[Positive electrode active material layer]
Here, as a constituent material of the positive electrode active material layer, the composite positive electrode material of the present invention is used, and since it has already been described, description thereof is omitted here.

正極活物質層の厚さは、特に限定するものではなく、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な正極活物質層の厚さは1〜500μm程度であり、この範囲であれば本発明でも十分に利用可能である。   The thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and should be determined in consideration of the purpose of use of the battery (output importance, energy importance, etc.) and ion conductivity. The thickness of a general positive electrode active material layer is about 1 to 500 μm, and if it is within this range, it can be sufficiently used in the present invention.

[負極活物質層]
負極活物質層に関しては、負極材料活物質を含む。この他にも、電子伝導性を高めるための導電助剤、バインダ、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)、高分子ゲルないし固体電解質(ホストポリマー、電解液など)などが含まれ得る。負極活物質の種類以外は、基本的に本発明の「リチウムイオン電池用複合正極材料」として既に説明した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer includes a negative electrode material active material. In addition to this, conductive aids to enhance electronic conductivity, binders, electrolyte supporting salts (lithium salts) to enhance ionic conductivity, polymer gels or solid electrolytes (host polymers, electrolytes, etc.), etc. Can be. Except for the type of the negative electrode active material, the content is basically the same as that already described as the “composite positive electrode material for a lithium ion battery” of the present invention, and the description is omitted here.

負極活物質としては、従来公知の溶液系のリチウムイオン電池でも使用される負極活物質を用いることができる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、アモルファスカーボン、コークスおよびメソフェーズピッチ系炭素繊維、グラファイト、非晶質炭素であるハードカーボンなどの炭素材料から選ばれてなる少なくとも1種を主材料とする負極活物質を用いることが望ましいが、特に限定されない。この他にも金属酸化物(特に遷移金属酸化物、具体的にはチタン酸化物)、金属(特に遷移金属、具体的にはチタン)とリチウムとの複合酸化物などを用いることもできる。   As a negative electrode active material, the negative electrode active material used also in a conventionally well-known solution-type lithium ion battery can be used. Specifically, a negative electrode mainly composed of at least one selected from carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, coke and mesophase pitch carbon fiber, graphite, and hard carbon which is amorphous carbon. Although it is desirable to use an active material, it is not particularly limited. In addition, a metal oxide (particularly a transition metal oxide, specifically titanium oxide), a composite oxide of a metal (particularly a transition metal, specifically titanium) and lithium, or the like can also be used.

さらに、負極活物質層に含まれる電解質には、被膜形成材が含まれていてもよい。これにより、電池の充放電サイクルに伴う容量低下を抑制することができる。被膜形成材としては、特に限定されず、例えば、特開2000−123880号公報に記載されているような被膜形成材など従来公知のものを用いることができる。   Furthermore, the electrolyte contained in the negative electrode active material layer may contain a film forming material. Thereby, the capacity | capacitance fall accompanying the charging / discharging cycle of a battery can be suppressed. The film forming material is not particularly limited, and for example, a conventionally known material such as a film forming material described in JP-A-2000-123880 can be used.

負極活物質層の厚さは、特に限定するものではなく、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性を考慮して決定すべきである。一般的な負極活物質層の厚さは1〜500μm程度であり、この範囲であれば本発明でも十分に利用可能である。   The thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited, and should be determined in consideration of the intended use of the battery (output importance, energy importance, etc.) and ion conductivity. The thickness of a general negative electrode active material layer is about 1 to 500 μm, and if it is within this range, it can be sufficiently used in the present invention.

[電解質層]
本発明では、その使用目的に応じて、(a)電解液を染み込ませたセパレータ、(b)高分子ゲル電解質、(c)高分子固体電解質のいずれにも適用し得るものである。
[Electrolyte layer]
The present invention can be applied to any of (a) a separator impregnated with an electrolytic solution, (b) a polymer gel electrolyte, and (c) a polymer solid electrolyte depending on the purpose of use.

(a)電解液を染み込ませたセパレータ
セパレータに染み込ませることのできる電解液としては、既に説明した高分子ゲル電解質に含まれる電解液(電解質塩および可塑剤)と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略するが、電解液の好適な1例を示せば、電解質として、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、Li(CFSONおよびLi(CSONの少なくとも1種類を用い、溶媒として、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソランおよびγ−ブチルラクトンよりなるエーテル類から少なくとも1種類を用い、前記電解質を前記溶媒に溶解させることにより、電解質の濃度が0.5〜2モル/リットルに調整されているものであるが、本発明はこれらに何ら制限されるべきものではない。
(A) Separator soaked with electrolyte As the electrolyte that can be soaked in the separator, the same electrolyte as that already contained in the polymer gel electrolyte (electrolyte salt and plasticizer) can be used. Therefore, although description here is omitted, if a suitable example of the electrolytic solution is shown, as the electrolyte, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 Using at least one of N and Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, the solvent is ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, 1,2-dimethoxy. Ethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxo The concentration of the electrolyte is adjusted to 0.5 to 2 mol / liter by dissolving at least one kind of ethers consisting of styrene and γ-butyllactone and dissolving the electrolyte in the solvent. The present invention should not be limited to these.

上記セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができるものであり、例えば、上記電解液を吸収保持するポリマーからなる多孔性シート(例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)、不織布セパレータなどを用いることができる。有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つ上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータは、電解質(電解液)との反応性を低く抑えることができるという優れた効果を有するものである。   The separator is not particularly limited, and a conventionally known separator can be used. For example, a porous sheet made of a polymer that absorbs and holds the electrolytic solution (for example, a polyolefin microporous material). Separator, etc.), a nonwoven fabric separator, etc. can be used. The polyolefin microporous separator having the property of being chemically stable to an organic solvent has an excellent effect that the reactivity with the electrolyte (electrolytic solution) can be kept low.

上記ポリオレフィン系微多孔質セパレータなどの多孔性シートの材質としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、PP/PE/PPの3層構造をした積層体などが挙げられる。   Examples of the material of the porous sheet such as the polyolefin-based microporous separator include a laminate having a three-layer structure of polyethylene (PE), polypropylene (PP), and PP / PE / PP.

不織布セパレータの材質としては、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミドなど従来公知のものを用いることができ、使用目的(電解質層に要求される機械強度など)に応じて、単独または混合して用いる。   As the material of the nonwoven fabric separator, for example, conventionally known materials such as cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene such as polyethylene, polyimide, and aramid can be used. Depending on strength, etc., they are used alone or in combination.

また、不織布のかさ密度は、含浸させた高分子ゲル電解質により十分な電池特性を得られるものであればよく、特に制限されるべきものではない。すなわち、あまり不織布のかさ密度が大きすぎると、電解質層中の非電解質材料が占める割合が大きくなりすぎ、電解質層におけるイオン伝導度などを損なうおそれがあるためである。   Further, the bulk density of the nonwoven fabric is not particularly limited as long as sufficient battery characteristics can be obtained by the impregnated polymer gel electrolyte. That is, if the bulk density of the nonwoven fabric is too large, the proportion of the non-electrolyte material in the electrolyte layer becomes too large, which may impair the ionic conductivity in the electrolyte layer.

上記セパレータ(不織布セパレータを含む)の厚みとして、使用用途により異なることから一義的に規定することはできないが、電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV)などのモータ駆動用二次電池などの用途においては、5〜200μmであることが望ましい。セパレータの厚さが、かかる範囲にあることで、保持性、抵抗が増大するのを抑制することができる。また、セパレータに微粒が食い込むことによって発生する短絡の防止と、高出力のために電極間を狭くすることが望ましいという理由から、厚さ方向の機械的強度と高出力性の確保という効果がある。また電池を複数接続する場合には、電極面積が増大することから、電池の信頼性を高めるために上記範囲のなかでも厚形のセパレータを用いることが望ましい。   The thickness of the separator (including the non-woven separator) cannot be unambiguously defined because it varies depending on the usage, but it can be used for motor-driven secondary batteries such as electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). In use, it is desirable to be 5 to 200 μm. When the thickness of the separator is within such a range, it is possible to suppress increase in retention and resistance. In addition, there is an effect of securing mechanical strength in the thickness direction and ensuring high output performance because it is desirable to prevent a short circuit caused by fine particles entering the separator and to narrow the space between the electrodes for high output. . In addition, when a plurality of batteries are connected, the electrode area increases, so that it is desirable to use a thick separator in the above range in order to increase the reliability of the battery.

上記セパレータ(ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)の微細孔の径は、最大で1μm以下(通常、数十nm程度の孔径である)であることが望ましい。セパレータの微細孔の平均径が、上記範囲にあることで熱によってセパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きるという理由から、異常時信頼性が上がり、その結果として耐熱性が向上するという効果がある。すなわち、過充電で電池温度が上昇していったとき(異常時)に、セパレータが溶融して微細孔が閉じる「シャットダウン現象」が速やかに起きることで、電池(電極)の正極(+)から負極(−)側にLiイオンが通れなくなり、それ以上は充電できなくなる。そのため過充電できなくなり、過充電が解消する。その結果、電池の耐熱性(安全性)が向上するほか、ガスがでて電池外装材の熱融着部(シール部)が開くのを防止できる。ここでセパレータの微細孔の平均径は、セパレータを走査電子顕微鏡等で観察し、その写真をイメージアナライザ等で統計的に処理した平均径として算出される。   It is desirable that the fine pore diameter of the separator (polyolefin-based microporous separator or the like) is 1 μm or less (usually a pore diameter of about several tens of nm). Due to the fact that the average diameter of the micropores in the separator is within the above range, the “shutdown phenomenon” that the separator melts due to heat and the micropores close quickly occurs, resulting in higher reliability during abnormalities, resulting in heat resistance. Has the effect of improving. In other words, when the battery temperature rises due to overcharging (in an abnormal state), the “shutdown phenomenon” that the separator melts and closes the micropores occurs quickly, so that the positive electrode (+) of the battery (electrode) Li ions cannot pass through to the negative electrode (−) side, and no further charge is possible. As a result, overcharging cannot be performed and overcharging is eliminated. As a result, the heat resistance (safety) of the battery is improved, and it is possible to prevent gas from being released and the heat fusion part (seal part) of the battery exterior material from being opened. Here, the average diameter of the micropores of the separator is calculated as an average diameter obtained by observing the separator with a scanning electron microscope or the like and statistically processing the photograph with an image analyzer or the like.

上記セパレータ(ポリオレフィン系微多孔質セパレータなど)の空孔率は20〜65%であることが望ましい。セパレータの空孔率が、上記範囲にあることで電解質(電解液)の抵抗による出力低下の防止と、微粒がセパレータの空孔(微細孔)を貫くことによる短絡の防止という理由から出力と信頼性の両方を確保するという効果がある。ここでセパレータの空孔率とは、原材料レジンの密度と最終製品のセパレータの密度から体積比として求められる値である。   The porosity of the separator (such as a polyolefin microporous separator) is preferably 20 to 65%. The separator's porosity is within the above range, preventing output from being reduced due to the resistance of the electrolyte (electrolyte), and preventing the short circuit caused by fine particles penetrating the separator's pores (micropores). It has the effect of securing both sexes. Here, the porosity of the separator is a value obtained as a volume ratio from the density of the raw material resin and the density of the separator of the final product.

また電解質の保持性とセパレータの強度を良好に確保する観点から、不織布セパレータの空孔率は50〜90%であることが好ましい。   Moreover, from the viewpoint of ensuring good electrolyte retention and separator strength, the nonwoven fabric separator preferably has a porosity of 50 to 90%.

上記セパレータへの電解液の含浸量は、セパレータの保液能力範囲まで含浸させればよいが、当該保液能力範囲を超えて含浸させてもよい。これは、電解質シール部に樹脂を注入して電解質層からの電解液の染み出しを防止できるため、該電解質層に保液できる範囲であれば含浸可能である。該電解液は、真空注液法などにより注液した後、完全にシールすることができるなど、従来公知の方法でセパレータに電解液を含浸させることができる。   The amount of the electrolytic solution impregnated in the separator may be impregnated to the range of the liquid retention capacity of the separator, but may be impregnated beyond the liquid retention capacity range. This can prevent impregnation of the electrolyte from the electrolyte layer by injecting a resin into the electrolyte seal portion, and therefore can be impregnated as long as the electrolyte layer can be retained. The electrolyte can be impregnated in the separator by a conventionally known method, for example, the electrolyte can be completely sealed after being injected by a vacuum injection method or the like.

(b)高分子ゲル電解質及び(c)高分子固体電解質
高分子ゲル電解質および高分子固体電解質としては、既に説明した本発明の「非水電解質リチウムイオン電池用複合正極材料」の項の高分子ゲル電解質および高分子固体電解質と同様のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。
(B) Polymer gel electrolyte and (c) Polymer solid electrolyte As the polymer gel electrolyte and polymer solid electrolyte, the polymer described in the section “Composite cathode material for non-aqueous electrolyte lithium ion battery” of the present invention described above is used. Since the same thing as a gel electrolyte and a polymer solid electrolyte can be used, description here is abbreviate | omitted.

なお、上記(a)〜(c)の電解質層は、1つの電池の中で併用してもよい。   The electrolyte layers (a) to (c) may be used in one battery.

また、高分子電解質は、高分子ゲル電解質層、正極活物質層、負極活物質層に含まれ得るが、同一の高分子電解質を使用してもよく、層によって異なる高分子電解質を用いてもよい。   In addition, the polymer electrolyte may be included in the polymer gel electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer, but the same polymer electrolyte may be used, or different polymer electrolytes may be used depending on the layer. Good.

電池を構成する電解質層の厚さは、特に限定するものではない。しかしながら、コンパクトな電池を得るためには、電解質としての機能が確保できる範囲で極力薄くすることが好ましく、電解質層の厚さは5〜200μmであることが望ましい。   The thickness of the electrolyte layer constituting the battery is not particularly limited. However, in order to obtain a compact battery, it is preferable to make it as thin as possible within a range in which the function as an electrolyte can be ensured, and the thickness of the electrolyte layer is preferably 5 to 200 μm.

[絶縁層]
絶縁層は、主にバイポーラ型電池の場合に用いられる。この絶縁層は、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こるのを防止する目的で、各電極の周囲に形成されてなるものである。本発明では、必要に応じて、電極の周囲に絶縁層を設けてもよい。これは、車両駆動用ないし補助用電源として利用するような場合には、電解液による短絡(液落)を完全に防止する必要がある。さらに、電池への振動や衝撃が長期にわたり負荷される。そのため、電池寿命の長期化の観点からは、絶縁層を設置することがより長期間の信頼性、安全性を確保する上で望ましく、高品質の大容量電源を提供できる点で望ましいためである。
[Insulation layer]
The insulating layer is mainly used in the case of a bipolar battery. This insulating layer is formed around each electrode for the purpose of preventing adjacent collectors in the battery from contacting each other and short-circuiting due to slight unevenness at the end of the laminated electrode. It is. In this invention, you may provide an insulating layer around an electrode as needed. When this is used as a vehicle driving or auxiliary power source, it is necessary to completely prevent a short circuit (liquid drop) due to the electrolytic solution. Furthermore, vibrations and impacts on the battery are loaded for a long time. Therefore, from the viewpoint of prolonging battery life, it is desirable to install an insulating layer in order to ensure longer-term reliability and safety, and to provide a high-quality, large-capacity power supply. .

該絶縁層としては、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性(密封性)、電池動作温度下での耐熱性などを有するものであればよく、例えば、エポキシ樹脂、ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドなどが使用できるが、耐蝕性、耐薬品性、作り易さ(製膜性)、経済性などの観点からは、エポキシ樹脂が好ましい。   As the insulating layer, any insulating layer may be used as long as it has insulating properties, sealing performance against falling off of the solid electrolyte, sealing performance against moisture permeation from the outside (sealing performance), heat resistance under battery operating temperature, etc. Epoxy resin, rubber, polyethylene, polypropylene, polyimide and the like can be used, but epoxy resin is preferable from the viewpoint of corrosion resistance, chemical resistance, ease of production (film forming property), economy and the like.

[正極および負極端子板]
正極および負極端子板は、必要に応じて使用すればよい。例えば、バイポーラ型のリチウムイオン電池の場合では、積層(ないし巻回)構造によっては、最外部の集電体から電極端子を直接取り出しても良く、この場合には正極および負極端子板は用いなくとも良い(図3参照のこと)。
[Positive electrode and negative electrode terminal plate]
The positive electrode and the negative electrode terminal plate may be used as necessary. For example, in the case of a bipolar lithium ion battery, depending on the laminated (or wound) structure, the electrode terminal may be directly taken out from the outermost current collector. In this case, the positive electrode and the negative electrode terminal plate are not used. It is also good (see FIG. 3).

正極および負極端子板を用いる場合には、端子としての機能を有するほか、薄型化の観点からは極力薄い方がよいが、積層されてなる電極、電解質および集電体はいずれも機械的強度が弱いため、これらを両側から挟持し支持するだけの強度を持たせることが望ましい。さらに、端子部での内部抵抗を抑える観点から、正極および負極端子板の厚さは、通常0.1〜2mm程度が望ましいといえる。   When using positive and negative terminal plates, in addition to having a function as a terminal, it is better to be as thin as possible from the viewpoint of thinning, but the laminated electrode, electrolyte and current collector all have mechanical strength. Since it is weak, it is desirable to have strength sufficient to sandwich and support them from both sides. Furthermore, it can be said that the thickness of the positive electrode and the negative electrode terminal plate is usually preferably about 0.1 to 2 mm from the viewpoint of suppressing the internal resistance at the terminal portion.

正極および負極端子板の材質は、従来公知のリチウムイオン電池で用いられる材質を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金などを利用することができる。耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、アルミニウムを用いることが好ましい。   As materials for the positive electrode and the negative electrode terminal plate, materials used in a conventionally known lithium ion battery can be used. For example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel (SUS), and alloys thereof can be used. Aluminum is preferably used from the viewpoints of corrosion resistance, ease of production, economy, and the like.

正極端子板と負極端子板との材質は、同一の材質を用いてもよいし、異なる材質のものを用いてもよい。さらに、これら正極および負極端子板は、材質の異なるものを多層に積層したものであってもよい。   The material of the positive electrode terminal plate and the negative electrode terminal plate may be the same material or different materials. Furthermore, the positive electrode and the negative electrode terminal plate may be a laminate of different materials.

[正極および負極リード]
正極および負極リードに関しては、バイポーラ型に限らず、バイポーラ型ではない従来公知のリチウムイオン電池で用いられるリードと同様のものを用いることができる。なお、電池外装材(電池ケース)から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆しておくのが好ましい。
[Positive electrode and negative electrode lead]
Regarding the positive electrode and the negative electrode lead, not only the bipolar type but also the same type of lead used in a conventionally known lithium ion battery that is not bipolar type can be used. In addition, the part taken out from the battery exterior material (battery case) does not affect the product (for example, automobile parts, especially electronic devices, etc.) by contacting with peripheral devices or wiring and leaking electricity. It is preferable to coat with a heat-resistant insulating heat-shrinkable tube or the like.

[電池外装材(電池ケース)]
バイポーラ型に限らず、リチウムイオン電池では、使用する際の外部からの衝撃、環境劣化を防止するために、電池本体である電池積層体ないし電池巻回体全体を電池外装材ないし電池ケースに収容するのが望ましい。軽量化の観点からは、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)の両面をポリプロピレンフィルム等の絶縁体(好ましくは耐熱性の絶縁体)で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなど、従来公知の電池外装材を用いて、その周辺部の一部または全部を熱融着にて接合することにより、電池積層体を収納し密封した構成とするのが好ましい。
[Battery exterior material (battery case)]
Lithium-ion batteries, not limited to bipolar type, contain the entire battery stack or battery winding body, which is the battery body, in a battery case or battery case in order to prevent external impact and environmental degradation during use. It is desirable to do. From the viewpoint of weight reduction, a polymer-metal composite laminate film in which both surfaces of metals (including alloys) such as aluminum, stainless steel, nickel, and copper are covered with an insulator such as a polypropylene film (preferably a heat-resistant insulator). For example, it is preferable that the battery stack is housed and sealed by joining a part or all of the peripheral part thereof by heat fusion using a conventionally known battery exterior material.

この場合、上記正極および負極リードは、上記熱融着部に挟まれて上記電池外装材の外部に露出される構造とすればよい。また熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートフィルムなどを用いることが、自動車の熱源から効率よく熱を伝え、電池内部を電池動作温度まですばやく加熱することができる点で好ましい。高分子−金属複合ラミネートフィルムとしては、特に制限されるべきものではなく、高分子フィルム間に金属フィルムを配置し全体を積層一体化してなる従来公知のものを使用することができる。具体例としては、例えば、高分子フィルムからなる外装保護層(ラミネート最外層)、金属フィルム層、高分子フィルムからなる熱融着層(ラミネート最内層)のように配置し全体を積層一体化してなるものが挙げられる。詳しくは、外装材に用いられる高分子−金属複合ラミネートフィルムは、上記金属フィルムの両面に、高分子フィルムとして、まず耐熱絶縁樹脂フィルムを形成し、少なくとも片面側の耐熱絶縁樹脂フィルム上に熱融着絶縁性フィルムが積層されたものである。かかるラミネートフィルムは、適当な方法にて熱融着させることにより、熱融着絶縁性フィルム部分が融着して接合し熱融着部が形成される。   In this case, the positive electrode and the negative electrode lead may be structured to be sandwiched between the heat-sealed portions and exposed to the outside of the battery exterior material. In addition, it is preferable to use a polymer-metal composite laminate film having excellent thermal conductivity because heat can be efficiently transmitted from a heat source of an automobile and the inside of the battery can be quickly heated to the battery operating temperature. The polymer-metal composite laminate film is not particularly limited, and a conventionally known film in which a metal film is disposed between polymer films and the whole is laminated and integrated can be used. As specific examples, for example, an outer protective layer made of a polymer film (laminate outermost layer), a metal film layer, a heat-sealing layer made of a polymer film (laminate innermost layer), and the whole is laminated and integrated. The thing which becomes. Specifically, in the polymer-metal composite laminate film used for the exterior material, a heat-resistant insulating resin film is first formed as a polymer film on both surfaces of the metal film, and heat fusion is performed on at least one heat-resistant insulating resin film. An insulating insulating film is laminated. Such a laminate film is heat-sealed by an appropriate method, whereby the heat-welding insulating film portion is fused and joined to form a heat-sealing portion.

上記金属フィルムとしては、アルミニウムフィルム等が例示できる。また、上記絶縁性樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテトラフタレートフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ナイロンフィルム(耐熱絶縁性フィルム)、ポリエチレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)、ポリプロピレンフィルム(熱融着絶縁性フィルム)等が例示できる。ただし、本発明の外装材は、これらに制限されるべきものではない。こうしたラミネートフィルムでは、超音波溶着等により熱融着絶縁性フィルムを利用して1対ないし1枚(袋状)のラミネートフィルムの熱融着による接合を、容易かつ確実に行うことができる。なお、電池の長期信頼性を最大限高めるためには、ラミネートシートの構成要素である金属フィルム同士を直接接合してもよい。金属フィルム間にある熱融着性樹脂を除去もしくは破壊して金属フィルム同士を接合するには超音波溶着を用いることができる。   An example of the metal film is an aluminum film. Moreover, as said insulating resin film, a polyethylene tetraphthalate film (heat-resistant insulating film), a nylon film (heat-resistant insulating film), a polyethylene film (heat-bonding insulating film), a polypropylene film (heat-bonding insulating film) ) Etc. can be illustrated. However, the exterior material of the present invention should not be limited to these. In such a laminate film, it is possible to easily and surely join one to one (bag-like) laminate films by heat fusion using a heat fusion insulating film by ultrasonic welding or the like. In order to maximize the long-term reliability of the battery, metal films that are constituent elements of the laminate sheet may be directly joined. Ultrasonic welding can be used to join the metal films by removing or destroying the heat-fusible resin between the metal films.

本発明の電池の用途は、特に限定されないが、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド燃料電池車などの駆動用電源や補助電源に関する用途の他、例えばノートパソコン、電子ブックプレーヤー、DVDプレーヤー、携帯オーディオプレーヤー、ビデオムービー、携帯テレビ、携帯電話などの電子機器に使用できるほか、コードレス掃除機やコードレス電動工具などの民生用機器に使用できる。このうち特に高出力が求められる自動車用バッテリーとして好適に用いられる。   The use of the battery of the present invention is not particularly limited, but for example, a notebook personal computer, an electronic book player, a DVD in addition to the use of a drive power source and an auxiliary power source for an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid fuel cell vehicle, It can be used for electronic devices such as players, portable audio players, video movies, portable TVs, and mobile phones, as well as consumer devices such as cordless vacuum cleaners and cordless power tools. Among these, it is suitably used as a battery for automobiles that require particularly high output.

以下、本発明を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。   Examples and the like specifically showing the present invention will be described below. In addition, the evaluation item in an Example etc. measured as follows.

(1)DBP吸収量
DBP吸収量は、JISK6217−4に基づいて測定した。
(1) DBP absorption amount DBP absorption amount was measured based on JISK6217-4.

(2)導電性物質の平均粒径及び正極活物質の一次粒子径
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA750(堀場製作所製)を用い、エタノールを分散媒とし、超音波1分照射後の粒度分布を、導電性物質では相対屈折率1.5で測定し、正極活物質では相対屈折率1.7で測定したときの体積中位粒径(D50)の値を導電性物質の平均粒径、及び正極活物質の一次粒子径とした。
(2) Average particle size of conductive material and primary particle size of positive electrode active material Using laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA750 (manufactured by HORIBA, Ltd.), ethanol as a dispersion medium, particle size after 1 minute of ultrasonic irradiation The distribution was measured at a relative refractive index of 1.5 for the conductive material, and the volume median particle size (D50) measured at a relative refractive index of 1.7 for the positive electrode active material was the average particle size of the conductive material. And the primary particle diameter of the positive electrode active material.

(3)カーボンブラックの一次粒子径
電界放出形走査電子顕微鏡(日立製S−4000)により撮影したSEM像から、一次粒子50個を抽出し、その直径を測定した平均値を一次粒子径とした。
(3) Primary particle diameter of carbon black 50 primary particles were extracted from an SEM image taken with a field emission scanning electron microscope (Hitachi S-4000), and the average value obtained by measuring the diameter was defined as the primary particle diameter. .

(4)繊維状カーボンの繊維径および繊維長さ
電界放出形走査電子顕微鏡(日立製S−4000)により撮影したSEM像から、繊維30個を抽出し、その繊維径を測定した平均値を繊維径とした。また、繊維の長さを測定し平均した結果を繊維長とした。
(4) Fiber diameter and fiber length of fibrous carbon 30 fibers were extracted from an SEM image taken with a field emission scanning electron microscope (S-4000 manufactured by Hitachi), and the average value of the measured fiber diameter was determined as the fiber. The diameter. Moreover, the length of the fiber was measured and averaged to obtain the fiber length.

(5)繊維状カーボンのアスペクト比
繊維状カーボンの繊維長を繊維径で除することで求めた。
(5) Aspect ratio of fibrous carbon This was determined by dividing the fiber length of fibrous carbon by the fiber diameter.

(6)カーボンブラックのアスペクト比
電界放出型走査電子顕微鏡(日立製S−4000)により撮影したSEM像から、一次粒子が数珠繋ぎとなった形状のカーボンブラック二次凝集体を30個抽出し、その最長径(L)と最短径(W)の比、すなわちL/Wの平均値をアスペクト比として求めた。
(6) Aspect ratio of carbon black 30 carbon black secondary aggregates having a shape in which a number of primary particles are connected from a SEM image taken with a field emission scanning electron microscope (Hitachi S-4000) are extracted. The ratio of the longest diameter (L) to the shortest diameter (W), that is, the average value of L / W was determined as the aspect ratio.

(7)体積抵抗率
JIS K 1469にもとづき、粉体試料量を0.3g、粉体圧縮時圧力を100kg/cmに変更して、円筒状に圧縮した圧縮粉体試料の電気抵抗値を測定し、測定抵抗値より下記の式1により体積抵抗率(電気抵抗率)を算出した。
(7) Volume resistivity Based on JIS K 1469, the amount of the powder sample was changed to 0.3 g, the pressure at the time of powder compression was changed to 100 kg / cm 2, and the electric resistance value of the compressed powder sample compressed into a cylindrical shape was The volume resistivity (electrical resistivity) was calculated from the measured resistance value according to the following formula 1.

具体的には、絶縁性円筒(ベークライト製、外径28mm、内径8mm)と(−)電極からなる円筒容器に粉体試料を0.3g充填し、試料を詰めた絶縁性円筒容器に(+)電極を挿入して粉体試料を挟み、プレス機架台上に設置した。プレス機により円筒容器内の試料に100kg/cmの力を加え、圧縮した。(+)電極と(−)電極をデジタルマルチメーターの測定用入力ケーブルに接続し、圧縮開始から3分経過後、電気抵抗値を測定した。 Specifically, 0.3 g of a powder sample is filled in a cylindrical container composed of an insulating cylinder (made of Bakelite, outer diameter 28 mm, inner diameter 8 mm) and (−) electrode, and the insulating cylindrical container packed with the sample (+ ) The electrode was inserted and the powder sample was sandwiched, and placed on the press machine base. A force of 100 kg / cm 2 was applied to the sample in the cylindrical container by a press machine and compressed. The (+) electrode and the (−) electrode were connected to the input cable for measurement of a digital multimeter, and the electrical resistance value was measured after 3 minutes from the start of compression.

ρ=S/h×R (式1)
ここで、ρは電気抵抗率(Ω・cm)、Sは試料の断面積(cm)、hは試料の充填高さ(cm)、Rは電気抵抗値(Ω)である。
ρ = S / h × R (Formula 1)
Here, ρ is the electrical resistivity (Ω · cm), S is the cross-sectional area (cm 2 ) of the sample, h is the filling height (cm) of the sample, and R is the electrical resistance value (Ω).

用いた(−)電極は、黄銅製であり、電極面は7.8±1mmφで、高さ5mmの突起部のある台座上電極であり、(+)電極は、黄銅製であり、電極面は7.8±1mmφで、長さ60mmの棒状電極であった。   The (−) electrode used was made of brass, the electrode surface was 7.8 ± 1 mmφ, and was a pedestal-top electrode with a projection of 5 mm in height, and the (+) electrode was made of brass and the electrode surface Was a rod-like electrode having a length of 7.8 ± 1 mmφ and a length of 60 mm.

(8)電池の作製
粉体試料27重量部に対して、ポリフッ化ビニリデン粉末(呉羽化学社製、♯1300)3重量部、NMP45重量部を均一に混合し、塗工用ペーストを調製した。当該ペーストをコーターを用いて集電体として用いたアルミニウム箔(厚さ20μm)上に均一に塗工し、140℃にて10分以上かけて乾燥した。乾燥後、プレス機で均一膜厚に成型した後、所定の大きさ(20mm×15mm)に切断し、試験用正極とした。このときの電極活物質層の厚さは25μmであった。
(8) Production of Battery 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride powder (# 1300, manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) and 45 parts by weight of NMP were uniformly mixed with 27 parts by weight of the powder sample to prepare a coating paste. The paste was uniformly coated on an aluminum foil (thickness 20 μm) used as a current collector using a coater, and dried at 140 ° C. over 10 minutes. After drying, it was molded into a uniform film thickness with a press machine, and then cut into a predetermined size (20 mm × 15 mm) to obtain a test positive electrode. At this time, the thickness of the electrode active material layer was 25 μm.

上記の試験用正極を用いて試験セルを作製した。負極電極には金属リウチム箔を所定の大きさに切断して使用し、セパレータはセルガード♯2400(セルガード社製)を使用した。電解液は1mol/lのLiPF/エチレンカーボネート(EC):ジエチルカーボネート(DEC)(EC:DEC=1:1vol%)を用いた。試験セルの組み立ては、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内で行った。試験セルの組み立て後、25℃にて24時間放置後、高速放電特性評価を行った。 A test cell was prepared using the test positive electrode. A metal lithium foil was cut into a predetermined size for the negative electrode, and Celgard # 2400 (manufactured by Celgard) was used as the separator. As the electrolyte, 1 mol / l LiPF 6 / ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC) (EC: DEC = 1: 1 vol%) was used. The test cell was assembled in a glove box under an argon atmosphere. After the test cell was assembled, it was allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours, and then high-speed discharge characteristics were evaluated.

(9)高速放電特性評価
試験セルに0.2Cにて定電流充放電を行った後、(1)0.5Cで定電流充電した後、1Cで定電流放電された放電容量(A)と、さらに(2)0.5Cで定電流充電した後、60Cで定電流放電された放電容量(B)との比を高速放電特性とした。
高速放電特性(%)=B/A×100
(9) Fast discharge characteristics evaluation After performing constant current charge / discharge on the test cell at 0.2 C, (1) discharge capacity (A) with constant current discharge at 1 C, after constant current charge at 0.5 C Further, (2) the ratio of the discharge capacity (B) discharged at a constant current of 0.5 C and then discharged at a constant current of 60 C was defined as a high-speed discharge characteristic.
High-speed discharge characteristics (%) = B / A × 100

(10)全細孔容積
水銀圧入式細孔分布測定装置(ポアサイザー9320、島津製作所製)を用いて、0.008μm〜200μmの範囲の細孔容量を測定し、得られた値を全細孔容積とした。
(10) Total pore volume Using a mercury intrusion pore distribution measuring device (pore sizer 9320, manufactured by Shimadzu Corporation), the pore volume in the range of 0.008 μm to 200 μm was measured, and the obtained value was assigned to the total pores. Volume.

(11)自己凝集性試験
導電性物質2gを、エタノール500gに添加し、超音波ホモジナイザー(日本精機製作所製、MODELUS−300T)を用いて、周波数19kHz、出力300Wで一分間超音波照射を行った後、超音波照射を停止する。停止した直後に約1ccサンプリングし、遅滞なくレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA750(堀場製作所製)でエタノールを分散媒とし、相対屈折率1.5で超音波照射をせずにサンプリング液の平均粒径(A)を測定する。次に超音波照射を停止してから3分経過後に導電性物質の分散液をサンプリングし、平均粒径(A)と同様の測定条件にて上記LA750で平均粒径(B)を測定する。平均粒径(B)を平均粒径(A)で割った値が2以上のものを自己凝集性を有する導電性物質とした。
(11) Self-aggregation test 2 g of conductive material was added to 500 g of ethanol, and ultrasonic irradiation was carried out for 1 minute at a frequency of 19 kHz and an output of 300 W using an ultrasonic homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho, MODELUS-300T). Then, the ultrasonic irradiation is stopped. Immediately after stopping, about 1 cc was sampled, and without delay, the laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA750 (manufactured by Horiba) used ethanol as the dispersion medium, and the relative refractive index was 1.5 and the sample solution was not irradiated with ultrasonic waves. The average particle size (A) is measured. Next, after 3 minutes have passed since the ultrasonic irradiation was stopped, the conductive material dispersion was sampled, and the average particle size (B) was measured with the LA750 under the same measurement conditions as the average particle size (A). A substance having a value obtained by dividing the average particle diameter (B) by the average particle diameter (A) was 2 or more was defined as a conductive substance having self-aggregation property.

その際の評価結果を表1に示す。   The evaluation results at that time are shown in Table 1.

Figure 0005345300
Figure 0005345300

(12)複合粒子の表面被覆率
電界放出型走査電子顕微鏡(日立製S−4000)により、SEM−EDS分析を行い、カーボンの表面被覆率を求めた。
(12) Surface coverage of composite particles SEM-EDS analysis was performed with a field emission scanning electron microscope (S-4000 manufactured by Hitachi) to determine the surface coverage of carbon.

実施例1
エタノール100重量部に、平均粒径2μm(一次粒子径25nm)でDBP吸収量155cm/100gのカーボンブラック(東海カーボン社製、♯5500)0.4重量部を添加し、超音波型分散機を用いて超音波による分散を行った。前記分散の状態は強制分散した状態だった。この分散液に、一次粒子径0.8μmのマンガン酸リチウム20重量部を添加し、更に超音波による分散を行った。得られたスラリーを蒸発させて乾燥固化し、マンガン酸リチウム表面に微粒子カーボンブラックを付着させた粉末(複合粒子I、表面被覆率24%)を得た。ついで、エタノール100重量部に平均粒径1μm、アスペクト比3.8のカーボンブラック(電気化学工業社製、HS−100、DBP吸収量140cm/100g)2.1重量部を加えT.K.ホモディスパーで撹拌した。次に、複合粒子Iを20.4重量部加えT.K.ホモディスパーで混合し、得られたスラリーを蒸発させて乾燥固化し、複合正極材料1を得た。得られた複合正極材料1の物性を表2に示す。
Example 1
Ethanol 100 parts by weight, average particle diameter 2 [mu] m (primary particle size 25 nm) in DBP absorption 155cm 3/100 g carbon black (manufactured by Tokai Carbon Co., ♯5500) was added 0.4 part by weight, an ultrasonic dispersing machine Was used for dispersion with ultrasonic waves. The dispersion state was a forced dispersion state. To this dispersion, 20 parts by weight of lithium manganate having a primary particle diameter of 0.8 μm was added, and dispersion by ultrasonic waves was further performed. The obtained slurry was evaporated to dryness and solidified to obtain a powder (composite particle I, surface coverage 24%) having fine carbon black adhered to the surface of lithium manganate. Then, the average particle diameter of 1μm to 100 parts by weight of ethanol, the carbon black having an aspect ratio 3.8 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, HS-100, DBP absorption amount 140cm 3 /100g)2.1 parts by weight of a T. K. Stir with homodispers. Next, 20.4 parts by weight of composite particle I was added and T.P. K. Mixing with a homodisper, the resulting slurry was evaporated to dryness and solidified to obtain a composite positive electrode material 1. The physical properties of the obtained composite positive electrode material 1 are shown in Table 2.

実施例2
エタール100重量部に平均粒径10μm(一次粒子径34nm)、DBP吸収量495cm/100gのケッチェンブラックを0.4重量部添加し、超音波型分散機を用いて超音波分散した。そこに実施例1で作製した複合粒子Iを20.4重量部加え超音波分散した。得られたスラリーを蒸発させて乾燥固化し、複合粒子IIを得た。ついで、エタノール100重量部に平均粒径1μm、アスペクト比3.8のカーボンブラック(電気化学工業社製、HS−100、DBP吸収量140cm/100g)1.9重量部を加えT.K.ホモディスパーで撹拌した。次に、複合粒子IIを20.8重量部加えT.K.ホモディスパーで混合し、得られたスラリーを蒸発させて乾燥固化し、複合正極材料2を得た。得られた複合正極材料2の物性を表2に示す。また、得られた複合正極材料の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図1に示す。
Example 2
The average particle diameter of 10μm to Ettal 100 parts by weight (primary particle diameter 34 nm), Ketjen black DBP absorption 495cm 3 / 100g was added 0.4 part by weight, was ultrasonically dispersed using an ultrasonic type disperser. Thereto, 20.4 parts by weight of the composite particles I prepared in Example 1 were added and ultrasonically dispersed. The resulting slurry was evaporated to dryness and solidified to obtain composite particles II. Then, the average particle diameter of 1μm to 100 parts by weight of ethanol, the carbon black having an aspect ratio 3.8 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, HS-100, DBP absorption amount 140cm 3 /100g)1.9 parts by weight of a T. K. Stir with homodispers. Next, 20.8 parts by weight of the composite particle II was added. K. Mixing with a homodisper, the resulting slurry was evaporated to dryness and solidified to obtain a composite cathode material 2. Table 2 shows the physical properties of the composite cathode material 2 obtained. Moreover, the scanning electron microscope (SEM) photograph of the obtained composite positive electrode material is shown in FIG.

実施例3
NMP100重量部に平均粒径10μm(一次粒子径34nm)、DBP吸収量495cm/100gのケッチェンブラックを0.4重量部添加し、超音波型分散機を用いて超音波分散した。次に平均粒径2μm(一次粒子径25nm)、DBP吸収量155cm/100gのカーボンブラック(東海カーボン社製、♯5500)を0.4重量部加え超音波分散した。このカーボン分散液に超音波照射をしながら、一次粒子径0.8μmのマンガン酸リチウム20重量部を添加し更に超音波による分散を行い、強制分散した状態にした。その後超音波照射をとめ、NMP中でケッチェンブラックを自己凝集させ、複合粒子IIIを含有するスラリーを得た。このスラリー中に平均粒径1μm、アスペクト比3.8のカーボンブラック(電気化学工業社製、HS−100、DBP吸収量140cm/100g)1.9重量部を加えT.K.ホモディスパーで撹拌し、複合正極材料3を含有するスラリーを得た。このスラリーは、液体のまま、必要な成分を添加して正極の形成に用いることができるが、物性評価のために溶媒を留去して複合正極材料3を得た。得られた複合正極材料3の物性を表2に示す。
Example 3
The average particle diameter of 10μm to NMP100 parts by weight (primary particle diameter 34 nm), Ketjen black DBP absorption 495cm 3 / 100g was added 0.4 part by weight, was ultrasonically dispersed using an ultrasonic type disperser. Then an average particle diameter of 2 [mu] m (primary particle size 25 nm), DBP absorption 155cm 3/100 g carbon black (Tokai Carbon Co., ♯5500) of the ultrasonic dispersion was added 0.4 parts by weight. While irradiating this carbon dispersion with ultrasonic waves, 20 parts by weight of lithium manganate having a primary particle diameter of 0.8 μm was added, and further dispersed by ultrasonic waves to force-dispersed. Thereafter, ultrasonic irradiation was stopped, and ketjen black was self-aggregated in NMP to obtain a slurry containing composite particles III. The average particle diameter of 1μm to this slurry, the carbon black of aspect ratio 3.8 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, HS-100, DBP absorption amount 140cm 3 /100g)1.9 parts by weight of a T. K. The mixture was stirred with a homodisper to obtain a slurry containing the composite positive electrode material 3. Although this slurry can be used for forming a positive electrode by adding necessary components in a liquid state, the solvent was distilled off for physical property evaluation to obtain a composite positive electrode material 3. Table 2 shows the physical properties of the composite cathode material 3 obtained.

実施例4
エタノール100重量部に繊維径20nm、繊維長さ10μm、アスペクト比500のカーボンナノチューブを0.4重量部添加し、超音波型分散機を用いて超音波分散した。そこに実施例1で作製した複合粒子Iを20.4重量部加え超音波分散した。得られたスラリーを蒸発させて乾燥固化し、複合粒子IVを得た。ついで、エタノール100重量部に平均粒径1μm、アスペクト比3.8のカーボンブラック(電気化学工業社製、HS−100、DBP吸収量140cm/100g)1.9重量部を加えT.K.ホモディスパーで撹拌した。次に、複合粒子IVを20.8重量部加えT.K.ホモディスパーで混合し、得られたスラリーを蒸発させて乾燥固化し、複合正極材料4を得た。得られた複合正極材料4の物性を表2に示す。
Example 4
0.4 parts by weight of carbon nanotubes having a fiber diameter of 20 nm, a fiber length of 10 μm, and an aspect ratio of 500 were added to 100 parts by weight of ethanol, and ultrasonically dispersed using an ultrasonic disperser. Thereto, 20.4 parts by weight of the composite particles I prepared in Example 1 were added and ultrasonically dispersed. The obtained slurry was evaporated and dried and solidified to obtain composite particles IV. Next, an average particle diameter of 1μm to 100 parts by weight of ethanol, the carbon black having an aspect ratio 3.8 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, HS-100, DBP absorption amount 140cm 3 /100g)1.9 parts by weight of a T. K. Stir with homodispers. Next, 20.8 parts by weight of the composite particle IV was added and T.P. K. Mixing with a homodisper, the resulting slurry was evaporated to dryness and solidified to obtain a composite positive electrode material 4. Table 2 shows the physical properties of the composite cathode material 4 obtained.

実施例5
NMP100重量部に繊維径120nm、繊維長さ10μm、アスペクト比83のVGCFを0.4重量部添加し、超音波型分散機を用いて超音波分散した。次に平均粒径2μm(一次粒子径25nm)、DBP吸収量155cm/100gのカーボンブラック(東海カーボン社製、♯5500)を0.4重量部加え超音波分散した。このカーボン分散液に超音波照射をしながら、一次粒子径0.8μmのマンガン酸リチウム20重量部を添加し更に超音波による分散を行い、強制分散した状態にした。その後超音波照射をとめ、NMP中でVGCFを自己凝集させ、複合粒子Vを含有するスラリーを得た。このスラリー中に平均粒径1μm、アスペクト比3.8のカーボンブラック(電気化学工業社製、HS−100、DBP吸収量140cm/100g)1.9重量部を加えT.K.ホモディスパーで撹拌し、複合正極材料5を含有するスラリーを得た。このスラリーは、液体のまま、必要な成分を添加して正極の形成に用いることができるが、物性評価のために溶媒を留去して複合正極材料5を得た。得られた複合正極材料5の物性を表2に示す。
Example 5
0.4 parts by weight of VGCF having a fiber diameter of 120 nm, a fiber length of 10 μm, and an aspect ratio of 83 was added to 100 parts by weight of NMP, and ultrasonic dispersion was performed using an ultrasonic disperser. Then an average particle diameter of 2 [mu] m (primary particle size 25 nm), DBP absorption 155cm 3/100 g carbon black (Tokai Carbon Co., ♯5500) of the ultrasonic dispersion was added 0.4 parts by weight. While irradiating this carbon dispersion with ultrasonic waves, 20 parts by weight of lithium manganate having a primary particle diameter of 0.8 μm was added, and further dispersed by ultrasonic waves to force-dispersed. Thereafter, the ultrasonic irradiation was stopped, VGCF was self-aggregated in NMP, and a slurry containing composite particles V was obtained. The average particle diameter of 1μm to this slurry, the carbon black of aspect ratio 3.8 (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, HS-100, DBP absorption amount 140cm 3 /100g)1.9 parts by weight of a T. K. The mixture was stirred with a homodisper to obtain a slurry containing the composite positive electrode material 5. Although this slurry can be used in the form of a positive electrode by adding necessary components in a liquid state, the composite positive electrode material 5 was obtained by distilling off the solvent for physical property evaluation. Table 2 shows the physical properties of the composite cathode material 5 obtained.

実施例6
実施例2において、一次粒子径が0.5μmのマンガン酸リチウムを用いたこと以外は同様の方法で複合正極材料6を得た。得られた複合正極材料6の物性を表2に示す。
Example 6
A composite positive electrode material 6 was obtained in the same manner as in Example 2 except that lithium manganate having a primary particle size of 0.5 μm was used. The physical properties of the obtained composite positive electrode material 6 are shown in Table 2.

実施例7
実施例1において、一次粒子径が1.2μmのマンガン酸リチウムを用いたこと以外は同様の方法で複合正極材料7を得た。得られた複合正極材料7の物性を表2に示す。
Example 7
A composite positive electrode material 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that lithium manganate having a primary particle diameter of 1.2 μm was used. Table 2 shows the physical properties of the obtained composite positive electrode material 7.

実施例8
実施例2において、一次粒子径が1.2μmのマンガン酸リチウムを用いたこと以外は同様の方法で複合正極材料8を得た。得られた複合正極材料8の物性を表2に示す。
Example 8
A composite positive electrode material 8 was obtained in the same manner as in Example 2, except that lithium manganate having a primary particle size of 1.2 μm was used. Table 2 shows the physical properties of the obtained composite positive electrode material 8.

実施例9
実施例1において、一次粒子径が10μmのマンガン酸リチウムを用いたこと以外は同様の方法で複合正極材料9を得た。得られた複合正極材料9の物性を表2に示す。
Example 9
A composite positive electrode material 9 was obtained in the same manner as in Example 1 except that lithium manganate having a primary particle size of 10 μm was used. Table 2 shows the physical properties of the composite cathode material 9 obtained.

実施例10
実施例2において、一次粒子径が10μmのマンガン酸リチウムを用いたこと以外は同様の方法で複合正極材料10を得た。得られた複合正極材料10の物性を表2に示す。
Example 10
A composite positive electrode material 10 was obtained in the same manner as in Example 2, except that lithium manganate having a primary particle size of 10 μm was used. The physical properties of the obtained composite positive electrode material 10 are shown in Table 2.

実施例11
実施例1において、一次粒子径が1.2μmのマンガン酸リチウム、およびカーボンブラックとして東海カーボン社製#3800(一次粒子径70nm)を用いたこと以外は同様の方法で複合正極材料11を得た。得られた複合正極材料11の物性を表2に示す。
Example 11
A composite positive electrode material 11 was obtained in the same manner as in Example 1, except that lithium manganate having a primary particle diameter of 1.2 μm and # 3800 (primary particle diameter of 70 nm) manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. were used as carbon black. . The physical properties of the obtained composite positive electrode material 11 are shown in Table 2.

比較例1
一次粒子径0.8μmのマンガン酸リチウム100重量部に対して、平均粒径1μm(一次粒子径25nm)、DBP吸収量140cm/100gのカーボンブラック(電気化学工業社製、HS−100)10.5重量部を乾式混合し、比較正極材料1を得た。得られた比較正極材料1の物性を表2に示す。
Comparative Example 1
To the primary particle diameter 0.8μm lithium 100 parts by weight of manganese oxide, the average particle diameter of 1 [mu] m (primary particle diameter 25 nm), DBP absorption 140cm 3/100 g of carbon black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, HS-100) of 10 .5 parts by weight were dry-mixed to obtain a comparative positive electrode material 1. Table 2 shows the physical properties of the comparative positive electrode material 1 obtained.

Figure 0005345300
Figure 0005345300

表2の結果が示すように、本発明の実施例1〜11の複合正極材料は、導電性物質と正極活物質を乾式混合した比較例1よりも、低い体積抵抗率でかつ、高い細孔容量を有し、優れた高速放電特性を有している。   As the results of Table 2 show, the composite positive electrode materials of Examples 1 to 11 of the present invention have lower volume resistivity and higher pores than Comparative Example 1 in which a conductive material and a positive electrode active material are dry-mixed. It has a capacity and has excellent fast discharge characteristics.

実施例2で得られた複合正極材料の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the composite positive electrode material obtained in Example 2. FIG. バイポーラ型でない扁平型(積層型)の非水電解質リチウムイオン二次電池の断面概略図を示す。The cross-sectional schematic of the flat type (stacked type) non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery which is not a bipolar type is shown. バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池の全体構造を模式的に表わした概略断面図を示す。1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery.

符号の説明Explanation of symbols

31 バイポーラ型でない非水電解質リチウムイオン二次電池
32 電池外装材
33 正極集電体
34 正極活物質層
35 電解質層
36 負極集電体
37 負極活物質層
38 発電要素
39 正極(端子)リード
40 負極(端子)リード
41 バイポーラ型の非水電解質リチウムイオン二次電池(バイポーラ電池)
42 集電体
43 正極活物質層
44 負極活物質層
45 バイポーラ電極
45a 電極積層体の最上層の電極
45b 電極積層体の最下層の電極
46 電解質層
47 電極積層体(バイポーラ電池本体)
48 正極リード
49 負極リード
50 電池外装材(外装パッケージ)
31 Non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery that is not bipolar type 32 Battery exterior material 33 Positive electrode current collector 34 Positive electrode active material layer 35 Electrolyte layer 36 Negative electrode current collector 37 Negative electrode active material layer 38 Power generation element 39 Positive electrode (terminal) lead 40 Negative electrode (Terminal) Lead 41 Bipolar non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery (bipolar battery)
42 Current Collector 43 Positive Electrode Active Material Layer 44 Negative Electrode Active Material Layer 45 Bipolar Electrode 45a Uppermost Electrode of Electrode Stack 45b Lowermost Electrode of Electrode Stack 46 Electrolyte Layer 47 Electrode Stack (Bipolar Battery Body)
48 Positive electrode lead 49 Negative electrode lead 50 Battery exterior material (exterior package)

Claims (6)

(a)正極活物質、並びに(b)一次粒子径が10〜100nmの導電性物質、及び/又は(c)繊維径が1nm〜1μmである繊維状の導電性物質、及び(d)アスペクト比が2〜50である導電性物質を含有するリチウムイオン電池用複合正極材料であって、
溶媒中で、(a)の正極活物質と、(b)の導電性物質、及び/又は(c)の導電性物質とを強制分散した状態まで分散させた後、凝集させて得られた(a)の正極活物質と、(b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質とを含有する組成物と、(d)の導電性物質を混合して得られ、
単数又は複数の(a)の正極活物質の表面に(b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質が付着してなる複合粒子が形成されていると共に、その複合粒子間に(d)の導電性物質が介在する構造を有するリチウムイオン電池用複合正極材料。
(A) a positive electrode active material, (b) a conductive material having a primary particle diameter of 10 to 100 nm, and / or (c) a fibrous conductive material having a fiber diameter of 1 nm to 1 μm, and (d) an aspect ratio. Is a composite positive electrode material for a lithium ion battery containing a conductive material of which 2 to 50,
In a solvent, the positive electrode active material (a), the conductive material (b), and / or the conductive material (c) were dispersed to a state where they were forcibly dispersed and then obtained by agglomeration ( obtained by mixing a positive electrode active material of a), a conductive material of (b) and / or a conductive material of (c), and a conductive material of (d),
Composite particles formed by adhering the conductive material (b) and / or the conductive material (c) to the surface of the positive electrode active material (a) or plural (a) are formed between the composite particles. (D) The composite positive electrode material for lithium ion batteries which has the structure where the electroconductive substance interposes.
(b)の導電性物質が(a)の正極活物質の表面に被覆率5〜80%の状態で付着してなる複合粒子が形成されている請求項1に記載のリチウムイオン電池用複合正極材料。 2. The composite positive electrode for a lithium ion battery according to claim 1, wherein composite particles are formed by adhering the conductive material of (b) to the surface of the positive electrode active material of (a) with a coverage of 5 to 80%. material. (b)の導電性物質及び/又は(c)の導電性物質が、溶媒中で自己凝集性を有する導電性物質である請求項1又は2に記載のリチウムイオン電池用複合正極材料。 The composite positive electrode material for a lithium ion battery according to claim 1 or 2 , wherein the conductive substance (b) and / or the conductive substance (c) is a conductive substance having self-aggregation in a solvent. 請求項1〜いずれかに記載のリチウムイオン電池用複合正極材料、及びバインダを含有するリチウムイオン電池正極用スラリー。 The slurry for lithium ion battery positive electrodes containing the composite positive electrode material for lithium ion batteries in any one of Claims 1-3 , and a binder. 請求項1〜いずれかに記載のリチウムイオン電池用複合正極材料、及びバインダを含有してなるリチウムイオン電池用正極。 A positive electrode for a lithium ion battery comprising the composite positive electrode material for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3 and a binder. 請求項1〜いずれかに記載のリチウムイオン電池用複合正極材料、及びバインダを含有してなる正極を備えるリチウムイオン電池。 A lithium ion battery comprising a composite positive electrode material for a lithium ion battery according to any one of claims 1 to 3 and a positive electrode comprising a binder.
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