JP5807599B2 - Active material and lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、活物質及びリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an active material and a lithium ion secondary battery.

近年、環境・エネルギー問題の解決へ向けて、種々の電気自動車の普及が期待されている。これら電気自動車の実用化の鍵を握るモータ駆動用電源などの車載電源として、リチウムイオン二次電池の開発が鋭意行われている。しかしながら、車載電源として電池を広く普及させるためには、電池を高性能にして、より安くする必要がある。また、電気自動車の一充電走行距離をガソリンエンジン車に近づける必要があり、より高エネルギーの電池が望まれている。   In recent years, various electric vehicles are expected to be widely used for solving environmental and energy problems. As an in-vehicle power source such as a motor driving power source that holds the key to practical application of these electric vehicles, lithium ion secondary batteries have been intensively developed. However, in order to make a battery widely used as an in-vehicle power source, it is necessary to make the battery high performance and make it cheaper. In addition, it is necessary to make the one-mile travel distance of an electric vehicle closer to a gasoline engine vehicle, and a higher energy battery is desired.

電池のエネルギー密度を高めるためには、正極と負極の単位質量あたりに蓄えられる電気量を大きくする必要がある。この要請に応えられる可能性のある正極材料(正極活物質)として、いわいる固溶体系正極が検討されている。なかでも、電気化学的に不活性の層状のLiMnOと、電気化学的に活性な層状のLiAO(Aは、Co、Niなどの遷移金属)との固溶体は、200mAh/gを超える大きな電気容量を示しうる高容量正極材料の候補として期待されている(下記特許文献1参照)。 In order to increase the energy density of the battery, it is necessary to increase the amount of electricity stored per unit mass of the positive electrode and the negative electrode. A so-called solid solution positive electrode has been studied as a positive electrode material (positive electrode active material) that may meet this demand. Among them, the solid solution of the electrochemically inactive layered Li 2 MnO 3 and the electrochemically active layered LiAO 2 (A is a transition metal such as Co or Ni) exceeds 200 mAh / g. It is expected as a candidate for a high-capacity positive electrode material that can exhibit a large electric capacity (see Patent Document 1 below).

特開平9−55211号公報JP-A-9-55211 特開2007−242581号公報JP 2007-242581 A 特開2011−105594号公報JP 2011-105594 A

しかしながら、特許文献2に示されるように、LiMnOを用いた固溶体系の正極では、不可逆容量が高くなるため、正極活物質の初回充放電効率が低く、そのため電池設計において対向する負極を過剰に用いなければならなくなり、電池容量の低下等の問題があった。 However, as shown in Patent Document 2, in the solid solution system positive electrode using Li 2 MnO 3 , the irreversible capacity is high, so the initial charge / discharge efficiency of the positive electrode active material is low, and therefore the negative electrode facing in the battery design is There was a problem such as a decrease in battery capacity due to excessive use.

さらに特許文献3のようにレート特性に優れた正極活物質が求められている。 Further, a positive electrode active material excellent in rate characteristics as in Patent Document 3 is required.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、初回充放電効率が高く、レート特性に優れた活物質及びリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an active material and a lithium ion secondary battery that have high initial charge / discharge efficiency and excellent rate characteristics.

上記目的を達成するために、本発明に係る活物質は、層状構造を有し、下記式(1)で表される組成の化合物と、アスペクト比の平均値が16以上62以下である柱状のLi及びVの複合酸化物と、が混在していることを特徴とする。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl、Si、Zr、Ti、Fe、Mg、Nb、Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.0<y≦1.3、0<a≦0.3、0<b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.9≦x≦2.1である。]
In order to achieve the above object, an active material according to the present invention has a layered structure, a compound having a composition represented by the following formula (1), and a columnar shape having an average aspect ratio of 16 or more and 62 or less. A mixed oxide of Li and V is mixed.
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.0 <y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 9 ≦ x ≦ 2.1. ]

式(1)で表される組成の化合物(以下、「化合物」という。)とLi及びVの複合酸化物とが混在することにより、レート特性が向上する。これは、柱状のLi及びVの複合酸化物が存在することにより活物質全体として3次元的なつながりを有する構造となるため、活物質間の導電パスを補助するものと考えられる。
また、化合物とLi及びVの複合酸化物とが混在することにより初回充放電効率が向上する。これは、Li及びVの複合酸化物が前記化合物と電解液との反応を抑制するためと考えられる。
By mixing a compound having a composition represented by the formula (1) (hereinafter referred to as “compound”) and a composite oxide of Li and V, rate characteristics are improved. This is considered to be because the presence of the columnar Li and V composite oxide has a three-dimensional connection as a whole of the active material, and thus assists the conductive path between the active materials.
Moreover, the first charge / discharge efficiency is improved by mixing the compound and the composite oxide of Li and V. This is considered because the complex oxide of Li and V suppresses the reaction between the compound and the electrolytic solution.

本発明に係る活物質では、Li及びVの複合酸化物が、化合物の表面に存在することが好ましい。   In the active material according to the present invention, it is preferable that a composite oxide of Li and V is present on the surface of the compound.

これにより、不可逆容量が低下し、初回充放電効率が高くなる。化合物の表面にLi及びVの複合酸化物が存在することにより、電解液と前記化合物との反応がより抑制されると考えられる。   Thereby, an irreversible capacity | capacitance falls and a first time charge / discharge efficiency becomes high. It is considered that the reaction between the electrolytic solution and the compound is further suppressed by the presence of the Li and V composite oxide on the surface of the compound.

本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極集電体と、正極活物質を含む正極活物質層と、を有する正極と、負極集電体と、負極活物質を含む負極活物質層と、を有する負極と、正極活物質層と負極活物質層との間に位置するセパレータと、負極、正極、及びセパレータに接触している電解質と、を備え、正極活物質が上述の活物質を含むことを特徴とする。   A lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer including a positive electrode active material, a negative electrode current collector, and a negative electrode active material layer including a negative electrode active material, And a separator positioned between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte in contact with the separator, wherein the positive electrode active material includes the active material described above It is characterized by that.

上記本発明の前記化合物とLiとVの複合酸化物が混在した活物質を正極活物質層に含む上記本発明のリチウムイオン二次電池は、初回充放電効率が高く、レート特性に優れている。   The lithium ion secondary battery of the present invention comprising the active material mixed with the compound of the present invention and a composite oxide of Li and V in the positive electrode active material layer has high initial charge / discharge efficiency and excellent rate characteristics. .

本発明によれば、初回充放電効率が高く、レート特性に優れた活物質及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, an active material and a lithium ion secondary battery having high initial charge / discharge efficiency and excellent rate characteristics can be provided.

リチウムイオン二次電池の模式断面図である。It is a schematic cross section of a lithium ion secondary battery. 本発明の一実施形態に係る正極活物質のTEM像である。It is a TEM image of the positive electrode active material which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る正極活物質のSEM像である。It is a SEM image of the positive electrode active material which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る粒子の模式図である。It is a mimetic diagram of the particle concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る粒子の模式図である。It is a mimetic diagram of the particle concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る粒子の模式図である。It is a mimetic diagram of the particle concerning one embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態に係る活物質、リチウムイオン二次電池について説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, an active material and a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

(活物質)
本発明の一実施形態に係る活物質は、層状構造を有し、下記式(1)で表される組成の化合物と、アスペクト比の平均値が16以上62以下である柱状のLi及びVの複合酸化物と、が混在している。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl、Si、Zr、Ti、Fe、Mg、Nb、Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.0<y≦1.3、0<a≦0.3、0<b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.9≦x≦2.1である。]
(Active material)
An active material according to an embodiment of the present invention has a layered structure, a compound having a composition represented by the following formula (1), and columnar Li and V having an average aspect ratio of 16 or more and 62 or less. The composite oxide is mixed.
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.0 <y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 9 ≦ x ≦ 2.1. ]

ここで、柱状のLi及びVの複合酸化物とは、たとえば図4Aから図4Cに記載したような形状を持つ粒子である。図4Aのように粒子の幅が端から端までほぼ一定の複合酸化物aや、図4Bのように粒子の一端が細く、一端が太い針状の複合酸化物bや、図4Cのような複数の柱状や針状の粒子が結着している樹枝状の複合酸化物cである。ここでは柱状の例として直線上になっている粒子を図示したが、粒子が途中で曲がっている粒子をも含むものである。   Here, the columnar Li and V composite oxides are particles having shapes as shown in FIGS. 4A to 4C, for example. As shown in FIG. 4A, the composite oxide a has a substantially constant width from end to end, or as shown in FIG. 4B, one end of the particle is thin and the end is thick needle-like composite oxide b. This is a dendritic complex oxide c in which a plurality of columnar or needle-like particles are bound. Here, as an example of a columnar shape, particles that are on a straight line are illustrated, but the particles also include particles that are bent in the middle.

これらのアスペクト比は活物質の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、画像解析から求めることができる。アスペクト比は複合酸化物粒子の長さL/粒子の幅Wで計算する。ここで、粒子の長さとは、粒子をSEMで観察した場合に粒子の最長距離部分をいい、粒子の幅とは、SEMで観察した場合の粒子の最短距離部分をいう。
図4Aにおいて、複合酸化物aの粒子の長さはL1、粒子の幅はW1である。図4Bにおいて、複合酸化物bの粒子の長さはL2、粒子の幅はW2である。W2は粒子の最大幅の部分を指す。粒子の長さと、幅は、図4Cの形状を持つ粒子も存在するが、アスペクト比の計算が出来ないため、除外する。また、図示していないが、柱状のLi及びVの複合物が屈曲している場合には、粒子の長さLは粒子の一端から他端までの直線距離をさす。
These aspect ratios can be obtained from image analysis by observing a cross section of the active material with a scanning electron microscope (SEM). The aspect ratio is calculated by the length L of the composite oxide particles / the width W of the particles. Here, the length of the particle refers to the longest distance portion of the particle when the particle is observed with an SEM, and the width of the particle refers to the shortest distance portion of the particle when observed with the SEM.
In FIG. 4A, the particle length of the composite oxide a is L1, and the particle width is W1. In FIG. 4B, the particle length of the composite oxide b is L2, and the particle width is W2. W2 refers to the maximum width portion of the particle. The particle length and width are excluded because there are particles having the shape of FIG. 4C, but the aspect ratio cannot be calculated. Although not shown, when the columnar composite of Li and V is bent, the length L of the particle indicates a linear distance from one end of the particle to the other end.

またアスペクト比は1個の活物質に対し、無作為に30個以上の複合酸化物粒子のアスペクト比を求め、同様に10個以上の活物質のアスペクト比を求めた平均値を算出する。つまり、最低でも300個以上の複合酸化物粒子の平均値である。   The aspect ratio is obtained by randomly obtaining the aspect ratio of 30 or more composite oxide particles for one active material, and similarly calculating the average value of the aspect ratio of 10 or more active materials. That is, it is an average value of at least 300 composite oxide particles.

上記形態のLi及びVの複合酸化物が混在することにより、レート特性が向上する。これは、柱状の3次元的な形態を持つLi及びVの複合酸化物が、活物質間の導電パスを補助する作用を持っているためと考えられる。   By mixing the complex oxides of Li and V in the above form, rate characteristics are improved. This is presumably because the Li and V composite oxide having a columnar three-dimensional form has an action of assisting a conductive path between the active materials.

また、アスペクト比の平均値が16未満であったり、複合酸化物が式(1)で表される化合物を薄く覆うような状態であったりすると、活物質間の導電パスを補助する作用が発現しないと考えられる。また、アスペクト比の平均値が62より大きなものだと電極中の活物質の密度が低くなり、体積あたりの電池の容量が小さくなると考える。   In addition, when the average aspect ratio is less than 16 or the composite oxide is in a state of thinly covering the compound represented by the formula (1), an effect of assisting the conductive path between the active materials is exhibited. It is thought not to. Further, if the average aspect ratio is larger than 62, the density of the active material in the electrode is lowered, and the battery capacity per volume is considered to be reduced.

アスペクト比の平均値は16以上42以下であることがより好ましい。
アスペクト比の平均値が16未満だと、レート特性改善効果が小さく、アスペクト比の平均値が42以内であれば電極密度低下の影響が小さくなる傾向がある。
The average value of the aspect ratio is more preferably 16 or more and 42 or less.
If the average value of the aspect ratio is less than 16, the effect of improving the rate characteristics is small, and if the average value of the aspect ratio is within 42, the influence of the decrease in electrode density tends to be small.

さらにアスペクト比の平均値が16以上28以下であることがより好ましい。アスペクト比の平均値が28以内であれば電極密度低下の影響は非常に小さいと考える。 Further, the average aspect ratio is more preferably 16 or more and 28 or less. If the average value of the aspect ratio is within 28, it is considered that the influence of the electrode density reduction is very small.

また、柱状のLi及びVの複合酸化物は化合物の表面に存在することが好ましい。これにより、レート特性がさらに向上する。
さらに、化合物の表面及び表面近傍にLi及びVの複合酸化物が存在することで、活物質と電解液の反応を抑制し、初回充放電効率を改善すると考える。
Further, the columnar Li and V composite oxide is preferably present on the surface of the compound. This further improves the rate characteristics.
Furthermore, it is considered that the presence of a Li and V composite oxide on the surface of the compound and in the vicinity of the surface suppresses the reaction between the active material and the electrolytic solution and improves the initial charge / discharge efficiency.

Li及びVの複合酸化物はLiVO、LiVであり、これらと式(1)で表される化合物を混在させることにより、初回充放電効率が高く、かつレート特性に優れた活物質が得られる。
またLi及びVの複合酸化物は上記以外にLiVO2、LiVO、LiVやこれら以外の複合酸化物を混在してもよい。
The composite oxides of Li and V are Li 3 VO 4 and LiV 2 O 5. By mixing these and the compound represented by the formula (1), the initial charge / discharge efficiency is high and the rate characteristics are excellent. An active material is obtained.
In addition to the above, Li and V composite oxides may include LiVO 2 , LiVO 3 , LiV 2 O 4 and other composite oxides.

(活物質の製造方法)
化合物と、Vを混合し、300℃以上900℃以下で加熱することによって、LiとVが反応し、Li及びVの複合酸化物が生成し、前記化合物とLi及びVの複合酸化物が混在している活物質が得られる。この活物質を正極活物質として用いることにより、初回充放電効率が高く、かつレート特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られる。
(Method for producing active material)
By mixing the compound and V 2 O 5 and heating at 300 ° C. or more and 900 ° C. or less, Li and V react to produce Li and V composite oxide, and the compound and Li and V composite oxidation An active material in which things are mixed is obtained. By using this active material as the positive electrode active material, a lithium ion secondary battery having high initial charge / discharge efficiency and excellent rate characteristics can be obtained.

熱処理温度は300℃未満だと未反応のVが残ったままであり、900℃より高温だと活物質が粒成長し電池特性が低下する。 When the heat treatment temperature is less than 300 ° C., unreacted V 2 O 5 remains, and when the heat treatment temperature is higher than 900 ° C., the active material grows and battery characteristics deteriorate.

また、予めVとLiCOやLiNOを混合し、200℃から1000℃で熱処理することでLiとVの複合化合物を作製し、前記LiとVの複合酸化物と前記化合物を混合し300℃以上900℃以下で加熱処理をしてもよい。 Further, V 2 O 5 and Li 2 CO 3 or LiNO 3 are mixed in advance and heat-treated at 200 ° C. to 1000 ° C. to produce a Li and V composite compound, and the Li and V composite oxide and the compound May be mixed and heat-treated at 300 ° C. or higher and 900 ° C. or lower.

また、予めVとLiCOやLiNOを混合したものに正極活物質を混合し、400℃から900℃以下で熱処理することでLiとVの複合化合物で被覆した正極活物質を作製してもよい。 Further, a positive electrode active material coated with a composite compound of Li and V by mixing a positive electrode active material with a mixture of V 2 O 5 and Li 2 CO 3 or LiNO 3 in advance and heat-treating at 400 ° C. to 900 ° C. or lower. May be produced.

混合方法には特に限定はなく、ボールミル、ビーズミル等が用いられる。   The mixing method is not particularly limited, and a ball mill, a bead mill, or the like is used.

前記、Li及びVの複合酸化物が、前記化合物粒子の表面に存在することが好ましい。表面及び表面近傍にLiとVの複合酸化物が存在することにより、電解液との反応を抑制すると考えられ、不可逆容量が低下し、初回充放電効率が高くなる。   The composite oxide of Li and V is preferably present on the surface of the compound particle. Presence of a complex oxide of Li and V on the surface and in the vicinity of the surface is considered to suppress the reaction with the electrolytic solution, the irreversible capacity decreases, and the initial charge / discharge efficiency increases.

(リチウムイオン二次電池)
図1に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100は、互いに対向する板状の負極20及び板状の正極10と、負極20と正極10との間に隣接して配置される板状のセパレータ18と、を備える発電要素30と、リチウムイオンを含む電解質と、これらを密閉した状態で収容するケース50と、負極20に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出される負極リード62と、正極10に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケースの外部に突出される正極リード60とを備える。
(Lithium ion secondary battery)
As shown in FIG. 1, a lithium ion secondary battery 100 according to the present embodiment is disposed adjacent to each other between a plate-like negative electrode 20 and a plate-like positive electrode 10 facing each other, and the negative electrode 20 and the positive electrode 10. A plate-shaped separator 18, an electrolyte containing lithium ions, a case 50 for containing these in a sealed state, and one end electrically connected to the negative electrode 20 and the other The negative electrode lead 62 whose one end protrudes outside the case, and the positive electrode lead 60 whose one end is electrically connected to the positive electrode 10 and whose other end protrudes outside the case.

負極20は、負極集電体22と、負極集電体22上に形成された負極活物質層24と、を有する。また、正極10は、正極集電体12と、正極集電体12上に形成された正極活物質層14と、を有する。セパレータ18は、負極活物質層24と正極活物質層14との間に位置している。   The negative electrode 20 includes a negative electrode current collector 22 and a negative electrode active material layer 24 formed on the negative electrode current collector 22. The positive electrode 10 includes a positive electrode current collector 12 and a positive electrode active material layer 14 formed on the positive electrode current collector 12. The separator 18 is located between the negative electrode active material layer 24 and the positive electrode active material layer 14.

正極活物質層14が含有する正極活物質は、層状構造を有し、下記式(1)で表される組成の化合物と、アスペクト比の平均値が16以上62以下である柱状のLi及びVの複合酸化物と、が混在しているものを用いる。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl、Si、Zr、Ti、Fe、Mg、Nb、Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.0<y≦1.3、0<a≦0.3、0<b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.9≦x≦2.1。]
The positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer 14 has a layered structure, a compound having a composition represented by the following formula (1), and columnar Li and V having an average aspect ratio of 16 or more and 62 or less. A mixed oxide of the above is used.
Li y Ni a Co b Mn c M d O z ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.0 <y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 9 ≦ x ≦ 2.1. ]

リチウムイオン二次電池の負極に用いる負極活物質材料としては、リチウムイオンを析出又は吸蔵することのできる形態のものであればどれを選択してもよい。例えば、Li[Li1/3Ti5/3]Oに代表されるスピネル型結晶構造を有するチタン酸リチウム等のチタン系材料、SiやSb、Sn系などの合金系材料リチウム金属、リチウム合金(リチウム−シリコン、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−スズ、リチウム−アルミニウム−スズ、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金)、リチウム複合酸化物(リチウム−チタン)、酸化珪素の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えばグラファイト、ハードカーボン、低温焼成炭素、非晶質カーボン等)等が挙げられる。 As the negative electrode active material used for the negative electrode of the lithium ion secondary battery, any material that can deposit or occlude lithium ions may be selected. For example, titanium-based materials such as lithium titanate having a spinel crystal structure typified by Li [Li 1/3 Ti 5/3 ] O 4 , alloy-based materials such as Si, Sb, and Sn-based lithium metal, lithium alloys (Lithium metal-containing alloys such as lithium-silicon, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and wood alloy), lithium composite oxide (lithium-titanium), silicon oxide In addition, an alloy capable of inserting and extracting lithium, a carbon material (for example, graphite, hard carbon, low-temperature fired carbon, amorphous carbon, etc.) can be used.

正極活物質層14及び負極活物質層24には、前述の活物質の他に、導電助剤、結着剤、増粘剤、フィラー等が、他の構成成分として含有されてもよい。   The positive electrode active material layer 14 and the negative electrode active material layer 24 may contain a conductive additive, a binder, a thickener, a filler, and the like as other components in addition to the above-described active material.

導電助剤としては、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば限定されないが、通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等)、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金等)粉、金属繊維、導電性セラミックス材料等の導電性材料が挙げられる。これらの導電助剤を単独で用いてもよく、これらの混合物を用いてもよい。   The conductive auxiliary agent is not limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect the battery performance. Usually, natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite, earth-like graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black , Ketjen black, carbon whisker, carbon fiber, metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) powder, metal fiber, conductive material such as conductive ceramic material. These conductive assistants may be used alone or a mixture thereof may be used.

特に、導電助剤としては、電子伝導性及び塗工性の観点よりアセチレンブラックが好ましい。導電助剤の添加量は、正極活物質層または負極活物質層の総重量に対して0.1重量%〜50重量%が好ましく、0.5重量%〜30重量%がより好ましい。特にアセチレンブラックを0.1〜0.5μmの超微粒子に粉砕して用いると、必要炭素量を削減できるため好ましい。これらの混合方法は、物理的な混合であり、その理想とするところは均一混合である。そのため、V型混合機、S型混合機、擂かい機、ボールミル、遊星ボールミルといったような粉体混合機を乾式、あるいは湿式で混合することが可能である。   In particular, acetylene black is preferable as the conductive assistant from the viewpoints of electron conductivity and coatability. The addition amount of the conductive assistant is preferably 0.1% by weight to 50% by weight, and more preferably 0.5% by weight to 30% by weight with respect to the total weight of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer. In particular, acetylene black is preferably used after being pulverized into ultrafine particles of 0.1 to 0.5 μm because the required carbon amount can be reduced. These mixing methods are physical mixing, and the ideal is uniform mixing. Therefore, powder mixers such as V-type mixers, S-type mixers, crackers, ball mills, and planetary ball mills can be mixed dry or wet.

結着剤としては、通常、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマーを1種または2種以上の混合物として用いることができる。結着剤の添加量は、正極活物質層または負極活物質層の総重量に対して1〜50重量%が好ましく、2〜30重量%がより好ましい。   As binders, thermoplastic resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene, and polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber A polymer having rubber elasticity such as (SBR) or fluororubber can be used as one kind or a mixture of two or more kinds. The amount of the binder added is preferably 1 to 50% by weight and more preferably 2 to 30% by weight with respect to the total weight of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer.

増粘剤としては、通常、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース等の多糖類等を1種または2種以上の混合物として用いることができる。   As the thickener, polysaccharides such as carboxymethylcellulose and methylcellulose can be used as one kind or a mixture of two or more kinds.

フィラーとしては、電池性能に悪影響を及ぼさない材料であれば何でも良い。通常、ポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、無定形シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が用いられる。フィラーの添加量は、正極活物質層または負極活物質層の総重量に対して添加量は30重量%以下が好ましい。   As the filler, any material that does not adversely affect the battery performance may be used. Usually, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, amorphous silica, alumina, zeolite, glass, carbon and the like are used. The addition amount of the filler is preferably 30% by weight or less with respect to the total weight of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer.

正極活物質層14または負極活物質層24は、主要構成成分およびその他の材料を混練して合剤とし、N−メチル−2−ピロリドン、トルエン等の有機溶媒に混合させた後、得られた混合液を集電体の上に塗布し、または圧着して50℃〜250℃程度の温度で、2時間程度加熱処理することにより好適に作製される。塗布方法については、例えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード方式、スピンコーティング、バーコータ等の手段を用いて任意の厚さ及び任意の形状に塗布することが好ましいが、これらに限定されるものではない。   The positive electrode active material layer 14 or the negative electrode active material layer 24 was obtained after kneading main constituent components and other materials into a mixture and mixing them in an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone and toluene. The liquid mixture is preferably applied on the current collector or pressure-bonded and heat-treated at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours. As for the application method, for example, it is preferable to apply to any thickness and any shape using means such as roller coating such as applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, etc. Is not to be done.

正極集電体12及び負極集電体22としては、鉄、銅、ステンレス、ニッケルおよびアルミを用いることができる。また、その形状として、シート、発泡体、メッシュ、多孔体およびエキスパンド格子などを用いることができる。さらに、集電体には任意の形状で穴を開けて用いることができる。   As the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 22, iron, copper, stainless steel, nickel, and aluminum can be used. Moreover, a sheet | seat, a foam, a mesh, a porous body, an expanded lattice, etc. can be used as the shape. Further, the current collector can be used with a hole formed in an arbitrary shape.

電解質は、一般にリチウム電池等への使用が提案されているものが使用可能である。電解質に用いる溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等を挙げることができる。   As the electrolyte, those generally proposed for use in lithium batteries and the like can be used. Examples of the solvent used for the electrolyte include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.

さらに、電解質は、固体電解質と組み合わせて使用することができる。   Furthermore, the electrolyte can be used in combination with a solid electrolyte.

電解質に用いる電解質塩としては、例えば、LiClO、LiBF、LiAsF、LiPF等が挙げられる。これらのイオン性化合物を単独、あるいは2種類以上混合して用いることが可能である。 Examples of the electrolyte salt used for the electrolyte include LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6, and the like. These ionic compounds can be used alone or in admixture of two or more.

電解質には常温溶融塩あるいはイオン性液体を用いてもよい。   A normal temperature molten salt or an ionic liquid may be used as the electrolyte.

リチウムイオン二次電池用セパレータとしては、優れた高率放電性能を示す多孔膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。非水電解質電池用セパレータを構成する材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。   As a separator for a lithium ion secondary battery, it is preferable to use a porous film or a nonwoven fabric exhibiting excellent high rate discharge performance alone or in combination. Examples of the material constituting the separator for a non-aqueous electrolyte battery include polyolefin resins typified by polyethylene and polypropylene, polyester resins typified by polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, and vinylidene fluoride-hexa. Fluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluorovinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-fluoroethylene copolymer, fluorine Vinylidene fluoride-hexafluoroacetone copolymer, vinylidene fluoride-ethylene copolymer, vinylidene fluoride-propylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride - tetrafluoroethylene - hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride - ethylene - can be mentioned tetrafluoroethylene copolymer.

以上、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although one suitable embodiment of the present invention was described in detail, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.

例えば、リチウムイオン二次電池の形状は、図1に示すものに限定されない。例えば、リチウムイオン二次電池の形状が角形、楕円形、コイン形、ボタン形、シート形等であってもよい。   For example, the shape of the lithium ion secondary battery is not limited to that shown in FIG. For example, the shape of the lithium ion secondary battery may be a square, an ellipse, a coin, a button, a sheet, or the like.

本実施形態の活物質は、リチウムイオン二次電池以外の電気化学素子の電極材料としても用いることができる。このような、電気化学素子としては、金属リチウム二次電池(本発明により得られた活物質を含む電極を正極として用い、金属リチウムを負極として用いたもの)等のリチウムイオン二次電池以外の二次電池や、リチウムキャパシタ等の電気化学キャパシタ等が挙げられる。これらの電気化学素子は、自走式のマイクロマシン、ICカードなどの電源や、プリント基板上又はプリント基板内に配置される分散電源の用途に使用することが可能である。   The active material of this embodiment can also be used as an electrode material for electrochemical devices other than lithium ion secondary batteries. As such an electrochemical element, other than lithium ion secondary batteries such as a metal lithium secondary battery (an electrode containing an active material obtained by the present invention is used as a positive electrode and metal lithium is used as a negative electrode). Examples include secondary batteries and electrochemical capacitors such as lithium capacitors. These electrochemical elements can be used for power sources such as self-propelled micromachines and IC cards, and distributed power sources arranged on or in a printed circuit board.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
[化合物の作製]
Li1.2Ni0.17Co0.08Mn0.55が生成するよう調整した硝酸リチウム、硝酸コバルト六水和物、硝酸ニッケル六水和物、硝酸マンガン六水和物を、蒸留水にグルコース、硝酸及びポリビニルアルコールを加えた溶液中で混合し蒸発乾固した粉末(前駆体)を乳鉢で10分程度粉砕した後、900℃で10時間大気中において焼成して、化合物(リチウム化合物)を得た。
(Example 1)
[Production of compounds]
Distillation of lithium nitrate, cobalt nitrate hexahydrate, nickel nitrate hexahydrate, manganese nitrate hexahydrate adjusted to produce Li 1.2 Ni 0.17 Co 0.08 Mn 0.55 O 2 A powder (precursor) mixed in a solution of glucose, nitric acid and polyvinyl alcohol mixed with water and evaporated to dryness is pulverized in a mortar for about 10 minutes, and then calcined in the atmosphere at 900 ° C. for 10 hours to obtain a compound (lithium Compound) was obtained.

誘導結合プラズマ法(ICP法)による組成分析の結果、リチウム化合物(正極活物質)の組成は、Li1.2Ni0.17Co0.08Mn0.55であることが確認された。 As a result of composition analysis by inductively coupled plasma method (ICP method), it was confirmed that the composition of the lithium compound (positive electrode active material) was Li 1.2 Ni 0.17 Co 0.08 Mn 0.55 O 2 . .

[活物質の作製]
前記、化合物とVを90:10の重量比率で乳鉢を用いて、10分程度混合した後、400℃で3時間大気中にて焼成することで、Li及びVの複合化合物と化合物が混在した活物質を得た。実施例1の活物質を粉体X線回折法により解析した。実施例1の被覆物はLiVOであった。
[Production of active material]
The compound and V 2 O 5 were mixed at a weight ratio of 90:10 for about 10 minutes using a mortar, and then baked in the atmosphere at 400 ° C. for 3 hours. A mixed active material was obtained. The active material of Example 1 was analyzed by a powder X-ray diffraction method. The coating of Example 1 was Li 3 VO 4 .

また実施例1の活物質をSTEM−EDSによりV元素をマッピングした。その結果を図2に示す。図2より、V元素は化合物の表面を被覆していることが分かった。その厚みは約100nmである。また化合物の内部つまり1次粒子の表面を被覆していることが確認された。
また実施例1の活物質の表面をSEMにより観察した。その観察結果を図3に示す。図3のように粒子表面に柱状の粒子が存在していることが確認された。
SEM像よりアスペクト比を求めた。実施例1のアスペクト比は最小値が2.5、最大値が38であった。アスペクト比の平均値は16であった。アスペクト比の平均値の算出方法を以下に示す。1個の活物質粒子において無作為に30個の複合酸化物粒子を選択し、アスペクト比を求めた。同様に20個の活物質粒子のアスペクト比を求め、それらの平均値を求めた。
Moreover, V element was mapped to the active material of Example 1 by STEM-EDS. The result is shown in FIG. From FIG. 2, it was found that the V element coats the surface of the compound. Its thickness is about 100 nm. It was also confirmed that the inside of the compound, that is, the surface of the primary particles was coated.
Moreover, the surface of the active material of Example 1 was observed by SEM. The observation results are shown in FIG. It was confirmed that columnar particles were present on the particle surface as shown in FIG.
The aspect ratio was determined from the SEM image. The aspect ratio of Example 1 was 2.5 as the minimum value and 38 as the maximum value. The average aspect ratio was 16. The method for calculating the average aspect ratio is shown below. In one active material particle, 30 composite oxide particles were selected at random and the aspect ratio was determined. Similarly, the aspect ratio of 20 active material particles was determined, and the average value thereof was determined.

[正極の作製]
実施例1の活物質と、導電助剤と、バインダーを含む溶媒とを混合して、正極用塗料を調製した。正極用塗料を正極集電体であるアルミニウム箔(厚み20μm)にドクターブレード法で塗布後、100℃で乾燥し、圧延した。これにより、リチウム化合物(正極活物質)の層及び正極集電体から構成される正極を得た。導電助剤としては、カーボンブラック(電気化学工業(株)製、DAB50)及び黒鉛(ティムカル(株)製、KS−6)を用いた。バインダーを含む溶媒としては、PVDFを溶解したN−メチル−2−ピロリジノン(呉羽化学工業(株)製、KF7305)を用いた。
[Production of positive electrode]
A positive electrode paint was prepared by mixing the active material of Example 1, a conductive additive, and a solvent containing a binder. The positive electrode coating material was applied to an aluminum foil (thickness 20 μm) as a positive electrode current collector by a doctor blade method, dried at 100 ° C., and rolled. This obtained the positive electrode comprised from the layer of a lithium compound (positive electrode active material) and a positive electrode electrical power collector. As the conductive assistant, carbon black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., DAB50) and graphite (manufactured by Timcal Co., Ltd., KS-6) were used. As a solvent containing a binder, N-methyl-2-pyrrolidinone (KF7305, manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) in which PVDF was dissolved was used.

[負極の作製]
実施例1の活物質の代わりに天然黒鉛を用い、導電助剤としてカーボンブラックだけを用いたこと以外は、正極用塗料と同様の方法で、負極用塗料を調製した。負極用塗料を負極集電体である銅箔(厚み16μm)にドクターブレード法で塗布後、100℃で乾燥し、圧延した。これにより、負極活物質層及び負極集電体から構成される負極を得た。
[Production of negative electrode]
A negative electrode paint was prepared in the same manner as the positive electrode paint except that natural graphite was used in place of the active material of Example 1 and only carbon black was used as the conductive additive. The negative electrode coating material was applied to a copper foil (thickness 16 μm) as a negative electrode current collector by a doctor blade method, dried at 100 ° C., and rolled. This obtained the negative electrode comprised from a negative electrode active material layer and a negative electrode electrical power collector.

[リチウムイオン二次電池の作製]
上で作製した正極、負極とセパレータ(ポリオレフィン製の微多孔質膜)を所定の寸法に切断した。正極、負極には、外部引き出し端子を溶接するために電極用塗料を塗布しない部分を設けておいた。正極、負極、セパレータをこの順序で積層した。積層するときには、正極、負極、セパレータがずれないようにホットメルト接着剤(エチレン−メタアクリル酸共重合体、EMAA)を少量塗布し固定した。正極、負極には、それぞれ、外部引き出し端子としてアルミニウム箔(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)、ニッケル箔(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)を超音波溶接した。この外部引き出し端子に、無水マレイン酸をグラフト化したポリプロピレン(PP)を巻き付け熱接着させた。これは外部端子と外装体とのシール性を向上させるためである。正極、負極、セパレータを積層した電池要素を封入する電池外装体として、PET層、Al層及びPP層から構成されるアルミニウムラミネート材料を用いた。PET層の厚さは12μmであった。Al層の厚さは40μmであった。PP層の厚さは50μmであった。なお、PETはポリエチレンテレフタレート、PPはポリプロピレンである。電池外装体を作製では、PP層を外装体の内側に配置させた。この外装体の中に電池要素を入れ電解液を適当量添加し、外装体を真空密封した。これにより、実施例1の活物質を用いたリチウムイオン2次電池を作製した。なお、電解液としては、エチレンカーボンネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合溶媒にLiPFを濃度1M(1mol/L)で溶解させたものを用いた。混合溶媒におけるECとDMCとの体積比は、EC:DMC=30:70とした。
[Production of lithium ion secondary battery]
The positive electrode, negative electrode, and separator (polyolefin microporous membrane) produced above were cut into predetermined dimensions. The positive electrode and the negative electrode were provided with portions to which no electrode paint was applied in order to weld the external lead terminals. A positive electrode, a negative electrode, and a separator were laminated in this order. When laminating, a small amount of hot melt adhesive (ethylene-methacrylic acid copolymer, EMAA) was applied and fixed so that the positive electrode, the negative electrode, and the separator did not shift. An aluminum foil (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) and nickel foil (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) were ultrasonically welded to the positive electrode and the negative electrode, respectively, as external lead terminals. Polypropylene (PP) grafted with maleic anhydride was wrapped around this external lead terminal and thermally bonded. This is to improve the sealing performance between the external terminal and the exterior body. An aluminum laminate material composed of a PET layer, an Al layer, and a PP layer was used as a battery outer package enclosing a battery element in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator were stacked. The thickness of the PET layer was 12 μm. The thickness of the Al layer was 40 μm. The thickness of the PP layer was 50 μm. PET is polyethylene terephthalate and PP is polypropylene. In producing the battery outer package, the PP layer was disposed inside the outer package. A battery element was placed in the outer package, an appropriate amount of electrolyte was added, and the outer package was vacuum-sealed. Thereby, a lithium ion secondary battery using the active material of Example 1 was produced. As the electrolyte solution, were used as the LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbon sulfonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) was dissolved at a concentration 1M (1mol / L). The volume ratio of EC to DMC in the mixed solvent was EC: DMC = 30: 70.

[電気特性の測定]
実施例1の電池を、電流値として30mA/gにて4.6Vまで定電流で充電した後、電流値として30mA/gにて2.0Vまで定電流放電した。実施例1の初回充放電効率は97.7%であった。初回充放電効率とは1サイクル目の0.1Cでの放電容量と0.1Cでの充電容量の比である。またレート特性(1Cの放電容量と0.1Cの放電容量の比)は92.8%であった。
[Measurement of electrical characteristics]
The battery of Example 1 was charged at a constant current of up to 4.6 V at a current value of 30 mA / g, and then discharged at a constant current of up to 2.0 V at a current value of 30 mA / g. The initial charge / discharge efficiency of Example 1 was 97.7%. The initial charge / discharge efficiency is the ratio of the discharge capacity at 0.1 C and the charge capacity at 0.1 C in the first cycle. The rate characteristic (ratio of 1 C discharge capacity to 0.1 C discharge capacity) was 92.8%.

(実施例2〜6、比較例1〜4)
化合物とVを混合後の熱処理温度を変えた以外は実施例1と同様の方法で、実施例2〜6を作製した。化合物と混合する材料を変えた以外は実施例1と同様の方法で、比較例1〜4を行った。
(Examples 2-6, Comparative Examples 1-4)
Examples 2 to 6 were produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature after mixing the compound and V 2 O 5 was changed. Comparative Examples 1 to 4 were performed in the same manner as in Example 1 except that the material mixed with the compound was changed.

実施例2では、化合物とVを90:10の重量比率で乳鉢を用いて、10分程度混合した後、750℃で5時間大気中にて焼成することで、Li及びVの複合酸化物で被覆された活物質を得た。実施例2のLi及びVの複合酸化物で被覆された活物質を粉体X線回折法により解析した。実施例2の被覆物はLiVOとLiVが混在していると思われる。
SEM像よりアスペクト比を求めた。アスペクト比は最小値2.1、最大値73であった。その平均値は42であった。
In Example 2, the compound and V 2 O 5 were mixed at a weight ratio of 90:10 for about 10 minutes using a mortar, and then baked in the atmosphere at 750 ° C. for 5 hours, thereby combining Li and V. An active material coated with an oxide was obtained. The active material coated with the Li and V composite oxide of Example 2 was analyzed by powder X-ray diffraction. The coating of Example 2 seems to be a mixture of Li 3 VO 4 and LiV 2 O 5 .
The aspect ratio was determined from the SEM image. The aspect ratio was a minimum value of 2.1 and a maximum value of 73. The average value was 42.

実施例3では、化合物とVを90:10の比率で、実施例1と同様の方法で混合した後、370℃まで昇温し、10時間保持した。実施例3の試料を粉体X線回折法により解析した。V、LiVOであった。
アスペクト比は最小値3.2、最大値74であった。その平均値は62であった。
In Example 3, the compound and V 2 O 5 were mixed at a ratio of 90:10 in the same manner as in Example 1, then heated to 370 ° C. and held for 10 hours. The sample of Example 3 was analyzed by powder X-ray diffraction method. V 2 O 5 and Li 3 VO 4 .
The aspect ratio was a minimum value of 3.2 and a maximum value of 74. The average value was 62.

実施例4では、化合物とVを92:8の比率で、実施例1と同様の方法で混合した後、400℃まで昇温し、5時間保持した。実施例4の試料を粉体X線回折法により解析した。LiVOであった。
アスペクト比は最小値2.2、最大値45であった。その平均値は27であった。
In Example 4, the compound and V 2 O 5 were mixed at a ratio of 92: 8 in the same manner as in Example 1, then heated to 400 ° C. and held for 5 hours. The sample of Example 4 was analyzed by powder X-ray diffraction method. Li 3 VO 4 .
The aspect ratio was a minimum value of 2.2 and a maximum value of 45. The average value was 27.

比較例1では、化合物とZrOを90:10の重量比率で、実施例1と同様の方法で作製した。比較例1の試料を粉体X線回折法により解析した。変化なくZrOのままであった。
アスペクト比は最小値1、最大値1.3であった。その平均値は1.1であった。
In Comparative Example 1, the compound and ZrO 2 were prepared in the same manner as in Example 1 at a weight ratio of 90:10. The sample of Comparative Example 1 was analyzed by powder X-ray diffraction method. It remained ZrO 2 without change.
The aspect ratio was a minimum value of 1 and a maximum value of 1.3. The average value was 1.1.

比較例2では、化合物とSnOを90:10の重量比率で、実施例1と同様の方法で作製した。比較例2の試料を粉体X線回折法により解析した。変化なくSnOのままであった。
アスペクト比は最小値1、最大値1.2であった。その平均値は1.1であった。
In Comparative Example 2, the compound and SnO 2 were prepared in the same manner as in Example 1 at a weight ratio of 90:10. The sample of Comparative Example 2 was analyzed by powder X-ray diffraction method. It remained SnO 2 without change.
The aspect ratio was a minimum value of 1 and a maximum value of 1.2. The average value was 1.1.

比較例3では、化合物とVを99:1の重量比率で実施例1と同様の方法で混合し、熱処理では350℃まで昇温し、保持することなく冷却した。比較例3の試料を粉体X線回折法により解析した。V、LiVOであった。
アスペクト比は最小値1、最大値1.5であった。その平均値は1.2であった。
In Comparative Example 3, the compound and V 2 O 5 were mixed at a weight ratio of 99: 1 by the same method as in Example 1, heated to 350 ° C. in the heat treatment, and cooled without being held. The sample of Comparative Example 3 was analyzed by a powder X-ray diffraction method. V 2 O 5 and Li 3 VO 4 .
The aspect ratio was a minimum value of 1 and a maximum value of 1.5. The average value was 1.2.

実施例5では、Li1.2Ni0.17Co0.07Mn0.56の化合物とVを90:10の重量比率で、実施例1と同様の方法で混合した後、400℃まで昇温し、3時間保持した。実施例5の試料を粉体X線回折法により解析した。LiVOであった。
アスペクト比は最小値2.3、最大値42であった。その平均値は22であった。
In Example 5, after mixing a compound of Li 1.2 Ni 0.17 Co 0.07 Mn 0.56 O 2 and V 2 O 5 in a weight ratio of 90:10 in the same manner as in Example 1. The temperature was raised to 400 ° C. and held for 3 hours. The sample of Example 5 was analyzed by powder X-ray diffraction method. Li 3 VO 4 .
The aspect ratio was a minimum value of 2.3 and a maximum value of 42. The average value was 22.

実施例6では、Li1.2Ni0.1Co0.14Mn0.56の化合物とVを92:8の重量比率で、実施例1と同様の方法で混合した後、400℃まで昇温し、5時間保持した。実施例6の試料を粉体X線回折法により解析した。LiVOであった。
アスペクト比は最小値2.4、最大値48であった。その平均値は28であった。
In Example 6, after mixing the compound of Li 1.2 Ni 0.1 Co 0.14 Mn 0.56 O 2 and V 2 O 5 in a weight ratio of 92: 8 in the same manner as in Example 1. The temperature was raised to 400 ° C. and held for 5 hours. The sample of Example 6 was analyzed by powder X-ray diffraction method. Li 3 VO 4 .
The aspect ratio was a minimum value of 2.4 and a maximum value of 48. The average value was 28.

比較例4では、Li1.2Co0.3Mn0.5の化合物とVを98:2の重量比率で、実施例1と同様の方法で混合した後、400℃まで昇温し、5時間保持した。比較例5の試料を粉体X線回折法により解析した。LiVOであった。
アスペクト比は最小値2.5、最大値45であった。その平均値は24であった。
In Comparative Example 4, a compound of Li 1.2 Co 0.3 Mn 0.5 O 2 and V 2 O 5 were mixed at a weight ratio of 98: 2 in the same manner as in Example 1, and then up to 400 ° C. The temperature was raised and held for 5 hours. The sample of Comparative Example 5 was analyzed by a powder X-ray diffraction method. Li 3 VO 4 .
The aspect ratio was a minimum value of 2.5 and a maximum value of 45. The average value was 24.

実施例1と同様の方法で、実施例2〜6、比較例1〜4で作製した試料の初回充放電効率とレート特性を求めた。結果を表1に示す。
比較例1〜3のように、アスペクト比の平均値が16未満の金属酸化物と複合酸化物とをそれぞれLi1.2Ni0.17Co0.08Mn0.55に混在させ、活物質として用いた試料を評価したが、初回充放電効率、レート特性ともに改善しなかった。
一方、実施例1〜4のようにアスペクト比の平均値が16以上62以下のLiとVの複合酸化物と化合物を混在させたとき、初回充放電効率が向上した。
実施例5〜6のような化合物に対しても、上記効果がある。また、比較例4では初回充放電効率は改善したが、レート特性はあまり改善しなかった。化合物の遷移金属量が少なすぎると、レート特性改善効果が小さくなる可能性がある。
In the same manner as in Example 1, the initial charge / discharge efficiency and rate characteristics of the samples prepared in Examples 2-6 and Comparative Examples 1-4 were determined. The results are shown in Table 1.
As in Comparative Examples 1 to 3, a metal oxide having a mean aspect ratio of less than 16 and a composite oxide were mixed in Li 1.2 Ni 0.17 Co 0.08 Mn 0.55 O 2 , respectively. Although the sample used as the active material was evaluated, neither initial charge / discharge efficiency nor rate characteristics were improved.
On the other hand, the first charge / discharge efficiency was improved when a compound oxide and a compound of Li and V having an average aspect ratio of 16 or more and 62 or less were mixed as in Examples 1 to 4.
The above effects are also obtained for the compounds as in Examples 5-6. In Comparative Example 4, the initial charge / discharge efficiency was improved, but the rate characteristics were not improved much. If the amount of the transition metal in the compound is too small, the rate characteristic improving effect may be reduced.

10・・・正極、20・・・負極、12・・・正極集電体、14・・・正極活物質層、18・・・セパレータ、22・・・負極集電体、24・・・負極活物質層、30・・・発電要素、50・・・ケース、60、62・・・リード、100・・・リチウムイオン二次電池、L1・・・柱状粒子の長さ、W1・・・柱状粒子の幅、L2・・・針状粒子の長さ、W2・・・針状粒子の幅

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Positive electrode, 20 ... Negative electrode, 12 ... Positive electrode collector, 14 ... Positive electrode active material layer, 18 ... Separator, 22 ... Negative electrode collector, 24 ... Negative electrode Active material layer, 30 ... power generation element, 50 ... case, 60, 62 ... lead, 100 ... lithium ion secondary battery, L1 ... length of columnar particles, W1 ... columnar Width of particle, L2 ... length of needle-like particle, W2 ... width of needle-like particle

Claims (4)

層状構造を有し、下記式(1)で表される組成の化合物と、
アスペクト比の平均値が16以上62以下である柱状のLi及びVの複合酸化物と、が混在していることを特徴とする活物質。
LiNiCoMn ・・・(1)
[上記式(1)中、元素MはAl、Si、Zr、Ti、Fe、Mg、Nb、Ba及びVからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、1.9≦(a+b+c+d+y)≦2.1、1.0<y≦1.3、0<a≦0.3、0<b≦0.25、0.3≦c≦0.7、0≦d≦0.1、1.9≦x≦2.1。]
A compound having a layered structure and having a composition represented by the following formula (1):
An active material, wherein a columnar Li and V composite oxide having an average aspect ratio of 16 to 62 is mixed.
Li y Ni a Co b Mn c M d O x ··· (1)
[In the above formula (1), the element M is at least one element selected from the group consisting of Al, Si, Zr, Ti, Fe, Mg, Nb, Ba and V, and 1.9 ≦ (a + b + c + d + y) ≦ 2.1, 1.0 <y ≦ 1.3, 0 <a ≦ 0.3, 0 <b ≦ 0.25, 0.3 ≦ c ≦ 0.7, 0 ≦ d ≦ 0.1, 9 ≦ x ≦ 2.1. ]
前記Li及びVの複合酸化物が、前記式(1)で表される組成の化合物の表面に存在することを特徴とする請求項1に記載の活物質。   The active material according to claim 1, wherein the complex oxide of Li and V is present on the surface of a compound having a composition represented by the formula (1). 前記Li及びVの複合酸化物が、LiVO、LiVであることを特徴とする請求項1〜2に記載の活物質。 The active material according to claim 1, wherein the complex oxide of Li and V is Li 3 VO 4 or LiV 2 O 5 . 正極集電体と、正極活物質を含む正極活物質層と、を有する正極と、
負極集電体と、負極活物質を含む負極活物質層と、を有する負極と、
前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に位置するセパレータと、
前記負極、前記正極、及び前記セパレータに接触している電解質と、を備え、
前記正極活物質が請求項1に記載の活物質を含む、
リチウムイオン二次電池。
A positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material;
A negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material;
A separator positioned between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer;
An electrolyte in contact with the negative electrode, the positive electrode, and the separator,
The positive electrode active material includes the active material according to claim 1,
Lithium ion secondary battery.
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