JP5824723B2 - Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery, and lithium secondary battery using the same - Google Patents

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Description

本発明は、リチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法、及び該リチウム二次電池用正極活物質材料を用いたリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery, and a lithium secondary battery using the positive electrode active material for a lithium secondary battery.

近年、デジタルカメラや携帯電話のような小型携帯型電子機器が広く用いられるようになってきた。これらの電子機器には、容積を最小限にし、かつ重量を軽くすることが常に求められてきており、搭載される電池においても、小型、軽量かつ大容量の電池の実現が求められている。又、自動車搭載用等の大型二次電池においても、従来の鉛蓄電池に代えて、大型の非水電解質二次電池の実現が望まれている。   In recent years, small portable electronic devices such as digital cameras and mobile phones have been widely used. These electronic devices have always been required to minimize the volume and reduce the weight, and the batteries to be mounted are also required to be small, light, and have a large capacity. Also, in large-sized secondary batteries for automobiles and the like, it is desired to realize a large-sized nonaqueous electrolyte secondary battery instead of the conventional lead-acid battery.

そのような要求に応えるため、リチウム二次電池の開発が活発に行われている。リチウム二次電池の電極としては、リチウムイオンを含む正極活物質、導電助剤、及び有機バインダー等からなる電極合剤を金属箔の集電体の表面に固着させた正極、及び、リチウムイオンの脱挿入可能な負極活物質、導電助剤、及び有機バインダー等からなる電極合剤を金属箔の集電体の表面に固着させた負極が使用されている。   In order to meet such demands, lithium secondary batteries are being actively developed. As an electrode of a lithium secondary battery, a positive electrode in which an electrode mixture composed of a positive electrode active material containing lithium ions, a conductive additive, an organic binder, and the like is fixed to the surface of a current collector of a metal foil, and a lithium ion A negative electrode is used in which an electrode mixture composed of a removable negative electrode active material, a conductive additive, an organic binder, and the like is fixed to the surface of a current collector of a metal foil.

ここで、正極活物質の製造方法としては、一般的な無機合成と同様、固相法、共沈法、水熱法等が報告されているが、コストの観点からは、工程数が少なく、溶媒および過剰量の原料を必要としない固相法が有望である。   Here, as a method for producing a positive electrode active material, a solid phase method, a coprecipitation method, a hydrothermal method and the like have been reported as in general inorganic synthesis, but from the viewpoint of cost, the number of steps is small, Solid phase methods that do not require solvents and excess amounts of raw materials are promising.

また、金属元素源としては、安定性及びコストの観点から、酸化物、ハロゲン化物、無機酸塩、有機酸塩等の塩が有利である。中でも、安価で純度が高く、入手容易な原料として、これらの塩の水和物がよく使用されている。しかし、固相反応においては、原料として水和物を用いる場合、未反応原料や反応中間体の残留が顕著となり、生成物の純度が低下するという問題がある。   As the metal element source, salts such as oxides, halides, inorganic acid salts, and organic acid salts are advantageous from the viewpoint of stability and cost. Among these, hydrates of these salts are often used as raw materials that are inexpensive, highly pure, and easily available. However, in the solid phase reaction, when a hydrate is used as a raw material, there is a problem that unreacted raw materials and reaction intermediates remain significantly and the purity of the product is lowered.

この問題に対し、水和物原料を焼成により無水化してから使用する対策が取られてきた(特許文献1)。しかし、水和物原料を無水化してから使用する方法では、安定な無水物を形成しない水和物を使用できない課題があった。また、焼成工程には多大なエネルギーと時間を要することから、製造コストの観点からは不利であった。   For this problem, measures have been taken to use the hydrate raw material after dehydration by firing (Patent Document 1). However, the method of using the hydrate raw material after dehydration has a problem that a hydrate that does not form a stable anhydride cannot be used. In addition, since a large amount of energy and time is required for the firing process, it is disadvantageous from the viewpoint of manufacturing cost.

また、正極活物質としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、及びニッケル酸リチウム等のリチウム遷移金属複合酸化物が用いられているが、これらのリチウム遷移金属複合酸化物は、熱安定性、充放電時における組成変化による性能低下などの問題があり、これらの改善策として、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン複合酸化物が注目されている。なかでも、LiFePO4で表される、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムは、資源的に豊富でかつ安価な鉄を含み、金属リチウムに対して3.5V程度の電位を有することから特に実用性の高い材料として期待されている。 Further, as the positive electrode active material, lithium transition metal composite oxides such as lithium cobaltate, lithium manganate, and lithium nickelate are used. There are problems such as performance degradation due to composition change during discharge, and lithium oxyphosphorus complex oxides having an olivine structure have attracted attention as measures for improving these problems. Among them, lithium iron phosphate having an olivine structure represented by LiFePO 4 is particularly practical because it contains abundant and inexpensive iron and has a potential of about 3.5 V with respect to metallic lithium. It is expected as a high material.

しかし、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン複合酸化物は、他の正極活物質などと比べて非常に電子伝導性に乏しく、結晶内のリチウムイオンの伝導性も低いため、一次粒子を微粒化する(特許文献2、3、4、5)、導電性成分で被覆する(特許文献6、7、8、9、10、11)などの対策が必要である。さらに、これらの方法を併用し、微粒子化された一次粒子の表面を、炭素含有材料の加熱分解によって生成した導電性炭素で、均一に被覆することによって、電池で理論値に近い良好な放電容量や、高負荷時の良好な充放電特性が得られることが報告されている(特許文献1、12)。   However, lithium transition metal phosphorus composite oxides with an olivine structure are very poor in electronic conductivity compared to other positive electrode active materials and the like, and the conductivity of lithium ions in the crystal is also low, so primary particles are atomized. It is necessary to take measures such as (Patent Documents 2, 3, 4, 5) and covering with a conductive component (Patent Documents 6, 7, 8, 9, 10, 11). Furthermore, by using these methods in combination, the surface of finely divided primary particles is uniformly coated with conductive carbon generated by thermal decomposition of carbon-containing materials, so that the battery has a good discharge capacity close to the theoretical value. In addition, it has been reported that good charge / discharge characteristics at high load can be obtained (Patent Documents 1 and 12).

ここで、特許文献12では、正極活物質粒子表面を炭素でほぼ完全に被覆することにより、高い電子伝導性を得ることができるとしている。しかし、焼成工程とは別に炭素被覆工程を必要とするため、製造コストが増加してしまうという問題点がある。   Here, in Patent Document 12, high electron conductivity can be obtained by almost completely covering the surface of the positive electrode active material particles with carbon. However, since a carbon coating step is required separately from the firing step, there is a problem that the manufacturing cost increases.

特許文献1では、FePO4とリチウム源と炭素含有材料とを混合して焼成を行うことにより、特段の炭素被覆工程を経ることなく、すなわち、比較的簡便な製造方法で、正極活物質表面を炭素で被覆できるとしているが、高い放電容量を得るには、前記の通り、原料である水和物に対して予め加熱処理を行う必要があり、製造コスト増加という問題点は解消されていない。 In Patent Document 1, FePO 4 , a lithium source, and a carbon-containing material are mixed and baked, so that the surface of the positive electrode active material is not subjected to a special carbon coating step, that is, with a relatively simple manufacturing method. Although it can be coated with carbon, in order to obtain a high discharge capacity, it is necessary to heat-treat the hydrate as a raw material in advance as described above, and the problem of an increase in manufacturing cost has not been solved.

特開2009−295465号公報JP 2009-295465 A 特許第4058680号公報Japanese Patent No. 4058680 特許第4190912号公報Japanese Patent No. 4190912 特開2002−015735号公報JP 2002-015735 A 特開2008−159495号公報JP 2008-159495 A 特許第4151210号公報Japanese Patent No. 4151210 特許第4297406号公報Japanese Patent No. 4297406 特開2004−063386号公報JP 2004-063386 A 特開2007−250417号公報JP 2007-250417 A 特開2008−034306号公報JP 2008-034306 A 特開2003−300734号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-300734 特開2006−302671号公報JP 2006-302671 A

本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、原料である水和物に対して特段の無水化工程を加えることなく、低い製造コストで、高い放電容量と優れた充放電特性をもつリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such background art, and has a high discharge capacity and excellent charge / discharge characteristics at a low production cost without adding a special dehydration step to the hydrate as a raw material. An object of the present invention is to provide a method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

すなわち本発明は、リチウム含有化合物と遷移金属塩水和反応促進剤とを混合して混合物を得る工程(A)と、前記混合物を300℃以上900℃以下で焼成する工程(B)とを含むリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法であって、前記遷移金属水和物が、FePO 4 ・2H 2 O、Fe 3 (PO 4 2 ・8H 2 OまたはMn(CH 3 COO) 2 ・4H 2 Oであり、
反応促進剤が、M 2 を含有する硫酸塩、硝酸塩もしくは硫化物、または、それらの水和物[但し、M 2 はFe(II)、Co(II)、Mn(II)、Cu(II)、Mg(II)、Fe(III)またはNH 4 (I)から選ばれる1種または2種以上である。]
であるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法に関する。
That is, the present invention includes a lithium-containing compound, a transition metal salt sum thereof to obtain a mixture by mixing a reaction accelerator and (A), the step of firing the mixture at 300 ° C. or higher 900 ° C. or less (B) And the transition metal hydrate is FePO 4 · 2H 2 O, Fe 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O or Mn (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O,
The reaction accelerator is a sulfate, nitrate or sulfide containing M 2 or a hydrate thereof [wherein M 2 is Fe (II), Co (II), Mn (II), Cu (II) , Mg (II), Fe (III) or NH 4 (I). ]
It is related with the manufacturing method of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries which is .

また本発明は、反応促進剤が、900℃以下で熱分解する上記リチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法に関する。   Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the said positive electrode active material material for lithium secondary batteries in which a reaction accelerator thermally decomposes at 900 degrees C or less.

また本発明は、反応促進剤が、M2を含有する硫酸塩、もしくは硝酸塩、または、それらの水和物[但し、M2はFe(II)、Co(II)、Mn(II)Cu(II)から選ばれる1種または2種以上である。]である上記リチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法に関する。
The present invention, reaction accelerator, sulfates containing M 2 or nitrates, or a hydrate thereof [where, M 2 is Fe (II), Co (II ), Mn (II), Cu One or more selected from (II). ] It is related with the manufacturing method of the said positive electrode active material material for lithium secondary batteries.

また本発明は、遷移金属塩水和物が、FePO 4 ・2H 2 である上記リチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法に関する。
The present invention also relates to a method for producing the positive electrode active material for a lithium secondary battery, wherein the transition metal salt hydrate is FePO 4 .2H 2 O.

また本発明は、工程(A)において、さらに加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料を添加する上記リチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法に関する。   Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the said positive electrode active material material for lithium secondary batteries which adds the carbon containing material which produces | generates conductive carbon further by thermal decomposition in a process (A).

本発明により、原料である水和物に対して特段の無水化工程を加えることなく、低い製造コストで、高い放電容量と優れた充放電特性をもつリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する方法を提供することができる。   According to the present invention, a positive electrode active material for a lithium secondary battery having a high discharge capacity and excellent charge / discharge characteristics is produced at a low production cost without adding a special dehydration step to the hydrate as a raw material. A method can be provided.

図1は実施例1のSEM画像(50000倍)である。FIG. 1 is an SEM image (50000 times) of Example 1. 図2は実施例1のTEM画像(1200000倍)である。FIG. 2 is a TEM image (1200000 times) of Example 1.

以下、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料について説明する。   Hereinafter, the positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention will be described.

本発明の製造方法を用いて製造されるリチウム二次電池用正極活物質材料としては、特に限定するものではないが、少なくともリチウムと遷移金属を含有したリチウム遷移金属複合酸化物であり、遷移金属としては、Fe、Co、Ni、及びMnのいずれかである。なお、1つのリチウム遷移金属複合酸化物中に2種類以上の遷移金属を含有してもよい。   The positive electrode active material for a lithium secondary battery produced using the production method of the present invention is not particularly limited, but is a lithium transition metal composite oxide containing at least lithium and a transition metal, and a transition metal Is any one of Fe, Co, Ni, and Mn. In addition, you may contain 2 or more types of transition metals in one lithium transition metal complex oxide.

具体的には、層状構造のリチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムコバルトニッケル系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムコバルトニッケルマンガン系複合酸化物、   Specifically, layered lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium manganese composite oxide, lithium cobalt nickel composite oxide, lithium nickel manganese composite oxide, lithium cobalt nickel manganese composite Oxide,

スピネル構造のリチウムマンガン系複合酸化物、   Spinel structure lithium manganese complex oxide,

オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物であるリン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム、リン酸コバルトリチウム、リン酸鉄マンガンリチウム等が挙げられる。   Examples thereof include lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, lithium cobalt phosphate, lithium iron manganese phosphate and the like, which are lithium transition metal phosphorus-based composite oxides having an olivine structure.

なかでも、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物はコスト面や安全面の観点で好ましい材料である。さらに、オリビン構造のリン酸鉄リチウムに関しては、他のリチウム遷移金属複合酸化物に比べて、製造コストに占めるプロセスコストの割合が大きいため、本発明の製造方法によって大きく製造コストを削減できる点からも好ましい。   Among these, a lithium transition metal phosphorus-based composite oxide having an olivine structure is a preferable material from the viewpoints of cost and safety. Furthermore, with respect to lithium iron phosphate having an olivine structure, since the ratio of process cost to the manufacturing cost is large compared to other lithium transition metal composite oxides, the manufacturing cost can be greatly reduced by the manufacturing method of the present invention. Is also preferable.

本発明において用いられるリチウム含有化合物としては、特に限定するものではないが、保存安定性や取扱い易さ等の観点から、リチウム塩が好ましく、具体的には、酸化リチウム、水酸化リチウム、塩化リチウム、炭酸リチウム、リン酸リチウム、及び、シュウ酸リチウム及び酢酸リチウム等の有機酸リチウム等が挙げられる。特に、安価で入手が容易であることから、炭酸リチウムは好ましい。なお、2種類以上のリチウム含有化合物を併用して使用することもできる。   The lithium-containing compound used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a lithium salt from the viewpoints of storage stability and ease of handling, and specifically, lithium oxide, lithium hydroxide, lithium chloride. , Lithium carbonate, lithium phosphate, and organic acid lithium such as lithium oxalate and lithium acetate. In particular, lithium carbonate is preferable because it is inexpensive and easily available. Two or more lithium-containing compounds can be used in combination.

本発明において用いられる、M1を含み、化合物中に硫黄原子および窒素原子を含まない水和物である遷移金属塩水和物[但し、M1はFe(II)、Fe(III)またはMn(IIである。]については、特に限定するものではなく、目的とするリチウム二次電池用正極活物質材料に応じたM1を含み、化合物中に硫黄原子および窒素原子を含まない水和物であれば、いずれの化合物でも使用可能であるが、保存安定性や取扱い易さ等の観点からリン酸塩、または酢酸塩等の有機酸塩、等の水和物が好ましい。
As used in the present invention, a transition metal salt hydrate which is a hydrate containing M 1 and containing no sulfur and nitrogen atoms in the compound [wherein M 1 is Fe (II), Fe (III ) or Mn ( II ) . ] Is not particularly limited, as long as it is a hydrate containing M 1 according to the target positive electrode active material for a lithium secondary battery and containing no sulfur atom and nitrogen atom in the compound. is a also available compounds, from the viewpoint of storage stability and easy handling, phosphates, or organic salts such as acetates, hydrates etc. are preferred.

1としては、資源の豊富さの観点から、Fe(II)、Fe(III)またはMn(IIが好ましく、更に、保存安定性や取扱い易さ等の観点から、Fe(III)がより好ましい。
M 1 is preferably Fe (II), Fe (III ) or Mn (II ) from the viewpoint of abundant resources, and more preferably Fe (III) from the viewpoints of storage stability and ease of handling. preferable.

また、オリビン構造を有するリン酸遷移金属リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する場合、M1のリン酸塩の水和物を用いることは好ましい。 In the production of a positive electrode active material for lithium secondary battery which is transition metal phosphate lithium compound having an olivine structure, it is preferable to use hydrates of phosphates M 1.

一般に、遷移金属塩水和物は、容易に入手可能であるが、一般的な無機化合物の合成法を用いて製造することもできる。具体的には、共沈法、ゾル・ゲル法等が挙げられる。例えば、リン酸二水素アンモニウム水溶液と、塩化鉄(III)水溶液をゆっくり混合させることにより、粒子析出が起こり、その反応液をろ過、水洗、乾燥させることにより、非晶性のFePO4・nH2Oを得ることができる。 In general, transition metal salt hydrates are readily available, but can also be produced using a general method for synthesizing inorganic compounds. Specific examples include a coprecipitation method and a sol / gel method. For example, particle precipitation occurs by slowly mixing an ammonium dihydrogen phosphate aqueous solution and an iron (III) chloride aqueous solution, and the reaction solution is filtered, washed with water, and dried to produce amorphous FePO 4 .nH 2. O can be obtained.

次に、本発明における反応促進剤について説明する。   Next, the reaction accelerator in the present invention will be described.

本発明において用いられる反応促進剤は、化合物中に硫黄原子および/または窒素原子を含む化合物であって、具体的に、硫酸塩硫化物、硝酸等が挙げられる。また、これらの水和物も使用できる。
Reaction accelerator used in the present invention is a compound in a compound containing a sulfur atom and / or nitrogen atoms, specifically, sulfate, sulfide, and nitrate salts or the like. These hydrates can also be used.

特に、硫酸塩、硝酸塩もしくは硫化物、または、それらの水和物が好適に用いられる。更に、M2を含有する塩[但し、M2はFe(II)、Co(II)、Mn(II)Cu(II)、Mg(II)、Fe(III)またはNH 4 (I)から選ばれる1種または2種以上である。]は、より好ましい。
In particular, sulfates, nitrates , sulfides, or hydrates thereof are preferably used. Further, a salt containing M 2 [wherein M 2 is Fe (II), Co (II), Mn (II) , Cu (II) , Mg (II), Fe (III) or NH 4 (I) 1 type or 2 types or more selected. ] Is more preferable.

また、反応促進剤は、900℃以下で熱分解することが好ましい。   The reaction accelerator is preferably thermally decomposed at 900 ° C. or lower.

また、反応促進剤が、M2を含有する硫酸塩、もしくは硝酸塩、または、それらの水和物[但し、M2はFe(II)、Co(II)、Mn(II)、Cu(II)から選ばれる1種または2種以上である。]であることは更に好ましく、M2がFe(II)、Co(II)、またはMn(II)であることは特に好ましい。
The reaction accelerator is a sulfate or nitrate containing M 2 or a hydrate thereof [wherein M 2 is Fe (II), Co (II), Mn (II ), Cu (II) It is 1 type, or 2 or more types chosen from. It is more preferable that M 2 is Fe (II), Co (II), or Mn (II).

また、得られるリチウム二次電池用正極活物質材料の純度の点から、M2がM1と同一の元素であることが好ましい。 From the viewpoint of the purity of the lithium secondary battery positive electrode active material obtained, it is preferably M 2 is the same element as M 1.

以下に本発明における反応促進剤の効果について説明する。   The effect of the reaction accelerator in the present invention will be described below.

固相中での反応においては、異なる原料が接触し、物質が粒子内部を拡散によって移動することで、化学反応が進行し、目的の化合物が生成される。しかし、一般に、粒子内部での物質の拡散速度はきわめて遅いため、未反応原料や反応中間体の残留によって、生成物の純度が低下することがある。反応を完了させる目的で、高温及び/または長時間の加熱を実施することがあるが、アルカリ金属化合物や炭素含有化合物のような揮発しやすい成分を原料中に含有する場合、組成比の変化及び不純物の生成によって、生成物の純度が低下することがある。   In the reaction in the solid phase, different raw materials come into contact with each other, and the substance moves inside the particles by diffusion, so that a chemical reaction proceeds and a target compound is generated. However, in general, the diffusion rate of the substance inside the particles is extremely slow, and the purity of the product may be lowered due to unreacted raw materials and reaction intermediates remaining. For the purpose of completing the reaction, high temperature and / or prolonged heating may be carried out. However, when the raw material contains a volatile component such as an alkali metal compound or a carbon-containing compound, the composition ratio changes and Impurity generation can reduce the purity of the product.

さらに、原料として水和物を用いる場合、焼成工程において発生する水蒸気が反応を阻害するため、未反応原料や反応中間体の残留が顕著となり、生成物の純度が低下することがある。そのメカニズムは未だ解明されていないが、焼成中に原料または生成物の表面に水酸基を生じさせ、反応性の乏しい表面を形成すると推定される。また、固相中の水分子がイオン拡散及びイオン対の形成を阻害することも考えられる。   Furthermore, when using a hydrate as a raw material, since the water vapor | steam generated in a baking process inhibits reaction, the residue of an unreacted raw material and a reaction intermediate becomes remarkable, and the purity of a product may fall. Although the mechanism has not yet been elucidated, it is presumed that a hydroxyl group is generated on the surface of the raw material or product during firing to form a surface with poor reactivity. It is also conceivable that water molecules in the solid phase inhibit ion diffusion and ion pair formation.

本発明の反応促進剤は、原料及び反応中間体の表面や固相内部を活性化することで、固相反応を促進し、生成物の純度を向上する効果がある。このため、得られる二次電池用正極活物質材料の純度が向上し、高い放電容量を得ることができる。   The reaction accelerator of the present invention has the effect of accelerating the solid phase reaction and improving the purity of the product by activating the surface of the raw material and reaction intermediate and the inside of the solid phase. For this reason, the purity of the obtained positive electrode active material for a secondary battery is improved, and a high discharge capacity can be obtained.

本発明の製造方法によれば、原料混合物を焼成する工程において、反応促進剤に含まれる硫黄原子および/または窒素原子を含むイオンが原料及び反応中間体の固相中に固溶することで、原料及び反応中間体の固相中では格子空位の形成やひずみの発生によってイオン拡散が容易となり、反応が促進されると考えられる。なお、固溶の様式としては、置換固溶および侵入型の固溶が考えられる。   According to the production method of the present invention, in the step of firing the raw material mixture, ions containing sulfur atoms and / or nitrogen atoms contained in the reaction accelerator are dissolved in the solid phase of the raw material and the reaction intermediate, In the solid phase of the raw material and the reaction intermediate, ion diffusion is facilitated by the formation of lattice vacancies and the generation of strain, and the reaction is considered to be promoted. In addition, as a solid solution mode, substitutional solid solution and interstitial solid solution can be considered.

また、焼成工程において反応促進剤が分解すると、硫黄原子および/または窒素原子を含む気体を発生する。発生した気体分子が原料表面に吸着及び結合することで、粒子表面において、原子配列の乱れまたはイオン空位が形成され、反応が促進される。   Further, when the reaction accelerator is decomposed in the firing step, a gas containing sulfur atoms and / or nitrogen atoms is generated. As the generated gas molecules are adsorbed and bonded to the raw material surface, disorder of atomic arrangement or ion vacancies are formed on the particle surface, and the reaction is promoted.

ここで、反応促進剤が焼成温度以下で分解する化合物中に硫黄原子および/または窒素原子を含む化合物である場合、焼成工程において、反応促進剤は、他の原料との反応によらず単独で熱分解するため、確実に気体を発生することができる。このため、反応促進剤が900℃以下で熱分解することは好ましい。   Here, when the reaction accelerator is a compound containing a sulfur atom and / or a nitrogen atom in a compound that decomposes at a firing temperature or lower, in the firing step, the reaction accelerator is independent regardless of the reaction with other raw materials. Since pyrolysis occurs, gas can be generated reliably. For this reason, it is preferable that the reaction accelerator thermally decomposes at 900 ° C. or less.

化合物中に硫黄原子および/または窒素原子を含む化合物である反応促進剤としては、硫酸塩、硝酸塩、亜硫酸塩、亜硝酸塩、窒化物、もしくは硫化物、またはそれらの水和物が、安価で入手容易であることから好ましい。特に水和物は、高純度かつ安価で、入手が容易であることから、更に好ましい。   As a reaction accelerator which is a compound containing a sulfur atom and / or a nitrogen atom in a compound, sulfate, nitrate, sulfite, nitrite, nitride, or sulfide, or a hydrate thereof is available at a low price. It is preferable because it is easy. In particular, hydrates are more preferable because they are highly pure, inexpensive and easily available.

特に、反応促進剤として硫酸塩または硝酸塩を用いる場合、反応促進剤が熱分解することで生成する酸化性の気体分子は、他の硫黄原子および/または窒素原子を含む気体と比べて、原料表面に吸着及び結合し、原子配列の乱れまたはイオン空位を形成する効果が高いため、反応を促進する効果が高い。   In particular, when sulfate or nitrate is used as a reaction accelerator, the oxidizing gas molecules generated by the thermal decomposition of the reaction accelerator are compared with other raw materials on the surface of the raw material as compared with gases containing other sulfur atoms and / or nitrogen atoms. It is highly effective in promoting the reaction because it has a high effect of adsorbing and binding to and forming disorder of atomic arrangement or forming ion vacancies.

さらに、反応促進剤として、硫酸塩または硝酸塩を用いると、原料混合物を焼成する工程において、反応促進剤に含まれる硫酸イオンおよび硝酸イオンが原料及び反応中間体の固相中に固溶することで、原料及び反応中間体の固相中では格子空位の形成やひずみの発生によってイオン拡散が容易となり、反応が促進される効果が高いと考えられる。なお、固溶の様式としては、置換固溶および侵入型の固溶が考えられる。   Furthermore, when sulfate or nitrate is used as a reaction accelerator, in the step of firing the raw material mixture, sulfate ions and nitrate ions contained in the reaction accelerator are dissolved in the solid phase of the raw material and reaction intermediate. In the solid phase of the raw material and the reaction intermediate, it is considered that ion diffusion is facilitated by formation of lattice vacancies and generation of strain, and the effect of promoting the reaction is high. In addition, as a solid solution mode, substitutional solid solution and interstitial solid solution can be considered.

特に、オリビン構造を有するリン酸遷移金属リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する場合、焼成工程において、硫酸イオンまたは硝酸イオンが、原料及び反応中間体の固相中でリン酸サイトを置換することができる。このため、固溶が進行し易く、高い反応促進効果を示す。   In particular, when producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium transition metal lithium compound having an olivine structure, sulfate ions or nitrate ions are phosphorous in the solid phase of the raw material and reaction intermediate in the firing step. Acid sites can be replaced. For this reason, solid solution is easy to proceed, and a high reaction promoting effect is exhibited.

反応促進剤として、M2を含有する化合物、または、それらの水和物[但し、M2はFe(II)、Co(II)、Mn(II)Cu(II)から選ばれる1種または2種以上である。]を用いると、M2のイオン半径が原料に含まれる元素のイオン半径と近いため、原料混合物を焼成する工程において、容易に原料および反応中間体に置換固溶することができる。反応促進剤に含まれるM2イオンが原料中に固溶することで、原料及び反応中間体の固相中で格子空位及び/または歪みの発生によってイオン拡散が容易となり、反応が促進される。
As a reaction accelerator, a compound containing M 2 or a hydrate thereof [provided that M 2 is one selected from Fe (II), Co (II), Mn (II) and Cu (II) or 2 or more types. ], Since the ionic radius of M 2 is close to the ionic radius of the element contained in the raw material, it can be easily substituted and dissolved in the raw material and the reaction intermediate in the step of firing the raw material mixture. When M 2 ions contained in the reaction accelerator are dissolved in the raw material, ion diffusion is facilitated by the generation of lattice vacancies and / or strains in the solid phase of the raw material and the reaction intermediate, and the reaction is promoted.

さらに、反応促進剤がきわめて安定な化合物である場合、反応速度の観点から、反応促進剤に含まれるM2が原料中に固溶することが困難となるため、反応促進剤は900℃以下で熱分解することが好ましい。 Furthermore, when the reaction accelerator is a very stable compound, it is difficult for the M 2 contained in the reaction accelerator to be dissolved in the raw material from the viewpoint of the reaction rate. Pyrolysis is preferred.

また、反応促進剤として、M2を含有する化合物を用いて、原料を混合して得られる混合物の組成比を調整することができる。例えば、M1を含み、硫黄原子および/または窒素原子を含まない水和物としてリン酸鉄(III)を用いて、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムであるリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する場合、用いるリン酸鉄(III)におけるモル比Fe/Pが、化学量論比である1を下回る値(1−x) [但し、0<x<1]をとることがある。このとき、M2を含有する化合物を適切な量(x)添加することで、一般式LiFe(1-x)2 xPO4で示されるオリビン構造を有するリン酸遷移金属リチウムを製造することができる。このような場合、純度の観点からは、M1とM2が同じ元素からなることが好ましい。 Further, as a reaction accelerator, with a compound containing M 2, it is possible to adjust the composition ratio of the mixture obtained by mixing raw materials. For example, a positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is lithium iron phosphate having an olivine structure using iron (III) phosphate as a hydrate containing M 1 and not containing a sulfur atom and / or a nitrogen atom In this case, the molar ratio Fe / P in the iron (III) phosphate to be used is less than the stoichiometric ratio of 1 (1-x) [where 0 <x <1]. At this time, a transition metal lithium phosphate having an olivine structure represented by the general formula LiFe (1-x) M 2 x PO 4 is produced by adding an appropriate amount (x) of a compound containing M 2. Can do. In such a case, M 1 and M 2 are preferably made of the same element from the viewpoint of purity.

2を含有する硫酸塩、もしくは硝酸塩、または、それらの水和物は、熱分解温度が800℃以下であり、焼成工程において、他の原料との反応によらず単独で熱分解して確実に気体を発生することができる点からも好ましい反応促進剤である。 Sulfates, nitrates or their hydrates containing M 2 have a thermal decomposition temperature of 800 ° C. or lower, and in the firing process, they are surely thermally decomposed independently of reaction with other raw materials. It is also a preferable reaction accelerator from the viewpoint that gas can be generated.

反応促進剤の添加量としては、リチウム含有化合物中のリチウム原子の含有量(mol)に対する、反応促進剤中の硫黄原子および窒素原子の含有量(mol)の割合が、0.1mol%以上、20mol%以下である。この割合が0.1mol%未満の場合、上記の効果が十分に得られず、20mol%を超える場合、反応促進剤および/または反応促進剤に由来する化合物がリチウム二次電池用正極活物質材料中に残留する重量比が高くなり、前記材料中の単位重量あたりの放電容量が低くなる。   As the addition amount of the reaction accelerator, the ratio of the sulfur atom and nitrogen atom content (mol) in the reaction accelerator to the lithium atom content (mol) in the lithium-containing compound is 0.1 mol% or more, It is 20 mol% or less. When this ratio is less than 0.1 mol%, the above effect cannot be obtained sufficiently. When it exceeds 20 mol%, the reaction accelerator and / or the compound derived from the reaction accelerator is a positive electrode active material for a lithium secondary battery. The weight ratio remaining inside becomes high, and the discharge capacity per unit weight in the material becomes low.

反応促進剤の添加量は、好ましくは、1mol%以上、10mol%以下であり、更に好ましくは、2mol%以上、5mol%以下である。   The addition amount of the reaction accelerator is preferably 1 mol% or more and 10 mol% or less, and more preferably 2 mol% or more and 5 mol% or less.

また、反応促進剤が、M2を含有する硫酸塩、硝酸塩もしくは硫化物、または、それらの水和物[但し、M2はFe(II)、Co(II)、Mn(II)Cu(II)、Mg(II)、Fe(III)またはNH 4 (I)から選ばれる1種または2種以上である。]である場合の添加量について以下に説明する。
Further, the reaction accelerator, sulfates containing M 2, nitrates, or sulfide, or a hydrate thereof [where, M 2 is Fe (II), Co (II ), Mn (II), Cu It is one or more selected from (II) , Mg (II), Fe (III) or NH 4 (I) . ] Will be described below.

層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物、または、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物であるリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する場合、原料を混合して混合物を得る工程(A)において、混合物中のリチウム原子の含有量(mol)に対するM1原子の含有量(mol)とM2原子の含有量(mol)の和の割合が、0.90以上、1.10以下である。この割合が0.90未満の場合、または、1.10を超える場合は、リチウム遷移金属複合酸化合物以外の不純物を含有している可能性が高くなり、リチウム二次電池用正極活物質材料中における単位重量当たりのリチウム遷移金属複合酸化合物の含有量が少なくなるため、良好な電池性能が得られにくいことがある。この割合は、好ましくは、0.95以上、1.05以下であり、更に好ましくは、0.97以上、1.03以下である。 When producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery that is a lithium transition metal composite oxide having a layered structure or a lithium transition metal phosphorus composite oxide having an olivine structure, a step of obtaining a mixture by mixing raw materials ( In A), the ratio of the sum of the content (mol) of M 1 atom and the content (mol) of M 2 atom to the content (mol) of lithium atom in the mixture is 0.90 or more and 1.10 or less It is. When this ratio is less than 0.90, or when it exceeds 1.10, there is a high possibility that impurities other than the lithium transition metal complex acid compound are contained, and in the positive electrode active material for the lithium secondary battery. Since the content of the lithium transition metal complex acid compound per unit weight in the battery is reduced, good battery performance may be difficult to obtain. This ratio is preferably 0.95 or more and 1.05 or less, and more preferably 0.97 or more and 1.03 or less.

また、スピネル構造のリチウム遷移金属複合酸化物であるリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する場合、工程(A)において、混合物中のリチウム原子の含有量(mol)に対するM1原子の含有量(mol)とM2原子の含有量(mol)の和の割合が、1.80以上、2.20以下である。この割合が1.80未満の場合、または、2.20を超える場合は、リチウム遷移金属複合酸化合物以外の不純物を含有している可能性が高くなり、リチウム二次電池用正極活物質材料中における単位重量当たりのリチウム遷移金属複合酸化合物の含有量が少なくなるため、良好な電池性能が得られにくいことがある。この割合は、好ましくは、1.90以上、 2.10以下であり、更に好ましくは、1.95以上、2.05以下である。 In the production of a positive electrode active material for lithium secondary batteries is a lithium transition metal composite oxide having a spinel structure, in step (A), containing the M 1 atom to the content of the lithium atoms in the mixture (mol) The ratio of the sum of the amount (mol) and the content (mol) of M 2 atoms is 1.80 or more and 2.20 or less. When this ratio is less than 1.80 or more than 2.20, the possibility of containing impurities other than the lithium transition metal complex acid compound is high, and in the positive electrode active material for lithium secondary battery Since the content of the lithium transition metal complex acid compound per unit weight in the battery is reduced, good battery performance may be difficult to obtain. This ratio is preferably 1.90 or more and 2.10 or less, and more preferably 1.95 or more and 2.05 or less.

また、原料としてリン酸塩を用いて、オリビン構造を有するリン酸遷移金属リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料を製造する場合、工程(A)において、混合物中のリン原子の含有量(mol)に対するM1原子の含有量(mol)とM2原子の含有量(mol)の和の割合が、0.90以上、1.10以下である。この割合が0.90未満の場合、または、1.10を超える場合は、オリビン構造を有するリン酸遷移金属リチウム化合物以外の不純物を含有している可能性が高くなり、リチウム二次電池用正極活物質材料中における単位重量当たりのオリビン構造を有するリン酸遷移金属リチウム化合物の含有量が少なくなるため、良好な電池性能が得られにくいことがある。この割合は、好ましくは、0.95以上、1.05以下であり、更に好ましくは、0.97以上、1.03以下である。 Moreover, when manufacturing the positive electrode active material material for lithium secondary batteries which is a phosphoric acid transition metal lithium compound which has an olivine structure using phosphate as a raw material, in step (A), the inclusion of phosphorus atoms in the mixture The ratio of the sum of the content (mol) of M 1 atoms and the content (mol) of M 2 atoms to the amount (mol) is 0.90 or more and 1.10 or less. When this ratio is less than 0.90 or exceeds 1.10, the possibility of containing impurities other than the lithium phosphate transition metal compound having an olivine structure is high, and the positive electrode for a lithium secondary battery Since the content of the lithium transition metal lithium compound having an olivine structure per unit weight in the active material is reduced, good battery performance may be difficult to obtain. This ratio is preferably 0.95 or more and 1.05 or less, and more preferably 0.97 or more and 1.03 or less.

本発明において用いられる加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料とは、加熱分解によって導電性炭素が生成され、生成した導電性炭素により正極活物質粒子表面を被覆することによって、高い電子伝導性を得ることができる材料である。   The carbon-containing material that generates conductive carbon by pyrolysis used in the present invention means that conductive carbon is generated by thermal decomposition, and the surface of the positive electrode active material particles is coated with the generated conductive carbon, thereby achieving high electronic conductivity. It is a material that can be obtained.

炭素含有材料としては、ビチューメン類、糖類、熱可塑性樹脂、脂肪族系炭化水素、脂肪族系アルコール、脂肪族系カルボン酸、脂環式炭化水素、脂環式アルコール、脂環式カルボン酸、天然材料である天然ワックス、天然樹脂、及び植物油等が挙げられるが、これらに特に限定するものではない。   Examples of carbon-containing materials include bitumens, saccharides, thermoplastic resins, aliphatic hydrocarbons, aliphatic alcohols, aliphatic carboxylic acids, alicyclic hydrocarbons, alicyclic alcohols, alicyclic carboxylic acids, natural Examples of the material include natural wax, natural resin, and vegetable oil, but the material is not particularly limited thereto.

これらの材料は、2種類以上の炭素含有材料を併用して使用することもできる。また、これらの炭素含有材料は、溶剤、水等の媒体中に溶解、また分散させて用いることもできる。   These materials can also be used in combination of two or more kinds of carbon-containing materials. Further, these carbon-containing materials can be used by being dissolved or dispersed in a medium such as a solvent or water.

ビチューメン類としては、天然アスファルト、原油の精製過程で得られる石油アスファルト、石炭の精製過程で得られるコールタール等が挙げられる。さらに、これらから得られるピッチ類及びレジン類等も含まれる。   Examples of the bitumen include natural asphalt, petroleum asphalt obtained in the crude oil refining process, coal tar obtained in the coal refining process, and the like. Furthermore, pitches and resins obtained from these are also included.

糖類としては、単糖、二糖、オリゴ糖、多糖が挙げられる。   Examples of the saccharide include monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides.

熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン類、アクリル樹脂類、ポリアミド類、ポリエステル類、ポリカーボネート類、ポリエーテル類、セルロース樹脂、合成ゴム等が挙げられる。又、これらの樹脂の変性体、混合物、又は共重合体でも良い。   Examples of the thermoplastic resin include polyolefins, acrylic resins, polyamides, polyesters, polycarbonates, polyethers, cellulose resins, and synthetic rubbers. Moreover, the modified body, mixture, or copolymer of these resin may be sufficient.

脂肪族系炭化水素及び脂環式炭化水素としては、特に限定するものではなく常温・常圧下で液体または固体であれば用いることができるが、炭素含有率及び取扱い易さ等の観点から炭素数10以上の炭化水素が好ましい。また、パラフィン、流動パラフィン、石油ワックス等の混合物も使用できる。   Aliphatic hydrocarbons and alicyclic hydrocarbons are not particularly limited and can be used as long as they are liquid or solid at normal temperature and pressure, but from the viewpoint of carbon content and ease of handling, the number of carbons. Ten or more hydrocarbons are preferred. Also, a mixture of paraffin, liquid paraffin, petroleum wax and the like can be used.

脂肪族系アルコール及び脂環式アルコールとしては、特に限定するものではなく常温・常圧下で液体または固体であれば用いることができるが、炭素含有率及び取扱い易さ等の観点から炭素数3以上、または2価以上のアルコールが好ましい。   Aliphatic alcohols and alicyclic alcohols are not particularly limited and can be used as long as they are liquid or solid at normal temperature and normal pressure. From the viewpoint of carbon content and ease of handling, the number of carbons is 3 or more. Or a dihydric or higher alcohol.

脂肪族系カルボン酸及び脂環式カルボン酸としては、特に限定するものではなく常温・常圧下で液体または固体であれば用いることができるが、炭素含有率及び取扱い易さ等の観点から炭素数5以上のカルボン酸が好ましい。   The aliphatic carboxylic acid and the alicyclic carboxylic acid are not particularly limited and can be used as long as they are liquid or solid at room temperature and normal pressure, but from the viewpoint of carbon content and ease of handling, the number of carbons. Five or more carboxylic acids are preferred.

天然材料としては、天然ワックス、天然樹脂、及び植物油等が挙げられ、これらを変性させて用いることもできる。天然ワックスとしては、植物系ワックスと鉱物系ワックスが挙げられる。天然樹脂としては、樹皮より分泌される樹液に含まれる不揮発性の固体または半固形体の物質や、樹木に寄生するラックカイガラムシが分泌する樹脂状物質等が挙げられる。   Examples of the natural material include natural wax, natural resin, vegetable oil, and the like, and these can be used after being modified. Examples of natural waxes include plant waxes and mineral waxes. Examples of the natural resin include non-volatile solid or semi-solid substances contained in the sap secreted from the bark, and resinous substances secreted by the scale insects parasitic on the tree.

加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料の添加量は、炭素含有材料によって最適値が異なり、加熱分解後のリチウム二次電池用正極活物質材料中における導電性炭素の含有率に合わせて秤量することが望ましい。導電性炭素の含有率としては、0.1重量%以上、30重量%以下、好ましくは0.5重量%以上、20重量%以下、更に好ましくは 1重量%以上、15重量%以下が望ましい。導電性炭素の含有率が0.1wt%未満の場合、電子伝導性が十分に得られず、30wt%を超える場合、生成する導電性炭素がリチウム二次電池用正極活物質材料中に占める重量比が高くなり、前記材料中の単位重量あたりの放電容量が低くなる。   The optimum amount of carbon-containing material that generates conductive carbon by pyrolysis varies depending on the carbon-containing material, and is adjusted to the conductive carbon content in the positive electrode active material for lithium secondary batteries after thermal decomposition. It is desirable to weigh. The content of the conductive carbon is 0.1% by weight or more and 30% by weight or less, preferably 0.5% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 1% by weight or more and 15% by weight or less. When the conductive carbon content is less than 0.1 wt%, sufficient electron conductivity is not obtained, and when it exceeds 30 wt%, the weight of the generated conductive carbon in the positive electrode active material for the lithium secondary battery The ratio increases and the discharge capacity per unit weight in the material decreases.

本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法は、リチウム含有化合物と、M1を含み、化合物中に硫黄原子および窒素原子を含まない水和物である遷移金属塩水和物[但し、M1はFe(II)、Fe(III)またはMn(IIである。]と、化合物中に硫黄原子および/または窒素原子を含む化合物である反応促進剤とを混合して混合物を得る工程(A)と、前記混合物を300℃以上900℃以下で焼成する工程(B)とを含んでいればよく、一つの方法に限定されるものではない。
The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention includes a lithium-containing compound and a transition metal salt hydrate which is a hydrate containing M 1 and containing no sulfur atom and nitrogen atom in the compound [however, , M 1 is Fe (II), Fe (III ) or Mn (II ) . And a reaction accelerator that is a compound containing a sulfur atom and / or a nitrogen atom in the compound to obtain a mixture (A), and a step of firing the mixture at 300 ° C. or more and 900 ° C. or less (B ) And is not limited to one method.

本発明の製造方法においては、導電性成分で二次電池用正極活物質材料の表面の一部または全部を被覆する工程を含んでもよく、具体的には、導電性粒子で被覆する方法、粒子状でない導電性炭素で被覆する方法等が挙げられる。しかし、被覆の均一さの観点から、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料を添加することで、二次電池用正極活物質材料の表面の一部または全部を、炭素で被覆する工程を含む方法が好ましい。更に、製造コストの観点からは、工程(A)において加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料を添加する方法がより好ましい。   The production method of the present invention may include a step of coating part or all of the surface of the positive electrode active material for secondary battery with a conductive component. Specifically, the method of coating with conductive particles, particles For example, a method of coating with conductive carbon that is not in the shape of a film. However, from the viewpoint of coating uniformity, a step of coating a part or all of the surface of the positive electrode active material for secondary battery with carbon by adding a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition. Is preferred. Furthermore, from the viewpoint of production cost, a method of adding a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition in the step (A) is more preferable.

本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法の一つとしては、リチウム遷移金属複合酸化物を合成する場合、リチウム含有化合物と、遷移金属塩水和物と、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料と、反応促進剤とを混合して混合物とする工程と、前記混合物を加熱し反応させる工程とを含む方法が挙げられる。   As one method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention, when synthesizing a lithium transition metal composite oxide, a lithium-containing compound, a transition metal salt hydrate, and conductive carbon by thermal decomposition are used. A method including a step of mixing a carbon-containing material that generates a reaction accelerator with a reaction accelerator, and a step of heating and reacting the mixture.

該製造方法では、加熱時にリチウム遷移金属複合酸化物の生成反応と、炭素含有材料の熱分解による導電性炭素の生成反応が同時に進行し、最終的に導電性炭素が表面に処理されたリチウム遷移金属複合酸化物が得られる。   In this production method, a lithium transition metal composite oxide formation reaction during heating and a conductive carbon formation reaction by pyrolysis of a carbon-containing material proceed simultaneously, and finally a lithium transition in which conductive carbon is treated on the surface. A metal composite oxide is obtained.

又、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法の一つとして、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物を合成する場合は、リチウム含有化合物と、遷移金属塩水和物と、リン含有化合物と、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料とを混合して混合物とする工程と、前記混合物を加熱し反応させる工程とを含む製造方法が挙げられる。   Further, as one of the methods for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention, when a lithium transition metal phosphorus composite oxide having an olivine structure is synthesized, a lithium-containing compound and a transition metal salt hydrate And a production method including a step of mixing a phosphorus-containing compound and a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition to form a mixture, and a step of heating and reacting the mixture.

該製造方法では、加熱時にオリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物の生成反応と、炭素含有材料の熱分解による導電性炭素の生成反応が同時に進行し、最終的に導電性炭素が表面に処理されたオリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物が得られる。   In this production method, the formation reaction of the lithium transition metal phosphorus-based composite oxide having an olivine structure during heating and the formation reaction of conductive carbon by thermal decomposition of the carbon-containing material proceed at the same time, and finally the conductive carbon becomes the surface. Thus, a lithium transition metal phosphorus-based composite oxide having an olivine structure treated in the above manner can be obtained.

オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物に関しては、従来、炭素被覆処理工程または原料の無水化処理として、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物を合成する工程とは別の焼成工程が必要となる課題があったが、該製造方法によれば、特段の処理を必要としないため、製造工程を簡略化することができる。   Regarding lithium transition metal phosphorus-based composite oxides having an olivine structure, conventionally, firing is performed separately from the step of synthesizing a lithium transition metal phosphorus-based composite oxide having an olivine structure as a carbon coating treatment step or a raw material dehydration treatment. Although there existed the subject that a process was needed, according to this manufacturing method, since a special process is not required, a manufacturing process can be simplified.

特に、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムに関しては、他のリチウム遷移金属複合酸化物に比べて、原料コストに比べてプロセスコストの割合が大きい課題があったことから、本発明の製造方法によって、大きく製造コストを削減できる。   In particular, for lithium iron phosphate having an olivine structure, compared to other lithium transition metal composite oxides, there was a problem that the ratio of the process cost compared to the raw material cost, the production method of the present invention, The manufacturing cost can be greatly reduced.

更に、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法の一つとして、リチウム遷移金属複合酸化物を合成する場合、リチウム含有化合物と、遷移金属塩水和物と、反応促進剤とを混合して混合物とする工程と、前記混合物を加熱し反応させたあと、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料と混合して混合物とする工程と、前記混合物を加熱し反応させる工程とを含む方法が挙げられる。   Furthermore, as one of the methods for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention, when a lithium transition metal composite oxide is synthesized, a lithium-containing compound, a transition metal salt hydrate, and a reaction accelerator are included. A step of mixing into a mixture; a step of heating and reacting the mixture; and a step of mixing with a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition to form a mixture; and a step of heating and reacting the mixture. The method containing is mentioned.

更に、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法の一つとして、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物を合成する場合は、リチウム含有化合物と、遷移金属塩水和物と、リン含有化合物と、反応促進剤とを混合して混合物とする工程と、前記混合物を加熱し反応させたあと、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料と混合して混合物とする工程と、前記混合物を加熱し反応させる工程とを含む方法が挙げられる。   Furthermore, as one of the methods for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention, when a lithium transition metal phosphorus composite oxide having an olivine structure is synthesized, a lithium-containing compound and a transition metal salt hydrate And a step of mixing a phosphorus-containing compound and a reaction accelerator to form a mixture, and after heating and reacting the mixture, the mixture is mixed with a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition to form a mixture. The method of including a process and the process of heating and reacting the said mixture is mentioned.

更に、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法の一つとして、リチウム遷移金属複合酸化物を合成する場合、リチウム含有化合物と、遷移金属塩水和物と、反応促進剤とを混合して混合物とする工程と、前記混合物を加熱し反応させたあと、乾式または湿式処理によって導電性粒子で被覆させる工程とを含む方法が挙げられる。   Furthermore, as one of the methods for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention, when a lithium transition metal composite oxide is synthesized, a lithium-containing compound, a transition metal salt hydrate, and a reaction accelerator are included. Examples of the method include a step of mixing into a mixture and a step of heating and reacting the mixture and then coating with conductive particles by a dry or wet process.

ここで、導電性粒子とは、リチウム遷移金属複合酸化物と複合化させることで、高い電子伝導性を得ることができる材料である。導電性粒子としては、炭素粒子、金属粒子、金属酸化物粒子等が挙げられるが、なかでも、導電性が高く、電池性能への影響も少なく、コスト的にも安価な炭素粒子が最も好ましい材料種である。また、2種類以上の導電性粒子を併用して使用することもできる。   Here, the conductive particles are materials that can obtain high electron conductivity by being combined with a lithium transition metal composite oxide. Examples of the conductive particles include carbon particles, metal particles, metal oxide particles, etc. Among them, the most preferable material is carbon particles having high conductivity, little influence on battery performance, and low cost. It is a seed. Two or more kinds of conductive particles can be used in combination.

炭素粒子としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではないが、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、及びフラーレン等を単独で、若しくは2種類以上併せて使用することができる。導電性、入手の容易さ、及びコスト面から、カーボンブラックの使用が好ましい。   The carbon particles are not particularly limited as long as they are conductive carbon materials, but it is possible to use carbon black, carbon nanotubes, carbon nanofibers, fullerenes, etc. alone or in combination of two or more. it can. From the viewpoint of conductivity, availability, and cost, it is preferable to use carbon black.

更に、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法の一つとして、オリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物を合成する場合、リチウム含有化合物と、遷移金属塩水和物と、リン含有化合物と、反応促進剤とを混合して混合物とする工程(A)と、前記混合物を加熱し反応させたあと、乾式または湿式処理によって導電性粒子で被覆させる工程(B)とを含む方法が挙げられる。   Furthermore, as one of the methods for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention, when a lithium transition metal phosphorus composite oxide having an olivine structure is synthesized, a lithium-containing compound, a transition metal salt hydrate, A step (A) in which a phosphorus-containing compound and a reaction accelerator are mixed to form a mixture, and a step (B) in which the mixture is heated and reacted and then coated with conductive particles by a dry or wet process. The method of including is mentioned.

具体的に、遷移金属塩水和物、リチウム含有化合物、および反応促進剤を混合する工程(A)、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料を混合する工程、または、導電性粒子を被覆する工程で使用する装置としては、以下のような乾式処理機や湿式処理機が挙げられる。   Specifically, the step (A) of mixing the transition metal salt hydrate, the lithium-containing compound, and the reaction accelerator, the step of mixing the carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition, or coating the conductive particles Examples of the apparatus used in the process include the following dry processing machines and wet processing machines.

乾式処理機としては、例えば、
2本ロールや3本ロール等のロールミル、ヘンシェルミキサーやスーパーミキサー等の高速攪拌機、マイクロナイザーやジェットミル等の流体エネルギー粉砕機、アトライター、ホソカワミクロン社製粒子複合化装置「ナウタミキサ」、「サイクロミックス」、「ナノキュア」、「ノビルタ」、「メカノフュージョン」、奈良機械製作所社製粉体表面改質装置「ハイブリダイゼーションシステム」、「メカノマイクロス」、「ミラーロ」等が挙げられる。
As a dry processing machine, for example,
Roll mills such as 2-roll and 3-roll, high-speed stirrers such as Henschel mixer and super mixer, fluid energy pulverizers such as micronizer and jet mill, attritor, particle compounding device “Nauta mixer” manufactured by Hosokawa Micron, “cyclomix” ”,“ Nanocure ”,“ Nobilta ”,“ Mechanofusion ”, powder surface modification device“ Hybridization system ”,“ Mechanomicros ”,“ Miraro ”, etc. manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.

また、乾式処理機を使用する際、母体となる原料粉体に、他の原料を粉体のまま直接添加しても良いが、より均一な混合物を作製するために、前もって他の原料を少量の溶媒に溶解、又、分散させておき、母体となる原料粉体の凝集粒子を解しながら添加する方法が好ましい。更に、処理効率を上げるために、加温することが好ましい場合もある。   In addition, when using a dry processing machine, other raw materials may be added directly to the raw material powder as a base material, but in order to produce a more uniform mixture, a small amount of other raw materials is used in advance. It is preferable to add it while dissolving or dispersing in the above solvent and dissolving the agglomerated particles of the raw material powder as the base material. Furthermore, it may be preferable to heat in order to increase the processing efficiency.

加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料の中には、常温では固体であるが、融点や軟化点が100℃未満と低い材料があり、こういった材料を用いる場合、常温で混合するより、加温下で溶融させて混合する方がより均一に混合できる場合もある。   Among the carbon-containing materials that generate conductive carbon by thermal decomposition, there are materials that are solid at room temperature, but have a low melting point and softening point of less than 100 ° C. When using such materials, they are mixed at room temperature. In some cases, it is possible to mix more uniformly by melting and mixing under heating.

湿式処理機としては、例えば、
ディスパー、ホモミキサー、若しくはプラネタリーミキサー等のミキサー類;
エム・テクニック社製「クレアミックス」、若しくはPRIMIX社製「フィルミックス」等のホモジナイザー類;
ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、若しくはコボールミル等のメディア型分散機;
湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、若しくは奈良機械社製「マイクロス」等のメディアレス分散機;
又は、その他ロールミル、ニーダー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。又、湿式処理機としては、装置からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。
As a wet processing machine, for example,
Mixers such as dispersers, homomixers, or planetary mixers;
Homogenizers such as “Clairemix” manufactured by M Technique or “Fillmix” manufactured by PRIMIX;
Media-type dispersers such as paint conditioners (manufactured by Red Devil), ball mills, sand mills (such as “Dynomill” manufactured by Shinmaru Enterprises), attritors, pearl mills (such as “DCP mill” manufactured by Eirich), or coball mills;
Wet jet mill (“Genus PY” manufactured by Genus, “Starburst” manufactured by Sugino Machine, “Nanomizer” manufactured by Nanomizer, etc.) “Claire SS-5” manufactured by M Technique, or “Micros manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.” Medialess dispersers such as
Other examples include, but are not limited to, roll mills and kneaders. Moreover, it is preferable to use what performed the metal mixing prevention process from an apparatus as a wet processing machine.

例えば、メディア型分散機を使用する場合は、アジテーター及びベッセルがセラミック製又は樹脂製の分散機を使用する方法や、金属製アジテーター及びベッセル表面をタングステンカーバイド溶射や樹脂コーティング等の処理をした分散機を用いることが好ましい。そして、メディアとしては、ガラスビーズ、又は、ジルコニアビーズ、若しくはアルミナビーズ等のセラミックビーズを用いることが好ましい。又、ロールミルを使用する場合についても、セラミック製ロールを用いることが好ましい。分散装置は、1種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。   For example, when using a media-type disperser, a disperser in which the agitator and vessel are made of a ceramic or resin disperser, or the surface of the metal agitator and vessel is treated with tungsten carbide spraying or resin coating. Is preferably used. And as a medium, it is preferable to use ceramic beads, such as glass beads, zirconia beads, or alumina beads. Moreover, also when using a roll mill, it is preferable to use a ceramic roll. Only one type of dispersion device may be used, or a plurality of types of devices may be used in combination.

また、各原料の溶媒への濡れ性、分散性を向上させるために、一般的な顔料分散剤を一緒に添加し、分散、混合することができる。   Moreover, in order to improve the wettability and dispersibility of each raw material in a solvent, a general pigment dispersant can be added together and dispersed and mixed.

本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法において、焼成工程(B)における加熱温度に関しては、原料によって異なるものであるが、300〜900℃、好ましくは450〜800℃であることが望ましい。   In the method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention, the heating temperature in the firing step (B) varies depending on the raw materials, but is 300 to 900 ° C, preferably 450 to 800 ° C. Is desirable.

焼成工程(B)における加熱温度が300℃を下回る場合、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料の熱分解が生じにくく、導電性炭素が生成しにくいことがある。一方、加熱温度が900℃を超える場合、炭素含有材料の熱分解により生成された導電性炭素が燃焼により消失し易くなり、更に目的とするオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物以外の電池性能を低下させる酸化鉄やリン化鉄などの不純物が生成されやすくなることがある。   When the heating temperature in a baking process (B) is less than 300 degreeC, the thermal decomposition of the carbon containing material which produces | generates conductive carbon by heat decomposition does not arise easily, and conductive carbon may be hard to produce | generate. On the other hand, when the heating temperature exceeds 900 ° C., the conductive carbon generated by the pyrolysis of the carbon-containing material is easily lost by combustion, and further battery performance other than the target lithium iron phosphate compound having an olivine structure is achieved. Impurities such as reduced iron oxide and iron phosphide are likely to be generated.

更に、焼成工程(B)における雰囲気に関しては、目的とするリチウム二次電池用正極活物質材料によって異なるものであるが、空気雰囲気、窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気、水素が含有された還元性ガス雰囲気などが挙げられる。   Furthermore, the atmosphere in the firing step (B) varies depending on the target positive electrode active material for the lithium secondary battery, but it is an air atmosphere, an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon, and a reduction containing hydrogen. A gas atmosphere.

特に、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料を用いる場合、酸素により容易に燃焼し消失しやすいため、効率的に導電性炭素を生成させるためには、酸素をできる限り含まない不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。   In particular, when using a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition, it is easy to burn and disappear easily with oxygen. Therefore, in order to efficiently generate conductive carbon, it is inert that contains as little oxygen as possible. It is preferable to carry out in a gas atmosphere or a reducing gas atmosphere.

また、製造するリチウム二次電池用正極活物質材料がオリビン構造を有するリチウム遷移金属リン系複合酸化物である場合においても、遷移金属が酸素により容易に酸化し目的と異なるリチウム遷移金属リン系複合酸化物が生成される可能性があるため、酸素をできる限り含まない不活性ガス雰囲気や還元性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。   In addition, even when the positive electrode active material for the lithium secondary battery to be manufactured is a lithium transition metal phosphorus composite oxide having an olivine structure, the transition metal is easily oxidized by oxygen and the lithium transition metal phosphorus composite is different from the intended purpose. Since oxides may be generated, it is preferable to carry out in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere that does not contain oxygen as much as possible.

次に、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料を用いてなる電極について説明する。   Next, an electrode using the positive electrode active material for a lithium secondary battery in the present invention will be described.

電極に関しては、集電体上に、少なくとも本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料と、バインダーで構成される電極合剤が塗工されたものである。更に、電極の導電性を向上させるために、電極合剤中に導電助剤を添加することもできる。ちなみに、集電体としては、正極にアルミニウム箔を用いることが好ましい。   Regarding the electrode, an electrode mixture composed of at least a positive electrode active material for a lithium secondary battery and a binder in the present invention is coated on a current collector. Furthermore, in order to improve the electroconductivity of an electrode, a conductive support agent can also be added in an electrode mixture. Incidentally, it is preferable to use an aluminum foil for the positive electrode as the current collector.

本発明における電極を構成する電極合剤中の組成比率は、以下の通りである。   The composition ratio in the electrode mixture which comprises the electrode in this invention is as follows.

リチウム二次電池用正極活物質材料の組成比率は、電極合剤中70重量%以上、99.0重量%以下、好ましくは80重量%以上、95重量%以下で使用することが望ましい。リチウム二次電池用正極活物質材料の組成比率が70重量%を下回ると、十分な導電性、放電容量を得ることが難しくなる場合があり、98.5重量%を超えると、バインダーの割合が低下するため、集電体への密着性が低下し、リチウム二次電池用正極活物質材料が脱離しやすくなる場合がある。   The composition ratio of the positive electrode active material for a lithium secondary battery is desirably 70% by weight or more and 99.0% by weight or less, preferably 80% by weight or more and 95% by weight or less in the electrode mixture. When the composition ratio of the positive electrode active material for a lithium secondary battery is less than 70% by weight, it may be difficult to obtain sufficient conductivity and discharge capacity. When the composition ratio exceeds 98.5% by weight, the ratio of the binder is increased. Therefore, the adhesion to the current collector may be reduced, and the positive electrode active material for the lithium secondary battery may be easily detached.

バインダーの組成比率は、電極合剤中1重量%以上、10重量%以下、好ましくは2重量%以上、8重量%以下で使用することが望ましい。バインダーの組成比率が1重量%を下回ると、結着性が低下するため、集電体からリチウム二次電池用正極活物質材料や導電助剤が脱離しやすくなる場合があり、10重量%を超えると、リチウム二次電池用正極活物質材料の割合が低下するため、電池性能の低下に繋がる場合がある。   The composition ratio of the binder is desirably 1 to 10% by weight, preferably 2 to 8% by weight in the electrode mixture. When the composition ratio of the binder is less than 1% by weight, the binding property is lowered, so that the positive electrode active material for the lithium secondary battery and the conductive assistant may be easily detached from the current collector. When it exceeds, since the ratio of the positive electrode active material material for lithium secondary batteries will fall, it may lead to the fall of battery performance.

導電助剤の組成比率は、電極合剤中0.5重量%以上、25重量%以下、好ましくは1.0重量%以上、15重量%以下で使用することが望ましい。導電助剤の組成比率が、0.5重量%を下回ると、十分な導電性を得ることが難しくなる場合があり、25重量%を超えると、電池性能に大きく関与するリチウム二次電池用正極活物質材料の割合が低下するため、放電容量が低下する等の問題が発生する場合がある。   The composition ratio of the conductive assistant is desirably 0.5% by weight or more and 25% by weight or less, preferably 1.0% by weight or more and 15% by weight or less in the electrode mixture. If the composition ratio of the conductive assistant is less than 0.5% by weight, it may be difficult to obtain sufficient conductivity. If the composition ratio exceeds 25% by weight, the positive electrode for a lithium secondary battery that greatly contributes to battery performance. Since the proportion of the active material decreases, problems such as a decrease in discharge capacity may occur.

本発明における電極を構成する電極合剤に使用されるバインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、カルボキシルメチルセルロース等のセルロース樹脂、スチレン−ブタジエンゴムやフッ素ゴム等の合成ゴム、ポリアニリンやポリアセチレン等の導電性樹脂等が挙げられる。又、これらの樹脂の変性体、混合物、又は共重合体でも良い。   As the binder used in the electrode mixture constituting the electrode in the present invention, for example, acrylic resin, polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, phenoxy resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, acrylic resin, Examples thereof include cellulose resins such as formaldehyde resin, silicon resin, fluorine resin, and carboxymethyl cellulose, synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber and fluorine rubber, and conductive resins such as polyaniline and polyacetylene. Moreover, the modified body, mixture, or copolymer of these resin may be sufficient.

具体的には、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、及びビニルピロリドン等を構成単位として含む共重合体が挙げられる。   Specifically, ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, acrylic acid, acrylic ester, methacrylic acid, methacrylic ester, acrylonitrile, styrene, vinyl butyral, vinyl acetal, vinyl pyrrolidone, etc. Examples thereof include a copolymer contained as a structural unit.

特に、耐性面から分子内にフッ素原子を有する高分子化合物、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、及びポリテトラフルオロエチレン等の使用が好ましい。   In particular, the use of a polymer compound having a fluorine atom in the molecule, such as polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, and polytetrafluoroethylene, is preferable from the viewpoint of resistance.

又、バインダーとしてのこれらの樹脂類の重量平均分子量は、10,000〜1,000,000が好ましい。分子量が小さいとバインダーの耐性が低下することがある。分子量が大きくなるとバインダーの耐性は向上するものの、バインダー自体の粘度が高くなり作業性が低下するとともに、凝集剤として働き、合剤成分が著しく凝集してしまうことがある。   The weight average molecular weight of these resins as a binder is preferably 10,000 to 1,000,000. When the molecular weight is small, the resistance of the binder may decrease. When the molecular weight is increased, the resistance of the binder is improved, but the viscosity of the binder itself is increased, the workability is lowered, and it acts as an aggregating agent.

本発明における電極を構成する電極合剤に使用される導電助剤としては、炭素材料が最も好ましい。炭素材料としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではないが、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンファイバー、及びフラーレン等を単独で、若しくは2種類以上併せて使用することができる。導電性、入手の容易さ、及びコスト面から、カーボンブラックの使用が好ましい。   A carbon material is most preferable as the conductive additive used in the electrode mixture constituting the electrode in the present invention. The carbon material is not particularly limited as long as it is a conductive carbon material, but graphite, carbon black, carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon fiber, fullerene, etc. alone or in combination of two or more. Can be used. From the viewpoint of conductivity, availability, and cost, it is preferable to use carbon black.

カーボンブラックとしては、気体若しくは液体の原料を反応炉中で連続的に熱分解し製造するファーネスブラック、特にエチレン重油を原料としたケッチェンブラック、原料ガスを燃焼させて、その炎をチャンネル鋼底面にあて急冷し析出させたチャンネルブラック、ガスを原料とし燃焼と熱分解を周期的に繰り返すことにより得られるサーマルブラック、及び、特にアセチレンガスを原料とするアセチレンブラック等の各種のものを単独で、若しくは2種類以上併せて使用することができる。又、通常行われている酸化処理されたカーボンブラックや、中空カーボン等も使用できる。   Carbon black is a furnace black produced by continuously pyrolyzing a gas or liquid raw material in a reactor, especially ketjen black using ethylene heavy oil as a raw material. Channel black rapidly cooled and precipitated, thermal black obtained by periodically repeating combustion and thermal decomposition using gas as a raw material, and various types such as acetylene black using acetylene gas as a raw material alone, Or two or more types can be used together. Ordinarily oxidized carbon black, hollow carbon and the like can also be used.

カーボンの酸化処理は、カーボンを空気中で高温処理したり、硝酸や二酸化窒素、オゾン等で二次的に処理したりすることより、例えばフェノール基、キノン基、カルボキシル基、カルボニル基の様な酸素含有極性官能基をカーボン表面に直接導入(共有結合)する処理であり、カーボンの分散性を向上させるために一般的に行われている。しかしながら、官能基の導入量が多くなる程カーボンの導電性が低下することが一般的であるため、酸化処理をしていないカーボンの使用が好ましい。   The oxidation treatment of carbon is performed by treating carbon at a high temperature in the air or by secondary treatment with nitric acid, nitrogen dioxide, ozone, etc., for example, such as phenol group, quinone group, carboxyl group, carbonyl group. This is a treatment for directly introducing (covalently bonding) an oxygen-containing polar functional group to the carbon surface, and is generally performed to improve the dispersibility of carbon. However, since it is common for the conductivity of carbon to fall, so that the introduction amount of a functional group increases, it is preferable to use the carbon which has not been oxidized.

用いるカーボンブラックの比表面積は、値が大きいほど、カーボンブラック粒子どうしの接触点が増えるため、電極の内部抵抗を下げるのに有利となる。具体的には、ガス吸着分析による窒素吸着量から求められるBET比表面積で、20m2/g以上、1500m2/g以下、好ましくは50m2/g以上、1500m2/g以下、更に好ましくは100m2/g以上、1500m2/g以下のものを使用することが望ましい。BET比表面積が20m2/gを下回るカーボンブラックを用いると、十分な導電性を得ることが難しくなる場合があり、1500m2/gを超えるカーボンブラックは、市販材料での入手が困難となる場合がある。 As the specific surface area of the carbon black used increases, the number of contact points between the carbon black particles increases, which is advantageous in reducing the internal resistance of the electrode. Specifically, the BET specific surface area determined from the amount of nitrogen adsorbed by gas adsorption analysis is 20 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, preferably 50 m 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less, more preferably 100 m. It is desirable to use a thing of 2 / g or more and 1500 m 2 / g or less. When carbon black having a BET specific surface area of less than 20 m 2 / g is used, it may be difficult to obtain sufficient conductivity, and carbon black of more than 1500 m 2 / g may be difficult to obtain from commercially available materials. There is.

又、用いるカーボンブラックの粒径は、一次粒子径で0.005〜1μmが好ましく、特に、0.01〜0.2μmが好ましい。ただし、ここでいう一次粒子径とは、SEM(走査型電子顕微鏡)、又はTEM(透過型電子顕微鏡)で測定された粒子径を平均したものである。   Moreover, the particle size of the carbon black to be used is preferably 0.005 to 1 μm, and particularly preferably 0.01 to 0.2 μm in terms of primary particle size. However, the primary particle diameter referred to here is an average of particle diameters measured by SEM (scanning electron microscope) or TEM (transmission electron microscope).

市販のカーボンブラックとしては、例えば、トーカブラック#4300、#4400、#4500、及び#5500等の東海カーボン社製ファーネスブラック;
プリンテックスL等のデグサ社製ファーネスブラック;
Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、5000ULT
RA、Conductex SC ULTRA、975 ULTRA、PUER BLACK100、115、及び205等のコロンビヤン社製ファーネスブラック;
#2350、#2400B、#2600B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、及び#5400B等の三菱化学社製ファーネスブラック;
MONARCH1400、1300、900、VulcanXC−72R、及びBlackPearls2000等のキャボット社製ファーネスブラック;
Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、及びSuperP−Li等のTIMCAL社製ファーネスブラック;
ケッチェンブラックEC−300J、及びEC−600JD等のアクゾ社製ケッチェンブラック; 並びに、
デンカブラック、デンカブラックHS−100、FX−35等の電気化学工業社製アセチレンブラック等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Examples of commercially available carbon black include furnace blacks manufactured by Tokai Carbon Corporation such as Toka Black # 4300, # 4400, # 4500, and # 5500;
Furnace Black made by Degussa such as Printex L;
Raven 7000, 5750, 5250, 5000 ULTRA III, 5000 ULT
Furnace black made by Colombian, such as RA, Conductex SC ULTRA, 975 ULTRA, PUER BLACK100, 115, and 205;
# 2350, # 2400B, # 2600B, # 30050B, # 3030B, # 3230B, # 3350B, # 3400B, and # 5400B furnace black manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation;
Furnace black from Cabot, such as MONARCH 1400, 1300, 900, Vulcan XC-72R, and Black Pearls 2000;
Furnace black manufactured by TIMCAL, such as Ensaco 250G, Ensaco 260G, Ensaco 350G, and SuperP-Li;
Ketjen Black EC-300J, Akzo Ketjen Black, such as EC-600JD;
Although acetylene black by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., such as Denka Black, Denka Black HS-100, and FX-35, is mentioned, it is not limited to these.

電極の作成方法に関しては、何かに限定されるものではないが、例えば、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料と、導電助剤と、バインダーを溶媒中に分散混合させ合剤ペーストを調整したあと、アルミニウム箔などの集電体に塗工し、乾燥することにより作成される。   The method for producing the electrode is not limited to anything, but for example, a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention, a conductive additive, and a mixture paste in which a binder is dispersed and mixed in a solvent. After adjusting the thickness, it is prepared by coating a current collector such as an aluminum foil and drying.

リチウム二次電池用正極活物質材料と、導電助剤と、バインダーを溶媒中に分散混合させ合剤ペーストを調整する場合、顔料分散等に通常用いられている分散機が使用できる。   When preparing a mixture paste by dispersing and mixing a positive electrode active material for a lithium secondary battery, a conductive additive, and a binder in a solvent, a disperser that is usually used for pigment dispersion or the like can be used.

例えば、ディスパー、ホモミキサー、若しくはプラネタリーミキサー等のミキサー類;
エム・テクニック社製「クレアミックス」、若しくはPRIMIX社「フィルミックス」等のホモジナイザー類;
ペイントコンディショナー(レッドデビル社製)、ボールミル、サンドミル(シンマルエンタープライゼス社製「ダイノミル」等)、アトライター、パールミル(アイリッヒ社製「DCPミル」等)、若しくはコボールミル等のメディア型分散機;
湿式ジェットミル(ジーナス社製「ジーナスPY」、スギノマシン社製「スターバースト」、ナノマイザー社製「ナノマイザー」等)、エム・テクニック社製「クレアSS−5」、若しくは奈良機械社製「マイクロス」等のメディアレス分散機;
又は、その他ロールミル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。又、分散機としては、分散機からの金属混入防止処理を施したものを用いることが好ましい。
For example, mixers such as dispersers, homomixers, or planetary mixers;
Homogenizers such as “Clairemix” manufactured by M Technique, or “Fillmix” of PRIMIX;
Media-type dispersers such as paint conditioners (manufactured by Red Devil), ball mills, sand mills (such as “Dynomill” manufactured by Shinmaru Enterprises), attritors, pearl mills (such as “DCP mill” manufactured by Eirich), or coball mills;
Wet jet mill (“Genus PY” manufactured by Genus, “Starburst” manufactured by Sugino Machine, “Nanomizer” manufactured by Nanomizer, etc.) “Claire SS-5” manufactured by M Technique, or “Micros manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.” Medialess dispersers such as
Alternatively, other examples include a roll mill, but are not limited thereto. Further, as the disperser, it is preferable to use a disperser that has been subjected to a metal mixing prevention treatment from the disperser.

例えば、メディア型分散機を使用する場合は、アジテーター及びベッセルがセラミック製又は樹脂製の分散機を使用する方法や、金属製アジテーター及びベッセル表面をタングステンカーバイド溶射や樹脂コーティング等の処理をした分散機を用いることが好ましい。そして、メディアとしては、ガラスビーズ、又は、ジルコニアビーズ、若しくはアルミナビーズ等のセラミックビーズを用いることが好ましい。又、ロールミルを使用する場合についても、セラミック製ロールを用いることが好ましい。分散装置は、1種のみを使用しても良いし、複数種の装置を組み合わせて使用しても良い。   For example, when using a media-type disperser, a disperser in which the agitator and vessel are made of a ceramic or resin disperser, or the surface of the metal agitator and vessel is treated with tungsten carbide spraying or resin coating. Is preferably used. And as a medium, it is preferable to use ceramic beads, such as glass beads, zirconia beads, or alumina beads. Moreover, also when using a roll mill, it is preferable to use a ceramic roll. Only one type of dispersion device may be used, or a plurality of types of devices may be used in combination.

合剤ペーストを作成する際に使用する溶媒としては、例えば、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、アミノアルコール類、アミン類、ケトン類、カルボン酸アミド類、リン酸アミド類、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類、及び水等が挙げられる。   Solvents used in preparing the mixture paste include, for example, alcohols, glycols, cellosolves, amino alcohols, amines, ketones, carboxylic acid amides, phosphoric acid amides, sulfoxides, carboxylic acid Examples include esters, phosphate esters, ethers, nitriles, and water.

バインダー樹脂の溶解性や、導電助剤である炭素材料の分散安定性を得るためには、極性の高い溶媒を使用することが好ましい。   In order to obtain the solubility of the binder resin and the dispersion stability of the carbon material as the conductive auxiliary agent, it is preferable to use a highly polar solvent.

例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、及びN,N−ジエチルアセトアミド等の様な窒素をジアルキル化したアミド系溶剤、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチル燐酸トリアミド、並びに、ジメチルスルホキシド等が挙げられるが、これらに限定されない。二種類以上を併用することもできる。   For example, N-methyl-2-pyrrolidone, an amide solvent obtained by dialkylating nitrogen such as N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N, N-diethylacetamide , Hexamethylphosphoric triamide, and dimethyl sulfoxide, but are not limited thereto. Two or more types can be used in combination.

次に、本発明におけるリチウム二次電池用正極活物質材料を用いた電極を、正極として備えてなるリチウム二次電池について説明する。   Next, a lithium secondary battery provided with an electrode using the positive electrode active material for a lithium secondary battery according to the present invention as a positive electrode will be described.

リチウム二次電池は、集電体上に正極合剤層を有する正極と、集電体上に負極合剤層を有する負極と、リチウムを含む電解質とを具備する。前記正極合剤層と前記集電体との間や、前記負極合剤層と前記集電体との間には、電極下地層が形成されていてもよい。   The lithium secondary battery includes a positive electrode having a positive electrode mixture layer on a current collector, a negative electrode having a negative electrode mixture layer on the current collector, and an electrolyte containing lithium. An electrode base layer may be formed between the positive electrode mixture layer and the current collector or between the negative electrode mixture layer and the current collector.

電極について、使用する集電体の材質や形状は特に限定されず、材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、又はステンレス等の金属や合金が用いられるが、特に正極材料としてはアルミニウムが、負極材料としては銅が、好ましい。又、形状としては、一般的には平板上の箔が用いられるが、表面を粗面化したものや、穴あき箔状のもの、及びメッシュ状のものも使用できる。   For the electrode, the material and shape of the current collector to be used are not particularly limited, and as the material, a metal or an alloy such as aluminum, copper, nickel, titanium, or stainless steel is used. Copper is preferred as the negative electrode material. As the shape, a flat plate foil is generally used, but a roughened surface, a perforated foil shape, and a mesh shape can also be used.

集電体上に電極下地層を形成する方法としては、導電性材料であるカーボンブラックとバインダー成分を溶剤中に分散させた電極下地ペーストを電極集電体に塗布、乾燥する方法が挙げられる。電極下地層の膜厚としては、導電性及び密着性が保たれる範囲であれば特に制限されないが、一般的には0.05μm以上、20μm以下であり、好ましくは0.1μm以上、10μm以下である。   Examples of the method for forming the electrode underlayer on the current collector include a method in which an electrode base paste in which carbon black as a conductive material and a binder component are dispersed in a solvent is applied to the electrode current collector and dried. The film thickness of the electrode underlayer is not particularly limited as long as the conductivity and adhesion are maintained, but is generally 0.05 μm or more and 20 μm or less, preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. It is.

集電体上に電極合剤層を形成する方法としては、集電体上に上述の合剤ペーストを直接塗布し乾燥する方法、及び集電体上に電極下地層を形成した後に合剤ペーストを塗布し乾燥する方法等が挙げられる。又、電極下地層の上に電極合剤層を形成する場合、集電体上に電極下地ペーストを塗布した後、湿潤状態のうちに合剤ペーストを重ねて塗布し、乾燥を行っても良い。電極合剤層の厚みとしては、一般的には1μm以上、500μm以下であり、好ましくは10μm以上、300μm以下である。   As a method of forming an electrode mixture layer on a current collector, a method of directly applying and drying the above-mentioned mixture paste on the current collector, and a mixture paste after forming an electrode base layer on the current collector The method of apply | coating and drying is mentioned. When the electrode mixture layer is formed on the electrode underlayer, after applying the electrode undercoat paste on the current collector, the mixture paste may be applied in a wet state and dried. . The thickness of the electrode mixture layer is generally 1 μm or more and 500 μm or less, preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

塗布方法については、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、スプレーコーティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法、又は静電塗装法等が挙げられる。又、塗布後に平版プレスやカレンダーロール等による圧延処理を行っても良い。   There is no restriction | limiting in particular about the coating method, A well-known method can be used. Specific examples include a die coating method, a dip coating method, a roll coating method, a doctor coating method, a spray coating method, a gravure coating method, a screen printing method, and an electrostatic coating method. Moreover, you may perform the rolling process by a lithographic press, a calender roll, etc. after application | coating.

本発明のリチウム二次電池を構成する電解液としては、リチウムを含んだ電解質を非水系の溶剤に溶解したものを用いる。電解質としては、LiBF4、LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、Li(CF3SO22N、LiC49SO3、Li(CF3SO23C、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、LiSCN、又はLiBPh4等が挙げられるがこれらに限定されない。 As the electrolytic solution constituting the lithium secondary battery of the present invention, an electrolyte containing lithium is dissolved in a non-aqueous solvent. As electrolytes, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 3 C , LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, or LiBPh 4, but are not limited thereto.

非水系の溶剤としては特に限定はされないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネート等のカーボネート類;
γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、及びγ−オクタノイックラクトン等のラクトン類;
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,2−メトキシエタン、1,2−エトキシエタン、及び1,2−ジブトキシエタン等のグライム類;
メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、
アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。又、これらの溶剤は、それぞれ単独で使用しても良いが、2種以上を混合して使用しても良い。
Although it does not specifically limit as a non-aqueous solvent, For example, carbonates, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate;
Lactones such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and γ-octanoic lactone;
Glymes such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-methoxyethane, 1,2-ethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane;
Esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and
Nitriles such as acetonitrile are exemplified. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

更に上記電解液を、ポリマーマトリクスに保持しゲル状とした高分子電解質とすることもできる。ポリマーマトリクスとしては、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するアクリレート系樹脂、ポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリホスファゼン系樹脂、及びポリアルキレンオキシドセグメントを有するポリシロキサン等が挙げられるがこれらに限定されない。   Furthermore, the electrolyte solution may be a gelled polymer electrolyte held in a polymer matrix. Examples of the polymer matrix include, but are not limited to, an acrylate resin having a polyalkylene oxide segment, a polyphosphazene resin having a polyalkylene oxide segment, and a polysiloxane having a polyalkylene oxide segment.

本発明のリチウム二次電池の構造については特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレータとから構成され、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。   Although the structure of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, it is usually composed of a positive electrode and a negative electrode and a separator provided as necessary, and is used as a paper type, a cylindrical type, a button type, a laminated type, etc. It can be made into various shapes according to the purpose.

以下、実施例に基づき本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。実施例中、%は重量%を表す。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail based on an Example, this invention is not limited to an Example. In the examples,% represents% by weight.

二次電池用正極活物質材料の分析は、以下の測定機器を使用した。
・XRD(X線回折測定);PANalytical社製 X‘Pert PRO MPD
・CHN元素分析;パーキンエルマー社製 2400型CHN元素分析
・SEM(走査型電子顕微鏡);日立製作所社製 SEM S−4300
・TEM(透過型電子顕微鏡);日立ハイテクノロジー製 HF2000
The following measuring equipment was used for the analysis of the positive electrode active material for secondary batteries.
-XRD (X-ray diffraction measurement); X'Pert PRO MPD manufactured by PANalytical
CHN elemental analysis; Perkin Elmer 2400 type CHN elemental analysis SEM (scanning electron microscope); Hitachi, Ltd. SEM S-4300
・ TEM (Transmission Electron Microscope): Hitachi High Technology HF2000

<リチウム二次電池用正極活物質材料の合成>
[実施例1;リチウム二次電池用正極活物質材料(1)]
遷移金属塩水和物であるFePO4・2H2O、リチウム含有化合物であるLi2CO3、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料である中国ロジンX(荒川化学工業製)、及び反応促進剤であるFeSO4を、リチウム原子の含有量(mol)に対する鉄原子の含有量(mol)の割合が1.0、リチウム原子の含有量(mol)に対する硫黄の含有量(mol)の割合が3mol%、原料混合物中の上記天然樹脂の含有率が4.0%となるように秤量し、遊星ボールミルで粉砕混合を行ったあと、アルミナ製るつぼに充填し、電気炉にて窒素雰囲気下、700℃で5時間焼成を行い、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(1)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(1)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.8%であった。更にSEMとTEMの測定を行い、SEMの50000倍での測定結果を図1に、TEMの1200000倍での測定結果を図2に示す。SEM観察より、平均一次粒子径は110nmであった。また、TEM像より、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物粒子表面に2〜3nmの厚みで均一に被覆された炭素層が確認された。
<Synthesis of positive electrode active material for lithium secondary battery>
[Example 1; Positive electrode active material for lithium secondary battery (1)]
Transition metal salt hydrate FePO 4 .2H 2 O, lithium-containing compound Li 2 CO 3 , China rosin X (produced by Arakawa Chemical Industries), a carbon-containing material that produces conductive carbon by thermal decomposition, and reaction FeSO 4 as an accelerator has a ratio of iron atom content (mol) to lithium atom content (mol) of 1.0, and a ratio of sulfur content (mol) to lithium atom content (mol). Is 3 mol%, and the content of the natural resin in the raw material mixture is weighed to 4.0%, pulverized and mixed with a planetary ball mill, then filled into an alumina crucible, and placed in a nitrogen atmosphere in an electric furnace. And calcination at 700 ° C. for 5 hours to obtain a positive electrode active material (1) for a lithium secondary battery, which is a carbon-coated lithium iron phosphate compound having an olivine structure.
It was confirmed from XRD that the obtained positive electrode active material (1) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.8%. Further, SEM and TEM measurements were performed, and the measurement result at 50000 times that of SEM is shown in FIG. 1, and the measurement result at 1200000 times that of TEM is shown in FIG. From the SEM observation, the average primary particle size was 110 nm. Further, from the TEM image, a carbon layer uniformly coated with a thickness of 2 to 3 nm on the surface of the lithium iron phosphate compound particles having an olivine structure was confirmed.

[実施例2;リチウム二次電池用正極活物質材料(2)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFeSO4・7H2Oを使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(2)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(2)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.7%であった。
[Example 2: Positive electrode active material for lithium secondary battery (2)]
As a reaction accelerator, other using FeSO 4 · 7H 2 O instead of FeSO 4, the same procedure as in Example 1, a lithium secondary battery is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure A positive electrode active material (2) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material (2) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.7%.

[実施例3;リチウム二次電池用正極活物質材料(3)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにCu(NO32・3H2Oを使用し、リチウム原子の含有量(mol)に対する窒素の含有量(mol)の割合が3mol%となるように秤量した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(3)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(3)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.4%であった。
[Example 3: Positive electrode active material for lithium secondary battery (3)]
As the reaction accelerator, Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O is used instead of FeSO 4 , and weighed so that the ratio of the nitrogen content (mol) to the lithium atom content (mol) is 3 mol%. In the same manner as in Example 1, a positive electrode active material (3) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (3) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.4%.

[実施例4;リチウム二次電池用正極活物質材料(4)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにCoSO4を使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(4)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(4)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.8%であった。
[Example 4: Positive electrode active material for lithium secondary battery (4)]
The positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, as in Example 1, except that CoSO 4 is used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator (4) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (4) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.8%.

[実施例5;リチウム二次電池用正極活物質材料(5)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにMn(NO32・6H2Oを使用し、リチウム原子の含有量(mol)に対する窒素の含有量(mol)の割合が3mol%となるように秤量した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(5)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(5)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.5%であった。
[Example 5: Positive electrode active material for lithium secondary battery (5)]
As a reaction accelerator, Mn (NO 3 ) 2 .6H 2 O is used instead of FeSO 4 and weighed so that the ratio of nitrogen content (mol) to lithium atom content (mol) is 3 mol%. In the same manner as in Example 1, a positive electrode active material (5) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (5) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.5%.

[実施例6;リチウム二次電池用正極活物質材料(6)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFe2(SO43を使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(6)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(6)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.6%であった。
[Example 6: Positive electrode active material for lithium secondary battery (6)]
A lithium secondary battery which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Example 1 except that Fe 2 (SO 4 ) 3 was used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. A positive electrode active material (6) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (6) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.6%.

[実施例7;リチウム二次電池用正極活物質材料(7)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりに(NH42SO4を使用し、リチウム原子の含有量(mol)に対する硫黄の含有量(mol)と窒素の含有量(mol)との和の割合が3mol%となるように秤量した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(7)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(7)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.7%であった。
[Example 7: Positive electrode active material for lithium secondary battery (7)]
As a reaction accelerator, (NH 4 ) 2 SO 4 is used instead of FeSO 4 , and the ratio of the sum of the sulfur content (mol) and the nitrogen content (mol) to the lithium atom content (mol) A positive electrode active material (7) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount was 3 mol%. .
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (7) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.7%.

[実施例8;リチウム二次電池用正極活物質材料(8)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFeSを使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(8)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(8)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.3%であった。
[Example 8: Positive electrode active material for lithium secondary battery (8)]
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Example 1 except that FeS was used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. 8) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (8) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.3%.

[実施例9;リチウム二次電池用正極活物質材料(9)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにMgSO4を使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(9)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(9)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.6%であった。
[Example 9: Positive electrode active material for lithium secondary battery (9)]
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, as in Example 1, except that MgSO 4 is used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator (9) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material (9) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.6%.

[実施例10;リチウム二次電池用正極活物質材料(10)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにCuSを使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(10)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(10)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.7%であった。
[Example 10: Cathode active material for lithium secondary battery (10)]
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Example 1 except that CuS was used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. 10) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (10) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.7%.

[実施例11;リチウム二次電池用正極活物質材料(11)]
加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料として、中国ロジンXの代わりにステアリルアルコールを使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(11)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(11)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.3%であった。
[Example 11: Positive electrode active material for lithium secondary battery (11)]
In the same manner as in Example 1, except that stearyl alcohol was used in place of Chinese rosin X as a carbon-containing material for producing conductive carbon by thermal decomposition, a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure was used. A positive electrode active material (11) for a lithium secondary battery was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (11) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.3%.

[実施例12;リチウム二次電池用正極活物質材料(12)]
リチウム含有化合物として、Li2CO3の代わりにCH3COOLi(酢酸リチウム)を使用した他は、実施例11と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(12)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(12)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.7%であった。
[Example 12: Positive electrode active material for lithium secondary battery (12)]
Except for using CH 3 COOLi (lithium acetate) instead of Li 2 CO 3 as the lithium-containing compound, the same procedure as in Example 11 was performed. A positive electrode active material (12) for a secondary battery was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (12) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.7%.

[実施例13;リチウム二次電池用正極活物質材料(13)]
遷移金属塩水和物であるFe3(PO42・8H2O、リチウム含有化合物であるLi3PO4、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料であるステアリルアルコール、及び反応促進剤であるFeSO4を、リチウム原子の含有量(mol)に対する鉄原子の含有量(mol)の割合が1.0、リチウム原子の含有量(mol)に対する硫黄の含有量(mol)の割合が3mol%、原料混合物中のステアリルアルコールの含有率が4.0%となるように秤量し、遊星ボールミルで粉砕混合を行ったあと、アルミナ製るつぼに充填し、電気炉にて窒素雰囲気下、750℃で5時間焼成を行い、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(13)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(13)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.6%であった。
[Example 13: Positive electrode active material for lithium secondary battery (13)]
Transition metal salt hydrate Fe 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O, lithium-containing compound Li 3 PO 4 , stearyl alcohol which is a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition, and reaction accelerator FeSO 4 , the ratio of iron atom content (mol) to lithium atom content (mol) is 1.0, and the ratio of sulfur content (mol) to lithium atom content (mol) is 3 mol. %, The stearyl alcohol content in the raw material mixture was weighed to 4.0%, pulverized and mixed with a planetary ball mill, filled in an alumina crucible, and 750 ° C. in a nitrogen atmosphere in an electric furnace. Was fired for 5 hours to obtain a positive electrode active material (13) for a lithium secondary battery, which is a carbon-coated lithium iron phosphate compound having an olivine structure.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (13) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.6%.

[実施例14;リチウム二次電池用正極活物質材料(14)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFeSO4・7H2Oを使用した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(14)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(14)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.3%であった。
[Example 14: Positive electrode active material for lithium secondary battery (14)]
As a reaction accelerator, other using FeSO 4 · 7H 2 O instead of FeSO 4, the same procedure as in Example 13, a lithium secondary battery is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure A positive electrode active material (14) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (14) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.3%.

[実施例15;リチウム二次電池用正極活物質材料(15)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにCu(NO32・3H2Oを使用し、窒素とリチウムのモル比が3:97となるように秤量した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(15)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(15)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.2%であった。
[Example 15: Positive electrode active material for lithium secondary battery (15)]
As in Example 13, except that Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O was used as a reaction accelerator instead of FeSO 4 and the molar ratio of nitrogen to lithium was 3:97. Then, a positive electrode active material (15) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (15) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.2%.

[実施例16;リチウム二次電池用正極活物質材料(16)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにCoSO4を使用した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(16)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(16)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.6%であった。
[Example 16: Positive electrode active material for lithium secondary battery (16)]
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, as in Example 13, except that CoSO 4 is used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator (16) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (16) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.6%.

[実施例17;リチウム二次電池用正極活物質材料(17)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにMn(NO32・6H2Oを使用し、窒素とリチウムのモル比が3:97となるように秤量した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(17)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(17)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.5%であった。
[Example 17: positive electrode active material for lithium secondary battery (17)]
As in Example 13, except that Mn (NO 3 ) 2 .6H 2 O was used as a reaction accelerator instead of FeSO 4 and the molar ratio of nitrogen and lithium was 3:97. Then, a positive electrode active material (17) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (17) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.5%.

[実施例18;リチウム二次電池用正極活物質材料(18)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFe2(SO43を使用した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(18)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(18)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.3%であった。
[Example 18: Positive electrode active material for lithium secondary battery (18)]
A lithium secondary battery which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Example 13 except that Fe 2 (SO 4 ) 3 was used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. A positive electrode active material (18) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material (18) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.3%.

[実施例19;リチウム二次電池用正極活物質材料(19)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりに(NH42SO4を使用し、リチウム原子の含有量(mol)に対する硫黄の含有量(mol)と窒素の含有量(mol)との和の割合が3mol%となるように秤量した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(19)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(19)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.3%であった。
[Example 19: Positive electrode active material for lithium secondary battery (19)]
As a reaction accelerator, (NH 4 ) 2 SO 4 is used instead of FeSO 4 , and the ratio of the sum of the sulfur content (mol) and the nitrogen content (mol) to the lithium atom content (mol) A positive electrode active material (19) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, was obtained in the same manner as in Example 13 except that the amount was 3 mol%. .
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (19) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.3%.

[実施例20;リチウム二次電池用正極活物質材料(20)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFeSを使用した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(23)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(20)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.2%であった。
[Example 20: Positive electrode active material for lithium secondary battery (20)]
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Example 13, except that FeS was used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. 23) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (20) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.2%.

[実施例21;リチウム二次電池用正極活物質材料(21)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにMgSO4を使用した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(21)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(21)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.6%であった。
[Example 21: Positive electrode active material for lithium secondary battery (21)]
The positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, as in Example 13, except that MgSO 4 is used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator (21) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (21) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.6%.

[実施例22;リチウム二次電池用正極活物質材料(22)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにCuSを使用した他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(22)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(22)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.4%であった。
[Example 22: Cathode active material for lithium secondary battery (22)]
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Example 13, except that CuS was used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. 22) was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (22) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.4%.

[実施例23;リチウム二次電池用正極活物質材料(23)]
遷移金属塩水和物であるMn(CH3COO)2・4H2O、リチウム含有化合物であるLi2CO3、加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料であるステアリルアルコール、反応促進剤であるFeSO4、及び五酸化ニリン(P25)を、リチウム原子の含有量(mol)に対するマンガン原子の含有量(mol)の割合が1.0、リン原子の含有量(mol)に対するマンガン原子の含有量(mol)の割合が1.0、リチウム原子の含有量(mol)に対する硫黄の含有量(mol)の割合が3mol%、原料混合物中のステアリルアルコールの含有率が15.0%となるように秤量し、遊星ボールミルで粉砕混合を行ったあと、アルミナ製るつぼに充填し、電気炉にて窒素雰囲気下、750℃で5時間焼成を行い、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(23)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(23)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸マンガンリチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は5.6%であった。
[Example 23: Positive electrode active material for lithium secondary battery (23)]
Transition metal salt hydrate Mn (CH 3 COO) 2 .4H 2 O, lithium-containing compound Li 2 CO 3 , stearyl alcohol which is a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition, reaction accelerator Certain FeSO 4 and niline pentoxide (P 2 O 5 ), the ratio of manganese atom content (mol) to lithium atom content (mol) is 1.0, manganese to phosphorus atom content (mol) The ratio of the atomic content (mol) is 1.0, the ratio of the sulfur content (mol) to the lithium atomic content (mol) is 3 mol%, and the stearyl alcohol content in the raw material mixture is 15.0%. And then ground and mixed in a planetary ball mill, filled in an alumina crucible, and baked in an electric furnace at 750 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere. Positive active obtain material material (23) for a lithium secondary battery is lithium iron phosphate compound having overturned the olivine structure.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material for lithium secondary batteries (23) was a single phase of lithium manganese phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 5.6%.

[比較例1;リチウム二次電池用正極活物質材料(a)]
反応促進剤であるFeSO4を添加しない他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(a)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(a)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.6%であった。
[Comparative Example 1; Positive electrode active material for lithium secondary battery (a)]
A positive electrode active material (a) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, is obtained in the same manner as in Example 1 except that the reaction accelerator FeSO 4 is not added. It was.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material (a) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.6%.

[比較例2;リチウム二次電池用正極活物質材料(b)]
FePO4・2H2Oをアルミナ製るつぼに充填し、電気炉にて窒素雰囲気下、500℃で10時間焼成を行い、FePO4無水物とした。FePO4無水物をFePO4・2H2Oの代わりに使用した他は、比較例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(b)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(b)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.3%であった。
[Comparative Example 2; cathode active material for lithium secondary battery (b)]
FePO 4 .2H 2 O was filled in an alumina crucible and baked in an electric furnace at 500 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere to obtain FePO 4 anhydride. A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Comparative Example 1 except that FePO 4 anhydride is used instead of FePO 4 .2H 2 O Material (b) was obtained.
It was confirmed from XRD that the obtained positive electrode active material for lithium secondary battery (b) was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.3%.

[比較例3;リチウム二次電池用正極活物質材料(c)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFe(C24)・2H2Oを使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(c)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(c)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.9%であった。
[Comparative Example 3; positive electrode active material for lithium secondary battery (c)]
A lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure is the same as in Example 1 except that Fe (C 2 O 4 ) · 2H 2 O is used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. A positive electrode active material (c) for a lithium secondary battery was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material (c) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.9%.

[比較例4;リチウム二次電池用正極活物質材料(d)]
反応促進剤として、FeSO4の代わりにFeOを使用した他は、実施例1と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(d)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(d)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.4%であった。
[Comparative Example 4; positive electrode active material (d) for lithium secondary battery]
A positive electrode active material for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Example 1 except that FeO was used instead of FeSO 4 as a reaction accelerator. d) was obtained.
It was confirmed from XRD that the obtained positive electrode active material (d) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.4%.

[比較例5;リチウム二次電池用正極活物質材料(e)]
反応促進剤であるFeSO4を添加しない他は、実施例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(e)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(e)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.5%であった。
[Comparative Example 5: Positive electrode active material (e) for lithium secondary battery]
A positive electrode active material (e) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, is obtained in the same manner as in Example 13, except that the reaction accelerator FeSO 4 is not added. It was.
It was confirmed from XRD that the obtained positive electrode active material (e) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.5%.

[比較例6;リチウム二次電池用正極活物質材料(f)]
Fe3(PO42・8H2Oをアルミナ製るつぼに充填し、電気炉にて窒素雰囲気下、500℃で10時間焼成を行い、無水物とした。Fe3(PO42無水物をFe3(PO42・8H2Oの代わりに使用した他は、比較例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(f)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(f)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は2.5%であった。
[Comparative Example 6; positive electrode active material (f) for lithium secondary battery]
Fe 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O was filled in an alumina crucible and baked in an electric furnace at 500 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere to obtain an anhydride. A lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Comparative Example 13, except that Fe 3 (PO 4 ) 2 anhydride was used instead of Fe 3 (PO 4 ) 2 · 8H 2 O A positive electrode active material (f) for a lithium secondary battery was obtained.
It was confirmed from XRD that the obtained positive electrode active material (f) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 2.5%.

[比較例7;リチウム二次電池用正極活物質材料(g)]
反応促進剤であるFeSO4を添加しない他は、実施例23と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(g)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(g)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は5.5%であった。
[Comparative Example 7; positive electrode active material for lithium secondary battery (g)]
A positive electrode active material (g) for a lithium secondary battery, which is a lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure, is obtained in the same manner as in Example 23, except that the reaction accelerator FeSO 4 is not added. It was.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material (g) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 5.5%.

[比較例8;リチウム二次電池用正極活物質材料(h)]
Mn(CH3COO)2・4H2Oをアルミナ製るつぼに充填し、電気炉にて窒素雰囲気下、500℃で10時間焼成を行い、Mn(CH3COO)2無水物とした。Mn(CH3COO)2無水物をMn(CH3COO)2・4H2Oの代わりに使用した他は、比較例13と同様にして、炭素被覆されたオリビン構造を有するリン酸鉄リチウム化合物であるリチウム二次電池用正極活物質材料(h)を得た。
得られたリチウム二次電池用正極活物質材料(h)は、XRDより、オリビン構造を有するリン酸鉄リチウムの単一相であることが確認された。また、CHN元素分析より、炭素含有率は5.3%であった。
[Comparative Example 8; cathode active material for lithium secondary battery (h)]
Mn (CH 3 COO) 2 .4H 2 O was filled in an alumina crucible and baked in an electric furnace at 500 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere to obtain Mn (CH 3 COO) 2 anhydride. A lithium iron phosphate compound having a carbon-coated olivine structure in the same manner as in Comparative Example 13, except that Mn (CH 3 COO) 2 anhydride was used instead of Mn (CH 3 COO) 2 .4H 2 O A positive electrode active material (h) for a lithium secondary battery was obtained.
From the XRD, it was confirmed that the obtained positive electrode active material (h) for lithium secondary batteries was a single phase of lithium iron phosphate having an olivine structure. From the CHN elemental analysis, the carbon content was 5.3%.

<リチウム二次電池用正極合剤ペーストの調製>
リチウム二次電池用正極活物質材料(1)〜(23)及び(a)〜(h)に対して、カーボンブラック(デンカブラックHS−100;電気化学工業社製)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)(KFポリマーW#1100;クレハ社製)、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)を加え、プラネタリーミキサーで混練し、正極合剤ペーストを調整した。各正極合剤ペーストの固形分組成重量比は以下のように調整した。
正極合剤ペースト(1)〜(22)、及び(a)〜(g);正極活物質材料/カーボンブラック/PVDF/NMP=45/2.5/2.5/50。
正極合剤ペースト(23)及び(h);正極活物質材料/カーボンブラック/PVDF/NMP=40/5/5/50。
<Preparation of positive electrode mixture paste for lithium secondary battery>
For the positive electrode active material (1) to (23) and (a) to (h) for the lithium secondary battery, carbon black (Denka Black HS-100; manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), PVDF (polyvinylidene fluoride) (KF polymer W # 1100; manufactured by Kureha) and NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) were added and kneaded with a planetary mixer to prepare a positive electrode mixture paste. The solid content composition weight ratio of each positive electrode mixture paste was adjusted as follows.
Positive electrode mixture pastes (1) to (22) and (a) to (g); positive electrode active material / carbon black / PVDF / NMP = 45 / 2.5 / 2.5 / 50.
Positive electrode mixture paste (23) and (h); positive electrode active material / carbon black / PVDF / NMP = 40/5/5/50.

<リチウム二次電池用正極の作製>
先に調製した正極合剤ペーストを、集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にドクターブレードを用いて塗布した後、減圧加熱乾燥し、ロールプレス等による圧延処理を行い、厚さ50μmの正極合剤層を作製した。
<Preparation of positive electrode for lithium secondary battery>
The positive electrode mixture paste prepared above was applied onto a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector using a doctor blade, then dried by heating under reduced pressure, and subjected to a rolling treatment by a roll press or the like, and a thickness of 50 μm. A positive electrode mixture layer was prepared.

<リチウム二次電池正極評価用セルの組み立て>
先に作製した正極を、直径9mmに打ち抜き作用極とし、金属リチウム箔(厚さ0.15mm)を対極として、作用極及び対極の間に多孔質ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター(セルガード社製 #2400)を挿入積層し、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを1:1に混合した混合溶媒にLiPF6を1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を満たして二極密閉式金属セル(宝仙社製 HSフラットセル)を組み
立てた。セルの組み立てはアルゴンガス置換したグロ−ブボックス内で行い、セル組み立て後、所定の電池特性評価を行った。
<Assembly of lithium secondary battery positive electrode evaluation cell>
A separator made of a porous polypropylene film between the working electrode and the counter electrode (# 2400, manufactured by Celgard Co., Ltd.) with the positive electrode fabricated previously punched out to a diameter of 9 mm and used as a working electrode and a metal lithium foil (thickness 0.15 mm) as a counter electrode Is inserted and laminated, filled with an electrolyte (nonaqueous electrolyte in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1 M in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in a ratio of 1: 1), and a bipolar metal cell (Hosen) (HS flat cell). The cell was assembled in a glove box substituted with argon gas, and after the cell was assembled, predetermined battery characteristics were evaluated.

<リチウム二次電池正極特性評価>
作製した電池評価用セルを室温(25℃)で、充電レート0.2Cの定電流定電圧充電(上限電圧4.2V)で満充電とし、充電時と同じレートの定電流で放電下限電圧3.0Vまで放電を行う充放電を1サイクル(充放電間隔休止時間30分)とし、このサイクルを合計20サイクル行い、充放電サイクル特性評価(評価装置:北斗電工社製SM−8)を行った。20サイクルめの放電容量を0.2C放電容量とした。評価結果を表1〜3に示した。
<Characteristic evaluation of lithium secondary battery positive electrode>
The produced battery evaluation cell was fully charged at a constant current and constant voltage charge (upper limit voltage 4.2 V) at a room temperature (25 ° C.) with a charge rate of 0.2 C, and a discharge lower limit voltage 3 at a constant current at the same rate as the charge. The charge / discharge for discharging to 0.0 V was set to 1 cycle (charge / discharge interval rest time 30 minutes), and this cycle was performed for a total of 20 cycles, and charge / discharge cycle characteristics evaluation (evaluation apparatus: SM-8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.) was performed. . The discharge capacity at the 20th cycle was 0.2 C discharge capacity. The evaluation results are shown in Tables 1-3.

Figure 0005824723
Figure 0005824723

表1から分かるように、反応促進剤を使用している実施例1〜12は、本発明の反応促進剤を使用していない比較例1に比べ放電容量が向上している。   As can be seen from Table 1, in Examples 1 to 12 using the reaction accelerator, the discharge capacity is improved as compared with Comparative Example 1 not using the reaction accelerator of the present invention.

このように本発明の反応促進剤を用いると、1度の焼成で高い放電容量が得られる。一方、反応促進剤を用いない場合は比較例2に示すように、原料の水和物から水和水を外すための焼成工程を行う必要があり、このため多大なエネルギーと時間を要してしまうことや、製造コストが高くなってしまうことなど問題点を抱えている。   Thus, when the reaction accelerator of the present invention is used, a high discharge capacity can be obtained by one firing. On the other hand, when a reaction accelerator is not used, as shown in Comparative Example 2, it is necessary to perform a firing step for removing hydrated water from the raw material hydrate, which requires a great deal of energy and time. And the manufacturing cost becomes high.

また、実施例1〜12の中でも、実施例1〜5、11、12の場合に、より高い放電容量が得られる傾向が見られた。   Moreover, among Examples 1-12, in the case of Examples 1-5, 11, and 12, the tendency for higher discharge capacity to be obtained was seen.

Figure 0005824723
Figure 0005824723

表1と同様、表2においても、反応促進剤を使用している実施例13〜22は、本発明の反応促進剤を使用していない比較例5に比べ放電容量が向上しており、本発明の製造方法によれば比較例6に示すような焼成工程を行うことなく、高い放電容量を得られることが分かる。   Like Table 1, also in Table 2, Examples 13-22 using the reaction accelerator have improved discharge capacity compared with Comparative Example 5 not using the reaction accelerator of the present invention. According to the production method of the invention, it can be seen that a high discharge capacity can be obtained without performing the firing step as shown in Comparative Example 6.

Figure 0005824723
Figure 0005824723

表1、2と同様、表3においても、反応促進剤を使用している実施例23は、本発明の反応促進剤を使用していない比較例7に比べ放電容量が向上しており、本発明の製造方法によれば比較例8に示すような焼成工程を行うことなく、高い放電容量を得られることが分かる。


As in Tables 1 and 2, also in Table 3, Example 23 using the reaction accelerator has an improved discharge capacity compared to Comparative Example 7 not using the reaction accelerator of the present invention. According to the manufacturing method of the invention, it is understood that a high discharge capacity can be obtained without performing the firing step as shown in Comparative Example 8.


Claims (5)

リチウム含有化合物と遷移金属塩水和反応促進剤とを混合して混合物を得る工程(A)と、前記混合物を300℃以上900℃以下で焼成する工程(B)とを含むリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法であって、
前記遷移金属水和物が、FePO 4 ・2H 2 O、Fe 3 (PO 4 2 ・8H 2 OまたはMn(CH 3 COO) 2 ・4H 2 Oであり、
反応促進剤が、M 2 を含有する硫酸塩、硝酸塩もしくは硫化物、または、それらの水和物[但し、M 2 はFe(II)、Co(II)、Mn(II)、Cu(II)、Mg(II)、Fe(III)またはNH 4 (I)から選ばれる1種または2種以上である。]
であるリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法
A lithium-containing compound, a lithium secondary comprising a transition metal salt sum thereof, to obtain mixed to the mixture and a reaction accelerator and (A), and a step (B) for calcining the mixture at 300 ° C. or higher 900 ° C. or less A method for producing a positive electrode active material for a secondary battery , comprising:
The transition metal hydrate, FePO 4 · 2H 2 O, Fe 3 (PO 4) is 2 · 8H 2 O or Mn (CH 3 COO) 2 · 4H 2 O,
The reaction accelerator is a sulfate, nitrate or sulfide containing M 2 or a hydrate thereof [wherein M 2 is Fe (II), Co (II), Mn (II), Cu (II) , Mg (II), Fe (III) or NH 4 (I). ]
A method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery .
反応促進剤が、900℃以下で熱分解する請求項記載のリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法。 Reaction accelerators, positive electrode active material manufacturing method for a lithium secondary battery of thermal decomposition according to claim 1, wherein at 900 ° C. or less. 反応促進剤が、M2を含有する硫酸塩、もしくは硝酸塩、または、それらの水和物[但し、M2はFe(II)、Co(II)、Mn(IIまたはCu(II)から選ばれる1種または2種以上である。]である請求項または記載のリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法。 The reaction accelerator is a sulfate or nitrate containing M 2 or a hydrate thereof [provided that M 2 is selected from Fe (II), Co (II), Mn (II ) or Cu (II) 1 type or 2 types or more. The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 1 or 2 . 遷移金属塩水和物が、FePO 4 ・2H 2 である請求項1〜いずれか記載のリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 3 , wherein the transition metal salt hydrate is FePO 4 · 2H 2 O. 工程(A)において、さらに加熱分解により導電性炭素を生成する炭素含有材料を添加する請求項1〜いずれか記載のリチウム二次電池用正極活物質材料の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein a carbon-containing material that generates conductive carbon by thermal decomposition is further added in the step (A).
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