JP6010902B2 - Lithium transition metal-based compound powder, method for producing the same, positive electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the same - Google Patents

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Description

本発明は、リチウム二次電池正極材料として用いられるリチウム遷移金属系化合物粉体、その製造方法、及び、このリチウム遷移金属系化合物粉体を用いたリチウム二次電池用正極、並びにこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium transition metal compound powder used as a lithium secondary battery positive electrode material, a method for producing the same, a positive electrode for a lithium secondary battery using the lithium transition metal compound powder, and the lithium secondary battery. The present invention relates to a lithium secondary battery including a positive electrode for a battery.

リチウム二次電池は、エネルギー密度及び出力密度等に優れ、小型、軽量化に有効であるため、ノート型パソコン、携帯電話及びハンディビデオカメラ等の携帯機器の電源としてその需要は急激な伸びを示している。リチウム二次電池はまた、電気自動車や電力のロードレベリング等の電源としても注目されており、近年ではハイブリッド電気自動車用電源としての需要が急速に拡大しつつある。特に電気自動車用途においては、低コスト、安全性、寿命(特に高温下)、負荷特性に優れることが必要であり、材料面での改良が望まれている。   Lithium secondary batteries are excellent in energy density and output density, and are effective in reducing the size and weight. Therefore, the demand for power supplies for portable devices such as notebook computers, mobile phones, and handy video cameras is growing rapidly. ing. Lithium secondary batteries are also attracting attention as power sources for electric vehicles and power load leveling, and in recent years, demand for power sources for hybrid electric vehicles is rapidly expanding. In particular, in electric vehicle applications, it is necessary to be excellent in low cost, safety, life (particularly under high temperature) and load characteristics, and improvements in materials are desired.

リチウム二次電池を構成する材料のうち、正極活物質材料としては、リチウムイオンを脱離・挿入可能な機能を有する物質が使用可能である。これら正極活物質材料は種々あり、それぞれ特徴を持っている。また、性能改善に向けた共通の課題として負荷特性向上が挙げられ、材料面での改良が強く望まれている。
さらに、低コスト、安全性、寿命(特に高温下)にも優れた、性能バランスの良い材料が求められている。
Among the materials constituting the lithium secondary battery, as the positive electrode active material, a substance having a function capable of desorbing and inserting lithium ions can be used. There are various types of these positive electrode active material materials, each having its own characteristics. In addition, a common problem for improving performance is to improve load characteristics, and improvements in materials are strongly desired.
Furthermore, there is a demand for a material with a good performance balance that is excellent in low cost, safety, and life (particularly under high temperatures).

現在、リチウム二次電池用の正極活物質材料としては、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物、層状リチウムニッケル系複合酸化物、層状リチウムコバルト系複合酸化物などが実用化されている。これらのリチウム含有複合酸化物を用いたリチウム二次電池は、いずれも特性面で利点と欠点を有する。即ち、スピネル構造を有するリチウムマンガン系複合酸化物は、安価かつ合成が比較的容易であり、電池とした時の安全性に優れる一方、容量が低く、高温特性(サイクル、保存)が劣る。層状リチウムニッケル系複合酸化物は、容量が高く、高温特性に優れる反面、合成が難しく、電池とした時の安全性に劣り、保管にも注意を要する等の欠点を抱えている。層状リチウムコバルト系複合酸化物は、合成が容易かつ電池性能バランスが優れているため、携帯機器用の電源として広く用いられているが、安全性が不十分な点や高コストである点が大きな欠点となっている。   Currently, lithium manganese composite oxides having a spinel structure, layered lithium nickel composite oxides, layered lithium cobalt composite oxides, and the like have been put into practical use as positive electrode active material materials for lithium secondary batteries. All of the lithium secondary batteries using these lithium-containing composite oxides have advantages and disadvantages in terms of characteristics. That is, a lithium manganese composite oxide having a spinel structure is inexpensive and relatively easy to synthesize, and is excellent in safety when used as a battery, but has a low capacity and inferior high-temperature characteristics (cycle and storage). Layered lithium-nickel composite oxides have high capacity and excellent high-temperature characteristics, but are difficult to synthesize, have inferior safety when used as batteries, and have drawbacks such as requiring careful storage. Layered lithium cobalt-based composite oxides are widely used as power sources for portable devices because they are easy to synthesize and have an excellent balance of battery performance. However, they are not sufficient in safety and costly. It is a drawback.

こうした現状において、これらの正極活物質材料が抱えている欠点が克服ないしは極力低減され、かつ電池性能バランスに優れる活物質材料の有力候補として、層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物が提案されている。特に近年における低コスト化要求、高電圧化要求、安全化要求の高まりの中で、いずれの要求にも応え得る正極活物質材料として有望視されている。   Under such circumstances, lithium nickel manganese cobalt-based composite oxides with a layered structure have been proposed as promising candidates for active material materials that can overcome or reduce the shortcomings of these positive electrode active material materials and are excellent in battery performance balance. Has been. Particularly, in recent years, demands for lowering costs, higher voltages, and increasing safety demands are promising as positive electrode active material materials that can meet any of the demands.

ただし、その低コスト化、高電圧化、及び安全性の程度は、組成比によって変化するため、更なる低コスト化、より高い上限電圧を設定しての使用、より高い安全性の要求に対しては、マンガン/ニッケル原子比を概ね1以上としたり、コバルト比率を低減させたりするなど、限られた組成範囲のものを選択して使用する必要がある。しかしながら、このような組成範囲のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を正極材料として使用したリチウム二次電池は、レート・出力特性といった負荷特性や低温出力特性が低下するため、実用化に際しては、更なる改良が必要であった。   However, the degree of cost reduction, higher voltage, and safety will vary depending on the composition ratio. Therefore, for further cost reduction, use with a higher upper limit voltage, and higher safety requirements. Therefore, it is necessary to select and use one having a limited composition range such as a manganese / nickel atomic ratio of approximately 1 or more, or a reduction in the cobalt ratio. However, a lithium secondary battery using a lithium nickel manganese cobalt composite oxide having such a composition range as a positive electrode material deteriorates load characteristics such as rate and output characteristics and low-temperature output characteristics. An improvement was needed.

なお、従来、リチウム遷移金属系化合物に対して、本発明が示すところの「添加元素1(Nb、Ta及びV)」又は「添加元素2(W、Mo及びRe)」を導入処理した公知の文献としては、以下の特許文献1〜8が挙げられる。
特許文献1には、遷移金属系原料を水溶液として混合し、共沈した後、沈殿物にLi原料、W原料、Nb原料を混合して焼成することが記載されている。
It is to be noted that conventionally, a known process in which “additive element 1 (Nb, Ta and V)” or “additive element 2 (W, Mo and Re)” as described in the present invention is introduced into a lithium transition metal compound is introduced. Examples of the literature include the following patent documents 1 to 8.
Patent Document 1 describes that a transition metal material is mixed as an aqueous solution and coprecipitated, and then the Li material, W material, and Nb material are mixed and fired in the precipitate.

特許文献2には、正極活物質である式LiX1-Y2(AはMn,CoおよびNiよりなる群から選ばれる少なくとも一種の遷移金属元素、MはB,Mg,Ca,Sr,Ba,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Al,In,Nb,Mo,W,YおよびRhよりなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、0.05≦x≦1.1、0≦y≦0.5)が開示されている。 Patent Document 2 discloses a formula Li X A 1 -YM Y O 2 (A is at least one transition metal element selected from the group consisting of Mn, Co, and Ni, and M is B, Mg, Ca, which is a positive electrode active material. , Sr, Ba, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Al, In, Nb, Mo, W, Y, and Rh, at least one element, 0.05 ≦ x ≦ 1.1, 0 ≦ y ≦ 0.5).

特許文献3には、LiNiCo(ただし、0≦a≦1.1、0.7≦b≦0.9、0.1≦c≦0.3、0≦d≦0.1、b+c+d=1、M=Al、Mg、Ti、Mo、B、W、Nbからなる群から選択される少なくとも1種の元素)で表される複合酸化物を主成分とする正極活物質が開示されている。
特許文献4には、正極活物質としてLiNix1-x-yy2(MはCoおよびMnのうちの少なくとも1種であり、LはAl、Sr、Y、Zr、Ta、Mg、Ti、Zn、B、Ca、Cr、Si、Ga、Sn、P、V、Sb、Nb、Mo、WおよびFeよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、0.1≦x≦1.0、0≦y≦0.1)で表される複合酸化物を主成分とする正極活物質が開示されている。
Patent Document 3 describes Li a Ni b Co c M d O 2 (where 0 ≦ a ≦ 1.1, 0.7 ≦ b ≦ 0.9, 0.1 ≦ c ≦ 0.3, 0 ≦ d). ≦ 0.1, b + c + d = 1, M = Al, Mg, Ti, Mo, B, W, at least one element selected from the group consisting of Nb)) An active material is disclosed.
Patent Document 4, LiNi x M 1-xy L y O 2 (M as the positive electrode active material is at least one of Co and Mn, L is Al, Sr, Y, Zr, Ta, Mg, Ti , Zn, B, Ca, Cr, Si, Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Mo, W and Fe, at least one selected from the group consisting of 0.1 ≦ x ≦ 1.0, A positive electrode active material whose main component is a composite oxide represented by 0 ≦ y ≦ 0.1) is disclosed.

特許文献5には、コバルト酸リチウム(LiCoO2)もしくはニッケル酸リチウム(
LiNiO)中の遷移元素CoもしくはNiの一部を、Li、Fe、Mn、Ni、Mg、Zn、B、Al、Co、Cr、Si、Ti、Sn、P、V、Sb、Nb、Ta、Mo、Wの中から選ばれた2種類以上の元素(但し、少なくともTiを含む)で置換してなる正極活物質が開示されている。
In Patent Document 5, lithium cobaltate (LiCoO 2 ) or lithium nickelate (
A part of the transition element Co or Ni in LiNiO 2 ), Li, Fe, Mn, Ni, Mg, Zn, B, Al, Co, Cr, Si, Ti, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta , A positive electrode active material formed by substitution with two or more elements selected from Mo, W (including at least Ti) is disclosed.

特許文献6には、正極活物質LiNi1−yMe2+δについて、B、Nb、Ta、W、Moを含みうるものが開示されている。
特許文献7及び8には、リチウムニッケルコバルト系複合酸化物の置換元素としてNb、Ta、W、Mo及びReが含まれたものが開示されている。
Patent Document 6 discloses a positive electrode active material Li x Ni 1-y M y Me z O 2 + δ that can contain B, Nb, Ta, W, and Mo.
Patent Documents 7 and 8 disclose elements containing Nb, Ta, W, Mo, and Re as substitution elements of lithium nickel cobalt composite oxide.

特開2009−140787号公報JP 2009-140787 A 特開平8−31408号公報JP-A-8-31408 特開2003−308880号公報JP 2003-308880 A 特開2006−351242号公報JP 2006-351242 A 特開2000−200607号公報JP 2000-200607 A 特開2006−351379号公報JP 2006-351379 A WO2007/116971号公報WO2007 / 116971 特開2008−305777号公報JP 2008-305777 A

上述の特許文献1についてはNbとWの併用添加が記載されているが、原料化合物を共沈した遷移金属系化合物に対し、Li化合物、Nb化合物およびW化合物を加えて、焼成しており、Nb化合物及びW化合物は、リチウム遷移金属系化合物の二次粒子表面にのみ反応させている。つまり、このような製造方法で得られたリチウム遷移金属系化合物は、
二次粒子の内部にNb化合物及びW化合物が反応することはない。従って、低温時の負荷特性向上という点では、課題を残すものであった。
Although the combined addition of Nb and W is described for Patent Document 1 described above, Li compound, Nb compound and W compound are added to the transition metal compound co-precipitated with the raw material compound and fired. The Nb compound and the W compound are reacted only on the secondary particle surface of the lithium transition metal compound. That is, the lithium transition metal compound obtained by such a production method is
Nb compound and W compound do not react inside the secondary particles. Accordingly, there remains a problem in terms of improving load characteristics at low temperatures.

上述の特許文献2〜4については、本願発明に係る添加剤1及び添加剤2を併用添加に関する記載もなく、低温時の負荷特性向上という点では、課題を残すものであった。
上述の特許文献5〜8については、本願発明に係る添加剤1及び添加剤2を併用しうる記載となっているが、実際に併用した正極活物質の記載はなく、低温時の負荷特性向上という点では、課題を残すものであった。
Regarding the above-mentioned Patent Documents 2 to 4, there is no description regarding the combined use of Additive 1 and Additive 2 according to the present invention, and there remains a problem in terms of improving load characteristics at low temperatures.
About the above-mentioned patent documents 5-8, although it is the description which can use the additive 1 and additive 2 which concern on this invention together, there is no description of the positive electrode active material actually used together, and the load characteristic improvement at the time of low temperature In that respect, it left a problem.

従って、本発明の目的は、リチウム二次電池正極材料としての使用において、レート・出力特性といった負荷特性の向上を図りつつ粉体物性の改善を図り、さらに好ましくは低コスト化、耐高電圧化及び高安全性化との両立をしつつ、高容量を達成し、特に低温時の負荷特性を向上することが可能なリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及びその製造方法と、このリチウム遷移金属系化合物粉体を用いたリチウム二次電池用正極、並びにこのリチウム二次電池用正極を備えるリチウム二次電池を提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to improve powder properties while improving load characteristics such as rate and output characteristics when used as a positive electrode material for a lithium secondary battery, and more preferably to reduce cost and increase voltage resistance. And lithium transition metal-based compound powder for lithium secondary battery positive electrode material capable of achieving high capacity and improving load characteristics especially at low temperatures while achieving both high safety and high safety, and production method thereof An object of the present invention is to provide a positive electrode for a lithium secondary battery using the lithium transition metal-based compound powder and a lithium secondary battery including the positive electrode for a lithium secondary battery.

本発明者らは、レート・出力特性といった負荷特性の向上を図りつつ粉体物性の改善を図るという課題を解決するために、嵩密度の向上や比表面積の最適化をはかるべく鋭意検討を重ねた結果、Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)ならびにW、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)を特定の態様で粒子に存在させることにより、前述の粉体物性改善効果を損なうことなく、取り扱いや電極調製の容易なリチウム含有遷移金属系化合物粉体を得ることができ、さらに、活物質表面近傍付近及び活物質内部のLiイオン移動度が向上すると考えられ、電池の正極材料として使用した場合、低温時の負荷特性が良好となるリチウム遷移金属系化合物粉体が得られることを見出した。従って、本発明者らは、リチウム二次電池正極材料として、優れた粉体物性と高い負荷特性、耐高電圧性、高安全性を示し、低コスト化、高容量化が可能なリチウム遷移金属系化合物粉体を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the problem of improving the physical properties of the powder while improving the load characteristics such as rate and output characteristics, the present inventors have conducted intensive studies to improve the bulk density and optimize the specific surface area. As a result, by causing at least one element (A) selected from the group consisting of Nb, Ta and V and at least one element (B) selected from W, Mo and Re to be present in the particles in a specific manner, Without impairing the aforementioned powder physical property improvement effect, it is possible to obtain a lithium-containing transition metal compound powder that is easy to handle and prepare an electrode, and further, the Li ion mobility near the active material surface and inside the active material. It has been found that lithium transition metal-based compound powders with good load characteristics at low temperatures can be obtained when used as positive electrode materials for batteries. Therefore, the present inventors, as a lithium secondary battery positive electrode material, have excellent powder physical properties, high load characteristics, high voltage resistance, high safety, and are capable of reducing costs and increasing capacity. The present inventors have found that a system compound powder can be obtained and have completed the present invention.

即ち、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、以下のとおりである。
(1)Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)ならびにW、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)を含み、且つBおよび/また
はBi元素を含むリチウム遷移金属複合酸化物の二次粒子からなり、
二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(A)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の1倍以上50倍以下であり、
二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(B)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の1倍以上100倍以下であり、且つ、元素(B)よりも元素(A)の表面の濃化度が低いことを特徴とする
リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
(2)リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体が、層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を主成分とすることを特徴とする(1)に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
That is, the lithium transition metal based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is as follows.
(1) including at least one element (A) selected from the group consisting of Nb, Ta and V and at least one element (B) selected from W, Mo and Re, and including B and / or Bi elements Consisting of secondary particles of lithium transition metal composite oxide,
The atomic ratio of the total of the element (A) to the total of metallic elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is 1 to 50 times the atomic ratio of the entire secondary particle And
The atomic ratio of the total of the element (B) to the total of metallic elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is 1 to 100 times the atomic ratio of the entire secondary particle A lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material, characterized in that the concentration of the surface of the element (A) is lower than that of the element (B).
(2) The lithium secondary metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material is mainly composed of a lithium nickel manganese cobalt composite oxide having a layered structure, and the lithium secondary as described in (1) lithium transition metal based compound powder for a battery positive electrode material.

(3)(1)または(2)に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体と結着剤とを含有する正極活物質層を集電体上に有することを特徴とするリチウム二次電池用正極。
)リチウムを吸蔵・放出可能な負極、リチウム塩を含有する非水電解質、及びリチウムを吸蔵・放出可能な正極を備えたリチウム二次電池であって、正極が()に記載のリチウム二次電池用正極であることを特徴とするリチウム二次電池。
(3 ) A positive electrode active material layer containing a lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to (1) or (2) and a binder, on a current collector, A positive electrode for a lithium secondary battery.
( 4 ) A lithium secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, wherein the positive electrode is lithium described in ( 3 ) A lithium secondary battery, which is a positive electrode for a secondary battery.

本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体は、リチウム二次電池正極材料として用いた場合、低コスト化及び高安全性化と高負荷特性(特に、低温負荷特性)、粉体取り扱い性向上の両立を図ることができる。このため、本発明によれば、安価で取り扱い性に優れ、安全性が高く、しかも高い充電電圧で使用しても、性能の優れたリチウム二次電池が提供される。   When the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is used as a positive electrode material for a lithium secondary battery, the cost reduction and safety increase and high load characteristics (particularly, low temperature load characteristics), It is possible to improve both powder handling properties. Therefore, according to the present invention, a lithium secondary battery is provided that is inexpensive, excellent in handleability, high in safety, and excellent in performance even when used at a high charging voltage.

実施例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体のXPS測定により得られたNi+Mn+Coに対するB、W及びNbの原子比(深さ方向)を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the atomic ratio (depth direction) of B, W, and Nb with respect to Ni + Mn + Co obtained by XPS measurement of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder produced. 比較例1において、製造されたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物粉体のXPS測定により得られたNi+Mn+Coに対するB及びWの原子比(深さ方向)を示すグラフである。In Comparative example 1, it is a graph which shows the atomic ratio (depth direction) of B and W with respect to Ni + Mn + Co obtained by XPS measurement of the manufactured lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に特定はされない。
[リチウム遷移金属系化合物粉体]
本発明のリチウム遷移金属系化合物は、以下の(1)または(2)を特徴としている。(1)Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)ならびにW、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)を含むリチウム遷移金属複合酸化物の二次粒子からなり、
二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(A)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の50倍以下であり、
二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(B)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の1倍以上であることを特徴とする
リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
(2)リチウムイオンの挿入・脱離が可能な機能を有するリチウム遷移金属系化合物を主成分とするリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体であって、該主成分の原料化合物、Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)を有する化合物(A’)ならびにW、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)を有する化合物(B’)の混合物を湿式粉砕した後、焼成して得られたものであることを特徴とするリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not specified by these contents.
[Lithium transition metal compound powder]
The lithium transition metal-based compound of the present invention is characterized by the following (1) or (2). (1) Secondary particles of lithium transition metal composite oxide containing at least one element (A) selected from the group consisting of Nb, Ta and V and at least one element (B) selected from W, Mo and Re Consists of
The atomic ratio of the total of the element (A) to the total of metallic elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is 50 times or less of the atomic ratio of the entire secondary particle. ,
The atomic ratio of the total of the element (B) to the total of metallic elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is 1 or more times the atomic ratio of the entire secondary particle. A lithium transition metal compound powder for a positive electrode material for a lithium secondary battery.
(2) Lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material having as a main component a lithium transition metal compound having a function capable of insertion / extraction of lithium ions, the raw material compound of the main component , A compound (A ′) having at least one element (A) selected from the group consisting of Nb, Ta and V and a compound (B ′) having at least one element (B) selected from W, Mo and Re A lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material, which is obtained by wet-grinding and then firing the mixture.

〈リチウム含有遷移金属化合物〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物とは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。硫化物としては、TiSやMoSなどの二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MeMo(MeはPb,Ag,Cuをはじめとする各種遷移金属)で表される強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物などが挙げられる。リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO(Meは少なくとも1種の遷移金属)で表され、具体的にはLiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPOなどが挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe(Meは少なくとも1種の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn、LiCoMnO、LiNi0.5Mn1.5、CoLiVOなどが挙げられる。
<Lithium-containing transition metal compound>
The lithium transition metal compound of the present invention is a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, and examples thereof include sulfides, phosphate compounds, and lithium transition metal composite oxides. . Examples of sulfides include compounds having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 and MoS 2 , and strong compounds represented by the general formula Me x Mo 6 S 8 (Me is various transition metals including Pb, Ag, and Cu). Examples thereof include a sugar compound having a three-dimensional skeleton structure. Examples of the phosphate compound include those belonging to the olivine structure, and are generally represented by LiMePO 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 . 4 etc. are mentioned. Examples of the lithium transition metal composite oxide include spinel structures capable of three-dimensional diffusion and those belonging to a layered structure capable of two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally expressed as LiMe 2 O 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4. , CoLiVO 4 and the like.

層状構造を有するものは、一般的にLiMeO(Meは少なくとも1種の遷移金属)と表され、具体的にはLiCoO、LiNiO、LiNi1−xCo、LiNi1−x−yCoMn、LiNi0.5Mn0.5、Li1.2Cr0.4Mn0.4、Li1.2Cr0.4Ti0.4、LiMnOなどが挙げられる。 Those having a layered structure are generally expressed as LiMeO 2 (Me is at least one transition metal), specifically, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiNi 1-x—. y Co x Mn y O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , Li 1.2 Cr 0.4 Mn 0.4 O 2 , Li 1.2 Cr 0.4 Ti 0.4 O 2 , LiMnO 2 etc. are mentioned.

本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、リチウムイオン拡散の点からオリビン構造、スピネル構造、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるものが好ましい。中でも層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるものが特に好ましい。
また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、異元素が導入されてもよい。異元素としては、Na,Mg,Al,Si,K,Ca,Ti,Cr,Fe,Cu,Zn,Ga,Ge,Sr,Y,Zr,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sn,Sb,Te,Ba,Os,Ir,Pt,Au,Pb,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,
Ho,Er,Tm,Yb,Lu,N,F,P,S,Cl,Br,Iの何れか1種以上の中から選択される。これらの異元素は、リチウム遷移金属系複合酸化物の結晶構造内に取り込まれていてもよく、あるいは、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物の結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界などに単体もしくは化合物として偏在していてもよい。
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention preferably includes a crystal structure belonging to an olivine structure, a spinel structure, or a layered structure from the viewpoint of lithium ion diffusion. Among these, those including a crystal structure belonging to a layered structure are particularly preferable.
Further, foreign elements may be introduced into the lithium transition metal-based compound powder of the present invention. Different elements include Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Sb. , Te, Ba, Os, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy,
One or more of Ho, Er, Tm, Yb, Lu, N, F, P, S, Cl, Br, and I are selected. These foreign elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal-based composite oxide, or may not be incorporated into the crystal structure of the lithium-nickel-manganese-cobalt-based composite oxide. May be unevenly distributed as a simple substance or a compound.

<化合物(A’)および化合物(B’)>
本発明では、化合物(A’)として、Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)を有する化合物(A’)を用いることを特徴としている。これらの元素は、最高酸化数が+5価である元素であり、(B)の元素よりも最高酸化数が低いため、より一次粒子の内部まで固溶する。従って、本発明の効果を奏するものである。また、添加元素1として、Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素であることを特徴としているが、これらの元素(A)の中でも、表面濃化度の点から、元素(A)が、Nbおよび/またはTaであることが好ましく、Nbであることが最も好ましい。
<Compound (A ′) and Compound (B ′)>
The present invention is characterized in that a compound (A ′) having at least one element (A) selected from the group consisting of Nb, Ta and V is used as the compound (A ′). These elements are elements having a maximum oxidation number of +5 and have a maximum oxidation number lower than that of the element (B), so that they dissolve more into the primary particles. Therefore, the effect of the present invention is exhibited. The additive element 1 is at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, and V. Among these elements (A), the element ( A) is preferably Nb and / or Ta, most preferably Nb.

化合物(A’)の種類としては、本発明の効果を発現するものであればその種類に格別の制限はないが、通常は、酸化物、ハロゲン化物、リチウム塩、アルコキシドなどが用いられる。これらの化合物(A’)の中でも、化学安定性の点から、酸化物、リチウム塩であることが好ましく、酸化物であることが特に好ましい。
化合物(A’)の例示化合物としては、通常、Nb、Ta、Vなどが挙げられ、表面濃化度の点から、好ましくはNb、Taが挙げられ、特に好ましくは、Nbが挙げられる。これらの化合物(A’)は1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
The type of the compound (A ′) is not particularly limited as long as it exhibits the effects of the present invention, but usually an oxide, halide, lithium salt, alkoxide or the like is used. Among these compounds (A ′), from the viewpoint of chemical stability, oxides and lithium salts are preferable, and oxides are particularly preferable.
Examples of the compound (A ′) usually include Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , V 2 O 5 and the like, and preferably Nb 2 O 5 , Ta 2 O from the viewpoint of surface concentration. 5 is particularly preferable, and Nb 2 O 5 is particularly preferable. These compounds (A ′) may be used alone or in a combination of two or more.

本発明では、化合物(B’)として、W、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)を有する化合物(B’)を用いることを特徴としている。また、元素(B)として、W、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素であることを特徴としているが、これらの元素(B)の中でも、入手が容易である点から、元素(B)が、Moおよび/またはWであることが好ましく、Wであることが最も好ましい。   The present invention is characterized in that a compound (B ′) having at least one element (B) selected from W, Mo and Re is used as the compound (B ′). In addition, the element (B) is at least one element selected from W, Mo, and Re. Among these elements (B), the element (B ) Is preferably Mo and / or W, and most preferably W.

化合物(B’)の種類としては、本発明の効果を発現するものであればその種類に格別の制限はないが、通常は、酸化物、リチウム塩、アンモニウム塩、アルコキシドなどが用いられる。これらの化合物(B’)の中でも、入手が容易である点から、リチウム塩、アンモニウム塩、酸化物であることが好ましく、酸化物であることが特に好ましい。
化合物(B’)の例示化合物としては、通常、酸化タングステン、パラタングステン酸アンモニウム、パラモリブデン酸アンモニウム、酸化モリブデン、タングステン酸リチウム、モリブデン酸リチウムなどが挙げられ、入手が容易である点から、好ましくは酸化タングステン、パラタングステン酸アンモニウム、パラモリブデン酸アンモニウム、酸化モリブデン、が挙げられ、特に好ましくは、酸化タングステン、酸化モリブデンが挙げられる。これらの化合物(B’)は1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
The type of compound (B ′) is not particularly limited as long as it exhibits the effects of the present invention, but usually an oxide, a lithium salt, an ammonium salt, an alkoxide, or the like is used. Among these compounds (B ′), lithium salts, ammonium salts, and oxides are preferable and oxides are particularly preferable because they are easily available.
Examples of the compound (B ′) typically include tungsten oxide, ammonium paratungstate, ammonium paramolybdate, molybdenum oxide, lithium tungstate, lithium molybdate, and the like. Includes tungsten oxide, ammonium paratungstate, ammonium paramolybdate, and molybdenum oxide, and particularly preferably tungsten oxide and molybdenum oxide. These compounds (B ′) may be used alone or in a combination of two or more.

化合物(A’)および化合物(B’)の合計の添加量の範囲としては、元素(A)および元素(B)の合計のモル量に換算した値が主成分を構成する遷移金属元素の合計モル量に対して、下限としては、通常0.01モル%以上、好ましくは0.03モル%以上、より好ましくは0.04モル%以上、特に好ましくは0.05モル%以上、上限としては、通常2モル%未満、好ましくは1.9モル%以下、より好ましくは1.8モル%以下、特に好ましくは1.6モル%以下である。下限を下回ると、前記効果が得られなくなる可能性があり、上限を超えると電池性能の低下を招く可能性がある。   As the range of the total addition amount of the compound (A ′) and the compound (B ′), the value converted into the total molar amount of the element (A) and the element (B) is the total of transition metal elements constituting the main component. With respect to the molar amount, the lower limit is usually 0.01 mol% or more, preferably 0.03 mol% or more, more preferably 0.04 mol% or more, particularly preferably 0.05 mol% or more, Usually, it is less than 2 mol%, preferably 1.9 mol% or less, more preferably 1.8 mol% or less, and particularly preferably 1.6 mol% or less. If the lower limit is not reached, the above effect may not be obtained. If the upper limit is exceeded, battery performance may be reduced.

化合物(A’)および化合物(B’)の添加割合の範囲としては、添加元素換算のモル比で、通常10:1以上、1:40以下、好ましくは5:1以上、1:20以下、より好ましくは2:1以上、1:20以下、特に好ましくは1:1以上、1:10以下である。この範囲を逸脱すると、本発明の効果を得にくくなる虞がある。   The range of the addition ratio of the compound (A ′) and the compound (B ′) is usually 10: 1 or more and 1:40 or less, preferably 5: 1 or more and 1:20 or less, as a molar ratio in terms of additive elements. More preferably, it is 2: 1 or more and 1:20 or less, and particularly preferably 1: 1 or more and 1:10 or less. If it deviates from this range, the effects of the present invention may be difficult to obtain.

<元素(A)または元素(B)の表面濃化度>
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、その一次粒子の表面部分に、化合物(A’)または化合物(B’)由来の元素(A)または元素(B)、即ち、Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)ならびにW、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)が濃化して存在していることが特徴である。
<Surface concentration of element (A) or element (B)>
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention has an element (A) or element (B) derived from the compound (A ′) or the compound (B ′) on the surface portion of the primary particles, that is, Nb, Ta and V It is characterized in that at least one element (A) selected from the group consisting of and at least one element (B) selected from W, Mo and Re is present in a concentrated state.

具体的には、二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(A)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の50倍以下であることを特徴としている。この比率は、40倍以下であることが好ましく、25倍以下であることがより好ましく、10倍以下であることが特に好ましく、5倍以下であることが最も好ましい。下限は通常、特に制限されないが、1倍以上であることが好ましく、1.1倍以上であることがより好ましく、1.2倍以上であることが特に好ましい。この比率が上記範囲にあると、特に良好な電池特性が得られる。   Specifically, the atomic ratio of the total of the element (A) to the total of metallic elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is the atomic ratio of the entire secondary particle. It is characterized by being 50 times or less. This ratio is preferably 40 times or less, more preferably 25 times or less, particularly preferably 10 times or less, and most preferably 5 times or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 1 or more, more preferably 1.1 or more, and particularly preferably 1.2 or more. When this ratio is in the above range, particularly good battery characteristics can be obtained.

また、二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(B)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の1倍以上であることを特徴としている。この比率は1.5倍以上であることが好ましく、2倍以上であることがより好ましく、3倍以上であることが特に好ましい。上限は、通常、特に制限されないが、100倍以下であることが好ましく、75倍以下であることがより好ましく、50倍以下であることが特に好ましく、25倍以下であることが最も好ましい。この比率が小さすぎると粉体物性の改善効果が小さく、反対に大きすぎると電池性能の悪化を招く場合がある。   Further, the atomic ratio of the total of the element (B) to the total of the metal elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is 1 or more times the atomic ratio of the entire secondary particle It is characterized by being. This ratio is preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times or more, and particularly preferably 3 times or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 100 times or less, more preferably 75 times or less, particularly preferably 50 times or less, and most preferably 25 times or less. If this ratio is too small, the effect of improving powder physical properties is small, while if it is too large, battery performance may be deteriorated.

リチウム遷移金属系化合物粉体の二次粒子の表面部分の組成の分析は、X線光電子分光法(XPS)により、X線源として単色光AlKαを用い、分析面積0.3mm径、取り出し角45°の条件で行う。二次粒子の組成により、分析可能な範囲(深さ)は異なるが、通常0.1nm以上50nm以下、特に正極活物質においては通常1nm以上10nm以下となる。従って、本発明において、リチウム遷移金属系化合物粉体の二次粒子の表面部分とは、この条件において測定可能な範囲を示す。   The composition of the surface part of the secondary particles of the lithium transition metal compound powder was analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) using monochromatic light AlKα as an X-ray source, an analysis area of 0.3 mm diameter, and an extraction angle of 45 Perform under the condition of °. Although the range (depth) that can be analyzed varies depending on the composition of the secondary particles, it is usually 0.1 nm to 50 nm, particularly 1 nm to 10 nm for the positive electrode active material. Therefore, in this invention, the surface part of the secondary particle of lithium transition metal type compound powder shows the range which can be measured on these conditions.

また、二次粒子の内部とは、分析可能な範囲(深さ)、特に正極活物質においては、10nm以上の深さであって、表面部分よりも深い部分を言う。
さらに、本発明では、更なる添加剤として、Bおよび/またはBiの元素(以下「更なる添加元素」と称す。)を有する化合物(以下「更なる添加剤」と称す。)を用いることが、粉体物性改善の点から好ましい。これらの更なる添加元素の中でも、工業原料として安価に入手でき、かつ軽元素である点から、更なる添加元素がBであることが好ましい。
In addition, the inside of the secondary particles refers to a portion (depth) in which analysis is possible, particularly a portion having a depth of 10 nm or more and deeper than the surface portion in the positive electrode active material.
Further, in the present invention, a compound having an element of B and / or Bi (hereinafter referred to as “further additive element”) (hereinafter referred to as “further additive”) is used as the further additive. From the viewpoint of improving powder physical properties, it is preferable. Among these additional elements, it is preferable that the additional element is B from the viewpoint that it can be obtained at low cost as an industrial raw material and is a light element.

更なる添加元素を含有する化合物(更なる添加剤)の種類としては、本発明の効果を発現するものであればその種類に格別の制限はないが、通常はホウ酸、オキソ酸の塩類、酸化物、水酸化物などが用いられる。これらの更なる添加剤の中でも、工業原料として安価に入手できる点から、ホウ酸、酸化物であることが好ましく、ホウ酸であることが特に好ましい。   As a kind of the compound (further additive) containing a further additive element, the kind is not particularly limited as long as the effect of the present invention is expressed, but usually boric acid, salts of oxo acid, Oxides and hydroxides are used. Among these further additives, boric acid and oxides are preferable, and boric acid is particularly preferable because it can be obtained at low cost as an industrial raw material.

更なる添加剤1の例示化合物としては、BO、B、B、B、B
、BO、B13、LiBO、LiB、Li、HBO、HBO、B(OH)、B(OH)、BiBO、Bi、Bi、Bi(OH)などが挙げられ、工業原料として比較的安価かつ容易に入手できる点から、好ましくはB、HBO、Biが挙げられ、特に好ましくは、HBOが挙げられる。これらの更なる添加剤は1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。
Further exemplary compounds of additive 1 include BO, B 2 O 2 , B 2 O 3 , B 4 O 5 , B 6 O.
, B 7 O, B 13 O 2 , LiBO 2 , LiB 5 O 8 , Li 2 B 4 O 7 , HBO 2 , H 3 BO 3 , B (OH) 3 , B (OH) 4 , BiBO 3 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 5 , Bi (OH) 3 and the like are mentioned, and B 2 O 3 , H 3 BO 3 , and Bi 2 O 3 are preferably mentioned because they are relatively inexpensive and easily available as industrial raw materials. Particularly preferred is H 3 BO 3 . These additional additives may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

〈メジアン径及び90%積算径(D90)〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体のメジアン径は通常4μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは6μm以上、最も好ましくは6.5μm以上で、通常20μm以下、好ましくは19μm以下、より好ましくは18μm以下、更に好ましくは17μm以下、最も好ましくは15μm以下である。メジアン径がこの下限を下回ると、正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる可能性があり、上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性がある。
<Median diameter and 90% integrated diameter ( D90 )>
The median diameter of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is usually 4 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 6 μm or more, most preferably 6.5 μm or more, and usually 20 μm or less, preferably 19 μm or less, more preferably It is 18 μm or less, more preferably 17 μm or less, and most preferably 15 μm or less. When the median diameter is less than this lower limit, there is a possibility that a problem occurs in the coating property at the time of forming the positive electrode active material layer, and when the upper limit is exceeded, battery performance may be deteriorated.

また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の二次粒子の90%積算径(D90)は通常30μm以下、好ましくは25μm以下、より好ましくは22μm以下、最も好ましくは20μm以下で、通常10μm以上、好ましくは11μm以上、より好ましくは12μm以上、最も好ましくは13μm以上である。90%積算径(D90)が上記上限を超えると電池性能の低下を来たす可能性があり、下限を下回ると正極活物質層形成時の塗布性に問題を生ずる可能性がある。 The 90% cumulative diameter (D 90 ) of the secondary particles of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is usually 30 μm or less, preferably 25 μm or less, more preferably 22 μm or less, most preferably 20 μm or less, and usually 10 μm. Above, preferably 11 μm or more, more preferably 12 μm or more, and most preferably 13 μm or more. If the 90% cumulative diameter (D 90 ) exceeds the above upper limit, the battery performance may be deteriorated, and if it is less than the lower limit, there is a possibility of causing a problem in the coating property when forming the positive electrode active material layer.

なお、本発明において、平均粒子径としてのメジアン径及び90%積算径(D90)は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.60を設定し、粒子径基準を体積基準として測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。 In the present invention, the median diameter and the 90% cumulative diameter (D 90 ) as the average particle diameter are set to a refractive index of 1.60 by a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the particle diameter standard is determined. Measured as a volume reference. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

〈BET比表面積〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体はまた、BET比表面積が、通常0.3m/g以上、好ましくは0.4m/g以上、更に好ましくは0.45m/g以上、最も好ましくは0.5m/g以上で、通常3m/g以下、好ましくは2.0m/g以下、更に好ましくは1.5m/g以下、最も好ましくは1.3m/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいと嵩密度が上がりにくくなり、正極活物質形成時の塗布性に問題が発生しやすくなる可能性がある。
<BET specific surface area>
The lithium transition metal compound powder of the present invention also has a BET specific surface area of usually 0.3 m 2 / g or more, preferably 0.4 m 2 / g or more, more preferably 0.45 m 2 / g or more, most preferably. Is 0.5 m 2 / g or more, usually 3 m 2 / g or less, preferably 2.0 m 2 / g or less, more preferably 1.5 m 2 / g or less, and most preferably 1.3 m 2 / g or less. . If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance is likely to be lowered, and if it is larger, the bulk density is difficult to increase, and there is a possibility that a problem is likely to occur in the coating property at the time of forming the positive electrode active material.

〈嵩密度〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の嵩密度は通常1.2g/cc以上、好ましくは1.3g/cc以上、より好ましくは1.4g/cc以上、最も好ましくは1.5g/cc以上で、通常3.0g/cc以下、好ましくは2.9g/cc以下、より好ましくは2.8g/cc以下、最も好ましくは2.7g/cc以下である。嵩密度がこの上限を上回ることは、粉体充填性や電極密度向上にとって好ましい一方、比表面積が低くなり過ぎる可能性があり、電池性能が低下する可能性がある。嵩密度がこの下限を下回ると粉体充填性や電極調製に悪影響を及ぼす可能性がある。
なお、本発明では、嵩密度は、リチウム遷移金属系化合物粉体5〜10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度(タップ密度)g/ccとして求める。
<The bulk density>
The bulk density of the lithium transition metal compound powder of the present invention is usually 1.2 g / cc or more, preferably 1.3 g / cc or more, more preferably 1.4 g / cc or more, most preferably 1.5 g / cc or more. Usually, it is 3.0 g / cc or less, preferably 2.9 g / cc or less, more preferably 2.8 g / cc or less, and most preferably 2.7 g / cc or less. While the bulk density exceeding this upper limit is preferable for improving powder filling properties and electrode density, the specific surface area may become too low, and battery performance may be reduced. If the bulk density is below this lower limit, there is a possibility of adversely affecting the powder filling property and electrode preparation.
In the present invention, the bulk density is 5 to 10 g of lithium transition metal compound powder in a 10 ml glass measuring cylinder and tapped 200 times with a stroke of about 20 mm (tap density) g / Calculate as cc.

〈平均一次粒子径〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の平均径(平均一次粒子径)としては、特に限
定されないが、下限としては、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上、最も好ましくは0.3μm以上、また、上限としては、好ましくは3μm以下、より好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5μm以下、最も好ましくは1.2μm以下である。平均一次粒子径が、上記上限を超えると、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が低下したりするために、レート特性や出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる可能性がある。上記下限を下回ると結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる可能性がある。
<Average primary particle size>
The average diameter (average primary particle diameter) of the lithium transition metal compound powder of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, and most preferably 0. Further, the upper limit is preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, still more preferably 1.5 μm or less, and most preferably 1.2 μm or less. If the average primary particle size exceeds the above upper limit, it may adversely affect the powder filling property or the specific surface area will decrease, which may increase the possibility that the battery performance such as rate characteristics and output characteristics will decrease. There is sex. If the lower limit is not reached, there is a possibility that problems such as inferior reversibility of charge / discharge due to the undeveloped crystals.

なお、本発明における平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した平均径であり、30,000倍のSEM画像を用いて、10〜30個程度の一次粒子の粒子径の平均値として求めることができる。
なお、BET比表面積は、公知のBET式粉体比表面積測定装置によって測定できる。本発明では、大倉理研製:AMS8000型全自動粉体比表面積測定装置を用い、吸着ガスに窒素、キャリアガスにヘリウムを使用し、連続流動法によるBET1点式法測定を行った。具体的には粉体試料を混合ガスにより150℃の温度で加熱脱気し、次いで液体窒素温度まで冷却して混合ガスを吸着させた後、これを水により室温まで加温して吸着された窒素ガスを脱着させ、その量を熱伝導検出器によって検出し、これから試料の比表面積を算出した。
In addition, the average primary particle diameter in this invention is an average diameter observed with the scanning electron microscope (SEM), and the average particle diameter of about 10-30 primary particles using a SEM image of 30,000 times. It can be obtained as a value.
The BET specific surface area can be measured by a known BET type powder specific surface area measuring device. In the present invention, an OMS Riken: AMS8000 type automatic powder specific surface area measuring device was used, nitrogen was used as an adsorption gas, and helium was used as a carrier gas. Specifically, the powder sample was heated and deaerated with a mixed gas at a temperature of 150 ° C., then cooled to liquid nitrogen temperature to adsorb the mixed gas, and then heated to room temperature with water to be adsorbed. Nitrogen gas was desorbed, the amount was detected by a heat conduction detector, and the specific surface area of the sample was calculated therefrom.

〈体積抵抗率〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体を40MPaの圧力で圧密した時の体積抵抗率の値は、下限としては、1×10Ω・cm以上が好ましく、1×10Ω・cm以上がより好ましく、1×10Ω・cm以上がさらに好ましく、5×10Ω・cm以上が最も好ましい。上限としては、1×10Ω・cm以下が好ましく、8×10Ω・cm以下がより好ましく、5×10Ω・cm以下がさらに好ましく、3×10Ω・cm以下が最も好ましい。この体積抵抗率がこの上限を超えると電池とした時の負荷特性が低下する可能性がある。一方、体積抵抗率がこの下限を下回ると、電池とした時の安全性などが低下する可能性がある。
<Volume resistivity>
The volume resistivity value when the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is compacted at a pressure of 40 MPa is preferably 1 × 10 3 Ω · cm or more as a lower limit, and preferably 1 × 10 4 Ω · cm or more. More preferably, it is more preferably 1 × 10 5 Ω · cm or more, and most preferably 5 × 10 5 Ω · cm or more. The upper limit is preferably 1 × 10 7 Ω · cm or less, more preferably 8 × 10 6 Ω · cm or less, further preferably 5 × 10 6 Ω · cm or less, and most preferably 3 × 10 6 Ω · cm or less. . If this volume resistivity exceeds this upper limit, the load characteristics when used as a battery may be reduced. On the other hand, if the volume resistivity is below this lower limit, the safety of the battery may be reduced.

なお、本発明において、リチウム遷移金属系化合物粉体の体積抵抗率は、四探針・リング電極、電極間隔5.0mm、電極半径1.0mm、試料半径12.5mmで、印加電圧リミッタを90Vとして、リチウム遷移金属系化合物粉体を40MPaの圧力で圧密した状態で測定した体積抵抗率である。体積抵抗率の測定は、例えば、粉体抵抗測定装置(例えば、ダイアインスツルメンツ社製、ロレスターGP粉体抵抗測定システム)を用い、粉体用プローブユニットにより、所定の加圧下の粉体に対して行うことができる。   In the present invention, the volume resistivity of the lithium transition metal based compound powder is such that the four probe / ring electrode, the electrode spacing is 5.0 mm, the electrode radius is 1.0 mm, the sample radius is 12.5 mm, and the applied voltage limiter is 90 V. The volume resistivity measured in a state where the lithium transition metal-based compound powder is compacted at a pressure of 40 MPa. The volume resistivity can be measured, for example, by using a powder resistance measuring device (for example, Lorester GP powder resistance measuring system manufactured by Dia Instruments Co., Ltd.) with a powder probe unit on a powder under a predetermined pressure. It can be carried out.

〈結晶構造〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、層状構造に帰属する結晶構造を含んで構成されるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を主成分としたものが好ましい。
ここで、層状構造に関してさらに詳しく述べる。層状構造を有するものの代表的な結晶系としては、LiCoO、LiNiOのようなα−NaFeO型に属するものがあり、これらは六方晶系であり、その対称性から空間群
<Crystal structure>
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention is preferably composed mainly of a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide including a crystal structure belonging to a layered structure.
Here, the layered structure will be described in more detail. As a typical crystal system having a layered structure, there are those belonging to the α-NaFeO 2 type such as LiCoO 2 and LiNiO 2 , which are hexagonal and have a space group due to their symmetry.

Figure 0006010902
Figure 0006010902

(以下「層状R(−3)m構造」と表記することがある。)に帰属される。
ただし、層状LiMeOとは、層状R(−3)m構造に限るものではない。これ以外
にもいわゆる層状Mnと呼ばれるLiMnOは斜方晶系で空間群Pm2mの層状化合物であり、また、いわゆる213相と呼ばれるLiMnOは、Li[Li1/3Mn2/3]Oとも表記でき、単斜晶系の空間群C2/m構造であるが、やはりLi層と[Li1/3Mn2/3]層及び酸素層が積層した層状化合物である。
(Hereinafter referred to as “layered R (−3) m structure”).
However, the layered LiMeO 2 is not limited to the layered R (−3) m structure. In addition to this, LiMnO 2 called so-called layered Mn is an orthorhombic and space-group Pm2m layered compound, and Li 2 MnO 3 called so-called 213 phase is Li [Li 1/3 Mn 2/3 ]. O 2 , which is a monoclinic space group C2 / m structure, is also a layered compound in which a Li layer, a [Li 1/3 Mn 2/3 ] layer, and an oxygen layer are stacked.

〈組成〉
また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の主成分であるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物の組成は、下記組成式(I)で示されるリチウム遷移金属系複合酸化物粉体であることが好ましい。
LiMO …(I)
ただし、Mは、Li、Ni及びMn、或いは、Li、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は通常0.1以上、好ましくは0.3以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは0.6以上、より一層好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上、最も好ましくは0.9以上、通常5以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下、更に好ましくは2.5以下、最も好ましくは1.5以下である。Co/(Mn+Ni+Co)モル比は通常0以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.03以上、最も好ましくは0.05以上、通常0.35以下、好ましくは0.20以下、より好ましくは0.15以下、更に好ましくは0.10以下、最も好ましくは0.099以下である。M中のLiモル比は通常0.001以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、さらに好ましくは0.03以上、最も好ましくは0.05以上、通常0.2以下、好ましくは0.19以下、より好ましくは0.18以下、さらに好ましくは0.17以下、最も好ましくは0.15以下である。
<composition>
The composition of the lithium nickel manganese cobalt composite oxide, which is the main component of the lithium transition metal compound powder of the present invention, is a lithium transition metal composite oxide powder represented by the following composition formula (I). Is preferred.
LiMO 2 (I)
However, M is an element composed of Li, Ni and Mn, or Li, Ni, Mn and Co, and the Mn / Ni molar ratio is usually 0.1 or more, preferably 0.3 or more, more preferably 0.5 or more, more preferably 0.6 or more, still more preferably 0.7 or more, still more preferably 0.8 or more, most preferably 0.9 or more, usually 5 or less, preferably 4 or less, more preferably 3 or less, more preferably 2.5 or less, and most preferably 1.5 or less. The Co / (Mn + Ni + Co) molar ratio is usually 0 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.03 or more, most preferably 0.05 or more, usually 0.35 or less, preferably Is 0.20 or less, more preferably 0.15 or less, still more preferably 0.10 or less, and most preferably 0.099 or less. The Li molar ratio in M is usually 0.001 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.03 or more, most preferably 0.05 or more, usually 0.2 or less, Preferably it is 0.19 or less, More preferably, it is 0.18 or less, More preferably, it is 0.17 or less, Most preferably, it is 0.15 or less.

なお、上記組成式(I)においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。不定比性がある場合、酸素の原子比は通常2±0.2の範囲、好ましくは2±0.15の範囲、より好ましくは2±0.12の範囲、さらに好ましくは2±0.10の範囲、特に好ましくは2±0.05の範囲である。
また、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、正極活物質の結晶性を高めるために酸素含有ガス雰囲気下で高温焼成を行って焼成されたものであることが好ましい。焼成温度の下限は特に、上記組成式(I)で示される組成を持つリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物においては、通常1050℃以上、好ましくは1060℃以上、より好ましくは1070℃以上、更に好ましくは1080℃以上、最も好ましくは1090℃以上であり、上限は1200℃以下、好ましくは1190℃以下、更に好ましくは1180℃以下、最も好ましくは1170℃以下である。焼成温度が低すぎると異相が混在し、また結晶構造が発達せずに格子歪が増大する。また比表面積が大きくなりすぎる。逆に焼成温度が高すぎると一次粒子が過度に成長し、粒子間の焼結が進行し過ぎ、比表面積が小さくなり過ぎる。
In the above composition formula (I), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. In the case of non-stoichiometry, the atomic ratio of oxygen is usually in the range of 2 ± 0.2, preferably in the range of 2 ± 0.15, more preferably in the range of 2 ± 0.12, and even more preferably 2 ± 0.10. And particularly preferably in the range of 2 ± 0.05.
In addition, the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is preferably obtained by firing at a high temperature in an oxygen-containing gas atmosphere in order to increase the crystallinity of the positive electrode active material. In particular, the lower limit of the firing temperature is usually 1050 ° C. or higher, preferably 1060 ° C. or higher, more preferably 1070 ° C. or higher, even more preferably in the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having the composition represented by the above composition formula (I). Is 1080 ° C. or higher, most preferably 1090 ° C. or higher, and the upper limit is 1200 ° C. or lower, preferably 1190 ° C. or lower, more preferably 1180 ° C. or lower, and most preferably 1170 ° C. or lower. If the firing temperature is too low, heterogeneous phases are mixed, and the lattice distortion increases without developing a crystal structure. Moreover, the specific surface area becomes too large. Conversely, if the firing temperature is too high, the primary particles grow excessively, sintering between the particles proceeds too much, and the specific surface area becomes too small.

〈含有炭素濃度C〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の含有炭素濃度C(重量%)値は、通常0.005重量%以上、好ましくは0.01重量%以上、更に好ましくは0.015重量%以上、最も好ましくは0.02重量%以上であり、通常0.25重量%以下、好ましくは0.2重量%以下、より好ましくは0.15重量%以下、更に好ましくは0.1重量%以下、最も好ましくは0.07重量%以下である。この下限を下回ると電池性能が低下する可能性があり、上限を超えると電池とした時のガス発生による膨れが増大したり電池性能が低下したりする可能性がある。
<Contained carbon concentration C>
The carbon concentration C (wt%) value of the lithium transition metal compound powder of the present invention is usually 0.005 wt% or more, preferably 0.01 wt% or more, more preferably 0.015 wt% or more, most preferably Preferably it is 0.02% by weight or more, usually 0.25% by weight or less, preferably 0.2% by weight or less, more preferably 0.15% by weight or less, still more preferably 0.1% by weight or less, most preferably Is 0.07% by weight or less. If the lower limit is not reached, battery performance may be reduced. If the upper limit is exceeded, swelling due to gas generation when the battery is produced may increase or battery performance may be reduced.

本発明において、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の含有炭素濃度Cは、後述の実施例の項で示すように、酸素気流中燃焼(高周波加熱炉式)赤外吸収法に
よる測定で求められる。
なお、後述の炭素分析により求めたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の含有炭素成分は、炭酸化合物、特に炭酸リチウムの付着量についての情報を示すものとみなすことができる。これは、炭素分析により求めた炭素量を、全て炭酸イオン由来と仮定した数値と、イオンクロマトグラフィーにより分析した炭酸イオン濃度が概ね一致することによる。
In the present invention, the carbon concentration C of the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder is determined by measurement using an oxygen gas combustion (high-frequency heating furnace type) infrared absorption method, as shown in the Examples section below. It is done.
In addition, the carbon component contained in the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder obtained by carbon analysis described later can be regarded as indicating information on the amount of carbonic acid compound, particularly lithium carbonate. This is due to the fact that the carbon amount determined by carbon analysis is assumed to be all derived from carbonate ions, and the carbonate ion concentration analyzed by ion chromatography generally agrees.

一方、電子伝導性を高めるための手法として導電性カーボンと複合化処理をしたりする場合には、前記規定範囲を超えるC量が検出されることがあるが、そのような処理が施された場合におけるC値は、前記規定範囲に限定されるものではない。   On the other hand, when a composite treatment with conductive carbon is performed as a method for increasing the electron conductivity, a C amount exceeding the specified range may be detected, but such a treatment was performed. The C value in the case is not limited to the specified range.

〈好適組成〉
本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系複合酸化物粉体は、前記組成式(I)におけるMサイト中の原子構成が下記式(II)又は下記式(II’)で示されるものが特に好ましい。
<Preferred composition>
In the lithium transition metal composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, the atomic configuration in the M site in the composition formula (I) is represented by the following formula (II) or the following formula (II ′). Those are particularly preferred.

M=Liz/(2+z){(Ni(1+y)/2Mn(1−y)/21−xCo2/(2+z) …(II)
(ただし、上記式(II)中、
0≦x≦0.1、
−0.1≦y≦0.1、
(1−x)(0.05−0.98y)≦z≦(1−x)(0.20−0.88y)
である。)
M=Liz’/(2+z’){(Ni(1+y’)/2Mn(1−y’)/21−x’Cox’2/(2+z’) …(II’)
(ただし、組成式(II’)中、
0.1<x’≦0.35
−0.1≦y’≦0.1
(1−x’)(0.02−0.98y’)≦z’≦(1−x’)(0.20−0.88y’))
上記(II)式において、xの値は通常0以上、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.03以上、最も好ましくは0.04以上、通常0.1以下、好ましくは0.099以下、最も好ましくは0.098以下である。
M = Li z / (2 + z) {(Ni (1 + y) / 2 Mn (1-y) / 2 ) 1-x Co x } 2 / (2 + z) (II)
(However, in the above formula (II),
0 ≦ x ≦ 0.1,
−0.1 ≦ y ≦ 0.1,
(1-x) (0.05-0.98y) ≤z≤ (1-x) (0.20-0.88y)
It is. )
M = Li z ′ / (2 + z ′) {(Ni (1 + y ′) / 2 Mn (1-y ′) / 2 ) 1-x ′ Co x ′ } 2 / (2 + z ′) (II ′)
(However, in the composition formula (II ′),
0.1 <x ′ ≦ 0.35
−0.1 ≦ y ′ ≦ 0.1
(1-x ′) (0.02-0.98y ′) ≦ z ′ ≦ (1-x ′) (0.20-0.88y ′))
In the above formula (II), the value of x is usually 0 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, still more preferably 0.03 or more, most preferably 0.04 or more, usually 0.1. Hereinafter, it is preferably 0.099 or less, and most preferably 0.098 or less.

yの値は通常−0.1以上、好ましくは−0.05以上、より好ましくは−0.03以上、最も好ましくは−0.02以上、通常0.1以下、好ましくは0.05以下、より好ましくは0.03以下、最も好ましくは0.02以下である。
zの値は通常(1−x)(0.05−0.98y)以上、好ましくは(1−x)(0.06−0.98y)以上、より好ましくは(1−x)(0.07−0.98y)以上、さらに好ましくは(1−x)(0.08−0.98y)以上、最も好ましくは(1−x)(0.10−0.98y)以上、通常(1−x)(0.20−0.88y)以下、好ましくは(1−x)(0.18−0.88y)以下、より好ましくは(1−x)(0.17−0.88y)、最も好ましくは(1−x)(0.16−0.88y)以下である。zがこの下限を下回ると導電性が低下し、上限を超えると遷移金属サイトに置換する量が多くなり過ぎて電池容量が低くなる等、これを使用したリチウム二次電池の性能低下を招く可能性がある。また、zが大きすぎると、活物質粉体の炭酸ガス吸収性が増大するため、大気中の炭酸ガスを吸収しやすくなる。その結果、含有炭素濃度が大きくなると推定される。
The value of y is usually −0.1 or more, preferably −0.05 or more, more preferably −0.03 or more, most preferably −0.02 or more, usually 0.1 or less, preferably 0.05 or less, More preferably, it is 0.03 or less, and most preferably 0.02 or less.
The value of z is usually (1-x) (0.05-0.98y) or more, preferably (1-x) (0.06-0.98y) or more, more preferably (1-x) (0. 07-0.98y) or more, more preferably (1-x) (0.08-0.98y) or more, most preferably (1-x) (0.10-0.98y) or more, usually (1- x) (0.20-0.88y) or less, preferably (1-x) (0.18-0.88y) or less, more preferably (1-x) (0.17-0.88y), most Preferably, it is (1-x) (0.16-0.88y) or less. If z is below this lower limit, the conductivity will decrease, and if it exceeds the upper limit, the amount of substitution to transition metal sites will increase so much that the battery capacity will decrease, leading to a decrease in the performance of lithium secondary batteries using this. There is sex. On the other hand, if z is too large, the carbon dioxide absorbability of the active material powder increases, so that it becomes easy to absorb carbon dioxide in the atmosphere. As a result, it is estimated that the concentration of contained carbon increases.

上記(II’)式において、x’の値は通常0.1より大きく、好ましくは0.15以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.25以上、最も好ましくは0.30以上、通常0.35以下、好ましくは0.345以下、最も好ましくは0.34以下である

y’の値は通常−0.1以上、好ましくは−0.05以上、より好ましくは−0.03以上、最も好ましくは−0.02以上、通常0.1以下、好ましくは0.05以下、より好ましくは0.03以下、最も好ましくは0.02以下である。
In the above formula (II ′), the value of x ′ is usually larger than 0.1, preferably 0.15 or more, more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.25 or more, most preferably 0.30 or more. Usually, it is 0.35 or less, preferably 0.345 or less, and most preferably 0.34 or less.
The value of y ′ is usually −0.1 or more, preferably −0.05 or more, more preferably −0.03 or more, most preferably −0.02 or more, usually 0.1 or less, preferably 0.05 or less. More preferably, it is 0.03 or less, and most preferably 0.02 or less.

z’の値は通常(1−x’)(0.02−0.98y’)以上、好ましくは(1−x’)(0.03−0.98y’)以上、より好ましくは(1−x’)(0.04−0.98y’)以上、最も好ましくは(1−x’)(0.05−0.98y’)以上、通常(1−x’)(0.20−0.88y’)以下、好ましくは(1−x’)(0.18−0.88y’)以下、より好ましくは(1−x’)(0.17−0.88y’)、最も好ましくは(1−x’)(0.16−0.88y’)以下である。z’がこの下限を下回ると導電性が低下し、上限を超えると遷移金属サイトに置換する量が多くなり過ぎて電池容量が低くなる等、これを使用したリチウム二次電池の性能低下を招く可能性がある。また、z’が大きすぎると、活物質粉体の炭酸ガス吸収性が増大するため、大気中の炭酸ガスを吸収しやすくなる。その結果、含有炭素濃度が大きくなると推定される。   The value of z ′ is usually (1−x ′) (0.02−0.98y ′) or more, preferably (1−x ′) (0.03−0.98y ′) or more, more preferably (1− x ′) (0.04-0.98y ′) or more, most preferably (1-x ′) (0.05-0.98y ′) or more, usually (1-x ′) (0.20-0. 88y ′) or less, preferably (1-x ′) (0.18−0.88y ′) or less, more preferably (1-x ′) (0.17−0.88y ′), most preferably (1 -X ') (0.16-0.88y') or less. If z ′ is less than this lower limit, the conductivity will be reduced, and if it exceeds the upper limit, the amount of substitution to transition metal sites will be too much and the battery capacity will be reduced. there is a possibility. On the other hand, if z ′ is too large, the carbon dioxide absorbability of the active material powder increases, so that it becomes easy to absorb carbon dioxide in the atmosphere. As a result, it is estimated that the concentration of contained carbon increases.

上記(II),(II’)式の組成範囲において、z,z’値が定比である下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が低くなる傾向が見られ、逆にz,z’値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、一方で容量が低下するという傾向が見られる。また、y,y’値が下限、つまりマンガン/ニッケル原子比が小さい程、低い充電電圧で容量が出るが、高い充電電圧を設定した電池のサイクル特性や安全性が低下する傾向が見られ、逆にy,y’値が上限に近い程、高い充電電圧で設定した電池のサイクル特性や安全性が向上する一方で、放電容量やレート特性、出力特性が低下する傾向が見られる。また、x,x’値が下限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性といった負荷特性が低くなるという傾向が見られ、逆に、x,x’値が上限に近い程、電池とした時のレート特性や出力特性が高くなるが、この上限を超えると、高い充電電圧で設定した場合のサイクル特性や安全性が低下し、また原料コストが高くなる。前記組成パラメータx,x’、y,y’、z,z’を規定範囲とすることは、本発明の重要な構成要素である。   In the composition range of the above formulas (II) and (II ′), as the z and z ′ values are closer to the lower limit, which is a constant ratio, the battery tends to have lower rate characteristics and output characteristics. The closer the z and z ′ values are to the upper limit, the higher the rate characteristics and output characteristics of the battery, but there is a tendency for the capacity to decrease. In addition, the lower the y, y ′ value, that is, the smaller the manganese / nickel atomic ratio, the lower the charging voltage, the higher the capacity, the lower the cycle characteristics and safety of the battery set with a high charging voltage is seen, Conversely, as the y and y ′ values are closer to the upper limit, the cycle characteristics and safety of the battery set at a higher charge voltage are improved, while the discharge capacity, rate characteristics, and output characteristics tend to decrease. Also, the closer the x and x ′ values are to the lower limit, the lower the load characteristics such as the rate characteristics and the output characteristics of the battery, and conversely, the closer the x and x ′ values are to the upper limit, However, if this upper limit is exceeded, cycle characteristics and safety when set at a high charge voltage will be reduced, and raw material costs will be increased. It is an important component of the present invention that the composition parameters x, x ', y, y', z, and z 'are within a specified range.

ここで本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の好適組成であるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物におけるLi組成(z,z’及びx,x’)の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。
前述のように層状構造は必ずしもR(−3)m構造に限られるものではないが、R(−3)m構造に帰属しうるものであることが電気化学的な性能面から好ましい。
Here, the chemical meaning of the Li composition (z, z ′ and x, x ′) in the lithium nickel manganese cobalt composite oxide, which is a preferred composition of the lithium transition metal compound powder of the present invention, will be described in more detail below. explain.
As described above, the layered structure is not necessarily limited to the R (-3) m structure, but is preferably one that can be attributed to the R (-3) m structure from the viewpoint of electrochemical performance.

上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のx,x’、y,y’、z,z’を求めるには、各遷移金属とLiを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mn/Coの比を求める事で計算される。
構造的視点では、z,z’に係るLiは、同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、z,z’に係るLiによって、電荷中性の原理によりNiの平均価数が2価より大きくなる(3価のNiが生成する)。z,z’はNi平均価数を上昇させるため、Ni価数(Ni(III)の割合)の指標となる。
In order to obtain x, x ′, y, y ′, z, and z ′ of the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and Li are analyzed by an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES). Thus, the ratio is calculated by determining the ratio of Li / Ni / Mn / Co.
From a structural point of view, it is considered that Li related to z and z ′ is substituted for the same transition metal site. Here, due to Li relating to z and z ′, the average valence of Ni becomes larger than divalent (trivalent Ni is generated) by the principle of charge neutrality. Since z and z ′ increase the Ni average valence, they are indicators of the Ni valence (the ratio of Ni (III)).

なお、上記組成式から、z,z’の変化に伴うNi価数(m)を計算すると、Co価数は3価、Mn価数は4価であるとの前提で、   In addition, when calculating the Ni valence (m) accompanying the change of z and z ′ from the above composition formula, it is assumed that the Co valence is trivalent and the Mn valence is tetravalent.

Figure 0006010902
Figure 0006010902

となる。この計算結果は、Ni価数はz,z’のみで決まるのではなく、x,x’及びy,y’の関数となっていることを意味している。z,z’=0かつy,y’=0であれば、x,x’の値に関係なくNi価数は2価のままである。z,z’が負の値になる場合は、活物質中に含まれるLi量が化学量論量より不足していることを意味し、あまり大きな負の値を有するものは本発明の効果が出ない可能性がある。一方、同じz,z’値であっても、Niリッチ(y,y’値が大きい)及び/又はCoリッチ(x,x’値が大きい)な組成ほどNi価数は高くなるということを意味し、電池に用いた場合、レート特性や出力特性が高くなるが、反面、容量低下しやすくなる結果となる。このことから、z,z’値の上限と下限はx,x’及びy,y’の関数として規定するのがより好ましいと言える。 It becomes. This calculation result means that the Ni valence is not determined only by z and z ', but is a function of x, x' and y, y '. If z, z '= 0 and y, y' = 0, the Ni valence remains divalent regardless of the values of x, x '. When z and z ′ are negative values, it means that the amount of Li contained in the active material is less than the stoichiometric amount, and those having a very large negative value are effective for the present invention. It may not come out. On the other hand, even if the z and z ′ values are the same, the Ni valence increases as the composition is rich in Ni (y, y ′ values are large) and / or Co rich (large in x, x ′ values). This means that when used in a battery, the rate characteristics and output characteristics are improved, but on the other hand, the capacity tends to decrease. From this, it can be said that the upper and lower limits of the z and z 'values are more preferably defined as functions of x, x' and y, y '.

また、x値が0≦x≦0.1と、Co量が少ない範囲にあると、コストが低減されることに加え、高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合において、充放電容量やサイクル特性、安全性が向上する。
他方、x’値が0.10<x’≦0.35と、Co量が比較的多い範囲にあると、リチウム二次電池として使用した場合において、充放電容量やサイクル特性、負荷特性、安全性などがバランスよく向上する。
In addition, when the x value is in the range of 0 ≦ x ≦ 0.1 and the amount of Co is small, in addition to reducing the cost, it was used as a lithium secondary battery designed to be charged at a high charging potential. In some cases, charge / discharge capacity, cycle characteristics, and safety are improved.
On the other hand, if the x ′ value is in the range of 0.10 <x ′ ≦ 0.35 and the amount of Co is relatively large, when used as a lithium secondary battery, the charge / discharge capacity, cycle characteristics, load characteristics, safety Improved in a balanced manner.

〈粉末X線回折ピーク〉
本発明において、前記組成式(I)及び(II)を満たす組成を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、CuKα線を使用した粉末X線回折パターンにおいて、回折角2θが64.5°付近に存在する(110)回折ピークの半価幅をFWHM(110)とした時に、0.1≦FWHM(110)≦0.3の範囲にあることが好ましい。
<Powder X-ray diffraction peak>
In the present invention, the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder having a composition satisfying the composition formulas (I) and (II) has a diffraction angle 2θ of 64.5 in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. When the half width of the (110) diffraction peak existing in the vicinity of ° is FWHM (110), it is preferably in the range of 0.1 ≦ FWHM (110) ≦ 0.3.

一般に、結晶性の尺度としてX線回折ピークの半価幅が用いられることから、本発明者らは結晶性と電池性能の相関について鋭意検討を行った。その結果、回折角2θが64.5°付近に存在する(110)回折ピークの半価幅の値が、規定した範囲内にあるものが良好な電池性能を発現する。
本発明において、FWHM(110)は通常0.01以上、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.10以上、更に好ましくは0.12以上、最も好ましくは0.14以上、通常0.3以下、好ましくは0.28以下、より好ましくは0.26以下、更に好ましくは0.24以下、最も好ましくは0.22以下である。
In general, since the half width of the X-ray diffraction peak is used as a measure of crystallinity, the present inventors have conducted intensive studies on the correlation between crystallinity and battery performance. As a result, when the half-value width of the (110) diffraction peak having a diffraction angle 2θ of around 64.5 ° is within the specified range, good battery performance is exhibited.
In the present invention, the FWHM (110) is usually 0.01 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.10 or more, still more preferably 0.12 or more, most preferably 0.14 or more, usually 0.3. Hereinafter, it is preferably 0.28 or less, more preferably 0.26 or less, further preferably 0.24 or less, and most preferably 0.22 or less.

また、本発明において、前記組成式(I)及び(II)を満たす組成を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、CuKα線を使用した粉末X線回折測定において、回折角2θが64°付近に存在する(018)回折ピーク、64.5°付近に存在する(110)回折ピーク、及び68°付近に存在する(113)回折ピークにおいて、それぞれのピークトップよりも高角側に、異相由来の回折ピークを持たないか、あるいは異相由来の回折ピークを有する場合、本来の結晶相の回折ピークに対する異相ピークの積分強度比が、各々、以下の範囲内にあることが好ましい。   In the present invention, the lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder having a composition satisfying the composition formulas (I) and (II) has a diffraction angle 2θ of 64 in powder X-ray diffraction measurement using CuKα rays. In the (018) diffraction peak existing at around 0 °, the (110) diffraction peak around 64.5 °, and the (113) diffraction peak around 68 °, a different phase is present on the higher angle side than the peak top. In the case of having no diffraction peak derived from or having a diffraction peak derived from a different phase, the integrated intensity ratio of the different phase peak to the diffraction peak of the original crystal phase is preferably in the following range, respectively.

0≦I018 /I018≦0.20
0≦I110 /I110≦0.25
0≦I113 /I113≦0.30
(ここで、I018、I110、I113は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークの積分強度を表し、I018 、I110 、I113 は、それぞれ(018)、(110)、(113)回折ピークのピークトップよりも高角側に現れる異相由来の回折ピークの積分強度を表す。)
0 ≦ I 018 * / I 018 ≦ 0.20
0 ≦ I 110 * / I 110 ≦ 0.25
0 ≦ I 113 * / I 113 ≦ 0.30
(Here, I 018 , I 110 , and I 113 represent the integrated intensities of the diffraction peaks, respectively (018), (110), and (113), and I 018 * , I 110 * , and I 113 * are (018 ), (110), (113) represents the integrated intensity of a diffraction peak derived from a different phase appearing at a higher angle than the peak top of the diffraction peak.)

ところで、この異相由来の回折ピークの原因物質の詳細は明らかではないが、異相が含まれると、電池とした時の容量やレート特性、サイクル特性等が低下する。このため、回折ピークは本発明の電池性能に悪影響を与えない程度の回折ピークを有していてもよいが、前記範囲の割合であることが好ましく、それぞれの回折ピークに対する異相由来の回折ピークの積分強度比は、通常I018 /I018≦0.20、I110 /I110≦0.25、I113 /I113≦0.30、好ましくはI018 /I018≦0.15、I110 /I110≦0.20、I113 /I113≦0.25、より好ましくはI018 /I018≦0.10、I110 /I110≦0.15、I113 /I113≦0.20、更に好ましくはI018 /I018≦0.05、I110 /I110≦0.10、I113 /I113≦0.15であり、最も好ましくは異相由来の回折ピークが無いことが特に好ましい。 By the way, although the details of the causative substance of the diffraction peak derived from this heterogeneous phase are not clear, when a heterogeneous phase is included, the capacity, rate characteristics, cycle characteristics, etc. when it is made into a battery are lowered. For this reason, the diffraction peak may have a diffraction peak that does not adversely affect the battery performance of the present invention, but is preferably a ratio in the above range, and the diffraction peak derived from a different phase with respect to each diffraction peak. The integrated intensity ratio is usually I 018 * / I 018 ≦ 0.20, I 110 * / I 110 ≦ 0.25, I 113 * / I 113 ≦ 0.30, preferably I 018 * / I 018 ≦ 0. 15, I 110 * / I 110 ≦ 0.20, I 113 * / I 113 ≦ 0.25, more preferably I 018 * / I 018 ≦ 0.10, I 110 * / I 110 ≦ 0.15, I 113 * / I 113 ≦ 0.20, more preferably I 018 * / I 018 ≦ 0.05 , I 110 * / I 110 ≦ 0.10, an I 113 * / I 113 ≦ 0.15 , It is particularly preferred is also preferably no diffraction peaks derived from heterogeneous phases.

〈本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体が上述の効果をもたらす理由〉
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体が上述の効果をもたらす理由としては、次のように推察される。
本願発明のリチウム遷移金属系化合物粉体は、化合物(A’)の元素(A)が化合物(B’)の元素(B)より粒子内部に固溶するため、単独添加と比較して活物質表面近傍付近及び活物質内部のLi移動速度向上効果が大きくなる。この結果、本願発明のリチウム遷移金属系化合物粉体を用いて、電池としたときに低温抵抗特性が向上したものと推察される。
<Reason why the lithium transition metal-based compound powder of the present invention provides the above effects>
The reason why the lithium transition metal-based compound powder of the present invention brings about the above-described effect is presumed as follows.
The lithium transition metal-based compound powder of the present invention has an active material as compared with the single addition because the element (A) of the compound (A ′) is more solid-solved inside the particle than the element (B) of the compound (B ′). The effect of improving the Li movement speed in the vicinity of the surface and inside the active material is increased. As a result, it is presumed that the low-temperature resistance characteristics are improved when the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is used as a battery.

[リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法]
本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体を製造する方法は、特定の製法に限定されるものではないが、 リチウム化合物と、Cr,Mn,Fe,Co,Ni,及びCuから選ばれる少なくとも1種類以上の遷移金属化合物と、Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)を有する化合物(A’)と、W、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)を有する化合物(B’)とを、液体媒体中で粉砕するスラリー調製工程と、得られたスラリーを噴霧乾燥する噴霧乾燥工程と、得られた噴霧乾燥体を酸素含有ガス雰囲気下、焼成する焼成工程とを含むことを特徴とするリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法により好適に製造される。
[Method for producing lithium transition metal compound powder for positive electrode material of lithium secondary battery]
The method for producing the lithium transition metal-based compound powder of the present invention is not limited to a specific production method, but at least one selected from a lithium compound and Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. The above transition metal compound, the compound (A ′) having at least one element (A) selected from the group consisting of Nb, Ta and V, and at least one element (B) selected from W, Mo and Re A slurry preparation step for pulverizing the compound (B ′) having a liquid in a liquid medium, a spray drying step for spray drying the obtained slurry, and a firing for firing the obtained spray dried body in an oxygen-containing gas atmosphere And a process for producing a lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material.

また、スラリー調整工程において、リチウム化合物と、前記遷移金属化合物と、前記化合物(A’)および化合物(B’)とを、液体媒体中で、下記測定条件で測定されるメジアン径が0.7μm以下になるまで粉砕し、噴霧乾燥工程において、噴霧乾燥時のスラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行うことを特徴とする粉体の製造方法により好適に製造される。   Further, in the slurry adjustment step, the median diameter of the lithium compound, the transition metal compound, the compound (A ′) and the compound (B ′) measured in a liquid medium under the following measurement conditions is 0.7 μm. When the slurry supply amount is S (L / min) and the gas supply amount is G (L / min) in the spray drying step, 500 ≦ G / S ≦ 10000. It is preferably produced by a powder production method characterized by spray drying under conditions.

<メジアン径測定条件>
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定する。
例えば、リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を例にあげて説明すると、リチウム化合物、ニッケル化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、並びに化合物(A’)および化合物(B’)を液体媒体中に分散させたスラリーを噴霧乾燥して得られた噴霧乾燥体を、酸素含有ガス雰囲気中で焼成して製造することができる。
以下に、本発明の好適態様であるリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体の製造方法を例にあげて、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法について詳細に説明する。
<Median diameter measurement conditions>
Using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, the refractive index is set to 1.24, and the measurement is performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz) with the particle diameter reference as the volume reference.
For example, a lithium nickel manganese cobalt composite oxide powder will be described as an example. A lithium compound, a nickel compound, a manganese compound, a cobalt compound, and a compound (A ′) and a compound (B ′) are dispersed in a liquid medium. The spray-dried body obtained by spray-drying the slurry thus produced can be produced by firing in an oxygen-containing gas atmosphere.
Hereinafter, the method for producing a lithium transition metal-based compound powder of the present invention will be described in detail by taking as an example the method for producing a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder which is a preferred embodiment of the present invention.

〈スラリー調製工程〉
本発明の方法により、リチウム遷移金属系化合物粉体を製造するに当たり、スラリーの調製に用いる原料化合物のうち、リチウム化合物としては、LiCO、LiNO、LiNO、LiOH、LiOH・HO、LiH、LiF、LiCl、LiBr、LiI、CHOOLi、LiO、LiSO、ジカルボン酸Li、クエン酸Li、脂肪酸Li、アルキルリチウム等が挙げられる。これらリチウム化合物の中で好ましいのは、焼成処理の際にSO、NO等の有害物質を発生させない点で、窒素原子や硫黄原子、ハロゲン原子を含有しないリチウム化合物であり、また、焼成時に分解ガスを発生する等して、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に分解ガスを発生するなどして空隙を形成しやすい化合物であり、これらの点を勘案すると、LiCO、LiOH、LiOH・HOが好ましく、特にLiCOが好ましい。これらのリチウム化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。
<Slurry preparation process>
Among the raw material compounds used in the preparation of the slurry in producing the lithium transition metal-based compound powder by the method of the present invention, the lithium compounds include Li 2 CO 3 , LiNO 3 , LiNO 2 , LiOH, LiOH · H 2. Examples include O, LiH, LiF, LiCl, LiBr, LiI, CH 3 OOLi, Li 2 O, Li 2 SO 4 , dicarboxylic acid Li, citric acid Li, fatty acid Li, and alkyl lithium. Among these lithium compounds, lithium compounds that do not contain nitrogen, sulfur, or halogen atoms are preferred because they do not generate harmful substances such as SO x and NO x during the firing treatment. It is a compound that easily forms voids by generating cracked gas in the secondary particles of the spray-dried powder by generating cracked gas. Taking these points into consideration, Li 2 CO 3 , LiOH, LiOH.H 2 O is preferable, and Li 2 CO 3 is particularly preferable. These lithium compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、ニッケル化合物としては、Ni(OH)、NiO、NiOOH、NiCO、2NiCO・3Ni(OH)・4HO、NiC・2HO、Ni(NO・6HO、NiSO、NiSO・6HO、脂肪酸ニッケル、ニッケルハロゲン化物等が挙げられる。この中でも、焼成処理の際にSO、NO等の有害物質を発生させない点で、 Ni(OH)、NiO、N iOOH、NiCO、2NiCO・3Ni(OH)・4HO、NiC・2HOのようなニッケル化合物が好ましい。また、更に工業原料として安価に入手できる観点、及び反応性が高い、という観点からNi(OH)、NiO、NiOOH、NiCO、さらに焼成時に分解ガスを発生する等して、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に空隙を形成しやすい、という観点から、特に好ましいのはNi(OH)、NiOOH、NiCOである。これらのニッケル化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 Moreover, as a nickel compound, Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 , 2NiCO 3 .3Ni (OH) 2 .4H 2 O, NiC 2 O 4 .2H 2 O, Ni (NO 3 ) 2 .6H 2 O, NiSO 4 , NiSO 4 .6H 2 O, nickel fatty acid, nickel halide and the like. Among these, Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 , 2NiCO 3 .3Ni (OH) 2 .4H 2 O, and the like do not generate harmful substances such as SO X and NO X during the firing treatment. Nickel compounds such as NiC 2 O 4 .2H 2 O are preferred. Further, from the viewpoint that it can be obtained as an industrial raw material at a low cost and from the viewpoint of high reactivity, Ni (OH) 2 , NiO, NiOOH, NiCO 3 , and further, a decomposition gas is generated at the time of firing. Ni (OH) 2 , NiOOH, and NiCO 3 are particularly preferable from the viewpoint of easily forming voids in the secondary particles. These nickel compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、マンガン化合物としてはMn、MnO、Mn等のマンガン酸化物、MnCO、Mn(NO、MnSO、酢酸マンガン、ジカルボン酸マンガン、クエン酸マンガン、脂肪酸マンガン等のマンガン塩、オキシ水酸化物、塩化マンガン等のハロゲン化物等が挙げられる。これらのマンガン化合物の中でも、MnO、Mn、Mn、MnCOは、焼成処理の際にSO、NO等のガスを発生せず、更に工業原料として安価に入手できるため好ましい。これらのマンガン化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 In addition, manganese compounds such as Mn 2 O 3 , MnO 2 , Mn 3 O 4 , manganese oxide, MnCO 3 , Mn (NO 3 ) 2 , MnSO 4 , manganese acetate, manganese dicarboxylate, manganese citrate, fatty acid manganese And manganese salts such as oxyhydroxide, manganese chloride and the like. Among these manganese compounds, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 , and MnCO 3 do not generate gases such as SO X and NO X during firing, and can be obtained at low cost as industrial raw materials. Therefore, it is preferable. These manganese compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、コバルト化合物としては、Co(OH)、CoOOH、CoO、Co、Co、Co(OCOCH・4HO、CoCl、Co(NO・6HO、Co(SO・7HO、CoCO等が挙げられる。中でも、焼成工程の際にSO、NO等の有害物質を発生させない点で、Co(OH)、CoOOH、CoO、Co、Co、CoCOが好ましく、更に好ましくは、工業的に安価に入手できる点及び反応性が高い点でCo(OH)、CoOOHである。加えて焼成時に分解ガスを発生する等して、噴霧乾燥粉体の二次粒子内に空隙を形成しやすい、という観点から、特に好ましいのはCo(OH)、CoOOH、CoCOである。これらのコバルト化合物は1種を単独で使用しても良く、2種以上を併用しても良い。 Further, as the cobalt compound, Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , Co (OCOCH 3 ) 2 .4H 2 O, CoCl 2 , Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O, Co (SO 4 ) 2 · 7H 2 O, CoCO 3 and the like. Among them, Co (OH) 2 , CoOOH, CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , and CoCO 3 are preferable, and more preferably, from the viewpoint that no harmful substances such as SO X and NO X are generated during the firing process. Co (OH) 2 and CoOOH are industrially inexpensively available and highly reactive. In addition, Co (OH) 2 , CoOOH, and CoCO 3 are particularly preferable from the viewpoint of easily forming voids in the secondary particles of the spray-dried powder due to generation of decomposition gas during firing. These cobalt compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、上記のLi、Ni、Mn、Co原料化合物以外にも他元素置換を行って前述の異元素を導入したり、後述する噴霧乾燥にて形成される二次粒子内の空隙を効率よく形成させたりすることを目的とした化合物群を使用することが可能である。なお、ここで使用する、二次粒子の空隙を効率よく形成させることを目的として使用する化合物の添加段階は、その性質に応じて、原料混合前又は混合後の何れかを選択することが可能である。特に、混合工程によって機械的剪断応力が加わるなどして分解しやすい化合物は混合工程後に添加することが好ましい。   In addition to the above Li, Ni, Mn, and Co raw material compounds, other elements are substituted to introduce the above-mentioned foreign elements, and voids in secondary particles formed by spray drying described later are efficiently formed. It is possible to use a group of compounds intended to be used. In addition, the addition stage of the compound used for the purpose of efficiently forming the voids of the secondary particles used here can be selected either before or after mixing the raw materials depending on the property. It is. In particular, it is preferable to add a compound that is easily decomposed due to mechanical shear stress applied by the mixing step after the mixing step.

化合物(A’)としては、前述の通りである。また、化合物(B’)としては、前述の通りである。
原料の混合方法は特に限定されるものではなく、湿式でも乾式でも良い。例えば、ボールミル、振動ミル、ビーズミル等の装置を使用する方法が挙げられる。原料化合物を水、アルコール等の液体媒体中で混合する湿式混合は、より均一な混合が可能であり、かつ焼成工程において混合物の反応性を高めることができるので好ましい。
The compound (A ′) is as described above. The compound (B ′) is as described above.
The method for mixing the raw materials is not particularly limited, and may be wet or dry. For example, a method using an apparatus such as a ball mill, a vibration mill, or a bead mill can be used. Wet mixing in which the raw material compound is mixed in a liquid medium such as water or alcohol is preferable because more uniform mixing is possible and the reactivity of the mixture can be increased in the firing step.

混合の時間は、混合方法により異なるが、原料が粒子レベルで均一に混合されていれば良く、例えばボールミル(湿式又は乾式)では通常1時間から2日間程度、ビーズミル(湿式連続法)では滞留時間が通常0.1時間から6時間程度である。
なお、原料の混合段階においてはそれと並行して原料の粉砕が為されていることが好ましい。粉砕の程度としては、粉砕後の原料粒子の粒径が指標となるが、平均粒子径(メジアン径)として通常0.7μm以下、好ましくは0.6μm以下、さらに好ましくは0.55μm以下、最も好ましくは0.5μm以下とする。粉砕後の原料粒子の平均粒子径が大きすぎると、焼成工程における反応性が低下するのに加え、組成が均一化し難くなる。ただし、必要以上に小粒子化することは、粉砕のコストアップに繋がるので、平均粒子径が通常0.01μm以上、好ましくは0.02μm以上、さらに好ましくは0.05μm以上となるように粉砕すれば良い。このような粉砕程度を実現するための手段としては特に限定されるものではないが、湿式粉砕法が好ましい。具体的にはダイノーミル等を挙げることができる。
The mixing time varies depending on the mixing method, but it is sufficient that the raw materials are uniformly mixed at the particle level. For example, in a ball mill (wet or dry type), usually about 1 to 2 days, and in a bead mill (wet continuous method), a residence time. Is usually about 0.1 to 6 hours.
In the raw material mixing stage, it is preferable that the raw material is pulverized in parallel. As the degree of pulverization, the particle diameter of the raw material particles after pulverization is an index, but the average particle diameter (median diameter) is usually 0.7 μm or less, preferably 0.6 μm or less, more preferably 0.55 μm or less, most preferably Preferably, it is 0.5 μm or less. If the average particle size of the pulverized raw material particles is too large, the reactivity in the firing process is lowered, and the composition is difficult to homogenize. However, making particles smaller than necessary leads to an increase in the cost of pulverization, so that the average particle size is usually 0.01 μm or more, preferably 0.02 μm or more, more preferably 0.05 μm or more. It ’s fine. A means for realizing such a degree of pulverization is not particularly limited, but a wet pulverization method is preferable. Specific examples include dyno mill.

なお、本発明においてスラリー中の粉砕粒子のメジアン径は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって、屈折率1.24を設定し、粒子径基準を体積基準に設定して測定されたものである。本発明では、測定の際に用いる分散媒として、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。   In the present invention, the median diameter of the pulverized particles in the slurry was measured with a known laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus with a refractive index of 1.24 and a particle diameter standard set as a volume standard. Is. In the present invention, a 0.1 wt% sodium hexametaphosphate aqueous solution was used as a dispersion medium used in the measurement, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

〈噴霧乾燥工程〉
湿式混合後は、得られたスラリーを、次いで通常乾燥工程に供される。乾燥方法は特に限定されないが、生成する粒子状物の均一性や粉体流動性、粉体ハンドリング性能、乾燥粒子を効率よく製造できる等の観点から噴霧乾燥が好ましい。
<Spray drying process>
After wet mixing, the resulting slurry is then subjected to a normal drying step. The drying method is not particularly limited, but spray drying is preferable from the viewpoints of uniformity of the generated particulate matter, powder fluidity, powder handling performance, and efficient production of dry particles.

(噴霧乾燥粉体)
本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体等のリチウム遷移金属系化合物粉体の製造方法においては、原料化合物と添加剤1及び添加剤2とを湿式粉砕して得られたスラリーを噴霧乾燥することにより、一次粒子が凝集してなる二次粒子からなる粉体を得る。一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる噴霧乾燥粉体は、本発明品の噴霧乾燥粉体の形状的特徴である。形状の確認方法としては、例えば、SEM観察、断面SEM観察が挙げられる。
(Spray-dried powder)
In the method for producing a lithium transition metal-based compound powder such as lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder of the present invention, a slurry obtained by wet-grinding a raw material compound, additive 1 and additive 2 is sprayed. By drying, a powder composed of secondary particles obtained by agglomerating primary particles is obtained. The spray-dried powder formed by agglomerating primary particles to form secondary particles is a geometric feature of the spray-dried powder of the present invention. Examples of the shape confirmation method include SEM observation and cross-sectional SEM observation.

本発明のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体等のリチウム遷移金属系
化合物粉体の焼成前駆体でもある噴霧乾燥により得られる粉体のメジアン径(ここでは超音波分散をかけずに測定した値)は通常35μm以下、より好ましくは30μm以下、更に好ましくは25μm以下、最も好ましくは20μm以下となるようにする。ただし、あまりに小さな粒径は得にくい傾向にあるので、通常は3μm以上、好ましくは4μm以上、より好ましくは5μm以上である。噴霧乾燥法で粒子状物を製造する場合、その粒子径は、噴霧形式、加圧気体流供給速度、スラリー供給速度、乾燥温度等を適宜選定することによって制御することができる。
The median diameter of the powder obtained by spray drying, which is also a firing precursor of lithium transition metal based compound powder such as lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder of the present invention (in this case, measured without applying ultrasonic dispersion) The value is usually 35 μm or less, more preferably 30 μm or less, still more preferably 25 μm or less, and most preferably 20 μm or less. However, since it tends to be difficult to obtain a too small particle size, it is usually 3 μm or more, preferably 4 μm or more, more preferably 5 μm or more. In the case of producing a particulate material by the spray drying method, the particle size can be controlled by appropriately selecting the spray format, the pressurized gas flow supply rate, the slurry supply rate, the drying temperature, and the like.

即ち、例えば、リチウム化合物、ニッケル化合物、マンガン化合物、及びコバルト化合物と添加剤1と添加剤2とを液体媒体中に分散させたスラリーを噴霧乾燥後、得られた粉体を焼成してリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を製造するに当たり、噴霧乾燥時のスラリー粘度をV(cp)、スラリー供給量をS(L/min)、ガス供給量をG(L/min)とした際、スラリー粘度Vが、50cp≦V≦10000cpであって、かつ、気液比G/Sが、500≦G/S≦10000となる条件で噴霧乾燥を行う。   That is, for example, a lithium compound, a nickel compound, a manganese compound, and a slurry in which a cobalt compound, additive 1 and additive 2 are dispersed in a liquid medium are spray-dried, and the obtained powder is fired to obtain lithium nickel. In producing the manganese cobalt-based composite oxide powder, when the slurry viscosity during spray drying is V (cp), the slurry supply amount is S (L / min), and the gas supply amount is G (L / min), Spray drying is performed under conditions where the slurry viscosity V is 50 cp ≦ V ≦ 10000 cp and the gas-liquid ratio G / S is 500 ≦ G / S ≦ 10000.

スラリー粘度V(cp)が低すぎると一次粒子が凝集して二次粒子を形成してなる粉体を得にくくなる虞があり、高過ぎると供給ポンプが故障したり、ノズルが閉塞する虞がある。従って、スラリー粘度V(cp)は、下限値として通常50cp以上、好ましくは100cp以上、更に好ましくは300cp以上、最も好ましくは500cpであり、上限値としては通常12000cp以下、好ましくは10000cp以下、更に好ましくは9000cp以下、最も好ましくは8000cp以下である。   If the slurry viscosity V (cp) is too low, it may be difficult to obtain a powder obtained by agglomerating primary particles to form secondary particles. If the slurry viscosity V (cp) is too high, the supply pump may fail or the nozzle may be blocked. is there. Therefore, the slurry viscosity V (cp) is usually 50 cp or more as a lower limit, preferably 100 cp or more, more preferably 300 cp or more, most preferably 500 cp, and the upper limit is usually 12000 cp or less, preferably 10000 cp or less, more preferably. Is 9000 cp or less, and most preferably 8000 cp or less.

また、気液比G/Sが上記下限を下回ると二次粒子サイズが粗大化したり、乾燥性が低下しやすくなるなどして、上限を超えると生産性が低下する虞がある。従って、気液比G/Sは、下限値として通常500以上、好ましくは600以上、更に好ましくは700以上、最も好ましくは800以上であり、上限値としては通常10000以下、好ましくは9000以下、更に好ましくは8000以下、最も好ましくは7500以下である。   Further, when the gas-liquid ratio G / S is lower than the lower limit, the secondary particle size is coarsened or the drying property is liable to be lowered. When the upper limit is exceeded, the productivity may be lowered. Therefore, the gas-liquid ratio G / S is usually 500 or more, preferably 600 or more, more preferably 700 or more, most preferably 800 or more as a lower limit, and usually 10,000 or less, preferably 9000 or less, as an upper limit. Preferably it is 8000 or less, most preferably 7500 or less.

スラリー供給量Sやガス供給量Gは、噴霧乾燥に供するスラリーの粘度や用いる噴霧乾燥装置の仕様等によって適宜設定される。
本発明の方法においては、前述のスラリー粘度V(cp)を満たし、かつ用いる噴霧乾燥装置の仕様に適したスラリー供給量とガス供給量を制御して、前述の気液比G/Sを満たす範囲で噴霧乾燥を行えばよく、その他の条件については、用いる装置の種類等に応じて適宜設定されるが、更に次のような条件を選択することが好ましい。
The slurry supply amount S and the gas supply amount G are appropriately set according to the viscosity of the slurry used for spray drying, the specifications of the spray drying apparatus used, and the like.
In the method of the present invention, the above-mentioned gas-liquid ratio G / S is satisfied by controlling the slurry supply amount and gas supply amount that meet the above-mentioned slurry viscosity V (cp) and that are suitable for the specifications of the spray drying apparatus to be used. Spray drying may be performed within a range, and other conditions are appropriately set according to the type of apparatus to be used, but it is preferable to select the following conditions.

即ち、スラリーの噴霧乾燥は、通常、50℃以上、好ましくは70℃以上、更に好ましくは120℃以上、最も好ましくは140℃以上で、通常300℃以下、好ましくは250℃以下、更に好ましくは230℃以下、最も好ましくは210℃以下の温度で行うことが好ましい。この温度が高すぎると得られた造粒粒子が中空構造の多いものとなる可能性があり、粉体の充填密度が低下する虞がある。一方、低すぎると粉体出口部分での水分結露による粉体固着・閉塞等の問題が生じる可能性がある。   That is, spray drying of the slurry is usually 50 ° C. or higher, preferably 70 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, most preferably 140 ° C. or higher, usually 300 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, more preferably 230. It is preferable to carry out the reaction at a temperature of ℃ or less, most preferably 210 ℃ or less. If this temperature is too high, the resulting granulated particles may have a lot of hollow structures, which may reduce the packing density of the powder. On the other hand, if it is too low, problems such as powder sticking and blockage due to moisture condensation at the powder outlet may occur.

<焼成工程>
このようにして得られた焼成前駆体は、次いで焼成処理される。
ここで、本発明において「焼成前駆体」とは、噴霧乾燥して得られる焼成前のリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物等のリチウム遷移金属系化合物の前駆体を意味する。例えば、焼成時に分解ガスを発生又は昇華して、二次粒子内に空隙を形成させる化合物を、上述の噴霧乾燥粉体に含有させて焼成前駆体としてもよい。
<Baking process>
The fired precursor thus obtained is then fired.
Here, in the present invention, the “firing precursor” means a precursor of a lithium transition metal compound such as a lithium nickel manganese cobalt composite oxide before firing obtained by spray drying. For example, a compound that generates or sublimates decomposition gas during firing to form voids in secondary particles may be included in the above-mentioned spray-dried powder to form a firing precursor.

この焼成条件は、組成や使用するリチウム化合物原料にも依存するが、傾向として、焼成温度が高すぎると一次粒子が過度に成長し、粒子間の焼結が進行し過ぎ、比表面積が小さくなり過ぎる。逆に低すぎると異相が混在し、また結晶構造が発達せずに格子歪が増大する。また比表面積が大きくなりすぎる。焼成温度としては、通常1050℃以上、好ましくは1060℃以上、より好ましくは1070℃以上、更に好ましくは1080℃以上、最も好ましくは1090℃以上であり、上限は1200℃以下、好ましくは1190℃以下、更に好ましくは1180℃以下、最も好ましくは1170℃以下である。   This firing condition depends on the composition and the lithium compound raw material used, but as a tendency, if the firing temperature is too high, primary particles grow excessively, sintering between the particles proceeds too much, and the specific surface area becomes small. Pass. On the other hand, if it is too low, heterogeneous phases are mixed, and the lattice distortion increases without developing the crystal structure. Moreover, the specific surface area becomes too large. The firing temperature is usually 1050 ° C. or higher, preferably 1060 ° C. or higher, more preferably 1070 ° C. or higher, further preferably 1080 ° C. or higher, most preferably 1090 ° C. or higher, and the upper limit is 1200 ° C. or lower, preferably 1190 ° C. or lower. More preferably, it is 1180 ° C. or less, and most preferably 1170 ° C. or less.

焼成には、例えば、箱形炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を使用することができる。焼成工程は、通常、昇温・最高温度保持・降温の三部分に分けられる。二番目の最高温度保持部分は必ずしも一回とは限らず、目的に応じて二段階又はそれ以上の段階をふませてもよく、二次粒子を破壊しない程度に凝集を解消することを意味する解砕工程又は、一次粒子或いはさらに微小粉末まで砕くことを意味する粉砕工程を挟んで、昇温・最高温度保持・降温の工程を二回又はそれ以上繰り返しても良い。   For firing, for example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln or the like can be used. The firing process is usually divided into three parts: temperature increase, maximum temperature retention, and temperature decrease. The second maximum temperature holding portion is not necessarily limited to one time, and may include two or more stages depending on the purpose, which means that aggregation is eliminated to the extent that secondary particles are not destroyed. The temperature raising, maximum temperature holding, and temperature lowering steps may be repeated twice or more with a crushing step or a crushing step meaning crushing to primary particles or even fine powder.

焼成を二段階で行う場合、一段目はLi原料が分解し始める温度以上、融解する温度以下で保持することが好ましく、たとえば炭酸リチウムを用いる場合には一段目の保持温度は400℃以上が好ましく、より好ましくは450℃以上、さらに好ましくは500℃以上、最も好ましくは550℃以上が好ましく、通常850℃以下、より好ましくは800℃以下、さらに好ましくは780℃以下、最も好ましくは750℃以下である。   When firing is performed in two stages, the first stage is preferably maintained at a temperature not lower than the temperature at which the Li raw material begins to decompose and below the melting temperature. For example, when lithium carbonate is used, the first stage is preferably maintained at 400 ° C. or higher. More preferably, it is 450 ° C. or higher, more preferably 500 ° C. or higher, most preferably 550 ° C. or higher, usually 850 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower, more preferably 780 ° C. or lower, most preferably 750 ° C. or lower. is there.

最高温度保持工程に至る昇温工程は通常1℃/分以上15℃/分以下の昇温速度で炉内を昇温させる。この昇温速度があまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても炉によっては炉内温度が設定温度に追従しなくなる。昇温速度は、好ましくは2℃/分以上、より好ましくは3℃/分以上で、好ましくは10℃/分以下、より好ましくは8℃/分以下である。   In the temperature raising step leading to the maximum temperature holding step, the temperature in the furnace is usually raised at a temperature raising rate of 1 ° C./min to 15 ° C./min. Even if this rate of temperature rise is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous. However, if it is too fast, the furnace temperature does not follow the set temperature depending on the furnace. The heating rate is preferably 2 ° C./min or more, more preferably 3 ° C./min or more, preferably 10 ° C./min or less, more preferably 8 ° C./min or less.

最高温度保持工程での保持時間は、温度によっても異なるが、通常前述の温度範囲であれば30分以上、好ましくは1時間以上、更に好ましくは2時間以上、最も好ましくは3時間以上で、50時間以下、好ましくは25時間以下、更に好ましくは20時間以下、最も好ましくは15時間以下である。焼成時間が短すぎると結晶性の良いリチウム遷移金属系化合物粉体が得られ難くなり、長すぎるのは実用的ではない。焼成時間が長すぎると、その後解砕が必要になったり、解砕が困難になったりするので、不利である。   Although the holding time in the maximum temperature holding step varies depending on the temperature, it is usually 30 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, more preferably 2 hours or longer, most preferably 3 hours or longer within the above-mentioned temperature range. Time or less, preferably 25 hours or less, more preferably 20 hours or less, and most preferably 15 hours or less. If the firing time is too short, it becomes difficult to obtain a lithium transition metal-based compound powder with good crystallinity, and it is not practical to be too long. If the firing time is too long, it will be disadvantageous because it will be necessary to crush afterwards or it will be difficult to crush.

降温工程では、通常0.1℃/分以上15℃/分以下の降温速度で炉内を降温させる。降温速度があまり遅すぎても時間がかかって工業的に不利であるが、あまり速すぎても目的物の均一性に欠けたり、容器の劣化を早めたりする傾向にある。降温速度は、好ましくは1℃/分以上、より好ましくは3℃/分以上で、好ましくは10℃/分以下、より好ましくは8℃/分以下である。   In the temperature lowering step, the temperature in the furnace is usually decreased at a temperature decreasing rate of 0.1 ° C./min to 15 ° C./min. If the temperature lowering rate is too slow, it takes time and is industrially disadvantageous, but if it is too fast, the uniformity of the target product tends to be lost or the deterioration of the container tends to be accelerated. The temperature lowering rate is preferably 1 ° C./min or more, more preferably 3 ° C./min or more, preferably 10 ° C./min or less, more preferably 8 ° C./min or less.

焼成時の雰囲気は、得ようとするリチウム遷移金属系化合物粉体の組成によって適切な酸素分圧領域があるため、それを満足するための適切な種々ガス雰囲気が用いられる。ガス雰囲気としては、例えば、酸素、空気、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素、及びそれらの混合ガス等を挙げることができる。本発明において具体的に実施しているリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体については、空気等の酸素含有ガス雰囲気を用いることができる。通常は酸素濃度が1体積%以上、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上で、100体積%以下、好ましくは50体積%以下、より好ましくは25体積%以下の雰囲気とする。   Since the firing atmosphere has an appropriate oxygen partial pressure region depending on the composition of the lithium transition metal-based compound powder to be obtained, appropriate various gas atmospheres for satisfying the oxygen partial pressure region are used. Examples of the gas atmosphere include oxygen, air, nitrogen, argon, hydrogen, carbon dioxide, and a mixed gas thereof. An oxygen-containing gas atmosphere such as air can be used for the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder specifically implemented in the present invention. Usually, the atmosphere has an oxygen concentration of 1% by volume or more, preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, and 100% by volume or less, preferably 50% by volume or less, more preferably 25% by volume or less.

このような製造方法において、本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体、例えば前記特
定の組成を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体を製造するには、製造条件を一定とした場合には、リチウム化合物、ニッケル化合物、マンガン化合物、及びコバルト化合物と、添加剤1と添加剤2とを液体媒体中に分散させたスラリーを調製する際、各化合物の混合比を調整することで、目的とするLi/Ni/Mn/Coのモル比を制御することができる。
このようにして得られたリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体等の本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体によれば、容量が高く、低温出力特性、保存特性に優れた、性能バランスの良いリチウム二次電池用正極材料が提供される。
In such a production method, in order to produce the lithium transition metal-based compound powder of the present invention, for example, the lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder having the specific composition, the production conditions are constant. When preparing a slurry in which a lithium compound, a nickel compound, a manganese compound, and a cobalt compound, and additive 1 and additive 2 are dispersed in a liquid medium, by adjusting the mixing ratio of each compound, It is possible to control the molar ratio of Li / Ni / Mn / Co.
According to the lithium transition metal-based compound powder of the present invention such as lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide powder thus obtained, the capacity is high, the low-temperature output characteristics and the storage characteristics are excellent, and the performance balance is high. A positive electrode material for a lithium secondary battery is provided.

[リチウム二次電池用正極]
本発明のリチウム二次電池用正極は、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。
[Positive electrode for lithium secondary battery]
The positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention is obtained by forming a positive electrode active material layer containing a lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention and a binder on a current collector. It is.
The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used if necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.

正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されているため好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。   As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. Of these, metal materials are preferable, and aluminum is particularly preferable. As for the shape, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.

正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また通常100mm以下、好ましくは1mm以下、より好ましくは50μm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。   When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 100 mm or less, preferably 1 mm or less, more preferably 50 μm or less. The range of is preferable. If it is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used during electrode production may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, Styrene / isoprene styrene bromide Copolymer and its hydrogenated thermoplastic elastomeric polymer, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer, etc. Fluorine polymers such as soft resinous polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、
更に好ましくは3重量%以上であり、通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、更に好ましくは40重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。
The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more,
More preferably, it is 3% by weight or more, usually 80% by weight or less, preferably 60% by weight or less, more preferably 40% by weight or less, and most preferably 10% by weight or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. Battery capacity and conductivity may be reduced.

正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料などを挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは1重量%以上であり、また、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは20重量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke. And carbon materials. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 30%. % By weight or less, more preferably 20% by weight or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.

スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウム遷移金属系化合物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As a liquid medium for forming a slurry, it is possible to dissolve or disperse a lithium transition metal compound powder as a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener used as necessary. If it is a solvent, there is no restriction | limiting in particular in the kind, You may use either an aqueous solvent or an organic solvent. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added together with the thickener, and a slurry such as SBR is slurried. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の正極材料としての本発明のリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上であり、通常99.9重量%以下、好ましくは99重量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。   The content of the lithium transition metal-based compound powder of the present invention as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by weight or more, preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and usually 99%. .9% by weight or less, preferably 99% by weight or less. If the proportion of the lithium transition metal compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.

また、正極活物質層の厚さは、通常20〜200μm程度である。
正極のプレス後の電極密度としては、下限としては、通常、3.1g/cm以上、好ましくは3.2g/cm以上、特に好ましくは3.3g/cm以上、上限としては、通常、4.2g/cm以下、好ましくは4.0g/cm以下、特に好ましくは3.8g/cm以下である。
なお、塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、本発明のリチウム二次電池用正極が調製できる。
Further, the thickness of the positive electrode active material layer is usually about 20 to 200 μm.
As the electrode density after pressing the positive electrode, the lower limit is usually 3.1 g / cm 3 or more, preferably 3.2 g / cm 3 or more, particularly preferably 3.3 g / cm 3 or more, and the upper limit is usually , 4.2 g / cm 3 or less, preferably 4.0 g / cm 3 or less, particularly preferably 3.8 g / cm 3 or less.
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
Thus, the positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention can be prepared.

[リチウム二次電池]
本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵・放出可能な上記の本発明のリチウム二次電池用正極と、リチウムを吸蔵・放出可能な負極と、リチウム塩を電解塩とする非水電解質とを備える。更に、正極と負極との間に、非水電解質を保持するセパレータを備えていても良い。正極と負極との接触による短絡を効果的に防止するには、このようにセパレ
ータを介在させるのが望ましい。
[Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present invention includes the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention capable of occluding and releasing lithium, a negative electrode capable of occluding and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte using a lithium salt as an electrolytic salt, Is provided. Further, a separator for holding a nonaqueous electrolyte may be provided between the positive electrode and the negative electrode. In order to effectively prevent a short circuit due to contact between the positive electrode and the negative electrode, it is desirable to interpose a separator in this way.

〈負極〉
負極は通常、正極と同様に、負極集電体上に負極活物質層を形成して構成される。
負極集電体の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されていることから好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。負極集電体として金属薄膜を使用する場合、その好適な厚さの範囲は、正極集電体について上述した範囲と同様である。
<Negative electrode>
The negative electrode is usually configured by forming a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector, similarly to the positive electrode.
As a material of the negative electrode current collector, a metal material such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or a carbon material such as carbon cloth or carbon paper is used. Among these, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. When a metal thin film is used as the negative electrode current collector, the preferred thickness range is the same as the range described above for the positive electrode current collector.

負極活物質層は、負極活物質を含んで構成される。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に他に制限はないが、通常は安全性の高さの面から、リチウムを吸蔵、放出できる炭素材料が用いられる。
炭素材料としては、その種類に特に制限はないが、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)や、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物が挙げられる。有機物の熱分解物としては、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチの炭化物、石油系ピッチの炭化物、或いはこれらピッチを酸化処理したものの炭化物、ニードルコークス、ピッチコークス、フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化物等及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。中でも黒鉛が好ましく、特に好適には、種々の原料から得た易黒鉛性ピッチに高温熱処理を施すことによって製造された、人造黒鉛、精製天然黒鉛、又はこれらの黒鉛にピッチを含む黒鉛材料等であって、種々の表面処理を施したものが主として使用される。これらの炭素材料は、それぞれ1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions, but it can usually occlude and release lithium from the viewpoint of high safety. A carbon material is used.
Although there is no restriction | limiting in particular as a carbon material, Graphite (graphite), such as artificial graphite and natural graphite, and the thermal decomposition thing of organic substance on various thermal decomposition conditions are mentioned. Examples of pyrolysis products of organic matter include coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch carbide, petroleum-based pitch carbide, or carbide obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke, phenol resin, crystalline cellulose, etc. And carbon materials obtained by partially graphitizing these, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and the like. Among them, graphite is preferable, and particularly preferable is artificial graphite, purified natural graphite, or graphite material containing pitch in these graphites, which is manufactured by subjecting easy-graphite pitch obtained from various raw materials to high-temperature heat treatment. Therefore, those subjected to various surface treatments are mainly used. One of these carbon materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

負極活物質として黒鉛材料を用いる場合、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離:d002)が、通常0.335nm以上、また、通常0.34nm以下、好ましくは0.337nm以下であるものが好ましい。
また、黒鉛材料の灰分が、黒鉛材料の重量に対して通常1重量%以下、中でも0.5重量%以下、特に0.1重量%以下であることが好ましい。
When a graphite material is used as the negative electrode active material, the d value (interlayer distance: d 002 ) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 0.335 nm or more, and usually 0.34 nm. In the following, it is preferable that the thickness is 0.337 nm or less.
Further, the ash content of the graphite material is usually 1% by weight or less, particularly 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less, based on the weight of the graphite material.

更に、学振法によるX線回折で求めた黒鉛材料の結晶子サイズ(Lc)が、通常30nm以上、中でも50nm以上、特に100nm以上であることが好ましい。
また、レーザー回折・散乱法により求めた黒鉛材料のメジアン径が、通常1μm以上、中でも3μm以上、更には5μm以上、特に7μm以上、また、通常100μm以下、中でも50μm以下、更には40μm以下、特に30μm以下であることが好ましい。
Further, the crystallite size (Lc) of the graphite material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, and particularly preferably 100 nm or more.
The median diameter of the graphite material determined by the laser diffraction / scattering method is usually 1 μm or more, especially 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, especially 7 μm or more, and usually 100 μm or less, especially 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, especially 40 μm or less. It is preferable that it is 30 micrometers or less.

また、黒鉛材料のBET法比表面積は、通常0.5m/g以上、好ましくは0.7m/g以上、より好ましくは1.0m/g以上、更に好ましくは1.5m/g以上、また、通常25.0m/g以下、好ましくは20.0m/g以下、より好ましくは15.0m/g以下、更に好ましくは10.0m/g以下である。
更に、黒鉛材料についてアルゴンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析を行った場合に、1580〜1620cm−1の範囲で検出されるピークPの強度Iと、1350〜1370cm−1の範囲で検出されるピークPの強度Iとの強度比I/Iが、0以上0.5以下であるものが好ましい。また、ピークPの半価幅は26cm−1以下が好ましく、25cm−1以下がより好ましい。
Moreover, the BET specific surface area of the graphite material is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, and further preferably 1.5 m 2 / g. or more, and usually 25.0 m 2 / g or less, preferably 20.0 m 2 / g, more preferably 15.0 m 2 / g or less, still more preferably 10.0 m 2 / g or less.
Further, when performing Raman spectroscopy using argon laser light for graphite material, and strength I A of the peak P A is detected in the range of 1580~1620Cm -1, it is detected in the range of 1350 -1 that intensity ratio I a / I B of the intensity I B of a peak P B is what is preferably 0 to 0.5. Further, the half width of the peak P A is preferably 26cm -1 or less, 25 cm -1 or less is more preferable.

なお、上述の各種の炭素材料の他に、リチウムの吸蔵及び放出が可能なその他の材料の負極活物質として用いることもできる。炭素材料以外の負極活物質の具体例としては、酸
化錫や酸化ケイ素などの金属酸化物、Li2.6Co0.4Nなどの窒化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金などが挙げられる。これらの炭素材料以外の材料は、それぞれ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、上述の炭素材料と組み合わせて用いても良い。
In addition to the above-mentioned various carbon materials, it can also be used as a negative electrode active material of other materials capable of inserting and extracting lithium. Specific examples of negative electrode active materials other than carbon materials include metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, nitrides such as Li 2.6 Co 0.4 N, and lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys. Can be mentioned. One of these materials other than the carbon material may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Moreover, you may use in combination with the above-mentioned carbon material.

負極活物質層は、通常は正極活物質層の場合と同様に、上述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電材及び増粘剤とを液体媒体でスラリー化したものを負極集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。スラリーを形成する液体媒体や結着剤、増粘剤、導電材等としては、正極活物質層について上述したものと同様のものを使用することができる。   As in the case of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer is usually prepared by slurrying the above-described negative electrode active material, a binder, and optionally a conductive material and a thickener in a liquid medium. It can manufacture by apply | coating to a negative electrode electrical power collector, and drying. As the liquid medium, the binder, the thickener, the conductive material, and the like that form the slurry, the same materials as those described above for the positive electrode active material layer can be used.

〈非水電解質〉
非水電解質としては、例えば公知の有機電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解質、無機固体電解質等を用いることができるが、中でも有機電解液が好ましい。有機電解液は、有機溶媒に溶質(電解質)を溶解させて構成される。
ここで、有機溶媒の種類は特に限定されないが、例えばカーボネート類、エーテル類、ケトン類、スルホラン系化合物、ラクトン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、エーテル類、アミン類、エステル類、アミド類、リン酸エステル化合物等を使用することができる。代表的なものを列挙すると、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、4−メチル−2−ペンタノン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、1,2−ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等が挙げられ、これら化合物は、水素原子が一部ハロゲン原子で置換されていてもよい。また、これらの単独若しくは2種類以上の混合溶媒が使用できる。
<Nonaqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, for example, known organic electrolytes, polymer solid electrolytes, gel electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like can be used. Of these, organic electrolytes are preferable. The organic electrolytic solution is configured by dissolving a solute (electrolyte) in an organic solvent.
Here, the type of the organic solvent is not particularly limited. For example, carbonates, ethers, ketones, sulfolane compounds, lactones, nitriles, chlorinated hydrocarbons, ethers, amines, esters, amides. A phosphoric acid ester compound or the like can be used. Typical examples include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyl-2- Pentanone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile Benzonitrile, butyronitrile, valeronitrile, 1,2-dichloroethane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, etc. Et compounds, hydrogen atoms may be partially substituted with a halogen atom. Moreover, these single or 2 or more types of mixed solvents can be used.

上述の有機溶媒には、電解塩を解離させるために、高誘電率溶媒を含めることが好ましい。ここで、高誘電率溶媒とは、25℃における比誘電率が20以上の化合物を意味する。高誘電率溶媒の中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び、それらの水素原子をハロゲン等の他の元素又はアルキル基等で置換した化合物が、電解液中に含まれることが好ましい。高誘電率溶媒の電解液に占める割合は、好ましくは20重量%以上、更に好ましくは25重量%以上、最も好ましくは30重量%以上である。高誘電率溶媒の含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の電池特性が得られない場合がある。   The organic solvent described above preferably contains a high dielectric constant solvent in order to dissociate the electrolytic salt. Here, the high dielectric constant solvent means a compound having a relative dielectric constant of 20 or more at 25 ° C. Among the high dielectric constant solvents, it is preferable that ethylene carbonate, propylene carbonate, and compounds in which hydrogen atoms thereof are substituted with other elements such as halogen or alkyl groups are contained in the electrolytic solution. The proportion of the high dielectric constant solvent in the electrolyte is preferably 20% by weight or more, more preferably 25% by weight or more, and most preferably 30% by weight or more. If the content of the high dielectric constant solvent is less than the above range, desired battery characteristics may not be obtained.

また、有機電解液中には、CO、NO、CO、SO等のガスやビニレンカーボネート、ポリサルファイドS 2−など、負極表面にリチウムイオンの効率良い充放電を可能にする良好な被膜を形成する添加剤を、任意の割合で添加しても良い。このような添加剤としてはなかでもとりわけビニレンカーボネートが好ましい。
さらに、有機電解液中には、ジフルオロリン酸リチウムなど、サイクル寿命や出力特性の向上に効果を発揮する添加剤や、プロパンスルトンやプロペンスルトンなどの高温保存ガスの抑制に効果を発揮する添加剤を任意の割合で添加してもよい。
In addition, in the organic electrolyte, a gas such as CO 2 , N 2 O, CO, and SO 2 , vinylene carbonate, polysulfide S x 2−, and the like that enables efficient charge and discharge of lithium ions on the negative electrode surface You may add the additive which forms a film in arbitrary ratios. Among these additives, vinylene carbonate is particularly preferable.
Furthermore, in organic electrolytes, additives such as lithium difluorophosphate that are effective in improving cycle life and output characteristics, and additives that are effective in suppressing high-temperature storage gases such as propane sultone and propene sultone May be added at an arbitrary ratio.

電解塩の種類も特に限定されず、従来公知の任意の溶質を使用することができる。具体例としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiB(C、LiBOB、LiCl、LiBr、CHSOLi、CFSOLi、LiN(SOCF、LiN(SO、LiC(SOCF、LiN(SOCF等が挙げられる。これらの電解塩は任意の1種を単独で用いても良く
、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
The type of the electrolytic salt is not particularly limited, and any conventionally known solute can be used. Specific examples include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiBOB, LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiN (SO 3 CF 3 ) 2 and the like. Any one of these electrolytic salts may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

電解塩のリチウム塩は電解液中に、通常0.5mol/L以上1.5mol/L以下となるように含有させる。電解液中のリチウム塩濃度が0.5mol/L未満でも1.5mol/Lを超えても、電気伝導度が低下し、電池特性に悪影響を与えることがある。この濃度の下限としては0.75mol/L以上、上限として1.25mol/L以下が好ましい。   The lithium salt of the electrolytic salt is usually contained in the electrolytic solution so as to have a concentration of 0.5 mol / L to 1.5 mol / L. Even if the lithium salt concentration in the electrolytic solution is less than 0.5 mol / L or more than 1.5 mol / L, the electric conductivity may be lowered, and the battery characteristics may be adversely affected. The lower limit of this concentration is preferably 0.75 mol / L or more and the upper limit is 1.25 mol / L or less.

高分子固体電解質を使用する場合にも、その種類は特に限定されず、固体電解質として公知の任意の結晶質・非晶質の無機物を用いることができる。結晶質の無機固体電解質としては、例えば、LiI、LiN、Li1+xTi2−x(PO(J=Al、Sc、Y、La)、Li0.5−3xRE0.5+xTiO(RE=La、Pr、Nd、Sm)等が挙げられる。また、非晶質の無機固体電解質としては、例えば、4.9LiI−34.1LiO−61B、33.3LiO−66.7SiO等の酸化物ガラス等が挙げられる。これらは任意の1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いても良い。 Even when a polymer solid electrolyte is used, the type thereof is not particularly limited, and any known crystalline / amorphous inorganic substance can be used as the solid electrolyte. Examples of the crystalline inorganic solid electrolyte include LiI, Li 3 N, Li 1 + x J x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (J = Al, Sc, Y, La), Li 0.5-3x RE 0. .5 + x TiO 3 (RE = La, Pr, Nd, Sm) and the like. Examples of the amorphous inorganic solid electrolyte include oxide glasses such as 4.9LiI-34.1Li 2 O-61B 2 O 5 and 33.3Li 2 O-66.7SiO 2 . Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.

〈セパレータ〉
電解質として前述の有機電解液を用いる場合には、電極同士の短絡を防止するために、正極と負極との間にセパレータが介装される。セパレータの材質や形状は特に制限されないが、使用する有機電解液に対して安定で、保液性に優れ、且つ、電極同士の短絡を確実に防止できるものが好ましい。好ましい例としては、各種の高分子材料からなる微多孔性のフィルム、シート、不織布等が挙げられる。高分子材料の具体例としては、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等のポリオレフィン高分子が用いられる。特に、セパレータの重要な因子である化学的及び電気化学的な安定性の観点からは、ポリオレフィン系高分子が好ましく、電池におけるセパレータの使用目的の一つである自己閉塞温度の点からは、ポリエチレンが特に望ましい。
<Separator>
When the above-described organic electrolyte is used as the electrolyte, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the electrodes. The material and shape of the separator are not particularly limited, but those that are stable with respect to the organic electrolyte used, have excellent liquid retention properties, and can reliably prevent short-circuiting between electrodes are preferable. Preferable examples include microporous films, sheets, nonwoven fabrics and the like made of various polymer materials. Specific examples of the polymer material include polyolefin polymers such as nylon, cellulose acetate, nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, and polybutene. In particular, from the viewpoint of chemical and electrochemical stability, which is an important factor for separators, polyolefin polymers are preferable. From the viewpoint of self-occluding temperature, which is one of the purposes of use of separators in batteries, polyethylene is preferred. Is particularly desirable.

ポリエチレンからなるセパレータを用いる場合、高温形状維持性の点から、超高分子ポリエチレンを用いることが好ましく、その分子量の下限は好ましくは50万、更に好ましくは100万、最も好ましくは150万である。他方、分子量の上限は、好ましくは500万、更に好ましくは400万、最も好ましくは300万である。分子量が大きすぎると流動性が低くなりすぎてしまい、加熱された時にセパレータの孔が閉塞しない場合があるからである。   When using a separator made of polyethylene, it is preferable to use ultra-high molecular weight polyethylene from the viewpoint of maintaining high-temperature shape, and the lower limit of the molecular weight is preferably 500,000, more preferably 1,000,000, and most preferably 1,500,000. On the other hand, the upper limit of the molecular weight is preferably 5 million, more preferably 4 million, and most preferably 3 million. This is because if the molecular weight is too large, the fluidity becomes too low, and the pores of the separator may not close when heated.

〈電池形状〉
本発明のリチウム二次電池は、上述した本発明のリチウム二次電池用正極と、負極と、電解質と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。
<Battery shape>
The lithium secondary battery of the present invention is produced by assembling the above-described positive electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a negative electrode, an electrolyte, and a separator used as necessary into an appropriate shape. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary.

本発明のリチウム二次電池の形状は特に制限されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。一般的に採用されている形状の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。また、電池を組み立てる方法も特に制限されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。   The shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly employed shapes according to the application. Examples of commonly used shapes include a cylinder type with a sheet electrode and separator in a spiral shape, a cylinder type with an inside-out structure combining a pellet electrode and a separator, and a coin type with stacked pellet electrodes and a separator. Can be mentioned. The method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.

〈満充電状態における正極の充電電位〉
本発明のリチウム二次電池は、以下の実施例においては、満充電状態における正極の充電電位が4.4V未満で使用しているが、4.4V(vs.Li/Li)以上となるように設計されている電池で使用することも可能である。即ち、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物粉体は、高い充電電位で充電するように設計されたリチウム二次電池として使用した場合においても、本願発明の効果を有効に発揮するはずである。
<Charge potential of the positive electrode when fully charged>
In the following examples, the lithium secondary battery of the present invention is used at a charging potential of the positive electrode in a fully charged state of less than 4.4 V, but becomes 4.4 V (vs. Li / Li + ) or more. It is also possible to use with a battery that is designed in such a way. That is, even when the lithium nickel manganese cobalt based composite oxide powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention is used as a lithium secondary battery designed to be charged at a high charging potential, the effect of the present invention is achieved. Should be effective.

以上、本発明のリチウム二次電池の一般的な実施形態について説明したが、本発明のリチウム二次電池は上記実施形態に制限されるものではなく、その要旨を超えない限りにおいて、各種の変形を加えて実施することが可能である。   The general embodiment of the lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the lithium secondary battery of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible as long as the gist thereof is not exceeded. Can be implemented.

以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例によってなんら制限されるものではない。
[物性の測定方法]
後述の各実施例及び比較例において製造されたリチウム遷移金属系化合物粉体の物性等は、各々次のようにして測定した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.
[Measurement method of physical properties]
The physical properties and the like of lithium transition metal-based compound powders produced in each Example and Comparative Example described below were measured as follows.

<スラリー中の粉砕粒子のメジアン径>
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、屈折率を1.24に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。また、分散媒としては0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。
<Median diameter of pulverized particles in slurry>
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, the refractive index was set to 1.24, and the particle diameter standard was measured as the volume standard. Further, a 0.1 wt% aqueous solution of sodium hexametaphosphate was used as a dispersion medium, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

<二次粒子のメジアン径>
公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用い、屈折率を1.60に設定し、粒子径基準を体積基準として測定した。また、分散媒としては0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散(出力30W、周波数22.5kHz)後に測定を行った。
<Median diameter of secondary particles>
Using a known laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, the refractive index was set to 1.60, and the particle diameter standard was measured as a volume standard. Further, a 0.1 wt% aqueous solution of sodium hexametaphosphate was used as a dispersion medium, and measurement was performed after 5 minutes of ultrasonic dispersion (output 30 W, frequency 22.5 kHz).

<X線光電子分光法(XPS)による一次粒子表面の組成分析>
PHI社製 X線光電子分光装置「Quantum2000」を用い、下記条件で行った。
X線源:単色化AlKα
分析面積:0.3mm角
取り出し角:45°
<比表面積>
BET法により求めた。
<Composition analysis of primary particle surface by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)>
An X-ray photoelectron spectrometer “Quantum 2000” manufactured by PHI was used under the following conditions.
X-ray source: Monochromatic AlKα
Analysis area: 0.3 mm square Extraction angle: 45 °
<Specific surface area>
Obtained by BET method.

<嵩密度>
試料粉体4〜10gを10mlのガラス製メスシリンダーに入れ、ストローク約20mmで200回タップした時の粉体充填密度として求めた。
<平均一次粒子径>
30,000倍のSEM画像により求めた。
<Bulk density>
4 to 10 g of the sample powder was put into a 10 ml glass graduated cylinder, and the powder packing density when tapped 200 times with a stroke of about 20 mm was obtained.
<Average primary particle size>
It calculated | required from the SEM image of 30,000 times.

[リチウム遷移金属系化合物粉体の製造(実施例及び比較例)]
(実施例1)
LiCO、NiCO、Mn、CoOOH、HBO、WO3、Nbを、Li:Ni:Mn:Co:B:W:Nb=1.15:0.45:0.45:0.1
0:0.0025:0.015:0.005のモル比となるように秤量し、混合した後、
これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.5μmに粉砕した。
[Production of Lithium Transition Metal Compound Powder (Examples and Comparative Examples)]
Example 1
Li 2 CO 3 , NiCO 3 , Mn 3 O 4 , CoOOH, H 3 BO 3 , WO 3, Nb 2 O 5 are mixed with Li: Ni: Mn: Co: B: W: Nb = 1.15: 0.45. : 0.45: 0.1
After weighing and mixing to a molar ratio of 0: 0.0025: 0.015: 0.005,
Pure water was added thereto to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.5 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.

次に、このスラリーを、空気供給量60L/分、スラリー供給量8mL/分(気/液=7500)にて二流体ノズル型スプレードライヤー(大河原化工機製)を用いて噴霧乾燥した。スプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末をアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、650℃で5時間焼成(昇降温速度5℃/min.)した後、さらに1100℃で2時間焼成(昇降温速度10℃/min.)した。その後、解砕分級して、組成がLi1.05Ni0.45Mn0.45Co0.10.00250.015Nb0.005の層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物を得た。
この複合酸化物のメジアン径は6.5μm、BET比表面積は0.9m/g、嵩密度は1.7g/cc、平均一次粒径は0.5μmであった。
Next, this slurry was spray-dried by using a two-fluid nozzle type spray dryer (manufactured by Okawara Chemical Co., Ltd.) at an air supply rate of 60 L / min and a slurry supply rate of 8 mL / min (gas / liquid = 7500). Particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer is placed in an alumina crucible and fired at 650 ° C. for 5 hours in an air atmosphere (heating rate 5 ° C./min.), And further fired at 1100 ° C. for 2 hours. (The temperature raising / lowering speed was 10 ° C./min.). Thereafter, pulverization classification is performed, and a lithium nickel manganese cobalt composite having a layered structure of Li 1.05 Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.1 B 0.0025 W 0.015 Nb 0.005 O 2 An oxide was obtained.
The median diameter of this composite oxide was 6.5 μm, the BET specific surface area was 0.9 m 2 / g, the bulk density was 1.7 g / cc, and the average primary particle size was 0.5 μm.

(実施例2)
組成をLiCO、NiCO、Mn、CoOOH、HBO、WO3、Nbを、Li:Ni:Mn:Co:B:W:Nb=1.15:0.45:0.45:0.10:0.0025:0.015:0.01のモル比となるようにした以外は実施例1と同様に作製した。
得られた複合酸化物のメジアン径は8.9μm、BET比表面積は0.7m/g、嵩密度は1.9g/cc、平均一次粒径は0.5μmであった。
(Example 2)
The composition is Li 2 CO 3 , NiCO 3 , Mn 3 O 4 , CoOOH, H 3 BO 3 , WO 3, Nb 2 O 5 , Li: Ni: Mn: Co: B: W: Nb = 1.15: 0 .45: 0.45: 0.10: 0.0025: 0.015: 0.01 This was prepared in the same manner as in Example 1 except that the molar ratio was changed.
The obtained composite oxide had a median diameter of 8.9 μm, a BET specific surface area of 0.7 m 2 / g, a bulk density of 1.9 g / cc, and an average primary particle size of 0.5 μm.

(比較例1)
LiCO、Ni(OH)、Mn、CoOOH、HBO、WOを、Li:Ni:Mn:Co:B:W=1.15:0.45:0.45:0.10:0.0025:0.015のモル比となるように秤量し、混合した後、これに純水を加えてスラリーを調製した。このスラリーを攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式粉砕機を用いて、スラリー中の固形分をメジアン径0.5μmに粉砕した。
(Comparative Example 1)
Li 2 CO 3 , Ni (OH) 2 , Mn 3 O 4 , CoOOH, H 3 BO 3 , WO 3 are replaced with Li: Ni: Mn: Co: B: W = 1.15: 0.45: 0.45. : Weighed and mixed so that the molar ratio was 0.10: 0.0025: 0.015, and then added pure water to prepare a slurry. While stirring the slurry, the solid content in the slurry was pulverized to a median diameter of 0.5 μm using a circulating medium agitation type wet pulverizer.

次に、このスラリーを、四流体ノズル型スプレードライヤー(藤崎電気(株)製:MDP−50型)を用いて噴霧乾燥した。この時の乾燥ガスとして空気を用い、乾燥ガス導入量Gは1600L/min、スラリー導入量Sは7.8×10−1L/minとした(気液比G/S=2050)。また、乾燥入り口温度は200℃とした。スプレードライヤーにより噴霧乾燥して得られた粒子状粉末をアルミナ製るつぼに仕込み、空気雰囲気下、1100℃で2時間焼成した後、解砕して、組成がLi1.12(Ni0.45Mn0.45Co0.1)Oのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(x=0.1、y=0.00、z=0.12)を得た。得られた複合酸化物のメジアン径は10.1μm、BET比表面積は0.8m/g、嵩密度は1.8g/cc、平均一次粒径は0.5μmであった。 Next, this slurry was spray-dried using a four-fluid nozzle type spray dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd .: MDP-50 type). Air was used as the drying gas at this time, the drying gas introduction amount G was 1600 L / min, and the slurry introduction amount S was 7.8 × 10 −1 L / min (gas-liquid ratio G / S = 2050). The drying inlet temperature was 200 ° C. The particulate powder obtained by spray drying with a spray dryer was charged into an alumina crucible, fired at 1100 ° C. for 2 hours in an air atmosphere, and then pulverized to have a composition of Li 1.12 (Ni 0.45 Mn A lithium nickel manganese cobalt composite oxide (x = 0.1, y = 0.00, z = 0.12) of 0.45 Co 0.1 ) O 2 was obtained. The obtained composite oxide had a median diameter of 10.1 μm, a BET specific surface area of 0.8 m 2 / g, a bulk density of 1.8 g / cc, and an average primary particle size of 0.5 μm.

(実施例3)
噴霧乾燥時の空気供給量を30L/分、スラリー供給量23mL/分(気/液=1300)とし、焼成温度を1150℃とした以外は実施例1と同様に作製した。
得られた複合酸化物のメジアン径は13.9μm、BET比表面積は0.8m/g、嵩密度は2.5g/cc、平均一次粒径は0.5μmであった。
Example 3
It was produced in the same manner as in Example 1 except that the air supply rate during spray drying was 30 L / min, the slurry supply rate was 23 mL / min (gas / liquid = 1300), and the firing temperature was 1150 ° C.
The obtained composite oxide had a median diameter of 13.9 μm, a BET specific surface area of 0.8 m 2 / g, a bulk density of 2.5 g / cc, and an average primary particle size of 0.5 μm.

(比較例2)
噴霧乾燥時の空気供給量を1200L/分、スラリー供給量7.8×10−1L/分(気/液=1540)とし、焼成温度を1150℃とした以外は比較例1と同様に作製した

得られた複合酸化物のメジアン径は15.0μm、BET比表面積は0.4m/g、嵩密度は2.3g/cc、平均一次粒径は0.5μmであった。
(Comparative Example 2)
Manufactured in the same manner as Comparative Example 1 except that the air supply rate during spray drying was 1200 L / min, the slurry supply rate was 7.8 × 10 −1 L / min (gas / liquid = 1540), and the firing temperature was 1150 ° C. did.
The obtained composite oxide had a median diameter of 15.0 μm, a BET specific surface area of 0.4 m 2 / g, a bulk density of 2.3 g / cc, and an average primary particle size of 0.5 μm.

〔電池の作製及び評価〕
上述の実施例及び比較例で製造したリチウム遷移金属系化合物粉体をそれぞれ正極材料(正極活物質)として用いて、以下の方法によりリチウム二次電池を作製し、評価を行った。
[正極の作製]
製造したリチウム遷移金属複合酸化物粉体を74質量%、アセチレンブラック20質量%、ポリテトラフルオロエチレンパウダー5質量%、ジフルオロリン酸リチウム1質量%の割合で秤量したものを乳鉢で十分混合し、薄くシート状にしたものを9mmφおよび12mmφのポンチを用いて打ち抜いた。この際、全体重量は各々9mmφのものは約7.5mg、12mmφのものは約17.5mgになるように調整した。これをアルミニウムメッシュに圧着して、9mmφおよび12mmφの正極とした。
[Production and evaluation of batteries]
Using the lithium transition metal-based compound powders produced in the above Examples and Comparative Examples as positive electrode materials (positive electrode active materials), lithium secondary batteries were produced and evaluated by the following methods.
[Production of positive electrode]
74% by mass of the produced lithium transition metal composite oxide powder, 20% by mass of acetylene black, 5% by mass of polytetrafluoroethylene powder, and 1% by mass of lithium difluorophosphate were thoroughly mixed in a mortar, The thin sheet was punched out using 9 mmφ and 12 mmφ punches. At this time, the total weight was adjusted to about 7.5 mg for 9 mmφ and about 17.5 mg for 12 mmφ, respectively. This was pressure-bonded to an aluminum mesh to obtain 9 mmφ and 12 mmφ positive electrodes.

9mmφの正極を試験極とし、リチウム金属板を対極とし、EC(エチレンカーボネート):DMC(ジメチルカーボネート):EMC(エチルメチルカーボネート)=3:3:4(容量比)の溶媒にLiPFを1mol/Lで溶解した電解液を用い、厚さ25μmの多孔性ポリエチレンフィルムをセパレータとしてコイン型セルを組み立てた。
得られたコイン型セルについて、0.2mA/cmの定電流定電圧充電、即ち正極からリチウムイオンを放出させる反応を上限4.2Vで行った。次いで0.2mA/cmの定電流放電、即ち正極にリチウムイオンを吸蔵させる反応を下限3.0Vで行った際の、正極活物質単位重量当たりの初期充電容量をQs(C)[mAh/g]、初期放電容量をQs(D)[mAh/g]とした。
A 9 mmφ positive electrode was used as a test electrode, a lithium metal plate as a counter electrode, and 1 mol of LiPF 6 in a solvent of EC (ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio). A coin-type cell was assembled using a 25 μm-thick porous polyethylene film as a separator using an electrolytic solution dissolved at / L.
The obtained coin-type cell was subjected to a constant current / constant voltage charge of 0.2 mA / cm 2 , that is, a reaction for releasing lithium ions from the positive electrode at an upper limit of 4.2 V. Subsequently, the initial charge capacity per unit weight of the positive electrode active material when a constant current discharge of 0.2 mA / cm 2 , that is, a reaction of occluding lithium ions in the positive electrode was performed at a lower limit of 3.0 V was Qs (C) [mAh / g], and the initial discharge capacity was Qs (D) [mAh / g].

[負極の作製]
負極活物質として平均粒子径8〜10μmの黒鉛粉末(d002=3.35Å)、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンをそれぞれ用い、これらを重量比で92.5:7.5の割合で秤量し、これをN−メチルピロリドン溶液中で混合し、負極合剤スラリーとした。このスラリーを20μmの厚さの銅箔の片面に塗布し、乾燥して溶媒を蒸発させた後、12mmφに打ち抜き、0.5ton/cmでプレス処理をしたものを負極とした。この時、電極上の負極活物質の量は約6〜8mgになるように調節した。
[Production of negative electrode]
Graphite powder having an average particle size of 8 to 10 μm (d 002 = 3.35 Å) was used as the negative electrode active material, and polyvinylidene fluoride was used as the binder, and these were weighed at a weight ratio of 92.5: 7.5. Were mixed in an N-methylpyrrolidone solution to obtain a negative electrode mixture slurry. The slurry was applied to one side of a 20 μm thick copper foil, dried to evaporate the solvent, punched to 12 mmφ, and pressed at 0.5 ton / cm 2 to form a negative electrode. At this time, the amount of the negative electrode active material on the electrode was adjusted to be about 6 to 8 mg.

なお、この負極を試験極とし、リチウム金属を対極として電池セルを組み、0.2mA/cm−3mVの定電流−定電圧法(カット電流0.05mA)で負極にリチウムイオンを吸蔵させる試験を下限0Vで行った際の、負極活物質単位重量当たりの初期吸蔵容量をQf[mAh/g]とした。 A test in which a negative electrode is used as a test electrode, a battery cell is assembled using lithium metal as a counter electrode, and lithium ions are occluded in the negative electrode by a constant current-constant voltage method (cut current 0.05 mA) of 0.2 mA / cm 2 -3 mV. The initial occlusion capacity per unit weight of the negative electrode active material at a lower limit of 0 V was defined as Qf [mAh / g].

[性能試験用電池の作製]
上記12mmφの正極、負極を組み合わせ、コインセルを使用して試験用電池を組み立て、その電池性能を評価した。即ち、コインセルの正極缶の上に、作製した上述の正極を置き、その上にセパレータとして厚さ25μmの多孔性ポリエチレンフィルムを置き、ポリプロピレン製ガスケットで押さえた後、非水電解液として、EC(エチレンカーボネート):DMC(ジメチルカーボネート):EMC(エチルメチルカーボネート)=3:3:4(容量比)の溶媒にLiPFを1mol/Lで溶解した電解液を用い、これを缶内に加えてセパレータに十分染み込ませた後、上述の負極を置き、負極缶を載せて封口し、コイン型のリチウム二次電池を作製した。なお、この時、正極活物質の重量と負極活物質重量のバランスは、ほぼ以下の式を満たすように設定した。
(負極活物質重量[g]×Qf[mAh/g])/(正極活物質重量[g]×Qs(C)
[mAh/g])=1.2
[Production of battery for performance test]
The above-mentioned 12 mmφ positive electrode and negative electrode were combined, a test battery was assembled using a coin cell, and the battery performance was evaluated. That is, the above-described positive electrode prepared is placed on the positive electrode can of the coin cell, a porous polyethylene film having a thickness of 25 μm is placed thereon as a separator, pressed with a polypropylene gasket, and then EC ( An electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at a rate of 1 mol / L in a solvent of ethylene carbonate): DMC (dimethyl carbonate): EMC (ethyl methyl carbonate) = 3: 3: 4 (volume ratio) was added to the can. After fully infiltrating the separator, the above-described negative electrode was placed, a negative electrode can was placed and sealed, and a coin-type lithium secondary battery was produced. At this time, the balance between the weight of the positive electrode active material and the weight of the negative electrode active material was set so as to satisfy the following expression.
(Weight of negative electrode active material [g] × Qf [mAh / g]) / (Weight of positive electrode active material [g] × Qs (C)
[MAh / g]) = 1.2

[電池特性試験]
こうして得られた電池の低温負荷特性を測定するため、電池の1時間率電流値、即ち1Cを下式の様に設定し、以下の試験を行った。
1C[mA]=Qs(D)×正極活物質重量[g]/h
まず、室温で定電流0.2C充放電2サイクル及び定電流1C充放電1サイクルを行った。なお、充電上限は4.1V、下限電圧は3.0Vとした。次に、1/3C定電流充放電により、充電深度40%に調整したコインセルを−30℃の低温雰囲気に1時間以上保持した後、定電流0.5C[mA]で10秒間放電させた時の10秒後の電圧をV[mV]、放電前の電圧をV[mV]とした時、△V=V−Vとして下式より抵抗値R[Ω]を算出した。
[Battery characteristics test]
In order to measure the low temperature load characteristics of the battery thus obtained, the 1 hour rate current value of the battery, that is, 1C, was set as shown in the following equation, and the following tests were performed.
1C [mA] = Qs (D) × positive electrode active material weight [g] / h
First, a constant current 0.2C charge / discharge cycle and a constant current 1C charge / discharge cycle were performed at room temperature. The upper limit of charging was 4.1 V, and the lower limit voltage was 3.0 V. Next, when a coin cell adjusted to a charging depth of 40% is held in a low temperature atmosphere of −30 ° C. for 1 hour or longer by 1/3 C constant current charging / discharging and then discharged for 10 seconds at a constant current of 0.5 C [mA]. Assuming that the voltage after 10 seconds is V [mV] and the voltage before discharge is V 0 [mV], the resistance value R [Ω] is calculated from the following equation as ΔV = V−V 0 .

R[Ω]=△V[mV]/0.5C[mA]     R [Ω] = ΔV [mV] /0.5C [mA]

Figure 0006010902
Figure 0006010902

表1の実施例1、2および比較例1より、Nbなどの元素(A)を添加することより低温抵抗の低下がみられている。また、実施例3及び比較例2より、焼成温度を上げて比表面積を低くした場合においてもNbなどの元素(A)による低温抵抗低下がみられている。
実施例1と比較例1についてXPSによる深さ方向分析を行った結果を表2、図1、図2に示す。表2より、WよりもNbの表面の濃化度合いが低いことがわかる。このことから、Nbなどの元素(A)はより粒子内部まで置換して粒子内部のLi拡散を容易にする
ことにより、低温抵抗の改善をもたらしていると考えられる。
From Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 in Table 1, lowering of the low temperature resistance is observed by adding an element (A) such as Nb. In addition, from Example 3 and Comparative Example 2, even when the firing temperature was raised and the specific surface area was lowered, a low temperature resistance decrease due to an element (A) such as Nb was observed.
The results of depth direction analysis by XPS for Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 2, FIG. 1 and FIG. From Table 2, it can be seen that the concentration degree of the Nb surface is lower than that of W. From this, it is considered that the element (A) such as Nb is further substituted to the inside of the particle to facilitate Li diffusion inside the particle, thereby improving the low temperature resistance.

Figure 0006010902
Figure 0006010902

表1と表2の結果を併せればWの様な表面濃化する元素とNbの様な内部まで固溶する添加元素を組み合わせることにより、粉体特性を損なうことなく低温抵抗の低減が実現出来ることが分かった。よって、本発明のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体等によれば、低温での初期抵抗が優れたリチウム二次電池を実現することができることが分かる。   Combining the results shown in Tables 1 and 2, a combination of an element that enriches the surface, such as W, and an additive element that forms a solid solution, such as Nb, reduces low-temperature resistance without impairing powder characteristics. I understood that I could do it. Therefore, according to the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material of the present invention, it can be seen that a lithium secondary battery excellent in initial resistance at low temperature can be realized.

本発明のリチウム遷移金属系複合酸化物粉体を用いたリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ、ペースメーカー、電動工具、自動車用動力源、軌道車両動力源、人工衛星用動力源等を挙げることができる。   The use of the lithium secondary battery using the lithium transition metal-based composite oxide powder of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. , Electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, motor, lighting equipment, toy, game machine, clock, strobe, camera, pacemaker, electric tool, automotive power source, track vehicle power source, artificial Examples include a power source for satellites.

Claims (4)

Nb、Ta及びVからなる群より選ばれる少なくとも一つの元素(A)ならびにW、Mo及びReから選ばれる少なくとも1種の元素(B)を含み、且つBおよび/またはBi元素を含むリチウム遷移金属複合酸化物の二次粒子からなり、
二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(A)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の1倍以上50倍以下であり、二次粒子の表面部分のLi、元素(A)および元素(B)以外の金属元素の合計に対する元素(B)の合計の原子比が、二次粒子全体の該原子比の1倍以上100倍以下であり、且つ、元素(B)よりも元素(A)の表面の濃化度が低いことを特徴とするリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。
Lithium transition metal containing at least one element (A) selected from the group consisting of Nb, Ta and V and at least one element (B) selected from W, Mo and Re and containing B and / or Bi elements Consisting of secondary particles of complex oxide,
The atomic ratio of the total of the element (A) to the total of metallic elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is 1 to 50 times the atomic ratio of the entire secondary particle The atomic ratio of the total of the element (B) to the total of metallic elements other than Li, the element (A) and the element (B) on the surface portion of the secondary particle is 1 of the atomic ratio of the entire secondary particle. A lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material, characterized in that the concentration of the surface of the element (A) is lower than that of the element (B) by 100 to 100 times.
リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体が、層状構造を有するリチウムニッケルマンガンコバルト系複合酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体。   2. The lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1, wherein the lithium transition metal-based compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material contains a lithium nickel manganese cobalt-based composite oxide having a layered structure as a main component. Lithium transition metal compound powder. 請求項1または2に記載のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体と結着剤とを含有する正極活物質層を集電体上に有することを特徴とするリチウム二次電池用正極。 A lithium secondary battery comprising a positive electrode active material layer containing the lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material according to claim 1 or 2 and a binder on a current collector. Positive electrode. リチウムを吸蔵・放出可能な負極、リチウム塩を含有する非水電解質、及びリチウムを吸蔵・放出可能な正極を備えたリチウム二次電池であって、正極が請求項に記載のリチウム二次電池用正極であることを特徴とするリチウム二次電池。 A lithium secondary battery comprising a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, wherein the positive electrode is a lithium secondary battery according to claim 3. A lithium secondary battery characterized by being a positive electrode for use.
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