JP6022326B2 - Lithium composite oxide and method for producing the same, and positive electrode active material for secondary battery including the lithium composite oxide, positive electrode for secondary battery including the same, and lithium ion secondary battery using the same as positive electrode - Google Patents
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Description
本発明は、リチウム複合酸化物およびその製造方法、ならびにそのリチウム複合酸化物を含む二次電池用正極活物質、それを含む二次電池用正極、およびそれを正極として用いるリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium composite oxide and a method for producing the same, a positive electrode active material for a secondary battery including the lithium composite oxide, a positive electrode for a secondary battery including the lithium active material, and a lithium ion secondary battery using the positive electrode. .
リチウム電池は、他の電池に比べて大きなエネルギー密度を持ち、軽く、長時間使用できるという特徴を有し、携帯電話、PHS、小型コンピューター等の携帯機器類用電源、電力貯蔵用電源、電気自動車用電源等として用いるために開発が進められている。 Lithium batteries have a high energy density compared to other batteries, are light and can be used for a long time, and are power sources for portable devices such as mobile phones, PHS and small computers, power storage power sources, electric vehicles Development is underway for use as a power source for automobiles.
このようなリチウム電池は、リチウム含有複合酸化物を含む正極活物質からなる正極と、カーボン等のリチウムを吸蔵・放出することができる材料を活物質とする負極と、非水電解液を含むセパレータまたは固体電解質とを、主要構成成分として備えている。
そして、これら構成要素のうち、正極活物質として検討されているものには、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)、リチウムマンガン複合酸化物(LiMn2O4)等がある。特に、リチウムコバルト複合酸化物を正極に用いた電池については、優れた初期容量特性やサイクル特性を得るための開発がこれまで数多く行われており、すでに実用化に至っている。
しかし、コバルトが希少資源であるため、リチウムコバルト複合酸化物を正極に用いたリチウムイオン二次電池は高価である。そこで、コバルトよりも安価で高エネルギー密度を実現できる代替材料が求められており、すでにいくつかの提案がなされている。
Such a lithium battery includes a positive electrode made of a positive electrode active material containing a lithium-containing composite oxide, a negative electrode made of a material capable of occluding and releasing lithium such as carbon, and a separator containing a non-aqueous electrolyte. Alternatively, a solid electrolyte is provided as a main component.
Among these constituent elements, those studied as positive electrode active materials include lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4). ) Etc. In particular, a battery using a lithium cobalt composite oxide as a positive electrode has been developed to obtain excellent initial capacity characteristics and cycle characteristics, and has already been put into practical use.
However, since cobalt is a rare resource, a lithium ion secondary battery using a lithium cobalt composite oxide for the positive electrode is expensive. Therefore, an alternative material that is cheaper than cobalt and can realize a high energy density has been demanded, and several proposals have already been made.
例えば特許文献1には、特定の式で表されるリチウム遷移金属系化合物を主成分とし、リチウム遷移金属系化合物の原料の焼結を促進する効果を有する元素を有する物質を添加した後、焼成され、細孔分布曲線において、細孔半径800nm以上6000nm以下にメインピークのピークトップおよび細孔半径80nm以上800nm以下にサブピークのピークトップを有す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が記載されている。 For example, in Patent Document 1, a material containing an element having an effect of accelerating sintering of a raw material of a lithium transition metal compound, the main component of which is a lithium transition metal compound represented by a specific formula, is fired. In the pore distribution curve, a lithium transition for a lithium secondary battery positive electrode material, having a main peak peak top at a pore radius of 800 nm to 6000 nm and a sub peak peak top at a pore radius of 80 nm to 800 nm Metal compound powders are described.
例えば特許文献2には、特定の式で示される組成を有するリチウム複合酸化物からなり、金属リチウム負極又は金属リチウム負極換算の3.5Vから5.2Vまでの充放電曲線における3.5V〜4.5Vの領域において電位変曲部または電位プラトーを示さないことを特徴とする、リチウム二次電池用正極活物質材料が記載されている。 For example, Patent Document 2 includes a lithium composite oxide having a composition represented by a specific formula, and 3.5 V to 4 in a charge / discharge curve from 3.5 V to 5.2 V in terms of a metal lithium negative electrode or metal lithium negative electrode. A positive electrode active material for a lithium secondary battery is described which does not show a potential inflection or a potential plateau in the region of .5V.
例えば特許文献3には、特定の組成式で表され、充放電領域における反応が2相反応であることを特徴とする正極活物質が記載されている。 For example, Patent Document 3 describes a positive electrode active material represented by a specific composition formula and characterized in that the reaction in the charge / discharge region is a two-phase reaction.
例えば特許文献4には、特定の式で表されるスピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物であって、立方晶単位格子の格子定数が8.17〜8.18Å、比表面積が0.2〜1.0m2/g、タップ密度が1.52g/cm3以上であり、さらに放電曲線において4.5Vを超える領域が120mAh/g以上あり、かつ、3.5〜4.5Vに電位領域の棚を排除したことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質が記載されている。 For example, Patent Document 4 discloses a lithium manganese nickel composite oxide having a spinel structure represented by a specific formula, a lattice constant of a cubic unit cell of 8.17 to 8.18 Å, and a specific surface area of 0.2. -1.0 m < 2 > / g, tap density is 1.52 g / cm < 3 > or more, and the region exceeding 4.5 V in the discharge curve is 120 mAh / g or more, and the potential region is from 3.5 to 4.5 V A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is described, which is characterized by eliminating the shelf.
しかしながら、エネルギー密度が高く、さらにサイクル特性およびレート特性が共に優れるリチウムイオン二次電池は、従来、提案されていなかった。
例えば特許文献1に記載のリチウム二次電池はレート特性が優れていない。また、特許文献2または特許文献3に記載のリチウム二次電池は、サイクル特性が優れていない。
However, a lithium ion secondary battery having high energy density and excellent cycle characteristics and rate characteristics has not been proposed.
For example, the lithium secondary battery described in Patent Document 1 does not have excellent rate characteristics. Moreover, the lithium secondary battery described in Patent Document 2 or Patent Document 3 does not have excellent cycle characteristics.
本発明は、上記のような従来のリチウム複合酸化物の問題点を解決するものである。すなわち、それを正極活物質として用いた場合に、5V級の作動電圧を備え、さらにサイクル特性およびレート特性に優れるリチウムイオン二次電池を得ることができるリチウム複合酸化物およびその製造方法を提供することを目的とする。また、このようなリチウム複合酸化物を含む正極活物質を提供することを目的とする。また、この正極活物質を含むリチウムイオン二次電池用正極を提供することを目的とする。さらに、この正極を用いたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional lithium composite oxide as described above. That is, when using it as a positive electrode active material, a lithium composite oxide that can provide a lithium ion secondary battery that has a 5V-class operating voltage and is excellent in cycle characteristics and rate characteristics is provided, and a method for producing the same. For the purpose. Moreover, it aims at providing the positive electrode active material containing such a lithium complex oxide. Moreover, it aims at providing the positive electrode for lithium ion secondary batteries containing this positive electrode active material. Furthermore, it aims at providing the lithium ion secondary battery using this positive electrode.
本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の(1)〜(11)である。
(1)NiおよびMnを含み下記式(I)で表される組成を備え、平均二次粒子径が3〜29μmであり、結晶構造は、スピネル型であって、かつ、少なくとも一部の空間群がP4332である、リチウム複合酸化物。
式(I):Li(1+x)(Ni、Mn、M1)(2-x-p)M2 pO(4-a)
式(I)において、M1はCo、Fe、CrおよびCuからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、M2はB、P、Pb、Sb、Si、Ti、Mg、AlおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、0≦x≦0.2、0≦p≦1.0、0≦a≦1.0である。
(2)上記式(I)が下記式(I−1)で表される、上記(1)に記載のリチウム複合酸化物。
式(I−1):Li(1+x)Ni0.5-0.25x-0.25p(Mn1.5-yM1 y)-0.75x-0.75pM2 pO(4-a)
式(I−1)において0≦y<0.5である。
(3)平均一次粒子径が0.05〜10μmである、上記(1)または(2)に記載のリチウム複合酸化物。
(4)リチウム源、ニッケル源、マンガン源、M1を含む原料およびM2を含む原料を溶媒に含有させた状態で粉砕混合し、得られたスラリーを乾燥して前駆体を得る前駆体調整工程と、
前記前駆体を600〜1200℃の範囲内の焼成温度において焼成して焼成体を得る焼成工程と、
を備え、上記(1)〜(3)のいずれかに記載のリチウム複合酸化物が得られる、リチウム複合酸化物の製造方法。
(5)前記焼成工程における焼成温度が750〜950℃である、上記(4)に記載のリチウム複合酸化物の製造方法。
(6)前記前駆体調整工程が、リチウム源、ニッケル源、マンガン源およびM1を含む原料を溶媒に含有させた状態で粉砕混合し、得られたスラリーを乾燥して前記前駆体を得る工程であり、
下記式(I−2)で表されるリチウム複合酸化物が得られる、上記(4)または(5)に記載のリチウム複合酸化物の製造方法。
式(I−2):Li(1+x)(Ni、Mn、M1)(2-x)O(4-a)
(7)前記焼成体を洗浄した後、100〜750℃の範囲内の加熱温度において加熱して、洗浄された焼成体を得る洗浄工程をさらに備える、上記(4)〜(6)のいずれかに記載のリチウム複合酸化物の製造方法。
(8)上記(4)〜(7)のいずれかに記載の製造方法によって得られるリチウム複合酸化物。
(9)上記(1)、(2)、(3)または(8)に記載のリチウム複合酸化物を含む正極活物質。
(10)上記(9)に記載の正極活物質を含むリチウムイオン二次電池用正極。
(11)上記(10)に記載のリチウムイオン二次電池用正極と、負極と、電解液とを有し、5V級の作動電圧を備える、リチウムイオン二次電池。
The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems, and has completed the present invention.
The present invention includes the following (1) to (11).
(1) A composition containing Ni and Mn and represented by the following formula (I), an average secondary particle diameter of 3 to 29 μm, a crystal structure of a spinel type, and at least a part of space A lithium composite oxide, wherein the group is P4 3 32.
Formula (I): Li (1 + x) (Ni, Mn, M 1 ) (2-xp) M 2 p O (4-a)
In the formula (I), M 1 is at least one element selected from the group consisting of Co, Fe, Cr and Cu, and M 2 is selected from B, P, Pb, Sb, Si, Ti, Mg, Al and V. At least one element selected from the group consisting of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ p ≦ 1.0, and 0 ≦ a ≦ 1.0.
(2) The lithium composite oxide according to (1), wherein the formula (I) is represented by the following formula (I-1).
Formula (I-1): Li (1 + x) Ni 0.5-0.25x-0.25p (Mn 1.5-y M 1 y ) -0.75x-0.75p M 2 p O (4-a)
In Formula (I-1), 0 ≦ y <0.5.
(3) The lithium composite oxide according to (1) or (2), wherein the average primary particle size is 0.05 to 10 μm.
(4) Precursor adjustment in which a lithium source, a nickel source, a manganese source, a raw material containing M 1 and a raw material containing M 2 are pulverized and mixed in a solvent, and the resulting slurry is dried to obtain a precursor. Process,
A firing step of firing the precursor at a firing temperature within a range of 600 to 1200 ° C. to obtain a fired body;
A method for producing a lithium composite oxide, wherein the lithium composite oxide according to any one of (1) to (3) is obtained.
(5) The method for producing a lithium composite oxide according to (4), wherein a firing temperature in the firing step is 750 to 950 ° C.
(6) The precursor preparation step is a step of pulverizing and mixing a raw material containing a lithium source, a nickel source, a manganese source and M 1 in a solvent, and drying the resulting slurry to obtain the precursor. And
The method for producing a lithium composite oxide according to (4) or (5) above, wherein a lithium composite oxide represented by the following formula (I-2) is obtained.
Formula (I-2): Li (1 + x) (Ni, Mn, M 1 ) (2-x) O (4-a)
(7) Any of the above (4) to (6), further comprising a cleaning step of cleaning the fired body and then heating at a heating temperature within a range of 100 to 750 ° C. to obtain a cleaned fired body. The manufacturing method of lithium composite oxide as described in any one of.
(8) A lithium composite oxide obtained by the production method according to any one of (4) to (7) above.
(9) A positive electrode active material comprising the lithium composite oxide according to (1), (2), (3) or (8).
(10) A positive electrode for a lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material according to (9) above.
(11) A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode for a lithium ion secondary battery as described in (10) above, a negative electrode, and an electrolytic solution, and having a 5V class operating voltage.
本発明によれば、それを正極活物質として用いた場合に、5V級の作動電圧を備え、サイクル特性およびレート特性に優れるリチウムイオン二次電池を得ることができるリチウム複合酸化物およびその製造方法を提供することができる。また、このようなリチウム複合酸化物を含む正極活物質を提供することができる。また、この正極活物質を含むリチウムイオン二次電池用正極を提供することができる。さらに、この正極を用いたリチウムイオン二次電池を提供することができる。 According to the present invention, when it is used as a positive electrode active material, a lithium composite oxide capable of providing a lithium ion secondary battery having an operating voltage of 5 V class and excellent in cycle characteristics and rate characteristics, and a method for producing the same Can be provided. Moreover, the positive electrode active material containing such a lithium composite oxide can be provided. Moreover, the positive electrode for lithium ion secondary batteries containing this positive electrode active material can be provided. Furthermore, a lithium ion secondary battery using this positive electrode can be provided.
本発明について説明する。
本発明は、NiおよびMnを含み下記式(I)で表される組成を備え、平均二次粒子径が3〜29μmであり、結晶構造は、スピネル型であって、かつ、少なくとも一部の空間群がP4332である、リチウム複合酸化物である。
式(I):Li(1+x)(Ni、Mn、M1)(2-x-p)M2 pO(4-a)
式(I)において、M1はCo、Fe、CrおよびCuからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、M2はB、P、Pb、Sb、Si、Ti、Mg、AlおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、0≦x≦0.2、0≦p≦1.0、0≦a≦1.0である。
このようなリチウム複合酸化物を、以下では「本発明の複合酸化物」ともいう。
The present invention will be described.
The present invention includes a composition containing Ni and Mn and represented by the following formula (I), an average secondary particle diameter of 3 to 29 μm, a crystal structure of a spinel type, and at least a part of It is a lithium composite oxide whose space group is P4 3 32.
Formula (I): Li (1 + x) (Ni, Mn, M 1 ) (2-xp) M 2 p O (4-a)
In the formula (I), M 1 is at least one element selected from the group consisting of Co, Fe, Cr and Cu, and M 2 is selected from B, P, Pb, Sb, Si, Ti, Mg, Al and V. At least one element selected from the group consisting of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ p ≦ 1.0, and 0 ≦ a ≦ 1.0.
Hereinafter, such a lithium composite oxide is also referred to as “the composite oxide of the present invention”.
本発明者は鋭意検討し、上記のような本発明の複合酸化物を正極活物質の少なくとも一部として用いると、5V級の作動電圧を備え、さらにサイクル特性およびレート特性に優れるリチウムイオン二次電池を得ることができることを見出した。 The inventor has intensively studied, and when the composite oxide of the present invention as described above is used as at least a part of the positive electrode active material, a lithium ion secondary having a 5 V class operating voltage and excellent cycle characteristics and rate characteristics. It has been found that a battery can be obtained.
<本発明の複合酸化物>
本発明の複合酸化物の組成について説明する。
本発明の複合酸化物は、式(I):Li(1+x)(Ni、Mn、M1)(2-x-p)M2 pO(4-a)で表される組成を備える。
ここで、本発明の複合酸化物はNiおよびMnを必ず含むが、M1および/またはM2は含まない場合もある。したがって、本発明の複合酸化物は、
Li(1+x)(Ni、Mn)(2-x-p)M2 pO(4-a)、
Li(1+x)(Ni、Mn、M1)(2-x)O(4-a)、
Li(1+x)(Ni、Mn)(2-x)O(4-a)などで表される組成を備える場合もある。
<Composite oxide of the present invention>
The composition of the composite oxide of the present invention will be described.
The composite oxide of the present invention has a composition represented by the formula (I): Li (1 + x) (Ni, Mn, M 1 ) (2-xp) M 2 p O (4-a) .
Here, the composite oxide of the present invention necessarily contains Ni and Mn, but may not contain M 1 and / or M 2 . Therefore, the composite oxide of the present invention is
Li (1 + x) (Ni, Mn) (2-xp) M 2 p O (4-a) ,
Li (1 + x) (Ni, Mn, M 1 ) (2-x) O (4-a) ,
In some cases, a composition represented by Li (1 + x) (Ni, Mn) (2-x) O (4-a) or the like may be provided.
また、本発明の複合酸化物は、上記の式(I)の下位概念としての式(I−1)で表される組成を備えるものであることが好ましい。
式(I−1):Li(1+x)Ni0.5-0.25x-0.25p(Mn1.5-yM1 y)-0.75x-0.75pM2 pO(4-a)
式(I−1)において、M1およびM2は、式(I)の場合と同様の元素を意味する。また、x、pおよびaの範囲は式(I)の場合と同様である。
The composite oxide of the present invention preferably has a composition represented by the formula (I-1) as a subordinate concept of the above formula (I).
Formula (I-1): Li (1 + x) Ni 0.5-0.25x-0.25p (Mn 1.5-y M 1 y ) -0.75x-0.75p M 2 p O (4-a)
In formula (I-1), M 1 and M 2 mean the same elements as in formula (I). The ranges of x, p and a are the same as in the case of formula (I).
式(I−1)に示す組成は、過剰にLiが存在する場合(x>0の場合)、過剰Li原子の75%(原子数の百分率)がMnおよび/またはM1と置換し、残部の25%(原子数の百分率)がNiと置換することを意味する。また、M2を含む場合、M2原子の75%(原子数の百分率)がMnおよび/またはM1と置換し、残部の25%(原子数の百分率)がNiと置換することを意味する。また、式(I−1)は、MnとM1とが置換することを意味する。このような場合、作動電圧がより高くなり、サイクル特性およびレート特性に優れ、かつエネルギー密度がより優れるリチウムイオン二次電池が得られることを、本発明者は見出した。なお、エネルギー密度が優れるとは、初期充放電容量が高いことを意味する。
式(I−1)に該当する化合物の好適例として、LiNi0.5(Mn1.5-yCoy)O4、LiNi0.4975(Mn1.4925-yCoy)B0.01O4が挙げられる。
以下において式(I)についての説明は、式(I−1)についても該当する。
In the composition represented by formula (I-1), when Li is excessively present (when x> 0), 75% of the excess Li atoms (percentage of the number of atoms) are substituted with Mn and / or M 1, and the balance Means that 25% (percentage of atoms) of Ni substitutes Ni. Further, when M 2 is contained, it means that 75% (percentage of the number of atoms) of M 2 atoms is replaced with Mn and / or M 1, and the remaining 25% (percentage of the number of atoms) is replaced with Ni. . Formula (I-1) means that Mn and M 1 are substituted. In such a case, the inventor has found that a lithium ion secondary battery with higher operating voltage, excellent cycle characteristics and rate characteristics, and higher energy density can be obtained. In addition, that energy density is excellent means that initial stage charge / discharge capacity is high.
Preferable examples of the compound corresponding to the formula (I-1) include LiNi 0.5 (Mn 1.5-y Co y ) O 4 and LiNi 0.4975 (Mn 1.4925-y Co y ) B 0.01 O 4 .
Hereinafter, the description of the formula (I) also applies to the formula (I-1).
式(I−1)においてyはMnとM1との置換量を意味する。M1が複数種類の元素を意味する場合は、それらの合計の置換量を意味する。
式(I−1)においてyは0≦y<0.5であり、0≦y≦0.2であることが好ましく、y=0であること(すなわち本発明の複合酸化物がM1を含まないこと)がより好ましい。
In the formula (I-1), y means the amount of substitution between Mn and M 1 . When M 1 means a plurality of kinds of elements, it means the total substitution amount.
In the formula (I-1), y is 0 ≦ y <0.5, preferably 0 ≦ y ≦ 0.2, and y = 0 (that is, the composite oxide of the present invention has M 1 More preferably).
y=0である場合、本発明の複合酸化物は、式(I−1)の下位概念としての式(I−1−1)で表される。
式(I−1−1):Li(1+x)Ni0.5-0.25x-0.25pMn1.5-0.75x-0.75pM2 pO(4-a)
式(I−1−1)において、M2は、式(I)の場合と同様の元素を意味する。また、x、pおよびaの範囲は式(I)の場合と同様である。
式(I−1−1)に該当する化合物の好適例として、LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi0.4975Mn1.4925B0.01O4が挙げられる。
以下において式(I)についての説明は、式(I−1−1)についても該当する。
When y = 0, the composite oxide of the present invention is represented by the formula (I-1-1) as a subordinate concept of the formula (I-1).
Formula (I-1-1): Li (1 + x) Ni 0.5-0.25x-0.25p Mn 1.5-0.75x-0.75p M 2 p O (4-a)
In formula (I-1-1), M 2 means the same element as in formula (I). The ranges of x, p and a are the same as in the case of formula (I).
Preferable examples of the compound corresponding to the formula (I-1-1) include LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 and LiNi 0.4975 Mn 1.4925 B 0.01 O 4 .
Hereinafter, the description of the formula (I) also applies to the formula (I-1-1).
式(I)におけるxについて説明する。
xはNi、MnおよびM1からなる群から選ばれる少なくとも一部と置換しているLi量を意味する。
式(I)においてxは0≦x≦0.2の範囲であるが、x≦0.15の範囲であることが好ましい。また、0.05≦xであってもよい。
すなわち、本発明の複合酸化物はNi、MnおよびM1からなる群から選ばれる少なくとも一部がLiと置換してもよい。リチウムイオン電池の正極活物質として用いられるスピネル構造のリチウム複合酸化物の組成式におけるLiの原子数(組成比)の理論値は1であるが、本発明の複合酸化物では理論値より過剰のLiが含まれていてもよく、この過剰のLiに見合う分だけ、Ni、MnおよびM1からなる群から選ばれる少なくとも一部の量を少なくすることにより、LiがNi、MnおよびM1からなる群から選ばれる少なくとも一部と置換した構造をとっていてもよい。
X in the formula (I) will be described.
x means the amount of Li substituting with at least a part selected from the group consisting of Ni, Mn and M 1 .
In the formula (I), x is in the range of 0 ≦ x ≦ 0.2, but is preferably in the range of x ≦ 0.15. Further, 0.05 ≦ x may be satisfied.
That is, in the composite oxide of the present invention, at least a part selected from the group consisting of Ni, Mn and M 1 may be substituted with Li. The theoretical value of the number of Li atoms (composition ratio) in the composition formula of the spinel structure lithium composite oxide used as the positive electrode active material of the lithium ion battery is 1, but the composite oxide of the present invention has an excess of the theoretical value. Li may be contained, and by reducing the amount of at least a part selected from the group consisting of Ni, Mn and M 1 by an amount commensurate with this excess Li, Li is reduced from Ni, Mn and M 1. You may take the structure substituted with at least one part selected from the group which consists of.
また、式(I−1)に示すように、過剰に存在するLi原子の75%(原子数の百分率)がMnおよび/またはM1と置換し、残部の25%(原子数の百分率)がNiと置換することが好ましい。このような場合、作動電圧がより高くなり、サイクル特性およびレート特性に優れ、かつエネルギー密度がより優れるリチウムイオン二次電池が得られることを、本発明者は見出した。 Further, as shown in the formula (I-1), 75% (percentage of the number of atoms) of Li atoms present in excess replaces Mn and / or M 1, and the remaining 25% (percentage of the number of atoms). Replacement with Ni is preferred. In such a case, the inventor has found that a lithium ion secondary battery with higher operating voltage, excellent cycle characteristics and rate characteristics, and higher energy density can be obtained.
Liの置換量(x)が多くなると、電池の充放電容量は若干低下するものの、サイクル特性が向上する傾向がある。しかしながら、xが0.2より大きくなってもサイクル特性は大きくは向上し難い傾向がある。また、Li総量(1+x)が1.0未満になると不純物となる異相が生成され、電池の充放電性能が低下する傾向がある。 When the substitution amount (x) of Li increases, the charge / discharge capacity of the battery slightly decreases, but the cycle characteristics tend to improve. However, even if x is greater than 0.2, the cycle characteristics tend to be difficult to improve. Moreover, when the total amount of Li (1 + x) is less than 1.0, a heterogeneous phase that is an impurity is generated, and the charge / discharge performance of the battery tends to decrease.
式(I)におけるM1について説明する。
式(I)において、M1はCo、Fe、CrおよびCuからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である。
上記のように、本発明の複合酸化物はM1を含まなくてもよいが、M1を含む場合、M1として好ましい元素はCoである。また、上記のように、M1はMnと置換して存在することが好ましい。
M 1 in the formula (I) will be described.
In the formula (I), M 1 is at least one element selected from the group consisting of Co, Fe, Cr and Cu.
As described above, the composite oxide of the present invention may not contain M 1 , but when M 1 is contained, a preferable element as M 1 is Co. In addition, as described above, M 1 is preferably present by substituting Mn.
本発明の複合酸化物がM1を含む場合、これを正極活物質として用いて得たリチウムイオン二次電池は、一定の放電容量を確保しやすく、サイクル特性を維持する傾向がある。ただし、M1の存在量が多くなり過ぎると、リチウムイオン二次電池の放電容量が低下してしまう場合がある。
本発明の複合酸化物がM1としてCoを含む場合、本発明の複合酸化物の組成は、例えば、LiNi0.5(Mn1.5-yCoy)O4、LiNi0.4975(Mn1.4925-yCoy)B0.01O4と表される。
When the composite oxide of the present invention comprises M 1, which a lithium ion secondary battery obtained by using as the positive electrode active material, easy to ensure a constant discharge capacity tends to maintain the cycle property. However, if the amount of M 1 is too large, the discharge capacity of the lithium ion secondary battery may be reduced.
When the composite oxide of the present invention contains Co as M 1 , the composition of the composite oxide of the present invention is, for example, LiNi 0.5 (Mn 1.5-y Co y ) O 4 , LiNi 0.4975 (Mn 1.4925-y Co y ). Expressed as B 0.01 O 4 .
式(I)におけるM2について説明する。
式(I)において、M2はB、P、Pb、Sb、Si、Ti、Mg、AlおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素である。
上記のように、本発明の複合酸化物はM2を含まなくてもよいが、M2を含む場合、M2として好ましい元素はBである。
また、式(I−1)に示すように、M2の75%(原子数の百分率)がMnおよび/またはM1と置換し、残部の25%(原子数の百分率)がNiと置換することが好ましい。このような場合、作動電圧がより高くなり、サイクル特性およびレート特性に優れ、かつエネルギー密度がより優れるリチウムイオン二次電池が得られることを、本発明者は見出した。
M 2 in the formula (I) will be described.
In the formula (I), M 2 is at least one element selected from the group consisting of B, P, Pb, Sb, Si, Ti, Mg, Al and V.
As described above, the composite oxide of the present invention may not contain M 2 , but when M 2 is contained, B is a preferable element as M 2 .
Further, as shown in formula (I-1), 75% of M 2 (percentage number of atoms) is substituted with Mn and / or M 1, 25% of the remainder (percentage number of atoms) is substituted for Ni It is preferable. In such a case, the inventor has found that a lithium ion secondary battery with higher operating voltage, excellent cycle characteristics and rate characteristics, and higher energy density can be obtained.
式(I)においてpはM2と、Ni、MnおよびM1からなる群から選ばれる少なくとも1つとの置換量を意味する。M2が複数種類の元素を意味する場合は、それらの合計の置換量を意味する。
M2の置換量(原子数比)であるpは0≦p≦1.0である。また、pは0.0005以上であることが好ましく、0.005以上であることがより好ましい。また、pは0.05以下であることがより好ましい。pがこのような範囲内にあると、得られるリチウム複合酸化物を構成する粒子は結晶成長し易い傾向がある。pが低すぎると結晶成長が弱まる傾向があり、逆にpが高すぎると正極活物質として用いたときの電池の放電容量が低下する傾向がある。
本発明の複合酸化物がM2としてBを含む場合、本発明の複合酸化物の組成は、例えば、LiNi0.4975Mn1.4925B0.01O4、LiNi0.4975(Mn1.4925-yCoy)B0.01O4と表される。
In the formula (I), p means a substitution amount of M 2 and at least one selected from the group consisting of Ni, Mn and M 1 . When M 2 means a plurality of kinds of elements, it means the total substitution amount.
P which is the substitution amount (atomic ratio) of M 2 is 0 ≦ p ≦ 1.0. Further, p is preferably 0.0005 or more, and more preferably 0.005 or more. Further, p is more preferably 0.05 or less. When p is in such a range, the particles constituting the obtained lithium composite oxide tend to grow easily. If p is too low, crystal growth tends to be weakened. Conversely, if p is too high, the discharge capacity of the battery when used as a positive electrode active material tends to decrease.
When the composite oxide of the present invention contains B as M 2 , the composition of the composite oxide of the present invention is, for example, LiNi 0.4975 Mn 1.4925 B 0.01 O 4 , LiNi 0.4975 (Mn 1.4925-y Co y ) B 0.01 O 4. It is expressed.
式(I)において、aはO(酸素)の欠損量を示している。
式(I)においてaは0≦a≦1.0を満たし、a=0であることが好ましい。
酸素欠損量が小さいと(すなわちaが小さいと)充放電試験における4.5V以下容量が小さくなる傾向がある。酸素欠損量が小さいと結晶構造が安定し、サイクル特性が向上する傾向がある。
In the formula (I), a represents the amount of O (oxygen) deficiency.
In the formula (I), a satisfies 0 ≦ a ≦ 1.0 and is preferably a = 0.
When the amount of oxygen deficiency is small (that is, when a is small), the capacity of 4.5 V or less in the charge / discharge test tends to be small. When the amount of oxygen vacancies is small, the crystal structure is stabilized and the cycle characteristics tend to be improved.
次に、粒子径について説明する。
本発明の複合酸化物は、二次粒子を構成要素とするものであることが好ましく、二次粒子の集合体であることがより好ましい。
ここで、結晶子(単結晶部)の集合体であり、10000倍のSEM観察において視認できる最少の粒子単位を一次粒子、また一次粒子が焼結してなる、ハンドリングにおいて一粒の粒子として振る舞う粒子を二次粒子と定義する。
Next, the particle diameter will be described.
The composite oxide of the present invention preferably contains secondary particles as a constituent element, and more preferably an aggregate of secondary particles.
Here, it is an aggregate of crystallites (single crystal part), and the smallest particle unit that can be visually recognized by SEM observation at a magnification of 10,000 times behaves as a single particle in handling, in which primary particles are sintered and primary particles are sintered. Particles are defined as secondary particles.
図1は本発明の複合酸化物の一態様をSEMを用いて観察して得た拡大写真であり、図1(a)は200倍、図1(b)は1000倍、図1(c)は5000倍、図1(d)は10000倍に拡大して得た写真である。図1(a)は概ね本発明の複合酸化物における二次粒子の態様を示していると考えられる。図1(b)および図1(c)からは、本発明の複合酸化物が、一次粒子が集合している二次粒子であることが理解される。図1(d)から本発明の複合酸化物における一次粒子が観察できる。 FIG. 1 is an enlarged photograph obtained by observing one embodiment of the composite oxide of the present invention using an SEM. FIG. 1 (a) is 200 times, FIG. 1 (b) is 1000 times, and FIG. Is a photograph obtained by enlarging 5000 times, and FIG. FIG. 1 (a) is generally considered to indicate an aspect of secondary particles in the composite oxide of the present invention. From FIG. 1 (b) and FIG. 1 (c), it is understood that the composite oxide of the present invention is a secondary particle in which primary particles are aggregated. From FIG. 1 (d), primary particles in the composite oxide of the present invention can be observed.
図2は本発明の複合酸化物の別の一態様をSEMを用いて観察して得た拡大写真であり、図2(a)は200倍、図2(b)は1000倍、図2(c)は5000倍、図2(d)は10000倍に拡大して得た写真である。図2(a)および図2(b)は概ね本発明の複合酸化物における二次粒子の態様を示していると考えられる。図2(c)からは、本発明の複合酸化物が、一次粒子が集合している二次粒子であることが理解される。図2(d)から本発明の複合酸化物における一次粒子が観察できる。 FIG. 2 is an enlarged photograph obtained by observing another embodiment of the composite oxide of the present invention using an SEM. FIG. 2 (a) is 200 times, FIG. 2 (b) is 1000 times, FIG. c) is a photograph obtained by magnifying to 5,000 times, and FIG. 2 (a) and 2 (b) are generally considered to indicate the aspect of the secondary particles in the composite oxide of the present invention. From FIG. 2C, it is understood that the composite oxide of the present invention is a secondary particle in which primary particles are aggregated. From FIG. 2 (d), primary particles in the composite oxide of the present invention can be observed.
本発明の複合酸化物は、二次粒子の平均粒子径(平均二次粒子径)が3〜29μmであり、4〜25μmであることが好ましく、6〜15μmであることがより好ましく、8〜10μmであることがさらに好ましい。平均二次粒子径がこのような範囲であって、上記のような特定組成を備え、さらに後述するような結晶構造であると、作動電圧がより高くなり、サイクル特性およびレート特性がより優れるリチウムイオン二次電池が得られることを、本発明者は見出した。
ここで二次粒子は、前述のように一次粒子が焼結してなるものである。
また、平均二次粒子径とは、二次粒子のメジアン径を意味するものとする。
The composite oxide of the present invention has an average secondary particle size (average secondary particle size) of 3 to 29 μm, preferably 4 to 25 μm, more preferably 6 to 15 μm, and more preferably 8 to More preferably, it is 10 μm. Lithium having an average secondary particle size in such a range, a specific composition as described above, and a crystal structure as described below further increases the operating voltage and has better cycle characteristics and rate characteristics. The inventor has found that an ion secondary battery can be obtained.
Here, the secondary particles are obtained by sintering the primary particles as described above.
Moreover, an average secondary particle diameter shall mean the median diameter of a secondary particle.
また、平均二次粒子径は、次の方法で測定した値を意味するものとする。
初めに、室温大気中で、本発明の複合酸化物をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に添加し、超音波分散し撹拌することで分散させてスラリーとする。次に、このスラリーを80〜90%の透過率となるように調節した後、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて積算粒度分布(体積基準)を測定する。このようにして測定した粒度分布から求めたメジアン径を、本発明の複合酸化物における平均二次粒子径とする。
Moreover, an average secondary particle diameter shall mean the value measured with the following method.
First, the composite oxide of the present invention is added to an aqueous sodium hexametaphosphate solution at room temperature in the atmosphere, and is dispersed by ultrasonic dispersion and stirring to form a slurry. Next, after adjusting this slurry to have a transmittance of 80 to 90%, an integrated particle size distribution (volume basis) is measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device. The median diameter obtained from the particle size distribution measured in this way is defined as the average secondary particle diameter in the composite oxide of the present invention.
本発明の複合酸化物は、一次粒子の平均粒子径(平均一次粒子径)が0.05〜10μmであることが好ましく、0.05〜7μmであることがより好ましく、0.1〜4μmであることがさらに好ましい。
ここで平均一次粒子径とは、前述の一次粒子(結晶子の集合体)のメジアン径を意味するものとする。
また、平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、本発明の複合酸化物を倍率10000倍で写真撮影し、得られた写真から任意に500個を選び、ノギスを用いて各々の投影面積円相当径を測定して積算粒度分布(体積基準)を求め、それより平均粒子径(メジアン径)を算出して求める値とする。
The composite oxide of the present invention preferably has an average primary particle size (average primary particle size) of 0.05 to 10 μm, more preferably 0.05 to 7 μm, and 0.1 to 4 μm. More preferably it is.
Here, the average primary particle diameter means the median diameter of the primary particles (aggregates of crystallites) described above.
The average primary particle size was photographed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 10000 times using a scanning electron microscope (SEM), 500 pieces were arbitrarily selected from the obtained photographs, and calipers were used. Each projected area equivalent circle diameter is measured to determine an integrated particle size distribution (volume basis), and an average particle diameter (median diameter) is calculated therefrom to obtain a calculated value.
本発明の複合酸化物はBET比表面積が0.1〜10m2/gであることが好ましく、0.4〜8m2/gであることがより好ましく、0.5〜6m2/gであることがさらに好ましい。
比表面積が低すぎるとMn溶解量は減るものの、正極中で正極活物質と導電剤との接触および正極活物質と電解液との接触が不十分となり、レート特性が低下することがある。また、逆に高すぎるとタップ密度が小さくなり、体積当たりの放電容量が小さくなり、また、Mn溶解量の増加によってサイクル特性が低下することがある。
Composite oxides of the present invention is preferably has a BET specific surface area of 0.1 to 10 m 2 / g, more preferably 0.4~8m 2 / g, is 0.5~6m 2 / g More preferably.
If the specific surface area is too low, the dissolution amount of Mn is reduced, but the contact between the positive electrode active material and the conductive agent and the contact between the positive electrode active material and the electrolytic solution in the positive electrode are insufficient, and the rate characteristics may be deteriorated. On the other hand, if it is too high, the tap density decreases, the discharge capacity per volume decreases, and the cycle characteristics may deteriorate due to an increase in the dissolved amount of Mn.
BET比表面積は、連続流動法によるBET1点法測定で求める値とする。具体的には、使用する吸着ガスおよびキャリアガスは共に、窒素、空気およびヘリウムの混合ガスであり、試料を前記混合ガスにより450℃以下の温度で過熱脱気し、次いで液体窒素により冷却して前記混合ガスを吸着させ、室温に戻して吸着された窒素ガスを脱着させ、熱伝導度検出器によって検出し、脱着ピークとしてその量を求め、試料の比表面積として算出する。このようなBET比表面積は、公知のBET式粉体比表面積測定装置を用いて測定することができる。
本発明において、単に「比表面積」と記した場合、「BET比表面積」を意味するものとする。
The BET specific surface area is a value obtained by BET one-point measurement by a continuous flow method. Specifically, both the adsorption gas and the carrier gas to be used are a mixed gas of nitrogen, air and helium. The sample is degassed by heating with the mixed gas at a temperature of 450 ° C. or lower, and then cooled with liquid nitrogen. The mixed gas is adsorbed, the adsorbed nitrogen gas is desorbed by returning to room temperature, detected by a thermal conductivity detector, the amount is obtained as a desorption peak, and the specific surface area of the sample is calculated. Such a BET specific surface area can be measured using a known BET powder specific surface area measuring device.
In the present invention, the simple description of “specific surface area” means “BET specific surface area”.
次に、結晶構造について説明する。
本発明の複合酸化物の結晶構造は、スピネル型であって、かつ、少なくとも一部の空間群がP4332である。
Next, the crystal structure will be described.
The crystal structure of the composite oxide of the present invention is a spinel, and at least a portion of the space group P4 3 32.
本発明の複合酸化物の結晶構造は少なくとも一部の空間群がP4332であり、全ての空間群がP4332であることが好ましい。結晶構造がスピネル型であって、かつ、少なくとも一部の空間群がP4332であり、上記のような特定範囲の平均二次粒子径を備え、さらに上記のような特定組成を備えるリチウム複合酸化物を用いると、作動電圧がより高くなり、サイクル特性およびレート特性がより優れるリチウムイオン二次電池が得られることを、本発明者は見出した。 In the crystal structure of the composite oxide of the present invention, at least a part of the space groups is preferably P4 3 32 and all the space groups are preferably P4 3 32. Crystal structure is a spinel, and at least a portion of the space group P4 3 32, with an average secondary particle diameter in a specific range as described above, further lithium complex comprising a specific composition as described above The inventors have found that when an oxide is used, a lithium ion secondary battery having higher operating voltage and better cycle characteristics and rate characteristics can be obtained.
なお、結晶構造がスピネル型であることは、本発明の複合酸化物を粉末X線回折測定に供することで確認することができる。 In addition, it can confirm that a crystal structure is a spinel type by using the complex oxide of this invention for a powder X-ray-diffraction measurement.
本発明の複合酸化物の結晶構造は少なくとも一部の空間群がP4332であるので、その他の空間群である部分を含んでもよい。例えば、本発明の複合酸化物は結晶構造の空間群がP4332である部分とFd−3mである部分とを含むものであってよい。
本発明の複合酸化物が結晶構造の一部に空間群がP4332を含むか含まないかは、次の方法で測定するものとする。
スライドガラスの上に試料を少量サンプリングし、傾けても落ちない程度にスパチュラ等を用いて押し固め、測定試料を作成する。そして、作成した測定試料についてラマン分光装置(例えばHORIBA社製、顕微レーザーラマン分光装置:Lab RAM ARAMIS)を用いて測定する。ここで測定条件は、レーザー波長:532nm、D2フィルター、50倍レンズ、測定時間:10秒、積算回数:20回、測定範囲:100〜1000cm-1で行う。また、結晶構造の判別として、Fd−3mのみの場合は、ラマンシフト100〜1000cm-1の範囲における、155〜165cm-1、390〜410cm-1、490〜510cm-1、580〜610cm-1、630〜650cm-1付近にピークトップをもつ5本のピークを示すのに対し、P4332を一部含む場合では155〜165cm-1、215〜225cm-1、235〜245cm-1、320〜330cm-1、370〜390cm-1、390〜410cm-1、490〜510cm-1、510〜535cm-1、585〜600cm-1、605〜620cm-1、630〜650cm-1に11本のピークを示す。この違いにより、結晶構造の空間群が一部P4332を含むか含まないか判別する。
The crystal structure of the composite oxide of the present invention may include a portion which is another space group because at least a part of the space group is P4 3 32. For example, the composite oxide of the present invention may include a portion where the space group of the crystal structure is P4 3 32 and a portion where Fd-3m.
Whether or not the space group contains P4 3 32 in part of the crystal structure of the composite oxide of the present invention is measured by the following method.
A small sample is sampled on a slide glass and pressed with a spatula or the like to the extent that it does not fall even if tilted, and a measurement sample is prepared. Then, the created measurement sample is measured using a Raman spectroscope (for example, a micro laser Raman spectroscope: Lab RAM ARAMIS manufactured by HORIBA). The measurement conditions here are laser wavelength: 532 nm, D2 filter, 50 × lens, measurement time: 10 seconds, number of integrations: 20 times, measurement range: 100 to 1000 cm −1 . Further, as the determination of the crystal structure, in the case of Fd-3m only, in the region of Raman shift 100~1000cm -1, 155~165cm -1, 390~410cm -1 , 490~510cm -1, 580~610cm -1 , 630~650Cm to indicate five peaks having a peak top in the vicinity of -1, 155~165cm -1 in the case including a portion P4 3 32, 215~225cm -1, 235~245cm -1, 320 ~330cm -1, 370~390cm -1, 390~410cm -1 , 490~510cm -1, 510~535cm -1, 585~600cm -1, 605~620cm -1, 630~650cm -1 to 11 pieces of Shows the peak. Based on this difference, it is determined whether the space group of the crystal structure includes a part of P4 3 32 or not.
また、本発明の複合酸化物が、結晶構造の空間群がP4332である部分とFd−3mである部分とを含む場合、それらの質量比率は、P4332である部分:Fd−3mである部分=1:99〜99:1であることが好ましく、50:50〜99:1であることがより好ましく、70:30〜99:1であることがより好ましく、80:20〜99:1であることがさらに好ましい。これらの比は、ラマン分析や電子線回折分析を行って判断できる。 In addition, when the composite oxide of the present invention includes a portion in which the space group of the crystal structure is P4 3 32 and a portion that is Fd-3m, the mass ratio thereof is a portion that is P4 3 32: Fd-3m The portion is preferably 1:99 to 99: 1, more preferably 50:50 to 99: 1, more preferably 70:30 to 99: 1, and 80:20 to 99. More preferably, the ratio is 1. These ratios can be determined by performing Raman analysis or electron diffraction analysis.
なお、本発明においては、 In the present invention,
を、「空間群Fd−3m」または単にFd−3mと記す。 Is denoted as “space group Fd-3m” or simply Fd-3m.
上記のような本発明の複合酸化物を正極活物質の少なくとも一部として用いてなるリチウムイオン二次電池は、作動電圧が高くなり、サイクル特性およびレート特性が優れる。これらの作動電圧、サイクル特性およびレート特性について以下に説明する。 A lithium ion secondary battery using the composite oxide of the present invention as described above as at least a part of the positive electrode active material has a high operating voltage and excellent cycle characteristics and rate characteristics. These operating voltages, cycle characteristics, and rate characteristics will be described below.
作動電圧について説明する。
本発明の複合酸化物を正極活物質として用いてなるリチウムイオン二次電池は、作動電圧が高くなり、5V級となる。具体的には、以下の初期充放電容量試験を行って得られた充放電曲線(容量−電圧曲線)において、充電電圧および放電電圧が共に4.5V以上に現れる。このような場合、5V級の作動電圧を備えることを意味するものとする。
The operating voltage will be described.
A lithium ion secondary battery using the composite oxide of the present invention as a positive electrode active material has a high operating voltage and a 5V class. Specifically, in a charge / discharge curve (capacity-voltage curve) obtained by conducting the following initial charge / discharge capacity test, both the charge voltage and the discharge voltage appear at 4.5 V or more. In such a case, it means that a 5V class operating voltage is provided.
初期充放電容量試験は、次のような方法である。
本発明の複合酸化物を85質量%、アセチレンブラックを7.5質量%、ポリフッ化ビニリデンを7.5質量%の割合で秤量し、ノルマルメチルピロリドンに分散させて合剤を得る。そして、得られた合剤を約0.1mmの厚さとなるようにAl箔上に塗布して、約110℃で真空乾燥した後、14mmφのポンチを用いて打ち抜き、正極を作製する。
得られた正極を試験極とし、この試験極とリチウム金属箔(厚さ0.2μm)とをセパレーター(商品名:セルガード)を介してコイン型電池ケース内に積層して配置した後、体積比1:1のエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒に1mol/LのLiPF6を溶解した電解液を注入して試験用コインセルを作成する。
このようにして作成した試験用コインセルについて初期充放電容量を測定する。具体的には、充電終止電圧を4.9Vとして、電流密度0.14mA/cm2(0.2C相当)にて定電流・定電圧充電(電圧が4.9Vになった後は、4.9Vの一定電圧にて充電する)を行い、放電終止電圧を3.5Vとして、電流密度0.14mA/cm2(0.2C相当)にて定電流放電を行った際の正極活物質単位質量あたりの初期充電容量(mAh/g)および初期放電容量(mAh/g)を測定する。なお、充電は、充電開始から10時間が経過した時、または、電流が0.05Cになった時に終了とする。
このような方法によって充放電曲線(容量−電圧曲線)を得る。
The initial charge / discharge capacity test is as follows.
The composite oxide of the present invention is weighed in a proportion of 85% by mass, acetylene black is 7.5% by mass, and polyvinylidene fluoride is 7.5% by mass and dispersed in normal methylpyrrolidone to obtain a mixture. Then, the obtained mixture is applied on an Al foil so as to have a thickness of about 0.1 mm, vacuum-dried at about 110 ° C., and then punched out using a 14 mmφ punch to produce a positive electrode.
The obtained positive electrode was used as a test electrode, and this test electrode and a lithium metal foil (thickness 0.2 μm) were stacked and arranged in a coin-type battery case via a separator (trade name: Cell Guard). An electrolyte solution in which 1 mol / L LiPF 6 is dissolved in a mixed solvent of 1: 1 ethylene carbonate and dimethyl carbonate is injected to prepare a test coin cell.
The initial charge / discharge capacity of the test coin cell thus created is measured. Specifically, the charge end voltage is set to 4.9 V, and constant current / constant voltage charging is performed at a current density of 0.14 mA / cm 2 (equivalent to 0.2 C) (after the voltage reaches 4.9 V, 4. The positive electrode active material unit mass when a constant current discharge is performed at a current density of 0.14 mA / cm 2 (equivalent to 0.2 C) with a discharge end voltage of 3.5 V. Per unit initial charge capacity (mAh / g) and initial discharge capacity (mAh / g) are measured. The charging is terminated when 10 hours have elapsed from the start of charging or when the current reaches 0.05C.
A charge / discharge curve (capacitance-voltage curve) is obtained by such a method.
また、本発明の複合酸化物を正極活物質として用いてなるリチウムイオン二次電池の初期充電容量は、上記試験法で評価した場合、理論容量の147mAh/gを超える場合がある。この原因としては電解液の分解やセパレーターの分解が考えられる。よって、好ましくは170mAh/g以下、より好ましくは165mAh/g以下、さらに好ましくは160mAh/g以下である。
また、本発明の複合酸化物を正極活物質として用いてなるリチウムイオン二次電池の初期放電容量は、130mAh/g以上となり得る。また、好ましくは133mAh/g以上、より好ましくは135mAh/g以上、さらに好ましくは138mAh/g以上となり得る。
ここで初期充電容量および初期放電容量は、上記の初期充放電容量試験によって求めるものとする。
Further, the initial charge capacity of a lithium ion secondary battery using the composite oxide of the present invention as the positive electrode active material may exceed the theoretical capacity of 147 mAh / g when evaluated by the above test method. This may be due to the decomposition of the electrolyte or the separator. Therefore, it is preferably 170 mAh / g or less, more preferably 165 mAh / g or less, and still more preferably 160 mAh / g or less.
The initial discharge capacity of a lithium ion secondary battery using the composite oxide of the present invention as the positive electrode active material can be 130 mAh / g or more. Further, it may be preferably 133 mAh / g or more, more preferably 135 mAh / g or more, and still more preferably 138 mAh / g or more.
Here, the initial charge capacity and the initial discharge capacity are determined by the initial charge / discharge capacity test.
サイクル特性について説明する。
本発明の複合酸化物を正極活物質として用いてなるリチウムイオン二次電池は、サイクル特性に優れる。具体的には、以下のサイクル特性試験を行って求められたサイクル容量維持率が高く、具体的にはサイクル容量維持率が90%以上となり得る。また、好ましくは91%以上、より好ましくは93%以上、さらに好ましくは94%以上となり得る。
The cycle characteristics will be described.
A lithium ion secondary battery using the composite oxide of the present invention as a positive electrode active material is excellent in cycle characteristics. Specifically, the cycle capacity maintenance rate obtained by conducting the following cycle characteristic test is high, and specifically, the cycle capacity maintenance rate can be 90% or more. Further, it may be preferably 91% or more, more preferably 93% or more, and still more preferably 94% or more.
サイクル特性試験は、次のような方法である。
上記の初期充放電容量を測定する場合と同様の方法で作成した試験用コインセルを、室温(約30℃)の恒温槽に設置し、上記の初期充放電容量の測定と同様に、充電電位4.9Vまで、放電電位3.5Vまでの電位規制の条件で0.7mA/cm2(1C相当)の定電流・定電圧充電と定電流放電とのサイクルを100回を行い、容量維持率を次式により求める。
サイクル容量維持率(%)=(100回目の放電容量/1回目の放電容量)×100
The cycle characteristic test is as follows.
A test coin cell created by the same method as that for measuring the initial charge / discharge capacity is placed in a thermostatic chamber at room temperature (about 30 ° C.), and the charge potential 4 is measured in the same manner as the measurement of the initial charge / discharge capacity. The cycle of constant current / constant voltage charging and constant current discharging of 0.7 mA / cm 2 (equivalent to 1 C) is performed 100 times under the condition of potential regulation up to. Obtained by the following equation.
Cycle capacity retention rate (%) = (100th discharge capacity / first discharge capacity) × 100
レート特性について説明する。
本発明の複合酸化物を正極活物質として用いてなるリチウムイオン二次電池は、レート特性に優れる。具体的には、以下のレート特性試験を行って求められたレート容量維持率が高く、具体的にはレート容量維持率が70%以上となり得る。また、好ましくは73%以上、より好ましくは75%以上、さらに好ましくは80%以上となり得る。
The rate characteristics will be described.
A lithium ion secondary battery using the composite oxide of the present invention as a positive electrode active material is excellent in rate characteristics. Specifically, the rate capacity maintenance rate obtained by performing the following rate characteristic test is high, and specifically, the rate capacity maintenance rate can be 70% or more. Further, it may be preferably 73% or more, more preferably 75% or more, and further preferably 80% or more.
レート特性試験は、次のような方法である。
上記の初期充放電容量の測定は0.14mA/cm2の定電流放電で行ったが、これを7mA/cm2の定電流放電とし、その他については上記の初期充放電容量と同一とした試験を行い放電容量を測定する。そして、次式のように、0.14mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量に対する、7mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量を測定し、容量維持率を次式により求める。
レート容量維持率(%)=(7mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量)/0.14mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量×100
The rate characteristic test is as follows.
The measurement of the initial charge and discharge capacity described above was performed at a constant current discharge of 0.14 mA / cm 2, which was a constant current discharge of 7 mA / cm 2, the other for were the same as the initial charge and discharge capacity of the test To measure the discharge capacity. Then, as in the following equation, to measure the discharge capacity when to the discharge capacity in the case of performing constant current discharge test at 0.14 mA / cm 2, was constant current discharge test at 7 mA / cm 2, The capacity maintenance rate is obtained by the following formula.
Rate capacity retention rate (%) = discharge capacity × 100 in the case of performing constant current discharge test at /0.14MA/cm 2 (discharge capacity in the case of performing constant current discharge test at 7 mA / cm 2)
<本発明の複合酸化物の製造方法>
次に、本発明の複合酸化物の製造方法について説明する。
本発明の複合酸化物の製造方法は特に限定されない。例えば、リチウム源、ニッケル源、マンガン源、元素M1を含む原料および元素M2を含む原料を所定の割合で混合し、高温で焼成することで本発明の複合酸化物を得ることができる。
<Method for producing composite oxide of the present invention>
Next, the method for producing the composite oxide of the present invention will be described.
The method for producing the composite oxide of the present invention is not particularly limited. For example, the composite oxide of the present invention can be obtained by mixing a lithium source, a nickel source, a manganese source, a raw material containing the element M 1 and a raw material containing the element M 2 at a predetermined ratio and firing at a high temperature.
このように本発明の複合酸化物の製造方法は限定されないが、リチウム源、ニッケル源、マンガン源、M1を含む原料およびM2を含む原料を溶媒に含有させた状態で粉砕混合し、得られたスラリーを乾燥して前駆体を得る前駆体調整工程と、前記前駆体を600〜1200℃の範囲内の焼成温度において焼成して焼成体を得る焼成工程と、を備えるリチウム複合酸化物の製造方法によって製造することが好ましい。
このような製造方法を、以下では本発明の製造方法ともいう。
以下、本発明の製造方法について詳細に説明する。
As described above, the method for producing the composite oxide of the present invention is not limited, but a lithium source, a nickel source, a manganese source, a raw material containing M 1 and a raw material containing M 2 are pulverized and mixed in a solvent and obtained. A precursor adjusting step for obtaining a precursor by drying the resulting slurry, and a firing step for firing the precursor at a firing temperature within a range of 600 to 1200 ° C. to obtain a fired body. It is preferable to manufacture by a manufacturing method.
Hereinafter, such a production method is also referred to as a production method of the present invention.
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail.
<前駆体調整工程>
本発明の製造方法における前駆体調整工程について説明する。
前駆体調整工程では、初めに、リチウム源、ニッケル源、マンガン源、M1を含む原料およびM2を含む原料を溶媒に含有させる。
<Precursor adjustment step>
The precursor adjustment process in the manufacturing method of this invention is demonstrated.
In the precursor preparation step, first, a lithium source, a nickel source, a manganese source, a raw material containing M 1 and a raw material containing M 2 are contained in a solvent.
リチウム源としては、リチウム原子を含む無機または有機の化合物(すなわち、リチウム化合物)を用いることができる。例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウムを用いることができる。これらの中でも水酸化リチウムおよび/または炭酸リチウムを用いることが好ましい。有害ガスの生成を抑制できるからである。
また、固体の原料であることが好ましい。
As the lithium source, an inorganic or organic compound containing a lithium atom (that is, a lithium compound) can be used. For example, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, or lithium acetate can be used. Among these, it is preferable to use lithium hydroxide and / or lithium carbonate. This is because generation of harmful gases can be suppressed.
Moreover, it is preferable that it is a solid raw material.
ニッケル源としては、ニッケル原子を含む無機または有機の化合物(すなわち、ニッケル化合物)を用いることができる。例えば、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、炭酸ニッケル水和物、オキシ水酸化ニッケルを用いることができる。これらの中でもニッケル源として、酸化ニッケルおよび水酸化ニッケルからなる群から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。理由は、工業原料として安価に入手できるからである。
また、固体の原料であることが好ましい。
As the nickel source, an inorganic or organic compound containing nickel atoms (that is, a nickel compound) can be used. For example, nickel oxide, nickel hydroxide, nickel carbonate, nickel carbonate hydrate, or nickel oxyhydroxide can be used. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of nickel oxide and nickel hydroxide as the nickel source. The reason is that it can be obtained at low cost as an industrial raw material.
Moreover, it is preferable that it is a solid raw material.
マンガン源としては、マンガン原子を含む無機または有機の化合物(すなわち、マンガン化合物)を用いることができる。例えば、酸化マンガン、炭酸マンガン、炭酸マンガン水和物、水酸化マンガン、オキシ水酸化マンガンを用いることができる。これらの中でも酸化マンガンを用いることが好ましく、MnO2(電解二酸化マンガン・EMD)および/またはMn3O4を用いることがより好ましい。工業原料として安価に入手でき、さらに、よりサイクル容量維持率が高いリチウムイオン二次電池が得られる傾向があるからである。
また、固体の原料であることが好ましい。
As the manganese source, an inorganic or organic compound containing a manganese atom (that is, a manganese compound) can be used. For example, manganese oxide, manganese carbonate, manganese carbonate hydrate, manganese hydroxide, manganese oxyhydroxide can be used. Among these, it is preferable to use manganese oxide, and it is more preferable to use MnO 2 (electrolytic manganese dioxide · EMD) and / or Mn 3 O 4 . This is because a lithium ion secondary battery that can be obtained as an industrial raw material at low cost and has a higher cycle capacity retention rate tends to be obtained.
Moreover, it is preferable that it is a solid raw material.
M1を含む原料としては、Co、Fe、CrおよびCuからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を含む化合物を用いることができる。例えば、酸化コバルト、酸化鉄、酸化クロム、酸化銅などを用いることができる。これらの中でもCoを含む化合物を用いることが好ましく、酸化コバルトをより好ましく用いることができる。工業原料として入手でき、結晶構造中のMnとの置換が比較的起こりやすく、よりサイクル容量維持率が高いリチウムイオン二次電池が得られる傾向があるからである。
また、固体の原料であることが好ましい。
As the raw material containing M 1 , a compound containing at least one element selected from the group consisting of Co, Fe, Cr and Cu can be used. For example, cobalt oxide, iron oxide, chromium oxide, copper oxide, or the like can be used. Among these, a compound containing Co is preferably used, and cobalt oxide can be more preferably used. This is because it can be obtained as an industrial raw material, and replacement with Mn in the crystal structure is relatively easy to occur, and a lithium ion secondary battery having a higher cycle capacity maintenance rate tends to be obtained.
Moreover, it is preferable that it is a solid raw material.
M2を含む原料としては、B、P、Pb、Sb、Si、Ti、Mg、AlおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を含む化合物を用いることができる。元素M2は、Bおよび/またはVであることが好ましい。
例えばM2がBである場合は、ホウ素を含む原料として、ホウ酸(H3BO3)、三酸化二ホウ酸(B2O3)を用いることができ、ホウ酸(H3BO3)を用いることが好ましい。工業原料として安価に入手できるからである。M2がBであると、後に600〜1200℃で焼結する際の焼結性が高まり、粒子径が成長し、得られるリチウムイオン二次電池の容量維持率の向上に寄与するものと、本発明者は推定している。
M2を含む原料としては、P2O5、PbO、Sb2O3、SiO2、TiO2、MgO、Al2O3およびV2O5などを用いることができる。
また、固体の原料であることが好ましい。
As a raw material containing M 2 , a compound containing at least one element selected from the group consisting of B, P, Pb, Sb, Si, Ti, Mg, Al and V can be used. The element M 2 is preferably B and / or V.
For example, when M 2 is B, boric acid (H 3 BO 3 ) or diboric acid triborate (B 2 O 3 ) can be used as a raw material containing boron, and boric acid (H 3 BO 3 ). Is preferably used. This is because it can be obtained at low cost as an industrial raw material. When M 2 is B, the sinterability at the time of sintering at 600 to 1200 ° C. increases, the particle diameter grows, and contributes to the improvement of the capacity retention rate of the obtained lithium ion secondary battery, The inventor estimates.
As a raw material containing M 2 , P 2 O 5 , PbO, Sb 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , MgO, Al 2 O 3 and V 2 O 5 can be used.
Moreover, it is preferable that it is a solid raw material.
前駆体調整工程では、初めに、リチウム源、ニッケル源、マンガン源およびM1を含む原料を溶媒に含有させることが好ましい。すなわち、M2を含む原料を用いないことが好ましい。この場合、本発明の製造方法によって下記式(I−2)で表されるリチウム複合酸化物が得られる。
式(I−2):Li(1+x)(Ni、Mn、M1)(2-x)O(4-a)
In the precursor adjusting step, it is preferable to first contain a raw material containing a lithium source, a nickel source, a manganese source and M 1 in a solvent. That is, it is preferable not to use a raw material containing M 2 . In this case, the lithium composite oxide represented by the following formula (I-2) is obtained by the production method of the present invention.
Formula (I-2): Li (1 + x) (Ni, Mn, M 1 ) (2-x) O (4-a)
前駆体調整工程では、上記のようなリチウム源、ニッケル源、マンガン源、M1を含む原料およびM2を含む原料を、原子数が、Li:(Ni+Mn+M1):M2=(1+x):(2−x−p):pの比率となるように溶媒に含有させる。
ここでxおよびpの範囲は、本発明の複合酸化物の説明において、前述したとおりである。
In the precursor adjustment step, the lithium source, nickel source, manganese source, raw material containing M 1 and raw material containing M 2 have an atomic number of Li: (Ni + Mn + M 1 ): M 2 = (1 + x): (2-xp): It is made to contain in a solvent so that it may become a ratio of p.
Here, the ranges of x and p are as described above in the description of the composite oxide of the present invention.
これらの原料を含有させる溶媒は特に限定されず、例えば従来公知の溶媒、例えば水(純水等)、エタノール、アセトンなどを用いることができるが、水を用いることが好ましい。
また、上記の各原料は、溶媒中の固形分濃度が好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜35質量%、さらに好ましくは15〜25質量%となるように含有させる。溶媒中の原料がより均一に分散しやすいからである。
The solvent containing these raw materials is not particularly limited. For example, a conventionally known solvent such as water (pure water or the like), ethanol, acetone, or the like can be used, but water is preferably used.
Moreover, said each raw material is contained so that the solid content concentration in a solvent may become preferably 5-40 mass%, More preferably, it is 10-35 mass%, More preferably, it is 15-25 mass%. This is because the raw material in the solvent tends to be more uniformly dispersed.
前駆体調整工程では、リチウム源、ニッケル源、マンガン源、M1を含む原料およびM2を含む原料を前記溶媒中に含有させた状態で粉砕混合する。
粉砕混合の方法は特に限定されないものの、ビーズミル等を用いた湿式微粉砕機を用いた湿式粉砕法が好ましい。
また、この粉砕は、固形分の平均粒子径が0.50μm以下であるスラリーが得られるまで行うことが好ましい。平均粒子径が0.50μm以下となるように粉砕混合すると、スラリー中で固形分が均一な状態となり易い。また、平均粒子径は0.10μm以上であることが好ましく、0.15μm以上であることがより好ましい。粉砕で粒径を小さくし過ぎると以降の工程でのハンドリングが悪くなるからである。平均粒子径は0.40μm以下であることが好ましく、0.30μm以下であることがより好ましい。
In the precursor adjustment step, a lithium source, a nickel source, a manganese source, a raw material containing M 1 and a raw material containing M 2 are pulverized and mixed in a state of being contained in the solvent.
The method of pulverization and mixing is not particularly limited, but a wet pulverization method using a wet pulverizer using a bead mill or the like is preferable.
Further, this pulverization is preferably carried out until a slurry having an average particle size of 0.50 μm or less is obtained. When pulverized and mixed so that the average particle size is 0.50 μm or less, the solid content tends to be uniform in the slurry. The average particle size is preferably 0.10 μm or more, and more preferably 0.15 μm or more. This is because if the particle size is too small by pulverization, handling in the subsequent steps will be worsened. The average particle diameter is preferably 0.40 μm or less, and more preferably 0.30 μm or less.
なお、ここでスラリー中の固形分の平均粒子径は、室温大気中で、スラリーにヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を添加し、超音波分散および撹拌によって分散させ、このスラリーを30〜60%の透過率となるように調節し、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて積算粒度分布(体積基準)を測定し、その粒度分布から求めたメジアン径を意味するものとする。 Here, the average particle size of the solid content in the slurry is determined by adding a sodium hexametaphosphate aqueous solution to the slurry at room temperature in the atmosphere, and dispersing the slurry by ultrasonic dispersion and stirring. The slurry has a transmittance of 30 to 60%. The integrated particle size distribution (volume basis) is measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device, and the median diameter obtained from the particle size distribution is meant.
前駆体調整工程では、上記のようにして得られたスラリーを乾燥して前駆体を得る。ここでスラリーの乾燥はバンド乾燥機、棚型乾燥機などを用いた乾燥方法であってよいが、噴霧乾燥であることが好ましい。噴霧乾燥とは、前記スラリーを噴霧し、霧状とした後または霧状としながら、乾燥することである。所望の条件で噴霧乾燥して、得られる前駆体の粒子径を所望の範囲内に調整することができる。 In the precursor adjustment step, the slurry obtained as described above is dried to obtain a precursor. The slurry can be dried by a drying method using a band dryer or a shelf dryer, but is preferably spray drying. Spray drying is drying after spraying the slurry and making it into a mist or mist. By spray-drying under desired conditions, the particle size of the resulting precursor can be adjusted within a desired range.
噴霧乾燥の方法は特に制限されず、例えば、二流体ノズルにスラリーを流入させることによってノズル先端からスラリー成分の液滴を吐出させ、適当な乾燥ガス温度や送風量に調節して飛散した液滴を迅速に乾燥させる方法が挙げられる。このときスラリー流量は好ましくは0.5〜700kg/h、より好ましくは1〜600kg/h、さらに好ましくは3〜550kg/hとする。
また、微粉化エアー圧力は0.05〜0.5MPaとすることが好ましく、0.05〜0.4MPaすることがより好ましく、0.1〜0.4MPaとすることがさらに好ましい。
飛散した液滴を迅速に乾燥させるように、適当な温度や送風等の処理が施されるが、乾燥塔上部から下部に向かいダウンフローで乾燥ガスを導入することが好ましい。
噴霧乾燥はスプレードライヤーを用いて行うことが好ましい。また、スプレードライヤーの乾燥用熱風の入口温度を好ましくは60〜500℃、より好ましくは150〜450℃、さらに好ましくは200〜400℃、出口温度を好ましくは80〜250℃、より好ましくは100〜200℃、さらに好ましくは100〜160℃とする。
The method of spray drying is not particularly limited. For example, by allowing slurry to flow into a two-fluid nozzle, the slurry component droplets are ejected from the nozzle tip, and the droplets are scattered by adjusting to an appropriate drying gas temperature and air flow rate. For example, a method of quickly drying the lysate. At this time, the slurry flow rate is preferably 0.5 to 700 kg / h, more preferably 1 to 600 kg / h, and still more preferably 3 to 550 kg / h.
The pulverized air pressure is preferably 0.05 to 0.5 MPa, more preferably 0.05 to 0.4 MPa, and still more preferably 0.1 to 0.4 MPa.
A treatment such as an appropriate temperature and air blowing is performed so as to quickly dry the scattered droplets, but it is preferable to introduce the dry gas in a downward flow from the upper part of the drying tower to the lower part.
Spray drying is preferably performed using a spray dryer. Moreover, the inlet temperature of the hot air for drying of a spray dryer becomes like this. Preferably it is 60-500 degreeC, More preferably, it is 150-450 degreeC, More preferably, it is 200-400 degreeC, Outlet temperature is preferably 80-250 degreeC, More preferably, it is 100- 200 degreeC, More preferably, you may be 100-160 degreeC.
このような前駆体調整工程によって、前駆体を得ることができる。 A precursor can be obtained by such a precursor adjustment step.
<焼成工程>
次に、本発明の製造方法における焼成工程について説明する。
焼成工程では、上記のような前駆体調整工程によって得られた前駆体を600〜1200℃の範囲内の焼成温度で焼成する。
ここで、焼成方法は酸素含有雰囲気中で行われる方法であれば特に限定されず、例えば従来公知の方法、例えばトンネル炉、マッフル炉、ロータリーキルン等を用いる焼成方法が挙げられる。
<Baking process>
Next, the firing step in the production method of the present invention will be described.
In the firing step, the precursor obtained by the precursor adjustment step as described above is fired at a firing temperature in the range of 600 to 1200 ° C.
Here, the firing method is not particularly limited as long as it is performed in an oxygen-containing atmosphere, and examples thereof include conventionally known methods such as a firing method using a tunnel furnace, a muffle furnace, a rotary kiln, and the like.
焼成温度は650℃以上であることが好ましく、700℃以上であることがより好ましく、750℃以上であることがより好ましく、770℃以上であることがさらに好ましい。
焼成温度は890℃以下であることが好ましく、870℃以下であることがより好ましく、850℃以下であることがさらに好ましい。焼成温度が高すぎると結晶構造中から酸素が離脱し、電池性能が低下する傾向がある。
焼成温度は750〜950℃であることが好ましい。
The firing temperature is preferably 650 ° C. or higher, more preferably 700 ° C. or higher, more preferably 750 ° C. or higher, and further preferably 770 ° C. or higher.
The firing temperature is preferably 890 ° C. or lower, more preferably 870 ° C. or lower, and further preferably 850 ° C. or lower. When the firing temperature is too high, oxygen is released from the crystal structure, and the battery performance tends to deteriorate.
The firing temperature is preferably 750 to 950 ° C.
焼成温度が750〜950℃であって、かつ前記前駆体がM2を含まないことがより好ましい。このような場合、本発明の複合酸化物を用いて得られるリチウムイオン二次電池の作動電圧がより高くなり、サイクル特性およびレート特性もより優れるものとなることを本発明者は見出した。この理由は現段階で明らかではないが、結晶性が高く、かつ、平均一次粒子径が小さくなるためと本発明者は推定している。 More preferably, the firing temperature is 750 to 950 ° C., and the precursor does not contain M 2 . In such a case, the present inventor has found that the operating voltage of the lithium ion secondary battery obtained using the composite oxide of the present invention becomes higher, and the cycle characteristics and rate characteristics become more excellent. The reason for this is not clear at this stage, but the present inventor estimates that the crystallinity is high and the average primary particle size is small.
なお、このように前記前駆体がM2を含まない場合、本発明の製造方法によって、上記式(I−2)で表されるリチウム複合酸化物が得られる。 When the precursor does not contain M 2 as described above, the lithium composite oxide represented by the above formula (I-2) is obtained by the production method of the present invention.
上記のような焼成温度で前記前駆体を焼成する時間は0.1〜30hであることが好ましく、0.1〜8hであることがより好ましく、0.5〜7hであることがより好ましく、0.5〜4hであることがより好ましく、1.5〜2.5hであることがさらに好ましい。 The time for firing the precursor at the firing temperature as described above is preferably 0.1 to 30 hours, more preferably 0.1 to 8 hours, more preferably 0.5 to 7 hours, More preferably, it is 0.5-4h, and it is further more preferable that it is 1.5-2.5h.
<洗浄工程>
次に、洗浄工程について説明する。
本発明の製造方法は、次に説明する洗浄工程をさらに備えることが好ましい。
洗浄工程は、前記焼成体を洗浄した後、100〜750℃の範囲内の加熱温度において加熱して、洗浄された焼成体を得る工程である。本発明の複合酸化物を用いて得られるリチウムイオン二次電池の作動電圧がより高くなり、サイクル特性およびレート特性もより優れるものとなることを本発明者は見出した。
<Washing process>
Next, the cleaning process will be described.
The production method of the present invention preferably further includes a cleaning step described below.
The washing step is a step of washing the fired body and then heating at a heating temperature within a range of 100 to 750 ° C. to obtain a washed fired body. The present inventor has found that the operating voltage of the lithium ion secondary battery obtained using the composite oxide of the present invention is higher, and the cycle characteristics and rate characteristics are also superior.
前記焼成体の洗浄は、焼成体を水に浸して行うことが好ましい。また、60℃程度の温水を用いて洗浄することが好ましい。例えば、40〜80℃程度の十分量(例えば前記焼成体の2〜3倍の質量)の温水を容器に貯め、ここへ前記焼成体を添加し、数時間程度撹拌することで、焼成体を洗浄することができる。また、例えば、40〜80℃程度の十分量(例えば焼成体の5〜10倍の質量)の温水を焼成体にかけて洗浄することもできる。 The cleaning of the fired body is preferably performed by immersing the fired body in water. Moreover, it is preferable to wash using hot water of about 60 ° C. For example, a sufficient amount of warm water of about 40 to 80 ° C. (for example, 2 to 3 times the mass of the fired body) is stored in a container, the fired body is added thereto, and the fired body is stirred for several hours. Can be washed. Further, for example, a sufficient amount of warm water of about 40 to 80 ° C. (for example, 5 to 10 times the mass of the fired body) can be washed over the fired body.
焼成体を洗浄した後は、90〜150℃(好ましくは110〜130℃)程度の雰囲気に1〜10時間(好ましくは3〜6時間)程度保持して乾燥することが好ましい。 After washing the fired body, it is preferable to dry it by holding it in an atmosphere of about 90 to 150 ° C. (preferably 110 to 130 ° C.) for about 1 to 10 hours (preferably 3 to 6 hours).
このように洗浄し、好ましくはさらに乾燥した後、加熱する。 Washing in this manner, and preferably heating after further drying.
ここで、加熱する方法は酸素含有雰囲気中で行われる方法であれば特に限定されず、例えば従来公知の方法、例えばトンネル炉、マッフル炉、ロータリーキルン等を用いる加熱方法が挙げられる。 Here, the heating method is not particularly limited as long as it is performed in an oxygen-containing atmosphere. For example, a conventionally known method such as a heating method using a tunnel furnace, a muffle furnace, a rotary kiln, or the like can be given.
加熱温度は100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。
加熱温度は750℃以下であることが好ましく、550℃以下であることがより好ましく、400℃以下であることがさらに好ましい。
The heating temperature is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 110 ° C. or higher, and further preferably 120 ° C. or higher.
The heating temperature is preferably 750 ° C. or less, more preferably 550 ° C. or less, and further preferably 400 ° C. or less.
また、このような加熱温度で加熱する時間は0.5〜10hであることが好ましく、1〜5hであることがより好ましく、2〜4であることがさらに好ましい。 Moreover, it is preferable that the time heated at such a heating temperature is 0.5 to 10 h, more preferably 1 to 5 h, and further preferably 2 to 4.
このような本発明の製造方法によって、本発明の複合酸化物を得ることができる。 The composite oxide of the present invention can be obtained by such a production method of the present invention.
<本発明の正極活物質>
本発明の正極活物質について説明する。
本発明の正極活物質は、本発明の複合酸化物を含み、本発明の複合酸化物を用いた非水系電解質二次電池用正極活物質であることが好ましい。
本発明の正極活物質は、本発明の複合酸化物を80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、実質的に100質量%含む、すなわち本発明の複合酸化物から実質的になることがさらに好ましい。
本発明の正極活物質は、本発明の複合酸化物の他に、LTO(Li4Ti5O12)、LMO(LiMn2O4)、LNO(LiNiO2)、NMC(LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)、NCA(Li[NiAlCo]O2)、後述する固体電解質、その他リチウムを含まない酸化物を含むことができる。また、これらに代表される物質を本発明の複合酸化物の表面に塗布したものを、本発明の正極活物質として用いることもできる。
<Positive electrode active material of the present invention>
The positive electrode active material of the present invention will be described.
The positive electrode active material of the present invention is preferably a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery using the composite oxide of the present invention, including the composite oxide of the present invention.
The positive electrode active material of the present invention preferably contains 80% by mass or more of the composite oxide of the present invention, more preferably 90% by mass or more, and substantially 100% by mass, that is, from the composite oxide of the present invention. More preferably, it becomes substantially.
In addition to the composite oxide of the present invention, the positive electrode active material of the present invention includes LTO (Li 4 Ti 5 O 12 ), LMO (LiMn 2 O 4 ), LNO (LiNiO 2 ), NMC (LiNi 1/3 Mn 1). / 3 Co 1/3 O 2 ), NCA (Li [NiAlCo] O 2 ), a solid electrolyte described later, and other oxides not containing lithium. Moreover, what apply | coated the material represented to these to the surface of the complex oxide of this invention can also be used as a positive electrode active material of this invention.
<本発明の正極およびその製造方法>
本発明の正極は、本発明の正極活物質を含むものである。本発明の正極は、本発明の正極活物質を用いてなるものであれば、その他は、例えば従来公知の正極と同様の態様であってよい。例えば、本発明の正極活物質に必要に応じて導電助剤、結着剤などを添加し混合したものからなる層を集電体上に形成してなるものが挙げられる。具体的には、本発明の正極活物質に導電助剤、結着剤およびN−メチルピロリドンなどの有機溶媒を混練してインク(スラリー)を調製し、このインクを集電体のアルミ箔に塗布し乾燥した後、ローラープレス機にかけることにより得ることができる。ローラープレス機にかけることによって、正極活物質と集電体との接触を良くすると共に正極活物質の密度を高めることができる。また、本発明の正極活物質に導電助剤および結着剤を充分混合したのち、ローラープレスでシート状に成形して正極を得ることができる。
ここで、導電助剤として、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)やアセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料などが挙げられる。
また、結着剤として、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレンジエンゴム、フッ素ゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などが挙げられる。
また、集電体についても限定されず、例えば従来公知のネット状、シート状、フィルム状のものを用いることができる。
<Positive electrode of the present invention and manufacturing method thereof>
The positive electrode of the present invention contains the positive electrode active material of the present invention. As long as the positive electrode of this invention uses the positive electrode active material of this invention, others may be the same aspects as a conventionally well-known positive electrode, for example. For example, what formed the layer which consists of what added the conductive support agent, the binder, etc. and mixed with the positive electrode active material of this invention as needed on a collector is mentioned. Specifically, an ink (slurry) is prepared by kneading a conductive additive, a binder, and an organic solvent such as N-methylpyrrolidone with the positive electrode active material of the present invention, and this ink is applied to the aluminum foil of the current collector. After applying and drying, it can be obtained by applying to a roller press. By applying to a roller press, the contact between the positive electrode active material and the current collector can be improved and the density of the positive electrode active material can be increased. Moreover, after fully mixing a conductive support agent and a binder with the positive electrode active material of this invention, it shape | molds in a sheet form with a roller press, and can obtain a positive electrode.
Here, examples of the conductive assistant include graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), carbon black materials such as acetylene black and ketjen black.
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene propylene diene rubber, fluorine rubber, styrene butadiene, cellulose resin, and polyacrylic acid.
Further, the current collector is not limited, and for example, a conventionally known net shape, sheet shape, or film shape can be used.
<本発明の二次電池>
本発明の二次電池について説明する。
本発明の二次電池は、正極として本発明の正極を用いること以外は、通常のリチウムイオン二次電池と同様の構成であってよく、円筒型、角型、コイン型、ボタン型などであってよい。すなわち、正極、負極および電解液(非水系電解質等)を主たる電池構成要素とし、これら要素が、例えば電池缶内に封入されている。正極および負極はそれぞれリチウムイオンの担持体として作用し、充電時には、リチウムイオンが負極中に吸蔵され、放電時には負極から離脱する。
<Secondary battery of the present invention>
The secondary battery of the present invention will be described.
The secondary battery of the present invention may have the same configuration as a normal lithium ion secondary battery except that the positive electrode of the present invention is used as a positive electrode, and may be a cylindrical type, a square type, a coin type, a button type, or the like. It's okay. That is, the positive electrode, the negative electrode, and the electrolytic solution (non-aqueous electrolyte or the like) are the main battery constituent elements, and these elements are enclosed in, for example, a battery can. Each of the positive electrode and the negative electrode acts as a lithium ion carrier, and the lithium ions are occluded in the negative electrode during charging and detached from the negative electrode during discharging.
負極は特に限定されず、例えば従来公知の負極と同様の態様であってよい。例えば、負極活物質としては、リチウムやリチウム−アルミニウムで代表されるリチウム合金を用いることができ、また、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭などのリチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出できる炭素系材料を用いることもできる。例えば集電体は、正極の場合と同様のものを用いることができる。
負極は、負極活物質がリチウムやリチウム合金の場合は、そのまま用いるか、あるいは集電体に圧着することによって製造することができる。また、負極活物質がリチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素系材料(グラファイト、カーボンブラックなど)の場合は、必要に応じて正極の場合と同様の結着剤を負極活物質に添加して混合し、溶剤を用いてペースト状にし、得られた負極合剤含有ペーストを銅箔などからなる負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、必要に応じて加圧成形する工程を経ることによって製造することができる。
A negative electrode is not specifically limited, For example, the aspect similar to a conventionally well-known negative electrode may be sufficient. For example, as the negative electrode active material, a lithium alloy represented by lithium or lithium-aluminum can be used, and graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, a fired body of an organic polymer compound, Carbon-based materials that can reversibly occlude and release lithium ions such as mesocarbon microbeads, carbon fibers, and activated carbon can also be used. For example, the same current collector as that of the positive electrode can be used.
When the negative electrode active material is lithium or a lithium alloy, the negative electrode can be used as it is, or can be manufactured by pressure bonding to a current collector. In addition, when the negative electrode active material is a carbon-based material (graphite, carbon black, etc.) capable of occluding and releasing lithium ions, a binder similar to that for the positive electrode is added to the negative electrode active material and mixed as necessary. Then, paste it into a paste using a solvent, apply the obtained negative electrode mixture-containing paste to a negative electrode current collector made of copper foil, etc., dry it to form a negative electrode mixture layer, and press-mold as necessary It can manufacture by passing through a process.
電解質としては、例えば非水系電解質である有機系電解質、ポリマー電解質、固体電解質などを用いることができる。ここで、有機系電解質とはリチウム塩が非水溶媒に加えられたものであり、ポリマー電解質とは、リチウム塩が高分子化合物に加えられたものである。 As the electrolyte, for example, an organic electrolyte that is a non-aqueous electrolyte, a polymer electrolyte, a solid electrolyte, or the like can be used. Here, the organic electrolyte is a lithium salt added to a non-aqueous solvent, and the polymer electrolyte is a lithium salt added to a polymer compound.
ここで、リチウム塩としては、例えば、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2が挙げられる。これらの中でもLiBF4(四フッ化ホウ酸リチウム)は、電解質中に存在する水分との反応性がより低いので、安全性により優れ、サイクル特性、レート特性(高率放電特性)および初期特性などの優れたリチウム電池を得易い。
有機系電解質中のリチウム塩の濃度は0.1〜3.0mol/lが好ましく、0.2〜2.0mol/lがより好ましい。非水系電解質のイオン電導率が高くなり、非水系電解質中にリチウム塩が析出し難く、高性能な電池性能を備えるリチウム電池が得られるからである。
Here, as the lithium salt, for example, LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiSCN, LiBr, LiI, Li 2 SO 4 , Li 2 B 10 Cl 10 , Examples thereof include LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 . Among these, LiBF 4 (lithium tetrafluoroborate) is less reactive with moisture present in the electrolyte, so it has better safety, cycle characteristics, rate characteristics (high rate discharge characteristics), initial characteristics, etc. It is easy to obtain an excellent lithium battery.
The concentration of the lithium salt in the organic electrolyte is preferably 0.1 to 3.0 mol / l, more preferably 0.2 to 2.0 mol / l. This is because the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte is increased, lithium salts are hardly precipitated in the non-aqueous electrolyte, and a lithium battery having high-performance battery performance can be obtained.
有機系電解質の非水溶媒としては、例えば従来公知のものを用いることができ、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネートおよびビニレンカーボネートの混合溶媒を好ましく使用することができる。エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンおよびプロピレンカーボネートは、誘電率が高いことから、イオン伝導を確実に起こすことができ、さらに、非水溶媒にビニレンカーボネートを含有させることにより、充電時において、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトンおよびプロピレンカーボネートの分解を確実に抑制可能なビニレンカーボネート由来の皮膜を負極上に形成できるので、充電をより十分に行うことができる。 As the non-aqueous solvent of the organic electrolyte, for example, a conventionally known one can be used, and a mixed solvent of ethylene carbonate, γ-butyrolactone, propylene carbonate and vinylene carbonate can be preferably used. Since ethylene carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate have a high dielectric constant, they can reliably cause ionic conduction. Further, by containing vinylene carbonate in a non-aqueous solvent, ethylene carbonate, γ -Since the film | membrane derived from vinylene carbonate which can suppress reliably decomposition | disassembly of butyrolactone and propylene carbonate can be formed on a negative electrode, it can fully charge.
有機系電解質は、リチウム塩および非水溶媒の他に、さらに他の有機溶媒を含んでもよい。 The organic electrolyte may contain another organic solvent in addition to the lithium salt and the non-aqueous solvent.
電解質(非水系電解質)をポリマー電解質とする場合には、可塑剤(非水電解液)でゲル化されたマトリクス高分子化合物を含むが、このマトリクス高分子化合物としては、ポリエチレンオキサイドやその架橋体などのエーテル系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリビニリデンフルオライドやビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂などを単独、もしくは混合して用いることができる。
これらの中で、酸化還元安定性の観点などから、ポリビニリデンフルオライドやビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂を用いることが好ましい。
When the electrolyte (non-aqueous electrolyte) is a polymer electrolyte, it contains a matrix polymer compound that is gelled with a plasticizer (non-aqueous electrolyte). Examples of the matrix polymer compound include polyethylene oxide and its crosslinked product. Fluorine resins such as ether resins, polymethacrylate resins, polyacrylate resins, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, etc. can be used alone or in combination.
Among these, from the viewpoint of oxidation-reduction stability, it is preferable to use a fluorine-based resin such as polyvinylidene fluoride or vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer.
ポリマー電解質の作製方法は特に限定されないが、例えば、マトリックスを構成する高分子化合物、リチウム塩および溶媒を混合し、加熱して溶融・溶解する方法が挙げられる。また、混合用有機溶媒に、高分子化合物、リチウム塩、および溶媒を溶解させた後、混合用有機溶媒を蒸発させる方法、重合性モノマー、リチウム塩および溶媒を混合し、紫外線、電子線または分子線などを照射して、重合性モノマーを重合させ、ポリマーを得る方法などを挙げることができる。
ポリマー電解質中の溶媒の割合は10〜90質量%が好ましく、30〜80質量%がより好ましい。このような割合であると、導電率が高く、機械的強度が強く、フィルム化しやすい。
The method for producing the polymer electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a polymer compound constituting a matrix, a lithium salt, and a solvent are mixed and heated to melt and dissolve. In addition, after dissolving a polymer compound, a lithium salt, and a solvent in an organic solvent for mixing, the organic solvent for mixing is evaporated, a polymerizable monomer, a lithium salt, and a solvent are mixed, and ultraviolet rays, electron beams, or molecules are mixed. Examples include a method of polymerizing a polymerizable monomer by irradiating a line and the like to obtain a polymer.
10-90 mass% is preferable and, as for the ratio of the solvent in a polymer electrolyte, 30-80 mass% is more preferable. With such a ratio, the electrical conductivity is high, the mechanical strength is strong, and the film is easily formed.
固体電解質としては、例えばリチウムイオンを含む酸化物系急冷ガラス、硫化物ベースのオキシスルフィド系超イオン伝導ガラスなどのガラス系固体電解質、ポリエーテルなどの高分子に、Li塩が溶解・分散した高分子固体電解質などが挙げられる。
また高分子固体電解質は、溶媒成分を含むゲル状であってもよい。
Solid electrolytes include, for example, oxide-based quenching glasses containing lithium ions, glass-based solid electrolytes such as sulfide-based oxysulfide-based superionic conductive glasses, and high concentrations of Li salts dissolved and dispersed in polymers such as polyethers. Examples include molecular solid electrolytes.
The polymer solid electrolyte may be in the form of a gel containing a solvent component.
本発明の二次電池は、正極と負極とが直接接触することを防ぐセパレータを有することが好ましい。
セパレータは特に限定されず、例えば従来公知のものを用いることができ、例えば織布、不織布、合成樹脂製微多孔膜などが挙げられる。合成樹脂製微多孔膜が好適であるが、なかでもポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗の面で好適である。具体的には、ポリエチレンおよびポリプロピレン製微多孔膜、またはこれらを複合した微多孔膜等である。
なお、非水系電解質として有機系電解質またはポリマー電解質を用いる場合、通常セパレータが使用されるが、固体電解質の場合、セパレータを使用せずに固体電解質をセパレータとしてもよい。
The secondary battery of the present invention preferably has a separator that prevents direct contact between the positive electrode and the negative electrode.
A separator is not specifically limited, For example, a conventionally well-known thing can be used, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, a synthetic resin microporous film, etc. are mentioned. A synthetic resin microporous membrane is preferred, and among them, a polyolefin microporous membrane is preferred in terms of thickness, membrane strength, and membrane resistance. Specifically, it is a microporous membrane made of polyethylene and polypropylene, or a microporous membrane that combines these.
In the case where an organic electrolyte or a polymer electrolyte is used as the nonaqueous electrolyte, a separator is usually used. However, in the case of a solid electrolyte, the solid electrolyte may be used without using the separator.
本発明の二次電池の製造方法は特に限定されず、例えば従来公知の方法で製造することができる。例えば、リチウム電池用セパレータを介して本発明の正極と前記負極とを積層する前または積層した後に非水系電解質を注液し、最終的に、外装材で封止することによって製造することができる。外装材としては、例えば、ニッケルメッキした鉄、ステンレススチール、アルミニウム、金属箔を樹脂フィルムで挟み込んだ構成の金属樹脂複合フィルム等が挙げられる。 The manufacturing method of the secondary battery of this invention is not specifically limited, For example, it can manufacture by a conventionally well-known method. For example, it can be manufactured by injecting a non-aqueous electrolyte before or after laminating the positive electrode of the present invention and the negative electrode via a lithium battery separator, and finally sealing with an exterior material. . Examples of the exterior material include a metal-resin composite film having a configuration in which nickel-plated iron, stainless steel, aluminum, and metal foil are sandwiched between resin films.
以下に本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
<実施例1>
リチウム源としてLiOH・H2O(関東化学社製、LiOH純度:57.8質量%)、ニッケル源としてNiO(関東化学社製、ニッケル純度:77.1質量%、平均粒子径:9.4μm)、マンガン源として電解二酸化マンガン(γ−MnO2、関東化学社製、マンガン純度:60.78質量%、平均粒子径:28.0μm)、ホウ素源としてH3BO3(関東化学社製、純度:99.9質量%)を用意した。そして、それぞれの原料を、Li:Ni:Mn:Bのモル比が1.0000:0.4975:1.4925:0.0100となるように秤量した。
<Example 1>
LiOH.H 2 O as a lithium source (manufactured by Kanto Chemical Co., LiOH purity: 57.8% by mass), NiO as a nickel source (manufactured by Kanto Chemical Co., nickel purity: 77.1% by mass, average particle size: 9.4 μm) ), Electrolytic manganese dioxide (γ-MnO 2 , manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., manganese purity: 60.78% by mass, average particle size: 28.0 μm) as a manganese source, and H 3 BO 3 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) (Purity: 99.9% by mass) was prepared. And each raw material was weighed so that the molar ratio of Li: Ni: Mn: B would be 1.0000: 0.4975: 1.4925: 0.0100.
次に、上記の秤量した原料を混合し、ここへ固形分濃度が33.3質量%となるように純水を加えた後、湿式粉砕機(アシザワファインテック社製:スターミルラボスターLMZ−06)を用いて粉砕し、スラリーを得た。ここで、スラリー中の固形分の平均粒子径(メジアン径)が0.40μm以下になるまで粉砕した。粉砕においては600mlのベッセルを用いた。 Next, the above-mentioned weighed raw materials were mixed, and pure water was added thereto so that the solid content concentration was 33.3% by mass, and then a wet pulverizer (manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd .: Star Mill Lab Star LMZ-). 06) to obtain a slurry. Here, it grind | pulverized until the average particle diameter (median diameter) of solid content in a slurry became 0.40 micrometer or less. In the pulverization, a 600 ml vessel was used.
なお、スラリー中の固形分の平均粒子径(メジアン径)は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所:LA−950v2)を用いて求めた。具体的には室温大気中で、スラリーにヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を添加し、超音波分散および撹拌によって分散させ、87.5〜88.5%の透過率となるように調節した後、積算粒度分布(体積基準)を測定して求めた。 In addition, the average particle diameter (median diameter) of the solid content in the slurry was determined using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (Horiba, Ltd .: LA-950v2). Specifically, an aqueous sodium hexametaphosphate solution is added to the slurry at room temperature in the atmosphere, and the mixture is dispersed by ultrasonic dispersion and stirring, adjusted to have a transmittance of 87.5 to 88.5%, and then integrated particle size distribution. It was determined by measuring (volume basis).
次に、粉砕後のスラリーに純水を加え、固形分濃度を20質量%に調整した後、ノズル型スプレードライヤー(大川原化工機社製:L−8型スプレードライヤー)を用いて噴霧乾燥を行った。ここで乾燥ガスとして空気を用いた。また、サイクロン差圧が0.7〜0.8kPaとなるよう調整し、乾燥ガスの入口温度は220℃に調整した。スラリー流量は3kg/h、微粒化エアー圧力は0.1MPaとした。
このような噴霧乾燥を行うことで、粒子状の前駆体を得た。
Next, after adding pure water to the pulverized slurry and adjusting the solid content concentration to 20% by mass, spray drying is performed using a nozzle type spray dryer (Okawara Kakoki Co., Ltd .: L-8 type spray dryer). It was. Here, air was used as the drying gas. Moreover, it adjusted so that cyclone differential pressure might be set to 0.7-0.8 kPa, and the inlet temperature of the dry gas was adjusted to 220 degreeC. The slurry flow rate was 3 kg / h, and the atomization air pressure was 0.1 MPa.
By performing such spray drying, a particulate precursor was obtained.
次に、得られた前駆体を850℃で6時間、空気中にて焼成し、さらに700℃で20時間、空気中にて焼成して、焼成体を得た。 Next, the obtained precursor was fired in air at 850 ° C. for 6 hours, and further fired in air at 700 ° C. for 20 hours to obtain a fired body.
得られた焼成体を、複合酸化物[1]とする。 The obtained fired body is designated as composite oxide [1].
得られた複合酸化物[1]について、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所:LA−950v2)を用いて、平均二次粒子径(メジアン径)を求めた。測定方法は前述の通りである。
測定結果を第1表に示す。
About the obtained complex oxide [1], the average secondary particle diameter (median diameter) was determined using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (Horiba, Ltd .: LA-950v2). The measuring method is as described above.
The measurement results are shown in Table 1.
得られた複合酸化物[1]について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて平均一次粒子径を測定した。測定方法は前述の通りである。
測定結果を第1表に示す。
About the obtained complex oxide [1], the average primary particle diameter was measured using a scanning electron microscope (SEM). The measuring method is as described above.
The measurement results are shown in Table 1.
得られた複合酸化物[1]について、Cu−Kα線を用い、Siを内部標準として、粉末X線回折測定を実施した。粉末X線回折測定には、試料水平型多目的X線回折装置(株式会社リガク製「UltimaIV」を使用した。
その結果、複合酸化物[1]はスピネル型であることを確認した。
また、粉末X線回折測定によって求められた格子定数を第1表に示す。
The obtained composite oxide [1] was subjected to powder X-ray diffraction measurement using Cu—Kα rays and Si as an internal standard. For powder X-ray diffraction measurement, a sample horizontal multipurpose X-ray diffractometer ("UltimaIV" manufactured by Rigaku Corporation) was used.
As a result, it was confirmed that the composite oxide [1] was a spinel type.
Table 1 shows the lattice constants determined by powder X-ray diffraction measurement.
得られた複合酸化物[1]について、全自動BET比表面積測定装置(マウンテック製:Macsorb HM model−1220)を用いてBET比表面積を測定した。測定条件は前述の通りである。
測定結果を第1表に示す。
About the obtained complex oxide [1], the BET specific surface area was measured using the fully automatic BET specific surface area measuring apparatus (The product made by Mountech: Macsorb HM model-1220). The measurement conditions are as described above.
The measurement results are shown in Table 1.
得られた複合酸化物[1]について、ラマン分光測定を行った。具体的内容は前述の通りである。
この結果、複合酸化物[1]は、空間群がP4332である部分と、Fd−3mである部分との混合物であることがわかった。また、空間群がP4332である部分が概ね90質量%程度と考えられた。
The obtained complex oxide [1] was subjected to Raman spectroscopic measurement. The specific contents are as described above.
As a result, it was found that the complex oxide [1] was a mixture of a portion having a space group of P4 3 32 and a portion having Fd-3m. Moreover, it was thought that the part whose space group is P4 3 32 is about 90 mass%.
<初期充放電容量の測定>
複合酸化物[1]を85質量%、アセチレンブラックを7.5質量%、ポリフッ化ビニリデンを7.5質量%の割合で秤量し、ノルマルメチルピロリドンに分散させて合剤を得た。そして、得られた合剤を約0.1mmの厚さとなるようにAl箔上に塗布して、約110℃で真空乾燥した後、14mmφのポンチを用いて打ち抜き、正極を作製した。
得られた正極を試験極とし、この試験極とリチウム金属箔(厚さ0.2μm)とをセパレーター(商品名:セルガード)を介してコイン型電池ケース内に積層して配置した後、体積比1:1のエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒に1mol/LのLiPF6を溶解した電解液を注入して試験用コインセルを作成した。
このようにして作成した試験用コインセルについて初期充放電容量を測定した。具体的には、充電終止電圧を4.9Vとして、電流密度0.14mA/cm2(0.2C相当)にて定電流・定電圧充電(電圧が4.9Vになった後は、4.9Vの一定電圧にて充電する)を行い、放電終止電圧を3.5Vとして、電流密度0.14mA/cm2(0.2C相当)にて定電流放電を行った際の正極活物質単位質量あたりの初期充電容量(mAh/g)および初期放電容量(mAh/g)を測定する。なお、充電は、充電開始から10時間が経過した時、または、電流が0.05Cになった時に終了とした。
測定結果を第1表に示す。
また、得られた充放電曲線(容量−電圧曲線)を図3に示す。
<Measurement of initial charge / discharge capacity>
The composite oxide [1] was weighed in a proportion of 85 mass%, acetylene black was 7.5 mass%, and polyvinylidene fluoride was 7.5 mass%, and dispersed in normal methylpyrrolidone to obtain a mixture. Then, the obtained mixture was applied on an Al foil so as to have a thickness of about 0.1 mm, vacuum-dried at about 110 ° C., and then punched using a 14 mmφ punch to produce a positive electrode.
The obtained positive electrode was used as a test electrode, and this test electrode and a lithium metal foil (thickness 0.2 μm) were stacked and arranged in a coin-type battery case via a separator (trade name: Cell Guard). An electrolytic solution in which 1 mol / L LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of 1: 1 ethylene carbonate and dimethyl carbonate was injected to prepare a test coin cell.
The initial charge / discharge capacity of the test coin cell thus prepared was measured. Specifically, the charge end voltage is set to 4.9 V, and constant current / constant voltage charging is performed at a current density of 0.14 mA / cm 2 (equivalent to 0.2 C) (after the voltage reaches 4.9 V, 4. The positive electrode active material unit mass when a constant current discharge is performed at a current density of 0.14 mA / cm 2 (equivalent to 0.2 C) with a discharge end voltage of 3.5 V. Per unit initial charge capacity (mAh / g) and initial discharge capacity (mAh / g) are measured. The charging was terminated when 10 hours passed from the start of charging or when the current reached 0.05C.
The measurement results are shown in Table 1.
Moreover, the obtained charging / discharging curve (capacitance-voltage curve) is shown in FIG.
<4V容量>
上記の充放電容量の測定によって得られた充放電曲線から、3.5〜4.5Vの範囲の放電容量を読み取り、4V容量とした。
測定結果を第1表に示す。
<4V capacity>
From the charge / discharge curve obtained by the above charge / discharge capacity measurement, the discharge capacity in the range of 3.5 to 4.5V was read and set to 4V capacity.
The measurement results are shown in Table 1.
<レート特性>
上記の初期充放電容量の測定は0.14mA/cm2の定電流放電で行ったが、これを7mA/cm2の定電流放電とし、その他については上記の初期充放電容量と同一とした試験を行い放電容量を測定した。そして、次式のように、0.14mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量に対する、7mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量を測定し、容量維持率を次式により求めた。
レート容量維持率(%)=(7mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量)/0.14mA/cm2にて定電流放電試験を行った場合の放電容量×100
測定結果を第1表に示す。
<Rate characteristics>
The measurement of the initial charge and discharge capacity described above was performed at a constant current discharge of 0.14 mA / cm 2, which was a constant current discharge of 7 mA / cm 2, the other for were the same as the initial charge and discharge capacity of the test The discharge capacity was measured. Then, as in the following equation, to measure the discharge capacity when to the discharge capacity in the case of performing constant current discharge test at 0.14 mA / cm 2, was constant current discharge test at 7 mA / cm 2, The capacity retention rate was determined by the following formula.
Rate capacity retention rate (%) = discharge capacity × 100 in the case of performing constant current discharge test at /0.14MA/cm 2 (discharge capacity in the case of performing constant current discharge test at 7 mA / cm 2)
The measurement results are shown in Table 1.
<100サイクル容量維持率の測定>
上記の初期充放電容量を測定する場合と同様の方法で作成した試験用コインセルを、室温(約30℃)の恒温槽に設置し、上記の初期充放電容量の測定と同様に、充電電位4.9Vまで、放電電位3.5Vまでの電位規制の条件で0.7mA/cm2(1C相当)の定電流・定電圧充電と定電流放電のサイクルを100回を行い、容量維持率を次式により求めた。
サイクル容量維持率(%)=(100回目の放電容量/1回目の放電容量)×100
測定結果を第1表に示す。
<Measurement of 100 cycle capacity maintenance ratio>
A test coin cell created by the same method as that for measuring the initial charge / discharge capacity is placed in a thermostatic chamber at room temperature (about 30 ° C.), and the charge potential 4 is measured in the same manner as the measurement of the initial charge / discharge capacity. The cycle of constant current / constant voltage charging and constant current discharging of 0.7 mA / cm 2 (equivalent to 1 C) is performed 100 times under the condition of potential regulation up to. Obtained by the formula.
Cycle capacity retention rate (%) = (100th discharge capacity / first discharge capacity) × 100
The measurement results are shown in Table 1.
<実施例2>
実施例1と同様の方法で焼成体を得た。そして、得られた焼成体を純水に加え、60℃に加温して1時間撹拌保持して洗浄した後、濾別した。ここで焼成体と純水との質量比は1:2.5となるようにした。
そして、濾別して得られたウェットケーキを、再度、同様の方法で洗浄する操作を、濾液の電導度が150mS/m以下になるまで繰り返し行った。
その後、ウェットケーキを120℃で0.5時間乾燥し、乾燥体を得た。
<Example 2>
A fired body was obtained in the same manner as in Example 1. The obtained fired body was added to pure water, heated to 60 ° C., stirred and held for 1 hour, washed, and then filtered. Here, the mass ratio of the fired body to pure water was set to 1: 2.5.
And operation which wash | cleans the wet cake obtained by filtering again by the same method was performed repeatedly until the electrical conductivity of a filtrate became 150 mS / m or less.
Thereafter, the wet cake was dried at 120 ° C. for 0.5 hour to obtain a dried product.
次に、得られた乾燥体を400℃で2時間、空気中にて加熱して、洗浄された焼成体を得た。 Next, the obtained dried body was heated in air at 400 ° C. for 2 hours to obtain a washed fired body.
ここで得られた、洗浄された焼成体を、複合酸化物[2]とする。 The washed fired body obtained here is referred to as composite oxide [2].
そして、得られた複合酸化物[2]について、実施例1において複合酸化物[1]について行った方法と同様の方法で二次粒子径、一次粒子径、格子定数、BET比表面積、空間群、初期充放電容量、4V容量、レート容量維持率およびサイクル容量維持率を測定した。
測定結果を第1表に示す。
また、得られた充放電曲線(容量−電圧曲線)を図4に示す。
なお、粉末X線回折測定によって、複合酸化物[2]がスピネル型であることを確認した。
また、複合酸化物[2]は、空間群がP4332である部分と、Fd−3mである部分との混合物であることがわかった。また、空間群がP4332である部分が概ね90質量%程度と考えられた。
For the obtained composite oxide [2], the secondary particle diameter, primary particle diameter, lattice constant, BET specific surface area, space group were obtained in the same manner as in Example 1 for the composite oxide [1]. The initial charge / discharge capacity, 4V capacity, rate capacity maintenance rate and cycle capacity maintenance rate were measured.
The measurement results are shown in Table 1.
Moreover, the obtained charging / discharging curve (capacitance-voltage curve) is shown in FIG.
Note that the composite oxide [2] was confirmed to be a spinel type by powder X-ray diffraction measurement.
Moreover, it turned out that complex oxide [2] is a mixture of the part whose space group is P4 3 32, and the part which is Fd-3m. Moreover, it was thought that the part whose space group is P4 3 32 is about 90 mass%.
<実施例3>
実施例1では、リチウム源(LiOH・H2O)、ニッケル源(NiO)、マンガン源(電解二酸化マンガン)、ホウ素源(H3BO3)を用いたが、実施例3ではホウ素源を用いず、リチウム源、ニッケル源およびマンガン源を、Li:Ni:Mnのモル比が1.0:0.5:1.5となるように秤量した。
そして、これ以降の操作は全て実施例1と同様にして、同様の測定を行った。
<Example 3>
In Example 1, a lithium source (LiOH.H 2 O), a nickel source (NiO), a manganese source (electrolytic manganese dioxide), and a boron source (H 3 BO 3 ) were used. In Example 3, a boron source was used. First, the lithium source, the nickel source, and the manganese source were weighed so that the molar ratio of Li: Ni: Mn was 1.0: 0.5: 1.5.
All the subsequent operations were performed in the same manner as in Example 1, and the same measurement was performed.
ここで得られた焼成体を、複合酸化物[3]とする。 Let the fired body obtained here be a composite oxide [3].
そして、得られた複合酸化物[3]について、実施例1において複合酸化物[1]について行った方法と同様の方法で二次粒子径、一次粒子径、格子定数、BET比表面積、空間群、初期充放電容量、4V容量、レート容量維持率およびサイクル容量維持率を測定した。
測定結果を第1表に示す。
また、得られた充放電曲線(容量−電圧曲線)を図5に示す。
なお、粉末X線回折測定によって、複合酸化物[3]がスピネル型であることを確認した。
また、複合酸化物[3]は、空間群がP4332である部分と、Fd−3mである部分との混合物であることがわかった。また、空間群がP4332である部分が概ね90質量%程度と考えられた。
For the obtained composite oxide [3], the secondary particle size, primary particle size, lattice constant, BET specific surface area, space group in the same manner as in Example 1 for the composite oxide [1]. The initial charge / discharge capacity, 4V capacity, rate capacity maintenance rate and cycle capacity maintenance rate were measured.
The measurement results are shown in Table 1.
Moreover, the obtained charging / discharging curve (capacitance-voltage curve) is shown in FIG.
Note that the composite oxide [3] was confirmed to be a spinel type by powder X-ray diffraction measurement.
The composite oxide [3] was found to be a mixture of the subspace group is P4 3 32, a portion that is Fd-3m. Moreover, it was thought that the part whose space group is P4 3 32 is about 90 mass%.
<実施例4>
実施例2では、リチウム源(LiOH・H2O)、ニッケル源(NiO)、マンガン源(電解二酸化マンガン)、ホウ素源(H3BO3)を用いたが、実施例4ではホウ素源を用いず、リチウム源、ニッケル源およびマンガン源を、Li:Ni:Mnのモル比が1.0:0.5:1.5となるように秤量した。
そして、これ以降の操作は全て実施例2と同様にして、同様の測定を行った。
<Example 4>
In Example 2, a lithium source (LiOH.H 2 O), a nickel source (NiO), a manganese source (electrolytic manganese dioxide), and a boron source (H 3 BO 3 ) were used. In Example 4, a boron source was used. First, the lithium source, the nickel source, and the manganese source were weighed so that the molar ratio of Li: Ni: Mn was 1.0: 0.5: 1.5.
The subsequent operations were the same as in Example 2 and the same measurement was performed.
ここで得られた、洗浄された焼成体を、複合酸化物[4]とする。 The washed fired body obtained here is referred to as composite oxide [4].
そして、得られた複合酸化物[4]について、実施例1において複合酸化物[1]について行った方法と同様の方法で二次粒子径、一次粒子径、格子定数、BET比表面積、空間群、初期充放電容量、4V容量、レート容量維持率およびサイクル容量維持率を測定した。
測定結果を第1表に示す。
また、得られた充放電曲線(容量−電圧曲線)を図6に示す。
なお、粉末X線回折測定によって、複合酸化物[4]がスピネル型であることを確認した。
また、複合酸化物[4]は、空間群がP4332である部分と、Fd−3mである部分との混合物であることがわかった。また、空間群がP4332である部分が概ね90質量%程度と考えられた。
For the obtained composite oxide [4], the secondary particle diameter, primary particle diameter, lattice constant, BET specific surface area, space group in the same manner as in Example 1 for the composite oxide [1]. The initial charge / discharge capacity, 4V capacity, rate capacity maintenance rate and cycle capacity maintenance rate were measured.
The measurement results are shown in Table 1.
Moreover, the obtained charging / discharging curve (capacitance-voltage curve) is shown in FIG.
Note that the composite oxide [4] was confirmed to be a spinel type by powder X-ray diffraction measurement.
The composite oxide [4] was found to be a mixture of the subspace group is P4 3 32, a portion that is Fd-3m. Moreover, it was thought that the part whose space group is P4 3 32 is about 90 mass%.
<比較例1>
ニッケル源としてNiSO4・6H2O(関東化学社製、ニッケル純度:22.3質量%)を用意し、これを純水中に溶解させて、NiSO4・6H2Oが20質量%溶解した硫酸ニッケル水溶液を調製した。
次に、マンガン源としてMnSO4・5H2O(関東化学社製、マンガン純度:22.8質量%)を用意し、これを純水中に溶解させて、MnSO4・5H2Oが20質量%溶解した硫酸マンガン水溶液を調製した。
次に、硫酸アンモニウム(NH4)2SO4(関東化学社製、試薬純度99.9%)を用意し、これを純水に40質量%になるよう溶解させて、硫酸アンモニウム水溶液を調製した。
<Comparative Example 1>
NiSO 4 .6H 2 O (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., nickel purity: 22.3% by mass) was prepared as a nickel source, and dissolved in pure water to dissolve 20% by mass of NiSO 4 .6H 2 O. An aqueous nickel sulfate solution was prepared.
Next, MnSO 4 · 5H 2 O (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., manganese purity: 22.8 wt%) as the manganese source is prepared, by dissolving it in pure water, MnSO 4 · 5H 2 O 20 mass % Aqueous manganese sulfate solution was prepared.
Next, ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., reagent purity 99.9%) was prepared and dissolved in pure water to 40 mass% to prepare an aqueous ammonium sulfate solution.
次に、上記のように調整した硫酸ニッケル水溶液と硫酸マンガン水溶液とを、ニッケルとマンガンとのモル比が1:3となるように混合した後、得られた溶液に対して10体積%となるように硫酸アンモニウム水溶液を加え、混合溶液を得た。 Next, the nickel sulfate aqueous solution and the manganese sulfate aqueous solution prepared as described above are mixed so that the molar ratio of nickel to manganese is 1: 3, and then 10% by volume with respect to the obtained solution. Thus, an aqueous ammonium sulfate solution was added to obtain a mixed solution.
次に、得られた混合溶液と同じ体積の純水を反応槽に入れ50℃に保持しながら、30質量%水酸化ナトリウム水溶液を加え、pHが11.5〜12.0の間になるように調整したアルカリ溶液を得た。そして、得られたアルカリ溶液へ混合溶液を10cm3/minの流量で添加した。ここで、混合溶液をアルカリ溶液へ添加しているときは、30質量%水酸化ナトリウム水溶液を適宜加えることで、pHを11.0〜11.5の間に調整した。
混合溶液の全量をアルカリ溶液に添加した後は、50℃に保持した状態で1時間放置することで熟成させて、ニッケルマンガン複合物を含んだ溶液(以下「複合溶液[1]とする」を得た。
Next, a pure water having the same volume as the obtained mixed solution is put in a reaction vessel and kept at 50 ° C., and a 30% by mass aqueous sodium hydroxide solution is added so that the pH is between 11.5 and 12.0. The alkali solution adjusted to was obtained. Then, the mixed solution was added to the obtained alkaline solution at a flow rate of 10 cm 3 / min. Here, when adding the mixed solution to the alkaline solution, the pH was adjusted to 11.0 to 11.5 by appropriately adding a 30% by mass aqueous sodium hydroxide solution.
After the total amount of the mixed solution is added to the alkaline solution, it is left to stand for 1 hour in a state kept at 50 ° C., and then aged to form a solution containing a nickel manganese composite (hereinafter referred to as “composite solution [1]”). Obtained.
次に、複合溶液[1]を濾別し、ウェットケーキを得た。そして、得られたウェットケーキを純水に加え、50℃に加温して1時間撹拌保持して洗浄した後、濾別した。
そして、濾別して得られたウェットケーキを、再度、同様の方法で洗浄する操作を、濾液の電導度が100mS/m以下になるまで繰り返し行った。
Next, the composite solution [1] was separated by filtration to obtain a wet cake. The obtained wet cake was added to pure water, heated to 50 ° C., stirred and held for 1 hour, washed, and then filtered.
And operation which wash | cleans the wet cake obtained by filtering again by the same method was performed repeatedly until the electrical conductivity of a filtrate became 100 mS / m or less.
次に、洗浄後のウェットケーキへ、固形分濃度が15wt%になるよう純水を加えてスラリー状とし、そこへリチウム源としてLiOH・H2O(関東化学社製、LiOH純度:57.8質量%)を添加して、リチウムニッケルマンガン混合スラリーを得た。ここで、リチウム源は、リチウムのモル量と、ニッケルとマンガンとの合計モル量との比が1:2となるよう添加した。 Next, pure water is added to the washed wet cake so as to have a solid content concentration of 15 wt% to form a slurry, and LiOH · H 2 O (produced by Kanto Chemical Co., LiOH purity: 57.8) is used as a lithium source there. (Mass%) was added to obtain a lithium nickel manganese mixed slurry. Here, the lithium source was added so that the ratio of the molar amount of lithium to the total molar amount of nickel and manganese was 1: 2.
次に、得られたリチウムニッケルマンガン混合スラリーを、実施例1の場合と同様にして噴霧乾燥し、得られた前駆体を焼成して焼成体を得た。
得られた焼成体を、複合酸化物[11]とする。
Next, the obtained lithium nickel manganese mixed slurry was spray-dried in the same manner as in Example 1, and the obtained precursor was fired to obtain a fired body.
Let the obtained baked body be complex oxide [11].
そして、得られた複合酸化物[11]について、実施例1において複合酸化物[1]について行った方法と同様の方法で二次粒子径、一次粒子径、格子定数、BET比表面積、空間群、初期充放電容量、4V容量、レート容量維持率およびサイクル容量維持率を測定した。
測定結果を第1表に示す。
なお、粉末X線回折測定によって、複合酸化物[11]がスピネル型であることを確認した。
また、複合酸化物[11]は、空間群がFd−3mであることがわかった。
For the obtained composite oxide [11], the secondary particle diameter, primary particle diameter, lattice constant, BET specific surface area, space group were obtained in the same manner as in Example 1 for the composite oxide [1]. The initial charge / discharge capacity, 4V capacity, rate capacity maintenance rate and cycle capacity maintenance rate were measured.
The measurement results are shown in Table 1.
The composite oxide [11] was confirmed to be a spinel type by powder X-ray diffraction measurement.
In addition, it was found that the complex oxide [11] has a space group of Fd-3m.
Claims (4)
前記前駆体を750〜950℃の範囲内の焼成温度において焼成して焼成体を得る焼成工程と、
前記焼成体を40〜80℃の温水中にて洗浄した後、90〜150℃にて1〜10時間乾燥し、550℃以下の範囲内の加熱温度において加熱して、洗浄された焼成体を得る洗浄工程と、
を備え、
NiおよびMnを含み下記式(I)で表される組成を備え、平均二次粒子径が3〜29μmであり、結晶構造は、スピネル型であって、かつ、少なくとも一部の空間群がP4 3 32であるリチウム複合酸化物が得られる、リチウム複合酸化物の製造方法。
式(I):Li (1+x) (Ni、Mn、M 1 ) (2-x-p) M 2 p O (4-a)
式(I)において、M 1 はCo、Fe、CrおよびCuからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、M 2 はB、P、Pb、Sb、Si、Ti、Mg、AlおよびVからなる群から選ばれる少なくとも1つの元素であり、0≦x≦0.2、0≦p≦1.0、0≦a≦1.0である。 A precursor preparation step in which a lithium source, a nickel source, a manganese source, a raw material containing M 1 and a raw material containing M 2 are pulverized and mixed in a solvent, and the resulting slurry is dried to obtain a precursor;
A firing step of firing the precursor at a firing temperature within a range of 750 to 950 ° C. to obtain a fired body;
The fired body is washed in warm water at 40 to 80 ° C., dried at 90 to 150 ° C. for 1 to 10 hours, and heated at a heating temperature within a range of 550 ° C. or less to obtain the washed fired body. A cleaning process to obtain;
With
It has a composition represented by the following formula (I) including Ni and Mn, an average secondary particle diameter of 3 to 29 μm, a crystal structure is a spinel type, and at least a part of the space group is P4. A method for producing a lithium composite oxide, wherein a lithium composite oxide of 32 is obtained.
Formula (I): Li (1 + x) (Ni, Mn, M 1 ) (2-xp) M 2 p O (4-a)
In the formula (I), M 1 is at least one element selected from the group consisting of Co, Fe, Cr and Cu, and M 2 is selected from B, P, Pb, Sb, Si, Ti, Mg, Al and V. At least one element selected from the group consisting of 0 ≦ x ≦ 0.2, 0 ≦ p ≦ 1.0, and 0 ≦ a ≦ 1.0.
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