JP6135980B2 - Positive electrode active material and storage element - Google Patents

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Description

本発明は、正極活物質及び蓄電素子に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material and a power storage element.

従来、ハイブリッド電気自動車(HEV)等に搭載される電池の一例として、リチウムイオン電池等の非水電解液二次電池等が知られている。かかる電池としては、一般的に、少なくとも正極板及び負極板を具備した発電要素(エレメント)を容器に収容した形態が知られている。詳細には、前記正極板は、正極集電体と、該正極集電体上に担持された正極活物質とを有しており、前記負極板は、負極集電体と、該負集電体上に担持された負極活物質とを有している。前記発電要素は、前記正極板と、前記負極板と、これら正極板及び負極板間に配されたセパレータとが積層されて構成されている。また、前記容器には、電解液が注入されている。   Conventionally, as an example of a battery mounted on a hybrid electric vehicle (HEV) or the like, a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery is known. As such a battery, generally, a form in which a power generation element (element) including at least a positive electrode plate and a negative electrode plate is accommodated in a container is known. Specifically, the positive electrode plate includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material supported on the positive electrode current collector, and the negative electrode plate includes a negative electrode current collector and the negative current collector. And a negative electrode active material supported on the body. The power generation element is configured by laminating the positive electrode plate, the negative electrode plate, and a separator disposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate. An electrolytic solution is injected into the container.

この種の非水電解液二次電池としては、前記正極活物質が、リン酸鉄リチウム化合物といった鉄を含有する化合物であるものが知られている。自動車に装備される非水電解液二次電池は、高温環境下で使用される場合がある。このような場合、正極活物質中に存在している鉄(Fe)が電解液中に溶出するおそれがある。そして、溶出物が負極電極部材の表面で析出し、析出物が該表面を被覆することによって、充放電容量の低下が促進される(高温耐久性が低い)という問題がある。   As this type of non-aqueous electrolyte secondary battery, a battery in which the positive electrode active material is a compound containing iron such as a lithium iron phosphate compound is known. A nonaqueous electrolyte secondary battery equipped in an automobile may be used in a high temperature environment. In such a case, iron (Fe) present in the positive electrode active material may be eluted into the electrolytic solution. And the elution thing precipitates on the surface of a negative electrode member, and there exists a problem that the fall of charging / discharging capacity is accelerated | stimulated because a deposit coat | covers this surface (high temperature durability is low).

一方、前記正極活物質として、リン酸鉄リチウム化合物とマンガン(Mn)成分とを含有するものが提案されている(特許文献1〜3参照)。このように、リン酸鉄リチウム化合物がマンガン成分を含有していることによって、正極活物質のイオン伝導率が向上するため、非水電解液二次電池の放電容量が高められたものとなる。   On the other hand, a material containing a lithium iron phosphate compound and a manganese (Mn) component has been proposed as the positive electrode active material (see Patent Documents 1 to 3). Thus, since the lithium iron phosphate compound contains the manganese component, the ionic conductivity of the positive electrode active material is improved, so that the discharge capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery is increased.

特開2010−528410号公報JP 2010-528410 A 特開2009−104983号公報JP 2009-104983 A 特開2005−047751号公報JP 2005-047751 A

しかし、上記特許文献1〜3に示すような活物質を有する電池においても、高温環境下で使用される場合、充放電容量が低下するおそれがあり、高温耐久性が十分とは言い難い。   However, even in a battery having an active material as shown in Patent Documents 1 to 3, when used in a high temperature environment, the charge / discharge capacity may be reduced, and it is difficult to say that the high temperature durability is sufficient.

本発明は、上記問題点に鑑み、高温耐久性に優れた正極活物質及び蓄電素子を提供することを課題とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a positive electrode active material and a power storage element that are excellent in high-temperature durability.

本発明者らは、鋭意研究した結果、リン酸鉄リチウム化合物を含有する正極活物質では、マンガン成分が含有されていない場合には鉄成分が溶出して高温耐久性が低下し、一方、上記従来技術のようにマンガン成分が含有されている場合であっても、マンガン成分の含有量が多過ぎる場合には、マンガン成分が溶出して高温耐久性が低下することを見出した。そして、前記活物質中のマンガン含有量を所定の範囲に設定することによって、高温耐久性の低下が抑制された正極活物質が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research, the present inventors have found that in a positive electrode active material containing a lithium iron phosphate compound, when the manganese component is not contained, the iron component is eluted and the high-temperature durability is lowered, whereas the above-mentioned It has been found that even when the manganese component is contained as in the prior art, when the manganese component is too much, the manganese component is eluted and the high temperature durability is lowered. And it discovered that the positive electrode active material by which the fall of high temperature durability was suppressed was set by setting the manganese content in the said active material to a predetermined range, and came to complete this invention.

本発明に係る正極活物質は、
蓄電素子に用いられる正極活物質であって、
添加元素として811質量ppm以上1088質量ppm以下のマンガンが添加されたリン酸鉄リチウムを含有していることを特徴とする。
The positive electrode active material according to the present invention is
A positive electrode active material used for a storage element,
It contains lithium iron phosphate to which 811 mass ppm or more and 1088 mass ppm or less of manganese is added as an additive element.

ここで、かかる構成において、前記マンガンの含有量は、前記正極活物質全体に対するマンガンの含有量を意味する。   Here, in such a configuration, the content of manganese means the content of manganese with respect to the whole positive electrode active material.

かかる構成によれば該正極活物質を用いた電池は、高温で放置されたり使用されたりした場合であっても、充放電容量の低下が抑制されたものとなる。
従って、上記構成によれば、高温耐久性に優れた正極活物質が得られる。
なお、正極活物質中に不純物としてマンガンが含有されている場合、該不純物としてのマンガンの含有量は、通常、該正極活物質の全体に対して100ppm以下であり300ppm以上のマンガン含有量は、該活物質中にマンガンを意図的に添加することによって、達成され得るものである。
According to such a configuration, a battery using the positive electrode active material, even when or used are left at a high temperature, and that reduction of the charge and discharge capacity is suppressed.
Therefore, according to the said structure, the positive electrode active material excellent in high temperature durability is obtained.
In the case where manganese is contained as an impurity in the positive active material, the content of manganese as the impurity is usually at 100ppm or less with respect to the entire positive electrode active material, the manganese content of more than 300ppm is This can be achieved by intentionally adding manganese into the active material.

また、本発明に係る蓄電素子は、
前記正極活物質を含む正極と、
負極と、
セパレータと、
電解液とを備えている。
Moreover, the electricity storage device according to the present invention is:
A positive electrode containing the positive electrode active material;
A negative electrode,
A separator;
An electrolyte solution.

かかる構成によれば、前記正極活物質を備えているため、高温耐久性に優れた蓄電素子が得られる。   According to this configuration, since the positive electrode active material is provided, a power storage element having excellent high-temperature durability can be obtained.

以上の通り、本発明によれば、高温耐久性に優れた正極活物質及び蓄電素子が提供される。   As described above, according to the present invention, a positive electrode active material and a power storage device excellent in high temperature durability are provided.

本発明の一実施形態の非水電解液二次電池を示す概略斜視図1 is a schematic perspective view showing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 本実施形態の非水電解液二次電池に備えられた発電要素を示す概略斜視図The schematic perspective view which shows the electric power generation element with which the nonaqueous electrolyte secondary battery of this embodiment was equipped. 図2の正極板、セパレータ及び負極板を模式的に示す概略平面図Schematic plan view schematically showing the positive electrode plate, separator and negative electrode plate of FIG.

以下、本発明に係る正極活物質を備えた蓄電素子について、該蓄電素子が非水電解液二次電池である場合を例に挙げて、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a power storage device including the positive electrode active material according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a case where the power storage device is a non-aqueous electrolyte secondary battery.

図1、図2に示すように、本実施形態の非水電解液二次電池1は、容器2と、前記容器2内に収容された発電要素(エレメント)10と、前記容器2内に収容された電解液20とを備えている。また、前記発電要素10は、正極としての正極板11と、該正極板11とは反対の極性を有する負極としての負極板13と、該両電極板の間に配されたセパレータ15とを備えており、これらが積層されて構成されている。
を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment includes a container 2, a power generation element (element) 10 accommodated in the container 2, and the container 2. The electrolyte solution 20 is provided. The power generating element 10 includes a positive electrode plate 11 as a positive electrode, a negative electrode plate 13 as a negative electrode having a polarity opposite to that of the positive electrode plate 11, and a separator 15 disposed between the two electrode plates. These are laminated.
It has.

前記容器2は、発電要素10を収容可能な容器本体3と、容器本体3を覆う蓋部材4とを備えている。容器本体3及び蓋部材4は、例えばステンレス鋼板で形成され、互いに溶接されている。   The container 2 includes a container body 3 that can accommodate the power generation element 10 and a lid member 4 that covers the container body 3. The container body 3 and the lid member 4 are made of, for example, a stainless steel plate and are welded to each other.

蓋部材4の外面には、絶縁材料から形成された外部ガスケット5が配されている。また、蓋部材4及び外部ガスケット5は、それぞれ開口部を有し、蓋部材4の開口部と外部ガスケット5の開口部とが連なっている。この外部ガスケット5の内部に外部端子21が収容されている。   An outer gasket 5 made of an insulating material is disposed on the outer surface of the lid member 4. The lid member 4 and the external gasket 5 each have an opening, and the opening of the lid member 4 and the opening of the external gasket 5 are continuous. An external terminal 21 is accommodated in the external gasket 5.

外部端子21は、外部ガスケット5の開口部及び蓋部材4の開口部を貫通して容器本体3の内部に突出しており、該外部端子21の突出部分は、発電要素10の正極及び負極板11、13に接続された集電部(不図示)と接続されている。なお、該集電部の形状は特に限定されないが、例えば板状である。該集電部は、接続される電極部材と同じ種類の金属部材から形成されている。外部端子21は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系合金材料で形成されている。   The external terminal 21 passes through the opening of the external gasket 5 and the opening of the lid member 4 and protrudes into the container body 3, and the protruding portions of the external terminal 21 are the positive and negative electrodes 11 of the power generation element 10. , 13 is connected to a current collector (not shown). The shape of the current collector is not particularly limited, but is, for example, a plate shape. The current collector is formed of the same type of metal member as the electrode member to be connected. The external terminal 21 is made of, for example, an aluminum alloy material such as aluminum or an aluminum alloy.

外部ガスケット5及び外部端子21は、正極用と負極用とが設けられている。正極用の外部ガスケット5及び外部端子21は、蓋部材4の長手方向における一端側に配され、負極用の外部ガスケット5及び外部端子21は、該長手方向における他端側に配されている。   The external gasket 5 and the external terminal 21 are provided for a positive electrode and a negative electrode. The external gasket 5 and the external terminal 21 for the positive electrode are arranged on one end side in the longitudinal direction of the lid member 4, and the external gasket 5 and the external terminal 21 for the negative electrode are arranged on the other end side in the longitudinal direction.

蓋部材4は、電解液20を容器本体3内に注入するための注入口(不図示)を有しており、この注入口は、電解液20の注入後に封止されるようになっている。   The lid member 4 has an injection port (not shown) for injecting the electrolytic solution 20 into the container body 3, and this injection port is sealed after the injection of the electrolytic solution 20. .

容器本体3内には、発電要素10が収容されていている。容器本体3内には、1つの発電要素10が収容されていてもよく、複数の発電要素10が収容されていてもよい。後者の場合には、複数の発電要素10は、電気的に並列に接続されている。   A power generation element 10 is accommodated in the container body 3. One power generation element 10 may be accommodated in the container body 3, or a plurality of power generation elements 10 may be accommodated. In the latter case, the plurality of power generation elements 10 are electrically connected in parallel.

前記正極板11は、アルミ箔等の正極集電体11aの両面上に、正極活物質を含有する正極合剤11bが配されて形成されている。具体的には、正極板11は、正極集電体11aと、正極活物質を有する層状の正極合剤11bとを備えており、正極集電体11a上に、前記正極合剤11bが積層されて形成されている。   The positive electrode plate 11 is formed by arranging a positive electrode mixture 11b containing a positive electrode active material on both surfaces of a positive electrode current collector 11a such as an aluminum foil. Specifically, the positive electrode plate 11 includes a positive electrode current collector 11a and a layered positive electrode mixture 11b having a positive electrode active material, and the positive electrode mixture 11b is laminated on the positive electrode current collector 11a. Is formed.

なお、前記正極合剤11b及び前記正極活物質の詳細については後述する。また、本実施形態では、正極合剤11bが正極集電体11a上に層状に配された態様を示すが、該正極集電体11a上に配された正極合剤11bは、このような層状に特に限定されるものではない。   The details of the positive electrode mixture 11b and the positive electrode active material will be described later. In the present embodiment, the positive electrode mixture 11b is arranged in a layer on the positive electrode current collector 11a. However, the positive electrode mixture 11b arranged on the positive electrode current collector 11a has such a layered shape. It is not specifically limited to.

前記正極合剤11bの層の厚みは、特に限定されるものではないが、通常、片面あたり20μm〜200μm程度である。   The thickness of the positive electrode mixture 11b layer is not particularly limited, but is usually about 20 μm to 200 μm per side.

前記負極板13は、銅箔等の負極集電体13a上に負極合剤13bが配されて形成されている。具体的には、負極板13は、負極集電体13aと、負極活物質を含有する層状の負極合剤13bとを備えており、負極集電体13a上に、負極合剤13bが積層されて形成されている。   The negative electrode plate 13 is formed by disposing a negative electrode mixture 13b on a negative electrode current collector 13a such as a copper foil. Specifically, the negative electrode plate 13 includes a negative electrode current collector 13a and a layered negative electrode mixture 13b containing a negative electrode active material, and the negative electrode mixture 13b is laminated on the negative electrode current collector 13a. Is formed.

かかる負極合剤13bに含有されている負極活物質としては、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、黒鉛等の炭素系物質等が挙げられる。
なお、負極合剤13bは、上記負極活物質の他に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤や、アセチレンブラック等の導電助剤等を有していてもよい。
Examples of the negative electrode active material contained in the negative electrode mixture 13b include carbon-based materials such as amorphous carbon, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and graphite.
The negative electrode mixture 13b may have a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), a conductive auxiliary agent such as acetylene black, and the like in addition to the negative electrode active material.

前記負極合剤11bの層の厚みは、特に限定されるものではないが、通常、片面あたり20μm〜200μm程度である。   The layer thickness of the negative electrode mixture 11b is not particularly limited, but is usually about 20 μm to 200 μm per one side.

セパレータ15は、正極及び負極板11、13との電気的な接続を遮断しつつ、電解液20の通過を許容するものである。かかるセパレータ15としては、例えばポリエチレン等のポリオレフィン樹脂から形成された多孔質膜等が挙げられる。かかる多孔質膜には、可塑剤、酸化防止剤、難燃剤等の添加剤が含有されていてもよい。   The separator 15 allows passage of the electrolyte solution 20 while blocking electrical connection with the positive and negative electrode plates 11 and 13. Examples of the separator 15 include a porous film formed from a polyolefin resin such as polyethylene. Such a porous film may contain additives such as a plasticizer, an antioxidant, and a flame retardant.

前記電解液20は、有機溶媒に電解質が溶解されて構成されている。前記電解液20に用いられる有機溶媒としては、特に制限はなく、例えばエーテル類、ケトン類、ラクトン類、ニトリル類、アミン類、アミド類、硫黄化合物、ハロゲン化炭化水素類、エステル類、カーボネート類、ニトロ化合物、リン酸エステル系化合物、スルホラン系炭化水素類等が挙げられる。これらのうちでも、エーテル類、ケトン類、エステル類、ラクトン類、ハロゲン化炭化水素類、カーボネート類、スルホラン系化合物が好ましい。これらの例としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アニソール、モノグライム、4−メチル−2−ペンタノン、酢酸エチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、1,2−ジクロロエタン、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、メチルフォルメイト、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルチオホルムアミド、スルホラン、3−メチル−スルホラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチルおよびこれらの混合溶媒等を挙げることができる。好ましくは、環状カーボネート類および環状エステル類である。最も好ましくは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、およびジエチルカーボネートのうち、1種または2種以上した混合物の有機溶媒である。
また、前記電解液20に用いられる電解質塩としては、特に制限はなく、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、CF3SO3Li、LiPF6、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、LiI、LiAlCl4等およびそれらの混合物が挙げられる。これらのうちでも、LiBF4及びLiPF6の1種または2種以上を混合したリチウム塩が好ましい。
なお、電解液20は、上記の有機溶媒及び電解質塩を含有する電解液に特に限定されるものではない。
また、上記の他、電解質として、補助的に固体のイオン導伝性材料から形成された膜(固体電解質膜)が、さらに用いられ得る。この場合、非水電解液二次電池1が、正極板11と負極板13とこれらの間に配されたセパレータ15及び前記固体電解質膜と、電解液20とで形成され得る。また、非水電解液二次電池1が、正極板11と負極板13とこれらの間に配された前記固体電解質膜と、電解液20とで形成され得る。
また、前記固体電解質膜が、ポリエチレンオキシド、ポリアクリロニトリルまたはポリエチレングリコール、およびこれらの変成体等から形成されている有機固体電解質であることは、軽量で柔軟性があるため、巻回される場合に有利である。さらに、前記固体電解質膜としては、上記の他、無機固体電解質、または、有機固体電解質と無機固体電解質との混合材料等を用いて形成され得る。
The electrolytic solution 20 is configured by dissolving an electrolyte in an organic solvent. There is no restriction | limiting in particular as an organic solvent used for the said electrolyte solution 20, For example, ethers, ketones, lactones, nitriles, amines, amides, a sulfur compound, halogenated hydrocarbons, ester, carbonates , Nitro compounds, phosphate ester compounds, sulfolane hydrocarbons and the like. Among these, ethers, ketones, esters, lactones, halogenated hydrocarbons, carbonates, and sulfolane compounds are preferable. Examples of these are tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, anisole, monoglyme, 4-methyl-2-pentanone, ethyl acetate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, 1,2-dichloroethane. Γ-butyrolactone, dimethoxyethane, methyl formate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylthioformamide, sulfolane, 3-methyl-sulfolane, phosphorus And trimethyl phosphate, triethyl phosphate, and mixed solvents thereof. Cyclic carbonates and cyclic esters are preferred. Most preferably, the organic solvent is a mixture of one or more of ethylene carbonate, propylene carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate.
As the electrolyte salt used in the electrolytic solution 20 is not particularly limited, LiClO 4, LiBF 4, LiAsF 6, CF 3 SO 3 Li, LiPF 6, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiI, LiAlCl 4 and the like and mixtures thereof. Among these, a lithium salt obtained by mixing one or more of LiBF 4 and LiPF 6 is preferable.
In addition, the electrolyte solution 20 is not specifically limited to the electrolyte solution containing said organic solvent and electrolyte salt.
In addition to the above, a membrane (solid electrolyte membrane) that is supplementarily formed from a solid ion conductive material may be further used as the electrolyte. In this case, the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 can be formed by the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 13, the separator 15 disposed between them, the solid electrolyte membrane, and the electrolyte solution 20. Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 can be formed by the positive electrode plate 11, the negative electrode plate 13, the solid electrolyte membrane disposed therebetween, and the electrolyte solution 20.
In addition, the solid electrolyte membrane is an organic solid electrolyte formed from polyethylene oxide, polyacrylonitrile or polyethylene glycol, and modified products thereof, and the like. It is advantageous. Furthermore, in addition to the above, the solid electrolyte membrane may be formed using an inorganic solid electrolyte or a mixed material of an organic solid electrolyte and an inorganic solid electrolyte.

そして、本実施形態では、前記正極合剤11bは、前記正極活物質と、結着剤と、導電助剤とを含有している。   And in this embodiment, the said positive mix 11b contains the said positive electrode active material, a binder, and a conductive support agent.

前記正極活物質は、リン酸リチウム化合物(リン酸鉄リチウム)と、該正極活物質の全体に対して300〜1500質量ppmの、添加剤としてのマンガン成分(マンガン)とを含有している。なお、前記マンガン成分の含有量は、前記合剤全体に対するマンガン成分の含有量を意味する。   The positive electrode active material contains a lithium phosphate compound (lithium iron phosphate) and a manganese component (manganese) as an additive in an amount of 300 to 1500 ppm by mass with respect to the entire positive electrode active material. In addition, content of the said manganese component means content of the manganese component with respect to the said whole mixture.

前記リン酸鉄リチウム化合物は、LiFePO4で表される化合物である。 The lithium iron phosphate compound is a compound represented by LiFePO 4 .

上記のように、前記正極活物質が、リン酸鉄リチウム化合物と、300〜1500質量ppmのマンガン成分とを含有していることによって、該正極活物質を用いた非水電解液二次電池1が高温で放置されたり使用されたりした場合であっても、鉄成分及びマンガン成分の溶出が抑制される。これにより、該非水電解液二次電池1は、充放電容量の低下が抑制されたものとなる。従って、高温耐久性に優れた正極活物質が得られる。   As described above, since the positive electrode active material contains a lithium iron phosphate compound and a manganese component of 300 to 1500 mass ppm, the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 using the positive electrode active material is used. Even when is left at high temperature or used, elution of the iron component and the manganese component is suppressed. Thereby, as for this nonaqueous electrolyte secondary battery 1, the fall of charging / discharging capacity | capacitance will be suppressed. Therefore, a positive electrode active material excellent in high temperature durability can be obtained.

また、より確実に高温耐久性が発揮されるという観点から、前記マンガン成分の含有量は、該正極活物質の全体に対して500〜1080質量ppmであることが好ましい。かかるマンガン成分の含有量は、後述する実施例に記載した方法で測定される。   Moreover, it is preferable that content of the said manganese component is 500-1080 mass ppm with respect to the whole this positive electrode active material from a viewpoint that high temperature durability is exhibited more reliably. Content of this manganese component is measured by the method described in the Example mentioned later.

前記正極活物質は、通常の一般的な範囲では、正極合剤11bの全体に対して、80〜96質量%含有されている。かかる正極活物質の含有量は、正極合剤11bの全体に対して85〜95質量%が好ましい。   In the usual general range, the positive electrode active material is contained in an amount of 80 to 96% by mass with respect to the entire positive electrode mixture 11b. The content of the positive electrode active material is preferably 85 to 95% by mass with respect to the entire positive electrode mixture 11b.

また、前記正極活物質は、一次粒子の表面にカーボンを備えて構成されたことが好ましい。これにより、カーボンによって一次粒子間にひろがる良好な導電ネットワークが形成されるので、前記正極活物質の導電性が向上される。   The positive electrode active material is preferably configured to include carbon on the surface of the primary particles. Thereby, since the favorable electroconductive network which spreads between primary particles is formed with carbon, the electroconductivity of the said positive electrode active material is improved.

前記結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げられる。かかる結着剤は、通常の一般的な範囲では、正極合剤11bの全体に対して、2〜10質量%含有されている。かかる結着剤の含有量は、正極合剤11bの全体に対して3〜7質量%が好ましい。   Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF). Such a binder is contained in an amount of 2 to 10% by mass with respect to the entire positive electrode mixture 11b in a normal general range. As for content of this binder, 3-7 mass% is preferable with respect to the whole positive electrode mixture 11b.

前記導電助剤としては、カーボンブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。かかる結着剤は、通常の一般的な範囲では、正極合剤11bの全体に対して2〜10質量%含有されている。かかる導電助剤の含有量は、正極合剤11bの全体に対して3〜7質量%が好ましい。   Examples of the conductive assistant include carbon black and acetylene black. Such a binder is contained in an amount of 2 to 10% by mass with respect to the whole positive electrode mixture 11b in a normal general range. The content of the conductive auxiliary is preferably 3 to 7% by mass with respect to the whole positive electrode mixture 11b.

なお、前記正極合剤11bは、前記正極活物質、前記結着剤及び導電助剤以外の、他の成分を含有していてもよい。   The positive electrode mixture 11b may contain other components other than the positive electrode active material, the binder, and the conductive additive.

また、前記正極合剤11bは、リン酸鉄リチウム化合物と、該正極合剤11bの全体に対して270〜1350質量ppmのマンガン成分と、結着材と、導電助剤とを含有している。   The positive electrode mixture 11b contains a lithium iron phosphate compound, a manganese component of 270 to 1350 mass ppm relative to the whole of the positive electrode mixture 11b, a binder, and a conductive additive. .

このように、前記正極合剤11bが、リン酸鉄リチウム化合物と、270〜1350質量ppmのマンガン成分とを含有していることによって、該正極板11bを含有する正極板11を用いた非水電解液二次電池1は、高温で放置されたり使用されたりした場合であっても、鉄成分及びマンガン成分の溶出が抑制される。これにより、該非水電解液二次電池1は、充放電容量の低下が抑制されたものとなる。従って、高温耐久性に優れた正極板11が得られる。   Thus, when the positive electrode mixture 11b contains a lithium iron phosphate compound and a manganese component of 270 to 1350 mass ppm, non-water using the positive electrode plate 11 containing the positive electrode plate 11b is used. Even when the electrolyte secondary battery 1 is left at a high temperature or used, elution of the iron component and the manganese component is suppressed. Thereby, as for this nonaqueous electrolyte secondary battery 1, the fall of charging / discharging capacity | capacitance will be suppressed. Therefore, the positive electrode plate 11 excellent in high temperature durability can be obtained.

また、より確実に高温耐久性が発揮されるという観点から、前記マンガン成分の含有量は、該正極合剤11bの全体に対して450〜975質量ppmであることが好ましい。なお、かかるマンガン成分の含有量は、後述する実施例に記載された方法で測定される。   Further, from the viewpoint that high-temperature durability is more reliably exhibited, the content of the manganese component is preferably 450 to 975 mass ppm with respect to the entire positive electrode mixture 11b. In addition, content of this manganese component is measured by the method described in the Example mentioned later.

続いて、本実施形態の正極活物質、正極合剤11b及び非水電解液二次電池1の製造方法について説明する。   Then, the manufacturing method of the positive electrode active material of this embodiment, the positive electrode mixture 11b, and the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is demonstrated.

まず、本実施形態の正極活物質の製造方法について説明する。   First, the manufacturing method of the positive electrode active material of this embodiment is demonstrated.

例えば、まず、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O)及びリン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)が所定量となるように量り取られ、それぞれイオン交換水中に溶解された後に、両溶液が攪拌されながら混合されて、第1の混合溶液が調製される。得られた第1の混合溶液に対しては、窒素ガスバブリングが実施されることができ、これにより、鉄の酸化が抑制され、劣化が防止される。
次いで、アスコルビン酸が溶解されたイオン交換水に、マンガン成分として硫酸マンガン五水和物(MnSO4・5H2O)が所定量となるように量り取られ、さらに、硫酸鉄七水和物(FeSO4・7H2O)が所定量となるように量り取られ、これらが溶解されて、第2の混合溶液が調製される。得られた第2の混合溶液に対しても、上記同様、窒素ガスバブリングが実施され得る。なお、マンガン成分として添加される硫酸マンガンの添加量が変更されることによって、正極活物質中のマンガン含有量が調整される。
For example, first, lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4) 2 HPO 4 ) are weighed to a predetermined amount and dissolved in ion-exchanged water. After that, both solutions are mixed with stirring to prepare a first mixed solution. Nitrogen gas bubbling can be performed on the obtained first mixed solution, whereby iron oxidation is suppressed and deterioration is prevented.
Subsequently, manganese sulfate pentahydrate (MnSO 4 .5H 2 O) as a manganese component is weighed out into ion-exchanged water in which ascorbic acid is dissolved, and further, iron sulfate heptahydrate ( FeSO 4 .7H 2 O) is weighed out to a predetermined amount, and dissolved to prepare a second mixed solution. Similarly to the above, nitrogen gas bubbling can also be performed on the obtained second mixed solution. In addition, manganese content in a positive electrode active material is adjusted by changing the addition amount of manganese sulfate added as a manganese component.

該第2の混合溶液が上記第1の混合溶液に、撹拌されながら添加され、混合されることによって、前駆体溶液が調製される。   The second mixed solution is added to the first mixed solution while stirring and mixed to prepare a precursor solution.

上記で得られた前駆体溶液が、水熱反応容器に導入され、窒素ガスで充分に置換された後に、160〜200℃で水熱合成が実施される。その水熱合成時間(前記水熱合成温度を維持する時間)は、例えば6〜24時間と設定され得るが反応が良好に進むのであればこの範囲に限られない。昇温から取り出しまでの間、水熱反応容器に付属の撹拌羽根によって、撹拌されることが好ましい。   After the precursor solution obtained above is introduced into a hydrothermal reaction vessel and sufficiently substituted with nitrogen gas, hydrothermal synthesis is performed at 160 to 200 ° C. The hydrothermal synthesis time (time for maintaining the hydrothermal synthesis temperature) can be set, for example, to 6 to 24 hours, but is not limited to this range as long as the reaction proceeds well. It is preferable to stir by the stirring blade attached to the hydrothermal reaction vessel from the temperature rise to the removal.

そして、かかる水熱反応によって得られた生成物が、イオン交換水とアセトンとを用いること等によって十分に洗浄された後、80〜150℃で5時間以上の減圧乾燥が行われることによって、上記マンガンを含有しているリン酸鉄リチウムの粉末が、正極活物質として作製される。   And after the product obtained by this hydrothermal reaction is fully washed by using ion-exchanged water and acetone, etc., vacuum drying is performed at 80 to 150 ° C. for 5 hours or more, thereby A powder of lithium iron phosphate containing manganese is produced as a positive electrode active material.

さらに、この粉末に、ポリビニルアルコールと50℃に加温した水とが少量加えられ混合され、ガム状のペーストとされた後に雰囲気置換式焼成炉が用いられて、窒素ガス流通下で600〜800℃の加熱が行われることによって、表面にカーボンを備えた正極活物質が製造され得る。   Further, a small amount of polyvinyl alcohol and water heated to 50 ° C. are added to this powder and mixed to form a gum-like paste, and then an atmosphere substitution type firing furnace is used, and 600 to 800 under a nitrogen gas flow. By performing heating at ° C., a positive electrode active material having carbon on the surface can be produced.

次に、本実施形態の正極板11及び非水電解液二次電池の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the positive electrode plate 11 and the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described.

例えば、まず、前記正極活物質と、前記結着剤と、前記導電助剤等と、N−メチルピロリドン等の有機溶媒とが混合されて、ペースト状の混合物(正極合剤ペースト)が調製される。この混合物が、正極集電体11aの上に塗布されて乾燥された後、得られた積層体が、ロールプレス等で圧縮されて、正極板11が作製される。このとき、前記含有量のマンガン成分を有する正極活物質と、前記結着剤と、前記導電助剤等との間で配合量が調整されることによって、前記正極合剤11b中のマンガン成分の含有量が調整される。   For example, first, the positive electrode active material, the binder, the conductive auxiliary agent, and an organic solvent such as N-methylpyrrolidone are mixed to prepare a paste-like mixture (positive electrode mixture paste). The After this mixture is applied onto the positive electrode current collector 11a and dried, the obtained laminate is compressed by a roll press or the like, and the positive electrode plate 11 is produced. At this time, the amount of the manganese component in the positive electrode mixture 11b is adjusted by adjusting the blending amount between the positive electrode active material having the manganese component in the content, the binder, and the conductive additive. Content is adjusted.

同様にして、前記負極活物質と、前記結着剤と、前記導電助剤等と、前記有機溶媒とが混合されて、ペースト状の混合物(負極合剤ペースト)が得られる。この混合物が、負極集電体13aの上に塗布されて乾燥された後、得られた積層体が、ロールプレス等で圧縮されて、負極板13が作製される。   Similarly, the negative electrode active material, the binder, the conductive auxiliary agent, and the organic solvent are mixed to obtain a paste-like mixture (negative electrode mixture paste). After this mixture is applied onto the negative electrode current collector 13a and dried, the obtained laminate is compressed by a roll press or the like, and the negative electrode plate 13 is produced.

次に、正極板11、セパレータ15、負極板13及びセパレータ15が、この順で積層された後、巻回されて発電要素10が形成される。そして、容器本体3に発電要素10が挿入され、正極及び負極板11、13に前記集電部が接続され、外部ガスケット5及び外部端子21が装着された蓋部材4で容器本体3が覆われて前記集電部と外部端子21とが接続され、この状態で容器本体3と蓋部材4が溶接され、注入口(不図示)を通して電解液20が注入され、そして該注入口が塞がれることによって、非水電解液二次電池が作製される。   Next, the positive electrode plate 11, the separator 15, the negative electrode plate 13, and the separator 15 are laminated in this order, and then wound to form the power generation element 10. The power generation element 10 is inserted into the container body 3, the current collector is connected to the positive and negative plates 11 and 13, and the container body 3 is covered with the lid member 4 to which the external gasket 5 and the external terminal 21 are attached. Thus, the current collector and the external terminal 21 are connected, and in this state, the container body 3 and the lid member 4 are welded, the electrolyte solution 20 is injected through an inlet (not shown), and the inlet is closed. Thus, a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced.

なお、本実施形態の非水電解液二次電池1の製造方法は、上記製造方法に特に限定されるものではない。   In addition, the manufacturing method of the non-aqueous-electrolyte secondary battery 1 of this embodiment is not specifically limited to the said manufacturing method.

上記の通り、本実施形態の正極活物質は、蓄電素子に用いられる正極活物質であって、
リン酸鉄リチウムと、添加元素としての300〜1500質量ppmのマンガンとを含有している。かかる構成によれば、前記正極活物質がリン酸鉄リチウム化合物と、300〜1500質量ppmのマンガン成分とを含有していることによって、該正極活物質を用いた非水電解液二次電池1は、高温で放置されたり使用されたりした場合であっても、充放電容量の低下が抑制されたものとなる。従って、上記構成によれば、高温耐久性に優れた正極活物質が得られる。
As described above, the positive electrode active material of the present embodiment is a positive electrode active material used for a power storage element,
It contains lithium iron phosphate and 300-1500 mass ppm manganese as an additive element. According to this configuration, the positive electrode active material contains a lithium iron phosphate compound and a manganese component of 300 to 1500 mass ppm, so that the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 using the positive electrode active material is used. Even if it is left at high temperature or used, the decrease in charge / discharge capacity is suppressed. Therefore, according to the said structure, the positive electrode active material excellent in high temperature durability is obtained.

また、本実施形態の正極板11は、正極集電体11aと、該正極集電体11a上に配された正極合剤11bとを備え、前記正極合剤11aは、リン酸鉄リチウム化合物と、270〜1350質量ppmのマンガン成分とを含有している。かかる構成によれば、正極合剤11bがリン酸鉄リチウム化合物と、270〜1350質量ppmのマンガン成分とを含有していることによって、該正極板11を用いた非水電解液二次電池1は、高温で放置されたり使用されたりした場合であっても、充放電容量の低下が抑制されたものとなる。従って、上記構成によれば、高温耐久性に優れた正極板11が得られる。   The positive electrode plate 11 of the present embodiment includes a positive electrode current collector 11a and a positive electrode mixture 11b disposed on the positive electrode current collector 11a. The positive electrode mixture 11a includes a lithium iron phosphate compound and 270 to 1350 ppm by mass of manganese component. According to this configuration, the positive electrode mixture 11b contains a lithium iron phosphate compound and a manganese component of 270 to 1350 mass ppm, whereby the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 using the positive electrode plate 11 is used. Even if it is left at high temperature or used, the decrease in charge / discharge capacity is suppressed. Therefore, according to the said structure, the positive electrode plate 11 excellent in high temperature durability is obtained.

また、本実施形態の非水電解液二次電池1は、前記正極活物質を含む正極板11と、該正極板11とは反対の極性を有する負極板13と、セパレータ15と、電解液20と、を備えている。かかる構成によれば、前記正極板11を備えていることによって、高温耐久性に優れた非水電解液電池1が得られる。   Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment includes a positive electrode plate 11 containing the positive electrode active material, a negative electrode plate 13 having a polarity opposite to that of the positive electrode plate 11, a separator 15, and an electrolytic solution 20. And. According to such a configuration, by providing the positive electrode plate 11, the nonaqueous electrolyte battery 1 excellent in high temperature durability can be obtained.

本発明の正極活物質及び蓄電素子は、上記の通りであるが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の意図する範囲内において適宜設計変更され得る。また、本発明の電池は、非水電解液二次電池であることが好適であり、リチウムイオン二次電池であることが特に好適であり、また、ハイブリッド電気自動車(HEV)用のリチウムイオン二次電池であることが特に好適であるが、これらに特に限定されるものではない。また、本発明の作用効果も上記実施形態に限定されるものではない。   The positive electrode active material and the electricity storage device of the present invention are as described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the intended scope of the present invention. The battery of the present invention is preferably a non-aqueous electrolyte secondary battery, particularly preferably a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery for a hybrid electric vehicle (HEV). The secondary battery is particularly suitable, but is not particularly limited thereto. Moreover, the effect of this invention is not limited to the said embodiment.

次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.

<マンガン成分を含有するリン酸鉄リチウム(LiFePO4)の作製>
まず、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O)(株式会社ナカライテスク、以下同じ)を90.6g及びリン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO4)(株式会社ナカライテスク、以下同じ)が142.5g量り取られ、それぞれ540mLのイオン交換水中に溶解された後に、両溶液が攪拌されながら混合されて、第1の混合溶液が調製された。この第1の混合溶液に対して窒素ガスバブリング(流量0.5L/min)が約30分間行われた。
次に、アスコルビン酸(株式会社ナカライテスク、以下同じ)21.0gが溶解された1200mLのイオン交換水に、マンガン成分として硫酸マンガン五水和物(MnSO4・5H2O)(株式会社ナカライテスク、以下同じ)が、正極活物質の全体に対するマンガン成分の含有量が表1に示されたものとなるように、それぞれ0.150g、0.225g、0.375g、0.600g、0.810g、0.900g、1.120g、1.270g量り取られた。さらに、それぞれの液に、硫酸鉄七水和物(FeSO4・7H2O)(株式会社ナカライテスク、以下同じ)が300.0gずつ量り取られ、溶解されて、第2の混合溶液が調製された。この第2の混合溶液についても、窒素ガスバブリング(流量0.5L/min)が約30分間行われた。これら第2の混合溶液がそれぞれ、上記で得られた第1の溶液に、撹拌されながら添加され、混合されることによって、前駆体溶液がそれぞれ得られた。
各前駆体溶液が、水熱反応容器に導入され、窒素ガスで充分に置換された後に、170℃で水熱合成が実施された。水熱合成時間(前記水熱合成温度を維持する時間)は15時間とされた。なお、昇温速度は100℃/h、降温は自然放冷とされた。昇温から取り出しまでの間は、水熱反応容器に付属の撹拌羽根によって、容器内の液が100rpmで撹拌された。得られた生成物は、イオン交換水とアセトンとを用いて十分に洗浄された後、120℃で6時間の減圧乾燥が行われることによって、表1に示される含有量のマンガン成分を含有しているリン酸鉄リチウムの粉末(正極活物質)が、それぞれ得られた。
得られた各粉末中のマンガン成分の含有量(各粉末の全体に対するマンガン含有量、Mn含有量)は、その粉末が市販の濃塩酸(特級)を用いて溶解させた後に、その溶液をイオン交換水で適当な濃度に希釈したものをICP分析することによって測定された。結果を表1に示す。
<Preparation of Lithium Iron Phosphate (LiFePO 4 ) Containing Manganese Component>
First, 90.6 g of lithium hydroxide monohydrate (LiOH · H 2 O) (Nacalai Tesque, Inc., the same shall apply hereinafter) and diammonium hydrogen phosphate ((NH 4) 2 HPO 4 ) (Nacalai Tesque, Inc., hereinafter) 142.5 g of the same was weighed and dissolved in 540 mL of ion-exchanged water, and then both solutions were mixed with stirring to prepare a first mixed solution. Nitrogen gas bubbling (flow rate 0.5 L / min) was performed on this first mixed solution for about 30 minutes.
Next, manganese sulfate pentahydrate (MnSO 4 .5H 2 O) (Nacalai Tesque Co., Ltd.) as a manganese component was added to 1200 mL of ion-exchanged water in which 21.0 g of ascorbic acid (Nacalai Tesque Co., Ltd., hereinafter the same) was dissolved. However, the same applies to the following, so that the content of the manganese component relative to the whole positive electrode active material is as shown in Table 1, 0.150 g, 0.225 g, 0.375 g, 0.600 g, 0.810 g, respectively. 0.900 g, 1.120 g, 1.270 g. Further, 300.0 g of iron sulfate heptahydrate (FeSO 4 · 7H 2 O) (Nacalai Tesque, Inc., the same shall apply hereinafter) is weighed and dissolved in each solution to prepare a second mixed solution. It was done. Also for this second mixed solution, nitrogen gas bubbling (flow rate 0.5 L / min) was performed for about 30 minutes. Each of these second mixed solutions was added to the first solution obtained above with stirring and mixed to obtain a precursor solution.
After each precursor solution was introduced into a hydrothermal reaction vessel and sufficiently replaced with nitrogen gas, hydrothermal synthesis was performed at 170 ° C. The hydrothermal synthesis time (time for maintaining the hydrothermal synthesis temperature) was 15 hours. The rate of temperature increase was 100 ° C./h, and the temperature was naturally allowed to cool. Between the temperature rise and removal, the liquid in the container was stirred at 100 rpm by the stirring blade attached to the hydrothermal reaction container. The obtained product is thoroughly washed with ion-exchanged water and acetone, and then dried under reduced pressure at 120 ° C. for 6 hours to contain the manganese component having the content shown in Table 1. Each of the powders of lithium iron phosphate (positive electrode active material) was obtained.
The content of manganese component in each obtained powder (manganese content and Mn content with respect to the whole of each powder) is determined after the powder is dissolved using commercially available concentrated hydrochloric acid (special grade). It was measured by ICP analysis of a solution diluted to an appropriate concentration with exchange water. The results are shown in Table 1.

<正極板の作製>
上記のように作製した正極活物質が用いられ、各正極活物質90質量%と、導電助剤としてのアセチレンブラック5質量%と、PVDF5質量%とが混合され、この混合物に溶剤としてのN−メチルピロリドンが加えられて正極合剤ペーストが形成された。このペーストが、正極集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布された。このとき、乾燥後の片面あたりの合剤の重量が1.6g/100cm2となるように塗布された。また、これが乾燥された後、ロールプレスで500kgf/cmの負荷が印加されて圧縮成型された。これにより、帯状の正極板が、それぞれ作製された。各正極電極部材の大きさは、長さが210cm、幅が13cm、正極集電体と両面の正極合剤との合計の層の厚みが190μmであった。
また、正極板から、事務用カッターなどの鋭利な金属片の先端を用いて合材部をアルミニウム箔から剥離することによって正極合材が0.2g採取された。そして、採取され正極合材中のマンガン成分の含有量(各粉末の全体に対するマンガン含有量、Mn含有量)が、その剥離した合剤部分を市販の濃塩酸(特級)を用いて溶解させた後にその溶液をイオン交換水で適当な濃度に希釈したものをICP分析することによって、測定された。結果を表1に示す。
<Preparation of positive electrode plate>
The positive electrode active material produced as described above was used, and 90% by mass of each positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 5% by mass of PVDF were mixed, and N- Methylpyrrolidone was added to form a positive electrode mixture paste. This paste was applied to both surfaces of an aluminum foil as a positive electrode current collector. At this time, the mixture was applied so that the weight of the mixture per side after drying was 1.6 g / 100 cm 2 . Moreover, after drying this, a 500 kgf / cm load was applied with the roll press and it compression-molded. Thereby, a strip-like positive electrode plate was produced. The size of each positive electrode member was 210 cm in length and 13 cm in width, and the total thickness of the positive electrode current collector and the positive electrode mixture on both sides was 190 μm.
Moreover, 0.2g of positive electrode compound materials were extract | collected by peeling a compound material part from aluminum foil using the front-end | tip of sharp metal pieces, such as an office cutter, from a positive electrode plate. And the content of the manganese component in the collected positive electrode mixture (manganese content and Mn content with respect to the whole of each powder) was dissolved using the commercially available concentrated hydrochloric acid (special grade). It was measured by ICP analysis of a solution diluted to an appropriate concentration with ion-exchanged water. The results are shown in Table 1.

<負極板の作製>
負極活物質としてのグラファイト90重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)10重量%とが混合され、この混合物に溶剤としてのN−メチルピロリドンが加えられて負極合剤ペーストが形成された。このペーストが負極集電体としての銅箔の両面に塗布された。このとき、乾燥後の片面あたりの合剤の重量が0.74g/100cm2となるように塗布された。これが乾燥された後、ロールプレスで100kgf/cmの負荷が印加されて圧縮成型された。これにより、帯状の負極電極部材が作製された。負極板の大きさは、長さが220cmで、幅が13cmで、負極集電体と両面の負極合剤との合計の層の厚みが120μmであった。
<Preparation of negative electrode plate>
90% by weight of graphite as a negative electrode active material and 10% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are mixed, and N-methylpyrrolidone as a solvent is added to this mixture to form a negative electrode mixture paste. It was done. This paste was applied to both sides of a copper foil as a negative electrode current collector. At this time, the mixture was applied so that the weight of the mixture on one side after drying was 0.74 g / 100 cm 2 . After this was dried, a load of 100 kgf / cm was applied by a roll press and compression molded. Thereby, a strip-shaped negative electrode member was produced. The size of the negative electrode plate was 220 cm in length, 13 cm in width, and the total thickness of the negative electrode current collector and the negative electrode mixture on both sides was 120 μm.

<試験電池の作製>
上記のように作製された各正極電極部材及び負極電極部材の各々に、正極タブ及び負極タブが取り付けられた。
また、セパレータとして幅12cm、厚み25μmのポリオレフィン製微多孔膜が準備された。
<Production of test battery>
A positive electrode tab and a negative electrode tab were attached to each of the positive electrode member and the negative electrode member manufactured as described above.
A polyolefin microporous membrane having a width of 12 cm and a thickness of 25 μm was prepared as a separator.

次いで、各正極部材、セパレータ、負極部材及びセパレータの順に積層され、長円筒状に巻回された。これにより、発電要素が作製された。かかる発電要素が、容器に収容され、該容器に蓋をされ、電解液が注入されることによって、各試験電池が作製された。   Next, each positive electrode member, separator, negative electrode member, and separator were stacked in this order and wound into a long cylindrical shape. Thereby, the power generation element was produced. Such a power generation element was accommodated in a container, the container was covered, and an electrolytic solution was injected to manufacture each test battery.

<容量保持性試験>
各試験電池が用いられて、容量保持性試験が行われた。
具体的には、1CAの電流で3.6Vの電圧まで定電流定電圧充電(CV充電)を合計3時間実施された後、1CAの電流で2.0Vの電圧まで定電流放電(CC放電)されたときの放電容量が測定された(以降、この放電容量を1CA放電容量と記載する)。
次に、この試験電池に対して、2CAの電流で3.6Vの電圧まで定電流充電された後、2CAの電流で2.0Vの電圧まで定電流放電される充放電条件で1000サイクル充放電された後の1CA放電容量が求められ、放電容量保持率(%)が算出された。なお、ここで「放電容量保持率(%)」は、1000サイクル後の放電容量を初期放電容量で除した値に100を掛けた値とされた。結果を表1に示す。
<Capacity retention test>
Each test battery was used and a capacity retention test was performed.
Specifically, a constant current and constant voltage charge (CV charge) is performed for 3 hours in total at a current of 1 CA to a voltage of 3.6 V, and then a constant current discharge (CC discharge) is performed to a voltage of 2.0 V at a current of 1 CA. The discharge capacity when measured was measured (hereinafter, this discharge capacity is described as 1 CA discharge capacity).
Next, this test battery was charged at a constant current to a voltage of 3.6 V at a current of 2 CA, and then charged and discharged at 1000 cycles under a charge / discharge condition of a constant current to a voltage of 2.0 V at a current of 2 CA Then, the 1CA discharge capacity was calculated, and the discharge capacity retention rate (%) was calculated. Here, the “discharge capacity retention ratio (%)” is a value obtained by multiplying the value obtained by dividing the discharge capacity after 1000 cycles by the initial discharge capacity by 100. The results are shown in Table 1.

Figure 0006135980
Figure 0006135980

表1に示すように、正極活物質中のマンガン成分の含有量が300質量ppm以上1500ppm以下の場合には、300質量ppm未満の場合及び1500ppmを超える場合と比較して、容量保持率が顕著に高かった。また、正極合剤中のマンガン成分の含有量が270質量ppm以上1350ppm以下の場合には、270質量ppm未満の場合及び1350ppmを超える場合と比較して、容量保持率が顕著に高かった。   As shown in Table 1, when the content of the manganese component in the positive electrode active material is 300 mass ppm or more and 1500 ppm or less, the capacity retention is remarkable as compared with the case where it is less than 300 mass ppm and the case where it exceeds 1500 ppm. It was expensive. Moreover, when the content of the manganese component in the positive electrode mixture was 270 mass ppm or more and 1350 ppm or less, the capacity retention was remarkably high compared to the case of less than 270 mass ppm and the case of exceeding 1350 ppm.

1:非水電解液二次電池、3:容器、10:エレメント、11:正極板、11a:正極集電体、11b:正極合剤、13:負極板、13a:負極集電体、13b:負極合剤、15:セパレータ、20:電解液 1: nonaqueous electrolyte secondary battery, 3: container, 10: element, 11: positive electrode plate, 11a: positive electrode current collector, 11b: positive electrode mixture, 13: negative electrode plate, 13a: negative electrode current collector, 13b: Negative electrode mixture, 15: separator, 20: electrolyte

Claims (2)

蓄電素子に用いられる正極活物質であって、
添加元素として811質量ppm以上1088質量ppm以下のマンガンが添加されたリン酸鉄リチウムを含有する正極活物質。
A positive electrode active material used for a storage element,
811 ppm by weight or 1088 ppm by weight of manganese containing lithium iron phosphate was added as an additive element, the positive electrode active material.
請求項1に記載の正極活物質を含む正極と、
負極と、
セパレータと、
電解液とを備えている蓄電素子。
A positive electrode comprising the positive electrode active material according to claim 1;
A negative electrode,
A separator;
An electricity storage device comprising an electrolytic solution.
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