JP6136849B2 - Positive electrode containing surface-modified active material and high-resistance metal compound - Google Patents

Positive electrode containing surface-modified active material and high-resistance metal compound Download PDF

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Description

本発明は、表面改質活物質及び高抵抗金属化合物を含む正極に関するものである。   The present invention relates to a positive electrode including a surface modifying active material and a high resistance metal compound.

二次電池の活物質には種々の材料が用いられることが知られており、そのうち、層状岩塩型の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料はリチウムイオン二次電池用活物質として汎用されている。 The active material of the secondary battery has been known that various materials are used, of which layered rock-salt of the general formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 1 .2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V A material represented by at least one element selected from Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2.1) is widely used as an active material for lithium ion secondary batteries.

しかし、上記一般式で表される材料を、例えば車載用二次電池に要求される高電圧で駆動される高容量二次電池の活物質として用いた場合には、当該材料の高電圧に対する耐性が不足したため、二次電池の容量維持率を満足する水準に保つことができなかった。   However, when the material represented by the above general formula is used as an active material of a high-capacity secondary battery driven at a high voltage required for an in-vehicle secondary battery, for example, the resistance of the material to the high voltage Therefore, the capacity maintenance rate of the secondary battery could not be maintained at a level satisfying.

そのため、近年、活物質として用いられる種々の材料の高電圧に対する耐性を向上させる検討がさかんに行われている。この検討にあたり、一般的に以下の3つの手法が提言されている。
1)活物質に異種元素をドーピングする
2)活物質表面に保護膜を形成する
3)活物質表層の組成を変える
For this reason, in recent years, various studies for improving the resistance to high voltages of various materials used as active materials have been conducted. In this examination, the following three methods are generally proposed.
1) Doping the active material with a different element 2) Forming a protective film on the active material surface 3) Changing the composition of the active material surface layer

上記1)の手法について具体的に説明すると、AlやZrなどの活物質に存在しなかった元素を活物質にドーピングすることで、充放電、すなわちLiの吸放出に伴う活物質の劣化を抑制することができる。   The method 1) will be described in detail. The active material, such as Al or Zr, that is not present in the active material is doped with the active material, thereby suppressing deterioration of the active material associated with charge / discharge, that is, absorption / release of Li. can do.

上記2)の手法について具体的に説明すると、下記特許文献1で開示されるように、活物質表面にリン酸塩で保護膜を作り、電解液と活物質が直接に接することを防ぐことで、主に電解液との接触による活物質の劣化を抑制することができる。   The method 2) will be described in detail. As disclosed in Patent Document 1 below, a protective film is formed on the surface of the active material with a phosphate to prevent direct contact between the electrolyte and the active material. The deterioration of the active material due mainly to contact with the electrolytic solution can be suppressed.

上記3)の手法について具体的に説明すると、下記特許文献2には、活物質表面をAl化合物で被覆し、これを熱処理することで得られる、活物質表層のAl組成を増加させた活物質が開示されている。   The above method 3) will be described in detail. Patent Document 2 listed below discloses an active material obtained by coating the surface of an active material with an Al compound and heat-treating it, and increasing the Al composition of the active material surface layer. Is disclosed.

上記3つの手法には、それぞれ以下に挙げる欠点があり、必ずしも満足できる活物質を得るには至っていなかった。   Each of the above three methods has the following drawbacks and has not necessarily resulted in a satisfactory active material.

上記1)の手法の欠点は、電気化学的に駆動しない異種元素をドーピングすることにより、事実上、活物質における吸放出可能なLiが減少するため、活物質におけるLi貯蔵容量が減少し、リチウムイオン二次電池自体の容量が低下することである。   The disadvantage of the above method 1) is that doping with a different element that is not electrochemically driven effectively reduces the amount of Li that can be absorbed and released in the active material. The capacity of the ion secondary battery itself is reduced.

上記2)の手法の欠点は、活物質表面に形成した保護膜が電気抵抗となり電流が流れにくくなることである。この欠点を克服するためには保護膜を極薄膜とすれば良いが、そのような技術を確立することは工業化レベルでは非常に困難である。   The disadvantage of the above method 2) is that the protective film formed on the surface of the active material becomes an electric resistance and current does not flow easily. In order to overcome this drawback, the protective film may be an extremely thin film, but it is very difficult to establish such a technique at the industrial level.

上記3)の手法は、1)の欠点である容量低下を招きにくく、2)の欠点である電気抵抗性保護膜を形成することもないため理論的には望ましいが、特許文献2の開示によると、実質的にAlを活物質表層にドープする技術であり、1)と同様の欠点が観察されるのみならず、同文献に記載の処理方法で活物質表層のAl組成を増加させた活物質と当該処理を行わない活物質を比較しても、特段の有利な効果が観察されていない。   The above method 3) is theoretically desirable because it does not easily cause the capacity reduction, which is the disadvantage of 1), and does not form the electrical resistance protective film, which is the disadvantage of 2). In this technique, the active material surface layer is substantially doped with Al, and not only the same defects as in 1) are observed, but the active material surface layer has an increased Al composition by the treatment method described in the same document. Even if the material and the active material not subjected to the treatment are compared, no particularly advantageous effect is observed.

すなわち、これらの活物質を改質する技術においては、必ずしも十分な水準の活物質を得られるとはいえなかった。   That is, in the technology for modifying these active materials, it cannot always be said that a sufficient level of active materials can be obtained.

また、リチウムイオン二次電池を安全面からみると、リチウムイオン二次電池の内部短絡時の安全性を確保するのが重要である。電池の内部短絡時の安全性を確認する方法として、釘を電池に貫通させたときに電池がどのような挙動を示すかを観察するための釘刺し試験が知られている。実際に、特許文献3には、釘刺し試験を行った結果、発火しなかったリチウムイオン二次電池が記載されている。ここで、特許文献3に開示のリチウムイオン二次電池は、電極を特定の形状のシートに分割したものである。特許文献3に開示の技術は、電極を分割したシートの面積及び形状、並びに正極集電体と負極集電体の間の距離を一定の関係式で規定するものであって、リチウムイオン二次電池の構成要素に複数の制限が課せられていた。リチウムイオン二次電池は航空機や自動車に用いられることもあるため、リチウムイオン二次電池に要求される安全性の水準はより高くなっている。   From the viewpoint of safety of the lithium ion secondary battery, it is important to ensure safety when the lithium ion secondary battery is internally short-circuited. As a method for confirming safety at the time of an internal short circuit of a battery, a nail penetration test for observing the behavior of the battery when a nail is penetrated through the battery is known. Actually, Patent Document 3 describes a lithium ion secondary battery that did not ignite as a result of a nail penetration test. Here, the lithium ion secondary battery disclosed in Patent Document 3 is obtained by dividing an electrode into sheets having a specific shape. The technique disclosed in Patent Document 3 defines the area and shape of a sheet obtained by dividing an electrode and the distance between a positive electrode current collector and a negative electrode current collector with a certain relational expression. Several restrictions were placed on the battery components. Since lithium ion secondary batteries are sometimes used in aircraft and automobiles, the level of safety required for lithium ion secondary batteries is higher.

特開2006−127932号公報JP 2006-127932 A 特開2001−196063号公報JP 2001-196063 A 特開2003−157854号公報JP 2003-157854 A

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、高電圧駆動下であっても、安全性に優れ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 has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery excellent in safety even under high voltage driving.

本発明者等が鋭意検討した結果、活物質となり得る材料に対し、特定の処理を行うと、当該材料の表層が改質されることを知見した。そして、表層が改質した材料をリチウムイオン二次電池用活物質として用いた場合、二次電池の容量を好適に維持すること、特に二次電池を4.5V付近の高電圧で駆動した場合であっても優れた容量維持率を示すことを見出した。さらに、本発明者は、表面改質活物質と特定の金属化合物を含む正極を具備するリチウムイオン二次電池が、内部短絡時であっても安全性に優れることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that when a specific treatment is performed on a material that can be an active material, the surface layer of the material is modified. And when the material whose surface layer is modified is used as an active material for a lithium ion secondary battery, the capacity of the secondary battery is preferably maintained, especially when the secondary battery is driven at a high voltage around 4.5V. Even so, it has been found that an excellent capacity retention rate is exhibited. Furthermore, the present inventor has found that a lithium ion secondary battery including a positive electrode containing a surface-modifying active material and a specific metal compound is excellent in safety even during an internal short circuit, and completes the present invention. It came to.

本発明の第1の正極は、リン酸イオン含有溶液にて表面改質された正極活物質及び該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。   The first positive electrode of the present invention includes a positive electrode active material surface-modified with a phosphate ion-containing solution and a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material.

本発明の第2の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、前記層状岩塩構造の同一3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度のうちの最小値をその最大値で除した強度比を7組算出した場合に、該7組の強度比の平均値nが0.9未満である第1超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The second positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1), and three consecutive high-angle scattering annular dark-field scanning transmission electrons obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation When seven sets of intensity ratios obtained by dividing the minimum value of the integrated intensities of the microscopic image by the maximum value are calculated, the first superlattice structure portion in which the average value n of the seven sets of intensity ratios is less than 0.9 A positive electrode active material having a surface layer, and a high resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material. And butterflies.

本発明の第3の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、前記層状岩塩構造の同一3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる任意の連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度が順にp1、p2、q(0.9×p1≦p2≦1.1×p1、qはp1≦p2の場合、q<0.9×p2であり、p2≦p1の場合、q<0.9×p1)で表される第2超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The third positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1), and arbitrary three consecutive high-angle scattering annular dark field scans obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation The integral intensities of the transmission electron microscope images are p1, p2, and q (0.9 × p1 ≦ p2 ≦ 1.1 × p1, q is p <0.9 × p2 when p1 ≦ p2, and p2 ≦ p1) A positive electrode active material having a second superlattice structure portion represented by q <0.9 × p1) in the surface layer, and the positive electrode active material A high-resistance metal compound having a higher resistance than the quality is included.

本発明の第4の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、上記第1超格子構造部の条件及び上記第2超格子構造部の条件をともに満足する第3超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The fourth positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Positive electrode having a third superlattice structure portion, which is represented by the element 1.7 ≦ f ≦ 2.1) and satisfies both the conditions of the first superlattice structure portion and the conditions of the second superlattice structure portion in the surface layer It includes an active material and a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material.

本発明の第5の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、少なくともNi、Co及びMnを含み、Ni、Co及びMnの組成比がNi:Co:Mn=b2:c2:d2(ただし、b2+c2+d2=1、0<b2<1、0<c2<c、d<d2<1)で表される高マンガン部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The fifth positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1), including at least Ni, Co, and Mn, and the composition ratio of Ni, Co, and Mn is Ni: Co: Mn = b2: c2: d2 (where b2 + c2 + d2 = A positive electrode active material having a high manganese portion represented by 1, 0 <b2 <1, 0 <c2 <c, d <d2 <1) on a surface layer, and a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material It is characterized by including.

本発明の正極を用いた二次電池は、高電圧駆動下で内部短絡した場合であっても安全性に優れる。   The secondary battery using the positive electrode of the present invention is excellent in safety even when it is internally short-circuited under high voltage drive.

層状岩塩構造3bサイトで構成される面を[√3×√3]R30°型で表現したNi1/3Co1/3Mn1/3の通常超格子面の模式図である。It is a schematic diagram of a normal superlattice surface of Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 in which a surface composed of a layered rock salt structure 3b site is expressed by a [√3 × √3] R30 ° type. 高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法により観察された第1〜3超格子構造部で構成された層状岩塩構造3bサイト面に該当する像である。It is an image applicable to the layered rock salt structure 3b site surface comprised by the 1st-3rd superlattice structure part observed by the high angle scattering cyclic | annular dark field scanning transmission electron microscope. 高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法により観察された市販の層状岩塩型のLiNi1/3Co1/3Mn1/3を測定した通常超格子面を有する層状岩塩構造3bサイト面の像である。Layered rock salt structure 3b site surface with normal superlattice surface measured for commercially available layered rock salt type LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 observed by high angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscopy It is a statue of. 高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法により観察された第1〜3超格子構造部と通常超格子面との境界付近の像である。It is an image of the vicinity of the boundary between the first to third superlattice structures and the normal superlattice surface observed by high-angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscopy. 図4に示した像の積分強度データである。It is the integrated intensity data of the image shown in FIG. 本発明の正極を備えたリチウムイオン二次電池の一態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the one aspect | mode of the lithium ion secondary battery provided with the positive electrode of this invention.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「x〜y」は、下限xおよび上限yをその範囲に含む。そして、これらの上限値および下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに数値範囲内から任意に選択した数値を上限、下限の数値とすることができる。   The best mode for carrying out the present invention will be described below. Unless otherwise specified, the numerical range “x to y” described in this specification includes the lower limit x and the upper limit y. The numerical range can be configured by arbitrarily combining these upper limit value and lower limit value and the numerical values listed in the examples. Furthermore, numerical values arbitrarily selected from the numerical value range can be used as upper and lower numerical values.

本発明の第1の正極は、リン酸イオン含有溶液にて表面改質された正極活物質及び該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。表面改質された正極活物質を用いることで、二次電池の容量を好適に維持することができる。また、正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を正極に含む電池は、内部短絡時であっても、当該高抵抗金属化合物の存在に因り、著しい電流の発生を抑制することができる。   The first positive electrode of the present invention includes a positive electrode active material surface-modified with a phosphate ion-containing solution and a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material. By using the surface-modified cathode active material, the capacity of the secondary battery can be suitably maintained. In addition, a battery including a high-resistance metal compound having a higher resistance than that of the positive electrode active material in the positive electrode can suppress the generation of significant current due to the presence of the high-resistance metal compound even during an internal short circuit.

「リン酸イオン含有溶液にて表面改質された正極活物質」とは、リン酸イオン含有溶液を用いた特定の処理を正極活物質に対して行うことにより、表面状態が変化した正極活物質を意味する。   “Positive electrode active material surface-modified with a phosphate ion-containing solution” means a positive electrode active material whose surface state has been changed by performing a specific treatment using a phosphate ion-containing solution on the positive electrode active material. Means.

リン酸イオン含有溶液を用いた特定の処理(以下、「本発明の特定の処理」ということがある。)について説明する。本発明の特定の処理は以下の処理1又は処理2のいずれの方法でも良い。   A specific treatment using a phosphate ion-containing solution (hereinafter, also referred to as “specific treatment of the present invention”) will be described. The specific processing of the present invention may be either the following processing 1 or processing 2.

処理1:硝酸マグネシウム水溶液を準備し、正極活物質としての材料を加え撹拌する。次いで、上記水溶液にリン酸水素二アンモニウム水溶液を添加し撹拌する。材料を濾過して単離した後に、焼成する。   Treatment 1: A magnesium nitrate aqueous solution is prepared, and a material as a positive electrode active material is added and stirred. Next, an aqueous diammonium hydrogen phosphate solution is added to the aqueous solution and stirred. After the material is isolated by filtration, it is fired.

処理2:硝酸マグネシウム及びリン酸水素二アンモニウムを含有する水溶液を準備し、正極活物質としての材料を加え撹拌する。材料を濾過して単離した後に、焼成する。   Treatment 2: An aqueous solution containing magnesium nitrate and diammonium hydrogen phosphate is prepared, and a material as a positive electrode active material is added and stirred. After the material is isolated by filtration, it is fired.

処理1又は処理2で用いられる硝酸マグネシウム水溶液、リン酸水素二アンモニウム水溶液、並びに硝酸マグネシウム及びリン酸水素二アンモニウムを含有する水溶液は、その濃度が特に限定されるものではないが、それぞれ0.1〜2質量%の範囲内のものが好ましい。処理1又は処理2における撹拌時間は適宜設定すればよい。   The concentration of the magnesium nitrate aqueous solution, the diammonium hydrogen phosphate aqueous solution, and the aqueous solution containing magnesium nitrate and diammonium hydrogen phosphate used in the treatment 1 or the treatment 2 are not particularly limited. The thing in the range of -2 mass% is preferable. What is necessary is just to set the stirring time in the process 1 or the process 2 suitably.

焼成は活物質の結晶性を整えるための工程であり、500〜1000℃の範囲内で1〜10時間程度行えば良い。焼成工程後に粉砕処理を行い、所望の粒径にしても良い。また、処理1又は処理2における濾過工程と焼成工程との間に、乾燥を行っても良い。乾燥は材料に付着した水分を除去するための工程であり、100〜150℃の範囲内で1〜10時間程度行えば良く、減圧条件下で行うのも効果的である
なお、本発明の特定の処理は、正極活物質の表面のみを改質するものであるため、正極活物質自身の組成及び抵抗は、本発明の特定の処理の前後で実質的に変化しない、又は、わすかな変化しか生じない。
Firing is a process for adjusting the crystallinity of the active material, and it may be performed within a range of 500 to 1000 ° C. for about 1 to 10 hours. You may grind | pulverize after a baking process and you may make it a desired particle size. Moreover, you may dry between the filtration process in a process 1 or the process 2, and a baking process. Drying is a process for removing moisture adhering to the material, and it may be performed for about 1 to 10 hours within a range of 100 to 150 ° C., and is also effective under reduced pressure conditions. Since this treatment modifies only the surface of the positive electrode active material, the composition and resistance of the positive electrode active material itself are not substantially changed before and after the specific treatment of the present invention, or only slight changes. Does not occur.

正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵及び放出し得る材料として一般に用いられるものであれば良い。   The positive electrode active material may be any material that is generally used as a material capable of inserting and extracting lithium ions.

正極活物質としては、層状化合物のLiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1) 、LiMnOを挙げることができる。なお、リン酸イオン含有溶液にて表面改質された正極活物質として、以下の第2〜第5の正極で詳細に述べる正極活物質のいずれかを採用しても良い。 As the positive electrode active material, the layered compound Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, At least one element selected from Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2.1) and Li 2 MnO 3 . In addition, you may employ | adopt any of the positive electrode active material described in detail with the following 2nd-5th positive electrode as a positive electrode active material surface-modified with the phosphate ion containing solution.

高抵抗金属化合物は正極活物質よりも抵抗が高い材料であればよい。例えば、正極活物質として、層状化合物のLiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1) やLiMnOを採用した場合には、高抵抗金属化合物として、ケイ酸遷移金属リチウム塩及び/又はリン酸遷移金属リチウム塩を採用すれば良い。 The high resistance metal compound may be a material having a higher resistance than the positive electrode active material. For example, as a positive electrode active material, a layered compound Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, at least one element, 1.7 ≦ When f ≦ 2.1) or Li 2 MnO 3 is employed, a silicate transition metal lithium salt and / or a phosphate transition metal lithium salt may be employed as the high resistance metal compound.

ケイ酸遷移金属リチウム塩としては、LiMSiO(Mは遷移元素から選択される単独又は複数の元素である。)で表される化合物を挙げることができる。ケイ酸遷移金属リチウム塩の具体例としては、例えばLiFeSiO、LiMnSiO、LiNiSiO、LiCoSiO、LiFe0.9Co0.1SiO、LiFe0.75Co0.25SiO、LiFe0.5Co0.5SiO、LiFe0.25Co0.75SiOを挙げることができる。 Examples of the silicate transition metal lithium salt include compounds represented by Li 2 MSiO 4 (M is one or more elements selected from transition elements). Specific examples of the lithium silicate transition metal lithium salt include, for example, Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 NiSiO 4 , Li 2 CoSiO 4 , Li 2 Fe 0.9 Co 0.1 SiO 4 , Li 2 Fe 0. .75 Co 0.25 SiO 4 , Li 2 Fe 0.5 Co 0.5 SiO 4 , and Li 2 Fe 0.25 Co 0.75 SiO 4 .

リン酸遷移金属リチウム塩としては、LiMPO(Mは遷移元素から選択される単独又は複数の元素である。)で表される化合物を挙げることができる。リン酸遷移金属リチウム塩の具体例としては、例えばオリビン構造を有するLiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO、LiVPO、LiMn0.8Fe0.2PO、LiMn0.1Fe0.9POを挙げることができる。 Examples of the phosphate transition metal lithium salt include compounds represented by LiMPO 4 (M is one or more elements selected from transition elements). Specific examples of the transition metal phosphate lithium salt, for example, LiFePO 4 having an olivine structure, LiMnPO 4, LiNiPO 4, LiCoPO 4, LiVPO 4, LiMn 0.8 Fe 0.2 PO 4, LiMn 0.1 Fe 0. 9 PO 4 can be mentioned.

ケイ酸遷移金属リチウム塩及びリン酸遷移金属リチウム塩はリチウムを有するものの、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表されるリチウム含有複合酸化物と比較すると、リチウムイオンの充放電電位が低い。そのため、リチウムイオン二次電池の正極に両者が共存すると、ケイ酸遷移金属リチウム塩及びリン酸遷移金属リチウム塩は実質的にリチウムイオンを吸蔵できる活物質として機能せず、高抵抗化合物として存在することになる。ここで、リチウムイオン二次電池に内部短絡が生じた場合、ケイ酸遷移金属リチウム塩及びリン酸遷移金属リチウム塩が高抵抗化合物として機能するために、正極及び負極間に著しい電流が生じることを抑制することができる。 Although the lithium silicate transition metal lithium salt and the lithium phosphate transition metal lithium have lithium, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb Compared with a lithium-containing composite oxide represented by at least one element selected from W, La and 1.7 ≦ f ≦ 2.1), the charge / discharge potential of lithium ions is low. Therefore, when both coexist on the positive electrode of a lithium ion secondary battery, the lithium silicate transition metal lithium salt and the phosphate transition metal lithium salt do not substantially function as an active material capable of occluding lithium ions and exist as high resistance compounds. It will be. Here, when an internal short circuit occurs in the lithium ion secondary battery, since a lithium silicate transition metal lithium salt and a phosphate transition metal lithium salt function as a high resistance compound, a significant current is generated between the positive electrode and the negative electrode. Can be suppressed.

なお、高抵抗金属化合物自体が正極活物質として作用しても良い。   Note that the high resistance metal compound itself may act as the positive electrode active material.

本発明の第2の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、前記層状岩塩構造の同一3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度のうちの最小値をその最大値で除した強度比を7組算出した場合に、該7組の強度比の平均値nが0.9未満である第1超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The second positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1), and three consecutive high-angle scattering annular dark-field scanning transmission electrons obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation When seven sets of intensity ratios obtained by dividing the minimum value of the integrated intensities of the microscopic image by the maximum value are calculated, the first superlattice structure portion in which the average value n of the seven sets of intensity ratios is less than 0.9 A positive electrode active material having a surface layer, and a high resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material. And butterflies.

本発明の第3の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、前記層状岩塩構造の同一3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる任意の連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度が順にp1、p2、q(0.9×p1≦p2≦1.1×p1、qはp1≦p2の場合、q<0.9×p2であり、p2≦p1の場合、q<0.9×p1)で表される第2超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The third positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1), and arbitrary three consecutive high-angle scattering annular dark field scans obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation The integral intensities of the transmission electron microscope images are p1, p2, and q (0.9 × p1 ≦ p2 ≦ 1.1 × p1, q is p <0.9 × p2 when p1 ≦ p2, and p2 ≦ p1) A positive electrode active material having a second superlattice structure portion represented by q <0.9 × p1) in the surface layer, and the positive electrode active material A high-resistance metal compound having a higher resistance than the quality is included.

本発明の第4の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、上記第1超格子構造部の条件及び上記第2超格子構造部の条件をともに満足する第3超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The fourth positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Positive electrode having a third superlattice structure portion, which is represented by the element 1.7 ≦ f ≦ 2.1) and satisfies both the conditions of the first superlattice structure portion and the conditions of the second superlattice structure portion in the surface layer It includes an active material and a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material.

ここで、正極活物質表層に存在する上記第1超格子構造部、第2超格子構造部、第3超格子構造部は、活物質内部と比較して、充放電劣化耐性に優れる。具体的には、上記第1〜3超格子構造部は、リチウムイオン二次電池充電時にLiが活物質から引き抜かれた時の構造安定性、及び、リチウムイオン二次電池用の電解質に対する耐腐食性に優れる。そうすると、Liの出入りが盛んな電解質に直接に接する活物質表層の安定性が相対的に向上することになり、その結果、活物質の劣化が抑制されることとなる。   Here, the said 1st superlattice structure part, 2nd superlattice structure part, and 3rd superlattice structure part which exist in a positive electrode active material surface layer are excellent in charging / discharging deterioration tolerance compared with the inside of an active material. Specifically, the first to third superlattice structures are structural stability when Li is extracted from the active material during charging of the lithium ion secondary battery, and corrosion resistance to the electrolyte for the lithium ion secondary battery. Excellent in properties. As a result, the stability of the active material surface layer directly in contact with the electrolyte in which Li enters and exits is relatively improved, and as a result, the deterioration of the active material is suppressed.

本発明の第2〜第4の正極における正極活物質の一般式において、0<b<1、0<c<1、0<d<1を満たすものが好ましく、b、c、dの少なくともいずれか一つが0<b<70/100、0<c<50/100、10/100<d<1の範囲であることが好ましく、1/3≦b≦50/100、20/100≦c≦1/3、1/3≦d<1の範囲であることがより好ましく、b=1/3、c=1/3、d=1/3、または、b=50/100、c=20/100、d=30/100であることが特に好ましい。a、e、fについては一般式で規定する範囲内の数値であればよく、a=1、e=0、f=2を例示することができる。   In the general formulas of the positive electrode active materials in the second to fourth positive electrodes of the present invention, those satisfying 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are preferable, and at least any of b, c, and d It is preferable that one of the ranges is 0 <b <70/100, 0 <c <50/100, 10/100 <d <1, and 1/3 ≦ b ≦ 50/100, 20/100 ≦ c ≦ More preferably, the range is 1/3, 1/3 ≦ d <1, and b = 1/3, c = 1/3, d = 1/3, or b = 50/100, c = 20 / 100 and d = 30/100 are particularly preferred. About a, e, and f, what is necessary is just a numerical value within the range prescribed | regulated by a general formula, and a = 1, e = 0, and f = 2 can be illustrated.

層状岩塩構造について説明する。
一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される複合金属酸化物の結晶構造は、菱面体晶系であって反転対称のある3回軸と鏡映面を有するものであり、空間群R−3mで表される。なお、「R−3m」において、「−3」は上線を付した3を表したものである。そして、上記一般式の複合金属酸化物の層状岩塩構造は、Liを有する層(面)の3aサイト、NiCoMnを有する層(面)の3bサイト、Oを有する層(面)の6cサイトが、6cサイト、3bサイト、6cサイト、3aサイトの順に繰り返されてなる。ここで、3aサイト、3bサイト、6cサイトとは、Wyckoff記号に従って表した記載である。
The layered rock salt structure will be described.
General formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, At least one element selected from Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, and La (1.7 ≦ f ≦ 2.1) The crystal structure of the composite metal oxide represented is a rhombohedral system and has a three-fold axis and mirror surface with inversion symmetry, and is represented by a space group R-3m. In “R-3m”, “−3” represents 3 with an overline. Then, the layered rock salt structure of the composite metal oxide of the general formula has the 3a sites, Ni b Co c Mn d D 3b site, O f layers with e (face) of the layer (surface) having a Li a The 6c site of the layer (surface) is repeated in the order of 6c site, 3b site, 6c site, and 3a site. Here, the 3a site, 3b site, and 6c site are descriptions expressed in accordance with the Wyckoff symbol.

第1〜3超格子構造部について説明する。
第1超格子構造部は、層状岩塩構造の同一の3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度のうちの最小値をその最大値で除した強度比を7組算出した場合に、該7組の強度比の平均値nが0.9未満である構造を意味する。なお、<1−100>において、「−1」は上線を付した1を表したものである。<1−100>方位とは、結晶中の方向をミラー指数で表したベクトルのうち等価なベクトルを総括的に表現したものの一つであり、ここで具体的に層状岩塩構造の3bサイト面における<1−100>方位の一つを挙げると、図1の3bサイトの結晶面において、下から上に向かいニッケル、コバルト、マンガンを順に結んだ直線から、右へ30°傾斜した方位が挙げられる。上記平均値nは0.9未満であれば特に制限されないが、0.86未満が好ましく、0.82未満がより好ましく、0.80未満がさらに好ましい。
The first to third superlattice structures will be described.
The first superlattice structure portion includes the integrated intensity of three consecutive high-angle scattering annular dark-field scanning transmission electron microscope images obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation. When seven sets of intensity ratios obtained by dividing the minimum value by the maximum value are calculated, this means a structure in which the average value n of the seven sets of intensity ratios is less than 0.9. In <1-100>, “−1” represents 1 with an overline. The <1-100> orientation is one of the overall representations of equivalent vectors among the vectors in which the direction in the crystal is represented by the Miller index. Here, specifically, in the 3b site surface of the layered rock salt structure One of the <1-100> orientations is an orientation inclined 30 ° to the right from the straight line connecting nickel, cobalt, and manganese in order from the bottom to the top in the crystal plane of the 3b site in FIG. . The average value n is not particularly limited as long as it is less than 0.9, but is preferably less than 0.86, more preferably less than 0.82, and still more preferably less than 0.80.

第2超格子構造部は、前記層状岩塩構造の同一の3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる任意の連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度が順にp1、p2、q(0.9×p1≦p2≦1.1×p1、qはp1≦p2の場合、q<0.9×p2であり、p2≦p1の場合、q<0.9×p1)で表される構造を意味する。上記p1、p2、qは上述の範囲であれば特に制限されないが、p1≦p2の場合、q<0.85×p2が好ましく、q<0.80×p2がより好ましく、q<0.75×p2がさらに好ましい。同様に、p2≦p1の場合、q<0.85×p1が好ましく、q<0.80×p1がより好ましく、q<0.75×p1がさらに好ましい。   The second superlattice structure unit is an integrated intensity of any continuous three high-angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscope images obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation. Are sequentially p1, p2, q (0.9 × p1 ≦ p2 ≦ 1.1 × p1, q is q <0.9 × p2 when p1 ≦ p2, and q <0. When p2 ≦ p1. It means the structure represented by 9 × p1). The p1, p2, and q are not particularly limited as long as they are within the above ranges. However, when p1 ≦ p2, q <0.85 × p2 is preferable, q <0.80 × p2 is more preferable, and q <0.75 Xp2 is more preferable. Similarly, when p2 ≦ p1, q <0.85 × p1 is preferable, q <0.80 × p1 is more preferable, and q <0.75 × p1 is more preferable.

Journal of The Electrochemical Society,151(10)A1545−A1551(2004)には、LiNi1/3Co1/3Mn1/3における層状岩塩構造の3bサイトで構成される結晶面Ni1/3Co1/3Mn1/3の超格子面について開示されている。Wood’s表記にて上記Ni1/3Co1/3Mn1/3の超格子面は[√3×√3]R30°型と表現できる。図1に[√3×√3]R30°型で表現したNi1/3Co1/3Mn1/3の超格子面の模式図を示す。 Journal of The Electrochemical Society, 151 (10) A1545-A1551 (2004) describes a crystal plane Ni 1/3 composed of a 3b site of a layered rock salt structure in LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 . A Co 1/3 Mn 1/3 superlattice surface is disclosed. The superlattice surface of Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 can be expressed as [√3 × √3] R30 ° type in Wood's notation. FIG. 1 shows a schematic diagram of a superlattice plane of Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 expressed in the [√3 × √3] R30 ° type.

なお、以後の記載において、本発明の特定の処理前に存在しうる超格子面を「通常超格子面」という。   In the following description, a superlattice surface that may exist before a specific treatment of the present invention is referred to as a “normal superlattice surface”.

高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法とは、いわゆるHAADF−STEMであり、細く絞った電子線を試料に走査させながら当て、透過電子のうち高角に散乱したものを環状の検出器で検出し、検出された電子の積分強度を表示する方法をいう。   High angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscopy is the so-called HAADF-STEM, where a thinly focused electron beam is applied to the sample while scanning, and the scattered electrons scattered at a high angle are detected by an annular detector. A method of displaying the integrated intensity of detected electrons.

本発明において、高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法で測定される活物質の結晶面は、Ni、Co及びMnを含む金属層であり、上記文献の超格子面に相当する面である。   In the present invention, the crystal plane of the active material measured by high-angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscopy is a metal layer containing Ni, Co, and Mn, and is a plane corresponding to the superlattice plane of the above document. .

LiNi1/3Co1/3Mn1/3における[√3×√3]R30°型のNi1/3Co1/3Mn1/3の通常超格子面を高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法で<1−100>方位から観察し、層状岩塩構造の同一の3bサイト面から得られる連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度のうちの最小値をその最大値で除した強度比を7組算出すると、該7組の平均値nは0.9以上1未満となる。また、同通常超格子面を高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法で<1−100>方位から観察し、層状岩塩構造の同一の3bサイト面から得られる任意の連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度は順にp1、p2、p3(0.9×p1≦p2≦1.1×p1、0.9×p1≦p3≦1.1×p1、0.9×p2≦p3≦1.1×p2)となる。すなわち、LiNi1/3Co1/3Mn1/3における[√3×√3]R30°型のNi1/3Co1/3Mn1/3の通常超格子面においては、層状岩塩構造の同一の3bサイト面で観察される積分強度に特段の違いはない。よって、上記通常超格子層と本発明の第1〜3超格子構造部とは明確に区別される。本発明の活物質の第1〜3超格子構造部においては、3つの連続した積分強度のうち、前2つの強度と比較して後1つの強度が小さい。換言すれば、本発明の活物質の第1〜3超格子構造部は、[√3×√3]R30°型で表現される通常超格子面から得られる積分強度のパターンを規則的に崩したものともいえる。 [√3 × √3] R30 ° -type Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 normal superlattice surface in LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 with high angle scattering annular dark field The minimum of the integrated intensities of three consecutive high-angle scattering annular dark-field scanning transmission electron microscope images observed from the <1-100> orientation by scanning transmission electron microscopy and obtained from the same 3b site surface of the layered rock salt structure When seven sets of intensity ratios obtained by dividing the value by the maximum value are calculated, the average value n of the seven sets becomes 0.9 or more and less than 1. In addition, the normal superlattice surface is observed from the <1-100> orientation by high-angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscopy, and any three consecutive high angles obtained from the same 3b site surface of the layered rock salt structure The integrated intensities of the scattered annular dark field scanning transmission electron microscope images are p1, p2, and p3 (0.9 × p1 ≦ p2 ≦ 1.1 × p1, 0.9 × p1 ≦ p3 ≦ 1.1 × p1,. 9 × p2 ≦ p3 ≦ 1.1 × p2). That is, in the normal superlattice plane of [√3 × √3] R30 ° type Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 in LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , layered rock salt There is no particular difference in the integrated intensity observed on the same 3b site surface of the structure. Therefore, the normal superlattice layer is clearly distinguished from the first to third superlattice structures of the present invention. In the first to third superlattice structures of the active material of the present invention, the intensity of the rear one of the three consecutive integrated intensities is smaller than the intensity of the previous two. In other words, the first to third superlattice structures of the active material of the present invention regularly disrupt the integrated intensity pattern obtained from the normal superlattice plane represented by the [√3 × √3] R30 ° type. It can be said that.

「第1〜3超格子構造部を活物質表層に有する」とは、第1〜3超格子構造部が量の多少に関わらず表層に存在することを意味する。第1〜3超格子構造部が活物質の表層に存在しさえすれば、少なくとも第1〜3超格子構造部の存在箇所よりも内部の活物質の安定性は保たれ、結果として、容量を維持する効果が発揮される。第1〜3超格子構造部は活物質の表層全体に存在するのが容量の維持の面から好ましい。   “Having first to third superlattice structures in the active material surface layer” means that the first to third superlattice structures are present in the surface layer regardless of the amount. As long as the first to third superlattice structures are present in the surface layer of the active material, the stability of the active material inside is maintained more than the location where the first to third superlattice structures are present. The effect of maintaining is demonstrated. The first to third superlattice structures are preferably present in the entire surface layer of the active material from the viewpoint of maintaining capacity.

表層とは、活物質の表面を含む層を意味する。表層の厚みは、本発明の活物質の安定性の面からみると厚いほうが好ましいといえるが、電解液と活物質内部との接触を妨げるのに足りる厚みがあれば実用上の問題はない。Li充放電反応の進行のし易さを考慮すると、表層の厚みは薄いほうが好ましい。表層の厚みt(nm)は、例えば0<t<20であり、0.01<t<10が好ましく、0.1<t<5がより好ましく、1<t<3がさらに好ましく、1.5<t<2.5が最も好ましい。   The surface layer means a layer including the surface of the active material. The surface layer is preferably thicker from the viewpoint of the stability of the active material of the present invention, but there is no practical problem as long as the thickness is sufficient to prevent contact between the electrolyte and the active material. Considering the ease of progress of the Li charge / discharge reaction, it is preferable that the thickness of the surface layer is thin. The surface layer thickness t (nm) is, for example, 0 <t <20, preferably 0.01 <t <10, more preferably 0.1 <t <5, still more preferably 1 <t <3. 5 <t <2.5 is most preferred.

第1〜3超格子構造部は、表層に点在してもよいし、第1〜3超格子構造部の層として存在しても良い。第1〜3超格子構造部の層の厚みs(nm)は、例えば0<s<20であり、0.01<s<10が好ましく、0.1<s<5がより好ましく、1<s<3がさらに好ましく、1.5<s<2.5が最も好ましい。   The first to third superlattice structure portions may be scattered on the surface layer, or may exist as a layer of the first to third superlattice structure portions. The thickness s (nm) of the first to third superlattice structure portions is, for example, 0 <s <20, preferably 0.01 <s <10, more preferably 0.1 <s <5, and 1 < s <3 is more preferable, and 1.5 <s <2.5 is most preferable.

第2〜第4の正極における正極活物質の形状は特に制限されないが、二次凝集体の平均粒子径でいうと、100μm以下が好ましく、1μm以上50μm以下がさらに好ましい。1μm未満では、活物質を用いて電極を製造する際に集電体との密着性が損なわれやすいなどの不具合を生じることがある。100μmを超えると電極の大きさに影響を与えたり、二次電池を構成するセパレータを損傷するなどの不具合を生じることがある。なお、平均粒子径は、一般的な粒度分布計で計測しても良いし、顕微鏡観察で計測し算出しても良い。   The shape of the positive electrode active material in the second to fourth positive electrodes is not particularly limited, but is preferably 100 μm or less, more preferably 1 μm or more and 50 μm or less in terms of the average particle size of the secondary aggregate. When the thickness is less than 1 μm, there may be a problem that, when an electrode is manufactured using an active material, the adhesion to the current collector is easily impaired. If it exceeds 100 μm, the size of the electrode may be affected, or the separator constituting the secondary battery may be damaged. The average particle diameter may be measured with a general particle size distribution meter, or may be measured and calculated with a microscope.

第2〜第4の正極における正極活物質の内部は、一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表されるものであれば制限は無い。内部は[√3×√3]R30°型の通常超格子面を有しているのが好ましい。 The inside of the positive electrode active material in the second to fourth positive electrodes has a general formula: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1 , D is at least selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La There is no limitation as long as it is represented by 1 element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1). The interior preferably has a normal superlattice surface of [√3 × √3] R30 ° type.

本発明の第2〜第4の正極における正極活物質は、第1の正極にて説明した処理1又は処理2の工程を経て製造することができる。   The positive electrode active material in the 2nd-4th positive electrode of this invention can be manufactured through the process 1 or the process 2 demonstrated in the 1st positive electrode.

第1〜3超格子構造部と従来の通常超格子面で観察される積分強度のパターンの違い、及び上記処理1若しくは処理2の具体的な内容を併せて考察すると、上記処理1若しくは処理2においては、層状岩塩構造の3bサイトの[√3×√3]R30°型の通常超格子面における金属の一部が特異的に除去されたと考えることもできる。例えば、層状岩塩構造のLiNi1/3Co1/3Mn1/3における3bサイトのNiCoMnのうちCoのみが特異的に除去されたと考えれば、本発明の規則的な第1〜3超格子構造部の積分強度について説明できる。図1の模式図においてCoのみが特異的に除去されたものを想定すると理解が容易になるであろう。すなわち、処置1又は処理2の水溶液による処理により、層状岩塩型の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料の表層から、特異的に特定の金属が除去されたと推定される。ここで、特定の金属の除去にて、上記材料の結晶に歪みが生じると推定される。次いで行われる焼成工程にて、高温状態と、結晶の歪みによって生じた表層への応力との相互作用により、安定な結晶構造の第1〜3超格子構造部が生じたものと推定される。 Considering the difference in the integrated intensity pattern observed between the first to third superlattice structures and the conventional normal superlattice surface, and the specific contents of the processing 1 or processing 2, the processing 1 or processing 2 will be described. It can be considered that a part of the metal in the [√3 × √3] R30 ° normal superlattice plane of the 3b site of the layered rock salt structure is specifically removed. For example, if it is considered that only Co is removed specifically in the NiCoMn at the 3b site in LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 having a layered rock salt structure, the regular first to third orders of the present invention are exceeded. Explain the integrated intensity of the lattice structure. It will be easier to understand if only Co is specifically removed in the schematic diagram of FIG. That is, by treatment with an aqueous solution of treatment 1 or process 2, layered rock-salt of the general formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La It is estimated that the specific metal was specifically removed from the surface layer of the material represented by at least one element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1). Here, it is presumed that the crystal of the material is distorted by the removal of the specific metal. Next, it is presumed that the first to third superlattice structures having a stable crystal structure were generated by the interaction between the high temperature state and the stress on the surface layer caused by the crystal distortion in the firing step to be performed.

上記一般式の層状岩塩構造の3bサイトは[√3×√3]R30°型で構成されるのが有利である。   The 3b site of the layered rock salt structure of the above general formula is advantageously composed of [√3 × √3] R30 ° type.

以下、一般式の層状岩塩構造の3bサイトの[√3×√3]R30°型、及び上記特定の処理による3bサイトの金属欠陥、並びに本発明の第1〜3超格子構造部との関係について論ずる。理解を容易にするために、3bサイトがNiCoMn3元素で構成されている場合を想定する。   Hereinafter, the [√3 × √3] R30 ° type of the 3b site of the layered rock salt structure of the general formula, the metal defect of the 3b site by the above specific treatment, and the relationship with the first to third superlattice structures of the present invention Discuss about. In order to facilitate understanding, it is assumed that the 3b site is composed of NiCoMn3 element.

層状岩塩構造の3bサイトがNi1/3Co1/3Mn1/3で構成される場合、その通常超格子面が[√3×√3]R30°型と表現できることは上述の文献に記載のとおりである。ここで、Ni、Co、Mnのとる価数に着目すると、これらの金属はNi2+、Co3+、Mn4+とのそれぞれ安定な価数で3bサイトに存在する。そして、各金属は正電荷の局在化を避けるために価数に応じた規則的な[√3×√3]R30°型をとる。 As described in the above-mentioned document, when the 3b site of the layered rock salt structure is composed of Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 , the normal superlattice plane can be expressed as [√3 × √3] R30 ° type. It is as follows. Here, paying attention to the valence of Ni, Co, and Mn, these metals are present at the 3b site with stable valences of Ni 2+ , Co 3+ , and Mn 4+ , respectively. Each metal takes a regular [√3 × √3] R30 ° type corresponding to the valence in order to avoid localization of positive charges.

次に、層状岩塩構造の3bサイトがNi5/10Co2/10Mn3/10で構成される場合を考察する。3bサイトの価数の平均は「3」となる必要があるため、Ni、Co、Mnは安定な価数のNi2+、Co3+、Mn4+のみで存在することはできない。Ni1/3Co1/3Mn1/3と比較してNi5/10Co2/10Mn3/10はNiリッチでありCoプアであるため、不足するCo3+の代わりにNiの一部がNi3+として存在することになる。図1の模式図において、Coの一部をNiに置換したものを想定すると理解が容易になるであろう。よって、3bサイトがNi5/10Co2/10Mn3/10で構成される場合でも、各金属は正電荷の局在化を避けるために価数に応じた規則的な[√3×√3]R30°型をとるのが有利といえる。 Next, the case where the 3b site of the layered rock salt structure is composed of Ni 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 will be considered. Since the average valence of the 3b site needs to be “3 + ”, Ni, Co, and Mn cannot exist only with stable valences of Ni 2+ , Co 3+ , and Mn 4+ . Compared with Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 , Ni 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 is Ni rich and Co poor, so part of Ni instead of the lack of Co 3+ Exists as Ni 3+ . In the schematic diagram of FIG. 1, it will be easier to understand if a part of Co is replaced with Ni. Therefore, even when the 3b site is composed of Ni 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 , each metal has a regular [√3 × √ according to the valence in order to avoid localization of positive charges. 3] It can be said that it is advantageous to adopt the R30 ° type.

同様に、例えば、層状岩塩構造の3bサイトが、Ni1/3Co1/3Mn1/3と比較して、NiプアでありCoリッチになった場合は、不足するNi2+の代わりにCoの一部がCo2+として存在することになる。また、例えば、層状岩塩構造の3bサイトが、Ni1/3Co1/3Mn1/3と比較して、NiプアでありMnリッチになった場合は不足するNi2+の代わりにMnの一部がMn2+として存在することになる。したがって、層状岩塩構造のNiCoMn3元素で構成される3bサイトの組成がNi1/3Co1/3Mn1/3と異なる組成であったとしても、3bサイトの各金属は正電荷の局在化を避けるために価数に応じた規則的な[√3×√3]R30°型をとるのが有利と考えられる。 Similarly, for example, when the 3b site of the layered rock salt structure is Ni poor and Co rich compared to Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 , Co instead of Ni 2 + is insufficient. A part of it exists as Co 2+ . Further, for example, 3b site of the layered rock-salt structure, compared with Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3, of Mn instead of Ni 2+ to be insufficient when it becomes is Mn rich in Ni-poor one Part will be present as Mn 2+ . Therefore, even if the composition of the 3b site composed of the layered rock salt structure NiCoMn3 element is different from that of Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 , each metal of the 3b site is localized in a positive charge. In order to avoid this, it is considered advantageous to adopt a regular [√3 × √3] R30 ° type according to the valence.

そして、処理1又は処理2によって、3bサイトの特定の金属が選択的に除去されるため、3bサイトにおいて規則的な金属欠陥が生じる。本発明の第1〜3超格子構造部は、通常超格子面の3bサイトからの規則的な金属欠陥を表現したものである。なお、本発明の特定の処理においては、NiCoMn3元素のうち、Coが最も除去されやすく、Mnが最も除去されにくい。   Then, since the specific metal at the 3b site is selectively removed by the treatment 1 or the treatment 2, regular metal defects are generated at the 3b site. The first to third superlattice structures of the present invention represent regular metal defects from the 3b site of the normal superlattice surface. In the specific treatment of the present invention, among NiCoMn3 elements, Co is most easily removed and Mn is hardly removed.

以上の考察によれば、処理1又は処理2を行った層状岩塩型の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料の表層は、3bサイトがb=1/3、c=1/3、d=1/3、e=0のNi1/3Co1/3Mn1/3で構成される場合のみでなく、その他の場合においても、本発明の第1〜3超格子構造部を生じ得ると考えられる。 According to the above consideration, the general formula of the layered rock salt type subjected to the treatment 1 or the treatment 2: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La In the surface layer of the material represented by at least one element selected from: 1.7 ≦ f ≦ 2.1), the 3b site is b = 1/3, c = 1/3, d = 1/3, e = It is considered that the first to third superlattice structures of the present invention can be produced not only in the case of being composed of 0 Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 but also in other cases.

以上の機構によれば、処理1前又は処理2前の材料の表面は[√3×√3]R30°型の通常超格子面を有しているのが好ましい。しかし、処理1前又は処理2前の材料の表面が通常超格子面を有していない場合であっても、処理1又は処理2による材料の結晶の歪み及び材料表層付近への応力集中、並びに高温条件下に材料がさらされることで、材料表面の金属元素の再配列が生じ、その結果として安定な結晶構造の第1〜3超格子構造部を生じ得ることが推定できる。また、このようにして生じた第1〜3超格子構造部の近傍に[√3×√3]R30°型の通常超格子面が生じ得る場合があることも推定できる。   According to the above mechanism, the surface of the material before treatment 1 or treatment 2 preferably has a [√3 × √3] R30 ° type normal superlattice surface. However, even if the surface of the material before treatment 1 or treatment 2 does not usually have a superlattice surface, distortion of the crystal of the material and stress concentration near the surface of the material due to treatment 1 or treatment 2, and It can be presumed that exposure of the material under high temperature conditions can cause rearrangement of metal elements on the surface of the material, resulting in the first to third superlattice structures having a stable crystal structure. It can also be estimated that a [√3 × √3] R30 ° -type normal superlattice surface may be formed in the vicinity of the first to third superlattice structures thus generated.

第1〜3超格子構造部は第2〜第4の正極の正極活物質の表層に存在する。仮に、上記のとおりの機構、すなわち特定の金属が除去されることにより第1〜3超格子構造部が生成したとしても、第2〜第4の正極における正極活物質全体の体積に対し表層の占める体積はわずかなので、第1〜3超格子構造部に生じた組成変化は一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)の組成に実質的に影響を及ぼさない。 The first to third superlattice structures are present on the surface layer of the positive electrode active material of the second to fourth positive electrodes. Even if the first to third superlattice structures are generated by removing the specific metal as described above, that is, the specific metal is removed, the surface layer of the second to fourth positive electrodes has a surface layer relative to the entire volume of the positive electrode active material. since the volume occupied by a slight, composition change occurring in the first to third superlattice structure has the general formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, The composition of at least one element selected from La, 1.7 ≦ f ≦ 2.1) is not substantially affected.

本発明の第2〜第4の正極における高抵抗金属化合物は、第1の正極で説明したものと同様である。   The high resistance metal compounds in the second to fourth positive electrodes of the present invention are the same as those described for the first positive electrode.

本発明の第5の正極は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、少なくともNi、Co及びMnを含み、Ni、Co及びMnの組成比がNi:Co:Mn=b2:c2:d2(ただし、b2+c2+d2=1、0<b2<1、0<c2<c、d<d2<1)で表される高マンガン部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする。 The fifth positive electrode of the present invention has a general formula of a layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D Is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La Element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1), including at least Ni, Co, and Mn, and the composition ratio of Ni, Co, and Mn is Ni: Co: Mn = b2: c2: d2 (where b2 + c2 + d2 = A positive electrode active material having a high manganese portion represented by 1, 0 <b2 <1, 0 <c2 <c, d <d2 <1) on a surface layer, and a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material It is characterized by including.

本発明の第5の正極を用いたリチウムイオン二次電池が優れた容量維持率を示すのは、以下の理由が推測される。   The following reason is presumed that the lithium ion secondary battery using the fifth positive electrode of the present invention exhibits an excellent capacity retention rate.

層状岩塩型の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料をリチウムイオン二次電池用活物質として用いた場合、当該一般式の遷移金属Ni、Co、Mnには以下の役割があると考えられる。 General formula of layered rock salt type: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, At least one element selected from Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2 When the material represented by .1) is used as an active material for a lithium ion secondary battery, the transition metals Ni, Co, and Mn of the general formula are considered to have the following roles.

Ni:Li充放電反応時に最も活性である。活物質内にNi含有量が多いほど容量は増加するが、反面、活物質内にNi含有量が多いほど活物質は劣化し易い。   It is most active during Ni: Li charge / discharge reaction. The capacity increases as the Ni content in the active material increases. On the other hand, the active material tends to deteriorate as the Ni content in the active material increases.

Mn:Li充放電反応時に最も不活性である。活物質内にMn含有量が多いほど容量は低下するが、反面、活物質内にMn含有量が多いほど活物質の結晶構造は安定性に優れる。   Mn: Most inactive during Li charge / discharge reaction. The capacity decreases as the Mn content increases in the active material. On the other hand, the crystal structure of the active material is more stable as the Mn content increases in the active material.

Co:Li充放電反応時の活性はNiとMnの中間である。活物質内の含有量に対する容量及び安定性の程度も、NiとMnの中間である。   The activity during the Co: Li charge / discharge reaction is intermediate between Ni and Mn. The capacity and the degree of stability with respect to the content in the active material are also intermediate between Ni and Mn.

そうすると、活物質表層のMn組成比が活物質内部のMn組成比と比較して高くなれば、Liの出入りが盛んな電解質に直接に接する活物質表層の安定性が相対的に向上することになり、その結果、活物質の劣化が抑制されることとなる。また、活物質表層の組成比の変化は、活物質全体でみたときに、ごくわずかであるため、活物質表層のMn組成比を高くすることによるLi充放電反応時の活性の低下を最小限とすることができる。   Then, if the Mn composition ratio of the active material surface layer is higher than the Mn composition ratio inside the active material, the stability of the active material surface layer in direct contact with the electrolyte in which Li enters and exits is relatively improved. As a result, the deterioration of the active material is suppressed. In addition, since the change in the composition ratio of the active material surface layer is negligible when viewed as a whole of the active material, the decrease in activity during the Li charge / discharge reaction due to the increase in the Mn composition ratio of the active material surface layer is minimized. It can be.

本発明の第5の正極における正極活物質の一般式において、0<b<1、0<c<1、0<d<1を満たすものが好ましく、b、c、dの少なくともいずれか一つが0<b<80/100、0<c<50/100、10/100<d<1の範囲であることが好ましく、1/3≦b≦50/100、20/100≦c≦1/3、1/3≦d<1の範囲であることがより好ましく、b=1/3、c=1/3、d=1/3、または、b=50/100、c=20/100、d=30/100であることが特に好ましい。a、e、fについては一般式の範囲内の数値であればよく、a=1、e=0、f=2を例示することができる。   In the general formula of the positive electrode active material in the fifth positive electrode of the present invention, those satisfying 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are preferable, and at least one of b, c and d is It is preferable that the ranges are 0 <b <80/100, 0 <c <50/100, 10/100 <d <1, 1/3 ≦ b ≦ 50/100, 20/100 ≦ c ≦ 1/3. 1/3 ≦ d <1 is more preferable, and b = 1/3, c = 1/3, d = 1/3, or b = 50/100, c = 20/100, d. = 30/100 is particularly preferred. About a, e, and f, what is necessary is just a numerical value within the range of a general formula, and a = 1, e = 0, and f = 2 can be illustrated.

高マンガン部について説明する。高マンガン部は、少なくともNi、Co及びMnを含む金属酸化物であって、Ni、Co及びMnの組成比がNi:Co:Mn=b2:c2:d2(ただし、b2+c2+d2=1、0<b2<1、0<c2<c、d<d2<1)で表される。   The high manganese part will be described. The high manganese portion is a metal oxide containing at least Ni, Co, and Mn, and the composition ratio of Ni, Co, and Mn is Ni: Co: Mn = b2: c2: d2 (where b2 + c2 + d2 = 1, 0 <b2 <1, 0 <c2 <c, d <d2 <1).

上記b2、c2及びd2の値は上記条件を満足するものであれば制限はない。   The values of b2, c2, and d2 are not limited as long as the above conditions are satisfied.

b2は20/100<b2<70/100の範囲がより好ましく、25/100<b2<45/100の範囲がさらに好ましい。また、b2は0.5×b<b2<2×bの範囲が好ましく、0.8×b<b2<1.4×bの範囲がより好ましく、0.9×b<b2<1.1×bの範囲がさらに好ましい。   b2 is more preferably in the range of 20/100 <b2 <70/100, and more preferably in the range of 25/100 <b2 <45/100. Further, b2 is preferably in the range of 0.5 × b <b2 <2 × b, more preferably in the range of 0.8 × b <b2 <1.4 × b, and 0.9 × b <b2 <1.1. The range of xb is more preferable.

c2は5/100<c2<cの範囲がより好ましく、10/100<c2<25/100の範囲がさらに好ましい。また、c2は、0.2×c<c2<0.9×cの範囲が好ましく、0.5×c<c2<0.8×cの範囲がより好ましく、0.6×c<c2<0.7×cの範囲がさらに好ましい。   c2 is more preferably in the range of 5/100 <c2 <c, and more preferably in the range of 10/100 <c2 <25/100. Further, c2 is preferably in the range of 0.2 × c <c2 <0.9 × c, more preferably in the range of 0.5 × c <c2 <0.8 × c, and 0.6 × c <c2 <. A range of 0.7 × c is more preferable.

d2は35/100<d2<85/100の範囲がより好ましく、45/100<d2<75/100の範囲がさらに好ましい。また、d2は、1.1×d<d2<85/100の範囲が好ましく、1.2×d<d2<75/100の範囲がより好ましく、1.3×d<d2<65/100の範囲がさらに好ましい。   d2 is more preferably in the range of 35/100 <d2 <85/100, and further preferably in the range of 45/100 <d2 <75/100. D2 is preferably in the range of 1.1 × d <d2 <85/100, more preferably in the range of 1.2 × d <d2 <75/100, and 1.3 × d <d2 <65/100. A range is more preferred.

「高マンガン部を表層に有する」とは、高マンガン部が量の多少に関わらず表層に存在することを意味する。高マンガン部が活物質の表層に存在しさえすれば、少なくとも高マンガン部の存在箇所よりも内部の活物質の安定性は保たれ、結果として、容量を維持する効果が発揮される。高マンガン部は活物質の表層全体に存在するのが容量の維持の面から好ましい。   “Having a high manganese part in the surface layer” means that the high manganese part exists in the surface layer regardless of the amount. As long as the high manganese portion exists in the surface layer of the active material, the stability of the active material inside is maintained at least as compared with the location where the high manganese portion exists, and as a result, the effect of maintaining the capacity is exhibited. The high manganese part is preferably present in the entire surface layer of the active material from the viewpoint of maintaining the capacity.

表層とは、正極活物質の表面を含む層を意味する。表層の厚みは、正極活物質の安定性の面からみると厚いほうが好ましいといえるが、電解液と活物質内部との接触を妨げるのに足りる厚みがあれば実用上の問題はない。Li充放電反応の進行のし易さを考慮すると、表層の厚みは薄いほうが好ましい。表層の厚みt(nm)は、例えば0<t<20であり、0.01<t<10が好ましく、0.1<t<5がより好ましく、1<t<3がさらに好ましく、1.5<t<2.5が最も好ましい。   The surface layer means a layer including the surface of the positive electrode active material. The surface layer is preferably thicker from the viewpoint of the stability of the positive electrode active material, but there is no practical problem as long as the thickness is sufficient to prevent contact between the electrolyte and the active material. Considering the ease of progress of the Li charge / discharge reaction, it is preferable that the thickness of the surface layer is thin. The surface layer thickness t (nm) is, for example, 0 <t <20, preferably 0.01 <t <10, more preferably 0.1 <t <5, still more preferably 1 <t <3. 5 <t <2.5 is most preferred.

高マンガン部は、表層に点在してもよいし、高マンガン部の層として存在しても良い。高マンガン部の層の厚みs(nm)は、例えば0<s<20であり、0.01<s<10が好ましく、0.1<s<5がより好ましく、1<s<3がさらに好ましく、1.5<s<2.5が最も好ましい。   The high manganese part may be scattered on the surface layer or may exist as a layer of the high manganese part. The thickness s (nm) of the layer of the high manganese portion is, for example, 0 <s <20, preferably 0.01 <s <10, more preferably 0.1 <s <5, and further 1 <s <3. Preferably, 1.5 <s <2.5 is most preferable.

また、高マンガン部は、正極活物質の表面から活物質中心方向に向かい、少なくとも2nmの範囲内に存在するのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the high manganese part exists in the active material center direction from the surface of a positive electrode active material, and exists in the range of at least 2 nm.

高マンガン部は正極活物質の表層に存在する。そして、本発明の活物質全体の体積と比較して、表層の占める体積はわずかなので、高マンガン部の組成は一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)の組成に実質的に影響を及ぼさない。 The high manganese part exists in the surface layer of the positive electrode active material. Then, as compared with the overall volume of the active material of the present invention, the volume occupied by the surface layer slightly, the composition of the high manganese portions general formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge , V, Mo, Nb, W, La at least one element, 1.7 ≦ f ≦ 2.1) is not substantially affected.

第5の正極における正極活物質は、形状が特に制限されるものではないが、二次凝集体の平均粒子径でいうと、100μm以下が好ましく、1μm以上50μm以下がさらに好ましい。1μm未満では、活物質を用いて電極を製造する際に集電体との密着性が損なわれやすいなどの不具合を生じることがある。100μmを超えると電極の大きさに影響を与えたり、二次電池を構成するセパレータを損傷するなどの不具合を生じることがある。なお、平均粒子径は、一般的な粒度分布計で計測しても良いし、顕微鏡観察で計測し算出しても良い。   The shape of the positive electrode active material in the fifth positive electrode is not particularly limited, but is preferably 100 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 50 μm or less in terms of the average particle size of the secondary aggregate. When the thickness is less than 1 μm, there may be a problem that, when an electrode is manufactured using an active material, the adhesion to the current collector is easily impaired. If it exceeds 100 μm, the size of the electrode may be affected, or the separator constituting the secondary battery may be damaged. The average particle diameter may be measured with a general particle size distribution meter, or may be measured and calculated with a microscope.

本発明の第5の正極における正極活物質は、以下の処理3又は処理4にて製造することができる。   The positive electrode active material in the fifth positive electrode of the present invention can be produced by the following treatment 3 or treatment 4.

処理3:硝酸マグネシウム水溶液を準備し、層状岩塩型の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料を加え撹拌する。次いで、上記水溶液にリン酸水素二アンモニウム水溶液を添加し撹拌する。表層の組成比がMnリッチに改質された活物質を濾過して単離する。 Process 3: Prepare the aqueous solution of magnesium nitrate, layered rock-salt of the general formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is at least one selected from Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, and La And the material represented by 1.7 ≦ f ≦ 2.1) is added and stirred. Next, an aqueous diammonium hydrogen phosphate solution is added to the aqueous solution and stirred. The active material whose surface layer composition ratio is modified to be rich in Mn is isolated by filtration.

処理4:リン酸水素二アンモニウムを含有する水溶液、又は硝酸マグネシウム及びリン酸水素二アンモニウムを含有する水溶液を準備し、層状岩塩型の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料を加え撹拌する。表層の組成比がMnリッチに改質された活物質を濾過して単離する。 Process 4: An aqueous solution containing diammonium hydrogen phosphate or an aqueous solution containing magnesium nitrate and diammonium hydrogen phosphate is prepared, and a layered rock salt type general formula: Li a Ni b Co c Mn d De O f ( 0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, At least one element selected from P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, and La, and a material represented by 1.7 ≦ f ≦ 2.1) are added and stirred. The active material whose surface layer composition ratio is modified to be rich in Mn is isolated by filtration.

処理3又は処理4で用いられる硝酸マグネシウム水溶液、リン酸水素二アンモニウム水溶液、並びに硝酸マグネシウム及びリン酸水素二アンモニウムを含有する水溶液は、その濃度が特に限定されるものではないが、それぞれ0.1〜2質量%の範囲内のものが好ましい。処理3又は処理4における撹拌時間は適宜設定すればよい。   The concentration of the magnesium nitrate aqueous solution, the diammonium hydrogen phosphate aqueous solution, and the aqueous solution containing magnesium nitrate and diammonium hydrogen phosphate used in the treatment 3 or the treatment 4 are not particularly limited. The thing in the range of -2 mass% is preferable. What is necessary is just to set the stirring time in the process 3 or the process 4 suitably.

処理3又は処理4の後に、表層の組成比がMnリッチに改質された活物質を乾燥及び/又は焼成しても良い。乾燥は活物質に付着した水分を除去するための工程であり、100〜150℃の範囲内で1〜10時間程度行えば良く、減圧条件下で行うのも効果的である。焼成は活物質の結晶性を整えるための工程であり、500〜1000℃の範囲内で1〜10時間程度行えば良い。焼成工程後に粉砕処理を行い、所望の粒径にしても良い。なお、乾燥工程及び焼成工程は活物質の組成比に特段の影響を与えない。   After the treatment 3 or the treatment 4, the active material in which the composition ratio of the surface layer is modified to be rich in Mn may be dried and / or fired. Drying is a process for removing water adhering to the active material, and it may be performed within a range of 100 to 150 ° C. for about 1 to 10 hours, and it is also effective to perform under reduced pressure conditions. Firing is a process for adjusting the crystallinity of the active material, and it may be performed within a range of 500 to 1000 ° C. for about 1 to 10 hours. You may grind | pulverize after a baking process and you may make it a desired particle size. Note that the drying step and the firing step do not particularly affect the composition ratio of the active material.

高マンガン部の生成は、処理後の正極活物質の表面をX線光電子分光法で測定し、組成分析を行うことによって確認できる。高マンガン部が含まれる表層の厚みは、活物質を切断した切断面を、例えば、透過型電子顕微鏡で観察すること、又は、透過型電子顕微鏡と分散型X線分析装置を組み合わせたTEM−EDXで測定し、組成分析することで確認できる。また、活物質における表層以外の組成比は、活物質を切断した切断面を、例えば、透過型電子顕微鏡と分散型X線分析装置を組み合わせたTEM−EDXで測定することで確認できる。   The formation of the high manganese part can be confirmed by measuring the surface of the treated positive electrode active material by X-ray photoelectron spectroscopy and performing composition analysis. The thickness of the surface layer containing the high manganese part is determined by, for example, observing the cut surface obtained by cutting the active material with a transmission electron microscope, or TEM-EDX combining a transmission electron microscope and a dispersion X-ray analyzer. It can be confirmed by measuring with and analyzing the composition. Moreover, composition ratios other than the surface layer in an active material can be confirmed by measuring the cut surface which cut | disconnected the active material, for example with TEM-EDX which combined the transmission electron microscope and the dispersion | distribution X-ray analyzer.

なお、処理3又は処理4からみて明らかなように、正極活物質は、上記処理にてMnを添加していないにも関わらず、活物質表層の組成比がMnリッチに改質される。よって、本発明の技術は、単にMn又はMn含有化合物を活物質に添加して活物質表面又はその付近に付着させる技術とは全く別のものである。   As is clear from treatment 3 or treatment 4, the composition ratio of the active material surface layer is modified to be Mn rich in the positive electrode active material, although Mn is not added in the above treatment. Therefore, the technique of the present invention is completely different from the technique of simply adding Mn or a Mn-containing compound to the active material and adhering it to or near the active material surface.

処理3又は処理4を行うことで、正極活物質の表層のMn組成比が高くなるが、反面、Co組成比が低くなる。Ni組成比は高くなる場合もあれば、低くなる場合もある。そして、処理3又は処理4にてMnを添加していないにも関わらず、活物質表層のMn組成比が高くCo組成比が低く改質されることを鑑みると、上記処理により、一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料の表層のCoが水溶液に溶出し(場合によってはNiも水溶液に溶出し)、その結果として、表層組成比の変化が生じたと推定できる。水溶液に対する溶出のし易さはCo、Ni、Mnの順と思われる。 By performing the treatment 3 or the treatment 4, the Mn composition ratio of the surface layer of the positive electrode active material is increased, but the Co composition ratio is lowered. The Ni composition ratio may be high or low. And in view of the fact that the Mn composition ratio of the active material surface layer is high and the Co composition ratio is low, despite the fact that Mn is not added in the treatment 3 or the treatment 4, the above treatment gives the general formula: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S , Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, and La, represented by 1.7 ≦ f ≦ 2.1) It can be estimated that Co on the surface layer of the material was eluted in the aqueous solution (in some cases Ni was also eluted in the aqueous solution), and as a result, a change in the surface layer composition ratio occurred. The elution with respect to the aqueous solution seems to be in the order of Co, Ni, and Mn.

そうであるとすれば、高マンガン部は、一般式:Lia3Nib3Coc3Mnd3e3f3(0.2≦a3≦1.2、0<b3+c3+d3+e3<1、0<b3≦b、0<c3<c、0<d3≦d、0≦e3<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f3≦2.1)で表すこともできる。 If so, high manganese unit has the general formula: Li a3 Ni b3 Co c3 Mn d3 D e3 O f3 (0.2 ≦ a3 ≦ 1.2,0 <b3 + c3 + d3 + e3 <1,0 <b3 ≦ b, 0 <c3 <c, 0 <d3 ≦ d, 0 ≦ e3 <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, It can also be represented by at least one element selected from Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, and La (1.7 ≦ f3 ≦ 2.1).

本発明の第5の正極における高抵抗金属化合物は、第1の正極で説明したものと同様である。   The high resistance metal compound in the fifth positive electrode of the present invention is the same as that described for the first positive electrode.

本発明の第1〜第5の正極は、各正極活物質及び該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含む。本発明の第1〜第5の正極における、各正極活物質と高抵抗金属化合物との配合比は特に限定されない。各正極活物質と高抵抗金属化合物との好ましい配合比は、質量比で0.1:1〜10:1が好ましく、0.5:1〜5:1がより好ましく、1:1〜3:1が特に好ましい。二次電池の通常の動作時には、高抵抗金属化合物は単に高抵抗化合物となるから、正極中に過剰な量で存在するのは好ましくない。また、高抵抗金属化合物の量が少なすぎると、正極の抵抗が低くなり、電池の内部短絡時に過剰な電流が生じることを抑制できないため好ましくない。   The first to fifth positive electrodes of the present invention include each positive electrode active material and a high resistance metal compound having higher resistance than the positive electrode active material. The compounding ratio of each positive electrode active material and the high resistance metal compound in the first to fifth positive electrodes of the present invention is not particularly limited. A preferable blending ratio of each positive electrode active material and the high resistance metal compound is preferably 0.1: 1 to 10: 1, more preferably 0.5: 1 to 5: 1, and more preferably 1: 1 to 3: 1. 1 is particularly preferred. During normal operation of the secondary battery, the high-resistance metal compound simply becomes a high-resistance compound, and therefore it is not preferable to exist in an excessive amount in the positive electrode. Moreover, when there is too little quantity of a high resistance metal compound, since resistance of a positive electrode will become low and it cannot suppress that an excessive electric current arises at the time of an internal short circuit of a battery, it is unpreferable.

ここで、二次電池において、初回充電容量と初回放電容量との間に差が生じることが知られており、一般的に、この容量の差を負極活物質の不可逆容量と呼んでいる。これは、例えば、リチウムイオン二次電池であれば、正極の正極活物質に含まれるリチウムイオンが負極活物質に不可逆的に取り込まれ、そして不可逆的に取り込まれたリチウムイオンが電荷の担体として機能しないことを意味する。このことを考慮すると、本発明の各正極には、高抵抗金属化合物に含まれるリチウムなどの金属イオンの合計量が負極活物質の不可逆容量に相当する量となるように、高抵抗金属化合物が配合されるのが好ましい。なお、負極活物質の不可逆容量とは、二次電池の初回充電容量から初回放電容量を減じることで算出される容量であるから、当業者であれば単純な実験によって簡単に算出することができる。   Here, it is known that a difference occurs between the initial charge capacity and the initial discharge capacity in the secondary battery, and this difference in capacity is generally called the irreversible capacity of the negative electrode active material. For example, in the case of a lithium ion secondary battery, lithium ions contained in the positive electrode active material of the positive electrode are irreversibly incorporated into the negative electrode active material, and the lithium ions incorporated irreversibly function as a charge carrier. It means not. In consideration of this, each positive electrode of the present invention has a high resistance metal compound such that the total amount of metal ions such as lithium contained in the high resistance metal compound corresponds to the irreversible capacity of the negative electrode active material. It is preferable to mix | blend. Note that the irreversible capacity of the negative electrode active material is a capacity calculated by subtracting the initial discharge capacity from the initial charge capacity of the secondary battery, so that those skilled in the art can easily calculate by a simple experiment. .

また、本発明の第1〜第5の正極において、各正極活物質及び高抵抗金属化合物は、同一の層に存在していても良いし、別々の層に存在していても良い。以下、各正極活物質を含む層を正極活物質層といい、高抵抗金属化合物を含む層を高抵抗金属化合物層といい、各正極活物質及び高抵抗金属化合物を含む層を合材層という場合がある。   Moreover, in the 1st-5th positive electrode of this invention, each positive electrode active material and a high resistance metal compound may exist in the same layer, and may exist in a separate layer. Hereinafter, a layer including each positive electrode active material is referred to as a positive electrode active material layer, a layer including a high resistance metal compound is referred to as a high resistance metal compound layer, and a layer including each positive electrode active material and the high resistance metal compound is referred to as a composite layer. There is a case.

正極は、通常、二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子高伝導体である集電体を具備する。   The positive electrode usually comprises a current collector, which is a chemically inert electronic high conductor for keeping current flowing through the electrode during discharge or charging of the secondary battery.

正極の集電体としては、使用する活物質に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はなく、例えば、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。   The current collector of the positive electrode is not particularly limited as long as it is a metal that can withstand a voltage suitable for the active material to be used. For example, silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, Examples thereof include at least one selected from tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, and molybdenum, and metal materials such as stainless steel. The current collector may be covered with a known protective layer. What collected the surface of the electrical power collector by the well-known method may be used as an electrical power collector.

集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。   The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, a linear shape, a rod shape, a mesh, or the like. Therefore, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, an aluminum foil, and a stainless steel foil can be suitably used as the current collector. When the current collector is in the form of foil, sheet or film, the thickness is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

正極活物質層、高抵抗金属化合物層又は合材層には、必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を加えても良い。   You may add a binder and / or a conductive support agent to a positive electrode active material layer, a high resistance metal compound layer, or a composite material layer as needed.

結着剤は活物質、高抵抗金属化合物及び導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止める役割を果たすものである。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂を例示することができる。   The binder serves to bind the active material, the high-resistance metal compound, and the conductive additive to the surface of the current collector. Examples of the binder include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, and alkoxysilyl group-containing resins. be able to.

また、結着剤として、親水基を有するポリマーを採用してもよい。親水基を有するポリマーの親水基としては、カルボキシル基、スルホ基、シラノール基、アミノ基、水酸基、リン酸基などリン酸系の基などが例示される。中でも、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリメタクリル酸など、分子中にカルボキシル基を含むポリマー、又は、ポリ(p−スチレンスルホン酸)などのスルホ基を含むポリマーが好ましい。ポリアクリル酸、あるいはアクリル酸とビニルスルホン酸との共重合体など、カルボキシル基及び/又はスルホ基を多く含むポリマーは水溶性となる。したがって親水基を有するポリマーは、水溶性ポリマーであることが好ましく、一分子中に複数のカルボキシル基及び/又はスルホ基を含むポリマーが好ましい。   Moreover, you may employ | adopt the polymer which has a hydrophilic group as a binder. Examples of the hydrophilic group of the polymer having a hydrophilic group include a phosphate group such as a carboxyl group, a sulfo group, a silanol group, an amino group, a hydroxyl group, and a phosphate group. Among them, a polymer containing a carboxyl group in the molecule such as polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, and polymethacrylic acid, or a polymer containing a sulfo group such as poly (p-styrenesulfonic acid) is preferable. A polymer containing many carboxyl groups and / or sulfo groups such as polyacrylic acid or a copolymer of acrylic acid and vinyl sulfonic acid becomes water-soluble. Therefore, the polymer having a hydrophilic group is preferably a water-soluble polymer, and a polymer containing a plurality of carboxyl groups and / or sulfo groups in one molecule is preferable.

分子中にカルボキシル基を含むポリマーは、例えば、酸モノマーを重合する、あるいはポリマーにカルボキシル基を付与する、などの方法で製造することができる。酸モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸、クロトン酸、ペンテン酸、アンジェリカ酸、チグリン酸など分子中に一つのカルボキシル基をもつ酸モノマー、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、フマル酸、マレイン酸、2-ペンテン二酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロピリデンコハク酸、2,4-ヘキサジエン二酸、アセチレンジカルボン酸など分子内に二つ以上のカルボキシル基をもつ酸モノマーなどが例示される。これらから選ばれる二種以上のモノマーを重合してなる共重合ポリマーを用いてもよい。   A polymer containing a carboxyl group in the molecule can be produced by, for example, a method of polymerizing an acid monomer or adding a carboxyl group to the polymer. Acid monomers include acrylic acid, methacrylic acid, vinyl benzoic acid, crotonic acid, pentenoic acid, angelic acid, tiglic acid, etc., acid monomers having one carboxyl group in the molecule, itaconic acid, mesaconic acid, citraconic acid, fumaric acid Examples include maleic acid, 2-pentenedioic acid, methylene succinic acid, allyl malonic acid, isopropylidene succinic acid, 2,4-hexadiene diacid, acetylenedicarboxylic acid, and other acid monomers having two or more carboxyl groups in the molecule. Is done. A copolymer obtained by polymerizing two or more kinds of monomers selected from these may be used.

例えば、特開2013−065493号公報に記載されたような、アクリル酸とイタコン酸との共重合体からなり、カルボキシル基どうしが縮合して形成された酸無水物基を分子中に含んでいるポリマーを結着剤として用いることも好ましい。一分子中にカルボキシル基を二つ以上有する酸性度の高いモノマー由来の構造があることにより、充電時に電解液分解反応が起こる前にリチウムイオンなどをトラップし易くなると考えられている。さらに、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸に比べてカルボキシル基が多く酸性度が高まると共に、所定量のカルボキシル基が酸無水物基に変化しているため、酸性度が高まりすぎることもない。   For example, it is made of a copolymer of acrylic acid and itaconic acid, as described in JP2013-065493A, and contains an acid anhydride group formed by condensation of carboxyl groups in the molecule. It is also preferable to use a polymer as a binder. The structure derived from a highly acidic monomer having two or more carboxyl groups in one molecule is considered to facilitate trapping of lithium ions and the like before the electrolytic solution decomposition reaction occurs during charging. Furthermore, the acidity is not excessively increased because there are more carboxyl groups and the acidity is higher than polyacrylic acid and polymethacrylic acid, and a predetermined amount of the carboxyl groups are changed to acid anhydride groups.

正極活物質層中の結着剤の配合割合は、質量比で、活物質:結着剤=1:0.005〜1:0.3であるのが好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。高抵抗金属化合物層の結着剤の配合割合は、質量比で、高抵抗金属化合物:結着剤=1:0.005〜1:0.3であるのが好ましい。合材層中の結着剤の配合割合は、質量比で、(活物質+高抵抗金属化合物):結着剤=1:0.005〜1:0.3であるのが好ましい。   The blending ratio of the binder in the positive electrode active material layer is preferably a mass ratio of active material: binder = 1: 0.005 to 1: 0.3. This is because when the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode is lowered, and when the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode is lowered. The blending ratio of the binder of the high resistance metal compound layer is preferably a mass ratio of high resistance metal compound: binder = 1: 0.005 to 1: 0.3. The blending ratio of the binder in the composite layer is preferably (active material + high resistance metal compound): binder = 1: 0.005 to 1: 0.3 in mass ratio.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、および各種金属粒子などが例示される。これらの導電助剤を単独または二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。   The conductive assistant is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive auxiliary agent may be added arbitrarily when the electrode conductivity is insufficient, and may not be added when the electrode conductivity is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be any chemically inert electronic high conductor, such as carbon black, graphite, acetylene black, ketjen black (registered trademark), vapor grown carbon fiber (Vapor Grown Carbon). Fiber: VGCF) and various metal particles are exemplified. These conductive assistants can be added to the active material layer alone or in combination of two or more.

正極活物質層中の導電助剤の配合割合は、質量比で、活物質:導電助剤=1:0.01〜1:0.5であるのが好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。高抵抗金属化合物層の導電助剤の配合割合は、質量比で、高抵抗金属化合物:導電助剤=1:0.01〜1:0.5であるのが好ましい。合材層中の導電助剤の配合割合は、質量比で、(活物質+高抵抗金属化合物):導電助剤=1:0.01〜1:0.5であるのが好ましい。   The blending ratio of the conductive additive in the positive electrode active material layer is preferably a mass ratio of active material: conductive additive = 1: 0.01 to 1: 0.5. This is because if the amount of the conductive auxiliary is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive auxiliary is too large, the moldability of the active material layer is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered. The blending ratio of the conductive assistant in the high resistance metal compound layer is preferably a mass ratio of high resistance metal compound: conductive assistant = 1: 0.01 to 1: 0.5. The blending ratio of the conductive assistant in the composite layer is preferably (active material + high resistance metal compound): conductive assistant = 1: 0.01 to 1: 0.5 in terms of mass ratio.

集電体の表面に各層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に活物質などを塗布すればよい。具体的には、正極活物質及び/又は高抵抗金属化合物並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含む層形成用組成物を調製し、この組成物に適当な溶剤を加えてペースト状にしてから、集電体の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。   In order to form each layer on the surface of the current collector, a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method is used. An active material or the like may be applied to the surface. Specifically, a composition for forming a layer containing a positive electrode active material and / or a high-resistance metal compound and, if necessary, a binder and a conductive additive is prepared, and an appropriate solvent is added to the composition to form a paste. Then, after applying to the surface of the current collector, it is dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. In order to increase the electrode density, the dried product may be compressed.

本発明の第1〜第5の正極は、集電体上に正極活物質層を形成させ、その上に高抵抗金属化合物層を形成させたものでも良いし、集電体上に高抵抗金属化合物層を形成させ、その上に正極活物質層を形成させたものでも良く、集電体上に合材層を形成させたものでも良い。また、本発明の第1〜第5の正極は、正極活物質層、高抵抗金属化合物層又は合材層を適宜積層したものとしても良い。   In the first to fifth positive electrodes of the present invention, a positive electrode active material layer may be formed on a current collector, and a high resistance metal compound layer may be formed thereon, or a high resistance metal may be formed on the current collector. A compound layer may be formed, and a positive electrode active material layer may be formed thereon, or a mixture layer may be formed on a current collector. In addition, the first to fifth positive electrodes of the present invention may be formed by appropriately stacking a positive electrode active material layer, a high resistance metal compound layer, or a composite material layer.

なお、正極活物質層又は合材層には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、公知の活物質を加えても良い。   In addition, you may add a well-known active material to the positive electrode active material layer or a composite material layer within the range which does not deviate from the meaning of this invention.

本発明の第1〜第5の正極を用いて、リチウムイオン二次電池を製造できる。上記リチウムイオン二次電池は、電池構成要素として、本発明の各正極に加えて、負極及び電解液を含む。   A lithium ion secondary battery can be manufactured using the first to fifth positive electrodes of the present invention. The lithium ion secondary battery includes a negative electrode and an electrolyte in addition to each positive electrode of the present invention as a battery component.

負極は、集電体と、集電体の表面に結着させた負極活物質層を有する。集電体は正極で説明したものを採用すれば良い。   The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer bound to the surface of the current collector. The current collector described in the positive electrode may be adopted.

負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。したがって、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能である単体、合金または化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質としてLiや、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。ケイ素などを負極活物質に採用すると、ケイ素1原子が複数のリチウムと反応するため、高容量の活物質となるが、リチウムの吸蔵及び放出に伴う体積の膨張及び収縮が顕著となるとの問題が生じる恐れがあるため、当該恐れの軽減のために、ケイ素などの単体に遷移金属などの他の元素を組み合わせた合金又は化合物を負極活物質として採用するのも好適である。合金又は化合物の具体例としては、Ag−Sn合金、Cu−Sn合金、Co−Sn合金等の錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、ケイ素単体と二酸化ケイ素に不均化するSiO(0.3≦x≦1.6)などのケイ素系材料、ケイ素単体若しくはケイ素系材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質して、LiTi、LiTi12などのチタン酸リチウム、Nb、TiO、WO、MoO、Fe、SnB0.40.63.1、SnSiO等の酸化物、又は、Li3−xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質としては、これらのものの一種以上を採用することができる。 As the negative electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions can be used. Accordingly, there is no particular limitation as long as it is a simple substance, alloy, or compound that can occlude and release lithium ions. For example, as a negative electrode active material, Li, group 14 elements such as carbon, silicon, germanium and tin, group 13 elements such as aluminum and indium, group 12 elements such as zinc and cadmium, group 15 elements such as antimony and bismuth, magnesium , Alkaline earth metals such as calcium, and group 11 elements such as silver and gold may be employed alone. When silicon or the like is used for the negative electrode active material, a silicon atom reacts with a plurality of lithiums, so that it becomes a high-capacity active material. However, there is a problem that volume expansion and contraction due to insertion and extraction of lithium becomes significant. In order to reduce the fear, it is also preferable to employ an alloy or compound in which another element such as a transition metal is combined with a simple substance such as silicon as the negative electrode active material. Specific examples of the alloy or compound include tin-based materials such as Ag-Sn alloy, Cu-Sn alloy, Co-Sn alloy, carbon-based materials such as various graphites, SiO x (disproportionated to silicon simple substance and silicon dioxide). Examples thereof include silicon-based materials such as 0.3 ≦ x ≦ 1.6), silicon alone, or composites obtained by combining silicon-based materials and carbon-based materials. Further, the anode active material, Li 2 Ti 3 O 7, Li 4 Ti 5 lithium titanate, such as O 12, Nb 2 O 5, TiO 2, WO 2, MoO 2, Fe 2 O 3, SnB 0.4 An oxide such as P 0.6 O 3.1 and SnSiO 3 or a nitride represented by Li 3−x M x N (M═Co, Ni, Cu) may be employed. One or more of these materials can be employed as the negative electrode active material.

負極活物質層は負極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を含む。結着剤、導電助剤は、正極で説明したものを正極で説明したのと同様の配合で用いれば良い。   The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and, if necessary, a binder and / or a conductive aid. What is necessary is just to use a binder and a conductive support agent with the mixing | blending similar to what was demonstrated with the positive electrode what was demonstrated with the positive electrode.

集電体の表面に負極活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に各活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含む活物質層形成用組成物を調製し、この組成物に適当な溶剤を加えてペースト状にしてから、集電体の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。   In order to form the negative electrode active material layer on the surface of the current collector, a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method is used. Each active material may be applied to the surface of the electric body. Specifically, an active material layer-forming composition containing an active material and, if necessary, a binder and a conductive aid is prepared, and an appropriate solvent is added to the composition to make a paste, and then the collection is performed. After applying to the surface of the electric body, it is dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. In order to increase the electrode density, the dried product may be compressed.

電解液は、溶媒とこの溶媒に溶解された電解質とを含んでいる。   The electrolytic solution includes a solvent and an electrolyte dissolved in the solvent.

電解液に用いられる溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類、含フッ素環状エステル類等の非水系溶媒を挙げることができる。環状エステル類としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状エステル類としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステルを例示できる。エーテル類としては、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、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。含フッ素環状エステル類は上記環状エステルを構成する水素の一部がフッ素で置換されたものであり、フルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートを例示できる。電解液の溶媒として、上述のものを複数併用してもよい。特に、エチレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネートの3種を併用するのが好ましい。   Examples of the solvent used in the electrolytic solution include non-aqueous solvents such as cyclic esters, chain esters, ethers, and fluorine-containing cyclic esters. Examples of cyclic esters include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma butyrolactone, acetyl-gamma butyrolactone, and gamma valerolactone. Examples of chain esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester. Examples of ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. Fluorine-containing cyclic esters are those in which a part of hydrogen constituting the cyclic ester is substituted with fluorine, and fluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate Can be illustrated. A plurality of the above-described solvents may be used in combination as the solvent for the electrolytic solution. In particular, it is preferable to use three types of ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate, and dimethyl carbonate in combination.

電解質としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、(CFSONLi、(FSONLi等のリチウム塩を例示できる。電解液中の電解質の濃度は、0.5〜1.7mol/Lの範囲内が好ましい。 Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, and (FSO 2 ) 2 NLi. The concentration of the electrolyte in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.5 to 1.7 mol / L.

リチウムイオン二次電池には必要に応じてセパレータが用いられる。セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。   A separator is used in the lithium ion secondary battery as necessary. The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. As separators, natural resins such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polymer), polyester, polyacrylonitrile and other polysaccharides, cellulose, amylose and other polysaccharides, fibroin, keratin, lignin and suberin Examples thereof include porous bodies, nonwoven fabrics, and woven fabrics using one or more electrically insulating materials such as polymers and ceramics. The separator may have a multilayer structure.

セパレータの厚みは特に制限されないが、5μm〜100μmの範囲が好ましく、10μm〜50μmの範囲がより好ましく、15μm〜30μmの範囲が特に好ましい。   The thickness of the separator is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 μm to 100 μm, more preferably in the range of 10 μm to 50 μm, and particularly preferably in the range of 15 μm to 30 μm.

リチウムイオン二次電池の製造方法の一例を示す。正極および負極に必要に応じてセパレータを挟装させ電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、電極に含まれる活物質の種類に適した電圧範囲で充放電を実行されればよい。   An example of the manufacturing method of a lithium ion secondary battery is shown. A separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode as necessary to form an electrode body. The electrode body may be either a stacked type in which the positive electrode, the separator and the negative electrode are stacked, or a wound type in which the positive electrode, the separator and the negative electrode are sandwiched. After connecting between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal connected to the outside using a current collecting lead or the like, an electrolytic solution is added to the electrode body to form a lithium ion secondary battery. It is good to do. Moreover, the lithium ion secondary battery of this invention should just be charged / discharged in the voltage range suitable for the kind of active material contained in an electrode.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a laminate shape can be adopted.

本発明の第1〜第5の正極を用いたリチウムイオン二次電池は、活物質表層が安定であり活物質が劣化しにくいので、好適な容量維持率を示す。その結果として、本発明の第1〜第5の正極を用いたリチウムイオン二次電池は、高電位駆動条件下でも良好な容量維持率を示すことができる。そのため、本発明の第1〜第5の正極を用いたリチウムイオン二次電池は、大きな充放電容量を維持し、かつ優れたサイクル性能を有するものである。ここで、高電位駆動条件とは、リチウム金属に対するリチウムイオンの作動電位が4.3V以上、さらには4.5V〜5.5Vのことをいう。本発明の各正極を用いたリチウムイオン二次電池は、正極の充電電位をリチウム基準で4.3V以上、さらには4.5V〜5.5Vとすることができる。なお、一般的なリチウムイオン二次電池の駆動条件においては、リチウム金属に対するリチウムイオンの作動電位は4.3V未満である。   The lithium ion secondary battery using the first to fifth positive electrodes of the present invention exhibits a suitable capacity maintenance rate because the active material surface layer is stable and the active material is unlikely to deteriorate. As a result, the lithium ion secondary battery using the first to fifth positive electrodes of the present invention can exhibit a good capacity retention rate even under high potential driving conditions. Therefore, the lithium ion secondary battery using the first to fifth positive electrodes of the present invention maintains a large charge / discharge capacity and has excellent cycle performance. Here, the high potential driving condition means that the operating potential of lithium ions with respect to lithium metal is 4.3 V or higher, and further 4.5 V to 5.5 V. In the lithium ion secondary battery using each positive electrode of the present invention, the charging potential of the positive electrode can be set to 4.3 V or more, and further, 4.5 V to 5.5 V on the basis of lithium. Note that, under the driving conditions of a general lithium ion secondary battery, the operating potential of lithium ions with respect to lithium metal is less than 4.3V.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、たとえば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風量発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a lithium ion secondary battery for all or a part of its power source, and may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium ion secondary batteries may be connected in series to form an assembled battery. Examples of devices equipped with lithium ion secondary batteries include various home appliances driven by batteries such as personal computers and portable communication devices, office devices, and industrial devices in addition to vehicles. Furthermore, the lithium ion secondary battery of the present invention is a wind power generation, solar power generation, hydroelectric power generation and other power system power storage device and power smoothing device, power of ships and / or power supply sources of auxiliary equipment, aircraft, Power supply for spacecraft and / or auxiliary equipment, auxiliary power supply for vehicles that do not use electricity as a power source, power supply for mobile home robots, power supply for system backup, power supply for uninterruptible power supply, You may use for the electrical storage apparatus which stores temporarily the electric power required for charge in the charging station for electric vehicles.

以上、本発明の電解液の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of the electrolyte solution of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下に、実施例、比較例、製造例、参考例、参考比較例、評価例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例などによって限定されるものではない。以下において、特に断らない限り、「部」とは質量部を意味し、「%」とは質量%を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, Comparative Examples, Production Examples, Reference Examples, Reference Comparative Examples, and Evaluation Examples. In addition, this invention is not limited by these Examples. In the following, unless otherwise specified, “part” means part by mass, and “%” means mass%.

(製造例1)
出発物質としてのリチウム複合金属酸化物に以下の処理を行った。
共沈法で作成されたLiNi1/3Co1/3Mn1/3で表されるリチウム複合金属酸化物を準備した。水溶液全体を100質量%としたときに、(NHHPOを4.0質量%、Mg(NOを5.8質量%含む表面改質用水溶液を調製した。リチウム複合金属酸化物を表面改質用水溶液に浸漬し、室温で撹拌混合した。浸漬時間は1時間とした。
(Production Example 1)
The following treatment was performed on the lithium composite metal oxide as a starting material.
A lithium composite metal oxide represented by LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 prepared by a coprecipitation method was prepared. An aqueous solution for surface modification containing 4.0% by mass of (NH 4 ) 2 HPO 4 and 5.8% by mass of Mg (NO 3 ) 2 when the total aqueous solution was 100% by mass was prepared. The lithium composite metal oxide was immersed in an aqueous solution for surface modification and stirred and mixed at room temperature. The immersion time was 1 hour.

浸漬後に濾過を行い、次いで、表面改質されたリチウム複合金属酸化物を、130℃で6時間乾燥した。その後、得られたリチウム複合金属酸化物を、700℃、大気雰囲気下で、5時間加熱した。これらの処理により得られた生成物を製造例1の活物質とした。   Filtration was performed after immersion, and then the surface-modified lithium composite metal oxide was dried at 130 ° C. for 6 hours. Thereafter, the obtained lithium composite metal oxide was heated at 700 ° C. in an air atmosphere for 5 hours. The product obtained by these treatments was used as the active material of Production Example 1.

(製造例2)
リチウム複合金属酸化物を表面改質用水溶液に浸漬した時間を36時間に変更した以外は、製造例1と同様の方法で、製造例2の活物質を作製した。
(Production Example 2)
The active material of Production Example 2 was produced in the same manner as in Production Example 1, except that the time for immersing the lithium composite metal oxide in the aqueous solution for surface modification was changed to 36 hours.

(製造例3)
表面改質用水溶液を、水溶液全体を100質量%としたときに、(NHHPOを2.1質量%、Mg(NOを3.0質量%含むものに変更した以外は、製造例1と同様の方法で、製造例3の活物質を作製した。
(Production Example 3)
The surface modification aqueous solution was changed to one containing 2.1% by mass of (NH 4 ) 2 HPO 4 and 3.0% by mass of Mg (NO 3 ) 2 when the total aqueous solution was 100% by mass. Produced the active material of Production Example 3 in the same manner as Production Example 1.

(製造例4)
表面改質用水溶液を、水溶液全体を100質量%としたときに、(NHHPOを5.4質量%含むものに変更した以外は、製造例1と同様の方法で、製造例4の活物質を作製した。
(Production Example 4)
The surface modification aqueous solution was manufactured in the same manner as in Production Example 1, except that the aqueous solution for surface modification was changed to one containing 5.4% by mass of (NH 4 ) 2 HPO 4 when the total aqueous solution was 100% by mass. 4 active materials were produced.

(製造例5)
LiNi5/10Co2/10Mn3/10で表されるリチウム複合金属酸化物を用いた以外は、製造例1と同様の方法で、製造例5の活物質を作製した。
(Production Example 5)
The active material of Production Example 5 was produced in the same manner as Production Example 1 except that a lithium composite metal oxide represented by LiNi 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 O 2 was used.

(評価例1)
製造例1の活物質の表層を、高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡:JEM−ARM200F(JEOL:日本電子株式会社製)を用い、球面収差補正を行いつつ、加速電圧200kVにて測定した。
(Evaluation example 1)
The surface layer of the active material of Production Example 1 was measured at an acceleration voltage of 200 kV while performing spherical aberration correction using a high-angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscope: JEM-ARM200F (JEOL: manufactured by JEOL Ltd.). .

図2に、高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡法により、活物質の層状岩塩構造の3bサイトを<1−100>方位から観察して得られた本発明の第1〜3超格子構造部に該当する像を示す。図2の左下にある直方体の長辺の長さは1nmである。   FIG. 2 shows the first to third superlattice structures of the present invention obtained by observing the 3b site of the layered rock salt structure of the active material from the <1-100> orientation by high-angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscopy. The image applicable to a part is shown. The length of the long side of the rectangular parallelepiped in the lower left of FIG. 2 is 1 nm.

図3に、比較として、市販の層状岩塩構造のLiNi1/3Co1/3Mn1/3そのものの3bサイトを<1−100>方位から観察して得られた通常超格子面の像を示す。図3の左下にある直方体の長辺の長さは1nmである。 As a comparison, FIG. 3 shows a comparison of the normal superlattice plane obtained by observing the 3b site of the commercially available layered rock salt structure LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 itself from the <1-100> orientation. Show the image. The length of the long side of the rectangular parallelepiped in the lower left of FIG. 3 is 1 nm.

図2と図3の像を観察すると、図3では同程度の強度の像が規則的に観察されるのに対し、図2では強度が「明明暗」のものを一組とする像が周期的に観察される。   When the images in FIGS. 2 and 3 are observed, an image with the same intensity is regularly observed in FIG. 3, whereas in FIG. 2, an image with a set of “bright and dark” intensities is a period. Observed.

図4に、活物質の層状岩塩構造の3bサイトを<1−100>方位から観察して得られた、本発明の第1〜3超格子構造部を含んだ結晶構造を有する相と通常超格子面を含んだ結晶構造を有する相との界面付近の像を示す。   FIG. 4 shows a phase having a crystal structure including the first to third superlattice structures according to the present invention obtained by observing the 3b site of the layered rock salt structure of the active material from the <1-100> orientation and the normal superstructure. An image near the interface with a phase having a crystal structure including a lattice plane is shown.

図5に、図4にNo.1〜7で示した3bサイトの像の積分強度データを示す。なお、図4及び図5のNo.1〜7は便宜上、付したものであり、例えば、No.1は活物質の最表面を意味するものでない。   5 and FIG. The integrated intensity data of the image of the 3b site shown by 1-7 is shown. 4 and FIG. 1 to 7 are attached for the sake of convenience. 1 does not mean the outermost surface of the active material.

図5の数値を説明すると、No.1の1004416は、便宜上aを付した箇所に現れた積分強度である。aからb、cの順に連続する積分強度を意味する。積分強度の下欄に記した数値、例えばcの積分強度の下欄の0.822は、連続する3つの積分強度a、b、cのうちの最小値を最大値で除した強度比である。dの積分強度の下欄の0.813は、連続する3つの積分強度b、c、dのうちの最小値を最大値で除した強度比である。表の右欄の平均値nは、上記強度比の7組の平均値である。   The numerical values in FIG. 1, 1004416 is an integrated intensity that appears at a location a for convenience. It means the integrated intensity that is continuous in the order of a, b, and c. The numerical value described in the lower column of the integrated intensity, for example, 0.822 in the lower column of the integrated intensity of c is an intensity ratio obtained by dividing the minimum value of the three consecutive integrated intensity a, b, c by the maximum value. . 0.813 in the lower column of the integrated intensity of d is an intensity ratio obtained by dividing the minimum value of the three consecutive integrated intensity b, c, d by the maximum value. The average value n in the right column of the table is an average value of seven sets of the intensity ratio.

図5において、第1超格子構造部は、平均値nが0.9未満を満たすNo.1〜4となる。   In FIG. 5, the first superlattice structure portion is No. 1 in which the average value n satisfies less than 0.9. 1 to 4.

また、図5において、例えばNo.1のa、b、c、No.2のb、c、d、No.3のd、e、f、No.4のc、d、eは本発明の第2超格子構造部の条件を満たす。
よって、製造例1の活物質は、図5のNo.1〜4に第1〜3超格子構造部を有する。
Further, in FIG. 1, a, b, c, No. 1 2 b, c, d, No. 2 3 d, e, f, No. 3 4 c, d, and e satisfy the conditions of the second superlattice structure of the present invention.
Therefore, the active material of Production Example 1 is No. 1 in FIG. 1-4 have first to third superlattice structures.

(評価例2)
製造例1〜4の活物質の表面をX線光電子分光法で測定し、活物質の表層のNi、Co及びMn組成比を算出した。対照として、LiNi1/3Co1/3Mn1/3そのものの表面をX線光電子分光法で測定し、その表層のNi、Co及びMn組成比を算出した。結果を表1に示す。
(Evaluation example 2)
The surfaces of the active materials in Production Examples 1 to 4 were measured by X-ray photoelectron spectroscopy, and the Ni, Co, and Mn composition ratios of the surface layer of the active material were calculated. As a control, the surface of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 itself was measured by X-ray photoelectron spectroscopy, and the Ni, Co, and Mn composition ratio of the surface layer was calculated. The results are shown in Table 1.

活物質の内部組成比が変化していないことはTEM−EDXで粒子断面方向からの内部組成を分析して確認した。また、このとき、活物質の表層及び内部から得られたMgやPの信号は、TEM−EDX分析の検出限界以下であった。つまり、処理1〜4で得られる活物質の表層は、処理1〜4で添加された化合物などが付着して改質されたのではなく、あらかじめ活物質に含まれる元素の組成が変化することにより改質されたといえる。   It was confirmed by analyzing the internal composition from the particle cross-sectional direction with TEM-EDX that the internal composition ratio of the active material was not changed. At this time, Mg and P signals obtained from the surface layer and the inside of the active material were below the detection limit of the TEM-EDX analysis. In other words, the surface layer of the active material obtained in the treatments 1 to 4 is not modified by the compound added in the treatments 1 to 4 but the composition of the elements contained in the active material is changed in advance. It can be said that it was modified by.

活物質の表層のNi、Co及びMn組成比について各製造例と対照とを比較すると、いずれの製造例においても、Mn組成比が高くなっており、反面、Co組成比が低くなっていることがわかる。   When each production example and the control are compared with respect to the Ni, Co, and Mn composition ratio of the surface layer of the active material, the Mn composition ratio is high in each production example, whereas the Co composition ratio is low. I understand.

(実施例1)
本発明の正極を以下のように作成した。
正極用集電体として厚み20μmのアルミニウム箔を準備した。製造例5の活物質94質量部、導電助剤として3質量部のアセチレンブラック、および結着剤として3質量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混合した。この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、スラリーを作製した。上記アルミニウム箔の表面に上記スラリーをのせ、ドクターブレードを用いてスラリーが膜状になるように塗布した。スラリーを塗布したアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥することで、NMPを揮発により除去し、アルミニウム箔表面に正極活物質層を形成させた。正極活物質層の1平方センチメートルあたりの質量は18mgであった。高抵抗金属化合物として90質量部のLiFePO、導電助剤として5質量部のアセチレンブラック、および結着剤として5質量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混合した。この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドンに分散させて、スラリーを作製した。上記正極活物質層上に上記スラリーをのせ、ドクターブレードを用いてスラリーが膜状になるように塗布した。スラリーを塗布したアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥することで、NMPを揮発により除去し、アルミニウム箔上の正極活物質層上に高抵抗金属化合物層を形成させた。高抵抗金属化合物層の1平方センチメートルあたりの質量は9mgであった。高抵抗金属化合物層と正極活物質層を形成させたアルミニウム箔を、ロ−ルプレス機を用いて圧縮し、アルミニウム箔と各層とを強固に密着接合させた。接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、実施例1の正極を得た。
Example 1
The positive electrode of the present invention was prepared as follows.
An aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared as a positive electrode current collector. 94 parts by mass of the active material of Production Example 5, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry. The slurry was placed on the surface of the aluminum foil, and applied using a doctor blade so that the slurry became a film. The aluminum foil coated with the slurry was dried at 80 ° C. for 20 minutes, whereby NMP was removed by volatilization, and a positive electrode active material layer was formed on the aluminum foil surface. The mass per square centimeter of the positive electrode active material layer was 18 mg. 90 parts by mass of LiFePO 4 as a high resistance metal compound, 5 parts by mass of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a slurry. The slurry was placed on the positive electrode active material layer, and applied using a doctor blade so that the slurry became a film. The aluminum foil coated with the slurry was dried at 80 ° C. for 20 minutes to remove NMP by volatilization, thereby forming a high resistance metal compound layer on the positive electrode active material layer on the aluminum foil. The mass per square centimeter of the high resistance metal compound layer was 9 mg. The aluminum foil on which the high-resistance metal compound layer and the positive electrode active material layer were formed was compressed using a roll press machine, and the aluminum foil and each layer were firmly bonded. The joined product was heated with a vacuum dryer at 120 ° C. for 6 hours, cut into a predetermined shape (rectangular shape of 25 mm × 30 mm), and the positive electrode of Example 1 was obtained.

(比較例1)
正極活物質として、表面改質されていないLiNi5/10Co2/10Mn3/10そのものを用いた以外は、実施例1と同様にして、比較例1の正極を得た。
(Comparative Example 1)
A positive electrode of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that LiNi 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 O 2 itself that was not surface-modified was used as the positive electrode active material.

(比較例2)
正極活物質層の1平方センチメートルあたりの質量を25mgとしたこと、及び、高抵抗金属化合物層を形成させなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2の正極を得た。
(Comparative Example 2)
A positive electrode of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mass per square centimeter of the positive electrode active material layer was 25 mg and that the high resistance metal compound layer was not formed.

(実施例2)
本発明のリチウムイオン二次電池を以下のように作成した。
正極は実施例1のものを用いた。
負極は以下のように作製した。
(Example 2)
The lithium ion secondary battery of the present invention was prepared as follows.
The positive electrode used in Example 1 was used.
The negative electrode was produced as follows.

カーボンコートしたSiO(0.3≦x≦1.6)32質量部、グラファイト50質量部、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)8質量部と、結着剤としてポリアミドイミド(PAI)10質量部とを混合し、この混合物を適量のイオン交換水に分散させてスラリーを作製した。このスラリーを負極用集電体である厚み20μmの銅箔にドクターブレードを用いて膜状になるように塗布し、スラリーを塗布した集電体を乾燥後プレスし、接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、厚さ85μm程度の負極とした。 Carbon-coated SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6) 32 parts by mass, graphite 50 parts by mass, acetylene black (AB) 8 parts by mass as a conductive additive, and polyamide imide (PAI) 10 parts by mass as a binder And the mixture was dispersed in an appropriate amount of ion-exchanged water to prepare a slurry. This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm as a negative electrode current collector so as to form a film using a doctor blade, and the current collector coated with the slurry was dried and pressed. Heated with a vacuum dryer for a time, cut into a predetermined shape (rectangular shape of 25 mm × 30 mm), and made a negative electrode having a thickness of about 85 μm.

上記の正極および負極を用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製作した。詳しくは、正極および負極の間に、セパレータとしてポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造の樹脂膜からなる矩形状シート(27×32mm、厚さ25μm)を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としては、エチレンカーボネート、メチルエチルカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比3:3:4で混合した溶媒にLiPF6を1モル/Lとなるよう溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極および負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネート型リチウムイオン二次電池の外側に延出している。
以上の工程で、実施例2のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
A laminate type lithium ion secondary battery was manufactured using the positive electrode and the negative electrode. Specifically, a rectangular sheet (27 × 32 mm, thickness 25 μm) made of a resin film having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a set of two laminated films, and the three sides were sealed, and then an electrolyte solution was injected into the bag-like laminated film. As the electrolytic solution, a solution in which LiPF 6 was dissolved to 1 mol / L in a solvent in which ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 3: 4 was used. Thereafter, the remaining one side was sealed to obtain a laminate type lithium ion secondary battery in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolyte were sealed. Note that the positive electrode and the negative electrode have a tab that can be electrically connected to the outside, and a part of the tab extends to the outside of the laminated lithium ion secondary battery.
Through the above steps, a laminate type lithium ion secondary battery of Example 2 was produced.

(比較例3)
比較例1の正極を用いた以外は、実施例2と同様にして、比較例3のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 3)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 was produced in the same manner as Example 2 except that the positive electrode of Comparative Example 1 was used.

(比較例4)
比較例2の正極を用いた以外は、実施例2と同様にして、比較例4のラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 4)
A laminated lithium ion secondary battery of Comparative Example 4 was produced in the same manner as Example 2 except that the positive electrode of Comparative Example 2 was used.

(評価例3)
以下の方法で、実施例2、比較例3、4のリチウムイオン二次電池の放電容量を測定し、エネルギー密度を算出した。結果を表2に示す。
(Evaluation example 3)
The discharge capacity of the lithium ion secondary batteries of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4 was measured by the following method, and the energy density was calculated. The results are shown in Table 2.

測定する電池に対し、25℃、0.33Cレート、電圧4.5VでCCCV充電(定電流定電圧充電)し、そして、0.33CレートでCC放電(定電流放電)を行ったときの放電容量を測定した。エネルギー密度は、放電容量と電位を乗じ、電池の体積で除して算出した。   Discharge when the battery to be measured is CCCV charged (constant current constant voltage charge) at 25 ° C., 0.33 C rate, voltage 4.5 V, and CC discharge (constant current discharge) is performed at 0.33 C rate The capacity was measured. The energy density was calculated by multiplying the discharge capacity and potential and dividing by the volume of the battery.

実施例2、比較例3、4のリチウムイオン二次電池につき、以下の釘刺し試験を行い、内部短絡時のリチウムイオン二次電池の表面温度を測定し、電池の様子を観察した。結果を表2に示す。   The lithium ion secondary batteries of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4 were subjected to the following nail penetration test, the surface temperature of the lithium ion secondary battery at the time of internal short circuit was measured, and the state of the battery was observed. The results are shown in Table 2.

リチウムイオン二次電池に対し、4.5Vの電位で安定するまで定電圧充電を行った。充電後のリチウムイオン二次電池を、径20mmの孔を有する拘束板上に配置した。上部に釘が取り付けられたプレス機に拘束板を配置した。釘が拘束板上のリチウムイオン二次電池を貫通して、釘の先端部が拘束板の孔内部に位置するまで、釘を上部から下部に20mm/sec.の速度で移動させた。釘貫通後の電池の表面温度を測定し、電池の様子を、室温、大気条件で観察した。釘貫通後の各電池の表面温度は、いずれも一旦上昇した後に、徐々に低下した。表2には、観測された表面温度のうち、最高温度を記載した。なお、使用した釘の形状は径8mm、先端角度60°であり、釘の材質はJIS G 4051で規定するS45Cであった。   The lithium ion secondary battery was charged at a constant voltage until stabilized at a potential of 4.5V. The lithium ion secondary battery after charging was placed on a restraint plate having a hole with a diameter of 20 mm. A restraint plate was placed on a press machine with a nail attached to the top. Until the nail penetrates the lithium ion secondary battery on the restraining plate and the tip of the nail is located inside the hole of the restraining plate, the nail is 20 mm / sec. Moved at a speed of. The surface temperature of the battery after penetrating the nail was measured, and the state of the battery was observed at room temperature and atmospheric conditions. After the nail penetration, the surface temperature of each battery once increased and then gradually decreased. Table 2 shows the maximum temperature among the observed surface temperatures. The nail used had a diameter of 8 mm and a tip angle of 60 °, and the nail material was S45C defined by JIS G 4051.

表2中、電池から発煙が生じなかった場合は○を記し、電池から発煙が生じた場合は×を記した。 In Table 2, when no smoke was generated from the battery, a mark was given, and when smoke was generated from the battery, a mark was marked.

表2の結果から、高電圧駆動下であっても、表面改質された正極活物質及び高抵抗金属化合物の両者の存在により、内部短絡したリチウムイオン二次電池の熱暴走及びそれに伴う発煙が抑制されたことがわかる。   From the results in Table 2, thermal runaway of the internally short-circuited lithium ion secondary battery and the accompanying smoke generation are caused by the presence of both the surface-modified positive electrode active material and the high resistance metal compound even under high voltage driving. It turns out that it was suppressed.

(参考例1)
参考例1のリチウムイオン二次電池を以下のように製造した。
正極は以下のように作成した。
(Reference Example 1)
The lithium ion secondary battery of Reference Example 1 was produced as follows.
The positive electrode was prepared as follows.

正極用集電体として厚み20μmのアルミニウム箔を準備した。製造例1の活物質を94質量部、導電助剤として3質量部のアセチレンブラック、および結着剤として3質量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混合した。この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、スラリーを作製した。上記アルミニウム箔の表面に上記スラリーをのせ、ドクターブレードを用いてスラリーが膜状になるように塗布した。スラリーを塗布したアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥することで、NMPを揮発により除去し、アルミニウム箔表面に活物質層を形成させた。表面に活物質層を形成させたアルミニウム箔を、ロ−ルプレス機を用いて圧縮し、アルミニウム箔と活物質層とを強固に密着接合させた。接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、正極を得た。   An aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared as a positive electrode current collector. 94 parts by mass of the active material of Production Example 1, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry. The slurry was placed on the surface of the aluminum foil, and applied using a doctor blade so that the slurry became a film. The aluminum foil coated with the slurry was dried at 80 ° C. for 20 minutes, thereby removing NMP by volatilization and forming an active material layer on the surface of the aluminum foil. The aluminum foil having the active material layer formed on the surface was compressed using a roll press machine, and the aluminum foil and the active material layer were firmly bonded. The joined product was heated with a vacuum dryer at 120 ° C. for 6 hours and cut into a predetermined shape (rectangular shape of 25 mm × 30 mm) to obtain a positive electrode.

負極は以下のように作製した。
グラファイト97質量部と、導電助剤としてKB1質量部と、結着剤としてスチレン−ブタジエンゴム(SBR)1質量部及びカルボキシメチルセルロース(CMC)1質量部とを混合し、この混合物を適量のイオン交換水に分散させてスラリーを作製した。このスラリーを負極用集電体である厚み20μmの銅箔にドクターブレードを用いて膜状になるように塗布し、スラリーを塗布した集電体を乾燥後プレスし、接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、厚さ85μm程度の負極とした。
The negative electrode was produced as follows.
97 parts by mass of graphite, 1 part by mass of KB as a conductive additive, 1 part by mass of styrene-butadiene rubber (SBR) and 1 part by mass of carboxymethyl cellulose (CMC) as a binder are mixed, and this mixture is subjected to an appropriate amount of ion exchange. A slurry was prepared by dispersing in water. This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm as a negative electrode current collector so as to form a film using a doctor blade, and the current collector coated with the slurry was dried and pressed. Heated with a vacuum dryer for a time, cut into a predetermined shape (rectangular shape of 25 mm × 30 mm), and made a negative electrode having a thickness of about 85 μm.

上記の正極および負極を用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製作した。詳しくは、正極および負極の間に、セパレータとしてポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造の樹脂膜からなる矩形状シート(27×32mm、厚さ25μm)を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)をEC:DEC=3:7(体積比)で混合した溶媒にLiPF6を1モル/Lとなるよう溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉されたラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極および負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネート型リチウムイオン二次電池の外側に延出している。
以上の工程で、参考例1のリチウムイオン二次電池を作製した。
A laminate type lithium ion secondary battery was manufactured using the positive electrode and the negative electrode. Specifically, a rectangular sheet (27 × 32 mm, thickness 25 μm) made of a resin film having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode plate group. The electrode plate group was covered with a set of two laminated films, and the three sides were sealed, and then an electrolyte solution was injected into the bag-like laminated film. As the electrolytic solution, a solution in which LiPF 6 was dissolved at 1 mol / L in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) at EC: DEC = 3: 7 (volume ratio) was used. Thereafter, the remaining one side was sealed to obtain a laminate type lithium ion secondary battery in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolyte were sealed. Note that the positive electrode and the negative electrode have a tab that can be electrically connected to the outside, and a part of the tab extends to the outside of the laminated lithium ion secondary battery.
Through the above steps, the lithium ion secondary battery of Reference Example 1 was produced.

(参考例2)
製造例2の活物質を用いた以外は、参考例1と同様の方法で、参考例2のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Reference Example 2)
A lithium ion secondary battery of Reference Example 2 was produced in the same manner as Reference Example 1, except that the active material of Production Example 2 was used.

(参考例3)
製造例3の活物質を用いた以外は、参考例1と同様の方法で、参考例3のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Reference Example 3)
A lithium ion secondary battery of Reference Example 3 was produced in the same manner as Reference Example 1, except that the active material of Production Example 3 was used.

(参考例4)
製造例4の活物質を用いた以外は、参考例1と同様の方法で、参考例4のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Reference Example 4)
A lithium ion secondary battery of Reference Example 4 was produced in the same manner as Reference Example 1 except that the active material of Production Example 4 was used.

(参考比較例1)
活物質にLiNi1/3Co1/3Mn1/3そのものを用いた以外は、参考例1と同様の方法で、ラミネート型リチウムイオン二次電池を作製した。
(Reference Comparative Example 1)
A laminated lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 itself was used as the active material.

(評価例4)
参考例1〜4、参考比較例1のラミネート型リチウムイオン二次電池の初期容量を測定した。測定する電池に対し、25℃、0.33Cレート、電圧4.5VでCCCV充電(定電流定電圧充電)し、そして、電圧3.0V、0.33CレートでCC放電(定電流放電)を行ったときの放電容量を測定し、これを初期容量とした。
(Evaluation example 4)
The initial capacities of the laminated lithium ion secondary batteries of Reference Examples 1 to 4 and Reference Comparative Example 1 were measured. CCCV charge (constant current constant voltage charge) at 25 ° C, 0.33C rate, voltage 4.5V, and CC discharge (constant current discharge) at voltage 3.0V, 0.33C rate. The discharge capacity when measured was measured and used as the initial capacity.

さらに、55℃、1Cレート、電圧4.5VでCCCV充電(定電流定電圧充電)を行い、2.5時間保持後、電圧3.0V、0.33CレートでCC放電(定電流放電)を行う4.5V−3.0Vの充放電サイクルを、測定する電池に対して25サイクル行い、その後、0.33Cレートでの放電容量を測定して、容量維持率を算出した。
容量維持率(%)は以下の式で求めた。
容量維持率(%)=サイクル後容量/初期容量×100
なお、例えば1時間で放電する電流レートを1Cという。
Furthermore, CCCV charge (constant current constant voltage charge) is performed at 55 ° C., 1C rate, voltage 4.5V, and after 2.5 hours, CC discharge (constant current discharge) is performed at voltage 3.0V, 0.33C rate. The 4.5V-3.0V charge / discharge cycle to be performed was performed 25 times on the battery to be measured, and then the discharge capacity at the 0.33C rate was measured to calculate the capacity retention rate.
The capacity retention rate (%) was obtained by the following formula.
Capacity maintenance rate (%) = capacity after cycle / initial capacity × 100
For example, the current rate for discharging in 1 hour is referred to as 1C.

活物質の表層のNi、Co及びMn組成比、初期容量、25サイクル後の容量、並びに容量維持率の結果を表3に示す。   Table 3 shows the results of the composition ratio of Ni, Co and Mn on the surface layer of the active material, the initial capacity, the capacity after 25 cycles, and the capacity retention ratio.

容量維持率について各参考例と参考比較例とを比較すると、いずれの参考例においても、参考比較例よりも容量維持率が格段に向上していることがわかる。   Comparing each reference example and the reference comparative example with respect to the capacity retention rate, it can be seen that the capacity retention rate is remarkably improved as compared with the reference comparative example in any reference example.

これらの結果から、活物質の表層のMn組成比を、元の(又は内部の)活物質のMn組成比よりも高くすることで、良好な容量維持率を示す活物質になるといえる。   From these results, it can be said that when the Mn composition ratio of the surface layer of the active material is made higher than the Mn composition ratio of the original (or internal) active material, the active material exhibits a good capacity retention rate.

Mn組成比(d2)に着目して考察する。
参考例におけるMn組成比(d2)と容量維持率との関係についてみると、容量維持率が良好な順に、d2=0.62の参考例2、d2=0.47の参考例1、d2=0.38の参考例3、d2=0.44の参考例4となる。ここで、参考例1および2の容量維持率は著しく優れている。よって、Mn組成比0.47〜0.62付近により好適な容量維持率が得られるMn組成比(d2)が存在すると推定される。
参考例におけるd2と初期容量との関係についてみると、初期容量が高い順に、d2=0.47の参考例1、d2=0.44の参考例4、d2=0.38の参考例3、d2=0.62の参考例2となる。ここで、参考例1の初期容量が著しく優れている。よって、d2=0.47付近により好適な初期容量が得られるMn組成比(d2)が存在すると推定される。
容量維持率と初期容量を総合して考察すると、d2は0.47付近が最適といえる。
Consideration is made by paying attention to the Mn composition ratio (d2).
Regarding the relationship between the Mn composition ratio (d2) and the capacity retention ratio in the reference example, Reference Example 2 in which d2 = 0.62, Reference Example 1 in which d2 = 0.47, d2 = Reference Example 3 is 0.38, and Reference Example 4 is d2 = 0.44. Here, the capacity retention rates of Reference Examples 1 and 2 are remarkably excellent. Therefore, it is presumed that there is a Mn composition ratio (d2) at which a suitable capacity retention ratio is obtained in the vicinity of the Mn composition ratio of 0.47 to 0.62.
Regarding the relationship between d2 and the initial capacity in the reference example, in order of increasing initial capacity, Reference Example 1 with d2 = 0.47, Reference Example 4 with d2 = 0.44, Reference Example 3 with d2 = 0.38, Reference example 2 in which d2 = 0.62 is obtained. Here, the initial capacity of Reference Example 1 is remarkably excellent. Therefore, it is presumed that there is a Mn composition ratio (d2) at which a suitable initial capacity can be obtained near d2 = 0.47.
Considering the capacity retention rate and the initial capacity together, it can be said that d2 is optimally around 0.47.

Co組成比(c2)に着目して考察する。
参考例におけるCo組成比(c2)と容量維持率との関係についてみると、容量維持率が良好な順に、c2=0.10の参考例2、c2=0.21の参考例1、c2=0.17の参考例3、c2=0.25の参考例4となる。ここで、参考例1および2の容量維持率は著しく優れている。よって、Co組成比0.10〜0.21付近により好適な容量維持率が得られるCo組成比(c2)が存在すると推定される。
Consideration is made by paying attention to the Co composition ratio (c2).
Regarding the relationship between the Co composition ratio (c2) and the capacity retention ratio in the reference example, the reference example 2 in which c2 = 0.10, the reference example 1 in which c2 = 0.21, and the c2 = Reference Example 3 of 0.17 and Reference Example 4 of c2 = 0.25 are obtained. Here, the capacity retention rates of Reference Examples 1 and 2 are remarkably excellent. Therefore, it is presumed that there is a Co composition ratio (c2) at which a suitable capacity retention ratio is obtained near the Co composition ratio of 0.10 to 0.21.

参考例におけるc2と初期容量との関係についてみると、初期容量が高い順に、c2=0.21の参考例1、c2=0.25の参考例4、c2=0.17の参考例3、c2=0.10の参考例2となる。ここで、参考例1の初期容量が著しく優れている。よって、c2=0.21付近により好適な初期容量が得られるCo組成比(c2)が存在すると推定される。
容量維持率と初期容量を総合して考察すると、c2は0.21付近が最適といえる。
Regarding the relationship between c2 and the initial capacity in the reference example, Reference Example 1 with c2 = 0.21, Reference Example 4 with c2 = 0.25, Reference Example 3 with c2 = 0.17 in descending order of initial capacity, Reference Example 2 in which c2 = 0.10 is obtained. Here, the initial capacity of Reference Example 1 is remarkably excellent. Therefore, it is presumed that there is a Co composition ratio (c2) in which a suitable initial capacity can be obtained near c2 = 0.21.
Considering the capacity retention rate and the initial capacity together, it can be said that c2 is optimally around 0.21.

Ni組成比(b2)に着目して考察する。
Ni組成比(b2)と容量維持率との関係についてみると、元の活物質のNi組成比(b)と比較して高くなる場合(参考例3)も、低くなる場合(参考例1、2、4)もいずれも良好な容量維持率を示した。よって、Ni組成比の変化は容量維持率に特段の影響を与えていないといえる。
Consideration is made by paying attention to the Ni composition ratio (b2).
As for the relationship between the Ni composition ratio (b2) and the capacity retention rate, the case where the ratio is higher than the Ni composition ratio (b) of the original active material (Reference Example 3) is also lower (Reference Example 1, Both 2 and 4) showed good capacity retention rates. Therefore, it can be said that the change in the Ni composition ratio does not particularly affect the capacity retention rate.

参考例におけるNi組成比(b2)と初期容量との関係についてみると、初期容量が高い順に、b2=0.32の参考例1、b2=0.31の参考例4、b2=0.45の参考例3、b2=0.28の参考例2となる。よって、b2=0.32付近により好適な初期容量が得られるNi組成比(b2)が存在すること、又は、Ni組成比(b2)については元の組成比(b)との変化が少ないほうが好適な初期容量を示すことが推定される。   Regarding the relationship between the Ni composition ratio (b2) and the initial capacity in the reference example, Reference Example 1 in which b2 = 0.32, Reference Example 4 in which b2 = 0.31, and b2 = 0.45 in descending order of initial capacity. Reference Example 3 in this example, and Reference Example 2 in which b2 = 0.28. Therefore, there is a Ni composition ratio (b2) at which a suitable initial capacity can be obtained in the vicinity of b2 = 0.32, or the Ni composition ratio (b2) is less changed from the original composition ratio (b). It is estimated to show a suitable initial capacity.

これらの試験結果は、活物質におけるMnの「Li充放電反応時に最も不活性であり、活物質内にMn含有量が多いほど容量が低下するが、反面、活物質内にMn含有量が多いほど安定性に優れる。」との特性と矛盾しない。したがって、参考例で示した結果は、実際に用いたLiNi1/3Co1/3Mn1/3のみならず、一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表される材料すべてにわたり妥当すると考えられる。 These test results show that Mn in the active material is most inactive during Li charge / discharge reaction, and the capacity decreases as the Mn content increases in the active material, but on the other hand, the Mn content in the active material increases. It is not inconsistent with the characteristic that it is excellent in stability. Therefore, the results shown in Reference example, not only the actually LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 was used, the general formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0. 2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, It is considered to be valid over all materials represented by at least one element selected from Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2.1).

表面改質された活物質を用いたリチウムイオン二次電池が、良好な容量維持率を示したとの上記結果から、該二次電池はサイクル特性に優れていることが確認された。また、表面改質された活物質が4.5Vという高電位駆動条件でも好適に容量を維持できることも確認された。そして、参考例及び参考比較例の結果及び考察から、高マンガン部を表層に有する活物質と、これを用いたリチウムイオン二次電池における容量維持率との関係が明らかになった。すなわち、活物質が高マンガン部を表層に有することにより、容量維持率が好適に保たれることが裏付けられ、さらに、より好適な容量維持率を示す高マンガン部のNi、Co、Mn組成比も推定できることが明らかになった。また、表面改質された活物質の高マンガン部において、初期容量が好適なNi、Co、Mn組成比を推定できることも明らかになった。   From the above results that the lithium ion secondary battery using the surface-modified active material showed a good capacity retention rate, it was confirmed that the secondary battery was excellent in cycle characteristics. It was also confirmed that the surface-modified active material can maintain its capacity even under a high potential driving condition of 4.5V. From the results and discussion of the reference examples and reference comparative examples, the relationship between the active material having a high manganese portion in the surface layer and the capacity retention rate in the lithium ion secondary battery using the same was clarified. That is, it is supported that the active material has a high manganese part in the surface layer, so that the capacity retention rate is suitably maintained, and further, the Ni, Co, and Mn composition ratio of the high manganese part exhibiting a more preferable capacity maintenance rate It became clear that can also be estimated. It was also revealed that the Ni, Co, and Mn composition ratios with suitable initial capacities can be estimated in the high manganese portion of the surface-modified active material.

また、表面改質された活物質においては、第1〜3超格子構造部の存在により、電解質に直接に接する活物質表層の安定性が向上し、活物質の劣化が抑制されたといえる。   In addition, in the surface-modified active material, it can be said that the presence of the first to third superlattice structures improves the stability of the active material surface layer in direct contact with the electrolyte and suppresses the deterioration of the active material.

1:正極集電体、2:正極活物質層、3:高抵抗金属化合物層、4:セパレータ、5:負極活物質層、6:負極集電体、7:リチウムイオン二次電池   1: positive electrode current collector, 2: positive electrode active material layer, 3: high resistance metal compound layer, 4: separator, 5: negative electrode active material layer, 6: negative electrode current collector, 7: lithium ion secondary battery

Claims (7)

層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、前記層状岩塩構造の同一3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度のうちの最小値をその最大値で除した強度比を7組算出した場合に、該7組の強度比の平均値nが0.9未満である第1超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする正極。 General formula of layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, At least one element selected from Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2 .1) and is the minimum of the integral intensities of three consecutive high-angle scattering annular dark field scanning transmission electron microscope images obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation A positive electrode active material having a first superlattice structure portion on the surface layer, where an average value n of the seven strength ratios is less than 0.9 when seven strength ratios obtained by dividing the value by the maximum value are calculated; and A positive electrode comprising a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material. 層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、前記層状岩塩構造の同一3bサイトを<1−100>方位から観察して得られる任意の連続する3つの高角度散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像の積分強度が順にp1、p2、q(0.9×p1≦p2≦1.1×p1、qはp1≦p2の場合、q<0.9×p2であり、p2≦p1の場合、q<0.9×p1)で表される第2超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする正極。 General formula of layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, At least one element selected from Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2 .1), and the integrated intensities of any three consecutive high-angle scattering annular dark-field scanning transmission electron microscope images obtained by observing the same 3b site of the layered rock salt structure from the <1-100> orientation are sequentially p1, p2, q (0.9 × p1 ≦ p2 ≦ 1.1 × p1, q is q <0.9 × p2 when p1 ≦ p2, and q <0.9 × when p2 ≦ p1 a positive electrode active material having a second superlattice structure portion represented by p1) as a surface layer, and a high resistance having higher resistance than the positive electrode active material A positive electrode comprising an antimetal compound. 層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、請求項1に記載の第1超格子構造部の条件及び請求項2に記載の第2超格子構造部の条件をともに満足する第3超格子構造部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする正極。 General formula of layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, At least one element selected from Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2 .1) having a third superlattice structure portion on the surface layer that satisfies both the conditions of the first superlattice structure portion according to claim 1 and the second superlattice structure portion according to claim 2 A positive electrode comprising a positive electrode active material and a high-resistance metal compound having higher resistance than the positive electrode active material. 層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦1.2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦2.1)で表され、少なくともNi、Co及びMnを含み、Ni、Co及びMnの組成比がNi:Co:Mn=b2:c2:d2(ただし、b2+c2+d2=1、0<b2<1、0<c2<c、d<d2<1)で表される高マンガン部を表層に有する正極活物質、及び、該正極活物質よりも抵抗が高い高抵抗金属化合物を含むことを特徴とする正極。 General formula of layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 1.2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, At least one element selected from Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, 1.7 ≦ f ≦ 2 .1) and contains at least Ni, Co and Mn, and the composition ratio of Ni, Co and Mn is Ni: Co: Mn = b2: c2: d2 (where b2 + c2 + d2 = 1, 0 <b2 <1, 0 A positive electrode comprising: a positive electrode active material having a high manganese portion represented by <c2 <c, d <d2 <1) in a surface layer; and a high-resistance metal compound having a higher resistance than the positive electrode active material. 前記高抵抗金属化合物が、ケイ酸遷移金属リチウム塩及び/又はリン酸遷移金属リチウム塩である請求項1〜のいずれかに記載の正極。 The positive electrode according to any one of claims 1 to 4 , wherein the high-resistance metal compound is a lithium silicate transition metal lithium salt and / or a lithium phosphate transition metal lithium salt. 前記高抵抗金属化合物が、LiMSiO(Mは遷移元素から選択される単独又は複数の元素である。)及び/又はLiMPO(Mは遷移元素から選択される単独又は複数の元素である。)である請求項1〜のいずれかに記載の正極。 The high resistance metal compound is Li 2 MSiO 4 (M is one or more elements selected from transition elements) and / or LiMPO 4 (M is one or more elements selected from transition elements). The positive electrode according to any one of claims 1 to 5 . 請求項1〜のいずれかに記載の正極を備えたリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery provided with the positive electrode in any one of Claims 1-6 .
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