JP6236956B2 - Positive electrode active material, positive electrode, lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery - Google Patents
Positive electrode active material, positive electrode, lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP6236956B2 JP6236956B2 JP2013152761A JP2013152761A JP6236956B2 JP 6236956 B2 JP6236956 B2 JP 6236956B2 JP 2013152761 A JP2013152761 A JP 2013152761A JP 2013152761 A JP2013152761 A JP 2013152761A JP 6236956 B2 JP6236956 B2 JP 6236956B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- electrode active
- hours
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
本発明は、正極活物質、正極並びにリチウムイオン二次電池及びナトリウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material, a positive electrode, a lithium ion secondary battery, and a sodium ion secondary battery.
従来、リチウムイオン二次電池の正極材料(正極活物質)としてLiCoO2やLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等の層状化合物やLiMn2O4等のスピネル化合物が用いられてきた。近年では、LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiVOPO4、Li3V2(PO4)3、Li4VO(PO4)2等のリン酸系正極材料の化合物が注目されている。これらの正極材料は高温での熱安定性が高く、安全性が高いことが知られている。特にこれらの正極材料の中で、Li4VO(PO4)2は理論容量が377mAh/gと非常に高いが、この正極材料を用いたリチウムイオン二次電池においては、実容量が70mAh/g以下であり、十分な可逆容量が得られていない(非特許文献1)。 Conventionally, a layered compound such as LiCoO 2 or LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 or a spinel compound such as LiMn 2 O 4 has been used as a positive electrode material (positive electrode active material) of a lithium ion secondary battery. It was. In recent years, compounds of phosphoric acid positive electrode materials such as LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiVOPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , and Li 4 VO (PO 4 ) 2 have attracted attention. . These positive electrode materials are known to have high thermal stability at high temperatures and high safety. Among these positive electrode materials, in particular, Li 4 VO (PO 4 ) 2 has a very high theoretical capacity of 377 mAh / g, but in a lithium ion secondary battery using this positive electrode material, the actual capacity is 70 mAh / g. It is as follows and sufficient reversible capacity is not obtained (nonpatent literature 1).
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池の十分な充放電容量を得ることが可能な正極活物質、正極及びリチウムイオン二次電池、又はナトリ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 the above-mentioned problems of the prior art, and is capable of obtaining a sufficient charge / discharge capacity of a lithium ion secondary battery, a positive electrode and a lithium ion secondary battery, or sodium. An object is to provide an ion secondary battery.
上記目的を達成するために、本発明に係る正極活物質は、Li5−xVO(PO4)2(0≦x<5)で表される化合物であり、CuのKα線を用いたX線回折測定において、回折角2θが12〜16°の範囲に現れるピーク強度をA1とし、回折角2θが19〜23°の範囲に現れるピーク強度をB1としたとき、B1/A1が0.6〜8.0であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a positive electrode active material according to the present invention is a compound represented by Li 5-x VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ x <5), and X using Cu Kα rays. in ray diffraction measurement, when a peak intensity appearing in the range diffraction angle 2θ of 12 to 16 ° and a 1, and a peak intensity appearing in the range of diffraction angle 2θ is 19 to 23 ° and B 1, B 1 / a 1 Is 0.6 to 8.0.
かかる正極活物質によれば、十分な充放電容量を得ることができる。かかる正極活物質では、リチウムの挿入脱離がし易い構造である為、充放電容量が増大する。 According to such a positive electrode active material, a sufficient charge / discharge capacity can be obtained. Since such a positive electrode active material has a structure in which lithium is easily inserted and extracted, the charge / discharge capacity is increased.
また、本発明に係る正極活物質は、M5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)で表される化合物であり、CuのKα線を用いたX線回折測定において、回折角2θが12〜16°の範囲に現れるピーク強度をA2とし、回折角2θが19〜23°の範囲に現れるピーク強度をB2としたとき、B2/A2が0.6〜8.0であることを特徴とする。 The positive electrode active material according to the present invention is M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ y−z <5, M = Li, Na). In the X-ray diffraction measurement using Cu Kα ray, the peak intensity appearing in the range of 12 to 16 ° is A 2 and the diffraction angle 2θ is in the range of 19 to 23 °. B 2 / A 2 is 0.6 to 8.0, where B 2 is the peak intensity appearing in FIG.
かかる正極活物質によれば、十分な充放電容量を得ることができる。かかる正極活物質では、リチウム及びナトリウムの挿入脱離がし易い構造である為、充放電容量が増大する。 According to such a positive electrode active material, a sufficient charge / discharge capacity can be obtained. Since such a positive electrode active material has a structure in which lithium and sodium can be easily inserted and extracted, the charge / discharge capacity is increased.
本発明によれば、十分な充放電容量を得ることができる正極活物質、それを用いた正極並びにリチウムイオン二次電池及びナトリウムイオン二次電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positive electrode active material which can obtain sufficient charging / discharging capacity | capacitance, the positive electrode using the same, a lithium ion secondary battery, and a sodium ion secondary battery can be provided.
<第1実施形態>
(正極活物質)
第1実施形態の正極活物質(以下、「活物質」ということがある。)は、Li5−xVO(PO4)2(0≦x<5)で表される化合物であり、CuのKα線を用いたX線回折測定において、測定条件をCuKα1=1.540562Å、CuKα2=1.544398Å、CuKα2除去なし、管電圧40kV、管電流40mA、発散スリット1/2°、発散縦制限スリット10mm、スキャンスピード5.0°/min、サンプリング幅0.01°としたときの、回折角2θが12〜16°の範囲に現れるピーク強度の最大値をA1とし、回折角2θが19〜23°の範囲に現れるピーク強度の最大値をB1としたとき、B1/A1が0.6〜8.0である。なお、集中法光学系を用いたX線回折測定においては、測定される試料は、板状・針状等の粒子形状に由来する選択配向の影響を抑制する為、非晶質を混合したり、非晶質有機物をスプレーコートしたり等により、作製する必要がある。
<First Embodiment>
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material of the first embodiment (hereinafter also referred to as “active material”) is a compound represented by Li 5-x VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ x <5), and is made of Cu. in X-ray diffraction measurement using a Kα line, the measurement conditions CuKα 1 = 1.540562Å, CuKα 2 = 1.544398Å, CuKα 2 without removal, tube voltage 40 kV, tube current 40 mA, divergence slit 1/2 °, diverging vertical limiting
正極活物質において、理論容量が377mAh/gと高く、B1/A1が0.6〜8.0であると、リチウムイオン二次電池の正極に用いた場合に、リチウムの挿入脱離がし易い構造となり、充放電容量が向上する。 In the positive electrode active material, when the theoretical capacity is as high as 377 mAh / g and B 1 / A 1 is 0.6 to 8.0, when it is used for the positive electrode of a lithium ion secondary battery, the insertion and desorption of lithium is not It becomes the structure which is easy to do, and charging / discharging capacity improves.
B1/A1は、1.2〜4.1であることがより好ましく、1.6〜3.1であることがさらに好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池の正極に用いた場合に、リチウムイオンの挿入脱離がより容易になり、充放電容量が向上する。 B 1 / A 1 is more preferably 1.2 to 4.1, and still more preferably 1.6 to 3.1. Thereby, when it uses for the positive electrode of a lithium ion secondary battery, insertion / extraction of lithium ion becomes easier, and charge / discharge capacity improves.
正極活物質において、xの値は1〜4であることが好ましく、1.6〜3.5であることがより好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池の正極に用いた場合に、リチウムイオンの挿入脱離がより容易になり、充放電容量が向上する。 In the positive electrode active material, the value of x is preferably 1 to 4, and more preferably 1.6 to 3.5. Thereby, when it uses for the positive electrode of a lithium ion secondary battery, insertion / extraction of lithium ion becomes easier, and charge / discharge capacity improves.
リチウムイオン二次電池として使用する際、負極にはLi金属や、通常使用する負極にLiを含有させたものを使用することにより、よりVの価数が変化し、充放電容量が大きくなる。 When used as a lithium ion secondary battery, the valence of V is further changed and the charge / discharge capacity is increased by using Li metal for the negative electrode or a commonly used negative electrode containing Li.
正極活物質において、結晶構造中のLi、V、Pを他の元素で置換することにより、充放電容量を制御することや、結晶構造を安定化させることも可能である。 In the positive electrode active material, by substituting Li, V, and P in the crystal structure with other elements, the charge / discharge capacity can be controlled and the crystal structure can be stabilized.
この場合、Liを置換する元素の具体例としては、H、Na、K、Mg、Ca、Ti、Zr、及びNbよりなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。また、Vを置換する元素の具体例としては、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Sc、Y、Ta、Al、Fe、Co、Ga、Bi、Sn、Cr、Cu、Zn、Mg、Ti、Ge、Ta、Mo、W、Nb、Ni、Mn及びBよりなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。また、Pを置換する元素の具体例としては、V、Si、N、S、及びGeよりなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。 In this case, specific examples of the element substituting for Li include one or more selected from the group consisting of H, Na, K, Mg, Ca, Ti, Zr, and Nb. Specific examples of elements that substitute V are Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Sc, Y, Ta, Al, Fe, Co, Ga, Bi, Sn, Cr, Cu, Zn, Mg , Ti, Ge, Ta, Mo, W, Nb, Ni, Mn, and one or more selected from the group consisting of B and B. Specific examples of the element that substitutes P include one or more selected from the group consisting of V, Si, N, S, and Ge.
これらの元素の置換量は、あまりに大きいと電池容量が低下し過ぎる為、置換前のLi、V、Pに対してそれぞれ通常0.5以下、好ましくは0.2以下、さらに好ましくは0.1以下のモル比の範囲内で置換できる。 If the amount of substitution of these elements is too large, the battery capacity will be too low. Therefore, it is usually 0.5 or less, preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less with respect to Li, V and P before substitution. Substitution can be made within the following molar ratio range.
(正極活物質の製造方法)
以下では、第1実施形態に係る活物質の製造方法について説明する。本実施形態に係る活物質の製造方法によれば、上述した本実施形態に係る活物質を形成することが可能となる。
(Method for producing positive electrode active material)
Below, the manufacturing method of the active material which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. According to the method for producing an active material according to the present embodiment, the active material according to the present embodiment described above can be formed.
<還流工程>
本実施形態に係る活物質の製造方法は、以下の還流工程を備える。まず、後述するリン酸源、バナジウム源、リチウム源、及びアルコールを投入して、これらが分散した混合物(水溶液)を調製する。
<Reflux process>
The manufacturing method of the active material according to the present embodiment includes the following reflux process. First, a phosphoric acid source, a vanadium source, a lithium source, and an alcohol described later are added to prepare a mixture (aqueous solution) in which these are dispersed.
リン酸源としては、例えば、H3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4及びLi3PO4からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 As the phosphoric acid source, for example, at least one selected from the group consisting of H 3 PO 4 , NH 4 H 2 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 and Li 3 PO 4 can be used.
バナジウム源としては、例えば、V2O5及びNH4VO3からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 As the vanadium source, for example, at least one selected from the group consisting of V 2 O 5 and NH 4 VO 3 can be used.
リチウム源としては、例えば、LiBr、LiF、LiNO3、Li2CO3、LiOH、LiCl、Li2SO4及びCH3COOLiからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 As the lithium source, for example, at least one selected from the group consisting of LiBr, LiF, LiNO 3 , Li 2 CO 3 , LiOH, LiCl, Li 2 SO 4 and CH 3 COOLi can be used.
なお、二種以上のリン酸源、二種以上のバナジウム源、又は二種以上のリチウム源を併用してもよい。 Two or more phosphate sources, two or more vanadium sources, or two or more lithium sources may be used in combination.
アルコール源としては、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、2−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−1ペンタノール、4−メチル−1ペンタノール、2−メチル−2ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−メチル−3−ペンタノール3−メチル−3−ペンタノール、2,2−ジメチル−1−ブタノール、2,3−ジメチル−1−ブタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、3,3−ジメチル−2−ブタノール、からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 Examples of the alcohol source include ethanol, methanol, propanol, butanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, 2-methyl-1-pentanol, 3- Methyl-1 pentanol, 4-methyl-1 pentanol, 2-methyl-2 pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-3-pentanol 3- Methyl-3-pentanol, 2,2-dimethyl-1-butanol, 2,3-dimethyl-1-butanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, 2,3-dimethyl-2-butanol, 3,3 At least one selected from the group consisting of -dimethyl-2-butanol can be used.
還流工程では還元剤を投入してもよい。還元剤としては、例えば、ヒドラジン、アスコルビン酸、クエン酸、酒石酸、又は過酸化水素の少なくともいずれかを用いることができる。 In the refluxing step, a reducing agent may be added. As the reducing agent, for example, hydrazine, ascorbic acid, citric acid, tartaric acid, or hydrogen peroxide can be used.
還流工程において加熱する時間は、混合物の量に応じて適宜調整すればよい。 What is necessary is just to adjust suitably the time heated in a recirculation | reflux process according to the quantity of a mixture.
還流工程では、混合物を好ましくは100〜250℃、より好ましくは120〜200℃に加熱する。混合物の加熱温度が高いほど、結晶成長が促進され、粒径が大きいLi5−xVO(PO4)2型結晶を得易くなる。 In the refluxing step, the mixture is preferably heated to 100 to 250 ° C, more preferably 120 to 200 ° C. The higher the heating temperature of the mixture, the more the crystal growth is promoted, and it becomes easier to obtain a Li 5-x VO (PO 4 ) 2 type crystal having a large particle size.
<熱処理工程>
本実施形態に係る活物質の製造方法は、還流工程後に混合物を更に加熱する熱処理工程を備えていてもよい。熱処理工程によって、還流工程で反応しなかったリチウム源、リン酸源及びバナジウム源の反応を進行させたり、還流工程で生成したLi5−xVO(PO4)2の結晶成長を促進したりすることができる。その結果、Li5−xVO(PO4)2の容量密度が向上し、それを用いた電池の放電容量やレート特性が向上する傾向がある。
<Heat treatment process>
The method for producing an active material according to the present embodiment may include a heat treatment step for further heating the mixture after the reflux step. By the heat treatment step, the reaction of the lithium source, the phosphate source and the vanadium source that did not react in the reflux step proceeds, or the crystal growth of Li 5-x VO (PO 4 ) 2 generated in the reflux step is promoted. be able to. As a result, the capacity density of Li 5-x VO (PO 4 ) 2 is improved, and the discharge capacity and rate characteristics of a battery using the same tend to be improved.
熱処理工程では、混合物を250〜600℃の熱処理温度で加熱することが好ましい。熱処理温度が低過ぎる場合、Li5−xVO(PO4)2の結晶成長度が小さく、その容量密度の向上度が小さくなる傾向がある。熱処理温度が高過ぎる場合、Li5−xVO(PO4)2の成長が過剰に進み、Li5−xVO(PO4)2の粒径が増加する傾向がある。その結果、活物質におけるリチウムの拡散が遅くなり、活物質の容量密度の向上度が小さくなる傾向がある。熱処理温度を上記の範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制できる。 In the heat treatment step, the mixture is preferably heated at a heat treatment temperature of 250 to 600 ° C. When the heat treatment temperature is too low, the crystal growth degree of Li 5-x VO (PO 4 ) 2 tends to be small and the capacity density improvement tends to be small. If the heat treatment temperature is too high, Li 5-x VO (PO 4 ) 2 growth proceeds excessively, the particle size of the Li 5-x VO (PO 4 ) 2 tends to increase. As a result, the diffusion of lithium in the active material is slow, and the improvement in the capacity density of the active material tends to be small. By setting the heat treatment temperature within the above range, these tendencies can be suppressed.
混合物の熱処理時間は、3〜20時間が好ましい。また、混合物の熱処理雰囲気は、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、又は空気雰囲気が好ましい。 The heat treatment time of the mixture is preferably 3 to 20 hours. The heat treatment atmosphere of the mixture is preferably a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or an air atmosphere.
なお、還流工程で得られる混合物を、熱処理工程で加熱する前に60〜150℃程度で1〜30時間程度、予熱してもよい。予熱により、混合物が粉体となり、混合物から余計な水分や有機溶媒が除去される。その結果、熱処理工程においてLi5−xVO(PO4)2に不純物が取り込まれることを防ぎ、粒子形状を均一化することが可能となる。 In addition, you may preheat the mixture obtained at a recirculation | reflux process at about 60-150 degreeC for about 1 to 30 hours before heating at a heat treatment process. By preheating, the mixture becomes powder, and excess water and organic solvent are removed from the mixture. As a result, it is possible to prevent impurities from being taken into Li 5-x VO (PO 4 ) 2 in the heat treatment step and to make the particle shape uniform.
上述した原料組成、還流工程または熱処理工程における熱処理温度、熱処理時間、熱処理雰囲気を制御することにより回折角2θのB1/A1を調整することができる。 B 1 / A 1 of the diffraction angle 2θ can be adjusted by controlling the raw material composition, the heat treatment temperature, the heat treatment time, and the heat treatment atmosphere in the reflux process or the heat treatment process.
以上、本発明に係る活物質の製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although suitable one Embodiment of the manufacturing method of the active material which concerns on this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment.
(リチウムイオン二次電池)
続いて、本実施形態に係る電極、及びリチウムイオン二次電池について図1を参照して簡単に説明する。
(Lithium ion secondary battery)
Next, the electrode and the lithium ion secondary battery according to this embodiment will be briefly described with reference to FIG.
リチウムイオン二次電池100は、主として、発電要素30、発電要素30を密閉した状態で収容するケース50、及び発電要素30に接続された一対のリード60,62を備えている。
The lithium ion
発電要素30は、一対の電極10、20がセパレータ18を挟んで対向配置されたものである。正極10は、正極集電体12上に正極活物質層14が設けられた物である。負極20は、負極集電体22上に負極活物質層24が設けられた物である。正極活物質層14及び負極活物質層24がセパレータ18の両側にそれぞれ接触している。正極活物質層14、負極活物質層24、及び、セパレータ18の内部に電解質溶液が含有されている。正極集電体12及び負極集電体22の端部には、それぞれリード60,62が接続されており、リード60,62の端部はケース50の外部にまで延びている。
The power generation element 30 is configured such that a pair of
(正極)
正極10の正極集電体12としては、例えば、アルミニウム箔等を使用できる。正極活物質層14は、正極活物質、バインダー、及び、必要に応じて添加される導電材を含む層である。必要に応じて添加される導電材としては、例えば、カーボンブラック類、炭素材料、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。
(Positive electrode)
As the positive electrode
バインダーは、上記の正極活物質と導電材とを集電体に結着することができれば特に限定されず、公知の結着剤を使用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ化ビニリデン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素樹脂が挙げられる。 The binder is not particularly limited as long as the positive electrode active material and the conductive material can be bound to the current collector, and a known binder can be used. Examples thereof include fluororesins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer.
このような正極10は、公知の方法、例えば、正極活物質を含む電極活物質、バインダー、及び導電材を、それらの種類に応じた溶媒、例えばPVDFの場合はN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等の溶媒に添加したスラリーを、正極集電体12の表面に塗布し、乾燥させることにより製造できる。
Such a
負極集電体22としては、銅箔等を使用できる。また、負極活物質層24としては、負極活物質、導電材、及び、バインダーを含むものを使用できる。導電材としては特に限定されず、公知の導電材を使用できる。例えば、カーボンブラック類、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属粉、炭素材料及び金属粉の混合物、ITOのような導電性酸化物が挙げられる。負極に用いられるバインダーとしては、公知の結着剤を特に制限なく使用することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。
As the negative electrode
負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出(インターカレート・デインターカレート、或いはドーピング・脱ドーピング)可能な黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、Al、Si、Sn等のリチウムと化合することのできる金属、SiO2、SnO2等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)等を含む粒子が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and low-temperature calcined carbon that can occlude / release (intercalate / deintercalate, or dope / dedope) lithium ions. Carbon materials, metals that can be combined with lithium such as Al, Si, and Sn, amorphous compounds mainly composed of oxides such as SiO 2 and SnO 2 , lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), etc. The particle | grains containing are mentioned.
負極20の製造方法は、正極10の製造方法と同様にスラリーを調整して集電体に塗布すればよい。
The manufacturing method of the
電解質溶液は、正極活物質層14、負極活物質層24、及び、セパレータ18の内部に含有させるものである。電解質溶液としては、特に限定されず、例えば、本実施形態では、リチウム塩を含む電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液)を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いことにより、充電時の耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解質溶液(非水電解質溶液)であることが好ましい。電解質溶液としては、リチウム塩を非水溶媒(有機溶媒)に溶解したものが好適に使用される。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiCF3、CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2、LiBOB等の塩が使用できる。なお、これらの塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The electrolyte solution is contained in the positive electrode
また、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等が好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。 Moreover, as an organic solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate etc. are mentioned preferably, for example. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
なお、本実施形態において、電解質溶液は液状以外にゲル化剤を添加することにより得られるゲル状電解質であってもよい。また、電解質溶液に代えて、固体電解質(固体高分子電解質又はイオン伝導性無機材料からなる電解質)が含有されていてもよい。 In the present embodiment, the electrolyte solution may be a gel electrolyte obtained by adding a gelling agent in addition to liquid. Further, instead of the electrolyte solution, a solid electrolyte (a solid polymer electrolyte or an electrolyte made of an ion conductive inorganic material) may be contained.
また、セパレータ18も、電気絶縁性の多孔質構造から形成されていればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。 The separator 18 may also be formed of an electrically insulating porous structure, for example, a single layer of a film made of polyethylene, polypropylene or polyolefin, a stretched film of a laminate or a mixture of the above resins, or cellulose. And a fiber nonwoven fabric made of at least one constituent material selected from the group consisting of polyester and polypropylene.
ケース50は、その内部に発電要素30及び電解質溶液を密封するものである。ケース50は、電解質溶液の外部への漏出や、外部からのリチウムイオン二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。例えば、ケース50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミ箔を、合成樹脂膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン、ポリプロピレン等が好ましい。
The
リード60,62は、アルミ等の導電材料から形成されている。 The leads 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum.
以上、正極活物質、当該正極活物質を含む電極、及び当該電極を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 As described above, the preferred embodiment of the positive electrode active material, the electrode including the positive electrode active material, and the method of manufacturing the lithium ion secondary battery including the electrode has been described in detail, but the present invention is limited to the above embodiment. It is not a thing.
<第2実施形態>
以下に、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first embodiment.
第2実施形態の正極活物質(以下、「活物質」ということがある。)は、M5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)で表される化合物である。第1実施形態で記載した通り、CuのKα線を用いたX線回折測定において、測定条件をCuKα1=1.540562Å、CuKα2=1.544398Å、CuKα2除去なし、管電圧40kV、管電流40mA、発散スリット1/2°、発散縦制限スリット10mm、スキャンスピード5.0°/min、サンプリング幅0.01°としたときの、回折角2θが12〜16°の範囲に現れるピーク強度の最大値をA2とし、回折角2θが19〜23°の範囲に現れるピーク強度の最大値をB2としたとき、B2/A2が0.6〜8.0である。ここで、第1実施形態で示したLi5−xVO(PO4)2(0≦x<5)と、第2実施形態で示すM5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)の結晶系は同じ正方晶である。また、Hの含有量が多くなると、B2の値をとるピークの回折角2θは広角側にシフトする。なお、集中法光学系を用いたX線回折測定においては、測定される試料は、板状・針状等の粒子形状に由来する選択配向の影響を抑制する為、非晶質を混合したり、非晶質有機物をスプレーコートする等により、作製する必要がある。 The positive electrode active material of the second embodiment (hereinafter also referred to as “active material”) is M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ yz <5, M = Li, Na). As described in the first embodiment, the X-ray diffraction measurement using the Kα line of Cu, the measurement conditions CuKα 1 = 1.540562Å, CuKα 2 = 1.544398Å, CuKα 2 without removal, tube voltage 40 kV, tube current The peak intensity appears when the diffraction angle 2θ is in the range of 12 to 16 ° when 40 mA, the divergence slit is 1/2 °, the divergence length restriction slit is 10 mm, the scan speed is 5.0 ° / min, and the sampling width is 0.01 °. the maximum value and a 2, when the maximum value of the peak intensity diffraction angle 2θ appears in the range of 19 to 23 ° was B 2, B 2 / a 2 is from 0.6 to 8.0. Here, Li 5-x VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ x <5) shown in the first embodiment and M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ 0) shown in the second embodiment. The crystal system of y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ yz <5, M = Li, Na) is the same tetragonal crystal. Further, when the H content increases, the diffraction angle 2θ of the peak taking the value of B 2 shifts to the wide angle side. In X-ray diffraction measurement using a concentrated optical system, the sample to be measured is mixed with an amorphous material in order to suppress the influence of selective orientation derived from the particle shape such as a plate shape or a needle shape. It is necessary to produce it by spray coating an amorphous organic material.
正極活物質において、理論容量が377mAh/gと高く、B2/A2が0.6〜8.0であると、リチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池の正極に用いた場合に、リチウム又はナトリウムの挿入脱離がし易い構造となり、充放電容量が向上する。 When the positive electrode active material has a theoretical capacity as high as 377 mAh / g and B 2 / A 2 is 0.6 to 8.0, when used for the positive electrode of a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery, The structure facilitates insertion / extraction of lithium or sodium, and the charge / discharge capacity is improved.
B2/A2は、1.2〜4.1であることがより好ましく、1.6〜3.1であることがさらに好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池、又はナトリウムイオン二次電池の正極に用いた場合に、リチウムイオン、又はナトリウムイオンの挿入脱離がより容易になり、充放電容量が向上する。 B 2 / A 2 is more preferably 1.2 to 4.1, and still more preferably 1.6 to 3.1. Thereby, when it uses for the positive electrode of a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery, insertion / extraction of lithium ion or sodium ion becomes easier, and charge / discharge capacity improves.
正極活物質において、yの値は1〜4であることが好ましく、1.6〜3.5であることがより好ましい。また、zの値は3未満であることが好ましく、2.5未満であることがより好ましい。これにより、リチウムイオン二次電池、又はナトリウムイオン二次電池の正極に用いた場合に、リチウムイオン、又はナトリウムイオンの挿入脱離がより容易になり、充放電容量が向上する。 In the positive electrode active material, the value of y is preferably 1 to 4, and more preferably 1.6 to 3.5. Further, the value of z is preferably less than 3, and more preferably less than 2.5. Thereby, when it uses for the positive electrode of a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery, insertion / extraction of lithium ion or sodium ion becomes easier, and charge / discharge capacity improves.
リチウムイオン二次電池として使用する際、負極にはLi金属や、通常使用する負極にLiを含有させたものを使用することにより、よりVの価数が変化し、充放電容量が大きくなる。また、ナトリウムイオン二次電池として使用する際、負極にはNa金属や通常使用する負極にNaを含有させたものを使用することにより、よりVの価数が変化し、充放電容量が大きくなる。 When used as a lithium ion secondary battery, the valence of V is further changed and the charge / discharge capacity is increased by using Li metal for the negative electrode or a commonly used negative electrode containing Li. In addition, when used as a sodium ion secondary battery, the valence of V is changed and the charge / discharge capacity is increased by using Na metal or a negative electrode containing Na in a normally used negative electrode. .
正極活物質において、結晶構造中のLi、Na、V、Pを他の元素で置換することにより、充放電容量を制御することや、結晶構造を安定化させることも可能である。 In the positive electrode active material, by replacing Li, Na, V, and P in the crystal structure with other elements, the charge / discharge capacity can be controlled and the crystal structure can be stabilized.
この場合、Li又はNaを置換する元素の具体例としては、K、Mg、Ca、Ti、Zr、及びNbよりなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。また、Vを置換する元素の具体例としては、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Sc、Y、Ta、Al、Fe、Co、Ga、Bi、Sn、Cr、Cu、Zn、Mg、Ti、Ge、Ta、Mo、W、Nb、Ni、Mn及びBよりなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。また、Pを置換する元素の具体例としては、V、Si、N、S、及びGeよりなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。 In this case, specific examples of the element that substitutes Li or Na include one or more selected from the group consisting of K, Mg, Ca, Ti, Zr, and Nb. Specific examples of elements that substitute V are Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Sc, Y, Ta, Al, Fe, Co, Ga, Bi, Sn, Cr, Cu, Zn, Mg , Ti, Ge, Ta, Mo, W, Nb, Ni, Mn, and one or more selected from the group consisting of B and B. Specific examples of the element that substitutes P include one or more selected from the group consisting of V, Si, N, S, and Ge.
これらの元素の置換量は、あまりに大きいと電池容量が低下し過ぎる為、置換前のLi、V、Pに対してそれぞれ通常0.5以下、好ましくは0.2以下、さらに好ましくは0.1以下のモル比の範囲内で置換できる。 If the amount of substitution of these elements is too large, the battery capacity will be too low. Therefore, it is usually 0.5 or less, preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less with respect to Li, V and P before substitution. Substitution can be made within the following molar ratio range.
(正極活物質の製造方法)
以下では、本発明の第2実施形態に係る活物質の製造方法について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態に係る活物質の製造方法によれば、上述した本実施形態に係る活物質を形成することが可能となる。
(Method for producing positive electrode active material)
Below, the manufacturing method of the active material which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated centering on a different point from 1st Embodiment. According to the method for producing an active material according to the present embodiment, the active material according to the present embodiment described above can be formed.
<還流工程>
本実施形態に係る活物質の製造方法は、以下の還流工程を備える。まず、後述するリン酸源、バナジウム源、リチウム源又はナトリウム源、及びアルコールを投入して、これらが分散した混合物(水溶液)を調製する。
<Reflux process>
The manufacturing method of the active material according to the present embodiment includes the following reflux process. First, a phosphoric acid source, a vanadium source, a lithium source or a sodium source, and an alcohol described later are added to prepare a mixture (aqueous solution) in which these are dispersed.
リン酸源、バナジウム源、リチウム源、及びアルコール源としては、第1実施形態に記述した例からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 As the phosphate source, vanadium source, lithium source, and alcohol source, at least one selected from the group consisting of the examples described in the first embodiment can be used.
ナトリウム源としては、例えば、Na2CO3、NaHCO3、Na2O、NaF、NaCl、及び、NaOHからなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 As the sodium source, for example, at least one selected from the group consisting of Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , Na 2 O, NaF, NaCl, and NaOH can be used.
なお、二種以上のリン酸源、二種以上のバナジウム源、二種以上のリチウム源もしくは二種類以上のナトリウム源を併用してもよい。 Two or more phosphate sources, two or more vanadium sources, two or more lithium sources, or two or more sodium sources may be used in combination.
還流工程では還元剤を投入してもよい。還元剤としては、例えば、ヒドラジン、アスコルビン酸、クエン酸、酒石酸、又は過酸化水素の少なくともいずれかを用いることができる。 In the refluxing step, a reducing agent may be added. As the reducing agent, for example, hydrazine, ascorbic acid, citric acid, tartaric acid, or hydrogen peroxide can be used.
還流工程において加熱する時間は、混合物の量に応じて適宜調整すればよい。 What is necessary is just to adjust suitably the time heated in a recirculation | reflux process according to the quantity of a mixture.
還流工程では、混合物を好ましくは100〜250℃、より好ましくは120〜200℃に加熱する。混合物の加熱温度が高いほど、結晶成長が促進され、粒径が大きいM5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)型結晶を得易くなる。 In the refluxing step, the mixture is preferably heated to 100 to 250 ° C, more preferably 120 to 200 ° C. The higher the heating temperature of the mixture, the more the crystal growth is promoted and the particle size is increased. M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ y−z <5) , M = Li, Na) type crystal.
<H量調製工程>
本実施形態に係る活物質の製造方法は、以下のH量調製工程を有しても良い。後述する酸性溶液に還流工程によって得た活物質を浸漬することにより、Hを添加することができる。
<H amount preparation process>
The manufacturing method of the active material according to the present embodiment may include the following H amount preparation step. H can be added by immersing the active material obtained in the reflux step in an acidic solution described later.
H量調製工程において、pH4未満の溶液を用いることが好ましく、浸漬時間はpHに応じて適宜調整すればよい。 In the H amount adjusting step, it is preferable to use a solution having a pH of less than 4, and the immersion time may be adjusted as appropriate according to the pH.
酸性溶液としては、例えば、塩酸、リン酸、硝酸、フッ酸、硫酸、酢酸、クエン酸、ギ酸、シュウ酸、からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。 As the acidic solution, for example, at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, acetic acid, citric acid, formic acid, and oxalic acid can be used.
<熱処理工程>
本実施形態に係る活物質の製造方法は、還流工程後に混合物を更に加熱する熱処理工程を備えていてもよい。熱処理工程によって、還流工程で反応しなかったリチウム源、リン酸源及びバナジウム源の反応を進行させたり、還流工程で生成したM5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)の結晶成長を促進したりすることができる。その結果、M5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)の容量密度が向上し、それを用いた電池の放電容量やレート特性が向上する傾向がある。
<Heat treatment process>
The method for producing an active material according to the present embodiment may include a heat treatment step for further heating the mixture after the reflux step. By the heat treatment step, the reaction of the lithium source, phosphate source and vanadium source that did not react in the reflux step proceeds, or M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5) generated in the reflux step. , 0 ≦ z <4, 0 ≦ yz <5, M = Li, Na). As a result, the capacity density of M 5−y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ y−z <5, M = Li, Na) is improved, There is a tendency that the discharge capacity and rate characteristics of the battery using the battery improve.
熱処理工程では、混合物を250〜600℃の熱処理温度で加熱することが好ましい。熱処理温度が低過ぎる場合、M5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)の結晶成長度が小さく、その容量密度の向上度が小さくなる傾向がある。熱処理温度が高過ぎる場合、M5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)の成長が過剰に進み、M5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)の粒径が増加する傾向がある。その結果、活物質におけるリチウムの拡散が遅くなり、活物質の容量密度の向上度が小さくなる傾向がある。熱処理温度を上記の範囲内とすることによって、これらの傾向を抑制できる。 In the heat treatment step, the mixture is preferably heated at a heat treatment temperature of 250 to 600 ° C. When the heat treatment temperature is too low, the crystal growth degree of M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ y−z <5, M = Li, Na) There is a tendency that the improvement of the capacity density is small. If the heat treatment temperature is too high, the growth of M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ y−z <5, M = Li, Na) is excessive. , The particle size of M 5-y H z VO (PO 4 ) 2 (0 ≦ y <5, 0 ≦ z <4, 0 ≦ y−z <5, M = Li, Na) tends to increase. is there. As a result, the diffusion of lithium in the active material is slow, and the improvement in the capacity density of the active material tends to be small. By setting the heat treatment temperature within the above range, these tendencies can be suppressed.
混合物の熱処理時間は、3〜20時間が好ましい。また、混合物の熱処理雰囲気は、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、又は空気雰囲気が好ましい。 The heat treatment time of the mixture is preferably 3 to 20 hours. The heat treatment atmosphere of the mixture is preferably a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or an air atmosphere.
なお、還流工程で得られる混合物を、熱処理工程で加熱する前に60〜150℃程度で1〜30時間程度、予熱してもよい。予熱により、混合物が粉体となり、混合物から余計な水分や有機溶媒が除去される。その結果、熱処理工程においてM5−yHzVO(PO4)2(0≦y<5、0≦z<4、0≦y−z<5、M=Li、Na)に不純物が取り込まれることを防ぎ、粒子形状を均一化することが可能となる。 In addition, you may preheat the mixture obtained at a recirculation | reflux process at about 60-150 degreeC for about 1 to 30 hours before heating at a heat treatment process. By preheating, the mixture becomes powder, and excess water and organic solvent are removed from the mixture. As a result, impurities are incorporated in the heat treatment step M 5-y H z VO ( PO 4) 2 (0 ≦ y <5,0 ≦ z <4,0 ≦ y-z <5, M = Li, Na) This makes it possible to make the particle shape uniform.
以上、本発明に係る活物質の製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although suitable one Embodiment of the manufacturing method of the active material which concerns on this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment.
(リチウムイオン二次電池、及びナトリウムイオン二次電池)
続いて、本実施形態に係る電極、及びリチウムイオン二次電池、及びナトリウムイオン二次電池について図1を参照して簡単に説明する。
(Lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery)
Next, an electrode, a lithium ion secondary battery, and a sodium ion secondary battery according to this embodiment will be briefly described with reference to FIG.
リチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池100は、主として、発電要素30、発電要素30を密閉した状態で収容するケース50、及び発電要素30に接続された一対のリード60,62を備えている。
The lithium ion secondary battery or the sodium ion
負極活物質としては、例えば、リチウムイオン二次電池の場合はリチウムイオン、ナトリウムイオン二次電池の場合はナトリウムイオンを吸蔵・放出(インターカレート・デインターカレート、或いはドーピング・脱ドーピング)可能な黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、Al、Si、Sn等のリチウムと化合することのできる金属、SiO2、SnO2等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、リチウムイオン二次電池の場合はチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)等を含む粒子が挙げられる。 As the negative electrode active material, for example, lithium ions can be occluded / released (intercalation / deintercalation or doping / dedoping) in the case of lithium ion secondary batteries and sodium ions in the case of sodium ion secondary batteries. Mainly composed of carbon materials such as non-graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, metals that can be combined with lithium such as Al, Si and Sn, and oxides such as SiO 2 and SnO 2 In the case of an amorphous compound or a lithium ion secondary battery, particles containing lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) or the like can be given.
電解質溶液は、正極活物質層14、負極活物質層24、及び、セパレータ18の内部に含有させるものである。電解質溶液としては、特に限定されず、例えば、本実施形態では、リチウムイオン二次電池の場合はリチウム塩、ナトリウムイオン二次電池の場合はナトリウム塩を含む電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液)を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いことにより、充電時の耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する電解質溶液(非水電解質溶液)であることが好ましい。電解質溶液としては、リチウムイオン二次電池の場合はリチウム塩、ナトリウムイオン二次電池の場合はナトリウム塩を非水溶媒(有機溶媒)に溶解したものが好適に使用される。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiCF3、CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2、LiBOB等の塩が使用できる。ナトリウム塩としては、NaPF6、NaTFSA、NaClO4、NaAsF6、NaSbF6、NaBF4、NaCF3SO3、NaN(SO2CF3)2、低級脂肪族カルボン酸ナトリウム塩、NaAlCl4等の塩が使用できる。なお、これらのリチウム塩やナトリウム塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The electrolyte solution is contained in the positive electrode
また、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等が好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。 Moreover, as an organic solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate etc. are mentioned preferably, for example. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
以上、正極活物質、当該正極活物質を含む電極、及び当該電極を備えるリチウムイオン二次電池、及びナトリウムイオン二次電池の製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The preferred embodiments of the positive electrode active material, the electrode including the positive electrode active material, the lithium ion secondary battery including the electrode, and the method for producing the sodium ion secondary battery have been described in detail above. The present invention is not limited to the above embodiment.
本発明の活物質は、リチウムイオン二次電池又はナトリウムイオン二次電池以外の電気化学素子の電極材料としても用いることができる。このような、電気化学素子としては、金属リチウム二次電池(本発明に係る活物質を含む電極を正極として用い、金属リチウムを負極として用いたもの)等のリチウムイオン二次電池以外の二次電池や、リチウムキャパシタ等の電気化学キャパシタ等が挙げられる。これらの電気化学素子は、自走式のマイクロマシン、ICカードなどの電源や、プリント基板上又はプリント基板内に配置される分散電源の用途に使用することが可能である。 The active material of the present invention can also be used as an electrode material for electrochemical devices other than lithium ion secondary batteries or sodium ion secondary batteries. As such an electrochemical element, a secondary battery other than a lithium ion secondary battery, such as a metal lithium secondary battery (the electrode containing the active material according to the present invention is used as a positive electrode and metal lithium is used as a negative electrode). Examples include batteries and electrochemical capacitors such as lithium capacitors. These electrochemical elements can be used for power sources such as self-propelled micromachines and IC cards, and distributed power sources arranged on or in a printed circuit board.
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
<還流工程>
500mlのフラスコに150gのオクタノール(Aldrich社製)、3.75gのV2O5(ナカライテスク社製、純度99%)、及び、9.42gのH3PO4(ナカライテスク社製、純度85%)を入れ、マグネチックスターラーで攪拌した。続いて、ヒーターオンし、16時間、170℃で保持した。
Example 1
<Reflux process>
In a 500 ml flask, 150 g octanol (Aldrich), 3.75 g V 2 O 5 (Nacalai Tesque, purity 99%), and 9.42 g H 3 PO 4 (Nacalai Tesque, purity 85) %) And stirred with a magnetic stirrer. Subsequently, the heater was turned on and held at 170 ° C. for 16 hours.
次に、ヒータオフし、容器内温度を室温まで下げてから、17.30gのLiBr・H2O(ナカライテスク社製、純度98%)を入れ、マグネチックスターラーで攪拌した。つづいてヒーターオンから24時間、120℃で保持した。 Next, after the heater was turned off and the temperature in the container was lowered to room temperature, 17.30 g of LiBr · H 2 O (manufactured by Nacalai Tesque, purity 98%) was added and stirred with a magnetic stirrer. Subsequently, it was kept at 120 ° C. for 24 hours after the heater was turned on.
さらにヒータオフし、容器内温度を室温まで下げてから、少量のメタノールを加え水色固体を吸引濾過して取り出した。次に、濾過物をアセトンで洗浄してから再び吸引濾過を行った。濾過物をオーブンを用いて60℃で約2時間熱処理し、水色固体の正極活物質8.29gを得た。 Further, the heater was turned off, the temperature in the container was lowered to room temperature, a small amount of methanol was added, and a light blue solid was removed by suction filtration. Next, the filtrate was washed with acetone and suction filtered again. The filtrate was heat-treated at 60 ° C. for about 2 hours using an oven to obtain 8.29 g of a light-colored solid cathode active material.
<焼成工程>
前記工程で得られた個体3.00gをアルミナ坩堝に入れ、大気雰囲気中、室温から350℃まで3時間かけて昇温し、350℃で5時間熱処理することにより、水色の粉体2.748gを得た。
<Baking process>
3.00 g of the solid obtained in the above step was placed in an alumina crucible, heated from room temperature to 350 ° C. over 3 hours in an air atmosphere, and heat-treated at 350 ° C. for 5 hours to obtain 2.748 g of a light blue powder. Got.
<X線回折測定>
実施例1で得られた正極活物質について、以下の方法、及び条件でX線回折測定を行った。
<X-ray diffraction measurement>
The positive electrode active material obtained in Example 1 was subjected to X-ray diffraction measurement by the following method and conditions.
(X線回折測定用試料作製方法)
0.1gの実施例1で得られた正極活物質及び、0.4gの非晶質として二酸化けい素(関東化学株式会社製)を、それぞれメノウの乳鉢にて3分間粉砕した後、混合し、X線回折測定用試料とした。
(Sample preparation method for X-ray diffraction measurement)
0.1 g of the positive electrode active material obtained in Example 1 and 0.4 g of amorphous silicon dioxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were each pulverized in an agate mortar for 3 minutes, and then mixed. A sample for X-ray diffraction measurement was obtained.
(測定条件)
測定装置: 株式会社リガク製X線回折装置Ultima IV
X線源:CuKα線(CuKα1=1.540562Å、CuKα2=1.544398Å、CuKα2除去なし)
管電圧:40kV
管電流:40mA
発散スリット:1/2°
発散縦制限スリット:10mm
スキャンスピード:5.0°/min
サンプリング幅:0.01°
(Measurement condition)
Measuring device: Rigaku Corporation X-ray diffractometer Ultima IV
X-ray source: CuKa ray (CuKα 1 = 1.540562Å, CuKα 2 = 1.544398Å, CuKα 2 without removal)
Tube voltage: 40 kV
Tube current: 40 mA
Divergent slit: 1/2 °
Divergence length restriction slit: 10 mm
Scan speed: 5.0 ° / min
Sampling width: 0.01 °
得られた測定結果から、回折角2θが12〜16°の範囲に現れるピーク強度の最大値をA1とし、また回折角2θが19〜23°の範囲に現れるピーク強度の最大値をB1とし、B1/A1を算出した。結果を表1に示す。 The results obtained measurement, the diffraction angle 2θ is the maximum value of the peak intensity appearing in the range of 12 to 16 ° and A 1, also the maximum value of the peak intensity diffraction angle 2θ appears in the range of 19 to 23 ° B 1 And B 1 / A 1 was calculated. The results are shown in Table 1.
[評価用セルの作製]
実施例1の活物質と、バインダーであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)とアセチレンブラックを混合したものを、溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。なお、スラリーにおいて活物質とアセチレンブラックとPVDFとの重量比が84:8:8となるように、スラリーを調製した。このスラリーを集電体であるアルミニウム箔上に塗布し、乾燥させた後、圧延を行い、実施例1の活物質を含む活物質層が形成された電極(正極)を得た。
[Production of evaluation cell]
A mixture of the active material of Example 1, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and acetylene black was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent to prepare a slurry. The slurry was prepared so that the weight ratio of the active material, acetylene black, and PVDF was 84: 8: 8 in the slurry. This slurry was applied onto an aluminum foil as a current collector, dried, and then rolled to obtain an electrode (positive electrode) on which an active material layer containing the active material of Example 1 was formed.
<H量測定>
実施例1で得られた正極活物質について、以下の方法により、H量の測定を行った。
<H amount measurement>
About the positive electrode active material obtained in Example 1, the amount of H was measured by the following method.
不活性ガス融解法により、加熱温度1500℃にて、Hの全量を測定した。また、正極活物質中に含まれているH2Oの量を測定する為、カールフィッシャー法により測定を行った。不活性ガス融解法によって得たHの全量から、H2Oに含まれるH量を除去し、正極活物質中に含まれるH量を得た。結果を表1に示す。 The total amount of H was measured at a heating temperature of 1500 ° C. by an inert gas melting method. Further, in order to measure the amount of H 2 O contained in the positive electrode active material, measurement was performed by the Karl Fischer method. From the total amount of H obtained by the inert gas melting method, the amount of H contained in H 2 O was removed to obtain the amount of H contained in the positive electrode active material. The results are shown in Table 1.
次に、得られた電極と、その対極であるLi箔とを、それらの間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んで積層し、積層体(発電要素)を得た。この積層体を、アルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに、電解質溶液として1MのLiPF6溶液を注入した後、真空シールし、実施例1の評価用セルを作製した。 Next, the obtained electrode and the Li foil as the counter electrode were laminated with a separator made of a polyethylene microporous film interposed therebetween to obtain a laminate (power generation element). This laminated body was put in an aluminum laminate pack, and a 1M LiPF 6 solution was injected into the aluminum laminate pack as an electrolyte solution, followed by vacuum sealing to produce an evaluation cell of Example 1.
(実施例2)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oを30gの1ヘキサノール(ナカライテスク社製)に分散させて加えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の正極活物質を得た。
(Example 2)
A positive electrode active material of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that LiBr · H 2 O was dispersed in 30 g of 1 hexanol (manufactured by Nacalai Tesque) in the second refluxing step. It was.
2度目の還流工程において、加熱保持時間を144時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3の正極活物質を得た。 In the second refluxing step, the positive electrode active material of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 144 hours.
2度目の還流工程において、加熱保持時間を160時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4の正極活物質を得た。 In the second refluxing step, the positive electrode active material of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 160 hours.
(実施例5)
2度目の還流工程において、2.42gのLiF(ナカライテスク社製)を添加したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例5の正極活物質を得た。
(Example 5)
In the second refluxing step, a positive electrode active material of Example 5 was obtained in the same manner as Example 1 except that 2.42 g of LiF (manufactured by Nacalai Tesque) was added.
(実施例6)
初めの還流工程において、H3PO4、オクタノールを入れたところへ、0.5gの(CH3COO)2Co・4H2Oを添加後、さらにV2O5を投入し、2度目の還流工程において、加熱保持時間を60時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例6の正極活物質を得た。
(Example 6)
In the first refluxing step, 0.5 g of (CH 3 COO) 2 Co · 4H 2 O was added to the place where H 3 PO 4 and octanol were added, and then V 2 O 5 was further added, followed by the second reflux. In the process, the positive electrode active material of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 60 hours.
(実施例7)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を1時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例7の正極活物質を得た。
(Example 7)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 1 hour.
(実施例8)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を12時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例8の正極活物質を得た。
(Example 8)
In the second refluxing step, the positive electrode active material of Example 8 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 12 hours.
(実施例9)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を80時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例9の正極活物質を得た。
Example 9
In the second refluxing step, the positive electrode active material of Example 9 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 80 hours.
(実施例10)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を100時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例10の正極活物質を得た。
(Example 10)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 10 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 100 hours.
(実施例11)
初めの還流後、ヒータオフから容器内温度を室温まで下げてから、少量のメタノールを加え、水色固体を吸引濾過して取り出した。次に、濾過物をアセトンで洗浄してから再び吸引濾過を行った。濾過物をオーブンを用いて60℃で約2時間熱処理し、二度目の還流工程において、熱処理後の得られた個体全てと、18.03gのLiBr(東京化成社製)、5.6gのアスコルビン酸、及び500gの1−ヘキサノールを投入して、マグネチックスターラーで攪拌した。ヒーターオンから120時間、120℃で保持した以外は、実施例1と同様にして、実施例11の正極活物質を得た。
(Example 11)
After the first reflux, the temperature inside the container was lowered to room temperature after the heater was turned off, a small amount of methanol was added, and a light blue solid was removed by suction filtration. Next, the filtrate was washed with acetone and suction filtered again. The filtrate was heat-treated in an oven at 60 ° C. for about 2 hours, and in the second reflux step, all the obtained solids after the heat treatment and 18.03 g of LiBr (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 5.6 g of ascorbine The acid and 500 g of 1-hexanol were added and stirred with a magnetic stirrer. A positive electrode active material of Example 11 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature was kept at 120 ° C. for 120 hours after the heater was turned on.
(実施例12)
Li5VOPO4を用意し、焼成工程以降を実施例1と同様にして、実施例12の正極活物質とした。
(Example 12)
Li 5 VOPO 4 was prepared, and the positive electrode active material of Example 12 was obtained in the same manner as in Example 1 after the firing step.
(実施例13)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を30時間とし、焼成工程を行う前に、500mlのビーカーに、得られた水色個体と、pH1.3のHCl溶液200mlを入れ、マグネチックスターラーで攪拌し、5時間保持し、ヒーターオフから容器内温度を室温まで下げてから、水色固体を吸引濾過して取り出した。次に、濾過物をアセトンで洗浄してから再び吸引濾過を行い、濾過物をオーブンを用いて60℃で約2時間熱処理したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例13の正極活物質を得た。
(Example 13)
In the second refluxing step, the heating and holding time was set to 30 hours, and before the firing step, the obtained light blue solid and 200 ml of pH 1.3 HCl solution were placed in a 500 ml beaker and stirred with a magnetic stirrer. After maintaining for 5 hours, the temperature in the container was lowered to room temperature after the heater was turned off, and the light blue solid was removed by suction filtration. Next, the filtered material was washed with acetone and suction filtered again. The positive electrode of Example 13 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the filtered material was heat-treated at 60 ° C. for about 2 hours using an oven. An active material was obtained.
(実施例14)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oを50gの1ヘキサノール(ナカライテスク社製)に分散させて加え、加熱保持時間を60時間とし、HCl溶液浸漬時間を0.5時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例14の正極活物質を得た。
(Example 14)
In the second refluxing step, LiBr · H 2 O was dispersed and added to 50 g of 1 hexanol (manufactured by Nacalai Tesque), the heating and holding time was 60 hours, and the HCl solution immersion time was 0.5 hours. Obtained a positive electrode active material of Example 14 in the same manner as Example 13.
(実施例15)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oの投入量を8.65gとし、加熱保持時間を90時間とし、HCl溶液浸漬時間を10時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例15の正極活物質を得た。
(Example 15)
In the second refluxing step, the same procedure as in Example 13 was conducted except that the amount of LiBr · H 2 O added was 8.65 g, the heating and holding time was 90 hours, and the HCl solution immersion time was 10 hours. A positive electrode active material of Example 15 was obtained.
(実施例16)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oの投入量を8.65gとし、加熱保持時間を120時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例16の正極活物質を得た。
(Example 16)
In the second refluxing step, the positive electrode active material of Example 16 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the amount of LiBr · H 2 O added was 8.65 g and the heating and holding time was 120 hours. It was.
(実施例17)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oの投入量を9.53gとし、のLiBrと2.42gのLiF(ナカライテスク社製)を添加し、HCl溶液浸漬時間を24時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例17の正極活物質を得た。
(Example 17)
In the second refluxing step, the amount of LiBr · H 2 O input was 9.53 g, LiBr and 2.42 g LiF (manufactured by Nacalai Tesque) were added, and the HCl solution immersion time was 24 hours. Obtained a positive electrode active material of Example 17 in the same manner as Example 13.
(実施例18)
初めの還流工程において、H3PO4、オクタノールを入れたところへ、0.5gの(CH3COO)2Co・4H2Oを添加後、さらにV2O5を投入し、2度目の還流工程において、加熱保持時間を50時間とし、HCl溶液浸漬時間を0.2時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例18の正極活物質を得た。
(Example 18)
In the first refluxing step, 0.5 g of (CH 3 COO) 2 Co · 4H 2 O was added to the place where H 3 PO 4 and octanol were added, and then V 2 O 5 was further added, followed by the second reflux. In the process, the positive electrode active material of Example 18 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the heating and holding time was 50 hours and the HCl solution immersion time was 0.2 hours.
(実施例19)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を2時間とし、HCl溶液浸漬時間を0.5時間としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例19の正極活物質を得た。
(Example 19)
In the second refluxing step, the positive electrode active material of Example 19 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 2 hours and the HCl solution immersion time was 0.5 hours.
(実施例20)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を6時間とし、HCl溶液浸漬時間を3時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例20の正極活物質を得た。
(Example 20)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 20 was obtained in the same manner as Example 13 except that the heating and holding time was 6 hours and the HCl solution immersion time was 3 hours.
(実施例21)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oの投入量を8.65gとし、加熱保持時間を140時間とし、HCl溶液浸漬時間を3時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例21の正極活物質を得た。
(Example 21)
In the second refluxing step, the same procedure as in Example 13 was performed except that the amount of LiBr · H 2 O added was 8.65 g, the heating and holding time was 140 hours, and the HCl solution immersion time was 3 hours. The positive electrode active material of Example 21 was obtained.
(実施例22)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oの投入量を8.65gとし、加熱保持時間を160時間とし、HCl溶液浸漬時間を4.5時間としたこと以外は、実施例13と同様にして、実施例22の正極活物質を得た。
(Example 22)
In the second refluxing step, the same procedure as in Example 13 was performed except that the amount of LiBr · H 2 O added was 8.65 g, the heating and holding time was 160 hours, and the HCl solution immersion time was 4.5 hours. Thus, a positive electrode active material of Example 22 was obtained.
(実施例23)
2度目の還流工程において、LiBr・H2Oを添加せずに、10.60gのNa2CO3を添加し、HCl溶液への浸漬を行わず、さらに得られた電極とその対極である炭素材料とを、それらの間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んで積層し、積層体(発電要素)を得た。この積層体を、アルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに、電解質溶液として1MのNaPF6溶液を注入した後、真空シールし、評価用セルを作製した。それ以外は、実施例13と同様にして、実施例23の正極活物質を得た。
(Example 23)
In the second reflux step, 10.60 g of Na 2 CO 3 was added without adding LiBr · H 2 O, and the resulting electrode and its counter electrode carbon were not immersed in the HCl solution. The materials were laminated with a separator made of a polyethylene microporous film interposed therebetween to obtain a laminate (power generation element). This laminate was put in an aluminum laminate pack, and a 1M NaPF 6 solution was injected as an electrolyte solution into the aluminum laminate pack, followed by vacuum sealing to produce an evaluation cell. Other than that was carried out similarly to Example 13, and obtained the positive electrode active material of Example 23.
(実施例24)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を60時間としたこと以外は、実施例23と同様にして、実施例24の正極活物質を得た。
(Example 24)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 24 was obtained in the same manner as Example 23, except that the heating and holding time was 60 hours.
(実施例25)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を120時間としたこと以外は、実施例23と同様にして、実施例25の正極活物質を得た。
(Example 25)
In the second refluxing step, the positive electrode active material of Example 25 was obtained in the same manner as in Example 23 except that the heating and holding time was 120 hours.
(実施例26)
2度目の還流工程において、17.30gのLiBr・H2Oを添加したこと以外は、実施例23と同様にして、実施例26の正極活物質を得た。
(Example 26)
In the second refluxing step, a positive electrode active material of Example 26 was obtained in the same manner as Example 23 except that 17.30 g of LiBr · H 2 O was added.
(実施例27)
2度目の還流工程において、17.30gのLiBr・H2Oを添加し、加熱保持時間を60時間としたこと以外は、実施例23と同様にして、実施例27の正極活物質を得た。
(Example 27)
In the second refluxing step, a positive electrode active material of Example 27 was obtained in the same manner as in Example 23 except that 17.30 g of LiBr · H 2 O was added and the heat holding time was set to 60 hours. .
(実施例28)
2度目の還流工程において、17.30gのLiBr・H2Oを添加し、加熱保持時間を120時間としたこと以外は、実施例23と同様にして、実施例28の正極活物質を得た。
(Example 28)
In the second refluxing step, a positive electrode active material of Example 28 was obtained in the same manner as Example 23, except that 17.30 g of LiBr · H 2 O was added and the heating and holding time was 120 hours.
(実施例29)
焼成工程を行う前に、500mlのビーカーに、得られた個体と、pH1.3のHCl溶液200mlを入れ、マグネチックスターラーで攪拌し、5時間保持し、ヒーターオフから容器内温度を室温まで下げてから、水色固体を吸引濾過して取り出した。次に、濾過物をアセトンで洗浄してから再び吸引濾過を行い、濾過物をオーブンを用いて60℃で約2時間熱処理したこと以外は、実施例23と同様にして、実施例29の正極活物質を得た。
(Example 29)
Before performing the firing process, put the obtained solid and 200 ml of pH 1.3 HCl solution in a 500 ml beaker, stir with a magnetic stirrer and hold for 5 hours, lower the temperature in the container to room temperature from heater off Then, the light blue solid was removed by suction filtration. Next, the filtrate was washed with acetone and then suction filtered again. The positive electrode of Example 29 was obtained in the same manner as in Example 23 except that the filtrate was heat-treated at 60 ° C. for about 2 hours using an oven. An active material was obtained.
(実施例30)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を60時間とし、HCl溶液浸漬時間を15時間としたこと以外は、実施例23と同様にして、実施例30の正極活物質を得た。
(Example 30)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 30 was obtained in the same manner as in Example 23 except that the heating and holding time was 60 hours and the HCl solution immersion time was 15 hours.
(実施例31)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を120時間とし、HCl溶液浸漬時間を10時間としたこと以外は、実施例23と同様にして、実施例31の正極活物質を得た。
(Example 31)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 31 was obtained in the same manner as in Example 23 except that the heating and holding time was 120 hours and the HCl solution immersion time was 10 hours.
(実施例32)
2度目の還流工程において、17.30gのLiBr・H2Oを添加し、HCl溶液浸漬時間を1時間としたこと以外は、実施例29と同様にして、実施例32の正極活物質を得た。
(Example 32)
In the second refluxing step, a positive electrode active material of Example 32 was obtained in the same manner as Example 29, except that 17.30 g of LiBr · H 2 O was added and the HCl solution immersion time was 1 hour. It was.
(実施例33)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を60時間とし、HCl溶液浸漬時間を0.5時間としたこと以外は、実施例32と同様にして、実施例33の正極活物質を得た。
(Example 33)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 33 was obtained in the same manner as Example 32 except that the heating and holding time was 60 hours and the HCl solution immersion time was 0.5 hours.
(実施例34)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を120時間とし、HCl溶液浸漬時間を5時間としたこと以外は、実施例32と同様にして、実施例34の正極活物質を得た。
(Example 34)
In the second reflux step, the positive electrode active material of Example 34 was obtained in the same manner as in Example 32 except that the heating and holding time was 120 hours and the HCl solution immersion time was 5 hours.
(比較例1)
2度目の還流工程において還流時間を120時間とし、熱処理工程において、加熱温度を150℃とした以外は、実施例1と同様にして、比較例1の正極活物質を得た。
(Comparative Example 1)
A positive electrode active material of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reflux time was 120 hours in the second reflux process and the heating temperature was 150 ° C. in the heat treatment process.
(比較例2)
2度目の還流工程において還流時間を120時間とし、熱処理工程において、加熱温度を750℃とした以外は、実施例1と同様にして、比較例2の正極活物質を得た。
(Comparative Example 2)
A positive electrode active material of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reflux time was 120 hours in the second reflux process and the heating temperature was 750 ° C. in the heat treatment process.
(比較例3)
2度目の還流工程において還流時間を120時間とし、熱処理工程において、加熱温度を820℃とした以外は、実施例1と同様にして、比較例3の正極活物質を得た。
(Comparative Example 3)
A positive electrode active material of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the reflux time was 120 hours in the second reflux process and the heating temperature was 820 ° C. in the heat treatment process.
(比較例4)
2度目の還流工程において還流時間を120時間とし、熱処理工程において、加熱温度を100℃とした以外は、実施例1と同様にして、比較例4の正極活物質を得た。
(Comparative Example 4)
A positive electrode active material of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reflux time was 120 hours in the second reflux process and the heating temperature was 100 ° C. in the heat treatment process.
(比較例5)
2度目の還流工程において還流時間を120時間とし、熱処理工程において、加熱温度を950℃とした以外は、実施例1と同様にして、比較例5の正極活物質を得た。
(Comparative Example 5)
A positive electrode active material of Comparative Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reflux time was 120 hours in the second reflux process and the heating temperature was 950 ° C. in the heat treatment process.
(比較例6)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を15時間とし、熱処理工程において、加熱温度を150℃とした以外は、実施例1と同様にして、比較例6の正極活物質を得た。
(Comparative Example 6)
A positive electrode active material of Comparative Example 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 15 hours in the second refluxing step and the heating temperature was 150 ° C. in the heat treatment step.
(比較例7)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を15時間とし、熱処理工程において、加熱温度を750℃とした以外は、実施例1と同様にして、比較例7の正極活物質を得た。
(Comparative Example 7)
A positive electrode active material of Comparative Example 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating and holding time was 15 hours in the second refluxing step and the heating temperature was 750 ° C. in the heat treatment step.
(比較例8)
2度目の還流工程において還流時間を60時間とし、熱処理工程において、加熱温度を120℃とした以外は、実施例13と同様にして、比較例8の正極活物質を得た。
(Comparative Example 8)
A positive electrode active material of Comparative Example 8 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the reflux time was 60 hours in the second reflux step and the heating temperature was 120 ° C. in the heat treatment step.
(比較例9)
2度目の還流工程において還流時間を80時間とし、熱処理工程において、加熱温度を800℃とし、HCl溶液浸漬時間を0.5時間とした以外は、実施例13と同様にして、比較例9の正極活物質を得た。
(Comparative Example 9)
In the second reflux step, the reflux time was 80 hours, in the heat treatment step, the heating temperature was 800 ° C., and the HCl solution immersion time was 0.5 hours. A positive electrode active material was obtained.
(比較例10)
2度目の還流工程において還流時間を110時間とし、熱処理工程において、加熱温度を850℃とし、HCl溶液浸漬時間を0.2時間とした以外は、実施例13と同様にして、比較例10の正極活物質を得た。
(Comparative Example 10)
In the second reflux step, the reflux time was 110 hours, in the heat treatment step, the heating temperature was 850 ° C., and the HCl solution immersion time was 0.2 hours. A positive electrode active material was obtained.
(比較例11)
2度目の還流工程において還流時間を100時間とし、熱処理工程において、加熱温度を100℃とし、HCl溶液浸漬時間を0.5時間とした以外は、実施例13と同様にして、比較例11の正極活物質を得た。
(Comparative Example 11)
In the second reflux step, the reflux time was 100 hours, in the heat treatment step, the heating temperature was 100 ° C., and the HCl solution immersion time was 0.5 hours. A positive electrode active material was obtained.
(比較例12)
2度目の還流工程において還流時間を12時間とし、熱処理工程において、加熱温度を950℃とし、HCl溶液浸漬時間を24時間とした以外は、実施例13と同様にして、比較例12の正極活物質を得た。
(Comparative Example 12)
The positive electrode activity of Comparative Example 12 was the same as in Example 13 except that the reflux time was 12 hours in the second reflux process, the heating temperature was 950 ° C., and the HCl solution immersion time was 24 hours in the heat treatment process. Obtained material.
(比較例13)
2度目の還流工程において、加熱保持時間を60時間とし、熱処理工程において、加熱温度を120℃とし、HCl溶液浸漬時間を4時間とした以外は、実施例13と同様にして、比較例13の正極活物質を得た。
(Comparative Example 13)
In the second reflux step, the heating and holding time was set to 60 hours, and in the heat treatment step, the heating temperature was set to 120 ° C., and the HCl solution immersion time was set to 4 hours. A positive electrode active material was obtained.
(比較例14)
熱処理工程において、加熱温度を800℃とし、HCl溶液浸漬時間を10時間とした以外は、実施例13と同様にして、比較例14の正極活物質を得た。
(Comparative Example 14)
In the heat treatment step, a positive electrode active material of Comparative Example 14 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the heating temperature was 800 ° C. and the HCl solution immersion time was 10 hours.
(比較例15)
2度目の還流工程において、9.54gのNa2CO3を添加し、熱処理工程において、加熱温度を750℃とし、H量調製工程を行わず、さらに得られた電極とその対極である炭素材料とを、それらの間にポリエチレン微多孔膜からなるセパレータを挟んで積層し、積層体(発電要素)を得た。この積層体を、アルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに、電解質溶液として1MのNaPF6溶液を注入した後、真空シールし、評価用セルを作製した。それ以外は、実施例13と同様にして、比較例15の正極活物質を得た。
(Comparative Example 15)
In the second refluxing step, 9.54 g of Na 2 CO 3 was added, and in the heat treatment step, the heating temperature was set to 750 ° C., and the H amount preparation step was not performed, and the obtained electrode and its counter electrode carbon material Were laminated with a separator made of a polyethylene microporous film interposed therebetween to obtain a laminate (power generation element). This laminate was put in an aluminum laminate pack, and a 1M NaPF 6 solution was injected as an electrolyte solution into the aluminum laminate pack, followed by vacuum sealing to produce an evaluation cell. Other than that was carried out similarly to Example 13, and obtained the positive electrode active material of the comparative example 15.
(比較例16)
2度目の還流工程において還流時間を50時間とし、熱処理工程において、加熱温度を110℃とした以外は、実施例23と同様にして、比較例16の正極活物質を得た。
(Comparative Example 16)
A positive electrode active material of Comparative Example 16 was obtained in the same manner as in Example 23 except that the reflux time was 50 hours in the second reflux step and the heating temperature was 110 ° C. in the heat treatment step.
(比較例17)
2度目の還流工程において還流時間を20時間とし、熱処理工程において、加熱温度を800℃とした以外は、実施例23と同様にして、比較例18の正極活物質を得た。
(Comparative Example 17)
A positive electrode active material of Comparative Example 18 was obtained in the same manner as in Example 23 except that the reflux time was 20 hours in the second reflux step and the heating temperature was 800 ° C. in the heat treatment step.
(比較例18)
2度目の還流工程において還流時間を100時間とし、熱処理工程において、加熱温度を900℃とした以外は、実施例23と同様にして、比較例18の正極活物質を得た。
(Comparative Example 18)
A positive electrode active material of Comparative Example 18 was obtained in the same manner as in Example 23 except that the reflux time was 100 hours in the second reflux process and the heating temperature was 900 ° C. in the heat treatment process.
(比較例18)
2度目の還流工程において還流時間を50時間とし、熱処理工程において、加熱温度を800℃とした以外は、実施例26と同様にして、比較例18の正極活物質を得た。
(Comparative Example 18)
A positive electrode active material of Comparative Example 18 was obtained in the same manner as in Example 26 except that the reflux time was 50 hours in the second reflux process and the heating temperature was 800 ° C. in the heat treatment process.
(比較例19)
2度目の還流工程において還流時間を20時間とし、熱処理工程において、加熱温度を850℃とした以外は、実施例26と同様にして、比較例19の正極活物質を得た。
(Comparative Example 19)
A positive electrode active material of Comparative Example 19 was obtained in the same manner as in Example 26 except that the reflux time was 20 hours in the second reflux process and the heating temperature was 850 ° C. in the heat treatment process.
(比較例20)
2度目の還流工程において還流時間を100時間とし、熱処理工程において、加熱温度を130℃とした以外は、実施例26と同様にして、比較例20の正極活物質を得た。
(Comparative Example 20)
A positive electrode active material of Comparative Example 20 was obtained in the same manner as in Example 26 except that the reflux time was 100 hours in the second reflux process and the heating temperature was 130 ° C. in the heat treatment process.
(比較例21)
2度目の還流工程において還流時間を50時間とし、HCl溶液浸漬時間を3時間とし、熱処理工程において、加熱温度を130℃とした以外は、実施例29と同様にして、比較例21の正極活物質を得た。
(Comparative Example 21)
In the second reflux step, the reflux time was 50 hours, the HCl solution immersion time was 3 hours, and the heating temperature was 130 ° C. in the heat treatment step. Obtained material.
(比較例22)
2度目の還流工程において還流時間を20時間とし、HCl溶液浸漬時間を7時間とし、熱処理工程において、加熱温度を850℃とした以外は、実施例29と同様にして、比較例22の正極活物質を得た。
(Comparative Example 22)
The positive electrode activity of Comparative Example 22 was the same as in Example 29 except that the reflux time was 20 hours in the second reflux step, the HCl solution immersion time was 7 hours, and the heating temperature was 850 ° C. in the heat treatment step. Obtained material.
(比較例23)
2度目の還流工程において還流時間を100時間とし、HCl溶液浸漬時間を10時間とし、熱処理工程において、加熱温度を950℃とした以外は、実施例29と同様にして、比較例23の正極活物質を得た。
(Comparative Example 23)
In the second refluxing step, the positive electrode activity of Comparative Example 23 was set in the same manner as in Example 29 except that the refluxing time was 100 hours, the HCl solution immersion time was 10 hours, and the heating temperature was 950 ° C. in the heat treatment step. Obtained material.
(比較例24)
2度目の還流工程において還流時間を50時間とし、HCl溶液浸漬時間を3時間とし、熱処理工程において、加熱温度を120℃とした以外は、実施例32と同様にして、比較例24の正極活物質を得た。
(Comparative Example 24)
The positive electrode activity of Comparative Example 24 was the same as in Example 32 except that the reflux time was 50 hours in the second reflux step, the HCl solution immersion time was 3 hours, and the heating temperature was 120 ° C. in the heat treatment step. Obtained material.
(比較例25)
2度目の還流工程において還流時間を20時間とし、HCl溶液浸漬時間を7時間とし、熱処理工程において、加熱温度を850℃とした以外は、実施例32と同様にして、比較例25の正極活物質を得た。
(Comparative Example 25)
In the second reflux step, the positive electrode activity of Comparative Example 25 was changed in the same manner as in Example 32 except that the reflux time was 20 hours, the HCl solution immersion time was 7 hours, and the heating temperature was 850 ° C. in the heat treatment step. Obtained material.
(比較例26)
2度目の還流工程において還流時間を100時間とし、HCl溶液浸漬時間を10時間とし、熱処理工程において、加熱温度を750℃とした以外は、実施例32と同様にして、比較例26の正極活物質を得た。
(Comparative Example 26)
In the second reflux step, the positive electrode activity of Comparative Example 26 was changed in the same manner as in Example 32 except that the reflux time was 100 hours, the HCl solution immersion time was 10 hours, and the heating temperature was 750 ° C. in the heat treatment step. Obtained material.
実施例1と同様の方法で、実施例2〜12及び比較例1〜7の活物質をそれぞれ単独で用いた評価用セルを作製した。
<放電容量の測定>
実施例1〜12、比較例1〜7の各評価用セルを用いて、放電レートを0.1C(25℃で定電流放電を行ったときに10時間で放電終了となる電流値)とした場合の放電容量(単位:mAh/g)を測定した。結果を表1に示す。なお、LiFePO4や、LiMnPO4、LiCOPO4等のリン酸系正極材料の化合物の放電容量は、理論容量がおよそ170mAh/gであるため、実容量が170mAh/g以上のものが好ましいものとした。
<Measurement of discharge capacity>
Using each of the cells for evaluation of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 7, the discharge rate was set to 0.1 C (current value at which discharge was completed in 10 hours when constant current discharge was performed at 25 ° C.). The discharge capacity (unit: mAh / g) was measured. The results are shown in Table 1. The discharge capacity of a compound of a phosphoric acid positive electrode material such as LiFePO 4 , LiMnPO 4 , or LiCOPO 4 has a theoretical capacity of about 170 mAh / g, so that the actual capacity is preferably 170 mAh / g or more. .
実施例1と同様の方法で、実施例13〜34及び比較例8〜26の活物質をそれぞれ単独で用いた評価用セルを作製した。
<放電容量の測定>
実施例13〜34、比較例8〜26の各評価用セルを用いて、放電レートを0.1C(25℃で定電流放電を行ったときに10時間で放電終了となる電流値)とした場合の放電容量(単位:mAh/g)を測定した。結果を表2に示す。
<Measurement of discharge capacity>
Using each of the evaluation cells of Examples 13 to 34 and Comparative Examples 8 to 26, the discharge rate was set to 0.1 C (current value at which discharge was completed in 10 hours when constant current discharge was performed at 25 ° C.). The discharge capacity (unit: mAh / g) was measured. The results are shown in Table 2.
10・・・正極,20・・・負極、12・・・正極集電体、14・・・正極活物質層、18・・・セパレータ、22・・・負極集電体、24・・・負極活物質層、30・・・発電要素、50・・・ケース、60,62・・・リード、100・・・リチウムイオン二次電池、又はナトリウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013152761A JP6236956B2 (en) | 2012-09-28 | 2013-07-23 | Positive electrode active material, positive electrode, lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012216657 | 2012-09-28 | ||
JP2012216657 | 2012-09-28 | ||
JP2013152761A JP6236956B2 (en) | 2012-09-28 | 2013-07-23 | Positive electrode active material, positive electrode, lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014082186A JP2014082186A (en) | 2014-05-08 |
JP6236956B2 true JP6236956B2 (en) | 2017-11-29 |
Family
ID=50786174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013152761A Active JP6236956B2 (en) | 2012-09-28 | 2013-07-23 | Positive electrode active material, positive electrode, lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6236956B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105810906B (en) * | 2016-03-17 | 2018-06-05 | 齐鲁工业大学 | A kind of lithium ion battery composite cathode material Li2NaV2(PO4)3/Li3V2(PO4)3The preparation method of/C |
CN111883766B (en) * | 2020-07-30 | 2023-05-23 | 西南大学 | Polyanion electrode material and preparation method and application thereof |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2442257C (en) * | 2001-04-06 | 2013-01-08 | Valence Technology, Inc. | Sodium ion batteries |
JP4314859B2 (en) * | 2003-03-31 | 2009-08-19 | 祐作 滝田 | Non-aqueous electrolyte secondary battery electrode active material, non-aqueous electrolyte secondary battery electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
-
2013
- 2013-07-23 JP JP2013152761A patent/JP6236956B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014082186A (en) | 2014-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5268134B2 (en) | Method for producing positive electrode active material and non-aqueous electrolyte battery using the same | |
US9306213B2 (en) | Process for producing cathode active material for lithium ion secondary battery | |
JP5435934B2 (en) | Cathode and lithium battery using the same | |
JP4314859B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery electrode active material, non-aqueous electrolyte secondary battery electrode, and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
US11557760B2 (en) | Positive-electrode active material containing lithium composite oxide, and battery including the same | |
TWI445666B (en) | Method for producing lithium silicate compound | |
JP5928302B2 (en) | Method for producing positive electrode active material for lithium secondary battery | |
WO2012008423A1 (en) | Active material, electrode containing same, lithium secondary battery comprising the electrode, and method for producing active material | |
JP5621869B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
JP5610014B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
KR20170076222A (en) | Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same | |
RU2454755C1 (en) | Cathode mixture with improved efficiency and electrode specific energy | |
JP5375446B2 (en) | Active material, electrode including the same, lithium secondary battery including the electrode, and method for producing active material | |
JP5370501B2 (en) | Method for producing composite oxide, positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery | |
JP6236956B2 (en) | Positive electrode active material, positive electrode, lithium ion secondary battery and sodium ion secondary battery | |
KR101796248B1 (en) | Cathode active material for lithium secondary battery and method of preparing the same | |
RU2467434C1 (en) | Active cathode material providing improved efficiency and energy density of electrode | |
JP5888046B2 (en) | Positive electrode active material, positive electrode and lithium ion secondary battery | |
KR101233410B1 (en) | Cathode active material for lithium secondary battery, method for preparing same, and lithium battery comprising same | |
JP2011048953A (en) | Active material and method of manufacturing the same | |
WO2014021395A1 (en) | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries | |
KR101801334B1 (en) | Method for Preparation of Precursor for Cathode Active Material, Olivine Type Cathode Active Material Obtained from the Same, and Lithium Secondary Battery Comprising the Same | |
CN108630938B (en) | Positive electrode active material, positive electrode using same, and lithium ion secondary battery | |
JP5609485B2 (en) | Active material, method for producing active material, electrode, and lithium ion secondary battery | |
US9825295B2 (en) | Positive electrode active material and lithium-ion secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160406 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170314 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170425 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171016 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6236956 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |