JP6243946B2 - Active material-containing particle mixture for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、非水電解質二次電池の電極に用いられる非水電解質二次電池用活物質含有の粒子混合物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a particle mixture containing an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery used for an electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing the same.

電極活物質に遷移金属複合酸化物を用いる非水電解質二次電池は、サイクル特性が良いこと及び安全性が高いことから、多々の開発が行われている。このような非水電解質二次電池においては、通常、電池電極用バインダーを溶媒に溶解又は分散媒に分散させたバインダー溶液又はスラリーに、活物質及び導電助剤を混合した電池電極用合材スラリーを集電体に塗布し、乾燥等の方法により溶媒や分散媒を除去して、活物質集電体間及び活物質同士間を結着させ、電極を製造する。   Many non-aqueous electrolyte secondary batteries using transition metal composite oxides as electrode active materials have been developed because of their good cycle characteristics and high safety. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, a battery electrode mixture slurry in which an active material and a conductive additive are usually mixed in a binder solution or slurry in which a battery electrode binder is dissolved in a solvent or dispersed in a dispersion medium. Is applied to the current collector, the solvent and the dispersion medium are removed by a method such as drying, and the active material current collectors and the active materials are bound to each other to produce an electrode.

非水電解質二次電池の電池性能は、用いる電極活物質や導電助剤の各々の特性に大きく依存すると共に、電極活物質と導電助剤の混合状態の均一性及び充填構造にも依存する。こうしたなか、電極活物質が遷移金属複合酸化物からなる場合、導電助剤との比重差が大きく、均一な混合が困難であるという問題があった。   The battery performance of the nonaqueous electrolyte secondary battery greatly depends on the characteristics of the electrode active material and the conductive additive used, and also depends on the uniformity of the mixed state of the electrode active material and the conductive additive and the filling structure. Under these circumstances, when the electrode active material is made of a transition metal composite oxide, there is a problem that the specific gravity difference from the conductive additive is large and uniform mixing is difficult.

例えば、特許文献1では、分散溶媒である水に、分散安定剤としてカルボキシルメチルセルロースを添加したものを用いて、電極活物質と導電助剤との混合の均一化を図っている。また、特許文献2では、分散溶媒である水に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール又はそれらの混合物であるポリエーテルを添加し、さらに結着材(バインダー)を加えることにより、電極活物質と導電助剤の分離を抑制しながら均一混合物を得ている。   For example, in Patent Document 1, the mixture of the electrode active material and the conductive assistant is made uniform by using water as a dispersion solvent to which carboxymethyl cellulose is added as a dispersion stabilizer. Moreover, in patent document 2, by adding the polyether which is polyethyleneglycol, polypropyleneglycol, polybutyleneglycol, or those mixtures to the water which is a dispersion | distribution solvent, and adding a binder (binder) further, electrode active material A uniform mixture is obtained while suppressing the separation of the conductive aid.

特開2015−201267号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-201267 特開2015−225761号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-225761

しかしながら、上記特許文献1に記載の方法であると、電極活物質と導電助剤との間に分散剤による分離が生じ得るため、均一な混合物は得られても密な充填状態を得るのが困難である。一方、上記特許文献2に記載の方法であれば、均一で密な電極活物質と導電助剤との混合物を得ることができるものの、水を分散溶媒として用いているため、得られる電極活物質中に水分が必要以上に残存しやすく、電池特性の低下が引き起こされるおそれがある。   However, according to the method described in Patent Document 1, separation by a dispersing agent may occur between the electrode active material and the conductive additive, so that even if a uniform mixture is obtained, a densely packed state is obtained. Have difficulty. On the other hand, according to the method described in Patent Document 2, although a uniform and dense mixture of the electrode active material and the conductive auxiliary agent can be obtained, since water is used as the dispersion solvent, the obtained electrode active material is obtained. Moisture tends to remain in the inside more than necessary, and the battery characteristics may be deteriorated.

したがって、本発明の課題は、電極活物質と導電助剤との均一かつ密な混合物である非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物、及びその製造方法を提供することにある。   Therefore, the subject of this invention is providing the active material containing particle | grain mixture for nonaqueous electrolyte secondary batteries which is a uniform and dense mixture of an electrode active material and a conductive support agent, and its manufacturing method.

そこで本発明者らは、種々検討したところ、遷移金属複合酸化物の粒子に水不溶性導電性炭素材料及び/又は水溶性炭素材料等を添加して得られるスラリーと、セルロースナノファイバー(CNF)及び/又は非晶質球状カーボン(ACS)等から得られるスラリーとを用い、特定の噴霧乾燥を介して焼成することにより、電極活物質粒子と、セルロースナノファイバー由来の炭素及び非晶質球状カーボン由来の炭素の少なくとも一方からなる導電助剤粒子とが、一方が他方に担持されることなく、互いに独立して均一かつ密に混在する、非水電解質二次電池用活物質含有の粒子混合物が簡易に得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Therefore, the present inventors have made various studies. As a result, a slurry obtained by adding a water-insoluble conductive carbon material and / or a water-soluble carbon material to the transition metal composite oxide particles, cellulose nanofiber (CNF) and And / or a slurry obtained from amorphous spherical carbon (ACS) and the like, and calcined through specific spray drying to obtain electrode active material particles, carbon derived from cellulose nanofibers and amorphous spherical carbon A mixture of particles containing the active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries, in which the conductive auxiliary particles composed of at least one of the carbons are mixed with each other independently and uniformly without being supported on the other, is simple. The present invention has been found and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、遷移金属複合酸化物の粒子表面に、水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料由来の炭素の少なくとも一方が担持してなる電極活物質粒子(X)と、セルロースナノファイバー由来の炭素及び非晶質球状カーボン由来の炭素の少なくとも一方からなる導電助剤粒子(Y)とが、互いに独立した粒子として混在してなる非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物を提供するものである。   That is, the present invention relates to electrode active material particles (X) in which at least one of a water-insoluble conductive carbon material and a carbon derived from a water-soluble carbon material is supported on the particle surface of the transition metal composite oxide, and cellulose nanofibers. Provided is an active material-containing particle mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which conductive auxiliary agent particles (Y) made of at least one of carbon derived from amorphous carbon and carbon derived from amorphous spherical carbon are mixed as independent particles. To do.

また、本発明は、遷移金属複合酸化物の粒子に、水不溶性導電性炭素材料及び/又は水溶性炭素材料、並びに水を添加して、スラリーAを得る工程(I)、
セルロースナノファイバー及び/又は非晶質球状カーボン、並びに水を混合して、スラリーBを得る工程(II)、
少なくとも噴射口を二つ以上備えるスプレードライヤーを用い、工程(I)で得られたスラリーA及び工程(II)で得られたスラリーBを各々異なる噴射口から同時に噴霧乾燥して、スラリーAから形成される造粒体Cと、スラリーBから形成される造粒体Dとが混在する乾燥混合物Eを得る工程(III)、並びに
工程(III)で得られた乾燥混合物Eを還元雰囲気又は不活性雰囲気中において焼成する工程(IV)
を備える、上記非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物の製造方法を提供するものである。
The present invention also includes a step (I) of obtaining a slurry A by adding water-insoluble conductive carbon material and / or water-soluble carbon material and water to the transition metal composite oxide particles,
Step (II) of obtaining slurry B by mixing cellulose nanofibers and / or amorphous spherical carbon and water
Using a spray dryer having at least two injection ports, slurry A obtained in step (I) and slurry B obtained in step (II) are simultaneously spray-dried from different injection ports to form slurry A. Step (III) for obtaining a dry mixture E in which the granulated body C to be formed and the granulated body D formed from the slurry B are mixed, and the dry mixture E obtained in the step (III) is reduced or inert. Baking process in atmosphere (IV)
The manufacturing method of the said active material containing particle | grain mixture for nonaqueous electrolyte secondary batteries is provided.

本発明によれば、簡易な製造方法によって、電極活物質粒子と導電助剤粒子とが均一かつ密に混合してなる粒子混合物が得られ、これを用いることで、不要な水分を残存させることなく負極であっても正極であっても製造することが可能であり、得られる二次電池においても優れた電池物性を発現させることができる。   According to the present invention, a particle mixture obtained by uniformly and intimately mixing electrode active material particles and conductive additive particles can be obtained by a simple manufacturing method, and by using this, unnecessary moisture can be left. Even if it is a negative electrode or a positive electrode, it can be produced, and excellent battery physical properties can be exhibited even in the obtained secondary battery.

実施例1で得られた粒子混合物Z1を示すSEM像である。図1中の「LMP」は、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄リチウム正極活物質粒子X1を示し、「CNF」は、セルロースナノファイバー由来の炭素からなる導電助剤粒子Y1を示す。2 is a SEM image showing the particle mixture Z1 obtained in Example 1. FIG. “LMP” in FIG. 1 represents lithium iron manganese phosphate positive electrode active material particles X1 supported by glucose-derived carbon, and “CNF” represents conductive auxiliary agent particles Y1 composed of carbon derived from cellulose nanofibers. Show.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物は、水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料由来の炭素の少なくとも一方が担持してなる電極活物質粒子(X)と、セルロースナノファイバー由来の炭素及び非晶質球状カーボン由来の炭素の少なくとも一方からなる導電助剤粒子(Y)とが、互いに独立した粒子として混在してなる。かかる電極活物質粒子(X)と導電助剤粒子(Y)とが、各々充分に乾燥した状態で、一方の粒子が他方の粒子に担持されることなく均一に混合されてなり、不要な水分も残存することなく、そのまま電池材料として活用することのできる有用な混合物である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The active material-containing particle mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises electrode active material particles (X) formed by supporting at least one of a water-insoluble conductive carbon material and a carbon derived from a water-soluble carbon material, cellulose nano Conductive auxiliary agent particles (Y) made of at least one of carbon derived from fiber and carbon derived from amorphous spherical carbon are mixed as independent particles. The electrode active material particles (X) and the conductive auxiliary particles (Y) are sufficiently dried, and one particle is uniformly mixed without being supported on the other particle, thereby unnecessary moisture. Is a useful mixture that can be directly used as a battery material without remaining.

本発明で用いる電極活物質粒子(X)とは、遷移金属複合酸化物の粒子表面に、水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料由来の炭素の少なくとも一方が担持してなる粒子であり、遷移金属複合酸化物に水不溶性導電性炭素材料及び/又は水溶性炭素材料を添加し、焼成して得られるものである。
かかる遷移金属複合酸化物は、二次電池の正極活物質として用いられる酸化物、又は二次電池の負極活物質として用いられる酸化物のどちらでもよく、特に制限されないが、具体的には例えば、正極活物質用酸化物としては、LiFe0.3Mn0.7PO4、Li2Fe0.28Mn0.66Zr0.03SiO4、NaFe0.3Mn0.7PO4が挙げられ、負極活物質用酸化物としては、Li4Ti512、TiNb27、Ti2Nb1029が挙げられる。
The electrode active material particles (X) used in the present invention are particles formed by supporting at least one of a water-insoluble conductive carbon material and a carbon derived from a water-soluble carbon material on the particle surface of the transition metal composite oxide, It is obtained by adding a water-insoluble conductive carbon material and / or a water-soluble carbon material to the transition metal composite oxide and firing.
Such a transition metal composite oxide may be either an oxide used as a positive electrode active material of a secondary battery or an oxide used as a negative electrode active material of a secondary battery, and is not particularly limited. Examples of the positive electrode active material oxide include LiFe 0.3 Mn 0.7 PO 4 , Li 2 Fe 0.28 Mn 0.66 Zr 0.03 SiO 4 , and NaFe 0.3 Mn 0.7 PO 4. Examples of the negative electrode active material oxide include Li 4 Ti 5 Examples thereof include O 12 , TiNb 2 O 7 , and Ti 2 Nb 10 O 29 .

LiFe0.3Mn0.7PO4は、例えばリチウム化合物とリン酸化合物を混合し、次いで鉄化合物及びマンガン化合物を含む金属塩を混合した懸濁液を調製し、水熱反応により結晶を得た後、熱処理することによって結晶度の高いものを得ることができる。また所定の材料をボールミル等により混合・粉砕して固体を得た後、焼成することによっても得ることができる。
リチウム化合物としては、水酸化物、炭酸化物、硫酸化物、酢酸化物が挙げられる。なかでも、水酸化物が好ましい。また、リン酸化合物としては、オルトリン酸(H3PO4、リン酸)、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が挙げられる。なかでもリン酸を用いるのが好ましく、70〜90質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましい。また、鉄化合物としては、酢酸鉄、硝酸鉄、硫酸鉄等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸鉄が好ましい。さらに、マンガン化合物としては、酢酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸マンガンが好ましい。
より具体的な製造方法としては、水に、リチウム化合物として水酸化リチウム、リン酸化合物としてリン酸を添加した混合液に、鉄化合物として硫酸鉄、マンガン化合物として硫酸マンガンを添加して懸濁液を調製し、水熱反応を介して得られた固形分を固液分離し、焼成する製造方法が好ましい。なお、上記混合液中におけるリチウム化合物の含有量は、水100質量部に対し、好ましくは5〜50質量部であり、より好ましくは10〜45質量部である。
LiFe 0.3 Mn 0.7 PO 4 is prepared by mixing a lithium compound and a phosphoric acid compound, for example, and then preparing a suspension in which a metal salt containing an iron compound and a manganese compound is mixed. By doing so, a thing with high crystallinity can be obtained. It can also be obtained by mixing and pulverizing a predetermined material with a ball mill or the like to obtain a solid, followed by firing.
Examples of lithium compounds include hydroxides, carbonates, sulfates, and acetates. Of these, hydroxide is preferable. Examples of the phosphoric acid compound include orthophosphoric acid (H 3 PO 4 , phosphoric acid), metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, ammonium phosphate, and ammonium hydrogen phosphate. Of these, phosphoric acid is preferably used, and is preferably used as an aqueous solution having a concentration of 70 to 90% by mass. Examples of the iron compound include iron acetate, iron nitrate, and iron sulfate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, iron sulfate is preferable from the viewpoint of improving battery characteristics. Furthermore, examples of the manganese compound include manganese acetate, manganese nitrate, manganese sulfate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, manganese sulfate is preferable from the viewpoint of improving battery characteristics.
As a more specific production method, a suspension obtained by adding iron sulfate as an iron compound and manganese sulfate as a manganese compound to a mixed solution obtained by adding lithium hydroxide as a lithium compound and phosphoric acid as a phosphoric acid compound to water The production method is preferably such that the solid content obtained through hydrothermal reaction is solid-liquid separated and fired. In addition, content of the lithium compound in the said liquid mixture becomes like this. Preferably it is 5-50 mass parts with respect to 100 mass parts of water, More preferably, it is 10-45 mass parts.

Li2Fe0.28Mn0.66Zr0.03SiO4は、例えばリチウム化合物とケイ酸化合物を混合し、次いで鉄化合物、マンガン化合物及びジルコニウム化合物を含む金属塩を混合した懸濁液を調製し、水熱反応により結晶を得た後、熱処理することによって結晶度の高いものを得ることができる。また所定の材料をボールミル等により混合・粉砕して固体を得た後、焼成することによっても得ることができる。
リチウム化合物としては、水酸化物、炭酸化物、硫酸化物、酢酸化物が挙げられる。なかでも、水酸化物が好ましい。また、ケイ酸化合物としては、反応性のあるシリカ化合物であれば特に限定されず、非晶質シリカ、ナトリウム塩(例えばメタケイ酸ナトリウム(NaSiO)、Na4SiO4・H2O)等が挙げられる。また、鉄化合物としては、酢酸鉄、硝酸鉄、硫酸鉄等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸鉄が好ましい。また、マンガン化合物としては、酢酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸マンガンが好ましい。さらに、ジルコニウム化合物としては、酢酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、硫酸ジルコニウムが好ましい。
より具体的な製造方法としては、水に、リチウム化合物として水酸化リチウム、ケイ酸化合物としてメタケイ酸ナトリウムを添加した混合液に、鉄化合物として硫酸鉄、マンガン化合物として硫酸マンガン、ジルコニウム化合物として硫酸ジルコニウムを添加して懸濁液を調製し、水熱反応を介して得られた固形分を固液分離し、焼成する製造方法が好ましい。なお、上記混合液中におけるリチウム化合物の含有量は、水100質量部に対し、好ましくは5〜40質量部であり、より好ましくは7〜35質量部である。
Li 2 Fe 0.28 Mn 0.66 Zr 0.03 SiO 4 is prepared, for example, by mixing a lithium compound and a silicic acid compound and then preparing a suspension in which a metal salt containing an iron compound, a manganese compound and a zirconium compound is mixed, and by hydrothermal reaction. After obtaining crystals, a crystal having a high degree of crystallinity can be obtained by heat treatment. It can also be obtained by mixing and pulverizing a predetermined material with a ball mill or the like to obtain a solid, followed by firing.
Examples of lithium compounds include hydroxides, carbonates, sulfates, and acetates. Of these, hydroxide is preferable. Further, the silicic acid compound is not particularly limited as long as it is a reactive silica compound. Amorphous silica, sodium salt (for example, sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), Na 4 SiO 4 .H 2 O) Etc. Examples of the iron compound include iron acetate, iron nitrate, and iron sulfate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, iron sulfate is preferable from the viewpoint of improving battery characteristics. Examples of manganese compounds include manganese acetate, manganese nitrate, manganese sulfate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, manganese sulfate is preferable from the viewpoint of improving battery characteristics. Furthermore, examples of the zirconium compound include zirconium acetate, zirconium nitrate, and zirconium sulfate. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, zirconium sulfate is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties.
As a more specific production method, a mixed solution in which lithium hydroxide as a lithium compound and sodium metasilicate as a silicate compound are added to water, iron sulfate as an iron compound, manganese sulfate as a manganese compound, and zirconium sulfate as a zirconium compound A production method is preferred in which a suspension is prepared by adding a solid, and the solid content obtained through a hydrothermal reaction is solid-liquid separated and fired. In addition, content of the lithium compound in the said liquid mixture becomes like this. Preferably it is 5-40 mass parts with respect to 100 mass parts of water, More preferably, it is 7-35 mass parts.

NaFe0.3Mn0.7PO4は、例えばナトリウム化合物とリン酸化合物を混合し、次いで鉄化合物及びマンガン化合物を含む金属塩を混合した懸濁液を調製し、水熱反応により結晶を得た後、熱処理することによって結晶度の高いものを得ることができる。また所定の材料をボールミル等により混合・粉砕して固体を得た後、焼成することによっても得ることができる。
ナトリウム化合物としては、水酸化物、炭酸化物、硫酸化物、酢酸化物が挙げられる。なかでも、水酸化物が好ましい。また、リン酸化合物としては、オルトリン酸(H3PO4、リン酸)、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム等が挙げられる。なかでもリン酸を用いるのが好ましく、70〜90質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましい。また、鉄化合物としては、酢酸鉄、硝酸鉄、硫酸鉄等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸鉄が好ましい。さらに、マンガン化合物としては、酢酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガン等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池特性を高める観点から、硫酸マンガンが好ましい。
より具体的な製造方法としては、水に、ナトリウム化合物として水酸化ナトリウム、リン酸化合物としてリン酸を添加した混合液に、鉄化合物として硫酸鉄、マンガン化合物として硫酸マンガンを添加して懸濁液を調製し、水熱反応を介して得られた固形分を固液分離し、焼成する製造方法が好ましい。なお、上記混合液中におけるナトリウム化合物の含有量は、水100質量部に対し、好ましくは5〜50質量部であり、より好ましくは10〜45質量部である。
NaFe 0.3 Mn 0.7 PO 4 is prepared, for example, by mixing a sodium compound and a phosphoric acid compound, and then preparing a suspension in which a metal salt containing an iron compound and a manganese compound is mixed. By doing so, a thing with high crystallinity can be obtained. It can also be obtained by mixing and pulverizing a predetermined material with a ball mill or the like to obtain a solid, followed by firing.
Examples of sodium compounds include hydroxides, carbonates, sulfates, and acetates. Of these, hydroxide is preferable. Examples of the phosphoric acid compound include orthophosphoric acid (H 3 PO 4 , phosphoric acid), metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, ammonium phosphate, and ammonium hydrogen phosphate. Of these, phosphoric acid is preferably used, and is preferably used as an aqueous solution having a concentration of 70 to 90% by mass. Examples of the iron compound include iron acetate, iron nitrate, and iron sulfate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, iron sulfate is preferable from the viewpoint of improving battery characteristics. Furthermore, examples of the manganese compound include manganese acetate, manganese nitrate, manganese sulfate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, manganese sulfate is preferable from the viewpoint of improving battery characteristics.
As a more specific production method, a suspension is prepared by adding iron sulfate as an iron compound and manganese sulfate as a manganese compound to a mixed solution obtained by adding sodium hydroxide as a sodium compound and phosphoric acid as a phosphate compound to water. The production method is preferably such that the solid content obtained through hydrothermal reaction is solid-liquid separated and fired. In addition, content of the sodium compound in the said liquid mixture becomes like this. Preferably it is 5-50 mass parts with respect to 100 mass parts of water, More preferably, it is 10-45 mass parts.

Li4Ti512は、チタン化合物及びリチウム化合物を焼成することにより得ることができる。用い得るチタン化合物としては、酸化チタン、オルトチタン酸やメタチタン酸等の含水酸化チタンが挙げられ、これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、アナターゼ型TiO2が好ましい。用い得るリチウム化合物としては、リチウム酸化物又はリチウム水酸化物が挙げられ、具体的には、炭酸リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、炭酸リチウムが好ましい。
これらチタン化合物及びリチウム化合物の所定量を混合・粉砕した後、温度700〜900℃で8〜24時間焼成し、次いで得られた焼成物を粉砕することにより、Li4Ti512を得ることができる。
Li 4 Ti 5 O 12 can be obtained by firing a titanium compound and a lithium compound. Examples of the titanium compound that can be used include hydrous titanium oxides such as titanium oxide, orthotitanic acid, and metatitanic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, anatase TiO 2 is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties. Examples of the lithium compound that can be used include lithium oxide and lithium hydroxide, and specific examples include lithium carbonate, lithium hydroxide, and lithium nitrate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, lithium carbonate is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties.
After mixing and pulverizing predetermined amounts of these titanium compound and lithium compound, Li 4 Ti 5 O 12 is obtained by calcination at a temperature of 700 to 900 ° C. for 8 to 24 hours, and then pulverizing the obtained baked product. Can do.

TiNb27は、チタン化合物及びニオブ化合物を焼成することにより得ることができる。用い得るチタン化合物としては、酸化チタン、オルトチタン酸やメタチタン酸等の含水酸化チタンが挙げられ、これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、アナターゼ型TiO2が好ましい。かかるチタン化合物には、不可避的に混入する場合も含め、その一部にチタン及びニオブ以外の異種金属M(MはSn、Zr、Fe、Bi、Cr、Mo、Na、Mg、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも一種を示す。)を含んでいてもよく、異種金属(M)の含有量は、より良好な電池物性を確保する観点から、チタン化合物中に、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下である。用い得るニオブ化合物としては、ニオブ酸化物又はニオブ水酸化物が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。なかでも、電池物性を高める観点から、五酸化ニオブ(Nb)が好ましい。
これらチタン化合物及びニオブ化合物の所定量を混合・粉砕した後、温度1200〜1400℃で4〜24時間焼成し、次いで得られた焼成物を粉砕することにより、TiNb27を得ることができる。
TiNb 2 O 7 can be obtained by firing a titanium compound and a niobium compound. Examples of the titanium compound that can be used include hydrous titanium oxides such as titanium oxide, orthotitanic acid, and metatitanic acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, anatase TiO 2 is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties. Such titanium compounds, including cases where they are inevitably mixed, are partly made of different metals M other than titanium and niobium (M is Sn, Zr, Fe, Bi, Cr, Mo, Na, Mg, Al and Si). And at least one selected from the group consisting of different metals (M) in the titanium compound from the viewpoint of securing better battery physical properties, preferably 30% by mass or less. More preferably, it is 15 mass% or less. Examples of niobium compounds that can be used include niobium oxide and niobium hydroxide. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) is preferable from the viewpoint of improving battery physical properties.
After mixing and pulverizing predetermined amounts of these titanium compound and niobium compound, TiNb 2 O 7 can be obtained by calcination at a temperature of 1200 to 1400 ° C. for 4 to 24 hours and then pulverizing the obtained baked product. .

Ti2Nb1029は、例えばニオブ化合物及びチタン化合物等の所定の材料を用いて懸濁液を調製し、水熱反応により結晶を得た後、熱処理することによって結晶度の高いものを得ることができ、また所定の材料をボールミル等により混合・粉砕して固体を得た後、焼成することによっても得ることができる。
ニオブ化合物としては、水酸化ニオブ等を用いることができ、チタン化合物としては、硫酸チタニルや硫酸チタン等の硫酸塩、硝酸塩、塩化物、又は有機酸等を用いることができる。かかるチタン化合物には、不可避的に混入する場合も含め、その一部にチタン及びニオブ以外の異種金属M(MはSn、Zr、Fe、Bi、Cr、Mo、Na、Mg、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも一種を示す。)を含んでいてもよく、異種金属(M)の含有量は、より良好な電池物性を確保する観点から、チタン化合物中に、好ましくは30質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下である。
より具体的な製造方法としては、ニオブ化合物として水酸化ニオブ、チタン源としてアナターゼ型TiO2を用い、過酸化水素及び水とともに懸濁液を調製し、水熱反応を介して得られた固形分を固液分離し、焼成する製造方法が好ましい。なお、上記懸濁液中におけるニオブとチタンのモル比(Nb/Ti)は、好ましくは4.0〜6.0であり、より好ましくは4.5〜5.5である。
For Ti 2 Nb 10 O 29 , for example, a suspension is prepared using a predetermined material such as a niobium compound and a titanium compound, a crystal is obtained by a hydrothermal reaction, and a crystal having a high degree of crystallinity is obtained by heat treatment. It can also be obtained by mixing and pulverizing a predetermined material with a ball mill or the like to obtain a solid, followed by firing.
As the niobium compound, niobium hydroxide and the like can be used, and as the titanium compound, sulfates such as titanyl sulfate and titanium sulfate, nitrates, chlorides, organic acids and the like can be used. Such titanium compounds, including cases where they are inevitably mixed, are partly made of different metals M other than titanium and niobium (M is Sn, Zr, Fe, Bi, Cr, Mo, Na, Mg, Al and Si). And at least one selected from the group consisting of different metals (M) in the titanium compound from the viewpoint of securing better battery physical properties, preferably 30% by mass or less. More preferably, it is 15 mass% or less.
As a more specific production method, niobium hydroxide is used as a niobium compound, anatase TiO 2 is used as a titanium source, a suspension is prepared with hydrogen peroxide and water, and a solid content obtained through a hydrothermal reaction is prepared. A production method in which the liquid is separated into solid and liquid and fired is preferable. In addition, the molar ratio (Nb / Ti) of niobium and titanium in the suspension is preferably 4.0 to 6.0, and more preferably 4.5 to 5.5.

上記遷移金属複合酸化物は、良好な充放電特性を有する二次電池を得る観点から微小であることが好ましく、その平均粒径は好ましくは20〜400nmであり、より好ましくは20〜200nmであり、さらに好ましくは20〜100nmである。そのような微小な遷移金属複合酸化物は、固相法で得られた遷移金属複合酸化物を粉砕するか、又は水熱法により得ることができる。   The transition metal composite oxide is preferably minute from the viewpoint of obtaining a secondary battery having good charge / discharge characteristics, and the average particle size thereof is preferably 20 to 400 nm, more preferably 20 to 200 nm. More preferably, it is 20-100 nm. Such a fine transition metal composite oxide can be obtained by grinding a transition metal composite oxide obtained by a solid phase method or by a hydrothermal method.

水不溶性導電性炭素材料とは、25℃の水100gに対する溶解量が、水不溶性導電性炭素材料の炭素原子換算量で0.4g未満である水不溶性の炭素材料であって、焼成等せずともそのもの自体が導電性を有し、上記遷移金属複合酸化物の粒子表面に担持される炭素源である。かかる水不溶性導電性炭素材料としては、グラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、及びサーマルブラックから選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。グラファイトとしては、人造グラファイト(鱗片状、塊状、土状、グラフェン)、天然グラファイトのいずれであってもよい。用い得る水不溶性導電性炭素材料のBET比表面積は、電極活物質の吸着水分量を低減する観点から、好ましくは1〜750m2/gであり、より好ましくは3〜500m2/gである。また、かかる水不溶性導電性炭素材料の平均粒子径は、同様の観点から、好ましくは0.02〜20μmであり、より好ましくは0.03〜15μmである。 The water-insoluble conductive carbon material is a water-insoluble carbon material whose dissolution amount in 100 g of water at 25 ° C. is less than 0.4 g in terms of carbon atom of the water-insoluble conductive carbon material, and is not fired or the like. Both themselves have electrical conductivity and are carbon sources supported on the surface of the transition metal composite oxide particles. Examples of the water-insoluble conductive carbon material include one or more selected from graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black. The graphite may be any of artificial graphite (scaly, massive, earthy, graphene) or natural graphite. The BET specific surface area of the water-insoluble conductive carbon material that can be used is preferably 1 to 750 m 2 / g, more preferably 3 to 500 m 2 / g, from the viewpoint of reducing the amount of adsorbed moisture of the electrode active material. Moreover, from the same viewpoint, the average particle size of the water-insoluble conductive carbon material is preferably 0.02 to 20 μm, more preferably 0.03 to 15 μm.

水溶性炭素材料とは、25℃の水100gに、水溶性炭素材料の炭素原子換算量で0.4g以上、好ましくは1.0g以上溶解する炭素材料を意味し、焼成されることによって、上記遷移金属複合酸化物の粒子表面炭素源である。かかる水溶性炭素材料としては、例えば、糖類、ポリオール、ポリエーテル、及び有機酸から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。より具体的には、例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース等の単糖類;マルトース、スクロース、セロビオース等の二糖類;デンプン、デキストリン等の多糖類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ブタンジオール、プロパンジオール、ポリビニルアルコール、グリセリン等のポリオールやポリエーテル;クエン酸、酒石酸、アスコルビン酸等の有機酸が挙げられる。なかでも、溶媒への溶解性及び分散性を高めて炭素源として効果的に機能させる観点から、グルコース、フルクトース、スクロース、デキストリンが好ましく、グルコースがより好ましい。   The water-soluble carbon material means a carbon material that dissolves in 100 g of water at 25 ° C. in terms of carbon atom of the water-soluble carbon material in an amount of 0.4 g or more, preferably 1.0 g or more. It is a particle surface carbon source of a transition metal composite oxide. Examples of the water-soluble carbon material include one or more selected from saccharides, polyols, polyethers, and organic acids. More specifically, for example, monosaccharides such as glucose, fructose, galactose and mannose; disaccharides such as maltose, sucrose and cellobiose; polysaccharides such as starch and dextrin; ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol and butane Examples include polyols and polyethers such as diol, propanediol, polyvinyl alcohol, and glycerin; and organic acids such as citric acid, tartaric acid, and ascorbic acid. Among these, glucose, fructose, sucrose, and dextrin are preferable, and glucose is more preferable from the viewpoint of enhancing the solubility and dispersibility in a solvent and effectively functioning as a carbon source.

水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料の炭素原子換算分は、水不溶性導電性炭素材料及び炭化された水溶性炭素材料が上記遷移金属複合酸化物の粒子表面に担持された炭素として、得られる電極活物質粒子(X)中に共存することとなる。かかる水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料の炭素原子換算量は、これら水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料由来の炭素の合計担持量に相当し、電極活物質粒子(X)中に、合計で、好ましくは1.0〜20.0質量%であり、より好ましくは2.0〜17.5質量%であり、さらに好ましくは3.0〜15.0質量%である。   The carbon atom equivalents of the water-insoluble conductive carbon material and the water-soluble carbon material are obtained as carbon carried on the particle surface of the transition metal composite oxide by the water-insoluble conductive carbon material and the carbonized water-soluble carbon material. Coexist in the electrode active material particles (X). The carbon atom equivalent amount of the water-insoluble conductive carbon material and the water-soluble carbon material corresponds to the total supported amount of carbon derived from the water-insoluble conductive carbon material and the water-soluble carbon material, and in the electrode active material particles (X). In total, it is preferably 1.0 to 20.0% by mass, more preferably 2.0 to 17.5% by mass, and still more preferably 3.0 to 15.0% by mass.

本発明で用いる導電助剤粒子(Y)は、セルロースナノファイバー由来の炭素及び非晶質球状カーボン由来の炭素の少なくとも一方からなる。
セルロースナノファイバーとは、全ての植物細胞壁の約5割を占める骨格成分であって、かかる細胞壁を構成する植物繊維をナノサイズまで解繊等することにより得ることができる軽量高強度繊維であり、セルロースナノファイバーを構成するセルロース分子鎖は、炭素による周期的構造で形成されている。かかるセルロースナノファイバーは、繊維径が1〜500nm、繊維長が1〜500μmであり、水への良好な分散性も有している。また、セルロースナノファイバーを構成するセルロース分子鎖では、炭素による周期的構造が形成されていることから、セルロースナノファイバーが炭化されると、優れた導電性を発現することができる。したがって、炭素源としてセルロースナノファイバーのみを用いれば、スプレードライヤーによる噴霧乾燥工程を経た後、還元雰囲気又は不活性雰囲気中での焼成工程を経ることによって、不要な水分を除去しつつ、かかるセルロースナノファイバー由来の炭素のみからなる、優れた導電性を有する導電助材粒子(Y)が得られる。
The conductive auxiliary agent particles (Y) used in the present invention comprise at least one of carbon derived from cellulose nanofibers and carbon derived from amorphous spherical carbon.
Cellulose nanofiber is a skeletal component that occupies about 50% of all plant cell walls, and is a lightweight high-strength fiber that can be obtained by defibrating plant fibers constituting such cell walls to nano size, Cellulose molecular chains constituting cellulose nanofibers are formed with a periodic structure of carbon. Such cellulose nanofibers have a fiber diameter of 1 to 500 nm, a fiber length of 1 to 500 μm, and also have good dispersibility in water. Moreover, in the cellulose molecular chain which comprises a cellulose nanofiber, since the periodic structure by carbon is formed, when the cellulose nanofiber is carbonized, the outstanding electroconductivity can be expressed. Therefore, if only cellulose nanofibers are used as a carbon source, the cellulose nanofibers are removed while unnecessary moisture is removed by a spray drying process using a spray dryer followed by a firing process in a reducing atmosphere or an inert atmosphere. Conductive auxiliary material particles (Y) having only excellent conductivity and made of only fiber-derived carbon can be obtained.

非晶質球状カーボンとは、水とグルコース等の水溶性炭質材料の混合溶液を水熱反応させ、得られた反応後のスラリー水を高温で噴霧乾燥することで得られる微小な炭素結晶の集合体であって、かかる噴霧乾燥工程を経た後、還元雰囲気又は不活性雰囲気中での焼成工程を経ることによって、結晶性が高い炭素となる。したがって、炭素源として非晶質球状カーボンのみを用いれば、不要な水分を除去しつつ、かかる非晶質球状カーボン由来の炭素のみからなる、優れた導電性を有する導電助剤粒子(Y)が得られる。かかる非晶質球状カーボンの平均粒径は、50nm〜100μmである。
なお、セルロースナノファイバーと非晶質球状カーボンの双方を炭素源として用いてもよく、この場合には、スプレードライヤーによる噴霧乾燥工程を経た後、還元雰囲気又は不活性雰囲気中での焼成工程を経ることによって、不要な水分を除去しつつ、セルロースナノファイバー由来の炭素と非晶質球状カーボン由来の炭素の双方が混在した、炭素のみからなる導電助剤粒子(Y)が得られる。
Amorphous spherical carbon is a collection of fine carbon crystals obtained by hydrothermal reaction of a mixed solution of water and a water-soluble carbonaceous material such as glucose and then spray drying the resulting slurry water at a high temperature. It is a body, and after passing through such a spray-drying process, it becomes carbon with high crystallinity through a firing process in a reducing atmosphere or an inert atmosphere. Therefore, if only amorphous spherical carbon is used as a carbon source, conductive auxiliary agent particles (Y) having excellent conductivity, consisting only of carbon derived from such amorphous spherical carbon, while removing unnecessary moisture can be obtained. can get. The average particle diameter of such amorphous spherical carbon is 50 nm to 100 μm.
Note that both cellulose nanofibers and amorphous spherical carbon may be used as a carbon source. In this case, after passing through a spray drying process using a spray dryer, a firing process in a reducing atmosphere or an inert atmosphere is performed. Thus, conductive auxiliary agent particles (Y) made of only carbon in which both carbon derived from cellulose nanofibers and carbon derived from amorphous spherical carbon are mixed are obtained while removing unnecessary moisture.

導電助剤粒子(Y)の含有量は、セルロースナノファイバー由来の炭素の量と非晶質球状カーボン由来の炭素量の合計に相当し、本発明の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物中に、合計で、好ましくは1.0〜25.0質量%であり、より好ましくは1.0〜15.0質量%であり、さらに好ましくは1.0〜10.0質量%である。より具体的には、例えば、電極活物質粒子(X)が正極用電極に用いる遷移金属複合酸化物を含む場合、導電助剤粒子(Y)の含有量は、本発明の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物中に、好ましくは1.0〜25.0質量%であり、より好ましくは1.0〜15.0質量%であり、さらに好ましくは1.0〜10.0質量%である。また、電極活物質粒子(X)が負極用電極に用いる遷移金属複合酸化物を含む場合、導電助剤粒子(Y)の含有量は、本発明の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物中に、好ましくは1.0〜20.0質量%であり、より好ましくは1.0〜12.0質量%であり、さらに好ましくは1.0〜8.0質量%である。   The content of the conductive auxiliary particles (Y) corresponds to the total of the amount of carbon derived from cellulose nanofibers and the amount of carbon derived from amorphous spherical carbon, and the active material-containing particles for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention The total amount in the mixture is preferably 1.0 to 25.0% by mass, more preferably 1.0 to 15.0% by mass, and still more preferably 1.0 to 10.0% by mass. . More specifically, for example, when the electrode active material particle (X) contains a transition metal composite oxide used for the positive electrode, the content of the conductive auxiliary agent particle (Y) is the non-aqueous electrolyte secondary of the present invention. In the battery active material-containing particle mixture, the amount is preferably 1.0 to 25.0% by mass, more preferably 1.0 to 15.0% by mass, and still more preferably 1.0 to 10.0% by mass. %. Moreover, when electrode active material particle (X) contains the transition metal complex oxide used for the electrode for negative electrodes, content of conductive support agent particle (Y) is the active material content particle | grains for nonaqueous electrolyte secondary batteries of this invention In a mixture, Preferably it is 1.0-20.0 mass%, More preferably, it is 1.0-12.0 mass%, More preferably, it is 1.0-8.0 mass%.

本発明の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物の製造方法は、遷移金属複合酸化物の粒子に、水不溶性導電性炭素材料及び/又は水溶性炭素材料、並びに水を添加して、スラリーAを得る工程(I)、
セルロースナノファイバー及び/又は非晶質球状カーボン、並びに水を混合して、スラリーBを得る工程(II)、
少なくとも噴射口を二つ以上備えるスプレードライヤーを用い、工程(I)で得られたスラリーA及び工程(II)で得られたスラリーBを各々異なる噴射口から同時に噴霧乾燥して、スラリーAから形成される造粒体Cと、スラリーBから形成される造粒体Dとが混在する乾燥混合物Eを得る工程(III)、並びに
工程(III)で得られた乾燥混合物Eを還元雰囲気又は不活性雰囲気中において焼成する工程(IV)
を備える。
In the method for producing an active material-containing particle mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, a water-insoluble conductive carbon material and / or a water-soluble carbon material, and water are added to particles of a transition metal composite oxide, Step (I) for obtaining slurry A,
Step (II) of obtaining slurry B by mixing cellulose nanofibers and / or amorphous spherical carbon and water
Using a spray dryer having at least two injection ports, slurry A obtained in step (I) and slurry B obtained in step (II) are simultaneously spray-dried from different injection ports to form slurry A. Step (III) for obtaining a dry mixture E in which the granulated body C to be formed and the granulated body D formed from the slurry B are mixed, and the dry mixture E obtained in the step (III) is reduced or inert. Baking process in atmosphere (IV)
Is provided.

工程(I)は、遷移金属複合酸化物の粒子に、水不溶性導電性炭素材料及び/又は水溶性炭素材料、及び水を添加して、スラリーAを得る工程である。遷移金属複合酸化物は、特に限定されないが、正極用電極に用いる遷移金属複合酸化物としては、上記のものを用いることができる。   Step (I) is a step of obtaining slurry A by adding water-insoluble conductive carbon material and / or water-soluble carbon material and water to the transition metal composite oxide particles. The transition metal composite oxide is not particularly limited, but the above-mentioned transition metal composite oxide used for the positive electrode can be used.

スラリーAにおける遷移金属複合酸化物の含有量は、水100質量部に対し、好ましくは10〜400質量部であり、より好ましくは30〜200質量部である。また、水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料の合計含有量は、水100質量部に対し、好ましくは0.5〜100質量部であり、より好ましくは5〜50質量部である。   The content of the transition metal composite oxide in the slurry A is preferably 10 to 400 parts by mass and more preferably 30 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. Moreover, the total content of the water-insoluble conductive carbon material and the water-soluble carbon material is preferably 0.5 to 100 parts by mass, more preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.

得られるスラリーA中において、遷移金属複合酸化物と水不溶性導電性炭素材料及び/又は水溶性炭素材料を均一に分散させる観点から、分散機(ホモジナイザー)を用いた処理を行うことが好ましい。かかる分散機としては、例えば、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等が挙げられる。なかでも、分散効率の観点から、超音波攪拌機が好ましい。スラリーAの分散均一性の程度は、例えば、UV・可視光分光装置を使用した光線透過率や、E型粘度計を使用した粘度で定量的に評価することもでき、また目視によって白濁度が均一であることを確認することで、簡便に評価することもできる。分散機で処理する時間は、好ましくは0.5〜6分間であり、より好ましくは1〜4分間である。   In the obtained slurry A, it is preferable to perform a treatment using a disperser (homogenizer) from the viewpoint of uniformly dispersing the transition metal composite oxide and the water-insoluble conductive carbon material and / or the water-soluble carbon material. Examples of such a disperser include a disaggregator, a beater, a low-pressure homogenizer, a high-pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short-axis extruder, a twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, and a home juicer mixer. Can be mentioned. Among these, an ultrasonic stirrer is preferable from the viewpoint of dispersion efficiency. The degree of dispersion uniformity of the slurry A can be quantitatively evaluated by, for example, light transmittance using a UV / visible light spectroscope or viscosity using an E-type viscometer. By confirming that it is uniform, it is possible to simply evaluate. The processing time with the disperser is preferably 0.5 to 6 minutes, more preferably 1 to 4 minutes.

工程(II)は、セルロースナノファイバー及び/又は非晶質球状カーボン、及び水を混合して、スラリーBを得る工程である。かかる混合は、弱い撹拌力で行うのが好ましい。かかる弱い撹拌力とは、具体的には、例えば撹拌翼を備える装置を用いて撹拌を行う場合、撹拌翼の回転速度が、好ましくは50〜500rpmであり、より好ましくは50〜200rpmであり、撹拌時間は、好ましくは0.5〜10分であり、より好ましくは0.5〜5分である。   Step (II) is a step of obtaining slurry B by mixing cellulose nanofibers and / or amorphous spherical carbon and water. Such mixing is preferably performed with a weak stirring force. Specifically, the weak stirring force is, for example, when stirring is performed using an apparatus including a stirring blade, the rotation speed of the stirring blade is preferably 50 to 500 rpm, more preferably 50 to 200 rpm, The stirring time is preferably 0.5 to 10 minutes, more preferably 0.5 to 5 minutes.

スラリーBにおけるセルロースナノファイバー及び非晶質球状カーボンの合計含有量は、水100質量部に対し、好ましくは1〜50質量部であり、より好ましくは1〜25質量部である。より具体的には、例えば、導電助剤粒子(Y)がセルロースナノファイバー由来の炭素のみからなる場合、スラリーBにおけるセルロースナノファイバー及び非晶質球状カーボンの合計含有量は、水100質量部に対し、好ましくは1〜40質量部であり、より好ましくは1〜20質量部である。また、導電助剤粒子(Y)が非晶質球状カーボン由来の炭素のみからなる場合、スラリーBにおけるセルロースナノファイバー及び非晶質球状カーボンの合計含有量は、水100質量部に対し、好ましくは1〜50質量部であり、より好ましくは1〜25質量部である。さらに、導電助剤粒子(Y)がセルロースナノファイバー由来の炭素及び非晶質球状カーボン由来の炭素の双方からなる場合、スラリーBにおけるセルロースナノファイバー及び非晶質球状カーボンの合計含有量は、水100質量部に対し、好ましくは1〜50質量部であり、より好ましくは1〜25質量部である。   The total content of cellulose nanofibers and amorphous spherical carbon in the slurry B is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. More specifically, for example, when the conductive additive particles (Y) are composed of only carbon derived from cellulose nanofibers, the total content of cellulose nanofibers and amorphous spherical carbon in the slurry B is 100 parts by mass of water. On the other hand, it is preferably 1 to 40 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass. In addition, when the conductive additive particles (Y) are composed of only carbon derived from amorphous spherical carbon, the total content of cellulose nanofibers and amorphous spherical carbon in the slurry B is preferably 100 parts by mass of water. It is 1-50 mass parts, More preferably, it is 1-25 mass parts. Furthermore, when the conductive additive particles (Y) are composed of both carbon derived from cellulose nanofibers and carbon derived from amorphous spherical carbon, the total content of cellulose nanofibers and amorphous spherical carbon in slurry B is water. Preferably it is 1-50 mass parts with respect to 100 mass parts, More preferably, it is 1-25 mass parts.

得られるスラリーB中において、セルロースナノファイバー及び/又は非晶質球状カーボンを均一に分散させる観点から、分散機(ホモジナイザー)を用いた処理を行うことが好ましい。かかる分散機としては、例えば、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等が挙げられる。なかでも、分散効率の観点から、超音波攪拌機が好ましい。スラリーBの分散均一性の程度は、例えば、UV・可視光分光装置を使用した光線透過率や、E型粘度計を使用した粘度で定量的に評価することもでき、また目視によって白濁度が均一であることを確認することで、簡便に評価することもできる。分散機で処理する時間は、好ましくは0.5〜6分間であり、より好ましくは0.5〜4分間である。   In the obtained slurry B, it is preferable to perform the process using a disperser (homogenizer) from a viewpoint of disperse | distributing cellulose nanofiber and / or amorphous spherical carbon uniformly. Examples of such a disperser include a disaggregator, a beater, a low-pressure homogenizer, a high-pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short-axis extruder, a twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, and a home juicer mixer. Can be mentioned. Among these, an ultrasonic stirrer is preferable from the viewpoint of dispersion efficiency. The degree of dispersion uniformity of the slurry B can be quantitatively evaluated by, for example, light transmittance using a UV / visible light spectroscope or viscosity using an E-type viscometer. By confirming that it is uniform, it is possible to simply evaluate. The processing time with the disperser is preferably 0.5 to 6 minutes, more preferably 0.5 to 4 minutes.

工程(III)は、少なくとも噴射口を二つ以上備えるスプレードライヤーを用い、工程(I)で得られたスラリーA及び工程(II)で得られたスラリーBを、各々異なる噴射口から同時に噴霧乾燥して、スラリーAから形成される造粒体Cと、スラリーBから形成される造粒体Dとが混在する乾燥混合物Eを得る工程である。   In step (III), a spray dryer having at least two injection ports is used, and slurry A obtained in step (I) and slurry B obtained in step (II) are simultaneously spray-dried from different injection ports. And it is the process of obtaining the dry mixture E in which the granulated body C formed from the slurry A and the granulated body D formed from the slurry B are mixed.

乾燥混合物Eにおける造粒体Cと造粒体Dの混合割合は、スラリーAとスラリーBのスプレードライヤーからの噴射量の割合を調整することにより、適宜設定すればよい。スラリーAとスラリーBは、同一のスプレードライヤーの異なる噴射口から同時に噴射されて乾燥した造粒体となるが、スラリーAとスラリーBは各々別々の噴射口から噴射されるため得られる造粒体C及び造粒体Dは、スラリーA又はスラリーBが混在することなく、各々のスラリーが各々乾燥して形成される造粒体であって、スラリーAとスラリーBが混合されて形成される造粒体ではない。したがって、得られる乾燥混合物Eは、造粒体Cと造粒体Dが、互いに独立して混在してなる混合物である。   What is necessary is just to set suitably the mixing ratio of the granulated body C and the granulated body D in the dry mixture E by adjusting the ratio of the injection amount from the spray dryer of the slurry A and the slurry B. Slurry A and Slurry B are simultaneously granulated from different spray ports of the same spray dryer, and become dried granulates. However, since Slurry A and Slurry B are each sprayed from separate spray ports, the resulting granulated material. C and granulated body D are granulated bodies that are formed by drying each slurry without mixing slurry A or slurry B, and are formed by mixing slurry A and slurry B. It is not a granule. Therefore, the obtained dry mixture E is a mixture in which the granulated body C and the granulated body D are mixed independently of each other.

噴霧乾燥の温度は、水分量を有効に低減しつつ、スラリーA及びスラリーBが混在することなく各々別個に造粒体C及び造粒体Dを形成する観点から、好ましくは150〜320℃であり、より好ましくは170〜250℃である。   The temperature of the spray drying is preferably 150 to 320 ° C. from the viewpoint of separately forming the granulated body C and the granulated body D without mixing the slurry A and the slurry B while effectively reducing the water content. Yes, more preferably 170-250 ° C.

噴霧乾燥で得られる造粒体C及び造粒体Dの粒径は、レーザー回折・散乱法に基づく粒度分布におけるD50値で、好ましくは1〜20μmであり、より好ましくは2〜15μmである。ここで、粒度分布測定におけるD50値とは、レーザー回折・散乱法に基づく体積基準の粒度分布により得られる値であり、D50値は累積50%での粒径(メジアン径)を意味する。したがって、適宜スプレードライヤーの運転条件を最適化することにより、かかる造粒体C及び造粒体Dの粒径を調整すればよい。 The particle size of the granulated body C and granulated body D obtained by spray drying is a D 50 value in the particle size distribution based on the laser diffraction / scattering method, preferably 1 to 20 μm, more preferably 2 to 15 μm. . Here, the D 50 value in the particle size distribution measurement is a value obtained by a volume-based particle size distribution based on the laser diffraction / scattering method, and the D 50 value means a particle size (median diameter) at a cumulative 50%. . Therefore, what is necessary is just to adjust the particle size of this granulated body C and the granulated body D by optimizing the operating condition of a spray dryer suitably.

工程(IV)は、工程(III)で得られた乾燥混合物Eを還元雰囲気又は不活性雰囲気中において焼成する工程である。これにより、乾燥混合物E中の造粒体Cでは、遷移金属複合酸化物の粒子表面に炭素が担持された電極活物質粒子(X)が生成し、またこれと同時に、乾燥混合物E中の造粒体Dでは、セルロースナノファイバー及び/又は非晶質球状カーボン由来の炭素からなる導電助剤粒子(Y)が生成するため、これら電極活物質粒子(X)と導電助剤粒子(Y)が、互いに独立した粒子として充分かつ均一に混合してなる非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物が得られる。かかる工程(IV)の焼成条件は、還元雰囲気又は不活性雰囲気中で、焼成温度が、好ましくは400℃以上、より好ましくは400〜800℃であり、焼成時間が、好ましくは10分〜3時間、より好ましくは0.5〜1.5時間である。   Step (IV) is a step of baking the dry mixture E obtained in step (III) in a reducing atmosphere or an inert atmosphere. Thereby, in the granulated body C in the dry mixture E, electrode active material particles (X) in which carbon is supported on the particle surface of the transition metal composite oxide are generated, and at the same time, the granulated body C in the dry mixture E In the granule D, conductive auxiliary agent particles (Y) composed of carbon derived from cellulose nanofibers and / or amorphous spherical carbon are generated. Therefore, these electrode active material particles (X) and conductive auxiliary agent particles (Y) Thus, an active material-containing particle mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by mixing sufficiently and uniformly as mutually independent particles is obtained. The firing conditions in this step (IV) are a reducing atmosphere or an inert atmosphere, and the firing temperature is preferably 400 ° C. or higher, more preferably 400 to 800 ° C., and the firing time is preferably 10 minutes to 3 hours. More preferably, it is 0.5 to 1.5 hours.

本発明の非水電解質二次電池用活物質の混合材料を適用できるイオン二次電池とは、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であって、正極、負極、電解質及びセパレータを必須構成とするものであれば特に限定されない。かかるイオン二次電池において、本発明の非水電解質二次電池用活物質の混合材料から製造される電極は、正極、負極又は両極のどれでも構わない。   The ion secondary battery to which the mixed material of the active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be applied is a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery, and includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator. If it is said, it will not specifically limit. In such an ion secondary battery, the electrode manufactured from the mixed material of the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be any of a positive electrode, a negative electrode, or both electrodes.

本発明の非水電解質二次電池用活物質の混合材料を用いた電極は、具体的には、得られた混合材料とバインダー(例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)やスチレンブタジエンゴム(SBR))を、質量比88〜98:2〜12の配合割合で混合し、これに電解液を加えて充分混練し、スラリー(極合剤)を調製する。得られたスラリーを、厚さ5〜40μmのアルミニウム箔等からなる集電体に塗布し、乾燥する。その後、所定の形状、大きさに打ち抜いた後、プレスして電極とする。得られた電極(正極又は/及び負極)と別途準備したセパレーターを、組み込み収容することでイオン二次電池が得られる。   Specifically, an electrode using the mixed material of the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is obtained by mixing the obtained mixed material and a binder (for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) or styrene butadiene rubber (SBR)). Are mixed in a mass ratio of 88 to 98: 2 to 12, and an electrolytic solution is added thereto and kneaded sufficiently to prepare a slurry (electrode mixture). The obtained slurry is applied to a current collector made of aluminum foil having a thickness of 5 to 40 μm and dried. Then, after punching into a predetermined shape and size, it is pressed to form an electrode. An ion secondary battery is obtained by incorporating and accommodating the obtained electrode (positive electrode or / and negative electrode) and a separately prepared separator.

上記の電解液は、有機溶媒に支持塩を溶解させたものである。有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池やナトリウムイオン二次電池の電解液の用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、ハロゲン化炭化水素、エーテル類、ケトン類、ニトリル類、ラクトン類、オキソラン化合物等を用いることができる。   The above electrolytic solution is obtained by dissolving a supporting salt in an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is usually used for an electrolyte solution of a lithium ion secondary battery or a sodium ion secondary battery. For example, carbonates, halogenated hydrocarbons, ethers, ketones Nitriles, lactones, oxolane compounds and the like can be used.

支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、リチウムイオン二次電池の場合、LiPF6、LiBF4、LiClO4及びLiAsF6から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、LiSO3CF3、LiC(SO3CF32及びLiN(SO3CF32、LiN(SO2252及びLiN(SO2CF3)(SO249)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。また、ナトリウムイオン二次電池の場合、NaPF6、Nb1F4、NaClO4及びNa1sF6から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、NaSO3CF3、NaC(SO3CF32及びNaN(SO3CF32、NaN(SO2252及びNaN(SO2CF3)(SO249)から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも1種であることが好ましい。 The type of the supporting salt is not particularly limited, but in the case of a lithium ion secondary battery, an inorganic salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiAsF 6 , a derivative of the inorganic salt, LiSO 3 CF 3 , an organic material selected from LiC (SO 3 CF 3 ) 2 and LiN (SO 3 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ) It is preferably at least one of a salt and a derivative of the organic salt. In the case of a sodium ion secondary battery, an inorganic salt selected from NaPF 6 , Nb1F 4 , NaClO 4 and Na1sF 6 , a derivative of the inorganic salt, NaSO 3 CF 3 , NaC (SO 3 CF 3 ) 2 and NaN (SO 3 CF 3 ) 2 , NaN (SO 2 C 2 F 5 ) 2, and an organic salt selected from NaN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), and at least one derivative of the organic salt It is preferable.

セパレータは、正極及び負極を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を果たすものである。たとえば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子(ポリエチレン、ポリプロピレン)の多孔膜を用いればよい。   The separator plays a role of electrically insulating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolytic solution. For example, a porous synthetic resin film, particularly a polyolefin polymer (polyethylene, polypropylene) porous film may be used.

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

《遷移金属複合酸化物=LiMn0.7Fe0.3POにおける製造》
<CNFからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例1]
LiOH・H2O 1272g、及び水 4000mLを混合してスラリー水を得た。次いで、得られたスラリー水を25℃の温度に保持しながら攪拌翼の回転速度400rpmにて3分間撹拌しつつ、85%のリン酸水溶液 1153gを35mL/分で滴下し、その後、攪拌翼の回転速度400rpmで12時間撹拌することにより、LiPOを含有するスラリーaを得た。かかるスラリーaは、リン1モルに対し、2.97モルのリチウムを含有していた。
続いて、得られたスラリーaに窒素をパージして、スラリーaでの反応を完了させた(溶存酸素濃度0.5mg/L)。次に、得られたスラリーa全量に対し、MnSO4・5H2O 1688g、FeSO4・7H2O 834gを添加して、混合液aを得た。このとき、添加したMnとFeのモル比(MnSO・HO:FeSO・7HO)は、70:30であった。次いで、得られた混合液aを蒸気加熱式オートクレーブ内に設置した合成容器に投入した。投入後、隔膜分離装置により水(溶存酸素濃度0.5mg/L未満)を加熱して得た飽和蒸気を用いて、170℃で1時間攪拌しながら加熱した。オートクレーブ内の圧力は、0.8MPaであった。生成した結晶をろ過し、結晶1質量部に対し12質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶163gをグルコース(日本食品化工製無水結晶ぶどう糖)15.7g(活物質中における炭素原子換算量で4質量%に相当)とリパルプして、351gのスラリーA1(含水量49質量%)を得た。
"Transition metal composite oxide = production in LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4"
<Manufacturing using conductive auxiliary particles made of CNF>
[Example 1]
1272 g of LiOH.H 2 O and 4000 mL of water were mixed to obtain slurry water. Next, 1153 g of 85% phosphoric acid aqueous solution was dropped at 35 mL / min while stirring the slurry water obtained at a temperature of 25 ° C. for 3 minutes at a stirring blade rotation speed of 400 rpm. By stirring for 12 hours at a rotational speed of 400 rpm, a slurry a containing Li 3 PO 4 was obtained. The slurry a contained 2.97 mol of lithium with respect to 1 mol of phosphorus.
Subsequently, the obtained slurry a was purged with nitrogen to complete the reaction in the slurry a (dissolved oxygen concentration 0.5 mg / L). Next, 1688 g of MnSO 4 .5H 2 O and 834 g of FeSO 4 .7H 2 O were added to the total amount of the obtained slurry a to obtain a mixed solution a. At this time, the added molar ratio of Mn to Fe (MnSO 4 · H 2 O: FeSO 4 · 7H 2 O) was 70:30. Subsequently, the obtained mixed liquid a was put into a synthesis container installed in a steam heating autoclave. After the addition, the mixture was heated with stirring at 170 ° C. for 1 hour using saturated steam obtained by heating water (dissolved oxygen concentration less than 0.5 mg / L) with a membrane separator. The pressure in the autoclave was 0.8 MPa. The produced crystal was filtered and washed with 12 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the crystal. 163 g of the washed crystal is repulped with 15.7 g of glucose (anhydrous crystal glucose manufactured by Nippon Food Chemicals Co., Ltd., corresponding to 4% by mass in terms of carbon atom in the active material), and 351 g of slurry A1 (water content 49% by mass) Got.

水 263mLにセルロースナノファイバー87.9g(セリッシュFD−200L、ダイセルファインケム製、含水量20質量%)を混合した後、超音波攪拌機(T25、IKA製)で1分間分散処理して、全体が均一に呈色する、351gのスラリーB1を得た(100質量部のスラリーB1当たり、セルロースナノファイバーの含有量は、炭素原子換算量で2質量部に相当)。スラリーA1とスラリーB1を、ともに噴射流量500cm/時間で同一のスプレードライ装置(MDL−050M、藤崎電機株式会社製)の異なる噴射口から同時に噴射し、180℃にて噴霧乾燥を行って、スラリーA1由来の造粒体C1(粒度分布測定におけるD50値での粒径=8μm)と、スラリーB1由来の造粒体D1(粒度分布測定におけるD50値での粒径=3μm)が混在した、乾燥混合物E1得た。
得られた乾燥混合物E1を、アルゴン水素雰囲気下(水素濃度3%)、700℃で1時間焼成して、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄リチウム正極活物質粒子X1(LiMn0.7Fe0.3PO、炭素の量=4質量%)と、セルロースナノファイバーが炭化してなる炭素からなる導電助剤粒子Y1との粒子混合物Z1(粒子X1=96.2質量%、粒子Y1=3.8質量%)を得た。
得られた粒子混合物Z1のSEM像を図1に示す。
After mixing 7.9 mL of water with 87.9 g of cellulose nanofiber (Cerish FD-200L, manufactured by Daicel Finechem, water content 20 mass%), the mixture was dispersed for 1 minute with an ultrasonic stirrer (T25, manufactured by IKA), and the whole was uniform. 351 g of slurry B1 was obtained (the content of cellulose nanofibers corresponds to 2 parts by mass in terms of carbon atoms per 100 parts by mass of slurry B1). Both the slurry A1 and the slurry B1 are simultaneously sprayed from different spray ports of the same spray drying apparatus (MDL-050M, manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.) at a spray flow rate of 500 cm 3 / hour, and spray drying is performed at 180 ° C. a slurry A1-derived granule C1 (diameter = 8 [mu] m at D 50 value in the particle size distribution measurement), (particle size = 3 [mu] m at D 50 value in the particle size distribution measurement) granules D1 from the slurry B1 is mixed A dry mixture E1 was obtained.
The obtained dry mixture E1 was calcined at 700 ° C. for 1 hour in an argon hydrogen atmosphere (hydrogen concentration: 3%), and lithium manganese iron phosphate positive electrode active material particles X1 (LiMn 0.7) supported by glucose-derived carbon. Fe 0.3 PO 4 , amount of carbon = 4% by mass) and particle mixture Z1 (particles X1 = 96.2% by mass, particles Y1 = 3) with conductive auxiliary agent particles Y1 made of carbon obtained by carbonizing cellulose nanofibers. .8 mass%) was obtained.
An SEM image of the obtained particle mixture Z1 is shown in FIG.

<ACSからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例2]
水 331mLにグルコース19.6gを混合して溶液を得た後、得られた溶液を蒸気加熱式オートクレーブに投入し、170℃で3時間水熱反応を行って非晶質球状カーボンを含む351gのスラリーB2を得た(100質量部のスラリーB2当たり、非晶質球状カーボンの含有量は2.5質量部に相当)。
<Manufacturing using conductive auxiliary particles made of ACS>
[Example 2]
After 19.6 g of glucose was mixed with 331 mL of water to obtain a solution, the obtained solution was put into a steam-heated autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 170 ° C. for 3 hours to obtain 351 g of amorphous spherical carbon. A slurry B2 was obtained (the content of amorphous spherical carbon corresponds to 2.5 parts by mass per 100 parts by mass of the slurry B2).

スラリーB1の代わりにスラリーB2を用いた以外、実施例1と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄リチウム正極活物質粒子X2(LiMn0.7Fe0.3PO、炭素の量=4質量%)と、非晶質球状カーボンが焼成してなる炭素からなる導電助剤粒子Y2との粒子混合物Z2(粒子X2=95.2質量%、粒子Y2=4.8質量%)を得た。 Except for using the slurry B2 instead of the slurry B1, in the same manner as in Example 1, the lithium manganese iron phosphate positive electrode active material particle X2 (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , carbon supported by carbon derived from glucose, the amount of carbon = 4% by mass) and a conductive mixture particle Y2 made of carbon obtained by firing amorphous spherical carbon and a particle mixture Z2 (particles X2 = 95.2% by mass, particles Y2 = 4.8% by mass). Obtained.

<ケッチェンブラックからなる導電助剤を用いた製造>
[比較例1]
噴霧乾燥時にスラリーB1を添加しなかった以外、実施例1と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄リチウム正極活物質(LiMn0.7Fe0.3PO/C、炭素の量=4質量%)を得た。
得られたリン酸マンガン鉄リチウム正極活物質100質量部に対して、導電助剤としてケッチェンブラック(KB)5質量部を、ヘンシェルミキサー(FM10C/I、日本コークス工業株式会社製)で3分間混合して、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄リチウム正極活物質粒子X3(LiMn0.7Fe0.3PO、炭素の量=4質量%)と、ケッチェンブラック粒子Y3との粒子混合物Z3(粒子X3=95.2質量%、粒子Y3=4.8質量%)を得た。
<Manufacturing using Ketjen Black conductive additive>
[Comparative Example 1]
Except that slurry B1 was not added at the time of spray drying, in the same manner as in Example 1, a lithium manganese iron phosphate positive electrode active material (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 / C, supported by glucose-derived carbon, the amount of carbon = 4% by mass).
With respect to 100 parts by mass of the obtained lithium iron manganese phosphate positive electrode active material, 5 parts by mass of ketjen black (KB) as a conductive assistant is used for 3 minutes with a Henschel mixer (FM10C / I, manufactured by Nippon Coke Industries, Ltd.). Particle mixture of lithium manganese iron phosphate positive electrode active material particles X3 (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , amount of carbon = 4 mass%) formed by mixing and supporting carbon derived from glucose and ketjen black particles Y3 Z3 (particles X3 = 95.2% by mass, particles Y3 = 4.8% by mass) was obtained.

《遷移金属複合酸化物=Li2Fe0.28Mn0.66Zr0.03SiO4における製造》
<CNF及びACSからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例3]
LiOH・H2O 856g、Na4SiO4・nHO 2794g及び水 750mLを混合してスラリーcを得た。次いで、このスラリーcに、MnSO4・5H2O 1586g、FeSO4・7H2O 784g、及びZr(SO4・4H2O 106gを添加して混合液bを得た。混合液b中の、Mn、Fe及びZrのモル比(MnSO・HO:FeSO・7HO:Zr(SO4・4H2O)は、66:28:3であった。
次いで、得られた混合液bを蒸気加熱式オートクレーブ内に設置した合成容器に投入した。投入後、隔膜分離装置により水(溶存酸素濃度0.5mg/L未満)を加熱して得た飽和蒸気を用いて、150℃で12時間攪拌しながら加熱した。オートクレーブの圧力は0.4MPaであった。生成した結晶をろ過し、次いで結晶1質量部に対し12質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶を−50℃で12時間凍結乾燥して複合体bを得た。得られた複合体bをグルコース32.2g(活物質中における炭素原子換算量で8質量%に相当)とリパルプして、351gのスラリーA4(含水量45wt%)を得た。
<< Transition metal complex oxide = production in Li 2 Fe 0.28 Mn 0.66 Zr 0.03 SiO 4 >>
<Manufacturing using conductive auxiliary particles comprising CNF and ACS>
[Example 3]
856 g of LiOH.H 2 O, 2794 g of Na 4 SiO 4 .nH 2 O and 750 mL of water were mixed to obtain slurry c. Next, 1586 g of MnSO 4 .5H 2 O, 784 g of FeSO 4 .7H 2 O, and 106 g of Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O were added to this slurry c to obtain a mixed solution b. The molar ratio of Mn, Fe and Zr (MnSO 4 .H 2 O: FeSO 4 .7H 2 O: Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O) in the mixed solution b was 66: 28: 3. .
Subsequently, the obtained mixed liquid b was put into a synthesis container installed in a steam heating type autoclave. After the addition, the mixture was heated with stirring at 150 ° C. for 12 hours using saturated steam obtained by heating water (dissolved oxygen concentration less than 0.5 mg / L) with a membrane separator. The pressure in the autoclave was 0.4 MPa. The produced crystal was filtered, and then washed with 12 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the crystal. The washed crystal was lyophilized at −50 ° C. for 12 hours to obtain complex b. The obtained complex b was repulped with 32.2 g of glucose (equivalent to 8% by mass in terms of carbon atom in the active material) to obtain 351 g of slurry A4 (water content: 45 wt%).

実施例1で得られた195gのスラリーB1と、実施例2で得られた156gのスラリーB2を混合して、351gのスラリーB4(100質量部のスラリーB4当たり、セルロースナノファイバーの含有量の炭素原子換算量は1質量部に相当、非晶質球状カーボンの含有量は、1質量部に相当)を得た。
スラリーA1の代わりにスラリーA4を、スラリーB1の代わりにスラリーB4を用いた以外、実施例1と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるZrをドープしたケイ酸マンガン鉄リチウム正極活物質粒子X4(Li2Fe0.28Mn0.66Zr0.03SiO4、炭素の量=8質量%)と、セルロースナノファイバーが炭化してなる炭素と非晶質球状カーボンが焼成してなる炭素が質量比1:1で混在する炭素からなる導電助剤粒子Y4との粒子混合物Z4(粒子X4=95.2質量%、粒子Y4=4.8質量%)を得た。
195 g of the slurry B1 obtained in Example 1 and 156 g of the slurry B2 obtained in Example 2 were mixed, and 351 g of the slurry B4 (carbon having a cellulose nanofiber content per 100 parts by mass of the slurry B4). The amount in terms of atoms corresponds to 1 part by mass, and the content of amorphous spherical carbon corresponds to 1 part by mass).
Zr-doped lithium manganese iron silicate positive electrode active material doped with carbon derived from glucose, as in Example 1, except that slurry A4 was used instead of slurry A1 and slurry B4 was used instead of slurry B1 Particle X4 (Li 2 Fe 0.28 Mn 0.66 Zr 0.03 SiO 4 , amount of carbon = 8 mass%) and carbon formed by carbonizing cellulose nanofibers and carbon formed by firing amorphous spherical carbon are in a mass ratio of 1: A particle mixture Z4 (particles X4 = 95.2% by mass, particles Y4 = 4.8% by mass) with conductive auxiliary agent particles Y4 made of carbon mixed in 1 was obtained.

<ACSからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例4]
スラリーB4の代わりに実施例2で得られたスラリーB2を用いた以外、実施例3と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるZrをドープしたケイ酸マンガン鉄リチウム正極活物質粒子X5(Li2Fe0.28Mn0.66Zr0.03SiO4、炭素の量=8質量%)と、非晶質球状カーボンが焼成してなる炭素からなる導電助剤粒子Y5との粒子混合物Z5(粒子X5=95.2質量%、粒子Y5=4.8質量%)を得た。
<Manufacturing using conductive auxiliary particles made of ACS>
[Example 4]
Zr-doped lithium manganese iron silicate positive electrode active material particle X5 doped with carbon derived from glucose was used in the same manner as in Example 3 except that the slurry B2 obtained in Example 2 was used instead of the slurry B4. Particle mixture Z5 (particle X5 = 95) of (Li 2 Fe 0.28 Mn 0.66 Zr 0.03 SiO 4 , amount of carbon = 8 mass%) and conductive auxiliary agent particles Y5 made of carbon obtained by firing amorphous spherical carbon 2% by mass, particles Y5 = 4.8% by mass).

<ケッチェンブラックからなる導電助剤を用いた製造>
[比較例2]
噴霧乾燥時にスラリーB4を添加しなかった以外、実施例3と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるZrをドープしたケイ酸マンガン鉄リチウム正極活物質(LiMn0.7Fe0.3PO/C、炭素の量=8質量%)を得た。
得られたグルコース由来の炭素が担持してなるZrをドープしたケイ酸マンガン鉄リチウム正極活物質100質量部に対して、導電助剤としてケッチェンブラック(KB)5質量部を、ヘンシェルミキサー(FM10C/I)で3分間混合して、グルコース由来の炭素が担持してなるZrをドープしたケイ酸マンガン鉄リチウム正極活物質粒子X6(LiMn0.7Fe0.3PO/C、炭素の量=8質量%)と、ケッチェンブラック粒子Y6との粒子混合物Z6(粒子X6=95.2質量%、粒子Y6=4.8質量%)を得た。
<Manufacturing using Ketjen Black conductive additive>
[Comparative Example 2]
A Zr-doped lithium manganese iron silicate positive electrode active material (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 / C) formed by supporting carbon derived from glucose, except that the slurry B4 was not added during spray drying. , Amount of carbon = 8 mass%).
With respect to 100 parts by mass of the Zr-doped lithium manganese iron silicate positive electrode active material supported by the carbon derived from glucose, 5 parts by mass of ketjen black (KB) as a conductive auxiliary agent was added to a Henschel mixer (FM10C). / I) for 3 minutes, Zr-doped lithium manganese iron silicate positive electrode active material particles X6 (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 / C, supported by glucose-derived carbon, amount of carbon = 8 mass% ) And ketjen black particles Y6 were obtained as a particle mixture Z6 (particles X6 = 95.2% by mass, particles Y6 = 4.8% by mass).

《遷移金属複合酸化物=NaMn0.7Fe0.3POにおける製造》
<CNFからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例5]
NaOH 1200g、及び水 18000mLを混合してスラリー水を得た。次いで、得られたスラリー水を25℃の温度に保持しながら攪拌翼の回転速度400rpmにて5分間撹拌しつつ、85%のリン酸水溶液 1154gを35mL/分で滴下し、その後、攪拌翼の回転速度400rpmで12時間撹拌することにより、NaPOを含有するスラリーcを得た。かかるスラリーcは、リン1モルに対し、3.00モルのナトリウムを含有していた。
次に、得られたスラリーcに窒素をパージして、スラリーcでの反応を完了させた(溶存酸素濃度0.5mg/L)。次に、得られたスラリーc全量に対し、MnSO4・5H2O 1638g、FeSO4・7H2O 834gを添加して、混合液cを得た。このとき、添加したMnとFeのモル比(MnSO・HO:FeSO・7HO)は、70:30であった。次いで、得られた混合液cを、窒素ガスでパージした蒸気加熱式オートクレーブ内に設置した合成容器に投入した。投入後、隔膜分離装置により水(溶存酸素濃度0.5mg/L未満)を加熱して得た飽和蒸気を用いて、200℃で3時間攪拌しながら加熱した。オートクレーブ内の圧力は、1.4MPaであった。生成した結晶をろ過し、結晶1質量部に対し12質量部の水により洗浄した。洗浄した結晶172gをグルコース17.3g(活物質中における炭素原子換算量で4質量%に相当)とリパルプして、351gのスラリーA5(含水量46質量%)を得た。
"Production in the transition metal complex oxide = NaMn 0.7 Fe 0.3 PO 4"
<Manufacturing using conductive auxiliary particles made of CNF>
[Example 5]
A slurry water was obtained by mixing 1200 g of NaOH and 18000 mL of water. Next, 1154 g of 85% phosphoric acid aqueous solution was dropped at 35 mL / min while stirring the slurry water obtained at a temperature of 25 ° C. for 5 minutes at a rotation speed of the stirring blade of 400 rpm. By stirring for 12 hours at a rotational speed of 400 rpm, a slurry c containing Na 3 PO 4 was obtained. The slurry c contained 3.00 mol of sodium per mol of phosphorus.
Next, the obtained slurry c was purged with nitrogen to complete the reaction in the slurry c (dissolved oxygen concentration 0.5 mg / L). Next, 1638 g of MnSO 4 .5H 2 O and 834 g of FeSO 4 .7H 2 O were added to the total amount of the obtained slurry c to obtain a mixed solution c. At this time, the added molar ratio of Mn to Fe (MnSO 4 · H 2 O: FeSO 4 · 7H 2 O) was 70:30. Next, the obtained mixed liquid c was charged into a synthesis container installed in a steam heating autoclave purged with nitrogen gas. After the addition, the mixture was heated with stirring at 200 ° C. for 3 hours using saturated steam obtained by heating water (dissolved oxygen concentration less than 0.5 mg / L) with a membrane separator. The pressure in the autoclave was 1.4 MPa. The produced crystal was filtered and washed with 12 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the crystal. 172 g of the washed crystal was repulped with 17.3 g of glucose (corresponding to 4% by mass in terms of carbon atom in the active material) to obtain 351 g of slurry A5 (water content 46% by mass).

スラリーA1の代わりにスラリーA5を用いた以外、実施例1と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄ナトリウム正極活物質粒子X7(NaMn0.7Fe0.3PO、炭素の量=4質量%)と、セルロースナノファイバーが炭化してなる炭素からなる導電助剤粒子Y7との粒子混合物Z7(粒子X7=95.2質量%、粒子Y7=4.8質量%)を得た。 Except for using the slurry A5 instead of the slurry A1, in the same manner as in Example 1, sodium manganese iron phosphate positive electrode active material particles X7 (NaMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , carbon supported by carbon derived from glucose, amount of carbon = 4 mass%) and a particle mixture Z7 (particle X7 = 95.2 mass%, particle Y7 = 4.8 mass%) with conductive auxiliary agent particles Y7 made of carbon obtained by carbonizing cellulose nanofibers. .

<CNF及びACSからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例6]
スラリーB1の代わりに実施例2で得られたスラリーB2を用いた以外、実施例5と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄ナトリウム正極活物質粒子X8(NaMn0.7Fe0.3PO、炭素の量=4質量%)と、セルロースナノファイバーが炭化してなる炭素と非晶質球状カーボンが焼成してなる炭素が質量比1:1で混在する炭素からなる導電助剤粒子Y8との粒子混合物Z8(粒子X8=95.2質量%、粒子Y8=4.8質量%)を得た。
<Manufacturing using conductive auxiliary particles comprising CNF and ACS>
[Example 6]
Except for using the slurry B2 obtained in Example 2 instead of the slurry B1, in the same manner as in Example 5, sodium manganese iron phosphate positive electrode active material particles X8 (NaMn 0.7 Fe) supported by glucose-derived carbon 0.3 PO 4 , the amount of carbon = 4% by mass), and a conductive additive composed of carbon in which carbon formed by carbonizing cellulose nanofibers and carbon formed by firing amorphous spherical carbon are mixed at a mass ratio of 1: 1. A particle mixture Z8 (particles X8 = 95.2% by mass, particles Y8 = 4.8% by mass) with the particles Y8 was obtained.

<ケッチェンブラックからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[比較例3]
噴霧乾燥時にスラリーB1を添加しなかった以外、実施例5と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄ナトリウム正極活物質(NaMn0.7Fe0.3PO、炭素の量=4質量%)を得た。
得られたグルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄ナトリウム正極活物質100質量部に対して、導電助剤としてケッチェンブラック(KB)5質量部を、ヘンシェルミキサー(FM10C/I)で3分間混合して、グルコース由来の炭素が担持してなるリン酸マンガン鉄ナトリウム正極活物質粒子X9(NaMn0.7Fe0.3PO、炭素の量=4質量%)と、ケッチェンブラック粒子Y9との粒子混合物Z9(粒子X9=95.2質量%、粒子Y9=4.8質量%)を得た。
<Manufacturing using conductive aid particles made of ketjen black>
[Comparative Example 3]
Except that the slurry B1 was not added at the time of spray-drying, the same as in Example 5, a sodium manganese iron phosphate positive electrode active material (NaMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , carbon content = 4 supported by glucose-derived carbon) Mass%).
5 parts by mass of ketjen black (KB) as a conductive assistant is added to Henshell mixer (FM10C / I) with respect to 100 parts by mass of the sodium manganese iron phosphate positive electrode active material supported by the carbon derived from glucose. Mixing for 3 minutes, sodium manganese iron phosphate positive electrode active material particles X9 (NaMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 , amount of carbon = 4% by mass) supported by glucose-derived carbon and ketjen black particles Y9 A particle mixture Z9 (particles X9 = 95.2% by mass, particles Y9 = 4.8% by mass) was obtained.

《遷移金属複合酸化物=Li4Ti512における製造》
<CNFからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例7]
アナターゼ型TiO2(関東化学(株)製) 1.768kg、Li2CO3(関東化学(株)製) 0.654kg、及びエタノール(関東化学(株)製、粉砕助剤) 6gを混合し、ボールミルで4時間粉砕した後、大気雰囲気下、800℃で10時間焼成してLi4Ti512(平均粒子径100nm)を得た。得られたLi4Ti512を150g分取し、これに水186g及びグルコース15.0g(活物質中における炭素原子換算量で4質量%に相当)を添加し、リパルプして、351gのスラリーA6(含水量49質量%)を得た。
<< Transition metal composite oxide = Production in Li 4 Ti 5 O 12 >>
<Manufacturing using conductive auxiliary particles made of CNF>
[Example 7]
Anatase TiO 2 (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 1.768 kg, Li 2 CO 3 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.654 kg, and ethanol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., grinding aid) 6 g are mixed. After pulverizing with a ball mill for 4 hours, Li 4 Ti 5 O 12 (average particle diameter of 100 nm) was obtained by firing at 800 ° C. for 10 hours in an air atmosphere. 150 g of the resulting Li 4 Ti 5 O 12 was taken, and 186 g of water and 15.0 g of glucose (corresponding to 4% by mass in terms of carbon atom in the active material) were added thereto, and repulped to obtain 351 g of A slurry A6 (water content: 49 mass%) was obtained.

スラリーA1の代わりにスラリーA6を用いた以外、実施例1と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるチタン酸リチウム負極活物質粒子X10(Li4Ti512、炭素の量=4質量%)と、セルロースナノファイバーが炭化してなる炭素からなる導電助剤粒子Y10との粒子混合物Z10(粒子X10=95.2質量%、粒子Y10=4.8質量%)を得た。 Except for using slurry A6 instead of slurry A1, lithium titanate negative electrode active material particles X10 (Li 4 Ti 5 O 12 , carbon content = 4, supported by glucose-derived carbon, in the same manner as in Example 1. Mass mixture) and conductive auxiliary agent particles Y10 made of carbon obtained by carbonizing cellulose nanofibers to obtain a particle mixture Z10 (particle X10 = 95.2 mass%, particle Y10 = 4.8 mass%).

<ACSからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[実施例8]
スラリーB1の代わりに実施例2で得られたスラリーB2を用いた以外、実施例7と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるチタン酸リチウム負極活物質粒子X11(Li4Ti512、炭素の量=4質量%)と、非晶質球状カーボンが焼成してなる炭素からなる導電助剤粒子Y11との粒子混合物Z11(粒子X11=95.2質量%、粒子Y11=4.8質量%)を得た。
<Manufacturing using conductive auxiliary particles made of ACS>
[Example 8]
Lithium titanate negative electrode active material particles X11 (Li 4 Ti 5 O formed by supporting carbon derived from glucose) in the same manner as in Example 7 except that the slurry B2 obtained in Example 2 was used instead of the slurry B1. 12 , the amount of carbon = 4% by mass) and a particle mixture Z11 (particles X11 = 95.2% by mass, particles Y11 = 4.%) of conductive assistant particles Y11 made of carbon obtained by firing amorphous spherical carbon. 8% by mass) was obtained.

<ケッチェンブラックからなる導電助剤粒子を用いた製造>
[比較例4]
噴霧乾燥時にスラリーB1を添加しなかった以外、実施例7と同様にして、グルコース由来の炭素が担持してなるチタン酸リチウム負極活物質(Li4Ti512、炭素の量=4質量%)を得た。
得られたグルコース由来の炭素が担持してなるチタン酸リチウム負極活物質100質量部に対して、導電助剤としてケッチェンブラック(KB)5質量部を、ヘンシェルミキサー(FM10C/I)で3分間混合して、グルコース由来の炭素が担持してなるチタン酸リチウム負極活物質粒子X12(Li4Ti512、炭素の量=4質量%)と、ケッチェンブラック粒子Y12との粒子混合物Z112(粒子X12=95.2質量%、粒子Y12=4.8質量%)を得た。
<Manufacturing using conductive aid particles made of ketjen black>
[Comparative Example 4]
A lithium titanate negative electrode active material (Li 4 Ti 5 O 12 , carbon content = 4% by mass) supported by glucose-derived carbon in the same manner as in Example 7 except that the slurry B1 was not added during spray drying. )
For 100 parts by mass of the lithium titanate negative electrode active material supported by the obtained glucose-derived carbon, 5 parts by mass of ketjen black (KB) as a conductive assistant is added for 3 minutes with a Henschel mixer (FM10C / I). Particle mixture Z112 of lithium titanate negative electrode active material particles X12 (Li 4 Ti 5 O 12 , amount of carbon = 4% by mass) formed by supporting carbon derived from glucose and ketjen black particles Y12 by mixing. Particle X12 = 95.2 mass%, Particle Y12 = 4.8 mass%) was obtained.

《二次電池を用いた充放電特性の評価》
実施例1〜8及び比較例1〜4で得られた粒子混合物Z1〜Z12を用い、リチウムイオン二次電池もしくはナトリウムイオン電池の正極または負極を作製した。具体的には、混合物とポリフッ化ビニリデンを質量比95:5の割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドンを加えて充分混練して、正極用もしくは負極用スラリーを調製した。
次いで、正極を製造する場合は、上記正極用スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる集電体に塗工機を用いて塗布した後、80℃で12時間の真空乾燥を行った。負極を製造する場合は、上記負極用スラリーを厚さ10μmの銅箔への塗工を行った。それら電極材料が塗工された金属箔を、φ14mmの円盤状に打ち抜き、ハンドプレスを用いて16MPaで2分間プレスした。
次いで、コイン型二次電池を構築した。上記の正極を用いる場合は、対極(負極)にφ15mmに打ち抜いたリチウム箔(リチウムイオン二次電池の場合)もしくはナトリウム箔(ナトリウムイオン二次電池の場合)を用いた。また、上記の負極を用いる場合は、対極(正極)にφ15mmに打ち抜いたリチウム箔(リチウムイオン二次電池の場合)もしくはナトリウム箔(ナトリウムイオン二次電池の場合)を用いた。電解液には、エチレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒に、LiPF6(リチウムイオン二次電池の場合)もしくはNaPF(ナトリウムイオン二次電池の場合)を1mol/Lの濃度で溶解したものを用いた。セパレータには、ポリプロピレンなどの高分子多孔フィルムなど、公知のものを用いた。これらの電池部品を露点が−50℃以下の雰囲気で常法により組み込み収容し、コイン型二次電池(CR−2032)を製造した。
<< Evaluation of charge / discharge characteristics using secondary battery >>
Using the particle mixtures Z1 to Z12 obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, positive electrodes or negative electrodes of lithium ion secondary batteries or sodium ion batteries were produced. Specifically, the mixture and polyvinylidene fluoride were mixed at a mass ratio of 95: 5, and N-methyl-2-pyrrolidone was added thereto and kneaded sufficiently to prepare a positive electrode or negative electrode slurry.
Subsequently, when manufacturing a positive electrode, after apply | coating the said slurry for positive electrodes to the collector which consists of 20-micrometer-thick aluminum foil using a coating machine, it vacuum-dried at 80 degreeC for 12 hours. When manufacturing a negative electrode, the slurry for negative electrodes was applied to a copper foil having a thickness of 10 μm. The metal foil coated with these electrode materials was punched into a disk shape of φ14 mm and pressed at 16 MPa for 2 minutes using a hand press.
Next, a coin-type secondary battery was constructed. When the positive electrode was used, a lithium foil (in the case of a lithium ion secondary battery) or a sodium foil (in the case of a sodium ion secondary battery) punched out to 15 mm in diameter was used for the counter electrode (negative electrode). Moreover, when using said negative electrode, the lithium foil (in the case of a lithium ion secondary battery) or the sodium foil (in the case of a sodium ion secondary battery) pierced to 15 mm in the counter electrode (positive electrode) was used. In the electrolyte solution, LiPF 6 (in the case of a lithium ion secondary battery) or NaPF 6 (in the case of a sodium ion secondary battery) is mixed with a mixed solvent in which ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1. Those dissolved at a concentration of 1 mol / L were used. As the separator, a known one such as a polymer porous film such as polypropylene was used. These battery components were assembled and housed in a conventional manner in an atmosphere with a dew point of −50 ° C. or lower to produce a coin-type secondary battery (CR-2032).

リチウムイオン二次電池で、正極用の遷移金属複合酸化物としてリン酸マンガン鉄リチウム(LiFe0.3Mn0.7PO4)を用いた場合は、充電条件を電流0.1CA(17mA/g)、電圧4.5Vの定電流定電圧充電とし、放電条件を3CA(510mA/g)、終止電圧2.0Vの定電流放電として、3CAにおける放電容量を求めた。また、正極用の遷移金属複合酸化物として、Zrをドープしたケイ酸鉄マンガンリチウム(Li2Fe0.28Mn0.66Zr0.03SiO4)を用いた場合には、充電条件を電流0.1CA(33mA/g)、電圧4.5Vの定電流定電圧充電とし、放電条件を1CA(330mA/g)、終止電圧1.5Vの定電流放電として、1CAにおける放電容量を求めた。さらに、負極用の遷移金属複合酸化物として、チタン酸リチウムを用いた場合には、充電条件は電流0.1CA(17.5mA/g)、電圧2.5Vの定電流充電とし、放電条件は電流0.1CA、終止電圧1.0Vの定電流放電として、0.1CAにおける放電容量を求めた。
ナトリウムイオン二次電池の場合、充電条件を電流0.1CA(15.4mA/g)、電圧4.5Vの定電流定電圧充電とし、放電条件を3CA(462mA/g)、終止電圧2.0Vの定電流放電として、3CAにおける放電容量を求めた。
結果を表1〜4に示す。
When lithium manganese iron phosphate (LiFe 0.3 Mn 0.7 PO 4 ) is used as the transition metal composite oxide for the positive electrode in the lithium ion secondary battery, the charging conditions are current 0.1 CA (17 mA / g), voltage 4 The discharge capacity at 3CA was determined with a constant current and constant voltage charge of 0.5 V, a discharge condition of 3 CA (510 mA / g), and a constant current discharge with a final voltage of 2.0 V. Further, when lithium manganese manganese silicate doped with Zr (Li 2 Fe 0.28 Mn 0.66 Zr 0.03 SiO 4 ) is used as the transition metal composite oxide for the positive electrode, the charging condition is set to a current of 0.1 CA (33 mA / 33). g), a constant current / constant voltage charge with a voltage of 4.5V, a discharge condition of 1CA (330 mA / g), a constant current discharge with a final voltage of 1.5V, and a discharge capacity at 1CA. Further, when lithium titanate is used as the transition metal composite oxide for the negative electrode, the charging condition is a constant current charging with a current of 0.1 CA (17.5 mA / g) and a voltage of 2.5 V, and the discharging condition is As constant current discharge with a current of 0.1 CA and a final voltage of 1.0 V, the discharge capacity at 0.1 CA was determined.
In the case of a sodium ion secondary battery, the charging condition is a constant current and constant voltage charging with a current of 0.1 CA (15.4 mA / g) and a voltage of 4.5 V, the discharging condition is 3 CA (462 mA / g), and a final voltage of 2.0 V. As a constant current discharge, the discharge capacity at 3CA was determined.
The results are shown in Tables 1-4.

上記結果より、実施例の正極材料又は負極材料としての粒子混合物は、比較例の正極材料又は負極材料としての粒子混合物に比して、得られる電池においても優れた性能を発揮できることがわかる。   From the above results, it can be seen that the particle mixture as the positive electrode material or negative electrode material of the example can exhibit superior performance in the obtained battery as compared with the particle mixture as the positive electrode material or negative electrode material of the comparative example.

Claims (9)

遷移金属複合酸化物の粒子表面に、水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料由来の炭素の少なくとも一方が担持してなる電極活物質粒子(X)と、セルロースナノファイバー由来の炭素及び非晶質球状カーボン由来の炭素の少なくとも一方からなる導電助剤粒子(Y)とが、互いに独立した粒子として混在してなる非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物。   Electrode active material particles (X) in which at least one of a water-insoluble conductive carbon material and a carbon derived from a water-soluble carbon material is supported on the particle surface of the transition metal composite oxide, carbon derived from cellulose nanofibers, and amorphous An active material-containing particle mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which conductive auxiliary agent particles (Y) composed of at least one of carbons derived from a spherical carbon are mixed as independent particles. 電極活物質粒子(X)中における水不溶性導電性炭素材料及び水溶性炭素材料の炭素原子換算量が、合計で1.0〜20.0質量%である請求項1に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物。   2. The non-aqueous electrolyte 2 according to claim 1, wherein the total amount of water-insoluble conductive carbon material and water-soluble carbon material in the electrode active material particles (X) is 1.0 to 20.0 mass%. Active material-containing particle mixture for secondary battery. 導電助剤粒子(Y)の含有量が、1.0〜25.0質量%である請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物。   3. The active material-containing particle mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the content of the conductive auxiliary agent particles (Y) is 1.0 to 25.0% by mass. 遷移金属複合酸化物の平均粒径が、20〜400nmである請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物。   The active material containing particle mixture for nonaqueous electrolyte secondary batteries according to any one of claims 1 to 3, wherein the average particle diameter of the transition metal composite oxide is 20 to 400 nm. 遷移金属複合酸化物の粒子に、水不溶性導電性炭素材料及び/又は水溶性炭素材料、並びに水を添加して、スラリーAを得る工程(I)、
セルロースナノファイバー及び/又は非晶質球状カーボン、並びに水を混合して、スラリーBを得る工程(II)、
少なくとも噴射口を二つ以上備えるスプレードライヤーを用い、工程(I)で得られたスラリーA及び工程(II)で得られたスラリーBを各々異なる噴射口から同時に噴霧乾燥して、スラリーAから形成される造粒体Cと、スラリーBから形成される造粒体Dとが混在する乾燥混合物Eを得る工程(III)、並びに
工程(III)で得られた乾燥混合物Eを還元雰囲気又は不活性雰囲気中において焼成する工程(IV)
を備える、請求項1に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物の製造方法。
Step (I) of obtaining slurry A by adding water-insoluble conductive carbon material and / or water-soluble carbon material and water to the transition metal composite oxide particles,
Step (II) of obtaining slurry B by mixing cellulose nanofibers and / or amorphous spherical carbon and water
Using a spray dryer having at least two injection ports, slurry A obtained in step (I) and slurry B obtained in step (II) are simultaneously spray-dried from different injection ports to form slurry A. Step (III) for obtaining a dry mixture E in which the granulated body C to be formed and the granulated body D formed from the slurry B are mixed, and the dry mixture E obtained in the step (III) is reduced or inert. Baking process in atmosphere (IV)
The manufacturing method of the active material containing particle | grain mixture for nonaqueous electrolyte secondary batteries of Claim 1 provided with these.
スラリーA中における遷移金属複合酸化物の含有量が、水100質量部に対して10〜400質量部である請求項5に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物の製造方法。   The method for producing an active material-containing particle mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the content of the transition metal composite oxide in the slurry A is 10 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. スラリーB中におけるセルロースナノファイバー及び非晶質球状カーボンの合計含有量が、水100質量部に対して1〜50質量部である請求項5又は6に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物の製造方法。   The active material for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 5 or 6, wherein the total content of cellulose nanofibers and amorphous spherical carbon in the slurry B is 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. A method for producing a contained particle mixture. 工程(III)における噴霧乾燥の温度が、150〜320℃である請求項5〜7のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物の製造方法。   The temperature of spray drying in process (III) is 150-320 degreeC, The manufacturing method of the active material containing particle mixture for nonaqueous electrolyte secondary batteries of any one of Claims 5-7. 造粒物C及び造粒物Dの粒径が、粒度分布測定におけるD50値で1〜20μmである請求項5〜8のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用活物質含有粒子混合物の製造方法。 The particle size of the granulated product C and the granulated product D is 1 to 20 µm as a D 50 value in the particle size distribution measurement, containing the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 5 to 8. A method for producing a particle mixture.
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