JP6322012B2 - Lithium-containing composite oxide, method for producing the same, positive electrode active material containing the composite oxide, and non-aqueous lithium ion secondary battery - Google Patents

Lithium-containing composite oxide, method for producing the same, positive electrode active material containing the composite oxide, and non-aqueous lithium ion secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、非水系リチウムイオン二次電池の正極活物質として有用なリチウム含有複合酸化物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a lithium-containing composite oxide useful as a positive electrode active material for a non-aqueous lithium ion secondary battery and a method for producing the same.

リチウム含有複合酸化物を含む非水系二次電池は、軽量、高エネルギー及び長寿命であることが大きな特徴であり、ノートブックコンピューター、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の携帯用電子機器電源として広範囲に用いられている。また、低環境負荷社会への移行に伴い、ハイブリッド型電気自動車(Hybrid Electric Vehicle、以下「HEV」と略記する。)及びプラグインHEV(Plug−in Hybrid Electric Vehicle、以下「PHEV」と略記する。)の電源、さらには住宅用蓄電システム等の電力貯蔵分野においても注目されている。
自動車等の車両及び住宅用蓄電システムに非水系リチウムイオン二次電池を搭載する場合、サイクル性能及び長期信頼性等の観点から、電池の構成材料には、化学的、電気化学的な安定性、強度、耐腐食性等に優れた材料が求められる。さらに、非水系二次電池には、高い電気容量及び高出力性能も必要物性として求められる。
Non-aqueous secondary batteries containing lithium-containing composite oxides are characterized by their light weight, high energy, and long life, and as power sources for portable electronic devices such as notebook computers, mobile phones, digital cameras, and video cameras. Widely used. In addition, with the shift to a low environmental impact society, hybrid electric vehicles (hereinafter abbreviated as “HEV”) and plug-in HEVs (hereinafter abbreviated as “PHEV”). ) And power storage fields such as residential power storage systems.
When a non-aqueous lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle or residential power storage system such as an automobile, from the viewpoint of cycle performance and long-term reliability, the constituent materials of the battery are chemically and electrochemically stable. Materials with excellent strength and corrosion resistance are required. Furthermore, high electrical capacity and high output performance are also required as non-aqueous secondary batteries as necessary physical properties.

ところで、非水系リチウムイオン二次電池の正極材料としては、LiCoOやLiNiO等の岩塩層状型正極材料やLiMn等のスピネル型正極材料、LiFePO等のオリビン型正極材料などが知られている。代表的な正極材料である層状化合物のLiCoOは、比較的高価であり、また、充放電時にLiを50%以上引き抜くと層状構造が崩壊する為、Liの引き抜きには制限があり、電気容量の点で問題がある。
また、LiFePO等のオリビン型正極材料は、理論容量が約170mAh/gであるのに対して、正極材料として約150mAh/gのものが既に活用されており、さらなる容量向上の余地がほとんどない。
さらに、電気化学的に不活性であるが、約460mAh/gの高い理論容量を有するLiM’O(M’は平均酸化数4価の金属イオンを示す。)成分と電気化学的に活性なLiMO(Mは平均酸化数3価の金属イオンを示す。)成分とを組み合わせたLi過剰固溶体により高い電気容量を得る技術についての開示もある。
By the way, as a positive electrode material of a non-aqueous lithium ion secondary battery, rock salt layer type positive electrode materials such as LiCoO 2 and LiNiO 2 , spinel type positive electrode materials such as LiMn 2 O 4 , and olivine type positive electrode materials such as LiFePO 4 are known. It has been. The layered compound LiCoO 2 , which is a typical positive electrode material, is relatively expensive, and if the Li is pulled out by 50% or more during charge / discharge, the layered structure collapses. There is a problem in terms of.
In addition, the theoretical capacity of an olivine-type positive electrode material such as LiFePO 4 is about 170 mAh / g, whereas a positive electrode material of about 150 mAh / g has already been used, and there is almost no room for further capacity improvement. .
Further, it is electrochemically inactive with Li 2 M′O 3 (M ′ represents a metal ion having an average oxidation number of 4), which is electrochemically inactive but has a high theoretical capacity of about 460 mAh / g. There is also a disclosure of a technique for obtaining a high electric capacity by an Li-excess solid solution in combination with an active LiMO 2 (M represents a metal ion having an average oxidation number of trivalent).

例えば、以下の特許文献1には、xLiMO(1−x)LiM’O(xは、0<x<1の範囲であり、Mは、少なくともNiを含む、一つ以上の平均酸化数3価の金属イオンであり、M’は、少なくともMnを含む、一つ以上の平均酸化数4価の金属イオンである。)で表され、LiMOとLiM’Oの組成から成る層状化合物について開示されている。
また、以下の特許文献2には、xLiMO(1−x)LiM’O(xは、0<x<1の範囲であり、Mは、少なくともMnを含む平均酸化数3価のイオンを示し、M’は、平均酸化数4価のイオンを含む。)で表され、LiMOとLiM’Oの組成からなる層状化合物について開示されている。
さらに、以下の特許文献3には、Ni、Co、Mnを必須成分としてF、Cl及びIを組み合わせる技術について開示されており、いずれも高い電気容量が得られている。
さらにまた、以下の特許文献4、5と6には、xLiMO(1−x)LiM’Oで表される構造を有し、Li1+aNiαMnβCoγ(a、α、β及びγは、それぞれ0.05<a<0.25、0.1<α<0.4、0.4<β<0.65、0.05<γ<0.3)の組成で表される正極活物質において、Li1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525組成の場合に、特に高い電気容量が得られることが開示されている。
For example, in the following Patent Document 1, xLiMO 2 (1-x) Li 2 M′O 3 (x is in the range of 0 <x <1 and M is at least one average including Ni. And a composition of LiMO 2 and Li 2 M′O 3 , wherein M ′ is one or more metal ions having an average oxidation number of 4 containing at least Mn. A layered compound is disclosed.
Further, in Patent Document 2 below, xLiMO 2 (1-x) Li 2 M′O 3 (x is in the range of 0 <x <1, and M is an average oxidation number trivalent containing at least Mn. I represents an ion, and M ′ includes an ion having an average oxidation number of 4 valence.), And a layered compound having a composition of LiMO 2 and Li 2 M′O 3 is disclosed.
Furthermore, the following Patent Document 3 discloses a technique for combining F, Cl, and I with Ni, Co, and Mn as essential components, all of which have a high electric capacity.
Furthermore, the following Patent Documents 4, 5 and 6 have a structure represented by xLiMO 2 (1-x) Li 2 M′O 3 , and Li 1 + a Ni α Mn β Co γ O 2 (a, α, β and γ are compositions of 0.05 <a <0.25, 0.1 <α <0.4, 0.4 <β <0.65, 0.05 <γ <0.3, respectively. It is disclosed that a particularly high electric capacity can be obtained in the case of a Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 composition.

しかしながら、上記Li過剰固溶体は、LiM’O成分の導電性の低さから放電レートの特性が悪いという問題を抱えていた。この問題を解決するためにLi過剰固溶体表面の導電性を高めることによりレート特性を向上させる試みとして、例えば、以下の特許文献7には、インジウム系化合物をコーティングする技術が開示され、また、導電性カーボンをコーティングするする技術が、以下の非特許文献1に報告されている。
他方、導電性が低いLiM’O構造の導電性を改良するために、水素による還元技術によりLiM’O構造の4価Mnを導電性の高い3価Mnへ還元することにより導電性を改良する試みが、以下の非特許文献2に提案されている。
However, the above Li-excess solid solution has a problem that the discharge rate characteristics are poor due to the low conductivity of the Li 2 M′O 3 component. In order to solve this problem, as an attempt to improve the rate characteristics by increasing the conductivity of the Li-excess solid solution surface, for example, the following Patent Document 7 discloses a technique for coating an indium-based compound, A technique for coating a conductive carbon is reported in Non-Patent Document 1 below.
On the other hand, in order to improve the conductivity of the Li 2 M′O 3 structure with low conductivity, the tetravalent Mn of the Li 2 M′O 3 structure is reduced to highly conductive trivalent Mn by a reduction technique using hydrogen. The following Non-Patent Document 2 proposes an attempt to improve the conductivity.

米国特許第6677082号明細書US Pat. No. 6,667,082 米国特許第6680143号明細書US Pat. No. 6,680,143 米国特許第7135252号明細書US Pat. No. 7,135,252 特表2011−519126号公報Special table 2011-519126 gazette 特表2012−504316号公報Special table 2012-504316 gazette 特表2012−505520号公報Special table 2012-505520 gazette 特開2013−201119号公報JP 2013-201119 A

Electrochemistry Communications 12 (2010) 750-753Electrochemistry Communications 12 (2010) 750-753 Electrochemical and Solid-State Letters 14(9) A126-A129 (2011)Electrochemical and Solid-State Letters 14 (9) A126-A129 (2011)

前記したように、非特許文献2に記載がある還元処理によりLiM’(Mn)O構造のMn価数を下げてLi過剰固溶体に還元処理を施すと、放電レート特性の向上の効果が十分得られないか又は還元が過剰に進みすぎることによる結晶構造の劣化が進行し、十分な放電容量が得られないという問題があった。したがって、従来技術はいずれも一定水準の放電レート向上効果は得られているものの十分ではなく、高い電気容量を持ちながらさらに放電レート特性の優れた正極活物質が望まれていた。
かかる状況下、本発明が解決しようとする課題は、正極活物質として用いたとき、高い放電容量と高い放電レート特性を両立しうる非水系リチウムイオン二次電池とすることができる複合酸化物及び該複合酸化物の製造方法を提供することである。
As described above, when the reduction treatment described in Non-Patent Document 2 reduces the Mn valence of the Li 2 M ′ (Mn) O 3 structure and reduces the Li-excess solid solution, the effect of improving the discharge rate characteristics is achieved. Is insufficient, or the reduction of the crystal structure due to excessive reduction proceeds and there is a problem that a sufficient discharge capacity cannot be obtained. Therefore, although all of the conventional techniques have a certain level of discharge rate improvement effect, they are not sufficient, and there has been a demand for a positive electrode active material having a high electric capacity and excellent discharge rate characteristics.
Under such circumstances, the problem to be solved by the present invention is that when used as a positive electrode active material, a composite oxide that can be a non-aqueous lithium ion secondary battery that can achieve both high discharge capacity and high discharge rate characteristics, and It is to provide a method for producing the composite oxide.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究し実験を重ねた結果、Li過剰固溶体を特定の還元状態、特定の結晶状態に保つことにより、これを正極活物質として用いたとき、高い放電容量と高い放電レート特性を両立しうる非水系リチウムイオン二次電池とすることができる複合酸化物が得られることを見出し、本発明を成すに至ったものである。   As a result of earnestly researching and solving experiments to solve the above problems, the present inventor kept a Li-excess solid solution in a specific reduction state and a specific crystal state, and when this was used as a positive electrode active material, a high discharge was obtained. The present inventors have found that a composite oxide that can be a non-aqueous lithium ion secondary battery that can achieve both capacity and high discharge rate characteristics can be obtained, and thus the present invention has been achieved.

すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
[1]下記一般式:
Li[LiNiMnCo]O2−σ
{式中、x+a+b+c=1、0.05<x<0.3、0<a<0.3、0<b<0.65、0<c<0.3、そして0.01<σ<0.05である。}で表され、かつ、X線回折測定における(003)面と(104)面の結晶面回折強度をそれぞれI(003)とI(104)としたとき、1.6<I(003)/I(104)<4.0であることを特徴とする層状構造を有する複合酸化物。
That is, the present invention is as follows.
[1] The following general formula:
Li [Li X Ni a Mn b Co c ] O 2-σ
{Where x + a + b + c = 1, 0.05 <x <0.3, 0 <a <0.3, 0 <b <0.65, 0 <c <0.3, and 0.01 <σ <0 .05. } And the crystal plane diffraction intensities of the (003) plane and (104) plane in X-ray diffraction measurement are I (003) and I (104), respectively, 1.6 <I (003) / A composite oxide having a layered structure characterized by I (104) <4.0.

[2]前記(003)面の半価幅をH(003)としたとき、0.08°<H(003)<0.13°である、前記[1]に記載の複合酸化物。   [2] The composite oxide according to [1], wherein 0.08 ° <H (003) <0.13 ° when the half width of the (003) plane is H (003).

[3]0.1<x<0.25、0.15<a<0.2、0.4<b<0.55、そして0.05<c<0.2である、前記[1]又は[2]に記載の複合酸化物。   [3] The above [1], wherein 0.1 <x <0.25, 0.15 <a <0.2, 0.4 <b <0.55, and 0.05 <c <0.2 Or the composite oxide according to [2].

[4]0.015<σ<0.04である、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の複合酸化物。   [4] The composite oxide according to any one of [1] to [3], wherein 0.015 <σ <0.04.

[5]1.8<I(003)/I(104)<2.5である、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の複合酸化物。   [5] The composite oxide according to any one of [1] to [4], wherein 1.8 <I (003) / I (104) <2.5.

[6]以下の:
下記一般式:
Li[LiNiMnCo]O2−σ
{式中、x+a+b+c=1、0.005<x<0.3、0<a<0.3、0<b<0.65、0<c<0.3、そして−0.04<σ≦0.01である。}で表される層状構造を有する複合酸化物を、炭化水素を用いて還元する工程;
を含む、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の複合酸化物の製造方法。
[6] The following:
The following general formula:
Li [Li x Ni a Mn b Co c ] O 2-σ
{Where x + a + b + c = 1, 0.005 <x <0.3, 0 <a <0.3, 0 <b <0.65, 0 <c <0.3, and −0.04 <σ ≦ 0.01. A step of reducing a composite oxide having a layered structure represented by
The manufacturing method of the complex oxide in any one of said [1]-[5] containing.

[7]前記炭化水素が炭素数1〜5の炭化水素である、前記[6]に記載の方法。   [7] The method according to [6], wherein the hydrocarbon is a hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms.

[8]前記炭化水素がメタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、及びブタンから成る群から選ばれる少なくとも1種である、前記[7]に記載の方法。   [8] The method according to [7], wherein the hydrocarbon is at least one selected from the group consisting of methane, ethane, ethylene, propane, propylene, and butane.

[9]前記炭化水素がプロピレンである、前記[8]に記載の方法。   [9] The method according to [8], wherein the hydrocarbon is propylene.

[10]前記[1]〜[5]のいずれかに記載の複合酸化物又は前記[6]〜[9]のいずれかに記載の複合酸化物を含む正極活物質。   [10] A positive electrode active material comprising the composite oxide according to any of [1] to [5] or the composite oxide according to any of [6] to [9].

[11]前記[10]に記載の正極活物質を含む非水系リチウムイオン二次電池。   [11] A non-aqueous lithium ion secondary battery including the positive electrode active material according to [10].

本発明に係る複合酸化物は、Li過剰固溶体を特定の還元状態、特定の結晶状態を保つことにより、これを正極活物質として用いたとき、高い放電容量と高い放電レート特性を両立しうる非水系リチウムイオン二次電池とすることができる。   The composite oxide according to the present invention can maintain both a high discharge capacity and a high discharge rate characteristic when the Li excess solid solution is used as a positive electrode active material by maintaining a specific reduction state and a specific crystal state. It can be set as a water-system lithium ion secondary battery.

本実施形態における非水系二次電池の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the non-aqueous secondary battery in this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。尚、本明細書において「〜」を用いて記載される範囲はその前後に記載される数値を含むものである。
本実施形態における複合酸化物は、下記一般式:
Li[LiNiMnCo]O2−σ
{式中、x+a+b+c=1、0.05<x<0.3、0<a<0.3、0<b<0.65、0<c<0.3、そして0.01<σ<0.05である。}で表され、かつ、X線回折測定における(003)面と(104)面の結晶面回折強度をそれぞれI(003)とI(104)としたとき、1.6<I(003)/I(104)<4.0であることを特徴とする層状構造を有する複合酸化物である。
Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention. In addition, the range described using "-" in this specification includes the numerical value described before and behind that.
The composite oxide in this embodiment has the following general formula:
Li [Li X Ni a Mn b Co c ] O 2-σ
{Where x + a + b + c = 1, 0.05 <x <0.3, 0 <a <0.3, 0 <b <0.65, 0 <c <0.3, and 0.01 <σ <0 .05. } And the crystal plane diffraction intensities of the (003) plane and (104) plane in X-ray diffraction measurement are I (003) and I (104), respectively, 1.6 <I (003) / A complex oxide having a layered structure characterized by I (104) <4.0.

本実施形態における複合酸化物は、非水系リチウムイオン二次電池の正極活物質として有用である。尚、本実施形態において、X線回折測定により得られる回折強度は、電池の充電前の値である。
xの範囲は、0.05<x<0.3であり、好ましくは0.1<x<0.25である。xが0.05より大きい場合、十分な電気容量が得られ、また、0.3より小さい場合、過剰なLiを結晶構造に取り込むことができ、過剰なLiが抵抗要因となることを抑止することができる。
aの範囲は、0<a<0.3であり、好ましくは0.15<a<0.2である。aを0より大きくすることで結晶構造を安定化させることができ、また、0.3より小さくすることでサイクル特性が向上し、充電電圧を高め、放電容量を高くすることができる。
The composite oxide in the present embodiment is useful as a positive electrode active material for a non-aqueous lithium ion secondary battery. In the present embodiment, the diffraction intensity obtained by the X-ray diffraction measurement is a value before charging the battery.
The range of x is 0.05 <x <0.3, preferably 0.1 <x <0.25. When x is larger than 0.05, sufficient electric capacity can be obtained, and when it is smaller than 0.3, excessive Li can be taken into the crystal structure, and excessive Li is prevented from becoming a resistance factor. be able to.
The range of a is 0 <a <0.3, preferably 0.15 <a <0.2. By making a larger than 0, the crystal structure can be stabilized, and by making it smaller than 0.3, cycle characteristics can be improved, the charging voltage can be increased, and the discharge capacity can be increased.

bの範囲は、0<b<0.65であり、好ましくは0.4<b<0.55の範囲で用いられる。bを0より大きくすることで高い電気容量が得られ、また、0.65より小さくすることで、抵抗が小さくなり、十分な電気容量を活用できるようになる。
cの範囲は、0<c<0.3であり、好ましくは0.05<c<0.2である。cを0より大きくすることで結晶構造が安定するとともに、サイクル特性が向上し、また、0.3より小さくすることで十分な電気容量を得ることができる。
σは酸素欠損量を表し、分光学的方法、元素分析、滴定など通常の化学分析により求めることができる。
本実施態様においては、リチウム層−酸素層−遷移金属層が積層した層状構造を有する複合酸化物を用いる。σが所定範囲であり酸素欠損量が好ましい量であれば結晶構造に影響は無く、酸素欠損による電荷補償のため遷移金属の還元が生じ、遷移金属の価数が下がることにより結晶の導電性が向上する。他方、σが所定範囲から外れ、小さな値の場合は、結晶構造には全く影響は無いものの遷移金属の還元度合いが十分でなく、所望の結晶の導電性向上効果が得られず、また、σが所定範囲より大きな値となった場合、遷移金属が過剰に還元を受け、導電性の挙動が変化することで逆に抵抗要因となり、さらに、酸素層の酸素欠損量が多くなることにより酸素層へ遷移金属の一部が落ち込み、違う結晶相へ転移したり、酸素層の崩壊により、結晶性が著しく低下するようないわゆる「結晶の劣化」を引き起こし、導電性が著しく低下する。よって、σの範囲は、0.01<σ<0.05であり、好ましくは0.015<σ<0.04である。0.01より大きい場合、十分な放電レート向上効果が得られ、また、0.05より小さい場合、結晶構造の劣化を抑制することで十分な電気容量が得られる。
The range of b is 0 <b <0.65, preferably 0.4 <b <0.55. When b is larger than 0, a high electric capacity can be obtained, and when it is smaller than 0.65, the resistance becomes small and a sufficient electric capacity can be utilized.
The range of c is 0 <c <0.3, preferably 0.05 <c <0.2. When c is larger than 0, the crystal structure is stabilized, cycle characteristics are improved, and when it is smaller than 0.3, a sufficient electric capacity can be obtained.
σ represents the amount of oxygen deficiency, and can be obtained by ordinary chemical analysis such as spectroscopic methods, elemental analysis, and titration.
In this embodiment, a composite oxide having a layered structure in which a lithium layer, an oxygen layer, and a transition metal layer are stacked is used. If σ is within a predetermined range and the amount of oxygen deficiency is a desirable amount, there is no effect on the crystal structure, transition metal reduction occurs due to charge compensation due to oxygen deficiency, and the valence of the transition metal decreases, so that the conductivity of the crystal improves. On the other hand, when σ is out of the predetermined range and is a small value, the crystal structure is not affected at all, but the degree of reduction of the transition metal is not sufficient, and the effect of improving the conductivity of the desired crystal cannot be obtained. When the value becomes larger than the predetermined range, the transition metal is excessively reduced, and the conductivity behavior is changed to cause a resistance factor. Further, the oxygen deficiency in the oxygen layer increases, A part of the transition metal falls and transitions to a different crystal phase, or the collapse of the oxygen layer causes so-called “crystal degradation” that the crystallinity is remarkably lowered, and the conductivity is significantly lowered. Therefore, the range of σ is 0.01 <σ <0.05, and preferably 0.015 <σ <0.04. When it is larger than 0.01, a sufficient discharge rate improvement effect is obtained, and when it is smaller than 0.05, a sufficient electric capacity can be obtained by suppressing the deterioration of the crystal structure.

X線回折(XRD)測定では、対陰極にCuKα線をX線源として得られるX線回折分析において、2θ値の回折パターンを読み取る。各ピークの強度は、回折パターンにおけるピークの無いポイントを結んだ線をベースラインとしてピークトップから垂線を引き、ベースラインと交わる線分の長さを強度として求める。また、半価幅は、横軸に2θを表し、縦軸に回折強度を表した回折パターンにおけるベースラインからピーク強度の半分の値でピークを水平に切った際のピーク形状の横幅で示される。尚、上記「ピークの無いポイント」とは、XRD測定において、縦軸に回折X線強度を取り、横軸に2θを取ったチャートにおけるいわゆるベースライン上のポイントを意味し、ピークの存在しないポイントを示す。通常、XRD測定においては、あるレベルのノイズ等を含むので、ピークの無い(回折点が無い)箇所でもあるレベルの回折X線強度を示す。そこで、測定機器の計算(全体の分析結果からノイズ、バックグラウンドを計算)により、回折X線強度がほぼゼロのラインを機械的に求め、これをベースラインとすることもできる。   In the X-ray diffraction (XRD) measurement, a diffraction pattern of 2θ values is read in an X-ray diffraction analysis obtained using CuKα rays as an X-ray source for the counter cathode. For the intensity of each peak, a perpendicular line is drawn from the peak top with a line connecting points without peaks in the diffraction pattern as the base line, and the length of the line segment intersecting with the base line is obtained as the intensity. The half width is indicated by the width of the peak shape when the peak is horizontally cut at a value half the peak intensity from the baseline in the diffraction pattern in which the horizontal axis represents 2θ and the vertical axis represents the diffraction intensity. . In addition, the above “point without a peak” means a point on a so-called baseline in a chart in which the vertical axis represents diffraction X-ray intensity and the horizontal axis represents 2θ in XRD measurement. Indicates. Usually, XRD measurement includes a certain level of noise and the like, and therefore shows a certain level of diffracted X-ray intensity even at a point where there is no peak (no diffraction point). Therefore, it is possible to mechanically obtain a line with almost zero diffracted X-ray intensity by calculation of the measuring instrument (calculate noise and background from the entire analysis result), and use this as the baseline.

本実施形態における複合酸化物では、(003)面と(104)面の結晶面回折強度をそれぞれI(003)とI(104)としたとき、I(003)とI(104)の比が、1.6<I(003)/I(104)<4.0であり、好ましくは1.8<I(003)/I(104)<2.5である。
本実施態様においては、Niを含有する複合酸化物を用いる。Niを含む層状複合酸化物ではNiが比較的2価にまで還元されやすく、LiとNi2+のイオン半径がほぼ等しいことからNi2+がリチウム層のLiと部分的に入れ替わった岩塩型構造になりやすい。一部でもリチウム層にNi2+が混入すると、その領域は不規則な配列を持つ不規則配列岩塩相となる。この不規則配列岩塩相は、電気的に不活性である。また、リチウム層に存在するNi2+がリチウムイオンの二次元的な拡散を阻害するためNi2+がリチウム層に入りこんだ層状複合酸化物では、電気容量が著しく低下する。この不規則配列岩塩相の存在は、例えば、電池ハンドブック(平成22年、(株)オーム社刊p.432)に示されるように粉末X線回折測定における(003)面の回折強度と(104)面の回折強度との比率を指標とすることができる。(003)面強度は層状構造の発達の程度をより反映するためI(003)/I(104)が大きくなれば不規則配列岩塩相の成長が少ないことを意味し、他方、I(003)/I(104)が所定範囲より大きくなれば過剰な結晶成長により粒子の比表面積が低下し、電気容量が低下する。よって、I(003)/I(104)には好ましい範囲が存在する。本実施形態においては、具体的には、I(003)/I(104)を1.6より大きくすることで十分に成長した結晶が得られ、結晶の劣化を抑止でき、十分な電気容量が得られ、また、4.0より小さくすることで、比表面積が大きくなり、十分な電気容量が得られる。
I(003)/I(104)は、焼成の温度を変えることで調整することができ、温度を下げることで小さくなり、逆に温度を上げることで大きくなる。また、σを変えることでも調整ができ、σが大きくなるとI(003)/I(104)は、小さくなる傾向があり、σが小さくなるとI(003)/I(104)は大きくなる傾向がある。本実施形態においては、I(003)/I(104)は適宜調整して好ましい範囲で用いる。
In the composite oxide in this embodiment, when the crystal plane diffraction intensities of the (003) plane and the (104) plane are I (003) and I (104), respectively, the ratio of I (003) to I (104) is 1.6 <I (003) / I (104) <4.0, preferably 1.8 <I (003) / I (104) <2.5.
In this embodiment, Ni-containing composite oxide is used. In the layered complex oxide containing Ni, Ni is relatively easily reduced to divalent, and since the ion radii of Li + and Ni 2+ are almost equal, Ni 2+ is partially replaced with Li + in the lithium layer. It is easy to become. When even part of the lithium layer is mixed with Ni 2+ , the region becomes an irregularly arranged rock salt phase having an irregular arrangement. This irregularly arranged rock salt phase is electrically inactive. In addition, since Ni 2+ present in the lithium layer inhibits two-dimensional diffusion of lithium ions, the layered composite oxide in which Ni 2+ enters the lithium layer has a markedly reduced electric capacity. The presence of this irregularly arranged rock salt phase is, for example, the diffraction intensity of the (003) plane in the powder X-ray diffraction measurement as shown in the battery handbook (2010, published by Ohm Co., Ltd. p.432) (104 The ratio with the diffraction intensity of the surface) can be used as an index. The (003) plane strength reflects the degree of development of the layered structure, and if I (003) / I (104) increases, it means that the growth of the irregularly arranged rock salt phase is small, while I (003) When / I (104) is larger than the predetermined range, the specific surface area of the particles is decreased due to excessive crystal growth, and the electric capacity is decreased. Therefore, there is a preferable range for I (003) / I (104). In the present embodiment, specifically, a sufficiently grown crystal can be obtained by making I (003) / I (104) larger than 1.6, the deterioration of the crystal can be suppressed, and a sufficient electric capacity can be obtained. Further, by making it smaller than 4.0, the specific surface area is increased, and a sufficient electric capacity can be obtained.
I (003) / I (104) can be adjusted by changing the firing temperature, and decreases with decreasing temperature, and conversely increases with increasing temperature. Adjustment can also be made by changing σ. When σ increases, I (003) / I (104) tends to decrease, and when σ decreases, I (003) / I (104) tends to increase. is there. In the present embodiment, I (003) / I (104) is appropriately adjusted and used within a preferable range.

本実施形態においては、(003)面の半価幅をH(003)としたとき、0.08°<H(003)<0.13°の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.1°<H(003)<0.12°である。H(003)を0.08°より大きくすることで十分な比表面積得られ、サイクル特性が高まる傾向があり、また、0.13°より小さくすることで十分な複合酸化物の結晶成長が得られ、電気容量が高まる。
H(003)は、焼成温度を変えることで調整することができ、焼成温度を高くすると値は小さくなり、逆に焼成温度を低くすると値は大きくなる。
In the present embodiment, when the half width of the (003) plane is H (003), it is preferably in the range of 0.08 ° <H (003) <0.13 °, more preferably 0. 1 ° <H (003) <0.12 °. When H (003) is larger than 0.08 °, a sufficient specific surface area can be obtained, and the cycle characteristics tend to be improved, and when it is smaller than 0.13 °, sufficient complex oxide crystal growth is obtained. This increases the electric capacity.
H (003) can be adjusted by changing the firing temperature. The value decreases as the firing temperature is increased, and conversely, the value increases as the firing temperature is lowered.

本実施形態における複合酸化物の製造においては、定比率の複合酸化物を製造後、還元処理により酸素を脱離させ、酸素欠損複合酸化物を得ることができる。ここで、定比率の複合酸化物とは、例えば、通常の空気、酸素含有ガスによる焼成により得られた複合酸化物であり、酸素欠損の無い複合酸化物をいう。
定比率の複合酸化物の製造方法は、特に限定は無く一般的に用いられる製造法を使うことができる。元素を均一に分布させ、高い電池性能が得られる観点から、ゾルゲル法、共沈法、燃焼性ゲルを用いた燃焼法が好ましく用いられる。例えば、共沈法では、Li以外の各種金属の硫酸塩などを用い、炭酸塩として共沈させることで均質な前駆体を得、精製分離後、Li炭酸塩などLi原料を混合し、焼成することにより目的の定比率の複合酸化物が得られ、好ましく用いられる。
In the production of the composite oxide in this embodiment, after producing a constant ratio of the composite oxide, oxygen can be desorbed by reduction treatment to obtain an oxygen-deficient composite oxide. Here, the constant ratio composite oxide is, for example, a composite oxide obtained by firing with normal air or an oxygen-containing gas, and means a composite oxide having no oxygen deficiency.
There is no particular limitation on the method for producing the fixed ratio composite oxide, and a commonly used production method can be used. From the viewpoint of uniformly distributing elements and obtaining high battery performance, a sol-gel method, a coprecipitation method, and a combustion method using a combustible gel are preferably used. For example, in the coprecipitation method, a homogeneous precursor is obtained by coprecipitation as a carbonate using various metal sulfates other than Li, and after purification and separation, Li raw materials such as Li carbonate are mixed and fired. As a result, a composite oxide having a desired constant ratio can be obtained and preferably used.

還元処理方法では、所望の組成、結晶状態が得られれば特に限定は無く、一般的に用いられる気相、液相による還元方法を用いることができる。還元程度の調整の容易さや複合酸化物結晶の還元による劣化を抑える観点から、気相による還元方法が好ましく用いられる。気相による還元では、例えば、加熱下において還元性ガスと不活性ガスを接触させることで還元処理を行うことができる。加熱温度は50℃〜800℃が用いられ、好ましくは200℃〜400℃が用いられる。加熱温度を50℃以上とすることで好ましいσを得るための還元処理が効率よく実施でき、800℃以下とすることで複合酸化物結晶の劣化を抑制することができる。還元処理時間は1分〜24時間の範囲であり、好ましくは0.5時間〜10時間の範囲である。還元処理時間を1分以上とすることで複合酸化物が均質に還元を受け、十分な還元処理の効果が得られるようになり、また、24時間以下とすることで効率よく還元処理が行え、複合酸化物の劣化も抑制することできる。還元性ガスとしては、所望の組成、結晶状態が得られる範囲で水素、CO、炭化水素など還元性を有するガスを用いることができる。複合酸化物の劣化を抑える観点から、炭化水素が好ましく用いられ、より好ましくは気体として容易に取り扱うことができ、気相による還元方法に使うことが容易であるため炭素数1〜5の炭化水素が用いられ、さらに好ましくは入手の容易さおよび経済性の観点からメタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、又はブタンが用いられ、複合酸化物の劣化を抑える傾向が高く、気相での還元方法に供することが容易である観点からプロピレンが最も好ましく用いられる。還元性ガスは、還元による複合酸化物の劣化を抑制し、好ましいσの範囲を得ることを目的としてN、Ar、He等不活性ガスで希釈して用いることもでき、希釈比率は還元ガス0容量%〜90容量%、好ましくは0.1容量%〜10容量%である。 The reduction treatment method is not particularly limited as long as a desired composition and crystal state can be obtained, and a commonly used reduction method using a gas phase or a liquid phase can be used. From the viewpoint of ease of adjustment of the degree of reduction and suppression of deterioration due to reduction of the composite oxide crystal, a gas phase reduction method is preferably used. In the reduction by the gas phase, for example, the reduction treatment can be performed by bringing a reducing gas into contact with an inert gas under heating. The heating temperature is 50 ° C to 800 ° C, preferably 200 ° C to 400 ° C. By setting the heating temperature to 50 ° C. or higher, reduction treatment for obtaining a preferable σ can be carried out efficiently, and by setting the heating temperature to 800 ° C. or lower, deterioration of the composite oxide crystal can be suppressed. The reduction treatment time is in the range of 1 minute to 24 hours, preferably in the range of 0.5 hour to 10 hours. By making the reduction treatment time 1 minute or more, the composite oxide is uniformly reduced, and a sufficient reduction treatment effect can be obtained, and by making the reduction treatment time 24 hours or less, the reduction treatment can be performed efficiently, Degradation of the composite oxide can also be suppressed. As the reducing gas, a reducing gas such as hydrogen, CO, or hydrocarbon can be used as long as a desired composition and crystal state can be obtained. From the viewpoint of suppressing deterioration of the composite oxide, a hydrocarbon is preferably used, more preferably a hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms because it can be easily handled as a gas and can be easily used in a reduction method by a gas phase. More preferably, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, or butane is used from the viewpoint of easy availability and economy, and there is a high tendency to suppress the deterioration of the composite oxide. Propylene is most preferably used from the viewpoint that it can be easily used. The reducing gas can be used after being diluted with an inert gas such as N 2 , Ar, or He for the purpose of suppressing deterioration of the composite oxide due to reduction and obtaining a preferable σ range. It is 0 volume%-90 volume%, Preferably it is 0.1 volume%-10 volume%.

σは、気相で還元を実施する場合、還元剤の種類、還元剤の濃度、還元処理温度、還元処理時間を変えることで調整することができる。
複合酸化物のσは、構成元素比率から求める方法、X線光電子分光法(XPS)、電子エネルギー損失分光法(EELS)、粉末X線、X線吸収微細構造法(XAFS)などの分光学的方法で求めることができ、例えば、金属の構成比率を原子吸光分析により求め、滴定法により遷移金属の平均価数を求め、その原子構成比率と平均価数から電荷補償に必要な酸素量を割り出し、σを求めることもできる。
複合酸化物の数平均粒子径(一次粒子径)は、特に限定されないが、好ましくは0.05μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。複合酸化物の数平均粒子径が上記範囲であると、電極作製の際、均質性と充填密度のバランスが良好となる傾向にあり、0.05μm以上とすることで、例えば、塗布電極の場合、良好な電極が作製でき、また、粒子径を100μm以下とすることで粒子の充填が良好になり、電池の正極活物質の充填量が増えることで電池としての十分な電気容量が得られる。
When the reduction is performed in the gas phase, σ can be adjusted by changing the type of the reducing agent, the concentration of the reducing agent, the reduction treatment temperature, and the reduction treatment time.
The σ of the composite oxide is determined from the constituent element ratio, spectroscopic methods such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electron energy loss spectroscopy (EELS), powder X-ray, X-ray absorption fine structure method (XAFS), etc. For example, the composition ratio of metals is determined by atomic absorption spectrometry, the average valence of transition metals is determined by titration, and the amount of oxygen necessary for charge compensation is calculated from the atomic composition ratio and average valence. , Σ can also be obtained.
The number average particle diameter (primary particle diameter) of the composite oxide is not particularly limited, but is preferably 0.05 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. When the number average particle size of the composite oxide is in the above range, there is a tendency that the balance between homogeneity and packing density tends to be good when the electrode is produced. In addition, a sufficient electrode capacity can be obtained as a battery by increasing the filling amount of the positive electrode active material of the battery when the particle diameter is 100 μm or less.

<非水系リチウムイオン二次電池>
本実施形態における非水系リチウムイオン二次電池は、上述した複合酸化物を正極活物質として用いた電池であり、例えば、図1に概略的に断面図を示すリチウムイオン二次電池である。図1に示すリチウムイオン二次電池100は、セパレータ110と、そのセパレータ110を両側から挟む正極120と負極130と、さらにそれらの積層体を挟む正極集電体140(正極の外側に配置)と、負極集電体150(負極の外側に配置)と、それらを収容する電池外装160とを備える。正極120とセパレータ110と負極130とを積層した積層体は、電解液に含浸されている。これらの各部材としては、正極活物質として本実施形態の複合酸化物を用いること以外は、従来のリチウムイオン二次電池に備えられるものと同様のものを用いることができ、例えば、後述のものであることができる。
<Non-aqueous lithium ion secondary battery>
The non-aqueous lithium ion secondary battery in the present embodiment is a battery using the above-described composite oxide as a positive electrode active material, for example, a lithium ion secondary battery schematically showing a cross-sectional view in FIG. A lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes a separator 110, a positive electrode 120 and a negative electrode 130 sandwiching the separator 110 from both sides, and a positive electrode current collector 140 (arranged outside the positive electrode) sandwiching the laminate. And negative electrode current collector 150 (disposed on the outside of the negative electrode) and a battery exterior 160 for housing them. A laminate in which the positive electrode 120, the separator 110, and the negative electrode 130 are stacked is impregnated with an electrolytic solution. As each of these members, those similar to those provided in a conventional lithium ion secondary battery can be used except that the composite oxide of the present embodiment is used as a positive electrode active material. Can be.

<正極>
正極は、本実施形態の複合酸化物を正極活物質とし、非水系二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、例えば、下記のようにして得られる。
まず、上記正極活物質に対して、必要に応じて、導電助材やバインダー等を加えて混合した正極合剤を溶剤に分散させて正極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この正極合剤含有ペーストを正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し、厚みを調整することによって、正極が作製される。正極の作製にあたって、必要に応じて用いられる導電助材としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、炭素繊維が挙げられる。導電助剤の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは10nm〜10μm、より好ましくは20nm〜1μmである。また、バインダーとしては、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)、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム及びフッ素ゴムが挙げられる。
ここで、正極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。正極集電体は、例えば、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔により構成され、また、カーボンコートが施されたものや、メッシュ状に加工されたものでもよい。
<Positive electrode>
The positive electrode is not particularly limited as long as the composite oxide of the present embodiment is used as a positive electrode active material and acts as a positive electrode of a non-aqueous secondary battery. For example, the positive electrode can be obtained as follows.
First, a positive electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a positive electrode mixture obtained by adding a conductive additive, a binder, or the like to the positive electrode active material as necessary. Next, this positive electrode mixture-containing paste is applied to a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode mixture layer, which is pressurized as necessary, and the thickness is adjusted to produce a positive electrode. In producing the positive electrode, examples of the conductive aid used as necessary include carbon black and carbon fiber typified by graphite, acetylene black and ketjen black. The number average particle diameter (primary particle diameter) of the conductive assistant is preferably 10 nm to 10 μm, more preferably 20 nm to 1 μm. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.
Here, the solid content concentration in the positive electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass. The positive electrode current collector is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil or a stainless steel foil, and may be a carbon coating or a mesh.

<負極>
負極としては、非水系リチウムイオン二次電池の負極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。そのような材料としては金属リチウムの他、例えば、アモルファスカーボン(ハードカーボン)、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド、カーボンブラックに代表される炭素材料が挙げられる。これらのうち、コークスとしては、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスが挙げられる。また、有機高分子化合物の焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものである。炭素材料には、炭素以外にも、O、B、P、N、S、SiC、BC等の異種化合物が含まれていてもよい。異種化合物の含有量としては、0〜10質量%であることが好ましい。
更に、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としては、リチウムと合金を形成可能な元素を含む材料も挙げられる。この材料は金属又は半金属の単体であっても合金であっても化合物であってもよく、また、これらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものであってもよい。
<Negative electrode>
The negative electrode is not particularly limited as long as it functions as a negative electrode of a non-aqueous lithium ion secondary battery, and a known one can be used. The negative electrode preferably contains at least one material selected from the group consisting of a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material and metallic lithium. Examples of such materials include lithium metal, amorphous carbon (hard carbon), artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, organic polymer compound fired body, mesocarbon microbeads. Carbon materials represented by carbon fiber, activated carbon, graphite, carbon colloid, and carbon black. Among these, examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Moreover, the fired body of an organic polymer compound is obtained by firing and carbonizing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. In addition to carbon, the carbon material may contain heterogeneous compounds such as O, B, P, N, S, SiC, and B 4 C. As content of a different compound, it is preferable that it is 0-10 mass%.
Further, examples of the material capable of inserting and extracting lithium ions include a material containing an element capable of forming an alloy with lithium. This material may be a single metal or a semi-metal, an alloy or a compound, and may have at least a part of one or more of these phases. Good.

負極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。
負極は、例えば、下記のようにして得られる。
まず、上記負極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤やバインダー等を加えて混合した負極合剤を溶剤に分散させて負極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この負極合剤含有ペーストを負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、負極を作製する。
ここで、負極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。負極集電体は、例えば、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔などの金属箔により構成される。
負極の作製にあたって、必要に応じて用いられる導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、炭素繊維が挙げられる。導電助剤の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。また、バインダーとしては、例えば、PVDF、PTFE、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムが挙げられる。
The number average particle diameter (primary particle diameter) of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm.
A negative electrode is obtained as follows, for example.
First, a negative electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a negative electrode mixture prepared by adding a conductive additive or a binder to the negative electrode active material, if necessary. Next, this negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, thereby producing a negative electrode.
Here, the solid content concentration in the negative electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass. The negative electrode current collector is made of a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
Examples of the conductive aid used as necessary in the production of the negative electrode include carbon black and carbon fiber typified by graphite, acetylene black, and ketjen black. The number average particle diameter (primary particle diameter) of the conductive assistant is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. Examples of the binder include PVDF, PTFE, polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.

<電解液>
本実施形態における電解液としては、リチウムイオン二次電池の場合、少なくとも非水系溶媒とリチウム塩を含有し、非水系二次電池の電解液として作用するものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。電解液は、水分を含まないことが好ましいが、所望の作用効果を阻害しない範囲であれば、ごく微量の水分を含有してもよい。そのような水分の含有量は、電解液の全量に対して、例えば、0〜100ppmである。
非水系溶媒としては、特に制限はなく、例えば、非プロトン性溶媒が挙げられ、中でも、非プロトン性極性溶媒が好ましい。非水系溶媒の具体例としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネートに代表される環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンに代表されるラクトン;スルホラン、ジメチルスルホキシドに代表される硫黄化合物;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサンに代表される環状エーテル;メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネートに代表される鎖状カーボネート;アセトニトリル、プロピオノニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、アクリロニトリル等のモノニトリル;メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリルに代表されるアルコキシ基置換ニトリル;ベンゾニトリルに代表される環状ニトリル;ジメチルエーテルに代表されるエーテル;メチルプロピオネートに代表される鎖状カルボン酸エステル;ジメトキシエタンに代表される鎖状エーテルカーボネート化合物が挙げられる。また、これらのフッ素化物に代表されるハロゲン化物等も挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
<Electrolyte>
In the case of a lithium ion secondary battery, the electrolyte solution in the present embodiment is not particularly limited as long as it contains at least a non-aqueous solvent and a lithium salt and acts as an electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery. Things can be used. The electrolyte solution preferably does not contain moisture, but may contain a very small amount of moisture as long as it does not inhibit the desired effect. Such water content is, for example, 0 to 100 ppm with respect to the total amount of the electrolytic solution.
There is no restriction | limiting in particular as a non-aqueous solvent, For example, an aprotic solvent is mentioned, Among these, an aprotic polar solvent is preferable. Specific examples of the non-aqueous solvent include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, Trans-2,3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, cyclic carbonate represented by 1,2-difluoroethylene carbonate; γ-butyrolactone, γ- Lactones typified by valerolactone; sulfur compounds typified by sulfolane and dimethyl sulfoxide; cyclic ethers typified by tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and 1,3-dioxane; methyl ethyl carbonate, dimethyl Chain carbonates represented by til carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl trifluoroethyl carbonate; acetonitrile, propiononitrile, butyronitrile, Mononitriles such as valeronitrile and acrylonitrile; alkoxy-substituted nitriles represented by methoxyacetonitrile and 3-methoxypropionitrile; cyclic nitriles represented by benzonitrile; ethers represented by dimethyl ether; represented by methyl propionate A chain ether carbonate compound represented by dimethoxyethane. Moreover, the halides represented by these fluorides, etc. are mentioned. These are used singly or in combination of two or more.

非水系リチウムイオン二次電池の充放電に寄与するリチウム塩の電離度を高めるために、非水系溶媒は環状の非プロトン性極性溶媒を1種以上含むことが好ましく、環状カーボネートを1種以上含むことがより好ましい。また、リチウム塩の溶解性、伝導度及び電離度を全て良好にする観点から、2種以上の上記非水系溶媒の混合溶媒であることが好ましい。
リチウム塩としては、非水系二次電池の電解液に用いられているものであれば特に制限はなく、いずれのものであってもよい。リチウム塩は、非水系電解液中に0.1〜3mol/Lの濃度で含有されることが好ましく、0.5〜2mol/Lの濃度で含有されることがより好ましい。リチウム塩の濃度が上記範囲内にあることによって、電解液の導電率が高い状態に保たれると同時に、非水系二次電池の充放電効率も高い状態に保たれる傾向がある。
In order to increase the ionization degree of the lithium salt that contributes to charging / discharging of the non-aqueous lithium ion secondary battery, the non-aqueous solvent preferably contains one or more cyclic aprotic polar solvents, and contains one or more cyclic carbonates. It is more preferable. Moreover, it is preferable that it is a mixed solvent of the said 2 or more types of said non-aqueous solvent from a viewpoint of making all the solubility, conductivity, and ionization degree of lithium salt favorable.
The lithium salt is not particularly limited as long as it is used in an electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery, and any lithium salt may be used. The lithium salt is preferably contained in the nonaqueous electrolytic solution at a concentration of 0.1 to 3 mol / L, and more preferably 0.5 to 2 mol / L. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the electric conductivity of the electrolytic solution is kept high, and at the same time, the charge / discharge efficiency of the nonaqueous secondary battery tends to be kept high.

本実施形態におけるリチウム塩は、特に制限はないが、無機リチウム塩であることが好ましい。無機リチウム塩は、通常の非水系電解質として用いられているものであれば特に限定されず、いずれのものを用いもよい。そのような無機リチウム塩の具体例としては、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSiF、LiSbF、LiAlO、LiAlCl、Li1212−b〔bは0〜3の整数〕、多価アニオンと結合されたリチウム塩等が挙げられる。
これらの無機リチウム塩は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。中でも、無機リチウム塩としてフッ素原子を有する無機リチウム塩を用いると、正極集電箔の表面に不働態皮膜を形成するため、内部抵抗の増加を抑制する観点から好ましい。また、遊離のフッ素原子を放出しやすくなる傾向にあるため、無機リチウム塩としては、リン原子を有する無機リチウム塩がより好ましく、LiPFが特に好ましい。
無機リチウム塩の含有量は、非水系電解液の全量に対して0.1〜40質量%であることが好ましく、1〜30質量%であることがより好ましく、5〜25質量%であることが更に好ましい。
The lithium salt in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably an inorganic lithium salt. The inorganic lithium salt is not particularly limited as long as it is used as a normal non-aqueous electrolyte, and any one may be used. Specific examples of such inorganic lithium salts include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , Li 2 B 12 F b H 12-b. [B is an integer of 0 to 3] and lithium salt bonded to a polyvalent anion.
These inorganic lithium salts are used singly or in combination of two or more. Among these, when an inorganic lithium salt having a fluorine atom is used as the inorganic lithium salt, a passive film is formed on the surface of the positive electrode current collector foil, which is preferable from the viewpoint of suppressing an increase in internal resistance. Moreover, since it tends to be easily released to free fluorine atom, as the inorganic lithium salt, inorganic lithium salt is more preferred to have a phosphorus atom, LiPF 6 is particularly preferred.
The content of the inorganic lithium salt is preferably 0.1 to 40% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, and 5 to 25% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. Is more preferable.

本実施形態における非水系電解液には、リチウムイオン二次電池の場合、少なくとも非水系溶媒とリチウム塩とが含有されていればよいが、更に、添加剤が含有されていてもよい。添加剤としては、本発明の奏する効果を阻害しないものであれば特に制限はなく、リチウム塩を溶解する溶媒としての役割を担う物質、すなわち、上記の非水系溶媒と実質的に重複してもよい。また、添加剤は、本実施形態における非水系電解液及び非水系二次電池の性能向上に寄与する物質であることが好ましいが、電気化学的な反応には直接関与しない物質をも包含し、1成分を単独で又は2成分以上を組み合わせて用いる。   In the case of a lithium ion secondary battery, the non-aqueous electrolyte in the present embodiment only needs to contain at least a non-aqueous solvent and a lithium salt, but may further contain an additive. The additive is not particularly limited as long as it does not hinder the effects of the present invention, and may substantially overlap with a substance that plays a role as a solvent for dissolving a lithium salt, that is, the above non-aqueous solvent. Good. In addition, the additive is preferably a substance that contributes to the performance improvement of the non-aqueous electrolyte solution and the non-aqueous secondary battery in the present embodiment, but also includes substances that are not directly involved in the electrochemical reaction, One component is used alone, or two or more components are used in combination.

添加剤の具体例としては、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、シス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、トランス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5,5−テトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5−トリフルオロ−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンに代表されるフルオロエチレンカーボネート;ビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートに代表される不飽和結合含有環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトンに代表されるラクトン;1,2−ジオキサンに代表される環状エーテル;メチルホルメート、メチルアセテート、メチルプロピオネート、メチルブチレート、エチルホルメート、エチルアセテート、エチルプロピオネート、エチルブチレート、n−プロピルホルメート、n−プロピルアセテート、n−プロピルプロピオネート、n−プロピルブチレート、イソプロピルホルメート、イソプロピルアセテート、イソプロピルプロピオネート、イソプロピルブチレート、n−ブチルホルメート、n−ブチルアセテート、n−ブチルプロピオネート、n−ブチルブチレート、イソブチルホルメート、イソブチルアセテート、イソブチルプロピオネート、イソブチルブチレート、sec−ブチルホルメート、sec−ブチルアセテート、sec−ブチルプロピオネート、sec−ブチルブチレート、tert−ブチルホルメート、tert−ブチルアセテート、tert−ブチルプロピオネート、tert−ブチルブチレート、メチルピバレート、n−ブチルピバレート、n−ヘキシルピバレート、n−オクチルピバレート、ジメチルオキサレート、エチルメチルオキサレート、ジエチルオキサレート、ジフェニルオキサレート、マロン酸エステル、フマル酸エステル、マレイン酸エステルに代表されるカルボン酸エステル;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドに代表されるアミド;エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、ブチレンサルファイト、ペンテンサルファイト、スルホラン、3−メチルスルホラン、3−スルホレン、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロパンジオール硫酸エステル、テトラメチレンスルホキシド、チオフェン1−オキシドに代表される環状硫黄化合物;モノフルオロベンゼン、ビフェニル、フッ素化ビフェニルに代表される芳香族化合物;ニトロメタンに代表されるニトロ化合物;シッフ塩基;シッフ塩基錯体;オキサラト錯体が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
本実施形態における非水系電解液における添加剤の含有量について特に制限はないが、非水系電解液の全量に対して、0.1〜30質量%であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましい。
Specific examples of the additive include, for example, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, cis-4,5-difluoro-1, 3-dioxolan-2-one, trans-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4,5-trifluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4,5 , 5-tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one, fluoroethylene carbonate represented by 4,4,5-trifluoro-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one; vinylene carbonate, 4 , 5-Dimethyl vinylene carbonate, cyclic carbonate containing unsaturated bond typified by vinyl ethylene carbonate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolacto , Δ-valerolactone, δ-caprolactone, lactone represented by ε-caprolactone; cyclic ether represented by 1,2-dioxane; methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate, ethyl formate , Ethyl acetate, ethyl propionate, ethyl butyrate, n-propyl formate, n-propyl acetate, n-propyl propionate, n-propyl butyrate, isopropyl formate, isopropyl acetate, isopropyl propionate, isopropyl Butyrate, n-butyl formate, n-butyl acetate, n-butyl propionate, n-butyl butyrate, isobutyl formate, isobutyl acetate, isobutyl propionate, isobutyl butyrate, se -Butyl formate, sec-butyl acetate, sec-butyl propionate, sec-butyl butyrate, tert-butyl formate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, tert-butyl butyrate, methyl pivalate , N-butyl pivalate, n-hexyl pivalate, n-octyl pivalate, dimethyl oxalate, ethyl methyl oxalate, diethyl oxalate, diphenyl oxalate, malonic acid ester, fumaric acid ester, maleic acid ester Acid esters; amides represented by N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide; ethylene sulfite, propylene sulfite, butylene sulfite, pentenser Cyclic sulfur compounds typified by sulfite, sulfolane, 3-methylsulfolane, 3-sulfolene, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propanediol sulfate, tetramethylene sulfoxide, thiophene 1-oxide An aromatic compound typified by monofluorobenzene, biphenyl, and fluorinated biphenyl; a nitro compound typified by nitromethane; a Schiff base; a Schiff base complex; and an oxalato complex. These are used singly or in combination of two or more.
Although there is no restriction | limiting in particular about content of the additive in the non-aqueous electrolyte in this embodiment, It is preferable that it is 0.1-30 mass% with respect to the whole quantity of a non-aqueous electrolyte, 0.1-10 mass % Is more preferable.

<セパレータ>
本実施形態における非水系リチウムイオン二次電池は、正負極の短絡防止、シャットダウン等の安全性付与の観点から、正極と負極との間にセパレータを備えることが好ましい。セパレータとしては、公知の非水系二次電池に備えられるものと同様であってもよく、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。セパレータとしては、例えば、織布、不織布、合成樹脂製微多孔膜が挙げられ、これらの中でも、合成樹脂製微多孔膜が好ましい。合成樹脂製微多孔膜としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンを主成分として含有する微多孔膜、あるいは、これらのポリオレフィンを共に含有する微多孔膜等のポリオレフィン系微多孔膜が好適に用いられる。不織布としては、セラミック製、ポリオレフィン製、ポリエステル製、ポリアミド製、液晶ポリエステル製、アラミド製など、耐熱樹脂製の多孔膜が用いられる。
セパレータは、1種の微多孔膜を単層又は複数積層したものであってもよく、2種以上の微多孔膜を積層したものであってもよい。
<Separator>
The non-aqueous lithium ion secondary battery in the present embodiment preferably includes a separator between the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of providing safety such as prevention of short circuit between the positive and negative electrodes and shutdown. The separator may be the same as that provided for a known non-aqueous secondary battery, and is preferably an insulating thin film having high ion permeability and excellent mechanical strength. Examples of the separator include a woven fabric, a nonwoven fabric, and a synthetic resin microporous membrane. Among these, a synthetic resin microporous membrane is preferable. As the synthetic resin microporous membrane, for example, a microporous membrane containing polyethylene or polypropylene as a main component or a polyolefin microporous membrane such as a microporous membrane containing both of these polyolefins is preferably used. As the nonwoven fabric, a porous film made of a heat-resistant resin such as ceramic, polyolefin, polyester, polyamide, liquid crystal polyester, or aramid is used.
The separator may be a single microporous membrane or a laminate of a plurality of microporous membranes, or may be a laminate of two or more microporous membranes.

<電池の作製方法>
本実施形態における非水系リチウムイオン二次電池は、上述の非水系電解液、複合酸化物を用いて作製した正極、負極、及び必要に応じてセパレータを用いて、公知の方法により作製される。例えば、正極と負極とを、その間にセパレータを介在させた積層状態で巻回して巻回構造の積層体に成形したり、それらを折り曲げや複数層の積層などによって、交互に積層した複数の正極と負極との間にセパレータが介在する積層体に成形したりする。次いで、電池ケース(外装)内にその積層体を収容して、電解液をケース内部に注液し、上記積層体を電解液に浸漬して封印することによって、本実施形態の非水系二次電池を作製することができる。あるいは、ゲル化させた電解液を含む電解質膜を予め作製しておき、正極、負極、電解質膜、及び必要に応じてセパレータを、上述のように折り曲げや積層によって積層体を形成した後、電池ケース内に収容して非水系二次電池を作製することもできる。本実施形態の非水系二次電池の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形、ラミネート形などが好適に採用される。
<Production method of battery>
The non-aqueous lithium ion secondary battery in the present embodiment is manufactured by a known method using the above-described non-aqueous electrolyte, a positive electrode manufactured using the composite oxide, a negative electrode, and, if necessary, a separator. For example, a plurality of positive electrodes in which a positive electrode and a negative electrode are wound in a laminated state with a separator interposed therebetween to be formed into a laminate having a wound structure, or they are alternately laminated by bending or laminating a plurality of layers. Or a laminate in which a separator is interposed between the electrode and the negative electrode. Next, the laminated body is accommodated in the battery case (exterior), the electrolytic solution is poured into the case, and the laminated body is immersed in the electrolytic solution and sealed to thereby seal the non-aqueous secondary of this embodiment. A battery can be fabricated. Alternatively, an electrolyte membrane containing a gelled electrolyte solution is prepared in advance, and a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte membrane, and a separator as necessary are formed by bending or stacking as described above, and then the battery A non-aqueous secondary battery can also be produced by being housed in a case. The shape of the non-aqueous secondary battery of this embodiment is not particularly limited, and for example, a cylindrical shape, an elliptical shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, a laminate shape, and the like are suitably employed.

本実施形態における非水系リチウムオン二次電池は、初回充電により電池として機能し得るが、初回充電の際に電解液の一部が分解することにより安定化する。本実施形態における初回充電の方法について特に制限はないが、初回充電が0.001〜0.3Cで行われることが好ましく、0.002〜0.25Cで行われることがより好ましく、0.003〜0.2Cで行われることが更に好ましい。また、初回充電が定電圧充電を途中に経由して行われることも好ましい結果を与える。尚、定格容量を1時間で放電する定電流が1Cである。リチウム塩が電気化学的な反応に関与する電圧範囲を長く設定することによって、SEI(Solid Electrolyte Interphase)が電極表面に形成され、正極を含めた内部抵抗の増加を抑制する効果がある。また、反応生成物が負極のみに強固に固定化されることなく、何らかの形で正極やセパレータ等、負極以外の部材にも良好な効果を与えるため、電解液に溶解したリチウム塩の電気化学的な反応を考慮して初回充電を行うことは非常に有効である。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
The non-aqueous lithium-on secondary battery in the present embodiment can function as a battery by initial charging, but is stabilized by decomposition of a part of the electrolyte during the initial charging. Although there is no restriction | limiting in particular about the method of initial charge in this embodiment, It is preferable that initial charge is performed at 0.001-0.3C, It is more preferable to be performed at 0.002-0.25C, 0.003 More preferably, it is carried out at ~ 0.2C. In addition, it is also preferable that the initial charging is performed via the constant voltage charging in the middle. In addition, the constant current which discharges rated capacity in 1 hour is 1C. By setting the voltage range in which the lithium salt is involved in the electrochemical reaction to be long, SEI (Solid Electrolyte Interphase) is formed on the electrode surface, which has an effect of suppressing an increase in internal resistance including the positive electrode. In addition, since the reaction product is not firmly fixed only on the negative electrode, and in some form it has a good effect on other members such as the positive electrode and the separator, the electrochemical property of the lithium salt dissolved in the electrolyte It is very effective to perform the first charge in consideration of the reaction.
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

以下、実施例などによって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[参考例]
<定比率複合酸化物の調製>
遷移金属硝酸塩およびLi炭酸塩を原料として、Li1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525で表される組成を有する定比率複合酸化物を調製した。
上記組成に相当する量のNiSO・6HO、CoSO・7HO、MnSO・5HOを蒸留水に溶解し、硝酸塩濃度は、2mol/Lとして硫酸塩水溶液とした。別に、NaCO及びNHOHを溶かし、NaCO濃度は2.5mol/L及びNHOHの濃度は1mol/LとしてNaCO/NHOH水溶液を調製した。次いで、硫酸塩水溶液にNaCO/NHOH水溶液を撹拌しながら徐々に添加し、金属炭酸塩の沈殿を得た。金属炭酸塩は濾過後、蒸留水で数回洗浄し、110℃で16時間乾燥を実施した。乾燥後、質量を測定し、上記組成に相当する量のLiCOを混合し、乳鉢で混合撹拌後、500℃で5時間、大気雰囲気下で1段目の焼成を実施した。次いで、乳鉢で粉砕混合し、900℃で5時間、2段目の焼成を行い、複合酸化物を5g得た。ICP(高周波誘導結合プラズマ)測定の結果、得られた複合酸化物はLi:Ni:Co:Mn=1.2:0.175:0.10:0.525となり、上記組成を有することを確認した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example etc. demonstrate this invention concretely, this invention is not limited to these Examples.
[Reference example]
<Preparation of constant ratio composite oxide>
A constant ratio composite oxide having a composition represented by Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 was prepared using transition metal nitrate and Li carbonate as raw materials.
NiSO 4 · 6H 2 O, CoSO 4 · 7H 2 O, and MnSO 4 · 5H 2 O corresponding to the above composition were dissolved in distilled water, and the nitrate concentration was 2 mol / L to obtain a sulfate aqueous solution. Separately, Na 2 CO 3 and NH 4 OH were dissolved, an Na 2 CO 3 / NH 4 OH aqueous solution was prepared with a Na 2 CO 3 concentration of 2.5 mol / L and an NH 4 OH concentration of 1 mol / L. Next, an aqueous Na 2 CO 3 / NH 4 OH solution was gradually added to the aqueous sulfate solution while stirring to obtain a metal carbonate precipitate. The metal carbonate was filtered, washed several times with distilled water, and dried at 110 ° C. for 16 hours. After drying, the mass was measured, Li 2 CO 3 in an amount corresponding to the above composition was mixed, mixed and stirred in a mortar, and then the first stage baking was performed at 500 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Next, the mixture was pulverized and mixed in a mortar, and the second stage baking was performed at 900 ° C. for 5 hours to obtain 5 g of a composite oxide. As a result of ICP (high frequency inductively coupled plasma) measurement, the obtained composite oxide was Li: Ni: Co: Mn = 1.2: 0.175: 0.10: 0.525, and it was confirmed that it had the above composition. did.

尚、ICPを光源とする発光分光測定は、以下のとおりに行った。複合酸化物をメノウ乳鉢で微細粉砕し、0.05gをテフロン(登録商標)容器に取り、王水8mLを加え、マイクロウェーブ加熱を行うことで均一に溶解した。この液に超純水を加えて100gとしてICP測定試料とした。ICP−発光分光分析装置を用い、下記条件で測定を実施した。
測定条件:水溶媒用・サイクロンチャンバーを使用
プラズマガス(PL1):13(L/min)
シースガス(G1):0.3(L/min)
ネブライザーガス圧:3.0(bar)
ネブライザー流量:0.2(L/min)
高周波パワー:1.0(kw)
定量値は市販の原子吸光分析用標準液の分析値と比較することで算出した。
The emission spectroscopic measurement using ICP as the light source was performed as follows. The composite oxide was finely pulverized in an agate mortar, 0.05 g was taken in a Teflon (registered trademark) container, 8 mL of aqua regia was added, and the mixture was uniformly dissolved by microwave heating. Ultrapure water was added to this solution to make 100 g, which was used as an ICP measurement sample. Measurement was carried out under the following conditions using an ICP-emission spectroscopic analyzer.
Measurement conditions: For water solvent, using cyclone chamber Plasma gas (PL1): 13 (L / min)
Sheath gas (G1): 0.3 (L / min)
Nebulizer gas pressure: 3.0 (bar)
Nebulizer flow rate: 0.2 (L / min)
High frequency power: 1.0 (kW)
The quantitative value was calculated by comparing with the analytical value of a commercially available standard solution for atomic absorption analysis.

<複合酸化物の遷移金属平均価数の定量及びσの算出>
<EDTA(エチレンジアミン四酢酸)滴定>
まず、EDTA滴定により複合酸化物の全遷移金属含有比率を求めた。すなわち、複合酸化物0.015gを正確に秤量し、200mlコニカルビーカーに加え、分析グレードの塩酸10mlを加え、20分間超音波照射を行うことで複合酸化物を完全に溶解した。コニカルビーカーに撹拌子を加え撹拌を継続しながらイオン交換水を加え、液量をビーカーの目盛で約100mlに合わせ、1M NHCl水溶液を10ml添加した。28容量%アンモニア6mlをゆっくり加えて中和を行い、pHを8.0付近とした。MX試薬(プルプリン酸アンモニウム/硫酸カリウム:1/250重量比混合粉末)0.2gを添加後、3分間撹拌を継続し、発色を安定させた。この時、液の色は燈黄色となった。25mlビュレットを用いて0.01M EDTA標準液により滴定を行い、鮮やかな紫色に発色した時点を終点として滴定量を求めた。上記EDTA滴定操作を3回実施し、その平均値は、13.33mlであった。
<Quantification of transition metal average valence of composite oxide and calculation of σ>
<EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) titration>
First, the total transition metal content ratio of the composite oxide was determined by EDTA titration. That is, 0.015 g of the composite oxide was accurately weighed, added to a 200 ml conical beaker, 10 ml of analytical grade hydrochloric acid, and subjected to ultrasonic irradiation for 20 minutes to completely dissolve the composite oxide. A stirring bar was added to the conical beaker, ion-exchanged water was added while continuing stirring, the liquid volume was adjusted to about 100 ml with a beaker scale, and 10 ml of 1M NH 4 Cl aqueous solution was added. Neutralization was performed by slowly adding 6 ml of 28% by volume ammonia, and the pH was adjusted to around 8.0. After adding 0.2 g of MX reagent (ammonium purpurate / potassium sulfate: 1/250 weight ratio mixed powder), stirring was continued for 3 minutes to stabilize the color development. At this time, the color of the liquid became a pale yellow color. Titration was performed with a 0.01 M EDTA standard solution using a 25 ml burette, and the titration amount was determined with the end point of vivid purple color. The EDTA titration operation was performed three times, and the average value was 13.33 ml.

<ヨウ素還元滴定>
次いで、ヨウ素還元滴定により3価以上の遷移金属の含有比率を求めた。まず、複合酸化物の滴定に先立ち、ブランクの測定を実施した。すなわち、100mlのコニカルビーカーにKI飽和溶液0.2mlを添加し、分析グレード塩酸10mlを加え、10分間の超音波照射を実施後、でんぷん溶液(滴定用でんぷん飽和水溶液)1mlを加えた。この時液の色は紫色に発色した。この後25mlビュレットを用いて0.01Mチオ硫酸ナトリウム標準液により滴定を実施し、液の色が無色となった時点を終点として滴定値を求め、ブランク値とした。次いで、別の100mlコニカルビーカーに複合酸化物0.015gを正確に秤量して加え、KI飽和溶液0.2mlを添加後、分析グレード塩酸10mlを加え、10分間の超音波照射によりKI及び複合酸化物を完全に溶解した。
ビーカーの目盛で50mlとなるようにイオン交換水を加えた後、撹拌を開始し、25mlビュレットを用いて0.01Mチオ硫酸ナトリウム標準液により滴定した。液の発色が燈黄色から黄色に変化するまで滴定を進め、液の色が薄い黄色になった時点ででんぷん溶液1mlを添加した。この時液の色は紫色となり、ゆっくり滴定を進め、液の色が無色となった時点を終点とした。この滴定量からブランク滴定量を差し引き、滴定値とした。上記、ヨウ素還元滴定を3回実施し、その平均値を求めたところ、滴定値は、20.34mlであった。
<Iodine reduction titration>
Next, the content ratio of the trivalent or higher transition metal was determined by iodine reduction titration. First, prior to titration of the complex oxide, a blank was measured. That is, 0.2 ml of KI saturated solution was added to a 100 ml conical beaker, 10 ml of analytical grade hydrochloric acid was added, and after 10 minutes of ultrasonic irradiation, 1 ml of starch solution (saturated starch saturated aqueous solution) was added. At this time, the color of the solution turned purple. Thereafter, titration was carried out with a 0.01 M sodium thiosulfate standard solution using a 25 ml burette, and the titration value was determined with the time point when the color of the solution became colorless as the blank value. Next, 0.015 g of composite oxide was accurately weighed and added to another 100 ml conical beaker, 0.2 ml of KI saturated solution was added, 10 ml of analytical grade hydrochloric acid was added, and KI and composite oxidation were performed by ultrasonic irradiation for 10 minutes. The product was completely dissolved.
After adding ion-exchanged water so that it might become 50 ml with a beaker scale, stirring was started and titrated with 0.01 M sodium thiosulfate standard solution using a 25 ml burette. Titration was continued until the color of the liquid changed from yellow to yellow, and 1 ml of starch solution was added when the color of the liquid became light yellow. At this time, the color of the liquid became purple, and the titration was proceeded slowly, and the time when the color of the liquid became colorless was regarded as the end point. A blank titer was subtracted from this titer to obtain a titration value. When the above-mentioned iodine reduction titration was carried out three times and the average value thereof was determined, the titration value was 20.34 ml.

σは、ICPの結果及び滴定値から以下のように求めた。ICP測定結果、この複合酸化物は、Li:Ni:Co:Mn=1.2:0.175:0.10:0.525であるため、LiMnOとLiMO(M=Mn、Ni及び/又はCo)の固溶体である。この複合酸化物は、Mnが4価、3価、2価、Niが2価、3価、Coが2価、3価の価数を採る。複合酸化物0.15gにMn4+、Mn3+、Mn2+、Co3+、Co2+、Ni3+、Ni2+がそれぞれa、b、c、d、e、f、g mol存在したとするとヨウ素還元反応では以下の反応が生じる。 σ was determined as follows from the results of ICP and titration values. As a result of ICP measurement, since this composite oxide is Li: Ni: Co: Mn = 1.2: 0.175: 0.10: 0.525, Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M = Mn, Ni And / or Co). In this composite oxide, Mn is tetravalent, trivalent, divalent, Ni is divalent, trivalent, Co is bivalent, and trivalent. If Mn 4+ , Mn 3+ , Mn 2+ , Co 3+ , Co 2+ , Ni 3+ , and Ni 2+ are present in 0.15 g of the composite oxide, a, b, c, d, e, f, and g mol are present, respectively. In the reaction, the following reaction occurs.

<Mn4+
aMn4++4aI→aMnI+aI
aI+2aS 2-→aS 2−+2aI
<Mn 4+ >
aMn 4+ + 4aI → aMnI 2 + aI 2
aI 2 + 2aS 2 O 3 2− → aS 4 O 6 2− + 2aI

<Mn3+
bMn3++3bI→bMnI+(1/2)bI
(1/2)bI+bS 2−→(1/2)bS 2−+bI
<Mn 3+ >
bMn 3+ + 3bI → bMnI 2 + (1/2) bI 2
(1/2) bI 2 + bS 2 O 3 2− → (1/2) bS 4 O 6 2− + bI

<Mn2+
cMn2++2cI→cMnI
Mn2+は、Iを遊離しないためチオ硫酸ナトリウムとは反応しない。
<Mn 2+ >
cMn 2+ + 2cI → cMnI 2
Mn 2+ does not react with sodium thiosulfate because it does not liberate I 2 .

<Co3+
dCo3++3dI→dCoI+(1/2)dI
(1/2)dI+dS 2−→(1/2)dS 2−+dI
<Co 3+ >
dCo 3+ + 3dI → dCoI 2 + (1/2) dI 2
(1/2) dI 2 + dS 2 O 3 2− → (1/2) dS 4 O 6 2− + dI

<Co2+
eCo2++2eI→eCoI
Co2+は、Iを遊離しないためチオ硫酸ナトリウムとは反応しない。
<Co 2+ >
eCo 2+ + 2eI → eCoI 2
Co 2+ does not react with sodium thiosulfate because it does not liberate I 2 .

<Ni3+
fNi3++3fI→fNiI+(1/2)fI
(1/2)fI+fS 2−→(1/2)fS 2−+fI
<Ni 3+ >
fNi 3+ + 3fI → fNiI 2 + (1/2) fI 2
(1/2) fI 2 + fS 2 O 3 2− → (1/2) fS 4 O 6 2− + fI

<Ni2+
gNi2++2gI→gNiI
Ni2+は、Iを遊離しないためチオ硫酸ナトリウムとは反応しない。
<Ni 2+ >
gNi 2+ +2 gI → gNiI 2
Ni 2+ does not react with sodium thiosulfate because it does not liberate I 2 .

以上を纏めると、チオ硫酸ナトリウム滴定値は(2a+b+d+f)molであり、他方、EDTA滴定では(a+b+c+d+e+f+g)mol分の滴定値が得られる。
よって、遷移金属平均価数=4×a/(a+b+c+d+e+f+g)+3×(b+d+f)/(a+b+c+d+e+f+g)+2×(c+e+g)/(a+b+c+d+e+f+g)=(4a+3b+3d+3f+2c+2e+2g)/(a+b+c+d+e+f+g)=2+(2a+b+d+f)/(a+b+c+d+e+f+g)=2+(ヨウ素還元滴定値)/(EDTA滴定値)
EDTA滴定値は13.33mlであり、ヨウ素還元滴定値は20.34mlであったため、上記式により遷移金属平均価数は3.53であった。
ICP測定によりLiの含有比率は、Li/M(Ni、Co、Mn総量)=1.2/0.8であり、Liは1価であるため、遷移金属平均価数3.53であることから酸素はO2.012となり、σは、σ=−0.012であった。
In summary, the sodium thiosulfate titration value is (2a + b + d + f) mol, while the EDTA titration gives a titration value of (a + b + c + d + e + f + g) mol.
Therefore, transition metal average valence = 4 × a / (a + b + c + d + e + f + g) + 3 × (b + d + f) / (a + b + c + d + e + f + g) + 2 × (c + e + g) / (a + b + c + d + e + f + g + (++++++++++++++) = 2 + (iodine titration value) / (EDTA titration value)
Since the EDTA titration value was 13.33 ml and the iodine reduction titration value was 20.34 ml, the average transition metal valence was 3.53 according to the above formula.
The content ratio of Li by ICP measurement is Li / M (total amount of Ni, Co, Mn) = 1.2 / 0.8, and Li is monovalent, so that the average valence of transition metal is 3.53 Therefore , oxygen became O 2.012 and σ was σ = −0.012.

[実施例1]
<酸素欠損複合酸化物の調製>
上記参考例で調製した定比率複合酸化物を磁性皿に入れ、ガス流通可能な石英製反応管を備えた横型管状炉に導入した。反応管に、窒素を導入し、ガス流通経路に組み込んだ酸素濃度計により濃度が0.1容量%以下まで酸素が除去されていることを確認した後、窒素導入に変え、窒素によりプロピレン濃度が3.5容量%になるように希釈調整した混合ガスを1L/minの流速で反応管へ流通を開始した。上記混合ガスの流通を継続しながら管状炉の加熱を開始し、導入した定比率複合酸化物の温度が450℃になるまで1時間かけて昇温を実施し、450℃に達した後は、3時間温度を保ったまま加熱を継続した。加熱終了後、ガス流通を窒素のみの流通に切り換え、5℃/minの速度で室温まで徐冷した。試料を反応管から取り出し、酸素欠損複合酸化物とした。参考例と同様の方法でσを求めたところσ=0.020であった。
[Example 1]
<Preparation of oxygen-deficient composite oxide>
The fixed ratio composite oxide prepared in the above reference example was placed in a magnetic dish and introduced into a horizontal tubular furnace equipped with a quartz reaction tube through which gas can flow. After introducing nitrogen into the reaction tube and confirming that oxygen was removed to 0.1% by volume or less with an oxygen concentration meter incorporated in the gas flow path, it was changed to nitrogen introduction, and the propylene concentration was changed by nitrogen. Distribution of the mixed gas diluted to 3.5% by volume was started to the reaction tube at a flow rate of 1 L / min. While continuing the flow of the mixed gas, the heating of the tubular furnace was started, the temperature was increased over 1 hour until the temperature of the introduced constant ratio composite oxide reached 450 ° C, and after reaching 450 ° C, Heating was continued while maintaining the temperature for 3 hours. After the heating was completed, the gas flow was switched to a flow of nitrogen only, and the mixture was gradually cooled to room temperature at a rate of 5 ° C./min. A sample was taken out from the reaction tube to obtain an oxygen-deficient composite oxide. When σ was determined by the same method as in the reference example, σ = 0.020.

[実施例2]
酸素欠損複合酸化物の調製条件において450℃において保持する時間を5時間とすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.036の酸素欠損複合酸化物が得られた。
[Example 2]
When the oxygen deficient composite oxide was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the holding time at 450 ° C. was 5 hours, the oxygen deficient composite oxide with σ = 0.036 was obtained. .

[実施例3]
酸素欠損複合酸化物の調製条件においてプロピレンの窒素希釈濃度を4.0容量%とすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.040となった。
[Example 3]
When the oxygen-deficient composite oxide was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the nitrogen dilution concentration of propylene was 4.0% by volume, σ = 0.040 was obtained.

[実施例4]
酸素欠損複合酸化物の調製条件においてプロピレンの窒素希釈濃度を3.0容量%とし、450℃に保持する時間を8時間とすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.032となった。
[Example 4]
When the oxygen-deficient composite oxide was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the nitrogen dilution concentration of propylene was 3.0% by volume and the time maintained at 450 ° C. was 8 hours, σ = It was 0.032.

[実施例5]
酸素欠損複合酸化物の調製条件において加熱温度を480℃とすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.028となった。
[Example 5]
When the oxygen deficient composite oxide was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the heating temperature was 480 ° C., σ = 0.028.

[比較例1]
酸素欠損複合酸化物の調製条件において還元性ガスとして窒素で希釈した3.5容量%の水素を用い、加熱温度を300℃とし、保持時間を6Hrすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.016となった。
[Comparative Example 1]
Prepared under the same conditions as in Example 1 except that 3.5% by volume of hydrogen diluted with nitrogen was used as the reducing gas, the heating temperature was 300 ° C., and the holding time was 6 hours. As a result, σ = 0.016 was obtained.

[比較例2]
酸素欠損複合酸化物の調製条件において還元性ガスとして窒素で希釈した3.5容量%の水素を用い、加熱温度を250℃とし、保持時間を3Hrすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.000となった。
[Comparative Example 2]
Prepared under the same conditions as in Example 1 except that 3.5% by volume of hydrogen diluted with nitrogen was used as the reducing gas, the heating temperature was 250 ° C., and the holding time was 3 hours. As a result, σ = 0.000.

[比較例3]
酸素欠損複合酸化物の調製条件において還元性ガスとして窒素で希釈した3.5容量%の水素を用い、加熱温度を320℃とすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.008となった。
[Comparative Example 3]
When the oxygen deficient composite oxide was prepared under the same conditions as in Example 1 except that 3.5% by volume of hydrogen diluted with nitrogen was used as the reducing gas and the heating temperature was 320 ° C., σ was = 0.008.

[比較例4]
酸素欠損複合酸化物の調製条件において加熱温度を450℃として、保持する時間を2Hrとすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.004となった。
[Comparative Example 4]
When the oxygen deficient composite oxide was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the heating temperature was 450 ° C. and the holding time was 2 Hr, σ = 0.004.

[比較例5]
酸素欠損複合酸化物の調製条件において加熱温度を450℃として、保持する時間を10Hrとすること以外は実施例1と同じ条件で調製を実施したところσ=0.068となった。
実施例1〜5及び比較例1〜5の調製条件及びσの一覧を以下の表1に示す。
[Comparative Example 5]
When the oxygen deficient composite oxide was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the heating temperature was 450 ° C. and the holding time was 10 Hr, σ = 0.068.
Table 1 below shows a list of preparation conditions and σ of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5.

Figure 0006322012
Figure 0006322012

<複合酸化物のXRD測定>
調製した複合酸化物のXRD分析は下記条件で実施した。
(測定条件)検出器:半導体検出器、管球:Cu、管電圧:40kV、管電流:40mA、発散スリット:0.3°、ステップ幅:0.02°/step、計測時間:3sec
調製した複合酸化物を乳鉢で粉砕し測定を実施した。(003)面のピークとしては、2θ=18.6±0.2°のピークを用い、(104)面のピークとしては2θ=44.6±0.2°のピークを用いた。各ピーク強度は、回折パターンにおけるピークの存在しない点を結んだ線をベースラインとしてピークトップから垂線を引き、ベースラインと交わる線分の長さを強度とした。半価幅は、求めた強度の線分を二等分した点において水平線を引き、回折パターンとの交点の長さを半価幅として2θで表した。測定結果を以下の表2に示す。
<XRD measurement of composite oxide>
XRD analysis of the prepared composite oxide was performed under the following conditions.
(Measurement conditions) Detector: Semiconductor detector, Tube: Cu, Tube voltage: 40 kV, Tube current: 40 mA, Divergence slit: 0.3 °, Step width: 0.02 ° / step, Measurement time: 3 sec
The prepared composite oxide was pulverized in a mortar and measured. A peak at 2θ = 18.6 ± 0.2 ° was used as the peak of the (003) plane, and a peak at 2θ = 44.6 ± 0.2 ° was used as the peak of the (104) plane. For each peak intensity, a perpendicular line was drawn from the peak top with a line connecting points where no peaks exist in the diffraction pattern as a base line, and the length of the line segment intersecting with the base line was defined as the intensity. The full width at half maximum was expressed in 2θ by drawing a horizontal line at the point where the line segment of the obtained intensity was divided into two equal parts and the length of the intersection with the diffraction pattern as the half width. The measurement results are shown in Table 2 below.

<電極作製>
電極はそれぞれ以下のとおりに作製した。
(正極の作製)
上記で調製した複合酸化物を正極活物質として用い、これに、導電助剤として数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末と、バインダーとしてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とを、4:5:1の質量比で混合した。得られた混合物にエタノールを含ませながら混合し、引き伸ばし、シート状にした。乾燥後、20mgを切り出し、正極シートとした。次に、15.958mmφアルミニウムメッシュに、切り出した正極シートを2トン/cmで圧着し、真空乾燥し、正極(P)を得た。
(負極の作製)
負極活物質として数平均粒子径12.7μmのグラファイト炭素粉末及び数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース溶液(固形分濃度1.83質量%)と、ジエン系ゴム(ガラス転移温度:−5℃、乾燥時の数平均粒子径:120nm、分散媒:水、固形分濃度40質量%)とを、90:10:1.44:1.76の固形分質量比で、全体の固形分濃度が45質量%になるように混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延して負極(N)を得た。尚、負極(N)において得られた電極における真空乾燥後の合材について、片面あたりの目付量が5.0mg/cm±3%、片面での厚さが40μm±3%、密度が1.25g/cm±3%、塗工幅が銅箔の幅200mmに対して150mmになるように溶剤量を調整しながら、上記スラリー状の溶液を調製した。
<Electrode production>
The electrodes were prepared as follows.
(Preparation of positive electrode)
The composite oxide prepared above was used as a positive electrode active material, and acetylene black powder having a number average particle size of 48 nm as a conductive auxiliary agent and polytetrafluoroethylene (PTFE) as a binder at a ratio of 4: 5: 1. Mixed by mass ratio. The resulting mixture was mixed with ethanol contained, stretched, and formed into a sheet. After drying, 20 mg was cut out and used as a positive electrode sheet. Next, the cut out positive electrode sheet was pressure-bonded to a 15.958 mmφ aluminum mesh at 2 tons / cm 2 and vacuum-dried to obtain a positive electrode (P).
(Preparation of negative electrode)
Graphite carbon powder having a number average particle diameter of 12.7 μm and graphite carbon powder having a number average particle diameter of 6.5 μm as a negative electrode active material, a carboxymethylcellulose solution (solid content concentration 1.83% by mass) as a binder, and a diene rubber ( Glass transition temperature: −5 ° C., number average particle size upon drying: 120 nm, dispersion medium: water, solid content concentration of 40% by mass) at a solid content mass ratio of 90: 10: 1.44: 1.76 The mixture was mixed so that the total solid content concentration was 45% by mass to prepare a slurry solution. This slurry solution was applied to one side of a 10 μm thick copper foil, the solvent was removed by drying, and then rolled with a roll press to obtain a negative electrode (N). In addition, about the compound material after vacuum drying in the electrode obtained in the negative electrode (N), the amount per unit area is 5.0 mg / cm 2 ± 3%, the thickness on one side is 40 μm ± 3%, and the density is 1 The slurry-like solution was prepared while adjusting the amount of solvent so that the coating width was 150 mm with respect to the width of 200 mm of the copper foil, and .25 g / cm 3 ± 3%.

<電解液の調製>
溶媒としてエチルメチルカーボネート(EMC)及びエチレンカーボネート(EC)を容量比で7:3の割合で混合した溶媒を用い、リチウム塩としてLiPFを1mol/Lの濃度となるように添加して電解液を調製した。
<Preparation of electrolyte>
Using a solvent in which ethylmethyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) were mixed at a volume ratio of 7: 3 as a solvent, LiPF 6 was added as a lithium salt to a concentration of 1 mol / L, and an electrolyte solution Was prepared.

<評価用電池作製>
上述の方法により得られた電極と電解液とを組み合わせることにより、小型非水系二次電池を作製した。具体的な作製方法を以下に示す。
(小型非水系二次電池の組み立て)
上述のようにして得られた正極(P)と、上述のようにして得られた負極(N)を直径16mmの円盤状に打ち抜いたものとをポリエチレンからなるセパレータ(膜厚25μm、空孔率50%、孔径0.1μm〜1μm)の両側に重ね合わせて積層体を得た。その積層体をSUS製のコイン型電池ケースに挿入した。次いで、その電池ケース内に電解液を0.1mL注入し、積層体を電解液に浸漬した後、電池ケースを密閉して25℃で24時間保持し、積層体に電解液を十分馴染ませて小型非水系二次電池を得た。
<Production of evaluation battery>
A small non-aqueous secondary battery was produced by combining the electrode obtained by the above-described method and an electrolytic solution. A specific manufacturing method is described below.
(Assembling a small non-aqueous secondary battery)
A positive electrode (P) obtained as described above and a negative electrode (N) obtained as described above are punched into a disk shape having a diameter of 16 mm, and a separator made of polyethylene (thickness 25 μm, porosity) 50% and a pore size of 0.1 μm to 1 μm) was laminated on both sides to obtain a laminate. The laminate was inserted into a SUS coin-type battery case. Next, 0.1 mL of the electrolyte solution is injected into the battery case, and the laminate is immersed in the electrolyte solution. Then, the battery case is sealed and held at 25 ° C. for 24 hours, and the electrolyte solution is sufficiently adjusted to the laminate. A small non-aqueous secondary battery was obtained.

<評価>
上述のようにして得られた評価用電池について、下記の手順に従って特定の放電電流における放電容量を測定して非水系二次電池の放電特性を評価した。測定は、アスカ電子(株)製の充放電装置ACD−01(商品名)及びヤマト科学(株)製の恒温槽IN−804(商品名)を用いて行った。0.2mA(0.1C Rate)の定電流で充電して4.7Vに到達した後、4.7Vの定電圧で合計8時間充電を行った。参考例で調製した複合酸化物による正極を用いた評価用電池を前記充電後に0.2mA(0.1C Rate)において2Vまで放電し、放電容量を求めたところ248.2mAh/gであった。次に、実施例1〜5及び比較例1〜5で調製した複合酸化物について前記充電後、0.6mAの定電流(0.3C Rate)及び10mA(5C Rate)により2.0Vまで放電し、放電容量を求めた。このときの電池の周囲温度は25℃に設定した。
<Evaluation>
With respect to the evaluation battery obtained as described above, the discharge capacity at a specific discharge current was measured according to the following procedure to evaluate the discharge characteristics of the nonaqueous secondary battery. The measurement was performed using a charge / discharge device ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. and a thermostatic chamber IN-804 (trade name) manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. The battery was charged with a constant current of 0.2 mA (0.1 C Rate) and reached 4.7 V, and then charged with a constant voltage of 4.7 V for a total of 8 hours. The battery for evaluation using the positive electrode made of the composite oxide prepared in the reference example was discharged to 2 V at 0.2 mA (0.1 C Rate) after the charging, and the discharge capacity was determined to be 248.2 mAh / g. Next, the composite oxides prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were discharged to 2.0 V at a constant current of 0.6 mA (0.3 C Rate) and 10 mA (5 C Rate) after the charging. The discharge capacity was determined. The ambient temperature of the battery at this time was set to 25 ° C.

放電レート特性は、下記式に従い評価した。
放電容量比=[5C Rateでの放電容量]/[0.3C Rateでの放電容量]
The discharge rate characteristics were evaluated according to the following formula.
Discharge capacity ratio = [discharge capacity at 5C rate] / [discharge capacity at 0.3C rate]

実施例1〜5、比較例1〜5、及び参考例で得られた複合酸化物のXRD測定の結果、及びそれらを正極活物質として用いて作製した電池の初回放電容量を以下の表2に示す。   Table 2 below shows the results of XRD measurement of the composite oxides obtained in Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 5, and Reference Examples, and the initial discharge capacities of batteries produced using these as positive electrode active materials. Show.

Figure 0006322012
Figure 0006322012

表2に示す結果から、本実施形態における複合酸化物を正極活物質として用いた電池(実施例1〜5)は、比較例1〜5で作製した電池と比較して放電容量比が顕著に高いことが分かる。   From the results shown in Table 2, the batteries (Examples 1 to 5) using the composite oxide according to the present embodiment as the positive electrode active material had a significantly higher discharge capacity ratio than the batteries produced in Comparative Examples 1 to 5. I understand that it is expensive.

本発明の複合酸化物を正極活物質として用いて得られる非水系リチウムイオン二次電池は、例えば、携帯電話、携帯オーディオ、パソコン、ICタグなどの携帯機器に加え、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの自動車用充電池、さらには住宅用蓄電システムにおいて好適に利用可能である。   Non-aqueous lithium ion secondary batteries obtained using the composite oxide of the present invention as a positive electrode active material include, for example, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles in addition to portable devices such as mobile phones, portable audio devices, personal computers and IC tags. It can be suitably used in a rechargeable battery for an automobile such as an electric vehicle, and further in a residential power storage system.

100 リチウムイオン二次電池
110 セパレータ
120 正極
130 負極
140 正極集電体
150 負極集電体
160 電池外装
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Lithium ion secondary battery 110 Separator 120 Positive electrode 130 Negative electrode 140 Positive electrode collector 150 Negative electrode collector 160 Battery exterior

Claims (11)

下記一般式:
Li[LiNiMnCo]O2−σ
{式中、x+a+b+c=1、0.1<x<0.25、0<a<0.3、0<b<0.65、0<c<0.3、そして0.01<σ<0.05である。}で表され、かつ、X線回折測定における(003)面と(104)面の結晶面回折強度をそれぞれI(003)とI(104)としたとき、1.6<I(003)/I(104)<4.0であることを特徴とする層状構造を有する非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物。
The following general formula:
Li [Li X Ni a Mn b Co c ] O 2-σ
{Where x + a + b + c = 1, 0.1 <x <0.25, 0 <a <0.3, 0 <b <0.65, 0 <c <0.3, and 0.01 <σ <0 .05. } And the crystal plane diffraction intensities of the (003) plane and (104) plane in X-ray diffraction measurement are I (003) and I (104), respectively, 1.6 <I (003) / A composite oxide for a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion battery having a layered structure characterized by I (104) <4.0.
前記(003)面の半価幅をH(003)としたとき、0.08°<H(003)<0.13°である、請求項1に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物。 2. The positive electrode active material for a non-aqueous lithium ion battery according to claim 1, wherein when the half width of the (003) plane is H (003), 0.08 ° <H (003) <0.13 °. use complex oxide. 0.15<a<0.2、0.4<b<0.55、そして0.05<c<0.2である、請求項1又は2に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物。 The positive electrode active material for a non-aqueous lithium ion battery according to claim 1 or 2, wherein 0.15 <a <0.2, 0.4 <b <0.55, and 0.05 <c <0.2. use complex oxide. 0.015<σ<0.04である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物。 The composite oxide for a positive electrode active material for a non-aqueous lithium ion battery according to claim 1, wherein 0.015 <σ <0.04. 1.8<I(003)/I(104)<2.5である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物。 5. The composite oxide for a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion battery according to claim 1, wherein 1.8 <I (003) / I (104) <2.5. 以下の:
下記一般式:
Li[LiNiMnCo]O2−σ
{式中、x+a+b+c=1、0.1<x<0.25、0<a<0.3、0<b<0.65、0<c<0.3、そして−0.04<σ≦0.01である。}で表される層状構造を有する複合酸化物を、炭化水素を用いて還元する工程;
を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物の製造方法。
below:
The following general formula:
Li [Li x Ni a Mn b Co c ] O 2-σ
{Where x + a + b + c = 1, 0.1 <x <0.25, 0 <a <0.3, 0 <b <0.65, 0 <c <0.3, and −0.04 <σ ≦ 0.01. A step of reducing a composite oxide having a layered structure represented by
The manufacturing method of the composite oxide for positive electrode active materials of the non-aqueous lithium ion battery of any one of Claims 1-5 characterized by the above - mentioned.
前記炭化水素が炭素数1〜5の炭化水素である、請求項6に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物の製造方法。 The method for producing a composite oxide for a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion battery according to claim 6, wherein the hydrocarbon is a hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms. 前記炭化水素がメタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、及びブタンから成る群から選ばれる少なくとも1種である、請求項7に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物の製造方法。 The method for producing a composite oxide for a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion battery according to claim 7, wherein the hydrocarbon is at least one selected from the group consisting of methane, ethane, ethylene, propane, propylene, and butane. . 前記炭化水素がプロピレンである、請求項8に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物の製造方法。 The method for producing a composite oxide for a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion battery according to claim 8, wherein the hydrocarbon is propylene. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物又は請求項6〜9のいずれか1項に記載の非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物の製造方法により製造された非水系リチウムイオン電池の正極活物質用複合酸化物を含む正極活物質。 The composite oxide for a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion battery according to any one of claims 1 to 5 or the positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion battery according to any one of claims 6 to 9 . the positive electrode active material containing a positive electrode active material for a composite oxide of a non-aqueous lithium ion battery manufactured by the manufacturing method of the composite oxide. 請求項10に記載の正極活物質を含む非水系リチウムイオン二次電池。   A non-aqueous lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material according to claim 10.
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