JP6498407B2 - Oxide composite and non-aqueous lithium ion secondary battery - Google Patents

Oxide composite 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酸化物複合体、及び該酸化物複合体を活物質として用いた非水系リチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an oxide composite useful as a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion secondary battery, and a non-aqueous lithium ion secondary battery using the oxide composite as an active material.

リチウム原子を含有する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、例えば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の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、「HEV」)及びプラグインHEV(Plug−in Hybrid Electric Vehicle、「PHEV」)の電源、更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、その構成材料としては、サイクル性能、長期信頼性等の観点から、化学的及び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、必要物性として、高い電気容量及び高出力性能も求められる。
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、LiNiO等の岩塩層状型正極材料;LiMn等のスピネル型正極材料;LiFePO等のオリビン型正極材料等が知られている。
A non-aqueous secondary battery including a composite oxide containing lithium atoms is characterized by light weight, high energy, and long life. For example, it is portable for notebook computers, mobile phones, digital cameras, video cameras, etc. Widely used as a power source for electronic devices. In addition, with the shift to a low environmental impact society, hybrid electric vehicles ("HEV") and plug-in HEVs (Plug-in Hybrid Electric Vehicles, "PHEV"), as well as residential power storage systems It is also attracting attention in the field of power storage.
When a non-aqueous lithium ion secondary battery is installed in a vehicle or residential power storage system such as an automobile, its constituent materials include chemical and electrochemical stability and strength from the viewpoint of cycle performance and long-term reliability. Therefore, a material excellent in corrosion resistance is required. Furthermore, non-aqueous secondary batteries are required to have high electric capacity and high output performance as necessary physical properties.
By the way, as a positive electrode material of a nonaqueous 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 ; olivine type positive electrode materials such as LiFePO 4 are known. It has been.

代表的な正極材料である層状化合物のLiCoOは、比較的高価であることの他、充放電時にLiを50%以上引き抜くと層状構造が崩壊するため、Liの引き抜き量に制限があり、電気容量の点でも問題がある。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、更なる容量向上の余地がほとんどない。
非水系リチウムイオン二次電池の電気容量を高めるために、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、Li過剰構造の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過剰固溶体を用いることにより、高い電気容量を得る技術についての開示がある。
In addition to being relatively expensive, the layered compound LiCoO 2 that is a typical positive electrode material has a limitation in the amount of Li extraction because the layered structure collapses when Li is extracted 50% or more during charge and discharge. There is also a problem in terms of capacity. In addition, the theoretical capacity of the 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 utilized, and there is almost no room for further capacity improvement. Absent.
In order to increase the electric capacity of the non-aqueous lithium ion secondary battery, Li 2 M′O 3 (M ′, which is electrochemically inert but has a high theoretical capacity of about 460 mAh / g, has a Li-rich structure. By using a Li-excess solid solution in which a component having an average oxidation number of tetravalent metal ion) and an electrochemically active LiMO 2 (M represents a metal ion having an average oxidation number of trivalent) component are combined. There is a disclosure about a technique for obtaining a high electric capacity.

例えば、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及びLiM’Oから成る組成の層状化合物が開示されている。
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価のイオンを示す。)で表され、LiMO及びLiM’Oからなる組成の層状化合物が開示されている。
特許文献3には、Ni、Co、及びMnを必須成分としてF、Cl、及びIを組み合わせる技術が開示されている。
上記特許文献1〜3によると、いずれも、上記それぞれの技術によって高い電気容量が得られると説明されている。
For example, in Patent Document 1, xLiMO 2 (1-x) Li 2 M′O 3 (x is in the range of 0 <x <1; M is one or more trivalent average oxidation numbers including Ni. M ′ is one or more tetravalent metal ions having an average oxidation number including at least Mn.), And a layered compound having a composition composed of LiMO 2 and Li 2 M′O 3 is disclosed. ing.
In Patent Document 2, xLiMO 2 (1-x) Li 2 M′O 3 (x is in the range of 0 <x <1; M represents an ion with an average oxidation number of 3 containing at least Mn; M 'Represents an ion having an average oxidation number of 4 valences), and a layered compound having a composition comprising LiMO 2 and Li 2 M′O 3 is disclosed.
Patent Document 3 discloses a technique of combining F, Cl, and I with Ni, Co, and Mn as essential components.
According to the above Patent Documents 1 to 3, it is explained that high electric capacity can be obtained by each of the above technologies.

更に、特許文献4〜6には、それぞれ、xLiMO(1−x)LiM’O(Mは平均酸化数3価のイオンであり;M’は平均酸化数4価のイオンであり;xは0<x<1である。)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、組成比がLi1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525である場合に、特に高い電気容量が得られることが開示されている。 Further, in Patent Documents 4 to 6, xLiMO 2 (1-x) Li 2 M′O 3 (M is an ion having an average oxidation number of 3; M ′ is an ion having an average oxidation number of 4). X has a structure represented by 0 <x <1, and Li 1 + a Ni α Mn β Co γ O 2 (a, α, β, and γ are 0.05 <a <0. 25, 0.1 <α <0.4, 0.4 <β <0.65, 0.05 <γ <0.3), and the composition ratio is Li 1.2. It is disclosed that particularly high electric capacity can be obtained when Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 .

しかしながら、上記Li過剰固溶体は、LiM’O成分の導電性が低いことから、放電時に大きな電流を流すことが難しい(放電レート特性が悪い)という問題を抱えている。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ってレート特性を向上させる試みがなされている。例えば、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、
非特許文献1には、導電性カーボンをコーティングする技術が報告されている。特許文献8には、Li過剰構造を有する活物質に対して、酸化ビスマス等を被覆した技術の例示があり、この技術によってレート特性が向上する傾向が示されている。
更に、特許文献9には、電池特性を向上させることを目的として、活物質と特定の酸素吸蔵性化合物とを組み合わせる技術が提案されている。この技術は、正極活物質の主成分として使用される、熱的に不安定なLi−Ni複合酸化物の高温における酸素発生の抑制を意図したものである。この技術により、正極材の高温における安定化は達成されているものの、酸素吸蔵性化合物を含有することによって正極の内部抵抗が上昇して、放電レートはかえって悪化することが示されている。
However, the above Li-excess solid solution has a problem that it is difficult to flow a large current at the time of discharge (poor discharge rate characteristics) because the conductivity of the Li 2 M′O 3 component is low. In order to solve this problem, attempts have been made to improve rate characteristics by increasing the conductivity of the surface of the Li-excess solid solution. For example, Patent Document 7 discloses a technique for coating an indium compound,
Non-Patent Document 1 reports a technique for coating conductive carbon. Patent Document 8 exemplifies a technique in which an active material having an Li-excess structure is coated with bismuth oxide or the like, and shows a tendency that rate characteristics are improved by this technique.
Furthermore, Patent Document 9 proposes a technique of combining an active material and a specific oxygen storage compound for the purpose of improving battery characteristics. This technique is intended to suppress the generation of oxygen at a high temperature of a thermally unstable Li—Ni composite oxide used as a main component of the positive electrode active material. Although this technique has achieved stabilization of the positive electrode material at a high temperature, it has been shown that the internal resistance of the positive electrode is increased by containing the oxygen storage compound, and the discharge rate is deteriorated.

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 特表2013−503449号公報Special table 2013-503449 gazette 特開2006−114256号公報JP 2006-114256 A

Jun Liu et al.,Electrochemistry Communications,Vol.12,750−753(2010)Jun Liu et al., Electrochemistry Communications, Vol. 12, 750-753 (2010)

前記したように、Li過剰構造を有する正極活物質のレート特性を向上させるべく、様々な試みがなされているものの、いずれも効果は十分ではない。従って、高い電気容量を持ちながら放電レート特性の優れた正極活物質が、未だに待ち望まれている。
かかる状況下、本発明が解決しようとする課題は、高い放電容量と高い放電レート特性とが両立された非水系リチウムイオン二次電池を与える酸化物複合体、及び該酸化物複合体を活物質として用いた非水系リチウムイオン二次電池を提供することである。
As described above, various attempts have been made to improve the rate characteristics of the positive electrode active material having a Li-excess structure, but none of the effects are sufficient. Therefore, a positive electrode active material having a high electric capacity and excellent discharge rate characteristics is still awaited.
Under such circumstances, the problem to be solved by the present invention is to provide an oxide composite that provides a non-aqueous lithium ion secondary battery in which high discharge capacity and high discharge rate characteristics are compatible, and the oxide composite as an active material. It is providing the non-aqueous lithium ion secondary battery used as.

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。その結果、Li過剰構造を有する正極活物質を、特定の他の金属酸化物と組み合わせて使用することにより、高い放電容量と高い放電レート特性とが両立された非水系リチウムイオン二次電池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。
すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
The present inventor has conducted intensive research and experiments to solve the above problems. As a result, by using a positive electrode active material having a Li-excess structure in combination with a specific other metal oxide, a non-aqueous lithium ion secondary battery having both high discharge capacity and high discharge rate characteristics is obtained. It has been found that the present invention has been achieved.
That is, the present invention is as follows.

[1] 下記組成式(1):
LiMn1−xM’3−α・・・(1)
{式中、M’は、Mn及びLi以外の1種類以上の金属元素であり、そして0≦x<1、及び0≦α<1の関係を満足する。}で表されるLiが層状に配列した層状結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物(A)と、
イットリウム、ジルコニウム、及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも1種の金属酸化物(B)と
を含む酸化物複合体であって、
前記金属酸化物(B)が前記酸化物複合体中に分散されて存在していることを特徴とする、前記酸化物複合体。
[2] 共沈法、スプレードライ法、又はゲル化燃焼法によって製造された、[1]に記載の酸化物複合体。
[1] The following composition formula (1):
Li 2 Mn 1-x M ′ x O 3-α (1)
{In the formula, M ′ is one or more metal elements other than Mn and Li, and satisfies the relationship of 0 ≦ x <1 and 0 ≦ α <1. } Li-containing composite oxide (A) having a layered crystal structure in which Li represented by
An oxide composite comprising at least one metal oxide (B) selected from the group consisting of yttrium, zirconium, and lanthanoid,
The oxide composite, wherein the metal oxide (B) is dispersed in the oxide composite.
[2] The oxide composite according to [1], which is produced by a coprecipitation method, a spray drying method, or a gelation combustion method.

[3] リチウム含有複合酸化物(A)について、エネルギー分散型X線検出器によるMnのライン分析を行った時、下記数式
元素分散幅(%)=(最高強度−最低強度)/平均強度×100
で定義される元素分散幅が50%以下である、[1]又は[2]に記載の酸化物複合体。
[4] 前記金属酸化物(B)の含有率が、酸化物複合体の全体に対して、0.5〜5.0質量%である、[1]〜[3]いずれか1項に記載の酸化物複合体。
[5] 前記金属酸化物(B)がイットリウム、ジルコニウム、及びセリウムから成る群より選択される少なくとも1種を含む金属の酸化物である、[1]〜[4]いずれか1項に記載の酸化物複合体。
[3] When the Mn line analysis was performed on the lithium-containing composite oxide (A) using an energy dispersive X-ray detector, the following formula: Element dispersion width (%) = (maximum intensity−minimum intensity) / average intensity × 100
The oxide composite according to [1] or [2], wherein the element dispersion width defined by the above is 50% or less.
[4] The content rate of the said metal oxide (B) is 0.5-5.0 mass% with respect to the whole oxide complex, [1]-[3] Any one statement Oxide complex.
[5] The metal oxide (B) according to any one of [1] to [4], wherein the metal oxide (B) is an oxide of a metal including at least one selected from the group consisting of yttrium, zirconium, and cerium. Oxide composite.

[6] 前記金属酸化物(B)が、セリウムを含む金属の酸化物である、[5]に記載の酸化物複合体。
[7] 前記リチウム含有複合酸化物(A)が、
前記組成式(1)で表される層状結晶構造と、
下記組成式(2):
Li1+kMn2−yMe’4―γ・・・(2)
{式中、Me’は、Mn及びLi以外の1種類以上の金属元素であり、そして0≦k<1、0≦y≦0.5、及び0≦γ<1の関係を満足する。}で表されるスピネル結晶構造、及び
下記組成式(3):
LiMeO・・・(3)
{式中、Meは、Li以外の1種類以上の金属元素である。}で表されるLiが層状に配列した層状結晶構造から選ばれる1種類以上の結晶構造と
が固溶した結晶構造を有するものである、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の酸化物複合体。
[6] The oxide composite according to [5], wherein the metal oxide (B) is an oxide of a metal containing cerium.
[7] The lithium-containing composite oxide (A)
A layered crystal structure represented by the composition formula (1);
The following composition formula (2):
Li 1 + k Mn 2-y Me ′ y O 4-γ (2)
{In the formula, Me ′ is one or more metal elements other than Mn and Li, and satisfies the relationship of 0 ≦ k <1, 0 ≦ y ≦ 0.5, and 0 ≦ γ <1. } And the following composition formula (3):
LiMeO 2 (3)
{Wherein Me is one or more metal elements other than Li. } It has a crystal structure in which one or more types of crystal structures selected from a layered crystal structure in which Li represented in a layer is arranged in a layer form are described in any one of [1] to [6] Oxide complex.

[8] [1]〜[7]のいずれか1項に記載の酸化物複合体を含むことを特徴とする、正極活物質。
[9] [8]に記載の正極活物質を有することを特徴とする、非水系リチウムイオン二次電池。
[8] A positive electrode active material comprising the oxide composite according to any one of [1] to [7].
[9] A non-aqueous lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material according to [8].

本発明に係る酸化物複合体は、Li過剰構造を有するリチウム含有複合酸化物と特定の金属酸化物とを組み合わせた酸化物複合体であり、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とが両立された非水系リチウムイオン二次電池とすることができる。   The oxide composite according to the present invention is an oxide composite in which a lithium-containing composite oxide having a Li-excess structure and a specific metal oxide are combined, and when this is used as a positive electrode active material, a high discharge capacity is obtained. And a high discharge rate characteristic can be obtained.

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。   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.

本実施形態における酸化物複合体は、下記組成式(1):
LiMn1−xM’3−α・・・(1)
{式中、M’は、Mn及びLi以外の1種類以上の金属元素であり、そして0≦x<1、及び0≦α<1の関係を満足する。}で表されるLiが層状に配列した層状構造を有するリチウム含有複合酸化物(A)と、
イットリウム、ジルコニウム、及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物(B)と
を含む酸化物複合体である。
The oxide composite in the present embodiment has the following composition formula (1):
Li 2 Mn 1-x M ′ x O 3-α (1)
{In the formula, M ′ is one or more metal elements other than Mn and Li, and satisfies the relationship of 0 ≦ x <1 and 0 ≦ α <1. } Li-containing composite oxide (A) having a layered structure in which Li represented by
An oxide composite containing at least one metal oxide (B) selected from the group consisting of yttrium, zirconium, and lanthanoids.

<リチウム含有複合酸化物(A)>
前記リチウム含有複合酸化物(A)は、結晶の内部に上記組成式(1)で表される層状結晶構造が存在していれば、本発明の目的を達成することができる。しかしながら、本実施形態の酸化物複合体を正極活物質とした時の電気的な活性を高める目的、及びリチウム含有複合酸化物自体の結晶構造を安定化させるとの観点からは、
上記組成式(1)で表される層状結晶構造と、
下記組成式(2):
Li1+kMn2−yMe’4―γ・・・(2)
{式中、Me’は、Mn及びLi以外の1種類以上の金属元素であり、そして0≦k<1、0≦y≦0.5、及び0≦γ<1の関係を満足する。}で表されるスピネル結晶構造、及び
下記組成式(3):
LiMeO・・・(3)
{式中、Meは、Li以外の1種類以上の金属元素である。}で表されるLiが層状に配列した層状結晶構造
から選ばれる1種類以上の結晶構造と
が固溶した結晶構造を有する酸化物複合体であることが好ましい。
<Lithium-containing composite oxide (A)>
The lithium-containing composite oxide (A) can achieve the object of the present invention if the layered crystal structure represented by the composition formula (1) is present inside the crystal. However, from the viewpoint of increasing the electrical activity when the oxide composite of the present embodiment is used as a positive electrode active material, and stabilizing the crystal structure of the lithium-containing composite oxide itself,
A layered crystal structure represented by the composition formula (1);
The following composition formula (2):
Li 1 + k Mn 2-y Me ′ y O 4-γ (2)
{In the formula, Me ′ is one or more metal elements other than Mn and Li, and satisfies the relationship of 0 ≦ k <1, 0 ≦ y ≦ 0.5, and 0 ≦ γ <1. } And the following composition formula (3):
LiMeO 2 (3)
{Wherein Me is one or more metal elements other than Li. } Is preferably an oxide composite having a crystal structure in which one or more crystal structures selected from a layered crystal structure in which Lis are arranged in a layer form are solid-solved.

上記組成式(1)におけるM’としては、例えばNi、Co、Al、Mn、Mo、W、Ce、Nb、Mg、Fe、Cu、Ti、Sn、Pb、V、Zn、Ga、Ge及びZrから選ばれる1種以上である。これらのうち、Fe、Co、及びNiから選ばれる1種以上がより好ましく、Co及びNiから選ばれる1種以上が更に好ましく、特に好ましくはNiである。
上記組成式(2)におけるMe’としては、例えばNi、Co、Al、Fe、Ti、及びMgから選ばれる1種以上が好ましく、Niが特に好ましい。
上記組成式(3)におけるMeは、Mn、Ni、Co、Ti、Al、Mg、Mo、W、及びVから選ばれる1種以上が好ましい。
上記構造を主体としてV、Fe、Al、Mg、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb,Bi、Si、P、B、Y、Ca等の元素が、酸化物又は別の形態で固溶乃至添加された酸化物複合体も用いることができる。
Examples of M ′ in the composition formula (1) include Ni, Co, Al, Mn, Mo, W, Ce, Nb, Mg, Fe, Cu, Ti, Sn, Pb, V, Zn, Ga, Ge, and Zr. It is 1 or more types chosen from. Among these, one or more selected from Fe, Co, and Ni is more preferable, one or more selected from Co and Ni is still more preferable, and Ni is particularly preferable.
As Me ′ in the composition formula (2), for example, one or more selected from Ni, Co, Al, Fe, Ti, and Mg is preferable, and Ni is particularly preferable.
Me in the composition formula (3) is preferably at least one selected from Mn, Ni, Co, Ti, Al, Mg, Mo, W, and V.
Based on the above structure, elements such as V, Fe, Al, Mg, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P, B, Y, and Ca are dissolved in oxides or in other forms. An oxide composite added or added can also be used.

本実施形態におけるリチウム含有複合酸化物(A)は金属元素の分散性の高いものであることが好ましい。金属元素の分散性が高いとは、リチウム含有複合酸化物(A)に含有される金属が、該リチウム含有複合酸化物(A)粒子の半径方向に沿って一様に分布していることをいう。
元素分散性が低いリチウム含有複合酸化物(A)を用いた場合、特定の金属元素が寄り固まって、本実施形態が所期するのとは別の結晶相の成長が促進される場合がある。このような別の結晶相は、活物質内部の抵抗となって電気容量が低下する要因となる。従って、元素分散性が十分に高いリチウム含有複合酸化物(A)を用いると、抵抗成分の形成が無く高い電池容量が得られるから、レート特性の低下も生じないのである。また、本実施形態における好ましい態様では、リチウム含有複合酸化物(A)の内部に電気化学的に活性な結晶構造を有する別の結晶構造を固溶させて用いることができる。この場合にリチウム含有複合酸化物(A)の元素分散性を高く保つことにより、十分に高い電気化学的な活性を維持することができ、従って高い放電容量が得られ、レート特性の低下も抑えることができるのである。
The lithium-containing composite oxide (A) in the present embodiment is preferably a metal element having high dispersibility. High dispersibility of the metal element means that the metal contained in the lithium-containing composite oxide (A) is uniformly distributed along the radial direction of the lithium-containing composite oxide (A) particles. Say.
When the lithium-containing composite oxide (A) having a low element dispersibility is used, a specific metal element may be solidified to promote the growth of a crystal phase different from that intended by the present embodiment. . Such another crystal phase serves as a resistance inside the active material and causes a decrease in electric capacity. Therefore, when the lithium-containing composite oxide (A) having sufficiently high element dispersibility is used, a high battery capacity can be obtained without formation of a resistance component, so that the rate characteristics do not deteriorate. Moreover, in a preferable aspect in the present embodiment, another crystal structure having an electrochemically active crystal structure can be used as a solid solution in the lithium-containing composite oxide (A). In this case, by keeping the element dispersibility of the lithium-containing composite oxide (A) high, a sufficiently high electrochemical activity can be maintained, so that a high discharge capacity can be obtained and the deterioration of rate characteristics can be suppressed. It can be done.

リチウム含有複合酸化物(A)における金属元素の分散性は、例えばエネルギー分散型X線検出器(EDX)を備えた透過型電子顕微鏡(TEM)/走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いて評価することができる。具体的には、STEMにおいて観察した視野の中から適当な領域を選択し、該領域についてEDX検出器による元素分析を行い、点分析、元素マッピング、ライン分析等の適宜の解析手法により、評価することができる。好ましくは、ライン分析が用いられる。ライン分析は、STEMの視野の中から粉体粒子の空隙のない数μ程度のライン範囲を選択し、該ラインに沿って各金属元素のX線強度を数十nmごとに測定する。そして、金属種ごとに最高強度、最低強度、及び平均強度を求め、下記数式(1)に従って、各金属の元素分散幅を求めることができる。
元素分散幅(%)=(最高強度−最低強度)/平均強度×100・・・(1)
以上の操作を、数本のラインを任意に選択して実施し、その平均値を求めて元素分散幅の評価値としてもよい。
The dispersibility of the metal element in the lithium-containing composite oxide (A) is evaluated using, for example, a transmission electron microscope (TEM) / scanning transmission electron microscope (STEM) equipped with an energy dispersive X-ray detector (EDX). can do. Specifically, an appropriate region is selected from the field of view observed in the STEM, and element analysis is performed on the region using an EDX detector, and evaluation is performed using an appropriate analysis method such as point analysis, element mapping, or line analysis. be able to. Preferably, line analysis is used. In the line analysis, a line range of about several μ without a void of powder particles is selected from the field of view of the STEM, and the X-ray intensity of each metal element is measured every several tens of nm along the line. And the highest intensity | strength, the minimum intensity | strength, and average intensity | strength are calculated | required for every metal kind, and the element dispersion width of each metal can be calculated | required according to following Numerical formula (1).
Element dispersion width (%) = (maximum strength−minimum strength) / average strength × 100 (1)
The above operation may be performed by arbitrarily selecting several lines, and an average value thereof may be obtained as an evaluation value of the element dispersion width.

元素分散幅はいずれの元素に対しても小さいほど好ましいが、調製法の煩雑さ等を考慮して好ましい範囲が選択される。十分な放電容量を得るためには50%以下となることが好ましく;
結晶相の固溶状態が好ましい状態を維持し、十分なレート特性を得るためには、30%以下となることが好ましく;そして
繰り返し充放電中の元素の偏りによる異相成長を抑制し、十分な放電容量及びレート特性を得るためには、20%以下となることが最も好ましい。
元素分散幅は、リチウム含有複合酸化物(A)に含有される金属元素種のすべてについて定義することができるが、Ni、Co、及びMnについて調べれば、該リチウム含有複合酸化物(A)中の金属分布状況を知ることができる。より簡易的には、Mnについて調べれば、該リチウム含有複合酸化物(A)中の金属分布状況を概ね知ることができる。
The element dispersion width is preferably as small as possible for any element, but a preferable range is selected in consideration of the complexity of the preparation method and the like. In order to obtain a sufficient discharge capacity, it is preferably 50% or less;
In order to maintain the preferable solid solution state of the crystal phase and obtain sufficient rate characteristics, it is preferably 30% or less; and the heterogeneous growth due to the bias of elements during repeated charge and discharge is suppressed, and sufficient In order to obtain the discharge capacity and rate characteristics, it is most preferably 20% or less.
The element dispersion width can be defined for all of the metal element species contained in the lithium-containing composite oxide (A), but if Ni, Co, and Mn are examined, the lithium-containing composite oxide (A) You can know the metal distribution situation. More simply, by examining Mn, the metal distribution in the lithium-containing composite oxide (A) can be generally known.

<金属酸化物(B)>
金属酸化物(B)は、イットリウム、ジルコニウム、及びランタノイドからなる群より選択される少なくとも1種の金属の酸化物である。このような金属酸化物は、酸素原子を吸蔵する性質を有するものとして知られている。
金属酸化物(B)は、非水系リチウムイオン二次電池のレート特性を高めるために使用され、リチウム含有複合酸化物(A)とともに酸化物複合体を構成する。
Li過剰構造を有するリチウム含有複合酸化物を正極活物質に適用して得られるリチウムイオン二次電池は、高い電気容量が使えるようにするために電気的な活性化過程が必要である。すなわち、高い電圧において初回充電を行い、酸素脱離を伴う結晶構造変化を起こすことにより、高い電気容量が得られるのである。
<Metal oxide (B)>
The metal oxide (B) is an oxide of at least one metal selected from the group consisting of yttrium, zirconium, and lanthanoids. Such metal oxides are known as having the property of occluding oxygen atoms.
The metal oxide (B) is used to enhance the rate characteristics of the non-aqueous lithium ion secondary battery, and constitutes an oxide composite together with the lithium-containing composite oxide (A).
A lithium ion secondary battery obtained by applying a lithium-containing composite oxide having an Li-excess structure to a positive electrode active material requires an electrical activation process in order to use a high electric capacity. That is, a high electric capacity can be obtained by performing a first charge at a high voltage and causing a crystal structure change accompanying oxygen desorption.

正極活物質となる酸化物複合体がリチウム含有複合酸化物(A)とともに金属酸化物(B)を含有する場合に、該金属酸化物(B)がレート特性の向上に与える作用については明確には分かっていない。しかし、本発明者は、この作用が上記活性化過程おける酸素放出に関係すると考えている。Li過剰構造を有する正極活物質が金属酸化物(B)を含んでいれば、その酸素吸蔵性によって、活性化過程において放出される酸素を吸収することができる。そのため、活物質表面に微細なクラックが発生する等の物理的ダメージの抑制、Li過剰構造からの酸素脱離の進行促進、活性な酸素による電解液の変性・分解の抑制等、有利な効果を得ることができる。その結果として、活性化過程における活物質の表面及び内部の抵抗の増大が抑えられていると考えられる。これらに加えて、金属酸化物(B)自体のイオン伝導性が高いから、これを含有する酸化物複合体のリチウムイオン伝導性が向上することも考えられる。これらの作用が複合的に作用して、本実施形態の酸化物複合体を含む正極活物質周辺の抵抗が低減することにより、レート特性が向上すると考えられる。   When the oxide composite as the positive electrode active material contains the metal oxide (B) together with the lithium-containing composite oxide (A), the effect of the metal oxide (B) on the improvement of the rate characteristics is clarified. I don't know. However, the inventor believes that this action is related to oxygen release in the activation process. If the positive electrode active material having a Li-excess structure contains the metal oxide (B), oxygen released in the activation process can be absorbed by the oxygen storage property. Therefore, there are advantageous effects such as suppression of physical damage such as generation of fine cracks on the active material surface, promotion of progress of oxygen desorption from Li-rich structure, suppression of electrolyte modification and decomposition by active oxygen, etc. Can be obtained. As a result, it is considered that an increase in resistance on the surface and inside of the active material in the activation process is suppressed. In addition to these, since the ionic conductivity of the metal oxide (B) itself is high, the lithium ion conductivity of the oxide composite containing the metal oxide (B) may be improved. It is considered that the rate characteristics are improved by combining these actions and reducing the resistance around the positive electrode active material including the oxide composite of the present embodiment.

金属酸化物(B)は、イットリウム、ジルコニウム、及びセリウムから成る群より選択される少なくとも1種を含む金属の酸化物が好ましい。最も好ましくはセリウムを含む金属の酸化物が用いられる。
金属酸化物(B)は、本実施形態における酸化物複合体中で、リチウム含有複合酸化物(A)と均質に存在する状態、又はリチウム含有複合酸化物(A)を被覆した状態で用いることができる。
The metal oxide (B) is preferably a metal oxide containing at least one selected from the group consisting of yttrium, zirconium, and cerium. Most preferably, a metal oxide containing cerium is used.
The metal oxide (B) is used in a state where it is homogeneously present with the lithium-containing composite oxide (A) in the oxide composite according to the present embodiment, or in a state where the lithium-containing composite oxide (A) is coated. Can do.

前記の「均質に存在する状態」とは、リチウム含有複合酸化物(A)の一次粒子と金属酸化物(B)の一次粒子とが均質に混じった状態を意味する。酸化物複合体中で金属酸化物(B)が均質に存在する状態の場合、該金属酸化物(B)の含有比率は、酸化物複合体の全体に対して、0.5〜5.0質量%であることが好ましく、より好ましくは1.0〜4.0重量%である。金属酸化物(B)を使用することの効果を十分に発現するためには0.5質量%以上で用いることが好ましく、電気容量に寄与しない金属酸化物(B)の比率が高まることによる電気容量の低下を避けるため、5.0質量%以下で用いることが好ましい。
前記の「被覆した状態」とは、金属酸化物(B)が、リチウム含有複合酸化物(A)の表面に偏在して存在する状態を意味する。被覆された状態における金属酸化物(B)の含有比率は、酸化物複合体の全体に対して、0.1〜0.6質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜0.5質量%である。本発明の効果を十分得るために0.1質量%以上で用いられ、酸化物複合体表面の電子伝導性に由来する抵抗上昇を抑えるために0.6質量%以下の範囲で用いられる。
この「被覆した状態」として、好ましくは、金属酸化物(B)が、リチウム含有複合酸化物(A)の表面の一部のみを被覆する態様である。金属酸化物(B)がリチウム含有複合酸化物(A)の表面の全部を一様に被覆する場合は、本発明の効果が十分に発現されない場合があり、好ましくない。
The above “homogeneously existing state” means a state in which primary particles of the lithium-containing composite oxide (A) and primary particles of the metal oxide (B) are uniformly mixed. In the state where the metal oxide (B) is present homogeneously in the oxide composite, the content ratio of the metal oxide (B) is 0.5 to 5.0 with respect to the entire oxide composite. It is preferable that it is mass%, More preferably, it is 1.0 to 4.0 weight%. In order to fully express the effect of using the metal oxide (B), it is preferably used in an amount of 0.5% by mass or more. In order to avoid a decrease in capacity, it is preferably used at 5.0% by mass or less.
The “coated state” means a state in which the metal oxide (B) is unevenly distributed on the surface of the lithium-containing composite oxide (A). The content ratio of the metal oxide (B) in the coated state is preferably 0.1 to 0.6% by mass, more preferably 0.2 to 0. 0% with respect to the whole oxide composite. 5% by mass. It is used in an amount of 0.1% by mass or more in order to sufficiently obtain the effects of the present invention, and is used in an amount of 0.6% by mass or less in order to suppress an increase in resistance derived from the electron conductivity of the oxide composite surface.
This “covered state” is preferably an embodiment in which the metal oxide (B) covers only a part of the surface of the lithium-containing composite oxide (A). When the metal oxide (B) uniformly covers the entire surface of the lithium-containing composite oxide (A), the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited, which is not preferable.

金属酸化物(B)を「均質に存在する状態」で含ませるか「被覆した状態」で含ませるかは、所望の酸化物複合体の粒子サイズ、比表面積、求められる密度等の性状の違いにより、適宜に設定して使い分けることができる。   Whether the metal oxide (B) is included in a "homogeneously present" state or a "covered state" depends on the desired oxide composite particle size, specific surface area, required density, etc. Thus, it can be set appropriately and used properly.

<酸化物複合体の製造方法>
酸化物複合体の製造方法としては特に限定はなく、公知の方法で実施することができる。
金属酸化物(B)が、酸化物複合体中でリチウム含有複合酸化物(A)と均質に存在する状態を創出するためには、例えば共沈法、スプレードライ法、ゲル化燃焼法等によって製造することができ;
金属酸化物(B)が、リチウム含有複合酸化物(A)を被覆した状態である酸化物複合体を製造するためには、例えば予め調製したリチウム含有複合酸化物(A)を、金属酸化物(B)の前駆体を含有する溶液を接触させた後に焼成する手法(コーティング法)等によって製造することができる。
<Method for producing oxide composite>
There is no limitation in particular as a manufacturing method of an oxide composite, It can implement by a well-known method.
In order to create a state in which the metal oxide (B) is present homogeneously with the lithium-containing composite oxide (A) in the oxide composite, for example, by a coprecipitation method, a spray drying method, a gelation combustion method, etc. Can be manufactured;
In order to produce an oxide composite in which the metal oxide (B) is coated with the lithium-containing composite oxide (A), for example, a lithium-containing composite oxide (A) prepared in advance is used as a metal oxide. It can manufacture by the method (coating method) etc. which calcinate after making the solution containing the precursor of (B) contact.

[均質状態の場合]
(1)共沈法
共沈法による酸化物複合体の製造は、定法に従って行うことができる。例えばリチウム含有複合酸化物(A)の前駆体である金属塩と、金属酸化物(B)の前駆体である金属塩とを、所定の割合で含有する水溶液を調製し、該水溶液にアルカリを加えて得られる沈殿を、乾燥して焼成する方法によることができる。前記金属塩の一部を、アルカリによって生ずる沈殿に後添加し、必要に応じて粉砕・混合したうえで、焼成に供してもよい。
[In homogeneous state]
(1) Coprecipitation method Manufacture of an oxide composite by a coprecipitation method can be performed according to a conventional method. For example, an aqueous solution containing a metal salt that is a precursor of the lithium-containing composite oxide (A) and a metal salt that is a precursor of the metal oxide (B) in a predetermined ratio is prepared, and an alkali is added to the aqueous solution. In addition, the resulting precipitate can be dried and fired. A part of the metal salt may be post-added to the precipitate caused by the alkali, pulverized and mixed as necessary, and then subjected to firing.

リチウム含有複合酸化物(A)の前駆体である金属塩は、上記組成式(1)に含まれる金属の塩、具体的には例えばLi塩、Ni塩、Co塩、Mn塩等であり;
金属酸化物(B)の前駆体である金属塩は、イットリウム塩、ジルコニウム塩、ランタノイド塩である。これらの塩は、例えば硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩等の他、水酸化物を使用してもよい。
前記アルカリとしては、例えばNaCO、NaOH、KOH、NHOH等の水溶液を挙げることができる。共沈操作の際の液は、pHを5.0〜13.0に調整して行われることが好ましく、より好ましくは6.0〜12.0の範囲に調整して行われる。
The metal salt that is a precursor of the lithium-containing composite oxide (A) is a metal salt included in the composition formula (1), specifically, for example, a Li salt, a Ni salt, a Co salt, a Mn salt, or the like;
The metal salt that is a precursor of the metal oxide (B) is an yttrium salt, a zirconium salt, or a lanthanoid salt. These salts may be hydroxides other than nitrates, sulfates, acetates, carbonates and the like.
Examples of the alkali include aqueous solutions of Na 2 CO 3 , NaOH, KOH, NH 4 OH, and the like. The liquid during the coprecipitation operation is preferably carried out by adjusting the pH to 5.0 to 13.0, more preferably from 6.0 to 12.0.

得られた沈殿の乾燥は、好ましくは100〜150℃、より好ましくは105〜130℃において、好ましくは30分〜24時間、より好ましくは4〜12時間行われる。回収した乾燥沈殿物について、次いで焼成を行う。この焼成は、例えば加熱炉等の適宜の加熱装置中で、酸素が存在する雰囲気中で行うことができる。
最終的に得られるリチウム含有複合酸化物(A)の結晶の成長の状態、元素分散性、粒子の形状、粒子サイズ等を好ましい状態とするために、焼成を一次焼成、二次焼成に分けて行ってもよい。この場合、一次焼成は、酸素が存在する雰囲気中で、300℃〜650℃の範囲、好ましくは400℃〜600℃の範囲において、好ましくは30分から24時間、より好ましくは2時間〜12時間の条件で行われる。一次焼成によって得られた粉体を、粉砕及び混合した後、二次焼成を行う。二次焼成は、650℃〜1,200℃の範囲で行われることが好ましい。焼成温度は、結晶を十分に成長させるとの観点から650℃以上が好ましく、粉体の比表面積が小さくなり過ぎてレート特性が低下することを避けるために、1,200℃以下とすることが好ましい。十分な結晶成長が得られ、レート特性において良好な特性が得られるとの観点から、700℃〜1,000℃が更に好ましく、最も好ましくは750℃〜950℃である。
元素の分散状態、粒子の形状、サイズ、及び結晶の成長程度において、好ましい状態を得られるのであれば、一次焼成を省略して二次焼成のみを行ってもよい。
The obtained precipitate is preferably dried at 100 to 150 ° C, more preferably 105 to 130 ° C, preferably 30 minutes to 24 hours, more preferably 4 to 12 hours. The recovered dried precipitate is then fired. This firing can be performed in an atmosphere in which oxygen exists in an appropriate heating apparatus such as a heating furnace.
In order to make the state of crystal growth, element dispersibility, particle shape, particle size, etc. of the finally obtained lithium-containing composite oxide (A) preferable, firing is divided into primary firing and secondary firing. You may go. In this case, the primary firing is performed in an atmosphere in which oxygen is present, in the range of 300 ° C. to 650 ° C., preferably in the range of 400 ° C. to 600 ° C., preferably 30 minutes to 24 hours, more preferably 2 hours to 12 hours. Done on condition. After the powder obtained by the primary firing is pulverized and mixed, the secondary firing is performed. The secondary firing is preferably performed in the range of 650 ° C to 1,200 ° C. The firing temperature is preferably 650 ° C. or higher from the viewpoint of sufficient crystal growth, and should be 1,200 ° C. or lower in order to avoid a decrease in rate characteristics due to the specific surface area of the powder becoming too small. preferable. From the viewpoint that sufficient crystal growth can be obtained and good characteristics can be obtained in the rate characteristics, the temperature is more preferably 700 ° C. to 1,000 ° C., and most preferably 750 ° C. to 950 ° C.
If a preferable state can be obtained in the element dispersion state, particle shape, size, and degree of crystal growth, primary firing may be omitted and only secondary firing may be performed.

(2)スプレードライ法
スプレードライ法は、例えばリチウム含有複合酸化物(A)の前駆体である金属塩と、金属酸化物(B)の前駆体である金属塩とを、所定の割合で含有する溶液または懸濁液を調製し、該溶液または懸濁液を噴霧乾燥した後に焼成する方法である。前記金属塩の一部を、噴霧乾燥して得られる粉体に後添加し、必要に応じて粉砕・混合したうえで、焼成に供してもよい。前記溶液または懸濁液の溶媒としては、水が好ましい。
スプレードライ法における原料金属塩の種類、溶液中の金属塩濃度、および焼成条件としては、それぞれ、前記共沈法の条件をそのまま採用することができる。溶液の代わりに懸濁液を使用する場合の金属塩濃度は、溶液の場合に準じて考えてよい。
(2) Spray-drying method The spray-drying method contains, for example, a metal salt that is a precursor of the lithium-containing composite oxide (A) and a metal salt that is a precursor of the metal oxide (B) in a predetermined ratio. The solution or suspension is prepared, spray-dried, and then baked. A part of the metal salt may be post-added to a powder obtained by spray drying, and pulverized and mixed as necessary, and then subjected to firing. The solvent for the solution or suspension is preferably water.
The conditions of the coprecipitation method can be employed as they are, respectively, as the type of raw material metal salt, the concentration of metal salt in the solution, and the firing conditions in the spray drying method. The metal salt concentration in the case of using a suspension instead of the solution may be considered according to the case of the solution.

(3)ゲル化燃焼法
ゲル化燃焼法は、酸化性の配位子を有する金属塩と、燃焼性の配位子を有する金属塩とから成る燃焼性ゲルを熱処理して、該燃焼性ゲルを瞬時に熱分解させることにより、均質で微細な微粉体酸化物を得る技術である。
前記酸化性の配位子を有する金属塩としては、例えば硝酸塩、硫酸塩等を;
前記燃焼性の配位子を有する金属塩としては、例えばクエン酸塩、酢酸塩、グリシン塩、シュウ酸塩等を、
それぞれ挙げることができる。これらの塩は、無水塩であっても含水塩であってもよい。酸化性の配位子を有する金属塩として硝酸塩を、燃焼性の配位子を有する金属塩としては酢酸塩を、それぞれ使用することが、最も好ましい。
(3) Gelled Combustion Method The gelled combustion method is a method in which a combustible gel comprising a metal salt having an oxidizable ligand and a metal salt having a combustible ligand is heat-treated to produce the combustible gel. Is a technology for obtaining a homogeneous and fine fine powder oxide by instantly thermally decomposing.
Examples of the metal salt having an oxidizable ligand include nitrates and sulfates;
Examples of the metal salt having a flammable ligand include citrate, acetate, glycine salt, oxalate,
Each can be mentioned. These salts may be anhydrous salts or hydrated salts. Most preferably, nitrate is used as the metal salt having an oxidizing ligand, and acetate is used as the metal salt having a combustible ligand.

前記酸化性の配位子を有する金属塩と燃焼性の配位子を有する金属塩との使用比率は、熱処理時の熱分解の状態、得られる酸化物複合体の所望の酸化・還元の状態等により、適宜に決めることができる。すなわち最終的に得られる金属酸化物を還元側としたい場合には、燃焼性の配位子を有する金属塩の比率を高め、酸化側としたい場合には、酸化性の配位子を有する金属塩の比率を高めることが好ましい。
前記酸化性の配位子を有する金属塩と燃焼性の配位子を有する金属塩との使用比率は、燃焼性の配位子を有する金属塩/酸化性の配位子を有する金属塩の比が2〜5(モル比)の範囲で用いることが好ましく、さらに好ましくはこの比が2.5〜3.5の範囲である。
The ratio of the metal salt having an oxidizable ligand to the metal salt having a flammable ligand depends on the state of thermal decomposition during heat treatment and the desired oxidation / reduction state of the resulting oxide composite. It can be determined as appropriate. That is, when the final metal oxide is desired to be reduced, the ratio of the metal salt having a flammable ligand is increased, and when it is desired to be oxidized, the metal having an oxidizable ligand is used. It is preferable to increase the salt ratio.
The use ratio of the metal salt having an oxidizable ligand to the metal salt having a flammable ligand is the ratio of the metal salt having a flammable ligand / the metal salt having an oxidizable ligand. The ratio is preferably in the range of 2 to 5 (molar ratio), more preferably in the range of 2.5 to 3.5.

ゲル化燃焼法においては、
先ず、上記のような酸化性の配位子を有する金属塩及び燃焼性の配位子を有する金属塩を所定の割合で含有する水溶液を調製し、
次いで、前記水溶液から水を除去して均質な燃焼性ゲルとし、そして
この燃焼性ゲルを熱処理する。この熱処理によって得られた粉体を、更に粉砕・撹拌後、焼結を行って結晶の成長を調整してもよい。
前記金属塩水溶液における金属塩濃度としては、酸化性の配位子を有する金属塩及び燃焼性の配位子を有する金属塩の合計濃度として、0.1〜50質量%であることが好ましく、0.5〜30質量%であることがより好ましい。この溶液は、より安定した燃焼性ゲルを得る目的で、調製後に熟成を行ってもよい。この熟成は、酸化性配位子と燃焼性配位子による好ましい複合塩の成長を促す目的で、例えば50〜80℃において、溶液の撹拌を10分〜20時間の範囲で継続することにより行うことができる。
In the gelation combustion method,
First, an aqueous solution containing a metal salt having an oxidizing ligand as described above and a metal salt having a combustible ligand in a predetermined ratio is prepared.
The water is then removed from the aqueous solution to form a homogeneous combustible gel and the combustible gel is heat treated. The powder obtained by this heat treatment may be further pulverized and stirred and then sintered to adjust crystal growth.
The metal salt concentration in the metal salt aqueous solution is preferably 0.1 to 50% by mass as the total concentration of the metal salt having an oxidizable ligand and the metal salt having a flammable ligand, More preferably, it is 0.5-30 mass%. This solution may be aged after preparation for the purpose of obtaining a more stable combustible gel. This aging is performed by continuing the stirring of the solution in the range of 10 minutes to 20 hours, for example, at 50 to 80 ° C. for the purpose of promoting the growth of a preferable complex salt by the oxidizing ligand and the flammable ligand. be able to.

燃焼性ゲルは、前記の溶液に対して加熱及び減圧から選択される1種以上の操作を加えて溶媒を除去し、乾固する方法により得ることができる。
前記燃焼性ゲルの熱処理は、好ましくは300℃〜500℃で行われる。ゲルに含まれる配位子を十分に分解させるため300℃以上の温度が用いられ、粒子サイズ、金属の分布が不均一になることを避けるため等の観点から500℃以下の温度が用いられる。最も好ましくは300℃〜400℃の範囲である。熱処理の際の昇温の速度は、10℃/時間〜200℃/時間の範囲で操作される。均質な熱分解の観点から昇温の速度は遅い方が好ましい。しかしながら、効率の観点から10℃/時間以上の速度で行われ、均質な熱分解粉体を得るために200℃/時間以下の温度で操作することができる。好ましくは50℃/時間〜150℃/時間の範囲の昇温速度で操作される。
The combustible gel can be obtained by a method in which one or more operations selected from heating and reduced pressure are applied to the solution to remove the solvent and dry.
The heat treatment of the combustible gel is preferably performed at 300 ° C to 500 ° C. A temperature of 300 ° C. or higher is used in order to sufficiently decompose the ligand contained in the gel, and a temperature of 500 ° C. or lower is used from the viewpoint of avoiding nonuniform particle size and metal distribution. Most preferably, it is the range of 300 to 400 degreeC. The rate of temperature increase during the heat treatment is controlled in the range of 10 ° C./hour to 200 ° C./hour. From the viewpoint of homogeneous thermal decomposition, the rate of temperature rise is preferably slow. However, it is carried out at a rate of 10 ° C./hour or more from the viewpoint of efficiency, and can be operated at a temperature of 200 ° C./hour or less in order to obtain a homogeneous pyrolytic powder. It is preferably operated at a temperature rising rate in the range of 50 ° C / hour to 150 ° C / hour.

熱処理後は、最終的に得られる酸化物複合体の均質性をより高める目的で、粉砕・混合操作を行うことが好ましい。粉砕・混合操作後の粉体は酸化物複合体の粒子サイズ及び結晶の成長を最適の状態とするために、500℃〜1,000℃の範囲で焼結操作を更に行うことができる。十分に結晶を成長させるためには500℃以上の条件が好ましく、結晶が成長し過ぎる等の問題を避けるために、1,000℃以下の条件が好ましい。更に好ましくは700℃〜950℃の温度である。焼結時間は、好ましくは30分〜36時間であり、より好ましくは3〜12時間である。
なお、最終的な酸化物複合体が好ましい状態で得られるのであれば、熱処理のみを行う条件とすることができ、或いは、熱処理を行った後、粉砕・混合の操作を省略し、熱処理と焼結操作とを連続して実施することができる。
After the heat treatment, pulverization / mixing operation is preferably performed for the purpose of further improving the homogeneity of the finally obtained oxide composite. The powder after the pulverization / mixing operation can be further subjected to a sintering operation in the range of 500 ° C. to 1,000 ° C. in order to optimize the particle size and crystal growth of the oxide composite. In order to sufficiently grow the crystal, conditions of 500 ° C. or higher are preferable, and in order to avoid problems such as excessive crystal growth, conditions of 1,000 ° C. or lower are preferable. More preferably, the temperature is 700 ° C to 950 ° C. The sintering time is preferably 30 minutes to 36 hours, more preferably 3 to 12 hours.
If the final oxide composite can be obtained in a preferable state, it can be a condition for performing only the heat treatment, or after the heat treatment, the operation of pulverization and mixing is omitted, and the heat treatment and the firing are performed. The ligation operation can be carried out continuously.

以上のいずれの方法によっても、金属酸化物(B)が、酸化物複合体中でリチウム含有複合酸化物(A)と均質に存在するような状態を創出することができる。   Any of the above methods can create a state in which the metal oxide (B) is present homogeneously with the lithium-containing composite oxide (A) in the oxide composite.

[被覆状態の場合]
金属酸化物(B)が、リチウム含有複合酸化物(A)を被覆した状態である酸化物複合体を製造するためには、例えば予め調製したリチウム含有複合酸化物(A)を、金属酸化物(B)の前駆体を含有する溶液を接触させた後に焼成する手法(コーティング法)等によることができる。
予めリチウム含有複合酸化物(A)を製造するには、原料の金属塩として、金属酸化物(B)の前駆体である金属塩を使用せず、該リチウム含有複合酸化物(A)の前駆体である金属塩のみを使用する他は、上記均質状態を創出する場合の共沈法、スプレードライ法、又はゲル化燃焼法に準じた方法によることができる。
[When covered]
In order to produce an oxide composite in which the metal oxide (B) is coated with the lithium-containing composite oxide (A), for example, a lithium-containing composite oxide (A) prepared in advance is used as a metal oxide. For example, a method (coating method) of baking after bringing the solution containing the precursor (B) into contact can be used.
In order to produce the lithium-containing composite oxide (A) in advance, the precursor of the lithium-containing composite oxide (A) is used without using the metal salt that is the precursor of the metal oxide (B) as the metal salt of the raw material. Other than using only the metal salt that is a body, it can be performed by a method according to the coprecipitation method, spray drying method, or gelation combustion method in the case of creating the homogeneous state.

前記金属酸化物(B)の前駆体を含有する溶液としては、金属酸化物(B)の前駆体である金属塩を含有する水溶液を好ましく使用することができる。該水溶液中の金属塩濃度は、好ましくは0.1〜50質量%であり、より好ましくは0.5〜30質量%である。
前記溶液とリチウム含有複合酸化物(A)との接触は、例えば40〜90℃、好ましくは50〜80℃において、例えば1〜10時間、好ましくは2〜5時間、行うことができる。
接触後の焼成は、例えば500〜1,000℃、好ましくは700〜950℃において、例えば30分〜36時間、好ましくは3〜12時間、行うことができる。
以上のようにして、金属酸化物(B)がリチウム含有複合酸化物(A)の表面上を被覆して成る酸化物複合体を製造することができる。
As the solution containing the precursor of the metal oxide (B), an aqueous solution containing a metal salt which is a precursor of the metal oxide (B) can be preferably used. The metal salt concentration in the aqueous solution is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass.
The contact between the solution and the lithium-containing composite oxide (A) can be performed, for example, at 40 to 90 ° C., preferably 50 to 80 ° C., for example, for 1 to 10 hours, preferably 2 to 5 hours.
Firing after the contact can be performed, for example, at 500 to 1,000 ° C., preferably 700 to 950 ° C., for example, for 30 minutes to 36 hours, preferably for 3 to 12 hours.
As described above, an oxide composite in which the metal oxide (B) covers the surface of the lithium-containing composite oxide (A) can be produced.

<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、上述した酸化物複合体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ことができる。
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及びと負極130と、
更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)及び負極集電体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酸化物複合体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、後述のものが挙げられる。
<Non-aqueous lithium ion secondary battery>
The non-aqueous lithium ion secondary battery in the present embodiment is a battery using the above-described oxide composite as a positive electrode active material, for example, a lithium ion secondary battery schematically showing a cross-sectional view in FIG. Can do.
The lithium ion secondary battery 100 shown in FIG.
Separator 110;
A positive electrode 120 and a negative electrode 130 sandwiching the separator 110 from both sides;
Furthermore, a positive electrode current collector 140 (arranged outside the positive electrode) and a negative electrode current collector 150 (arranged outside the negative electrode) sandwiching the laminate,
And a battery exterior 160 that accommodates 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 the conventional lithium ion secondary battery can be used except that the oxide composite of the present embodiment is used as the positive electrode active material. Things.

[正極]
正極は、本実施形態の酸化物複合体を正極活物質として用いることの他は、非水系リチウムイオン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。
先ず、上記正極活物質を必要に応じて用いられる他の成分(例えば導電助剤、バインダー等)とともに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、更に必要に応じて加圧して厚みを調整することにより、正極が作製される。
[Positive electrode]
The positive electrode is not particularly limited as long as it functions as a positive electrode of a non-aqueous lithium ion secondary battery, except that the oxide composite of the present embodiment is used as a positive electrode active material. can get.
First, a positive electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing a positive electrode mixture in which the positive electrode active material is mixed together with other components (for example, a conductive additive, a binder, etc.) used as necessary in a solvent. Next, this positive electrode mixture-containing paste is applied to a positive electrode current collector, dried to form a positive electrode mixture layer, and further pressurized to adjust the thickness as necessary to produce a positive electrode.

正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;炭素繊維等が挙げられる。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。
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、フッ素ゴム等が挙げられる。
前記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。
前記正極集電体は、例えば、アルミニウム箔、ステンレス箔等の金属箔により構成される。これらの材料にカーボンコートが施されたもの、これらの材料をメッシュ状に加工されたものでもよい。
Examples of the conductive aid used as necessary in the production of the positive electrode include graphite; carbon black typified by acetylene black and ketjen black; carbon fiber and the like. 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.
The solid content concentration in the positive electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, more preferably 40 to 70% by mass.
The positive electrode current collector is made of a metal foil such as an aluminum foil or a stainless steel foil. These materials may be carbon coated or those materials processed into a mesh shape.

[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ことが好ましい。そのような材料としては、金属リチウム、リチウムと合金を形成することが可能な元素を含む材料等の金属材料の他;
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、石油コークス等が挙げられる。有機高分子化合物の焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等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等を含有する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、負極活物質の全体に対して、0〜10質量%であることが好ましい。前記リチウムと合金を形成することが可能な金属材料は、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. Such materials include metal lithium, metal materials such as a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and the like;
For example, amorphous carbon (hard carbon), artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, organic polymer compound fired body, mesocarbon microbead, carbon fiber, activated carbon, graphite, carbon colloid, Examples thereof include carbon materials typified by carbon black. Among these, examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. The fired body of an organic polymer compound is obtained by firing and polymerizing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature. In addition to carbon, the carbon material may contain a heterogeneous compound containing O, B, P, N, S, SiC, B 4 C, or the like. As content of a different compound, it is preferable that it is 0-10 mass% with respect to the whole negative electrode active material. The metal material capable of forming an alloy with lithium may be a single metal or a semimetal, an alloy, or a compound, and one or more of these phases may be combined. It may be at least partly.

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。
先ず、上記負極活物質を必要に応じて用いられる他の成分(例えば導電助剤、バインダー等)とともに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、更に必要に応じて加圧して厚みを調整することにより、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、ステンレス箔等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;炭素繊維等が挙げられる。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。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、フッ素ゴム等が挙げられる。
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 a negative electrode mixture prepared by mixing the negative electrode active material together with other components (for example, a conductive additive and a binder) used as necessary in a solvent. Next, this negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector, dried to form a negative electrode mixture layer, and further pressurized to adjust the thickness as necessary to produce 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 graphite; carbon black typified by acetylene black and ketjen black; carbon fiber and the like. 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非水系リチウムイオン二次電池に用いられる電解液としては、少なくとも非水系溶媒とリチウム塩とを含有し、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、極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。
[Electrolyte]
The electrolyte used for the non-aqueous lithium ion secondary battery 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 for the non-aqueous secondary battery. Well-known ones 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.

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等が挙げられる。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。   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 typified 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 And a chain ether carbonate compound typified by dimethoxyethane. Moreover, the halide represented by these fluorides is also 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及び環状カーボネートから選択される1種以上を含むことが好ましく、これらの双方を含むことがより好ましい。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。
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てもよい。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〕等の他、多価アニオンと結合されたリチウム塩等が挙げられる。
In order to increase the ionization degree of the lithium salt that contributes to charge / discharge of the non-aqueous lithium ion secondary battery, the non-aqueous solvent preferably contains at least one selected from a cyclic aprotic polar solvent and a cyclic carbonate. More preferably, both of these are included. From the viewpoint of improving the solubility, conductivity, and ionization degree of the lithium salt, a mixed solvent of two or more of the above non-aqueous solvents is preferable.
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.
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. In addition to [b is an integer of 0 to 3], a lithium salt bonded to a polyvalent anion and the like can be mentioned.

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、正極集電体の表面に不働態皮膜を形成し、内部抵抗の増加を抑制することができる点で、好ましい。また、フッ素原子とともに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。
These inorganic lithium salts are used singly or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use an inorganic lithium salt having a fluorine atom as the inorganic lithium salt in that a passive film can be formed on the surface of the positive electrode current collector and an increase in internal resistance can be suppressed. Further, an inorganic lithium salt having a phosphorus atom together with a fluorine atom is more preferable, and LiPF 6 is particularly preferable.
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 nonaqueous electrolytic solution. Is more preferable.

本実施形態における非水系リチウムイオン二次電池の非水系電解液には、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、任意的に添加剤が含有されていてもよい。添加剤は、その機能が上記の非水系溶媒と実質的に重複してもよい。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する。添加剤は、1成分を単独で又は2成分以上を組み合わせて用いる。   The non-aqueous electrolyte solution of the non-aqueous lithium ion secondary battery in the present embodiment only needs to contain at least a non-aqueous solvent and a lithium salt, but may further optionally contain additives. . The additive may substantially overlap in function with the non-aqueous solvent. The additive is preferably a substance that contributes to improving the performance of the non-aqueous electrolyte solution and the non-aqueous secondary battery in the present embodiment, but also includes a substance that does not directly participate in the electrochemical reaction. One additive is used alone, or two or more additives 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;   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 , .Delta.-valerolactone, .delta.-caprolactone, lactones represented by ε- caprolactone, cyclic ethers typified by 1,2-dioxane;

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; 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, sec-butyl formate, sec-butyl acetate, sec-butyl propionate, sec-butyl butyrate, tert-butyl forme 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 Carboxylic acid esters represented by oxalate, diphenyl oxalate, malonic acid ester, fumaric acid ester, maleic acid ester;

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。
Amides represented by N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide; ethylene sulfite, propylene sulfite, butylene sulfite, pentene sulfite, sulfolane, 3-methylsulfolane, 3-sulfolene , 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propanediol sulfate, tetramethylene sulfoxide, cyclic sulfur compounds represented by thiophene 1-oxide; represented by monofluorobenzene, biphenyl, fluorinated biphenyl Nitro compounds typified by nitromethane; Schiff bases; Schiff base complexes; oxalato complexes. 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、正負極間の短絡防止、シャットダウン等によって安全性を付与する等の観点から、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、公知の非水系リチウムイオン二次電池に備えられるものと同様であってもよい。セパレータは、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。
本実施形態における非水系リチウムイオン二次電池のセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる微多孔膜;
セルロース、芳香族ポリアミド、フッ素樹脂、ポリオレフィン等の樹脂と、アルミナ及びシリカ等の1種以上の無機物との混合物を含む構造体;
不織布、抄紙、多孔膜等の表面に、前記樹脂と無機物との混合物を被覆して成る構造体;
固体電解質のフィルム
等が挙げられる。
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 nonaqueous lithium ion secondary battery in the present embodiment preferably includes a separator between the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of preventing safety between the positive and negative electrodes, providing safety by shutting down, and the like. The separator may be the same as that provided in a known non-aqueous lithium ion secondary battery. The separator is preferably an insulating thin film having high ion permeability and excellent mechanical strength.
Examples of the separator of the non-aqueous lithium ion secondary battery in the present embodiment include a microporous film made of a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene;
A structure containing a mixture of a resin such as cellulose, aromatic polyamide, fluororesin or polyolefin and one or more inorganic materials such as alumina and silica;
A structure formed by coating the surface of a nonwoven fabric, papermaking, porous membrane or the like with a mixture of the resin and an inorganic material;
Examples include a solid electrolyte film.
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、上述の電解液、酸化物複合体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体とし、
該積層体を巻回して、積層体の巻回体に構成する態様;
該積層体を折り曲げて、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多層構造の積層体に構成する態様;
該積層体を複数層に積層して、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多層構造の積層体に構成する態様
等によって、電極積層体を構成する。次いで、該電極積層体を電池ケース(外装)内に収容して、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。或いは、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、該電解質膜、及び必要に応じてセパレータを、上述の方法に準じて多孔性の電極積層体を形成した後、該電極積層体を電池ケース内に収容して非水系リチウムイオン二次電池を作製する方法も可能である。
<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 electrolytic solution, a positive electrode manufactured using the oxide composite, a negative electrode, and, if necessary, a separator. For example, a positive electrode and a negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween,
A mode in which the laminate is wound to form a wound body of the laminate;
A mode in which the multilayer body is bent to form a multilayered multilayer body in which separators are interposed between a plurality of alternately stacked positive and negative electrodes;
The electrode laminate is constituted by, for example, an embodiment in which the laminate is laminated in a plurality of layers, and is formed into a multilayered laminate in which separators are interposed between a plurality of alternately stacked positive and negative electrodes. Next, the electrode laminate is accommodated in a battery case (exterior), an electrolyte solution is injected into the case, and the laminate is immersed in the electrolyte solution and sealed, whereby the non-aqueous two-layer battery of this embodiment is sealed. A secondary battery can be produced. Alternatively, an electrolyte membrane containing a gelled electrolyte solution is prepared in advance, and a positive electrode, a negative electrode, the electrolyte membrane, and, if necessary, a separator are formed according to the above-described method to form a porous electrode laminate. Thereafter, a method of manufacturing the non-aqueous lithium ion secondary battery by accommodating the electrode stack in a battery case is also possible.

本実施形態の非水系リチウムイオン二次電池の形状は、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、ラミネート形等が好適に採用される。
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値が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、電極表面にSEI(Solid Electrolyte Interphase)が形成され、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。そのため、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。
The shape of the non-aqueous lithium ion secondary battery of the present 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. .
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 value which discharges rated capacity in 1 hour is 1C. By setting a long voltage range in which the lithium salt is involved in the electrochemical reaction, SEI (Solid Electrolyte Interface) is formed on the electrode surface, and an effect of suppressing an increase in internal resistance including the positive electrode is obtained. In addition, the reaction product is not firmly fixed only to the negative electrode, but also has a good effect on members other than the negative electrode such as the positive electrode and the separator in some form. Therefore, it is very effective to perform the initial charge in consideration of the electrochemical reaction of the lithium salt dissolved in the electrolytic solution.

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。   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、実施例等によって本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of the present invention will be specifically described below with reference to Examples and the like, but the present invention is not limited to these.

<ゲル化燃焼法によるリチウム含有複合酸化物の調製>
ゲル化燃焼法により、Li1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525で表される組成を有するリチウム含有複合酸化物を調製した。
Li源としてLi(CHCOO)・2HO及びLiNOを、
Ni源としてNi(NO・6HOを、
Co源としてCo(NO・6HOを、そして
Mn源としてMn(CHCOO)・4HOを、
それぞれ用い、Li(CHCOO)・2HO及びLiNOの使用比率を調整することにより、原料全体のCHCOO/NO比率が3/1(モル比)となるようにし、更に塩の濃度が合計で30質量%となるようにして、上記の原料が上記組成に相当する割合で溶解した水溶液を調製した。
<Preparation of lithium-containing composite oxide by gelation combustion method>
A lithium-containing composite oxide having a composition represented by Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 was prepared by gelation combustion method.
Li (CH 3 COO) · 2H 2 O and LiNO 3 as the Li source
As Ni source of Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O,
Co (NO 3 ) 2 .6H 2 O as the Co source and Mn (CH 3 COO) 2 .4H 2 O as the Mn source,
By using each of them, adjusting the usage ratio of Li (CH 3 COO) · 2H 2 O and LiNO 3 , the CH 3 COO / NO 3 ratio of the entire raw material becomes 3/1 (molar ratio), and further the salt An aqueous solution in which the above raw materials were dissolved in a proportion corresponding to the above composition was prepared so that the total concentration of

この水溶液が入った容器を撹拌しながら、80℃において3時間加熱して、燃焼性ゲルを得た。得られたゲルを、到達温度400℃、室温から400℃までの昇温時間3時間、400℃における保持時間30分の条件で大気中で熱処理を行い、スポンジ状の粉体を得た。この熱処理の間、ゲルの温度の測定を継続して実施したところ、230℃において急激な温度上昇を観測し、この温度において瞬時にゲルが熱分解されていることを確認した。
次いで、得られたスポンジ状粉体を、乳鉢及び乳棒により粉砕した後、到達温度860℃、室温から到達温度までの昇温時間1.5時間、到達温度における保持時間5時間の条件で大気中において焼結を行うことにより、1gのリチウム含有複合酸化物を得た。
While stirring the container containing this aqueous solution, it was heated at 80 ° C. for 3 hours to obtain a combustible gel. The obtained gel was heat-treated in the atmosphere under the conditions of an ultimate temperature of 400 ° C., a temperature rising time from room temperature to 400 ° C. of 3 hours, and a holding time of 30 minutes at 400 ° C. to obtain a sponge-like powder. During the heat treatment, the temperature of the gel was continuously measured. As a result, a rapid temperature increase was observed at 230 ° C., and it was confirmed that the gel was thermally decomposed instantaneously at this temperature.
Next, after the obtained sponge-like powder was pulverized with a mortar and pestle, the temperature reached 860 ° C., the temperature rising time from room temperature to the temperature reached 1.5 hours, and the holding time at the temperature reached 5 hours in the atmosphere. 1 g of lithium-containing composite oxide was obtained by sintering.

(金属組成比の測定)
ICP(高周波誘導結合プラズマ)を光源とする発光分光測定により、上記で得られたリチウム含有複合酸化物の金属組成比を調べた。
ICP測定を行った結果、得られた複合酸化物は、Li:Ni:Co:Mn=1.2:0.175:0.10:0.525(モル比)の原子比を有することが分かり、所望の組成であることを確認した。
(Measurement of metal composition ratio)
The metal composition ratio of the lithium-containing composite oxide obtained above was examined by emission spectroscopic measurement using ICP (high frequency inductively coupled plasma) as a light source.
As a result of ICP measurement, it was found that the obtained composite oxide had an atomic ratio of Li: Ni: Co: Mn = 1.2: 0.175: 0.10: 0.525 (molar ratio). It was confirmed that the desired composition was obtained.

ICP測定は、以下のとおりに行った;
メノウ乳鉢で微細粉砕した複合酸化物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って均一に溶解した。この溶液に超純水を加えて100gとしたものをICP測定試料とした。この試料について、ICP−発光分光分析装置を用いて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)
得られた結果を市販の原子吸光分析用標準液の分析値と比較することにより、定量値を算出した。
ICP measurements were performed as follows:
0.05 g of complex oxide finely pulverized in an agate mortar was placed in a Teflon (registered trademark) container, 8 mL of aqua regia was added, and microwave heating was performed to dissolve uniformly. An ICP measurement sample was prepared by adding ultrapure water to this solution to make 100 g. About this sample, it measured on the following conditions using the ICP-emission-spectral-analysis apparatus.
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)
A quantitative value was calculated by comparing the obtained result with the analytical value of a commercially available standard solution for atomic absorption analysis.

<金属元素分散性の評価>
上記リチウム含有複合酸化物中の金属元素の分散性は、以下のようにして評価を実施した。
直径13mmの加圧可能な錠剤成型容器中に、上記で得られたリチウム含有複合酸化物0.2gを入れ、20MPaの圧力で加圧して、加圧成型体(錠剤)を得た。この加圧成型体にOs蒸着を行ったものを試料とし、エネルギー分散型X線検出器(EDX)を備えたJEOL社製の3100FEF型透過型電子顕微鏡/走査透過電子顕微鏡装置(TEM/STEM)を用いて、加速電圧5kVの条件下でSTEM観察を行った。
<Evaluation of metal element dispersibility>
The dispersibility of the metal element in the lithium-containing composite oxide was evaluated as follows.
0.2 g of the lithium-containing composite oxide obtained above was placed in a pressurizable tablet molding container having a diameter of 13 mm, and pressurized with a pressure of 20 MPa to obtain a press-molded body (tablet). 3100FEF transmission electron microscope / scanning transmission electron microscope apparatus (TEM / STEM) manufactured by JEOL Co., Ltd. equipped with an energy dispersive X-ray detector (EDX) using a sample obtained by performing Os vapor deposition on this pressure molded body. STEM observation was performed under the conditions of an acceleration voltage of 5 kV.

得られたTEMの明視野像、及びSTEMの暗視野像について、それぞれ10μm幅程度の視野を観察し、粉体粒子の空隙のない領域で長さ3μmのライン範囲を選択し、ライン分析を実施した。すなわち、選択した3μmのラインに沿って、EDX検出器により、Ni、Co、及びMnのX線強度を20nmごとに測定した。
そして、金属種ごとに最高強度、最低強度、及び平均強度を調べ、これらの値を下記数式(1)に代入して元素分散幅を求めた。
元素分散幅(%)=(最高強度−最低強度)/平均強度×100 (1)
上記ゲル化燃焼法によるリチウム含有複合酸化物の元素分散幅は、Co:12.3%、Ni:15.9%、及びMn:11.8%であった。
For the bright field image of TEM and the dark field image of STEM, the field of view about 10 μm wide is observed, and the line range of 3 μm length is selected in the area without the voids of the powder particles, and line analysis is performed. did. That is, X-ray intensities of Ni, Co, and Mn were measured every 20 nm with an EDX detector along the selected 3 μm line.
And the highest intensity | strength, the lowest intensity | strength, and average intensity | strength were investigated for every metal seed | species, and these elements were substituted into following Numerical formula (1), and the element dispersion width | variety was calculated | required.
Element dispersion width (%) = (maximum strength−minimum strength) / average strength × 100 (1)
The element dispersion widths of the lithium-containing composite oxide by the gelation combustion method were Co: 12.3%, Ni: 15.9%, and Mn: 11.8%.

<共沈法によるリチウム含有複合酸化物の調製>
遷移金属硝酸塩及びLi炭酸塩を原料として、共沈法により、Li1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525で表される組成を有するリチウム含有複合酸化物を調製した。
NiSO・6HO、CoSO・7HO、及びMnSO・5HOを、上記組成に相当する割合で、且つ硫酸塩濃度が合計で2mol/Lとなるように蒸留水に溶解し、硫酸塩水溶液を得た。
これとは別に、NaCO及びNHOHを、NaCO濃度は2.5mol/L及びNHOHの濃度は1mol/Lとなるように蒸留水に溶解して、NaCO/NHOH水溶液を調製した。
<Preparation of lithium-containing composite oxide by coprecipitation method>
A lithium-containing composite oxide having a composition represented by Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 was prepared by a coprecipitation method 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 are dissolved in distilled water at a ratio corresponding to the above composition and the sulfate concentration is 2 mol / L in total. An aqueous sulfate solution was obtained.
Alternatively, the Na 2 CO 3 and NH 4 OH, Na 2 CO 3 concentration was dissolved in distilled water to a concentration of 2.5 mol / L and NH 4 OH is a 1mol / L, Na 2 CO A 3 / NH 4 OH aqueous solution was prepared.

次に、上記の硫酸塩水溶液に、上記NaCO/NHOH水溶液を撹拌しながら徐々に添加して、金属炭酸塩の沈殿を得た。得られた金属炭酸塩は、濾取し、蒸留水で数回洗浄した後、110℃において16時間の乾燥を行った。乾燥後、質量を測定して、上記組成に相当する割合でLiCOを混合した。乳鉢を用いて十分に混合撹拌した後、500℃において5時間、大気下で1段目の焼成を実施した。次いで、再度乳鉢で粉砕混合して、900℃において5時間、2段目の焼成を行うことにより、リチウム含有複合酸化物を5g得た。 Next, the Na 2 CO 3 / NH 4 OH aqueous solution was gradually added to the sulfate aqueous solution with stirring to obtain a metal carbonate precipitate. The obtained metal carbonate was collected by filtration, washed several times with distilled water, and then dried at 110 ° C. for 16 hours. After drying, the mass was measured, and Li 2 CO 3 was mixed in a proportion corresponding to the above composition. After sufficiently mixing and stirring using a mortar, the first stage baking was performed in the atmosphere at 500 ° C. for 5 hours. Next, the mixture was pulverized and mixed again in a mortar, and the second stage baking was performed at 900 ° C. for 5 hours to obtain 5 g of a lithium-containing composite oxide.

上記と同様の方法でICP測定を行った結果、得られたリチウム含有複合酸化物は、Li:Ni:Co:Mn=1.2:0.175:0.10:0.525(モル比)の原子比を有し、所望の組成であることを確認した。
また、上記と同様の方法で元素分散性を測定したところ、このリチウム含有複合酸化物の元素分散幅は、Co:29.7%、Ni:29.9%、及びMn:28.9%であった。
As a result of ICP measurement by the same method as described above, the obtained lithium-containing composite oxide was Li: Ni: Co: Mn = 1.2: 0.175: 0.10: 0.525 (molar ratio). It was confirmed that the desired composition was obtained.
Further, when element dispersibility was measured by the same method as described above, the element dispersion width of this lithium-containing composite oxide was Co: 29.7%, Ni: 29.9%, and Mn: 28.9%. there were.

<固相合成法によるリチウム含有複合酸化物の調製>
固相合成法を用いてLi1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525で表される組成を有するリチウム含有複合酸化物を調製した。固相合成法は、リチウム含有層状化合物の合成に一般的に用いられる手法である。
上記組成に相当する量のNi、Co、及びMnの各水酸化物を、ジルコニアボール(直径1cm)7個とともにジルコニア容器(12ml)内に入れて、遊星型ボールミル(フリッチュ社製、型式P−5)を用いて、250rpmにて6時間混合して、金属水酸化物の混合体を得た。その後、上記組成に相当する量の炭酸リチウムを加え、乳鉢で混合して後、大気中500℃において5時間、1段目の焼成を実施した。次いで、乳鉢で再度粉砕混合した後、大気中900℃において5時間、2段目の焼成を行うことにより、目的のリチウム含有複合酸化物を1g得た。
<Preparation of lithium-containing composite oxide by solid phase synthesis method>
A lithium-containing composite oxide having a composition represented by Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 was prepared using a solid phase synthesis method. The solid phase synthesis method is a method generally used for the synthesis of a lithium-containing layered compound.
Ni, Co, and Mn hydroxides corresponding to the above composition were placed in a zirconia container (12 ml) together with seven zirconia balls (diameter 1 cm), and a planetary ball mill (manufactured by Fritsch, Model P- 5) was mixed at 250 rpm for 6 hours to obtain a metal hydroxide mixture. Thereafter, an amount of lithium carbonate corresponding to the above composition was added, mixed in a mortar, and then fired at the first stage for 5 hours at 500 ° C. in the atmosphere. Next, after pulverizing and mixing again in a mortar, the second-stage firing was performed at 900 ° C. in the air for 5 hours to obtain 1 g of the target lithium-containing composite oxide.

上記と同様の方法でICP(高周波誘導結合プラズマ)測定を行った結果、得られたリチウム含有複合酸化物は、Li:Ni:Co:Mn=1.2:0.175:0.10:0.525(モル比)の原子比を有し、所望の組成を有することを確認した。
また、上記と同様の方法で元素分散性を評価したところ、このリチウム含有複合酸化物の元素分散幅は、Co:83.9%、Ni:59.5%、及びMn57.8%であった。
As a result of ICP (high frequency inductively coupled plasma) measurement by the same method as described above, the obtained lithium-containing composite oxide was Li: Ni: Co: Mn = 1.2: 0.175: 0.10: 0. It had an atomic ratio of .525 (molar ratio) and was confirmed to have the desired composition.
When the element dispersibility was evaluated by the same method as described above, the element dispersion width of this lithium-containing composite oxide was Co: 83.9%, Ni: 59.5%, and Mn 57.8%. .

<非水系リチウムイオン二次電池の作製>
以下の実施例及び比較例で調製した酸化物複合体を正極活物質として使用した非水系リチウムイオン二次電池の特性は、以下の手順により評価した。
<Production of non-aqueous lithium ion secondary battery>
The characteristics of non-aqueous lithium ion secondary batteries using the oxide composites prepared in the following examples and comparative examples as positive electrode active materials were evaluated by the following procedures.

(1)電極作製
(1−1)正極の作製
各実施例又は比較例で調製した酸化物複合体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乳鉢上で混合し、乳棒により加圧し、引き伸ばしてシート状にした。このシートを室温において2時間静置して溶媒を除去した後、20mgを切り出して、正極シートとした。15.958mmφのアルミニウムメッシュの片面上に、切り出した正極シートを2トン/cmで圧着した後、真空乾燥することにより、正極(P)を得た。
(1) Electrode preparation (1-1) Preparation of positive electrode The oxide composite prepared in each example or comparative example was used as a positive electrode active material, and an acetylene black powder having a number average particle diameter of 48 nm as a conductive auxiliary agent was used. Then, polytetrafluoroethylene (PTFE) as a binder was mixed at a mass ratio of 4: 5: 1. The resulting mixture was mixed on a mortar while containing ethanol, pressurized with a pestle, and stretched into a sheet. This sheet was allowed to stand at room temperature for 2 hours to remove the solvent, and then 20 mg was cut out to obtain a positive electrode sheet. A positive electrode (P) was obtained by pressure-bonding the cut-out positive electrode sheet at 2 ton / cm 2 on one surface of an aluminum mesh with a 15.958 mmφ, and then vacuum drying.

(1−2)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、並びに
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%)、及びジエン系ゴム(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%)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、スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ10μmの銅箔の片面に塗布し、60℃において10時間静置して溶剤を除去した後、ロールプレスで圧延することにより、負極(N)を得た。
この負極(N)は、単位面積当たりの活物質の質量が5.0mg/cm±3%、活物質の厚さが40μm±3%、活物質の密度が1.25g/cm±3%、塗工幅が銅箔の幅200mmに対して150mmになるように作製した。
(1-2) Production 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, and a carboxymethyl cellulose solution (solid content concentration of 1.83 as a binder) Mass%), and diene rubber (glass transition temperature: −5 ° C., number average particle size upon drying: 120 nm, dispersion medium: water, solid content concentration 40 mass%),
A slurry was prepared by mixing so that the total solid content concentration was 45% by mass at a solid content mass ratio of 90: 10: 1.44: 1.76. This slurry was applied to one side of a 10 μm thick copper foil, allowed to stand at 60 ° C. for 10 hours to remove the solvent, and then rolled with a roll press to obtain a negative electrode (N).
This negative electrode (N) has an active material mass per unit area of 5.0 mg / cm 2 ± 3%, an active material thickness of 40 μm ± 3%, and an active material density of 1.25 g / cm 3 ± 3. %, And the coating width was 150 mm with respect to the copper foil width of 200 mm.

(2)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することにより、電解液を調製した。
(2) Preparation of electrolyte solution Using a solvent in which ethyl methyl carbonate (EMC) and ethylene carbonate (EC) are mixed at a volume ratio of 7: 3 as a solvent, LiPF 6 is a concentration of 1 mol / L as a lithium salt. Thus, an electrolytic solution was prepared.

(3)評価用電池の作製
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注入して積層体を電解液に浸漬した後、電池ケースを密閉した。その後、25℃において24時間保持し、積層体に電解液を十分馴染ませることにより、小型の評価用電池(非水系リチウムイオン二次電池)を得た。
この非水系リチウムイオン二次電池の構造については、添付の図1も参照のこと。
(3) Production of battery for evaluation The positive electrode (P) obtained as described above and the negative electrode (N) obtained as described above are punched into a disk shape having a diameter of 16 mm and are made of polyethylene. A laminated body was obtained by superimposing on both sides of a separator (film thickness 25 μm, porosity 50%, pore diameter 0.1 μm to 1 μm). The laminate was inserted into a SUS coin-type battery case. Next, 0.1 mL of the electrolyte solution was injected into the battery case and the laminate was immersed in the electrolyte solution, and then the battery case was sealed. Then, it hold | maintained at 25 degreeC for 24 hours, and obtained the small evaluation battery (non-aqueous lithium ion secondary battery) by fully making an electrolyte solution acclimatize to a laminated body.
See also the attached FIG. 1 for the structure of this non-aqueous lithium ion secondary battery.

<非水系リチウムイオン二次電池の評価>
(1)レート特性の評価
実施例1〜4及び比較例1〜3において調製した酸化物複合体をそれぞれ用いて上述のようにして作製した非水系リチウムイオン二次電池について、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レート特性をそれぞれ評価した。
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。
各非水系リチウムイオン二次電池について、電流値0.2mA(0.1C Rate)において定電流充電を行って4.7Vに到達した後、電圧値4.7Vにおいて定電圧充電を行い、前記定電流充電と定電圧充電との合計充電時間が8時間となるように充電を行った。前記充電後、電流値0.2mA(0.1C Rate)にて、2.0Vまで定電流放電を行い、初回放電容量を求めた。
<Evaluation of non-aqueous lithium ion secondary battery>
(1) Evaluation of rate characteristics For non-aqueous lithium ion secondary batteries produced as described above using the oxide composites prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, respectively, were identified according to the following procedure. The discharge capacity at each discharge current was measured to evaluate the rate characteristics.
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.
For each non-aqueous lithium ion secondary battery, constant current charging was performed at a current value of 0.2 mA (0.1 C Rate) to reach 4.7 V, and then constant voltage charging was performed at a voltage value of 4.7 V. Charging was performed so that the total charging time of current charging and constant voltage charging was 8 hours. After the charge, constant current discharge was performed up to 2.0 V at a current value of 0.2 mA (0.1 C Rate), and the initial discharge capacity was obtained.

次いで、前記と同様にして定電流充電及び定電圧充電を行った後、電流値0.6mA(0.3C Rate)にて、2.0Vまで定電流放電を行い、0.3C Rateにおける放電容量を求めた。更に、前記と同様にして定電流充電及び定電圧充電を行った後、電流値10mA(5C Rate)にて、2.0Vまで定電流放電を行い、5C Rateにおける放電容量を求めた。
前記充放電操作の時の電池の周囲温度は25℃に設定した。
前記で得た値を用いて、下記数式に従って放電容量比を求めた。
放電容量比=[5C Rateにおける放電容量]/[0.3C Rateにおける放電容量]
Next, after performing constant current charging and constant voltage charging in the same manner as described above, a constant current discharge is performed to 2.0 V at a current value of 0.6 mA (0.3 C Rate), and a discharge capacity at 0.3 C Rate. Asked. Furthermore, after performing constant current charge and constant voltage charge in the same manner as described above, constant current discharge was performed up to 2.0 V at a current value of 10 mA (5 C Rate), and the discharge capacity at 5 C Rate was obtained.
The ambient temperature of the battery during the charge / discharge operation was set to 25 ° C.
Using the values obtained above, the discharge capacity ratio was determined according to the following formula.
Discharge capacity ratio = [discharge capacity at 5C rate] / [discharge capacity at 0.3C rate]

[実施例1]
<ゲル化燃焼法によるCeO含有酸化物複合体の調製>
ゲル化燃焼法により、1.59質量%のCeOを含み、Li1.2Ni0.175Co0.10Mn0.525で表される組成のリチウム含有複合酸化物を母体とする酸化物複合体を調製した。
Li源としてはLi(CHCOO)・2HO及びLiNOを、
Ni源としてはNi(NO・6HOを、
Co源としてはCo(NO・6HOを、
Mn源としてはMn(CHCOO)・4HOを、そして
Ce源としてはCeOナノゾル(多木化学(株)ニードラールB−10 CeO10.3質量%含有、平均粒径20nm)を、
それぞれ用い、Li(CHCOO)・2HO及びLiNOの使用比率を調整することにより、原料全体のCHCOO/NO比率が3/1(モル比)となるようにし、更にCeOの比率が最終の酸化物複合体の全量に対して1.59質量%に相当する量となるようにCeOナノゾルを含み、且つ塩の濃度が合計で30質量%となるようにして、上記の原料が上記組成に相当する割合で溶解又は分散した混合液を調製した。次いで上記の混合液が入った容器を撹拌しながら80℃において3時間加熱して、燃焼性ゲルを得た。得られたゲルを、到達温度400℃、室温から400℃までの昇温時間3時間、400℃における保持時間30分の条件で熱処理を行い、スポンジ状の粉体を得た。次いで得られたスポンジ状粉体を、乳鉢を用いて粉砕した後、到達温度880℃、室温から到達温度までの昇温時間1.5時間、到達温度の保持時間5時間の条件で焼結を行うことにより、CeOを含む酸化物複合体を1g得た。
ICP測定の結果、得られた酸化物複合体は、Li:Ni:Co:Mn:Ce=1.2:0.175:0.10:0.525:0.008(モル比)の原子比を有し、所望の組成であることを確認した。
[Example 1]
<Preparation of CeO 2 containing oxide complex by gel combustion method>
A lithium-containing composite oxide containing 1.59% by mass of CeO 2 and represented by Li 1.2 Ni 0.175 Co 0.10 Mn 0.525 O 2 by a gelled combustion method is used as a base. An oxide composite was prepared.
As the Li source, Li (CH 3 COO) .2H 2 O and LiNO 3 are used.
As the Ni source Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O,
As a Co source, Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O is used.
Mn (CH 3 COO) 2 .4H 2 O as the Mn source, and CeO 2 nanosol as the Ce source (Taki Chemical Co., Ltd. Nidral B-10 CeO 2 10.3% by mass, average particle size 20 nm) The
Each is used, and by adjusting the usage ratio of Li (CH 3 COO) · 2H 2 O and LiNO 3 , the CH 3 COO / NO 3 ratio of the entire raw material becomes 3/1 (molar ratio), and further CeO 2 containing CeO 2 nanosol so that the ratio of 2 corresponds to 1.59% by mass with respect to the total amount of the final oxide composite, and the total salt concentration is 30% by mass, A mixed solution in which the above raw materials were dissolved or dispersed at a ratio corresponding to the above composition was prepared. Next, the container containing the above mixture was heated at 80 ° C. for 3 hours with stirring to obtain a combustible gel. The obtained gel was heat-treated under the conditions of an ultimate temperature of 400 ° C., a temperature rising time from room temperature to 400 ° C. of 3 hours, and a holding time of 30 minutes at 400 ° C. to obtain a sponge-like powder. Next, the obtained sponge-like powder was pulverized using a mortar and then sintered under the conditions of an ultimate temperature of 880 ° C., a temperature rise time from room temperature to the ultimate temperature of 1.5 hours, and an ultimate temperature holding time of 5 hours. As a result, 1 g of an oxide composite containing CeO 2 was obtained.
As a result of ICP measurement, the resulting oxide composite had an atomic ratio of Li: Ni: Co: Mn: Ce = 1.2: 0.175: 0.10: 0.525: 0.008 (molar ratio). It was confirmed that the desired composition was obtained.

<酸化物複合体のXRD測定>
上記で調製した酸化物複合体のXRD分析を、乳鉢で粉砕した酸化物複合体を測定試料として、下記条件で実施した。
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
得られたXRDパターンは、リチウム含有酸化物のピークの他に、2θ=28.56°及び33.08°にピークが観察されたことから、CeOの形成が観測された。
<XRD measurement of oxide composite>
The XRD analysis of the oxide composite prepared above was performed under the following conditions using the oxide composite pulverized in a mortar as a measurement sample.
Detector: Semiconductor detector Tube: Cu
Tube voltage: 40 kV
Tube current: 40 mA
Divergent slit: 0.3 °
Step width: 0.02 ° / step
Measurement time: 3 sec
In the obtained XRD pattern, in addition to the peak of the lithium-containing oxide, peaks were observed at 2θ = 28.56 ° and 33.08 °, and thus the formation of CeO 2 was observed.

[実施例2]
CeOナノゾルの使用量を、最終的に得られる酸化物複合体に対してCeO換算で3.13質量%に相当する量としたこと以外は、実施例1と同様の方法で調製を行うことにより、酸化物複合体を得た。ICP及びXRDの測定結果から、所定量のCeOを含む酸化物複合体であることを確認した。
[Example 2]
Preparation is performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of CeO 2 nanosol used is an amount corresponding to 3.13% by mass in terms of CeO 2 with respect to the finally obtained oxide composite. As a result, an oxide composite was obtained. From the measurement results of ICP and XRD, it was confirmed to be an oxide composite containing a predetermined amount of CeO 2 .

[実施例3]
本実施例では、<共沈法によるリチウム含有複合酸化物の調製>において調製したリチウム含有複合酸化物に対して、CeOによる表面被覆を行った。
最終的に得られる酸化物複合体に対してCeO換算で0.31質量%に相当するCe(NO・6HO、及び全体のCHCOO/NO比率が3/1(モル比)となるような量のLi(CHCOO)・2HOを用いて、合計の塩濃度が1重量%の水溶液を調製した。この水溶液に、<共沈法によるリチウム含有複合酸化物の調製>において調製したリチウム含有複合酸化物の粉体1gを加えた。得られた混合物を100mlナスフラスコに入れ、エバポレーターを用いて、バス温度80℃、回転数50rpm、及び圧力200mHgの条件で、約30分水の留去を行い、乾燥粉体を得た。次いで、得られた粉体について、昇温時間3.0時間、到達温度400℃、及び保持時間0.5時間の条件で焼結を行うことにより、CeOによって表面被覆された酸化物複合体を得た。
ICP測定の結果、この酸化物複合体に所定量のCeが含まれていることを確認した。
また、以下の条件でSEMによる観察を行ったところ、CeOの被覆は、リチウム含有複合酸化物の表面上に一様に存在しているのではなく、表面の一部のみを被覆していることを確認した。
<SEM観察>
装置:KEYENCE社製 VE−9800
加速電圧:2.6KV
スポット径:6(装置の設定値)
真空度:3Pa
検出器:二次電子検出器
導電性両面テープを用いて試料を試料台に固定し、非蒸着の条件下、10,000倍の倍率にて観察した。
[Example 3]
In this example, surface coating with CeO 2 was performed on the lithium-containing composite oxide prepared in <Preparation of lithium-containing composite oxide by coprecipitation method>.
Corresponding to 0.31% by mass in terms of CeO 2 with respect to the finally obtained oxide composite Ce (NO 3) 3 · 6H 2 O, and the entire CH 3 COO / NO 3 ratio 3/1 ( An aqueous solution having a total salt concentration of 1% by weight was prepared using an amount of Li (CH 3 COO) · 2H 2 O in a molar ratio). To this aqueous solution, 1 g of the lithium-containing composite oxide powder prepared in <Preparation of lithium-containing composite oxide by coprecipitation method> was added. The obtained mixture was put into a 100 ml eggplant flask, and water was distilled off for about 30 minutes under the conditions of a bath temperature of 80 ° C., a rotation speed of 50 rpm, and a pressure of 200 mHg using an evaporator to obtain a dry powder. Next, the obtained powder was sintered under the conditions of a temperature rising time of 3.0 hours, an ultimate temperature of 400 ° C., and a holding time of 0.5 hours, whereby the oxide composite surface-coated with CeO 2 Got.
As a result of ICP measurement, it was confirmed that the oxide composite contained a predetermined amount of Ce.
Further, when observed by SEM under the following conditions, the coating of CeO 2 does not exist uniformly on the surface of the lithium-containing composite oxide, but covers only a part of the surface. It was confirmed.
<SEM observation>
Apparatus: VE-9800 manufactured by KEYENCE Corporation
Acceleration voltage: 2.6 KV
Spot diameter: 6 (set value of the device)
Degree of vacuum: 3Pa
Detector: Secondary electron detector A sample was fixed to a sample stage using a conductive double-sided tape, and observed at a magnification of 10,000 times under non-deposition conditions.

[実施例4]
本実施例では、<共沈法によるリチウム含有複合酸化物の調製>において調製したリチウム含有複合酸化物に対して、CeO及びYよる表面被覆を行った。
Ce源としてCe(NO・6HOを用い、Y源としてY(NO・6HOを用い、CeO及びYの合計が最終的に得られる酸化物複合体に対して0.31質量%、Ce/Yのモル比率が99/1となるような量及び割合の原料を用いたこと以外は実施例3と同様の方法で調製を行うことにより、CeO及びYによって表面被覆された酸化物複合体を得た。
ICP測定の結果、得られた酸化物複合体に所定量のCe及びYが含まれていることを確認した。また、SEM観察の結果、CeOの被覆は、一様ではなく、リチウム含有複合酸化物の表面の一部のみを被覆していることを確認した。
[Example 4]
In this example, surface coating with CeO 2 and Y 2 O 3 was performed on the lithium-containing composite oxide prepared in <Preparation of lithium-containing composite oxide by coprecipitation method>.
Using Ce (NO 3 ) 3 · 6H 2 O as the Ce source and Y (NO 3 ) 3 · 6H 2 O as the Y source, an oxide composite that finally obtains the sum of CeO 2 and Y 2 O 3 Preparation was carried out in the same manner as in Example 3 except that the raw material was used in an amount and a proportion such that the molar ratio of Ce / Y was 99/1 with respect to the body, and the Ce / Y molar ratio was 99/1. An oxide composite surface-coated with 2 and Y 2 O 3 was obtained.
As a result of ICP measurement, it was confirmed that the obtained oxide composite contained a predetermined amount of Ce and Y. As a result of SEM observation, it was confirmed that the CeO 2 coating was not uniform and only a part of the surface of the lithium-containing composite oxide was coated.

[比較例1]
比較例1では、上記<ゲル化燃焼法によるリチウム含有複合酸化物の調製>において得られたリチウム含有複合酸化物を、そのまま正極活物質として用いて非水系リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a non-aqueous lithium ion secondary battery was produced using the lithium-containing composite oxide obtained in <Preparation of lithium-containing composite oxide by gelation combustion method> as a positive electrode active material, and evaluated. did.

[比較例2]
比較例2では、上記<共沈法によるリチウム含有複合酸化物の調製>において得られたリチウム含有複合酸化物を、そのまま正極活物質として用いて非水系リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, a non-aqueous lithium ion secondary battery was produced and evaluated using the lithium-containing composite oxide obtained in <Preparation of lithium-containing composite oxide by coprecipitation method> as a positive electrode active material as it was. .

[比較例3]
比較例3では、上記<固相合成法によるリチウム含有複合酸化物の調製>において得られたリチウム含有複合酸化物を、そのまま正極活物質として用いて非水系リチウムイオン二次電池を作製し、評価した。
[Comparative Example 3]
In Comparative Example 3, a non-aqueous lithium ion secondary battery was produced using the lithium-containing composite oxide obtained in <Preparation of lithium-containing composite oxide by solid-phase synthesis method> as a positive electrode active material and evaluated. did.

前記実施例1〜4、及び比較例1〜3おいて作製した非水系リチウムイオン二次電池の初回放電容量、0.3Cにおける放電容量、5Cにおける放電容量、及び5C/0.3C放電容量比を、表1に示した。   Initial discharge capacity of non-aqueous lithium ion secondary batteries produced in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, discharge capacity at 0.3 C, discharge capacity at 5 C, and 5 C / 0.3 C discharge capacity ratio Is shown in Table 1.

Figure 0006498407
Figure 0006498407

表1に示した結果から、本発明所定の金属酸化物を含む酸化物複合体を用いた活物質によるリチウムイオン二次電池はいずれも高い電気容量と高いレート特性を有しており、高い電気容量と高いレート特性を両立していることが確認された。   From the results shown in Table 1, the lithium ion secondary battery using an active material using an oxide composite containing a predetermined metal oxide of the present invention has a high electric capacity and a high rate characteristic. It was confirmed that both capacity and high rate characteristics were compatible.

本発明の酸化物複合体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タグ等の携帯機器の他;
ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車等の自動車用充電池;
更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。
Nonaqueous lithium ion secondary batteries obtained using the oxide composite of the present invention as a positive electrode active material include, for example, mobile devices such as mobile phones, mobile audio devices, personal computers, and IC tags;
Rechargeable batteries for automobiles such as hybrid cars, plug-in hybrid cars, and electric cars;
Furthermore, it can be suitably used in a residential power storage system.

100 非水系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
100 Nonaqueous lithium ion secondary battery 110 Separator 120 Positive electrode 130 Negative electrode 140 Positive electrode current collector 150 Negative electrode current collector 160 Battery exterior

Claims (8)

下記組成式(1):
LiMn1−xM’3−α・・・(1)
{式中、M’は、Mn及びLi以外の1種類以上の金属元素であり、そして0≦x<1、及び0≦α<1の関係を満足する。}で表されるLiが層状に配列した層状結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物(A)と
属酸化物(B)と
を含む酸化物複合体であって、
前記金属酸化物(B)がセリウムを含む金属の酸化物であり、かつ、前記金属酸化物(B)が前記酸化物複合体中で、前記リチウム含有複合酸化物(A)と均質に存在するか、又は前記リチウム含有複合酸化物(A)を被覆した状態で存在しており、そして、
リチウム含有複合酸化物(A)について、エネルギー分散型X線検出器によるMnのライン分析を行った時、下記数式
元素分散幅(%)=(最高強度−最低強度)/平均強度×100
で定義される元素分散幅が50%以下であることを特徴とする、非水系リチウムイオン二次電池の正極活物質用酸化物複合体。
The following composition formula (1):
Li 2 Mn 1-x M ′ x O 3-α (1)
{In the formula, M ′ is one or more metal elements other than Mn and Li, and satisfies the relationship of 0 ≦ x <1 and 0 ≦ α <1. Lithium-containing composite oxide Li represented has a layered crystal structure arranged in a layered in} and (A),
An oxide complex comprising metallic oxide and (B),
The metal oxide (B) is an oxide of a metal containing cerium, and the metal oxide (B) is present homogeneously with the lithium-containing composite oxide (A) in the oxide composite. Or the lithium-containing composite oxide (A) is coated, and
When lithium-containing composite oxide (A) was subjected to Mn line analysis using an energy dispersive X-ray detector, the following formula: Element dispersion width (%) = (maximum intensity−minimum intensity) / average intensity × 100
An oxide composite for a positive electrode active material of a non-aqueous lithium ion secondary battery, wherein the element dispersion width defined by the above is 50% or less.
前記金属酸化物(B)の含有率が、酸化物複合体の全体に対して、0.5〜5.0質量%である、請求項1に記載の酸化物複合体。   The oxide composite according to claim 1, wherein the content of the metal oxide (B) is 0.5 to 5.0 mass% with respect to the entire oxide composite. 前記金属酸化物(B)セリウム酸化物である、請求項1又は2に記載の酸化物複合体。 The oxide composite according to claim 1, which is the metal oxide (B) cerium oxide. 前記リチウム含有複合酸化物(A)が、
前記組成式(1)で表される層状結晶構造と、
下記組成式(2):
Li1+kMn2−yMe’4―γ・・・(2)
{式中、Me’は、Mn及びLi以外の1種類以上の金属元素であり、そして0≦k<1、0≦y≦0.5、及び0≦γ<1の関係を満足する。}で表されるスピネル結晶構造、及び
下記組成式(3):
LiMeO・・・(3)
{式中、Meは、Li以外の1種類以上の金属元素である。}で表されるLiが層状に配列した層状結晶構造から選ばれる1種類以上の結晶構造と
が固溶した結晶構造を有するものである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸化物複合体。
The lithium-containing composite oxide (A) is
A layered crystal structure represented by the composition formula (1);
The following composition formula (2):
Li 1 + k Mn 2-y Me ′ y O 4-γ (2)
{In the formula, Me ′ is one or more metal elements other than Mn and Li, and satisfies the relationship of 0 ≦ k <1, 0 ≦ y ≦ 0.5, and 0 ≦ γ <1. } And the following composition formula (3):
LiMeO 2 (3)
{Wherein Me is one or more metal elements other than Li. The oxidation according to any one of claims 1 to 3, which has a crystal structure in which one or more crystal structures selected from a layered crystal structure in which Li represented by Compound complex.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸化物複合体を含むことを特徴とする、非水系リチウムイオン二次電池の正極活物質。   A positive electrode active material for a non-aqueous lithium ion secondary battery, comprising the oxide composite according to claim 1. 請求項5に記載の正極活物質を有することを特徴とする、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 5. 酸化性の配位子を有する金属塩と、燃焼性の配位子を有する金属塩とから成る燃焼性ゲルを熱処理して、前記燃焼性ゲルを熱分解させることにより、請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸化物複合体を得ることを特徴とする、酸化物複合体の製造方法。   The flammable gel comprising a metal salt having an oxidizable ligand and a metal salt having a flammable ligand is subjected to heat treatment to thermally decompose the flammable gel. A method for producing an oxide composite, comprising obtaining the oxide composite according to any one of the above. 前記リチウム含有複合酸化物(A)の前駆体である金属塩を含有する水溶液にアルカリを加えて得られる沈殿を乾燥及び焼成して、前記リチウム含有複合酸化物(A)を得て、
次いで、前記リチウム含有複合酸化物(A)を、金属酸化物(B)の前駆体を含有する溶液を接触させた後に焼成することにより、請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸化物複合体を得ることを特徴とする、酸化物複合体の製造方法。
A precipitate obtained by adding an alkali to an aqueous solution containing a metal salt that is a precursor of the lithium-containing composite oxide (A) is dried and fired to obtain the lithium-containing composite oxide (A).
Next, the lithium-containing composite oxide (A) is baked after contacting with a solution containing a precursor of the metal oxide (B), thereby oxidizing according to any one of claims 1 to 4. A method for producing an oxide composite, characterized in that an oxide composite is obtained.
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