JP6511965B2 - Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP6511965B2
JP6511965B2 JP2015109164A JP2015109164A JP6511965B2 JP 6511965 B2 JP6511965 B2 JP 6511965B2 JP 2015109164 A JP2015109164 A JP 2015109164A JP 2015109164 A JP2015109164 A JP 2015109164A JP 6511965 B2 JP6511965 B2 JP 6511965B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
composite hydroxide
particles
active material
magnesium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015109164A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016222483A (en
Inventor
剛秀 本間
剛秀 本間
浩司 山地
浩司 山地
牛尾 亮三
亮三 牛尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP2015109164A priority Critical patent/JP6511965B2/en
Publication of JP2016222483A publication Critical patent/JP2016222483A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6511965B2 publication Critical patent/JP6511965B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法に関する。また、本発明は、この非水系電解質二次電池用正極活物質を用いた非水系電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing the same. The present invention also relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギ密度を有する小型で軽量な二次電池の開発が強く望まれている。また、モータ駆動用電源、特に、電気自動車などの輸送機器用電源の電池として高出力の二次電池の開発が強く望まれている。これらの要求を満たす二次電池として、非水系電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池がある。非水系電解質二次電池は、負極、正極、電解液などにより構成され、負極および正極の材料として、リチウムを脱離および挿入することが可能な活物質が用いられる。   In recent years, with the spread of mobile electronic devices such as mobile phones and laptop computers, development of a small and lightweight secondary battery having high energy density is strongly desired. Further, development of a high-power secondary battery as a battery for a motor drive power source, in particular, a power source for transportation equipment such as an electric vehicle, is strongly desired. As a secondary battery satisfying these requirements, there is a lithium ion secondary battery which is a non-aqueous electrolyte secondary battery. A non-aqueous electrolyte secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, an electrolytic solution and the like, and an active material capable of desorbing and inserting lithium is used as a material of the negative electrode and the positive electrode.

非水系電解質二次電池については、現在、研究開発が盛んに行われており、特に、層状またはスピネル型のリチウム遷移金属複合酸化物粒子を正極活物質として用いた非水系電解質二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギ密度を有する二次電池として実用化が進んでいる。   With regard to non-aqueous electrolyte secondary batteries, research and development are currently actively conducted, and in particular, non-aqueous electrolyte secondary batteries using layered or spinel lithium transition metal composite oxide particles as a positive electrode active material are: Since a high voltage of 4V class can be obtained, practical use is advanced as a secondary battery having a high energy density.

このような非水系電解質二次電池の正極材料として、現在、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)粒子、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)粒子、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/32)粒子、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn24)粒子、リチウムニッケルマンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn0.52)粒子などのリチウム遷移金属複合酸化物粒子が提案されている。 Lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) particles relatively easy to synthesize at present, lithium nickel composite oxide using nickel cheaper than cobalt (LiNiO 2 ) as a positive electrode material of such a non-aqueous electrolyte secondary battery ) Particles, lithium nickel cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) particles, lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) particles using manganese, lithium nickel manganese composite oxide Lithium transition metal complex oxide particles such as lithium (LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 ) particles have been proposed.

これらの中でも、リチウムニッケル複合酸化物粒子は、リチウムコバルト複合酸化物粒子よりも大きな充放電容量を示し、比較的安価で高いエネルギ密度を有する二次電池を製造可能とする正極活物質として注目を集めている。一方、リチウムニッケル複合酸化物粒子は、リチウムコバルト複合酸化物粒子と比べて、結晶構造の安定性が低く、サイクル特性や高温安定性に劣るといった問題がある。   Among these, lithium-nickel composite oxide particles show a charge / discharge capacity larger than lithium-cobalt composite oxide particles, and are noted as a positive electrode active material capable of producing a secondary battery having a relatively low cost and high energy density. I'm collecting. On the other hand, the lithium nickel composite oxide particles have a problem that the stability of the crystal structure is lower than that of the lithium cobalt composite oxide particles, and the cycle characteristics and the high temperature stability are inferior.

この問題に対して、リチウムニッケル複合酸化物粒子を構成するニッケルの一部を、コバルト、マンガン、鉄などの遷移金属元素や、アルミニウム、マグネシウム、バナジウム、スズなどの異種金属元素で置換し、これによって、結晶構造の安定性を改善することが一般的に行われている。これらの金属元素の中で、コバルトは相転移の防止に、アルミニウムは結晶構造の安定化に有効であることが知られている。しかしながら、アルミニウムを含むリチウムニッケル複合酸化物粒子の前駆体を共沈反応で得ようとする場合、アルミニウムがニッケル複合水酸化物粒子の高密度化を阻害することが知られている。また、前駆体が複数の異種元素(ニッケル、コバルトおよびマンガン以外の金属元素)を含む場合には、元素ごとの塩形成挙動が異なることに起因して、その添加量が過剰になると、粒子形状が変化する。したがって、このようなリチウムニッケル複合酸化物粒子を正極活物質として用いた場合には、その充填性が著しく低下し、二次電池の充放電容量の低下を免れない。このため、充放電容量を損なうことなく、結晶構造の安定性を改善したリチウムニッケル複合酸化物粒子の開発が望まれている。   To solve this problem, part of the nickel constituting the lithium-nickel composite oxide particles is replaced with a transition metal element such as cobalt, manganese or iron, or a different metal element such as aluminum, magnesium, vanadium or tin. It is common practice to improve the stability of the crystal structure by Among these metallic elements, cobalt is known to be effective in preventing phase transition and aluminum is effective in stabilizing the crystal structure. However, it is known that aluminum inhibits the densification of nickel composite hydroxide particles when it is intended to obtain a precursor of lithium nickel composite oxide particles containing aluminum by coprecipitation reaction. In addition, when the precursor contains a plurality of different elements (metal elements other than nickel, cobalt and manganese), when the addition amount becomes excessive due to the difference in the salt formation behavior for each element, the particle shape Changes. Therefore, when such lithium-nickel composite oxide particles are used as a positive electrode active material, the packing property is significantly reduced, and the reduction of the charge and discharge capacity of the secondary battery can not be avoided. For this reason, development of the lithium nickel complex oxide particle which improved stability of crystal structure, without impairing charge and discharge capacity is desired.

たとえば、特開2010−24083号公報には、反応槽を2段カスケードに接続し、まず、1段目の反応槽に、ニッケル化合物とコバルト化合物を含む水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、およびアンモニウムイオン供給体を含む水溶液からなる原料溶液を、それぞれ個別にかつ同時に供給して反応させ、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を生成し、次いで、2段目の反応槽に、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を供給しながら、アルミン酸ナトリウム水溶液と硫酸水溶液とを供給して反応させることにより、連続的に、一般式(1):Ni1-xCox(OH)2(式中、xは、0.01〜0.3である)で表され、アルミニウムからなる被覆層を有し、かつ、全量に対してアルミニウムを0.1質量%〜5質量%含有する、水酸化アルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を製造する方法が記載されている。 For example, in JP 2010-24083 A, reaction vessels are connected in a two-stage cascade, and first, an aqueous solution containing a nickel compound and a cobalt compound, an aqueous solution of sodium hydroxide, and ammonium ions are supplied to the first reaction vessel. The raw material solution consisting of the aqueous solution containing the body is supplied separately and simultaneously for reaction to form nickel-cobalt composite hydroxide particles, and then the nickel-cobalt composite hydroxide particles are formed in the second reaction vessel. An aqueous solution of sodium aluminate and an aqueous solution of sulfuric acid are supplied and reacted while being fed to continuously carry out the general formula (1): Ni 1 -x Co x (OH) 2 (wherein x is 0. 0). A hydroxylated aluminum having a coating layer consisting of aluminum and containing 0.1% by mass to 5% by mass of aluminum with respect to the total amount Method of manufacturing a hexafluorophosphate coated-nickel-cobalt composite hydroxide particles.

このような製造方法によれば、共沈反応中にアルミニムの影響を受けることなく、かつ、粒子形状を容易に制御することができ、高密度で略球状のニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得ることができる。しかも、この水酸化アルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を焼成した場合には、アルミニウムを粒子中に均一に拡散させることができるため、その添加量をごく少量とした場合であっても、結晶構造の安定性を改善することが可能となる。しかしながら、この製造方法では、粗大粒子の割合が多くなるため、リチウムニッケル複合酸化物粒子の比表面積を十分に確保することが難しく、二次電池を構成した場合に、出力特性が著しく低下するおそれがある。   According to such a production method, it is possible to easily control the particle shape without being affected by aluminum during the coprecipitation reaction, and obtain high-density, nearly spherical nickel-cobalt composite hydroxide particles. be able to. In addition, when the aluminum hydroxide-coated nickel cobalt composite hydroxide particles are fired, aluminum can be uniformly diffused in the particles, so even when the addition amount is a very small amount, crystals can be obtained. It is possible to improve the stability of the structure. However, in this manufacturing method, it is difficult to secure a specific surface area of the lithium nickel composite oxide particles sufficiently because the ratio of coarse particles is large, and when the secondary battery is configured, the output characteristics may be significantly reduced. There is.

一方、WO2011/122448号公報には、Ni溶解度を25質量ppm〜100質量ppmに調整した晶析反応でニッケルコバルト複合水酸化物粒子を生成した後、これを水酸化アルミニウムで被覆することにより得られる、一般式:(Ni1-x-yCoxAly1-zz(OH)2(0.05≦x≦0.3、0.01≦y≦0.1、0≦z≦0.05、ただし、Mは、Mg、Fe、Cu、Zn、Gaから選ばれた少なくとも1種の金属元素)で表され、X線回折による(101)面半価幅が0.45°〜0.8°である、水酸化アルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子が記載されている。 On the other hand, according to WO 2011/122448, after nickel-cobalt composite hydroxide particles are formed by crystallization reaction in which the Ni solubility is adjusted to 25 mass ppm to 100 mass ppm, they are obtained by coating with aluminum hydroxide. General formula: (Ni 1-xy Co x Al y ) 1-z M z (OH) 2 (0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0 And M is at least one metal element selected from Mg, Fe, Cu, Zn, and Ga), and the (101) plane half width by X-ray diffraction is 0.45 ° to 0 Aluminum hydroxide coated nickel cobalt composite hydroxide particles, which are at 8 °, are described.

この水酸化アルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を前駆体とすることにより、一般式:Liw(Ni1-x-yCoxAly1-zz2(0.98≦w≦1.10、0.05≦x≦0.3、0.01≦y≦0.1、0≦z≦0.05、ただし、Mは、Mg、Fe、Cu、Zn、Gaから選ばれた少なくとも1種の金属元素)で表される一次粒子が凝集した二次粒子により構成され、X線回折およびScherrer式により求められる(003)面結晶子径が1200Å〜1600Åであるリチウムニッケル複合酸化物粒子からなる正極活物質が得られる。この正極活物質では、一次粒子が適度に大きく、一次粒子間の細孔を大きくすることができるため、電解液の侵入経路を十分に確保することが可能である。したがって、この正極活物質を用いて二次電池を構成することで、出力特性を改善することができると考えられる。しかしながら、この技術は、主として低温環境下における出力特性の改善を図ったものであり、サイクル特性や高温安定性の改善までを図ったものではない。 By using this aluminum hydroxide-coated nickel-cobalt composite hydroxide particle as a precursor, the general formula: Li w (Ni 1 -xy Co x Al y ) 1 -z M z O 2 (0.98 ≦ w ≦ 1) .10, 0.05 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.05, provided that M is at least selected from Mg, Fe, Cu, Zn and Ga. A lithium-nickel composite oxide particle comprising a secondary particle obtained by aggregating primary particles represented by one kind of metal element) and having a (003) plane crystallite diameter of 1200 Å to 1600 Å determined by X-ray diffraction and Scherrer equation A positive electrode active material comprising In this positive electrode active material, since the primary particles are appropriately large and the pores between the primary particles can be enlarged, it is possible to sufficiently secure the penetration path of the electrolytic solution. Therefore, it is considered that the output characteristics can be improved by configuring the secondary battery using this positive electrode active material. However, this technique is intended to improve the output characteristics mainly in a low temperature environment, not to improve the cycle characteristics and high temperature stability.

特開2010−24083号公報JP, 2010-24083, A WO2011/122448号公報WO 2011/122448

本発明は、上記問題に鑑みて、出力特性の低下を抑制しつつ、充放電容量、サイクル特性および高温安定性を同時に改善可能な非水系電解質二次電池用正極活物質およびその前駆体、ならびに、これらの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このような非水系電解質二次電池用正極活物質を用いた非水系電解質二次電池を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention suppresses the decrease in output characteristics and simultaneously improves the charge / discharge capacity, the cycle characteristics and the high temperature stability, and a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a precursor thereof, , It aims at providing these manufacturing methods. Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery using such a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明のマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子は、一般式:Ni1-x-y-zCoxAlyMgz(OH)2(ただし、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、マグネシウムまたはマグネシウム化合物からなる被膜によって被覆されたマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子であって、
複数の一次粒子が凝集して形成された中実構造の二次粒子からなり、
前記二次粒子の平均粒径が10.0μm〜14.5μmであり、タップ密度が1.4g/ml以上であり、かつ、比表面積が10m2/g〜25m2/gである、
ことを特徴とする。
The magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles of the present invention have a general formula: Ni 1 -xyz Co x Al y Mg z (OH) 2 (where 0.05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ Magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particles represented by 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03 and coated with a coating comprising magnesium or a magnesium compound,
It consists of secondary particles of solid structure formed by aggregation of multiple primary particles,
The average particle diameter of the secondary particles is 10.0Myuemu~14.5Myuemu, and a tap density of 1.4 g / ml or more, and a specific surface area of 10m 2 / g~25m 2 / g,
It is characterized by

前記被膜の厚さは、0.001μm〜0.01μmであることが好ましい。   It is preferable that the thickness of the said film is 0.001 micrometer-0.01 micrometer.

前記一次粒子は、直方体状であり、平均粒径が0.01μm〜0.1μmの範囲にあることが好ましい。   The primary particles are preferably in the form of a rectangular parallelepiped and have an average particle diameter in the range of 0.01 μm to 0.1 μm.

本発明のマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法は、一般式:Ni1-x-y-zCoxAlyMgz(OH)2(ただし、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、マグネシウムまたはマグネシウム化合物からなる被膜によって被覆されたマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法であって、
不活性雰囲気中、温度を45℃〜55℃、液温25℃基準におけるpH値を11〜12、およびアンモニウムイオン濃度を8g/L〜12g/Lに制御した反応水溶液に、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムを含有する原料水溶液を供給して、連続晶析法により、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得る、晶析工程と、
前記ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を含むスラリーとマグネシウムを含む被覆溶液とを混合し、混合溶液を形成することにより、マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得る、被覆工程と、
を備えることを特徴とする。
The method for producing magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles of the present invention has a general formula: Ni 1-xyz Co x Al y Mg z (OH) 2 (where 0.05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01) A method for producing a magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particle, which is represented by ≦ y ≦ 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03) and coated with a film comprising magnesium or a magnesium compound,
Nickel, cobalt and aluminum in a reaction aqueous solution in which the temperature is controlled to 45 ° C. to 55 ° C., the liquid temperature 25 ° C. to a pH value of 11 to 12 and the ammonium ion concentration to 8 g / L to 12 g / L in an inert atmosphere. A raw material aqueous solution containing C., to obtain nickel-cobalt composite hydroxide particles by a continuous crystallization method, a crystallization step,
A coating step of obtaining magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles by mixing the slurry containing the nickel-cobalt composite hydroxide particles with a coating solution containing magnesium to form a mixed solution;
And the like.

前記混合溶液の液温25℃基準におけるpH値は10〜11の範囲に調整することが好ましい。   It is preferable to adjust the pH value in 25 degreeC of liquid temperature of the said mixed solution to the range of 10-11.

前記被覆工程前に、前記晶析工程で得られたニッケルコバルト複合水酸化物粒子を洗浄する洗浄工程をさらに備えることが好ましい。   It is preferable to further include a washing step of washing the nickel-cobalt composite hydroxide particles obtained in the crystallization step before the coating step.

前記アルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を100℃〜150℃に加熱して乾燥する、乾燥工程をさらに備えることが好ましい。   Preferably, the method further comprises a drying step of heating the aluminum-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles to 100 ° C. to 150 ° C. for drying.

本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、一般式:LiuNi1-x-y-zCoxAlyMgz2(ただし、1.00≦u≦1.04、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、層状構造のリチウムニッケルコバルト複合酸化物粒子からなる非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
複数の一次粒子が凝集して形成された中実構造の二次粒子からなり、
XRD測定によるリートフェルト解析から求められる(003)面結晶子径が1200Å〜1600Åであり、
前記二次粒子の平均粒径が11.5μm〜14.5μmであり、タップ密度が2.6g/ml以上あり、かつ、比表面積が0.2m2/g〜0.5m2/gである、
ことを特徴とする。
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a general formula: Li u Ni 1-xyz Co x Al y Mg z O 2 (where 1.00 ≦ u ≦ 1.04, 0.05 ≦ x Positive electrode active for nonaqueous electrolyte secondary batteries comprising lithium nickel cobalt composite oxide particles having a layered structure, represented by ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03) A substance,
It consists of secondary particles of solid structure formed by aggregation of multiple primary particles,
The (003) plane crystallite diameter is 1200 Å to 1600 Å, which is determined from Rietveld analysis by XRD measurement;
Wherein the average particle size of the secondary particles is 11.5Myuemu~14.5Myuemu, there tap density above 2.6 g / ml, and the specific surface area is 0.2m 2 /g~0.5m 2 / g ,
It is characterized by

本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、一般式:LiuNi1-x-y-zCoxAlyMgz2(ただし、1.00≦u≦1.04、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、層状構造のリチウムニッケルコバルト複合酸化物粒子からなる非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、
前記マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子とリチウム化合物を混合して、リチウム混合物を得る、混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気下、600℃〜800℃で焼成する、焼成工程と、
を備えることを特徴とする。
The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be prepared according to the general formula: Li u Ni 1-xyz Co x Al y Mg z O 2 (where 1.00 ≦ u ≦ 1.04, 0. 0). Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising lithium nickel cobalt composite oxide particles having a layered structure, represented by 05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03) A method of manufacturing a positive electrode active material for
Mixing the magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles and a lithium compound to obtain a lithium mixture;
Firing the lithium mixture at 600 ° C. to 800 ° C. in an oxidizing atmosphere,
And the like.

前記焼成工程における焼成温度は700℃〜770℃とすることが好ましい。   It is preferable that the calcination temperature in the said baking process shall be 700 degreeC-770 degreeC.

前記混合工程の前に、前記マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を酸化性雰囲気中、600℃〜800℃で加熱する、熱処理工程をさらに備えることが好ましい。   It is preferable to further include a heat treatment step of heating the magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles at 600 ° C. to 800 ° C. in an oxidizing atmosphere before the mixing step.

本発明の非水系電解質二次電池は、正極と、負極と、セパレータと、非水系電解質とを備え、前記正極の正極材料として、前記非水系電解質二次電池用正極活物質が用いられていることを特徴とする。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery is used as a positive electrode material of the positive electrode. It is characterized by

本発明によれば、出力特性の低下を抑制しつつ、充放電容量、サイクル特性および高温安定性を同時に改善可能な非水系電解質二次電池用正極活物質およびその前駆体、ならびに、これらの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、このような非水系電解質二次電池用正極活物質を用いた非水系電解質二次電池を提供することができる。このため、本発明の工業的意義はきわめて大きい。   According to the present invention, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of simultaneously improving charge / discharge capacity, cycle characteristics and high temperature stability while suppressing a decrease in output characteristics, and a precursor thereof, and production thereof We can provide a way. Further, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery using such a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. For this reason, the industrial significance of the present invention is extremely great.

図1は、電池評価に使用した2032型コイン電池の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a 2032 type coin battery used for battery evaluation. 図2は、インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view of a measurement example of impedance evaluation and an equivalent circuit used for analysis.

本発明者らは、上述の問題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、リチウムニッケルコバルト複合酸化物粒子からなる正極活物質にアルミニウムおよびマグネシウムを添加するとともに、その結晶子径を1200Å〜1600Åの範囲に制御し、かつ、平均粒径、タップ密度および比表面積を特定の範囲に調整することにより、この正極活物質を用いた二次電池において、出力特性の低下を抑制しつつ、充放電容量、サイクル特性および高温安定性を改善可能であるとの知見を得た。また、このような正極活物質は、特定条件の晶析反応により、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムが一様に分布し、平均粒径、タップ密度および比表面積が所定範囲にあるニッケルコバルト複合水酸化物粒子を生成した後、このニッケルコバルト複合水酸化物粒子をマグネシウムまたはマグネシウム化合物によって被覆したマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を前駆体とすることで得られるとの知見を得た。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors added aluminum and magnesium to the positive electrode active material composed of lithium-nickel-cobalt composite oxide particles, and had a crystallite diameter in the range of 1200 Å to 1600 Å. In the secondary battery using this positive electrode active material, the charge / discharge capacity is controlled while controlling the decrease in the output characteristics by controlling the average particle diameter, the tap density and the specific surface area within a specific range. It has been found that the cycle characteristics and high temperature stability can be improved. In addition, such a positive electrode active material is a nickel-cobalt composite hydroxide in which nickel, cobalt and aluminum are uniformly distributed by crystallization reaction under specific conditions, and the average particle diameter, tap density and specific surface area are within predetermined ranges. It was found that particles can be obtained by using, as a precursor, magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particles in which the nickel cobalt composite hydroxide particles are coated with magnesium or a magnesium compound. The present invention has been completed based on these findings.

1.マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子
1−1.マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子
(1)組成比
本発明のマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子(以下、「Mg被覆複合水酸化物粒子」という)は、一般式:Ni1-x-y-zCoxAlyMgz(OH)2(ただし、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表される。なお、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)およびマグネシウム(Mg)の含有量、ならびに、その臨界的意義については、後述する正極活物質の場合と同様であるため、ここでの説明は省略する。
1. Magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles 1-1. Magnesium-Coated Nickel-Cobalt Composite Hydroxide Particles (1) Composition Ratio The magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles (hereinafter referred to as “Mg-coated composite hydroxide particles”) of the present invention have a general formula: Ni 1-xyz Co x Al y Mg z (OH) 2 ( although, 0.05 ≦ x ≦ 0.20,0.01 ≦ y ≦ 0.06,0.01 ≦ z ≦ 0.03) represented by. The contents of nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al) and magnesium (Mg) and their critical meanings are the same as in the case of the positive electrode active material described later, The description is omitted.

(2)粒子構造
本発明のMg被覆複合水酸化物粒子は、複数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子により構成される。この二次粒子は、略球状であることが好ましい。ここで、略球状には、二次粒子が球状であるばかりでなく、表面に微細な凹凸を有する球状や楕円球状なども含まれる。
(2) Particle Structure The Mg-coated composite hydroxide particles of the present invention are composed of secondary particles formed by aggregation of a plurality of primary particles. The secondary particles are preferably substantially spherical. Here, the substantially spherical shape includes not only spherical secondary particles but also spherical and elliptical spheres having fine irregularities on the surface.

また、本発明のMg被覆複合水酸化物粒子は、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムが均一に分散した中実構造の二次粒子が、マグネシウムまたはマグネシウム化合物からなる被膜によって被覆された構造を有する。これにより、アルミニウムおよびマグネシウムの添加量を抑制しつつ、このMg被覆複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質の粒子構造や結晶構造を安定化させることができるため、得られる二次電池において、出力特性の低下を抑制しつつ、充放電容量、サイクル特性および高温安定性を同時に改善することが可能となる。   In addition, the Mg-coated composite hydroxide particles of the present invention have a structure in which secondary particles of a solid structure in which nickel, cobalt and aluminum are uniformly dispersed are covered with a film made of a magnesium or a magnesium compound. As a result, the particle structure and crystal structure of the positive electrode active material using the Mg-coated composite hydroxide particles as a precursor can be stabilized while suppressing the addition amounts of aluminum and magnesium, and thus the obtained secondary battery It is possible to simultaneously improve the charge / discharge capacity, the cycle characteristics and the high temperature stability while suppressing the deterioration of the output characteristics.

このようなMg被覆複合水酸化物粒子において、被膜の厚さは、好ましくは0.001μm〜0.01μm、より好ましくは0.002μm〜0.007μmの範囲に制御される。被膜の厚さが0.001μm未満では、マグネシウムまたはマグネシウム化合物の被覆量が少なすぎるため、焼成工程において、マグネシウムが二次粒子中に均一に拡散しないおそれがある。一方、被覆膜の厚さが0.01μmを超えると、このMg被覆複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質の表面およびその近傍に、マグネシウムが高濃度で存在する領域が形成され、リチウムの挿入反応および脱離反応が阻害されるため、電池性能が低下するおそれがある。   In such Mg-coated composite hydroxide particles, the thickness of the coating is controlled preferably in the range of 0.001 μm to 0.01 μm, more preferably 0.002 μm to 0.007 μm. If the thickness of the coating is less than 0.001 μm, the coverage of the magnesium or the magnesium compound is too small, so that magnesium may not be uniformly dispersed in the secondary particles in the firing step. On the other hand, when the thickness of the coating film exceeds 0.01 μm, a region where high concentration of magnesium is present is formed on the surface of the positive electrode active material using this Mg-coated composite hydroxide particle as a precursor and its vicinity Since the lithium insertion and desorption reactions are inhibited, the battery performance may be degraded.

なお、Mg被覆複合水酸化物粒子の粒子形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により確認することができる。また、粒子構造は、Mg被覆複合水酸化物粒子を樹脂などに埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工などによって断面観察が可能な状態とした上で、SEM観察することにより確認することができる。さらに、被腹膜の厚さは、特性エックス線分光分析(エネルギー分散型X線分析:EDX)により測定することができる。   The particle shape of the Mg-coated composite hydroxide particles can be confirmed by observation using a scanning electron microscope (SEM). Further, the particle structure can be confirmed by SEM observation after embedding Mg coated composite hydroxide particles in a resin or the like to make it possible to observe the cross section by cross section polisher processing or the like. Furthermore, the thickness of the peritoneal membrane can be measured by characteristic x-ray spectroscopy (energy dispersive x-ray analysis: EDX).

(3)一次粒子の形状および平均粒径
二次粒子を構成する一次粒子は、その形状が直方体状であることが好ましい。また、平均粒径が0.01μm〜0.1μmの範囲にあることが好ましく、0.04μm〜0.07μmの範囲にあることがより好ましい。一次粒子の形状および平均粒径がこのような条件を満たすことにより、二次粒子をより高密度にすることができる。なお、本発明において、直方体状には、断面形状が長方形に形成されたものだけではなく、断面形状が長方形以外の四角形に形成されたものや、直方体の一面が曲面で構成されたものなども含まれるものとする。
(3) Shape of Primary Particles and Average Particle Size It is preferable that the primary particles constituting the secondary particles have a rectangular parallelepiped shape. The average particle diameter is preferably in the range of 0.01 μm to 0.1 μm, and more preferably in the range of 0.04 μm to 0.07 μm. When the shape and the average particle size of the primary particles satisfy such conditions, the secondary particles can be made more dense. In the present invention, not only those whose cross-sectional shape is rectangular but also those whose cross-sectional shape is a quadrangle other than rectangular, those whose one surface is a curved surface, etc. Shall be included.

一次粒子の形状は、上述した粒子構造の場合と同様に、二次粒子を断面観察が可能な状態とした上で、SEM観察することにより確認することができる。また、一次粒子の平均粒径は、粒子断面をSEM観察し、20個以上の一次粒子の最大径を測定し、その平均値を算出することにより求めることができる。   The shape of the primary particles can be confirmed by observing the secondary particles in a state in which cross-sectional observation is possible, as in the case of the particle structure described above. Further, the average particle diameter of the primary particles can be determined by SEM observation of the particle cross section, measuring the maximum diameter of 20 or more primary particles, and calculating the average value thereof.

(4)二次粒子の平均粒径
二次粒子の平均粒径は、10.0μm〜14.5μm、好ましくは10.5μm〜13.5μmの範囲にあることが必要となる。平均粒径をこのような範囲に制御することにより、このMg被覆複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質の平均粒径を適切な範囲に制御することが可能となる。これに対して、平均粒径が10.0μm未満では、このMg被覆複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質のタップ密度が小さくなり、これを用いた二次電池の充放電容量が低下してしまう。また、後述する晶析工程において、晶析したMg被覆複合水酸化物粒子を固液分離するのに長時間を要するばかりでなく、乾燥後のMg被覆複合水酸化物粒子が飛散しやすくなる。一方、平均粒径が14.5μmを超えると、正極活物質の粗大化を招き、比表面積が小さくなるため、出力特性などの電池性能が低下することとなる。なお、本発明において、平均粒径とは、体積基準平均粒径(MV)を意味し、レーザ光回折散乱式粒度分析計で測定した体積積算値から求めることができる。
(4) Average particle diameter of secondary particles The average particle diameter of secondary particles is required to be in the range of 10.0 μm to 14.5 μm, preferably 10.5 μm to 13.5 μm. By controlling the average particle size to such a range, it is possible to control the average particle size of the positive electrode active material having the Mg-coated composite hydroxide particles as a precursor to an appropriate range. On the other hand, when the average particle diameter is less than 10.0 μm, the tap density of the positive electrode active material using this Mg-coated composite hydroxide particle as a precursor becomes small, and the charge and discharge capacity of the secondary battery using this becomes small. It will decrease. In addition, it takes not only a long time to separate the crystallized Mg-coated composite hydroxide particles in solid-liquid separation in the crystallization step to be described later, but the dried Mg-coated composite hydroxide particles are easily scattered. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 14.5 μm, the positive electrode active material is coarsened, and the specific surface area is reduced, so that the battery performance such as output characteristics is degraded. In the present invention, the average particle diameter means volume-based average particle diameter (MV), and can be determined from the volume integration value measured by a laser light diffraction scattering particle size analyzer.

(5)タップ密度
二次粒子のタップ密度は、1.4g/ml以上、好ましくは1.5g/ml以上であることが必要とされる。タップ密度が1.4g/ml未満では、このMg被覆複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質の充填性が低くなってしまう。一方、タップ密度の上限値は、特に制限されることはないが、通常の製造条件では3g/ml以下、好ましくは2.8g/ml以下となる。なお、本発明において、タップ密度とは、JIS Z−2504に基づき、容器に採取した試料粉末を、500回タッピングした後のかさ密度を意味し、振とう比重測定器を用いて測定することができる。
(5) Tap Density The tap density of secondary particles is required to be 1.4 g / ml or more, preferably 1.5 g / ml or more. If the tap density is less than 1.4 g / ml, the packing properties of the positive electrode active material using the Mg-coated composite hydroxide particles as a precursor will be low. On the other hand, the upper limit value of the tap density is not particularly limited, but under normal production conditions, it is 3 g / ml or less, preferably 2.8 g / ml or less. In the present invention, tap density means bulk density after tapping sample powder collected in a container 500 times based on JIS Z-2504, and it may be measured using a shaking specific gravity measuring device. it can.

(6)比表面積
二次粒子の比表面積は、10m2/g〜25m2/gであることが好ましく、10m2/g〜15m2/gであることがより好ましい。比表面積をこのような範囲に制御することにより、このMg被覆複合水酸化物粒子を前駆体とする正極活物質の比表面積を適切な範囲(0.2m2/g〜0.5m2/g)に制御することができる。なお、本発明において、比表面積は、窒素ガス吸着によるBET法により測定することができる。
(6) The specific surface area of the specific surface area the secondary particles is preferably from 10m 2 / g~25m 2 / g, more preferably 10m 2 / g~15m 2 / g. By controlling the specific surface area within this range, the specific surface area of the cathode active material of the Mg-coated composite hydroxide particles and the precursor suitable range (0.2m 2 /g~0.5m 2 / g Can be controlled). In the present invention, the specific surface area can be measured by the BET method by nitrogen gas adsorption.

1−2.マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法
本発明のMg被覆複合水酸化物粒子の製造方法は、上述したMg被覆複合水酸化物粒子の製造方法であって、
不活性雰囲気中、温度を45℃〜55℃、液温25℃基準におけるpH値を11〜12およびアンモニウムイオン濃度を8g/L〜12g/Lに制御した反応水溶液に、少なくともニッケル、コバルトおよびアルミニウムを含有する原料水溶液を供給して、連続晶析法により、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得る、晶析工程と、
このニッケルコバルト複合水酸化物粒子を含むスラリーとマグネシウムを含む被覆溶液を混合し、混合溶液を形成することにより、マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得る、被覆工程と、
を備えることを特徴とする。なお、必要に応じて、以下で説明する洗浄工程や乾燥工程などを追加してもよい。
1-2. Method of Producing Magnesium-Coated Nickel-Cobalt Composite Hydroxide Particles The method of producing Mg-coated composite hydroxide particles of the present invention is a method of producing Mg-coated composite hydroxide particles described above,
In an inert atmosphere, at least nickel, cobalt and aluminum in a reaction aqueous solution in which the pH value is controlled to 11 to 12 and the ammonium ion concentration to 8 g / L to 12 g / L at a temperature of 45 ° C. to 55 ° C. A raw material aqueous solution containing C., to obtain nickel-cobalt composite hydroxide particles by a continuous crystallization method, a crystallization step,
Coating step of obtaining magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles by mixing a slurry containing the nickel-cobalt composite hydroxide particles and a coating solution containing magnesium to form a mixed solution;
And the like. In addition, you may add the washing | cleaning process demonstrated below, a drying process, etc. as needed.

(1)晶析工程
晶析工程は、不活性雰囲気中、温度を45℃〜55℃、液温25℃基準におけるpH値を11〜12に、アンモニウムイオン濃度を8g/L〜12g/Lに制御した反応水溶液に、少なくともニッケル、コバルトおよびアルミニウムを含有する原料水溶液を供給して、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子(以下、「複合水酸化物粒子」という)を得る工程である。
(1) Crystallization step The crystallization step is to set the temperature to 45 ° C. to 55 ° C., the liquid temperature 25 ° C. to a pH value of 11 to 12 and the ammonium ion concentration to 8 g / L to 12 g / L in an inert atmosphere. In this step, a raw material aqueous solution containing at least nickel, cobalt and aluminum is supplied to a controlled reaction aqueous solution to obtain nickel-cobalt composite hydroxide particles (hereinafter referred to as “composite hydroxide particles”).

なお、上述したように、通常、アルミニウムが過大に存在する場合の晶析反応では、複合水酸化物粒子の高密度化が阻害される。これに対して、本発明では、晶析法として、連続晶析法を採用するとともに、アルミニウムの添加量と晶析条件を適切に制御することによって、高密度の複合水酸化物粒子の晶析を可能としている。   As described above, usually, in the crystallization reaction in the case where aluminum is excessively present, the densification of the composite hydroxide particles is inhibited. On the other hand, in the present invention, as the crystallization method, the continuous crystallization method is adopted, and by appropriately controlling the addition amount of aluminum and the crystallization conditions, the crystallization of high density composite hydroxide particles is performed. Is possible.

a)供給水溶液
[原料水溶液]
原料水溶液としては、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムを含有するものを使用することが必要となる。なお、これらの金属元素の比率は、通常、目的とする正極活物質におけるニッケル、コバルト、アルミニウムの組成比となるように調整される。
a) Supply aqueous solution [raw material aqueous solution]
As the raw material aqueous solution, it is necessary to use one containing nickel, cobalt and aluminum. The ratio of these metal elements is usually adjusted to be the composition ratio of nickel, cobalt, and aluminum in the target positive electrode active material.

金属元素の供給原としては、水溶性の金属化合物、具体的には、硝酸塩、硫酸塩および塩化物などを用いることができる。これらの中でも、コストやハロゲンの混入を防止する観点から、ニッケル、コバルトの供給源としては、これらの硫酸塩を好適に用いることができ、アルミニウムの供給源としては、アルミン酸ナトリウムを好適に用いることができる。   As sources of metal elements, water-soluble metal compounds, specifically, nitrates, sulfates and chlorides can be used. Among these, from the viewpoint of preventing cost and contamination of halogen, these sulfates can be suitably used as a supply source of nickel and cobalt, and sodium aluminate is preferably used as a supply source of aluminum. be able to.

また、原料水溶液の濃度は、金属化合物の合計で、好ましくは1.0mol/L〜2.6mol/L、より好ましくは1.5mol/L〜2.2mol/Lに調整する。原料水溶液の濃度が1.0mol/L未満では、反応槽当たりの晶析物量が少なくなるため、生産性が低下する。一方、原料水溶液の濃度が2.6mol/Lを超えると、常温での飽和濃度を超えるため、各金属化合物の結晶が再析出して、配管などを詰まらせるおそれがある。   Further, the concentration of the raw material aqueous solution is adjusted to preferably 1.0 mol / L to 2.6 mol / L, more preferably 1.5 mol / L to 2.2 mol / L, in total of the metal compounds. If the concentration of the raw material aqueous solution is less than 1.0 mol / L, the amount of the crystallized material per reaction vessel decreases, so the productivity is lowered. On the other hand, when the concentration of the raw material aqueous solution exceeds 2.6 mol / L, since the saturation concentration at normal temperature is exceeded, crystals of each metal compound may be reprecipitated to clog piping and the like.

なお、金属化合物は、必ずしも原料水溶液として反応槽に供給しなくてもよい。たとえば、混合すると反応して目的とする化合物以外の化合物が生成されてしまう金属化合物を用いて晶析反応を行う場合には、全金属化合物水溶液の合計の濃度が上記範囲となるように、個別に金属化合物水溶液を調製して、個々の金属化合物の水溶液として、所定の割合で反応槽内に供給してもよい。   The metal compound may not necessarily be supplied to the reaction tank as a raw material aqueous solution. For example, when the crystallization reaction is carried out using a metal compound which reacts upon mixing to form a compound other than the target compound, the concentration of the total solution of all the metal compound aqueous solutions is in the above range. An aqueous solution of metal compound may be prepared and supplied as an aqueous solution of individual metal compounds into the reaction tank at a predetermined ratio.

[アルカリ水溶液]
反応水溶液中のpH値を調整するアルカリ水溶液は、特に制限されることはなく、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの一般的なアルカリ金属水酸化物水溶液を用いることができる。なお、アルカリ金属水酸化物を、直接、反応水溶液に添加することもできるが、pH制御の容易さから、水溶液として添加することが好ましい。この場合、アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度を、20質量%〜50質量%程度することが好ましい。
[Alkaline aqueous solution]
The aqueous alkali solution for adjusting the pH value in the reaction aqueous solution is not particularly limited, and a common aqueous alkali metal hydroxide solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. The alkali metal hydroxide can be directly added to the reaction aqueous solution, but is preferably added as an aqueous solution in view of the easiness of pH control. In this case, the concentration of the alkali metal hydroxide aqueous solution is preferably about 20% by mass to 50% by mass.

なお、アルカリ水溶液の供給方法は、反応水溶液のpH値が局所的に高くならず、かつ、所定の範囲に維持される限り、特に制限されることはない。たとえば、反応水溶液を十分に撹拌しながら、定量ポンプなどの流量制御が可能なポンプを用いて供給すればよい。   The method of supplying the alkaline aqueous solution is not particularly limited as long as the pH value of the reaction aqueous solution does not increase locally and is maintained in a predetermined range. For example, it may be supplied using a pump whose flow rate can be controlled, such as a metering pump, while sufficiently agitating the reaction aqueous solution.

[アンモニウムイオン供給体を含む水溶液]
アンモニウムイオン供給体を含む水溶液は、反応水溶液中の金属イオンの溶解度を調整するために添加されるものである。このようなアンモニウムイオン供給体を含む水溶液についても、特に制限されることはなく、たとえば、アンモニア水、または、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウムもしくはフッ化アンモニウムなどの水溶液を使用することができる。
[Aqueous solution containing ammonium ion supplier]
An aqueous solution containing an ammonium ion donor is added to adjust the solubility of metal ions in the aqueous reaction solution. The aqueous solution containing such an ammonium ion supplier is not particularly limited, and, for example, aqueous ammonia or an aqueous solution of ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate or ammonium fluoride can be used.

なお、アンモニウムイオン供給体を含む水溶液の供給も、アルカリ水溶液と同様に、流量制御が可能なポンプを利用することができる。   In addition, the supply of the aqueous solution containing an ammonium ion supply body can also utilize the pump which can control flow volume similarly to alkaline aqueous solution.

b)反応条件
[反応温度]
反応水溶液の温度(反応温度)は、45℃〜55℃、好ましくは47℃〜53℃の範囲に制御することが必要となる。上述のように、本発明の複合水酸化物粒子を構成する一次粒子は、その形状が直方体状であることが好ましいが、反応温度が45℃未満では、頂点、稜および面の数が増加し、一次粒子が7面以上の平面から構成される多面体状となるため、タップ密度が低下してしまう。一方、反応温度が55℃を超えると、一次粒子が薄片状となり、所望の結晶構造および形状を有する二次粒子が得られなくなる。
b) Reaction conditions [reaction temperature]
The temperature (reaction temperature) of the reaction aqueous solution needs to be controlled in the range of 45 ° C. to 55 ° C., preferably 47 ° C. to 53 ° C. As described above, the primary particles constituting the composite hydroxide particles of the present invention preferably have a rectangular parallelepiped shape, but if the reaction temperature is less than 45 ° C., the number of apexes, ridges and faces increases. Since the primary particles are in the form of a polyhedron composed of seven or more planes, the tap density is reduced. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 55 ° C., the primary particles become flaky and secondary particles having a desired crystal structure and shape can not be obtained.

[pH値]
反応水溶液のpH値は、液温25℃基準で、11〜12、好ましくは11.3〜11.8の範囲に制御することが必要となる。pH値が11未満では、晶析した複合水酸化物粒子の一部が溶解してしまい、所望の組成比を有する複合水酸化物粒子を得ることができない。一方、pH値が12を超えると、複合水酸化物粒子が微細化してしまう。
[PH value]
It is necessary to control the pH value of the reaction aqueous solution in the range of 11 to 12, preferably 11.3 to 11.8 on the basis of a liquid temperature of 25 ° C. When the pH value is less than 11, a part of the crystallized composite hydroxide particles is dissolved, and composite hydroxide particles having a desired composition ratio can not be obtained. On the other hand, when the pH value exceeds 12, the composite hydroxide particles become finer.

[アンモニウムイオン濃度]
反応水溶液中のアンモニウムイオン濃度は、8g/L〜12g/L、好ましくは9g/L〜11g/Lの範囲内に制御することが必要となる。反応水溶液中においてアンモニウムイオンは錯化剤として機能するため、アンモニウムイオン濃度が8g/L未満では、金属イオンの溶解度を一定に保持することができず、また、反応水溶液がゲル化しやすくなり、形状や粒径の整った複合水酸化物粒子を得ることが困難となる。一方、アンモニウムイオン濃度が12g/Lを超えると、金属イオンの溶解度が大きくなりすぎるため、反応水溶液中に残存する金属イオン量が増加し、組成ずれなどの原因となる。
[Ammonium ion concentration]
The ammonium ion concentration in the reaction aqueous solution needs to be controlled in the range of 8 g / L to 12 g / L, preferably 9 g / L to 11 g / L. Since the ammonium ion functions as a complexing agent in the reaction aqueous solution, when the ammonium ion concentration is less than 8 g / L, the solubility of the metal ion can not be kept constant, and the reaction aqueous solution becomes easy to gel and shape It becomes difficult to obtain composite hydroxide particles with a uniform particle size. On the other hand, when the ammonium ion concentration exceeds 12 g / L, the solubility of the metal ion becomes too large, and the amount of metal ion remaining in the reaction aqueous solution increases, which causes the composition deviation and the like.

[反応雰囲気]
晶析工程中の雰囲気(反応雰囲気)は、不活性雰囲気、好ましくは酸素濃度が2容量%以下、より好ましくは1容量%以下の不活性雰囲気とすることが必要となる。すなわち、酸素をほとんど含まない、窒素やアルゴンなどの不活性ガスからなる雰囲気とすることが好ましく、反応水溶液の表面に、これらの不活性ガスを吹き付けて、反応水溶液と酸素との接触を完全に遮断することがより好ましい。晶析工程中の反応雰囲気を、このような不活性雰囲気に制御することにより、高密度で適度な粒径を有する二次粒子を得ることができる。これに対して、酸化性雰囲気、特に、酸素濃度が2容量%を超えるような雰囲気では、複合水酸化物の一次粒子が酸化によって微細化し、得られる二次電池の充放電容量を改善することができなくなる。
[Reaction atmosphere]
The atmosphere (reaction atmosphere) in the crystallization step needs to be an inert atmosphere, preferably an oxygen concentration of 2% by volume or less, more preferably 1% by volume or less. That is, it is preferable to use an atmosphere composed of an inert gas such as nitrogen or argon which hardly contains oxygen, and the inert gas is sprayed on the surface of the reaction aqueous solution to completely contact the reaction aqueous solution with oxygen. It is more preferable to shut off. By controlling the reaction atmosphere in the crystallization step to such an inert atmosphere, secondary particles having a high density and a suitable particle diameter can be obtained. On the other hand, in an oxidizing atmosphere, in particular, an atmosphere in which the oxygen concentration exceeds 2% by volume, the primary particles of the composite hydroxide are refined by oxidation, and the charge and discharge capacity of the obtained secondary battery is improved. Can not

c)撹拌速度
反応水溶液は、晶析工程中、好ましくは100rpm〜130rpm、より好ましくは110rpm〜120rpmで撹拌することが必要となる。これにより、略球状の二次粒子が得られる。これに対して、撹拌速度が100rpm未満では、一次粒子が過剰に凝集することによって、略球状の二次粒子を得ることができないおそれがある。一方、撹拌速度が130rpmを超えると、一次粒子の凝集が抑制され、複合水酸化物粒子(二次粒子)が微細化するおそれがある。
c) Stirring speed It is necessary to stir the reaction aqueous solution preferably at 100 rpm to 130 rpm, more preferably at 110 rpm to 120 rpm during the crystallization step. Thereby, substantially spherical secondary particles are obtained. On the other hand, if the stirring speed is less than 100 rpm, there is a possibility that substantially spherical secondary particles can not be obtained due to excessive aggregation of primary particles. On the other hand, when the stirring speed exceeds 130 rpm, the aggregation of the primary particles is suppressed, and there is a possibility that the composite hydroxide particles (secondary particles) become finer.

d)晶析方法
本発明では、充填性に優れる正極活物質を得る観点から、晶析方法として、連続晶析法を採用することが必要となる。すなわち、連続晶析方法によれば、粒径の大きな複合水酸化物粒子(二次粒子)を効率的に得ることができるため、これを前駆体とする正極活物質の充填性を向上させることが可能となる。これに対して、バッチ式晶析法を採用した場合には、複合水酸化物粒子の大粒径化が難しく、正極活物質の充填性を向上させることができない。
d) Crystallization Method In the present invention, it is necessary to adopt a continuous crystallization method as a crystallization method from the viewpoint of obtaining a positive electrode active material excellent in packing property. That is, according to the continuous crystallization method, composite hydroxide particles (secondary particles) having a large particle diameter can be efficiently obtained, so that the filling property of the positive electrode active material using this as a precursor can be improved. Is possible. On the other hand, when the batch type crystallization method is adopted, it is difficult to increase the particle diameter of the composite hydroxide particles, and the filling property of the positive electrode active material can not be improved.

e)回収方法
晶析工程で得られた複合水酸化物粒子の回収は、公知の方法で行うことができる。たとえば、晶析工程で得られた複合水酸化物粒子を含む反応水溶液を、フィルタープレスなどに投入し、ろ過することにより回収することができる。
e) Recovery Method Recovery of the composite hydroxide particles obtained in the crystallization step can be performed by a known method. For example, the reaction aqueous solution containing the composite hydroxide particles obtained in the crystallization step can be introduced into a filter press or the like and recovered by filtration.

(2)洗浄工程
洗浄工程は、晶析工程で得られた複合水酸化物粒子を洗浄し、残留する不純物を除去する工程である。これにより、正極活物質の結晶構造をより安定化させることができる。
(2) Washing Step The washing step is a step of washing the composite hydroxide particles obtained in the crystallization step to remove residual impurities. Thereby, the crystal structure of the positive electrode active material can be further stabilized.

洗浄方法は、特に制限されることなく、公知の方法を利用することができる。たとえば、晶析工程で得られた複合水酸化物粒子に洗浄液を加えて撹拌した後、フィルタープレスなどでろ過することにより、洗浄することができる。この際、洗浄液としては、精製水などの洗浄水や水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。水酸化ナトリウム水溶液を用いる場合には、その濃度を5質量%〜10質量%とすることが好ましい。また、洗浄液の使用量は、複合水酸化物粒子の質量の5倍〜15倍程度が好ましく、8倍〜12倍程度がより好ましい。さらに、洗浄は、1回の操作で行うよりも、複数回に分けて行うことが好ましく、2回〜5回程度に分けて行うことがより好ましい。   The washing method is not particularly limited, and known methods can be used. For example, after washing | cleaning liquid is added and stirred to the composite hydroxide particle obtained at the crystallization process, it can wash | clean by filtering with a filter press etc. At this time, as the washing solution, washing water such as purified water or an aqueous solution of sodium hydroxide can be used. When using sodium hydroxide aqueous solution, it is preferable to make the density | concentration into 5 mass%-10 mass%. The amount of the washing solution used is preferably about 5 times to 15 times the mass of the composite hydroxide particles, and more preferably about 8 times to 12 times. Furthermore, it is preferable to perform washing | cleaning separately in multiple times rather than performing by 1 operation, and it is more preferable to divide in 2 times-about 5 times, and to perform.

(3)被覆工程
被覆工程は、晶析工程で得られた複合水酸物粒子を含むスラリーとマグネシウムを含む被覆溶液を混合し、混合溶液を形成することにより、Mg被覆複合水酸化物粒子を得る工程である。
(3) Coating step In the coating step, the slurry containing the composite hydroxide particles obtained in the crystallization step and the coating solution containing magnesium are mixed to form a mixed solution, thereby forming the Mg-coated composite hydroxide particles. It is a process to obtain.

はじめに、晶析工程で得られた複合水酸化物粒子に適量の溶媒を加えて撹拌し、複合水酸化物粒子をスラリー化する。溶媒としては、不純物の混入がない精製水などの純水を用いることが好ましい。   First, an appropriate amount of solvent is added to the composite hydroxide particles obtained in the crystallization step and stirred to slurry the composite hydroxide particles. As the solvent, it is preferable to use pure water such as purified water which does not contain impurities.

次に、このスラリーを撹拌しながら、必要に応じて、水酸化ナトリウムなどのpH調整剤を滴下し、25℃におけるpH値が、好ましくは10〜11、より好ましくは10.3〜10.7の範囲の一定値となるように調整する。pH値がこの範囲から外れると、複合水酸化物粒子を構成する、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムの一部が溶出したり、または、マグネシウムまたはマグネシウム化合物による被覆が十分に行われず、所望の組成を有するMg被覆複合水酸化物粒子が得られなくなったりする場合がある。   Next, while stirring this slurry, a pH adjuster such as sodium hydroxide is added dropwise as necessary, and the pH value at 25 ° C. is preferably 10 to 11, more preferably 10.3 to 10.7. Adjust to a fixed value in the range of When the pH value is out of this range, a part of nickel, cobalt and aluminum constituting the composite hydroxide particles is eluted, or the coating with magnesium or a magnesium compound is not sufficiently performed, and has a desired composition. In some cases, Mg-coated composite hydroxide particles can not be obtained.

続いて、スラリーを撹拌しつつ、被覆材料となるマグネシウムを含む溶液(被覆溶液)を供給して混合する。この際、被覆溶液の供給量は、被覆工程後に得られるMg被覆複合水酸化物粒子の組成が、目的とするMg被覆複合水酸化物粒子の組成となるよう適宜調整することが必要となる。なお、被覆溶液としては、硫酸マグネシウムなどの水溶性のマグネシウム塩を精製水に溶解したものを使用することが好ましく、マグネシウムイオン濃度が0.1mоl/L〜1.0mоl/Lの範囲にあるものを使用することがより好ましい。また、被覆溶液の供給は、スラリー中の複合水酸化物粒子の量などの条件に応じて適宜調整する必要があるが、概ね、5分間〜15分間、好ましくは10分間程度かけて行うことが好ましい。   Subsequently, while stirring the slurry, a solution (coating solution) containing magnesium as a coating material is supplied and mixed. At this time, the supply amount of the coating solution needs to be appropriately adjusted so that the composition of the Mg-coated composite hydroxide particles obtained after the coating step becomes the composition of the target Mg-coated composite hydroxide particles. In addition, it is preferable to use what melt | dissolved water-soluble magnesium salts, such as magnesium sulfate, in purified water as a coating solution, and the thing whose magnesium ion concentration is in the range of 0.1 mol / L-1.0 mol / L. It is more preferred to use In addition, the supply of the coating solution needs to be appropriately adjusted according to the conditions such as the amount of the composite hydroxide particles in the slurry, but it is generally carried out over about 5 minutes to 15 minutes, preferably about 10 minutes. preferable.

以上の被覆工程によって、複合水酸化物粒子の表面に、マグネシウムまたはマグネシウム化合物を析出させることで、Mg被覆複合水酸化物粒子を得ることができる。このMg複合水酸化物粒子は、フィルタープレスなどでろ過することにより回収する。回収したMg複合水酸化物粒子は、乾燥後、正極活物質の前駆体として用いることができる。なお、余剰のマグネシウムなどの不純物を除去する観点から、上述した洗浄工程と同様の方法で洗浄し、乾燥した後、正極活物質の前駆体として用いることが好ましい。   By covering magnesium or a magnesium compound on the surface of the composite hydroxide particles through the above-described coating process, Mg-coated composite hydroxide particles can be obtained. The Mg composite hydroxide particles are recovered by filtration with a filter press or the like. The recovered Mg composite hydroxide particles can be used as a precursor of the positive electrode active material after drying. From the viewpoint of removing excess impurities such as magnesium, it is preferable to use as a precursor of the positive electrode active material after washing and drying by the same method as the washing step described above.

(4)乾燥工程
乾燥工程は、被覆工程で得られたMg被覆複合水酸化物粒子を加熱し、残留水分を除去する工程である。これにより、後述する熱処理工程や混合工程における各操作容易に行うことができる。
(4) Drying Step The drying step is a step of heating the Mg-coated composite hydroxide particles obtained in the coating step to remove residual water. Thereby, each operation in the heat treatment process and mixing process which are mentioned later can be performed easily.

乾燥工程における加熱温度(乾燥温度)は、100℃〜150℃の範囲とすることが好ましい。乾燥温度が100℃未満では、残留水分を除去するのに長時間を要し、生産性が悪化する。一方、乾燥温度が150℃を超えても、それ以上の効果を得ることができないばかりか、エネルギコストの増大を招く。   The heating temperature (drying temperature) in the drying step is preferably in the range of 100 ° C to 150 ° C. If the drying temperature is less than 100 ° C., it takes a long time to remove the residual water, which deteriorates the productivity. On the other hand, even if the drying temperature exceeds 150 ° C., not only can no further effect be obtained, but also the energy cost increases.

2.非水系電解質二次電池用正極活物質
2−1.非水系電解質二次電池用正極活物質
本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、一般式:LiuNi1-x-y-zCoxAlyMgz2(ただし、1.00≦u≦1.04、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、層状構造のリチウムニッケルコバルト複合酸化物粒子からなる。この正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された中実構造の二次粒子からなり、XRD測定によるリートフェルト解析から求められる(003)面結晶子径が1200Å〜1600Åであることを特徴とする。また、二次粒子の平均粒径が11.5μm〜14.5μmであり、タップ密度が2.6g/ml以上あり、かつ、比表面積が0.2m2/g〜0.5m2/gであることを特徴とする。
2. Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery 2-1. Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery The positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a general formula: Li u Ni 1-xyz Co x Al y Mg z O 2 (where 1.00 ≦ u ≦ 1.04, 0.05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03), and from lithium nickel cobalt composite oxide particles having a layered structure Become. This positive electrode active material is composed of secondary particles having a solid structure formed by aggregation of a plurality of primary particles, and the (003) plane crystallite diameter obtained from Rietveld analysis by XRD measurement is 1200 Å to 1600 Å. It is characterized by The average particle diameter of the secondary particles is 11.5Myuemu~14.5Myuemu, there tap density above 2.6 g / ml, and a specific surface area of at 0.2m 2 /g~0.5m 2 / g It is characterized by

(1)組成
本発明の正極活物質は、一般式:LiuNi1-x-y-zCoxAlyMgz2(ただし、1.00≦u≦1.04、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表される。なお、正極活物質の組成は、ICP発光分光分析法などによって求めることができる。
(1) Composition The positive electrode active material of the present invention has a general formula: Li u Ni 1-xyz Co x Al y Mg z O 2 (where 1.00 ≦ u ≦ 1.04, 0.05 ≦ x ≦ 0. 20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03). The composition of the positive electrode active material can be determined by ICP emission spectrometry or the like.

リチウム(Li)の含有量を示すuの値は、1.00〜1.04、好ましくは1.01〜1.03、より好ましくは1.015〜1.025の範囲とする。uの値が1.00未満では、リチウム量が不足し、所望の組成を有する正極活物質以外の金属酸化物粒子が生成するため、得られる二次電池の充放電容量が低下する。一方、uの値が1.04を超えると、正極活物質同士が焼結し、比表面積が低下するため、同様に充放電容量が低下する。   The value of u indicating the lithium (Li) content is in the range of 1.00 to 1.04, preferably 1.01 to 1.03, and more preferably 1.015 to 1.025. When the value of u is less than 1.00, the amount of lithium is insufficient, and metal oxide particles other than the positive electrode active material having a desired composition are formed, and the charge and discharge capacity of the obtained secondary battery is reduced. On the other hand, when the value of u exceeds 1.04, the positive electrode active materials are sintered to each other to reduce the specific surface area, and the charge and discharge capacity similarly decreases.

ニッケル(Ni)は、二次電池の高電位化および高容量化に寄与する元素である。ニッケルの含有量を示す(1−x−y−z)の値は、0.75〜0.93、好ましくは0.81〜0.84の範囲とする。(1−x−y−z)の値が0.75未満では、この正極活物質を用いた二次電池の充放電容量を向上させることができない。一方、(1−x−y−z)の値が0.93を超えると、コバルト、アルミニウムおよびマグネシウムの含有量が減少し、その添加効果を十分に得ることができなくなる。   Nickel (Ni) is an element that contributes to high potential and high capacity of the secondary battery. The value of (1-xyz) indicating the content of nickel is in the range of 0.75 to 0.93, preferably 0.81 to 0.84. If the value of (1-xyz) is less than 0.75, the charge / discharge capacity of a secondary battery using this positive electrode active material can not be improved. On the other hand, when the value of (1-x-y-z) exceeds 0.93, the contents of cobalt, aluminum and magnesium decrease and it becomes impossible to sufficiently obtain the addition effect.

コバルト(Co)は、充放電サイクル特性の向上に寄与する元素である。コバルトの含有量を示すxの値は、0.05〜0.20、好ましくは0.1〜0.15の範囲とする。xの値が0.05未満では、この正極活物質の結晶構造が不安定になる。一方、xの値が0.20を超えると、二次電池の充放電容量が低下してしまう。   Cobalt (Co) is an element that contributes to the improvement of charge and discharge cycle characteristics. The value of x indicating the cobalt content is in the range of 0.05 to 0.20, preferably 0.1 to 0.15. If the value of x is less than 0.05, the crystal structure of this positive electrode active material becomes unstable. On the other hand, when the value of x exceeds 0.20, the charge and discharge capacity of the secondary battery is reduced.

アルミニウム(Al)は、結晶構造の安定化に寄与する元素である。アルミニウムの含有量を示すyの値は、0.01〜0.06、好ましくは0.02〜0.04の範囲とする。yの値が0.01未満では、結晶構造を安定化する効果を十分に得ることができない。一方、yの値が0.06を超えると、正極活物質の高密度化が阻害され、二次電池の充放電容量が低下してしまう。   Aluminum (Al) is an element that contributes to the stabilization of the crystal structure. The value of y indicating the aluminum content is in the range of 0.01 to 0.06, preferably 0.02 to 0.04. If the value of y is less than 0.01, the effect of stabilizing the crystal structure can not be obtained sufficiently. On the other hand, when the value of y exceeds 0.06, densification of the positive electrode active material is inhibited, and the charge and discharge capacity of the secondary battery is reduced.

マグネシウム(Mg)も同じく結晶構造安定化、特に温度耐性に寄与する元素である。マグネシウムの含有量を示すzの値は、0.01〜0.03、好ましくは0.015〜0.025の範囲とする。zの値が0.01未満では、上記効果を十分に得ることができない。一方、zの値が0.03を超えると、二次電池の充放電容量が低下してしまう。   Magnesium (Mg) is also an element that contributes to the stabilization of the crystal structure, particularly to the temperature resistance. The value of z indicating the content of magnesium is in the range of 0.01 to 0.03, preferably 0.015 to 0.025. If the value of z is less than 0.01, the above effect can not be obtained sufficiently. On the other hand, when the value of z exceeds 0.03, the charge and discharge capacity of the secondary battery is reduced.

(2)(003)面結晶子径
本発明の正極活物質は、XRD測定によるリートフェルト解析から求められる(003)面結晶子径が1200Å〜1600Å、好ましくは1300Å〜1600Å、より好ましくは1400Å〜1600Åの範囲にある。(003)面結晶子径がこのような範囲にある正極活物質は、結晶性が高く、充放電容量やサイクル特性に優れた二次電池を実現することができる。これに対して、(003)面結晶子径が1200Å未満では、正極活物質の結晶性が低く、これを用いた二次電池の充放電容量が低下してしまう。一方、(003)面結晶子径が1600Åを超えると、比表面積が低下するため、二次電池の出力特性などの電池性能が低下する。
(2) (003) Plane Crystallite Size The positive electrode active material of the present invention has a (003) plane crystallite size of 1200 Å to 1600 Å, preferably 1300 Å to 1600 Å, more preferably 1400 Å to which is determined from Rietveld analysis by XRD measurement. It is in the range of 1600 Å. The positive electrode active material having a (003) plane crystallite diameter in such a range can realize a secondary battery having high crystallinity and excellent charge / discharge capacity and cycle characteristics. On the other hand, when the (003) plane crystallite diameter is less than 1200 Å, the crystallinity of the positive electrode active material is low, and the charge and discharge capacity of the secondary battery using the same decreases. On the other hand, when the (003) plane crystallite diameter exceeds 1600 Å, the specific surface area decreases, and the battery performance such as the output characteristics of the secondary battery decreases.

(3)粒子構造
本発明の正極活物質は、複数の一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子により構成される。また、この正極活物質は、層状構造のリチウムニッケルコバルト複合酸化物粒子から構成され、XRD測定では、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)と同様の回折パターンを示す。すなわち、本発明の正極活物質は、LiNiO2によって構成されたマトリックス中に、コバルト、アルミニウムおよびマグネシウムが一様に固溶した結晶構造を有する。このため、本発明の正極活物質では、マグネシウムおよびアルミニウムの添加をごく微量とした場合であっても、結晶構造の安定性を改善することができ、二次電池を構成した場合に、充放電容量、サイクル特性および高温安定性を同時に改善することが可能となる。
(3) Particle Structure The positive electrode active material of the present invention is composed of substantially spherical secondary particles formed by aggregating a plurality of primary particles. Moreover, this positive electrode active material is comprised from lithium nickel cobalt complex oxide particle of layered structure, and it shows the same diffraction pattern as lithium nickelate (LiNiO 2 ) in XRD measurement. That is, the positive electrode active material of the present invention has a crystal structure in which cobalt, aluminum and magnesium are uniformly dissolved in a matrix composed of LiNiO 2 . Therefore, in the positive electrode active material of the present invention, the stability of the crystal structure can be improved even when the addition of magnesium and aluminum is very small, and when the secondary battery is configured, charge and discharge It is possible to simultaneously improve the capacity, cycle characteristics and high temperature stability.

なお、正極活物質の粒子形状は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により確認することができる。また、粒子構造は、正極活物質を樹脂などに埋め込み、クロスセクションポリッシャ加工などによって断面観察が可能な状態とした上で、SEM観察することにより確認することができる。   The particle shape of the positive electrode active material can be confirmed by observation using a scanning electron microscope (SEM). In addition, the particle structure can be confirmed by SEM observation after embedding the positive electrode active material in a resin or the like and enabling cross-sectional observation by cross-section polisher processing or the like.

(4)平均粒径
正極活物質(二次粒子)の平均粒径は、11.5μm〜14.5μm、好ましくは12μm〜13.5μmであることが必要とされる。正極活物質の平均粒径がこのような範囲にあれば、タップ密度も大きくなり、得られる二次電池の充放電容量を増加させることができる。これに対して、平均粒径が11.5μm未満では正極活物質のタップ密度が低下するため、充放電容量を増加させることができない。一方、平均粒径が14.5μmを超えると、正極活物質の比表面積が大幅に低下してしまう。なお、本発明において、平均粒径とは、体積基準平均粒径(MV)を意味し、レーザ光散乱式粒径分布測定機により求めることができる。
(4) Average Particle Size The average particle size of the positive electrode active material (secondary particles) is required to be 11.5 μm to 14.5 μm, preferably 12 μm to 13.5 μm. When the average particle diameter of the positive electrode active material is in such a range, the tap density is also increased, and the charge and discharge capacity of the obtained secondary battery can be increased. On the other hand, when the average particle diameter is less than 11.5 μm, the tap density of the positive electrode active material is lowered, and therefore the charge and discharge capacity can not be increased. On the other hand, when the average particle size exceeds 14.5 μm, the specific surface area of the positive electrode active material is significantly reduced. In the present invention, the average particle diameter means volume-based average particle diameter (MV), and can be determined by a laser light scattering type particle size distribution measuring device.

(5)タップ密度
正極活物質のタップ密度は、2.5g/ml以上、好ましくは2.6g/ml以上であることが必要とされる。タップ密度が2.5g/ml未満では、充填性が低く、二次電池全体の充放電容量を改善することができない。一方、タップ密度の上限値は、特に制限されることはないが、通常の製造条件では4g/ml以下、好ましくは3.8g/ml以下となる。なお、本発明において、タップ密度とは、JIS Z−2504に基づき、容器に採取した試料粉末を、100回タッピングした後のかさ密度を意味し、振とう比重測定器を用いて測定することができる。
(5) Tap Density The tap density of the positive electrode active material is required to be 2.5 g / ml or more, preferably 2.6 g / ml or more. If the tap density is less than 2.5 g / ml, the packing property is low, and the charge and discharge capacity of the entire secondary battery can not be improved. On the other hand, the upper limit value of the tap density is not particularly limited, but under normal production conditions, it is 4 g / ml or less, preferably 3.8 g / ml or less. In the present invention, tap density means bulk density after tapping sample powder collected in a container 100 times based on JIS Z-2504, and may be measured using a shaking specific gravity measuring device. it can.

(6)比表面積
正極活物質の比表面積は、0.2m2/g〜0.5m2/gであることが好ましく、0.30m2/g〜0.40m2/gであることがより好ましい。比表面積をこのような範囲に制御することにより、この正極活物質を用いた二次電池の出力特性を確保しつつ、サイクル特性を改善することが可能となる。これに対して、正極活物質の比表面積が0.2m2/g未満では、二次電池を構成した場合に、電解液との反応面積を確保することができず、出力特性が大幅に低下する。一方、正極活物質の比表面積が0.5m2/gを超えると、電解液との反応性が高くなりすぎるため、サイクル特性を十分に改善することができない。なお、本発明において、比表面積は、窒素ガス吸着によるBET法により測定することができる。
(6) The specific surface area of the specific surface area the cathode active material is preferably 0.2m 2 /g~0.5m 2 / g, more to be 0.30m 2 /g~0.40m 2 / g preferable. By controlling the specific surface area to such a range, it is possible to improve the cycle characteristics while securing the output characteristics of the secondary battery using this positive electrode active material. On the other hand, when the specific surface area of the positive electrode active material is less than 0.2 m 2 / g, when the secondary battery is configured, the reaction area with the electrolytic solution can not be secured, and the output characteristics significantly decrease. Do. On the other hand, when the specific surface area of the positive electrode active material exceeds 0.5 m 2 / g, the reactivity with the electrolytic solution becomes too high, and thus the cycle characteristics can not be sufficiently improved. In the present invention, the specific surface area can be measured by the BET method by nitrogen gas adsorption.

2−2.非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法
本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、上述したMg被覆複合水酸化物粒子とリチウム化合物を混合して、リチウム混合物を得る、混合工程と、このリチウム混合物を、酸化性雰囲気下、600℃〜800℃で焼成する、焼成工程とを備えることを特徴とする。なお、必要に応じて、以下で説明する熱処理工程、第2洗浄工程および分級工程などを追加してもよい。
2-2. Method of producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery According to the method of producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the above-mentioned Mg-coated composite hydroxide particles and lithium compound are mixed to obtain a lithium mixture And a firing step of firing the lithium mixture at 600 ° C. to 800 ° C. in an oxidizing atmosphere. In addition, you may add the heat treatment process, the 2nd washing | cleaning process, the classification process etc. which are demonstrated below as needed.

(1)熱処理工程
熱処理工程は、被覆工程または乾燥工程後のMg被覆複合水酸化物粒子をコージェライト製の匣鉢などに入れて、酸化性雰囲気中で加熱することにより酸化し、熱処理粒子を得る工程である。熱処理工程を行うことで、焼成工程において、正極活物質の合成反応を円滑に進行させることが可能となるため、結晶性がより優れた正極活物質を得ることができる。なお、熱処理粒子には、熱処理工程において余剰水分を除去されたMg被覆複合水酸化物粒子のみならず、熱処理工程により、酸化物に転換されたMg被覆複合酸化物粒子、または、これらの混合物も含まれる。
(1) Heat Treatment Step In the heat treatment step, the Mg-coated composite hydroxide particles after the covering step or the drying step are put into a cauler or the like made of cordierite and oxidized by heating in an oxidizing atmosphere to obtain heat treated particles. It is a process to obtain. By performing the heat treatment step, it is possible to smoothly progress the synthesis reaction of the positive electrode active material in the firing step, and thus it is possible to obtain a positive electrode active material with more excellent crystallinity. The heat-treated particles include not only Mg-coated composite hydroxide particles from which excess water has been removed in the heat treatment step, but also Mg-coated composite oxide particles converted to oxides by the heat treatment step, or a mixture thereof. included.

熱処理工程における雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容量%以上の雰囲気とすることがより好ましく、大気ないしは酸素気流中で行うことがさらに好ましい。酸素濃度が18容量%未満では、Mg被覆複合水酸化物粒子を十分に酸化することができない場合がある。   The atmosphere in the heat treatment step is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an atmosphere having an oxygen concentration of 18% by volume or more, and still more preferably in the atmosphere or in an oxygen stream. If the oxygen concentration is less than 18% by volume, the Mg-coated composite hydroxide particles may not be sufficiently oxidized.

熱処理工程における加熱温度(熱処理温度)は、焼成温度以下で、かつ、600℃〜800℃とすることが好ましく、680℃〜720℃とすることがより好ましい。熱処理温度が600℃未満では、Mg被覆複合水酸化物粒子を十分に酸化することができない場合がある。一方、熱処理温度が800℃を超えても、それ以上の効果を得ることができないばかりか、エネルギコストの増大を招く。   The heating temperature (heat treatment temperature) in the heat treatment step is preferably equal to or lower than the firing temperature, and preferably 600 ° C. to 800 ° C., and more preferably 680 ° C. to 720 ° C. If the heat treatment temperature is less than 600 ° C., the Mg-coated composite hydroxide particles may not be sufficiently oxidized. On the other hand, even if the heat treatment temperature exceeds 800 ° C., not only the effect above can not be obtained, but also the energy cost is increased.

熱処理温度における保持時間(熱処理時間)は、特に制限されることはないが1時間〜10時間とすることが好ましい。   The holding time (heat treatment time) at the heat treatment temperature is not particularly limited but is preferably 1 hour to 10 hours.

なお、このような熱処理工程に用いる炉は、酸化性雰囲気中で加熱できるものであれば制限されることはないが、ガス発生のない電気炉などを好適に用いることができる。   In addition, the furnace used for such a heat treatment process is not limited as long as it can be heated in an oxidizing atmosphere, but an electric furnace or the like without gas generation can be suitably used.

(2)混合工程
混合工程は、Mg被覆複合水酸化物粒子または熱処理粒子に、リチウム化合物を混合して、リチウム混合物を得る工程である。
(2) Mixing Step The mixing step is a step of mixing a lithium compound with the Mg-coated composite hydroxide particles or heat-treated particles to obtain a lithium mixture.

混合工程では、リチウム混合物中のリチウム以外の金属原子、具体的には、ニッケル、コバルト、アルミニウムおよびマグネシウムの原子数の総和(Me)に対する、リチウムの原子数(Li)の比率(Li/Me)が、1.00〜1.04、好ましくは1.01〜1.03の範囲となるように、Mg被覆複合水酸化物粒子または熱処理粒子とリチウム化合物を混合することが必要となる。すなわち、焼成工程の前後ではLi/Meはほとんど変化しないので、混合工程におけるLi/Meが、概ね、目的とする正極活物質のLi/Meとなるように、Mg被覆複合水酸化物粒子または熱処理粒子とリチウム化合物を混合することが必要となる。   In the mixing step, the ratio (Li / Me) of the number of lithium atoms (Li) to the total number (Me) of metal atoms other than lithium in the lithium mixture, specifically nickel, cobalt, aluminum and magnesium However, it is necessary to mix the lithium compound with the Mg-coated composite hydroxide particles or the heat-treated particles so as to be in the range of 1.00 to 1.04, preferably 1.01 to 1.03. That is, since Li / Me hardly changes before and after the firing step, the Mg-coated composite hydroxide particles or the heat treatment are performed so that Li / Me in the mixing step is approximately the target positive electrode active material Li / Me. It is necessary to mix the particles and the lithium compound.

混合工程で使用するリチウム化合物は、特に制限されることはないが、入手の容易性から、水酸化リチウム、硝酸リチウム、炭酸リチウムまたはこれらの混合物を用いることが好ましい。特に、取り扱いの容易さや品質の安定性を考慮すると、水酸化リチウムまたは炭酸リチウムを用いることが好ましい。   The lithium compound used in the mixing step is not particularly limited, but it is preferable to use lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium carbonate or a mixture thereof, in view of easy availability. In particular, lithium hydroxide or lithium carbonate is preferably used in consideration of ease of handling and stability of quality.

また、Mg被覆複合水酸化物粒子または熱処理粒子とリチウム化合物は、微粉が生じない程度に十分に混合することが好ましい。混合が不十分であると、個々の粒子間でLi/Meにばらつきが生じ、十分な電池特性を得ることができない場合がある。なお、混合には、一般的な混合機を使用することができる。たとえば、シェーカーミキサ、レーディゲミキサ、ジュリアミキサ、Vブレンダなどを用いることができる。   Further, it is preferable that the Mg-coated composite hydroxide particles or the heat-treated particles and the lithium compound be sufficiently mixed to such an extent that no fine powder is generated. Insufficient mixing may cause variation in Li / Me among individual particles, and sufficient battery characteristics may not be obtained. In addition, a common mixer can be used for mixing. For example, a shaker mixer, a Loedige mixer, a Julia mixer, a V blender, etc. can be used.

(3)焼成工程
焼成工程は、混合工程で得られたリチウム混合物を、酸化性雰囲気下、600℃〜800℃で焼成し、正極活物質を合成する工程である。なお、焼成工程で用いる炉は、酸化性雰囲気下でリチウム混合物を焼成することができる限り、特に制限されることはなく、バッチ式または連続式の炉のいずれも用いることができる。
(3) Firing Step The firing step is a step of firing the lithium mixture obtained in the mixing step at 600 ° C. to 800 ° C. in an oxidizing atmosphere to synthesize a positive electrode active material. The furnace used in the firing step is not particularly limited as long as the lithium mixture can be fired in an oxidizing atmosphere, and either a batch-type or a continuous-type furnace can be used.

焼成雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、酸素濃度が18容量%以上の雰囲気とすることがより好ましく、大気ないしは酸素気流中で行うことがさらに好ましい。焼成雰囲気が非酸化性雰囲気では、正極活物質の合成反応を十分に進行させることができず、正極活物質の結晶性が低下することとなる。   The firing atmosphere is preferably an oxidizing atmosphere, more preferably an atmosphere having an oxygen concentration of 18% by volume or more, and still more preferably in the atmosphere or in an oxygen stream. When the firing atmosphere is a non-oxidizing atmosphere, the synthesis reaction of the positive electrode active material can not sufficiently proceed, and the crystallinity of the positive electrode active material is lowered.

焼成温度は、600℃〜800℃、好ましくは700℃〜770℃とすることが必要となる。焼成温度が600℃未満では、リチウムが十分に拡散せず、余剰のリチウムや未反応のMg被覆複合水酸化物粒子または熱処理粒子が残存したり、得られる正極活物質の(003)面結晶子径を1200Å以上としたりすることができない。一方、焼成温度が800℃を超えると、正極活物質同士が激しく焼結し、異常粒成長が引き起こされ、(003)面結晶子径が1600Åを超えてしまう。   The calcination temperature needs to be 600 ° C. to 800 ° C., preferably 700 ° C. to 770 ° C. If the calcination temperature is less than 600 ° C., lithium does not diffuse sufficiently, and excess lithium, unreacted Mg-coated composite hydroxide particles or heat-treated particles remain, or the (003) plane crystallite of the obtained positive electrode active material The diameter can not be made more than 1200 Å. On the other hand, when the firing temperature exceeds 800 ° C., the positive electrode active materials are vigorously sintered to cause abnormal grain growth, and the (003) plane crystallite diameter exceeds 1600 Å.

焼成温度での保持時間(焼成時間)は、8時間〜15時間とすることが好ましく、10時間〜12時間とすることがより好ましい。焼成時間が8時間未満では、正極活物質の合成が十分に進行しないおそれがある。一方、焼成時間が15時間を超えると、生産性が著しく悪化するおそれがある。   The holding time (baking time) at the baking temperature is preferably 8 hours to 15 hours, and more preferably 10 hours to 12 hours. If the firing time is less than 8 hours, synthesis of the positive electrode active material may not proceed sufficiently. On the other hand, when the firing time exceeds 15 hours, the productivity may be significantly deteriorated.

なお、焼成工程後の正極活物質は、凝集または軽度の焼結が生じている場合がある。このような場合には、正極活物質の凝集体または焼結体を解砕することが好ましい。これによって、正極活物質の平均粒径や粒度分布を好適な範囲に調整することができる。なお、解砕とは、焼成時に二次粒子間の焼結ネッキングなどにより生じた複数の二次粒子からなる凝集体に、機械的エネルギを投入して、二次粒子自体をほとんど破壊することなく分離させて、凝集体をほぐす操作を意味する。   In the positive electrode active material after the firing step, aggregation or slight sintering may occur. In such a case, it is preferable to crush an aggregate or a sintered body of the positive electrode active material. By this, the average particle diameter and particle size distribution of the positive electrode active material can be adjusted to a suitable range. In addition, with crushing, mechanical energy is injected into an aggregate consisting of a plurality of secondary particles generated by sintering necking between secondary particles at the time of firing, and the secondary particles themselves are hardly destroyed. Separated to mean the operation of loosening the aggregates.

解砕の方法としては、公知の手段を用いることができ、たとえば、ピンミルやハンマーミルなどを使用することができる。この際、二次粒子を破壊しないように解砕力を適切な範囲に調整することが好ましい。   As a method of crushing, known means can be used, and for example, a pin mill, a hammer mill or the like can be used. At this time, it is preferable to adjust the crushing power to an appropriate range so as not to destroy the secondary particles.

(4)分級工程
本発明の正極活物質の製造方法では、焼成工程後に、得られた正極活物質を分級してもよい。これにより、粒度分布の狭い正極活物質を得ることができ、二次電池のサイクル特性をさらに改善することが可能となる。なお、分級方法は、特に制限されることなく、公知技術を利用することができる。たとえば、目的とする平均粒径に対応する目開きの篩いを用いて分級する方法を利用することができる。
(4) Classification Step In the method for producing a positive electrode active material of the present invention, the obtained positive electrode active material may be classified after the firing step. Thereby, a positive electrode active material having a narrow particle size distribution can be obtained, and the cycle characteristics of the secondary battery can be further improved. In addition, the classification method can utilize a well-known technique, without being restrict | limited in particular. For example, a method of classification using a sieve with an opening corresponding to the target average particle diameter can be used.

3.非水系電解質二次電池
本発明の非水系電解質二次電池は、正極、負極、セパレータ、非水系電解液などの、一般の非水系電解質二次電池と同様の構成要素を備える。なお、以下に説明する実施形態は例示にすぎず、本発明の非水系電解質二次電池は、本明細書に記載されている実施形態を基づいて、種々の変更、改良を施した形態に適用することも可能である。
3. Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is provided with the same components as a general nonaqueous electrolyte secondary battery, such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte solution. The embodiments described below are merely examples, and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is applied to various modifications and improvements based on the embodiments described herein. It is also possible.

(1)構成部材
a)正極
本発明により得られた非水系電解質二次電池用正極活物質を用いて、たとえば、以下のようにして非水系電解質二次電池の正極を作製する。
(1) Component Members a) Positive Electrode The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the present invention is used, for example, to manufacture a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery as follows.

まず、本発明により得られた粉末状の正極活物質に、導電材および結着剤を混合し、さらに必要に応じて活性炭や、粘度調整などの溶剤を添加し、これらを混練して正極合材ペーストを作製する。その際、正極合材ペースト中のそれぞれの混合比も、非水系電解質二次電池の性能を決定する重要な要素となる。たとえば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合、一般の非水系電解質二次電池の正極と同様、正極活物質の含有量を60質量部〜95質量部とし、導電材の含有量を1質量部〜20質量部とし、結着剤の含有量を1質量部〜20質量部とすることができる。   First, a conductive material and a binder are mixed with the powdery positive electrode active material obtained according to the present invention, and if necessary, activated carbon and a solvent for viscosity adjustment are added, and these are kneaded to combine positive electrodes. Make a material paste. At that time, the mixing ratio of each in the positive electrode mixture paste is also an important factor that determines the performance of the non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, when the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material is 60 parts by mass to 95 parts by mass as in the positive electrode of a general non-aqueous electrolyte secondary battery The content of the material can be 1 part by mass to 20 parts by mass, and the content of the binder can be 1 part by mass to 20 parts by mass.

得られた正極合材ペーストを、たとえば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して、溶剤を飛散させる。必要に応じて、電極密度を高めるべく、ロールプレスなどにより加圧してもよい。このようにして、シート状の正極を作製することができる。この正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断して、電池の作製に供することができる。ただし、正極の作製方法は、上述した例示のものに限られることはなく、他の方法を利用してもよい。   The obtained positive electrode mixture paste is applied, for example, on the surface of a current collector made of aluminum foil, and dried to disperse the solvent. If necessary, pressure may be applied by a roll press or the like to increase the electrode density. Thus, a sheet-like positive electrode can be produced. This positive electrode can be cut into an appropriate size according to the intended battery and used for battery fabrication. However, the method of producing the positive electrode is not limited to the above-described example, and other methods may be used.

導電材は、電極に適当な導電性を与えるために添加されるものである。導電材としては、たとえば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)や、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどのカーボンブラック系材料を用いることができる。   The conductive material is added to provide the electrode with appropriate conductivity. As the conductive material, it is possible to use, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite and the like), and carbon black based materials such as acetylene black and ketjen black.

結着剤は、正極活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。   The binder plays a role of holding the positive electrode active material particles, and for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin, poly Acrylic acid or the like can be used.

また、必要に応じて、正極活物質、導電材および活性炭を分散させ、結着剤を溶解する溶剤を正極合材に添加することができる。溶剤としては、具体的には、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。また、正極合材には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加することもできる。   In addition, if necessary, a positive electrode active material, a conductive material, and activated carbon can be dispersed, and a solvent that dissolves the binder can be added to the positive electrode mixture. Specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used as the solvent. Moreover, in order to increase electric double layer capacity, activated carbon can also be added to the positive electrode mixture.

b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金など、あるいは、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅などの金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用する。
b) Anode A negative electrode mixture is prepared by mixing a binder with a negative electrode active material capable of absorbing and desorbing lithium metal, lithium alloy or the like, or lithium ion and adding an appropriate solvent to form a negative electrode composite material , Applied to the surface of a metal foil current collector such as copper, dried, and compressed to increase the electrode density if necessary.

負極活物質としては、たとえば、金属リチウムやリチウム合金などのリチウムを含有する物質、リチウムイオンを吸蔵・脱離できる天然黒鉛、人造黒鉛およびフェノール樹脂などの有機化合物焼成体ならびにコークスなどの炭素物質の粉状体を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、PVDFなどの含フッ素樹脂を用いることができ、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。   Examples of negative electrode active materials include lithium-containing substances such as metal lithium and lithium alloys, natural graphite capable of absorbing and desorbing lithium ions, organic compound sintered bodies such as artificial graphite and phenol resin, and carbon substances such as coke. Powders can be used. In this case, as the negative electrode binder, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as in the positive electrode, and as a solvent for dispersing the active material and the binder, an organic compound such as N-methyl-2-pyrrolidone A solvent can be used.

c)セパレータ
セパレータは、正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、電解質を保持する機能を有する。このようなセパレータとしては、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、特に制限されることはない。
c) Separator The separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode, and has a function of separating the positive electrode and the negative electrode and holding the electrolyte. As such a separator, for example, a thin film such as polyethylene or polypropylene and a film having many fine pores can be used, but there is no particular limitation as long as it has the above-mentioned function.

d)非水系電解液
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
d) Nonaqueous Electrolyte Nonaqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a support salt in an organic solvent.

有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートおよびトリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートおよびジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート、さらに、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランおよびジメトキシエタンなどのエーテル化合物、エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物、リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。   As the organic solvent, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and trifluoropropylene carbonate, linear carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and dipropyl carbonate, and further tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran And one or a mixture of two or more selected from ether compounds such as dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethyl methyl sulfone and butanesultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate. it can.

支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiN(CF3SO22、およびこれらの複合塩などを用いることができる。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and complex salts thereof can be used.

さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤などを含んでいてもよい。   Furthermore, the non-aqueous electrolyte may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant, and the like.

(2)非水系電解質二次電池
以上の正極、負極、セパレータおよび非水系電解液で構成される本発明の非水系電解質二次電池は、円筒形や積層形など、種々の形状にすることができる。
(2) Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, which is composed of the above positive electrode, negative electrode, separator, and nonaqueous electrolyte, may be formed into various shapes such as cylindrical or laminated type. it can.

いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極を、セパレータを介して積層することにより電極体とし、これを非水系電解液に含浸し、正極集電体と外部に通じる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通じる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続した後、電池ケースに密閉して、非水系電解質二次電池を完成させる。   In any of the shapes, the positive electrode and the negative electrode are stacked via a separator to form an electrode body, which is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution, and the positive electrode current collector and the positive electrode terminal connected to the outside. After connecting between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal communicating with the outside using a current collection lead or the like, the battery case is sealed to complete the non-aqueous electrolyte secondary battery.

(3)非水系電解質二次電池の特性
本発明の非水系電解質二次電池は、上述したように、本発明の正極活物質を正極材料として用いているため、充放電容量、サイクル特性および高温安定性に優れていると評価することができる。
(3) Characteristics of Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery As described above, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses the positive electrode active material of the present invention as a positive electrode material, so charge / discharge capacity, cycle characteristics and high temperature It can be evaluated that the stability is excellent.

たとえば、本発明の正極活物質を用いて、図1に示すような2032型コイン電池を構成した場合には、初期放電容量を187mAh/g以上、好ましくは188mAh/g以上、より好ましくは190mAh/g以上することができる。また、この2032型コイン電池を60℃の環境下で3週間保管した場合において、初期放電容量C0に対する3週間保管後の放電容量C3の割合C3/C0を84.0%以上、好ましくは85.0%以上、より好ましくは88.0%以上とすることができる。さらに、200サイクル容量維持率を93%以上、好ましくは94%以上、より好ましくは95%以上とすることができる。 For example, when a 2032 type coin battery as shown in FIG. 1 is configured using the positive electrode active material of the present invention, the initial discharge capacity is 187 mAh / g or more, preferably 188 mAh / g or more, and more preferably 190 mAh / g. It can be more than g. Further, in the case of the 2032 type coin battery was stored for 3 weeks under 60 ° C. environment percentage C 3 / C 0 of the discharge capacity C 3 after storage for 3 weeks to the initial discharge capacity C 0 84.0% or more, It is preferably 85.0% or more, more preferably 88.0% or more. Furthermore, the 200 cycle capacity retention rate can be 93% or more, preferably 94% or more, and more preferably 95% or more.

(4)用途
本発明の非水系電解質二次電池は、上述のように、充放電容量およびサイクル特性に優れるため、小型携帯電子機器(ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など)の電源に好適である。また、このような本発明の非水系電解質二次電池は、小型化が可能であり、かつ、高価な保護回路を簡略化することもできるため、搭載スペースに制約を受ける輸送用機器、特に電気自動車の電源としても好適に用いることができる。
(4) Applications Since the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in charge and discharge capacity and cycle characteristics as described above, it is suitable as a power source for small portable electronic devices (such as notebook personal computers and mobile phone terminals) is there. In addition, such a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be miniaturized and can simplify an expensive protective circuit, so that the transportation equipment which is restricted by the mounting space, in particular, the electricity can be reduced. It can also be suitably used as a power source for automobiles.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.

(実施例1)
a)Mg被覆複合水酸化物粒子の作製
複合水酸化物粒子を連続晶析法により晶析させた後、この複合水酸化物粒子をマグネシウムで被覆することにより、Mg被覆複合水酸化物粒子を製造した。
Example 1
a) Preparation of Mg-Coated Composite Hydroxide Particles After the composite hydroxide particles are crystallized by a continuous crystallization method, the Mg-coated composite hydroxide particles are coated by covering the composite hydroxide particles with magnesium. Manufactured.

はじめに、反応槽内に精製水を供給し、撹拌速度120rpmで撹拌しつつ、その温度を50℃に調整するとともに、窒素ガスを導入し、酸素濃度が0.7容量%以下の不活性雰囲気とした。この状態で、反応槽内に、硫酸ニッケルおよび硫酸コバルトを含む水溶液ならびにアルミン酸ナトリウム水溶液をポンプにより一定流量で供給した。この際、反応槽内の水溶液(反応水溶液)の液温25℃基準におけるpH値が11.6に、アンモニウムイオン濃度が10g/Lに維持されるように、水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水を適時供給し、複合水酸化物粒子を晶析させた。その後、反応槽からオーバーフローした複合水酸化物粒子を含む反応水溶液をフィルタープレスに投入し、加圧ろ過することにより、複合水酸化物粒子を回収した(晶析工程)。   First, purified water is supplied into the reaction vessel, the temperature is adjusted to 50 ° C. while stirring at a stirring speed of 120 rpm, and nitrogen gas is introduced, and an inert atmosphere having an oxygen concentration of 0.7% by volume or less did. In this state, an aqueous solution containing nickel sulfate and cobalt sulfate and an aqueous solution of sodium aluminate were supplied by a pump at a constant flow rate into the reaction vessel. At this time, the aqueous solution of sodium hydroxide and aqueous ammonia should be properly adjusted so that the pH value of the aqueous solution (reaction aqueous solution) in the reaction tank at a liquid temperature of 25 ° C. is maintained at 11.6 and the ammonium ion concentration is 10 g / L. The mixture was supplied to crystallize composite hydroxide particles. Thereafter, the reaction aqueous solution containing the composite hydroxide particles overflowed from the reaction tank was charged into a filter press, and pressure filtration was performed to recover the composite hydroxide particles (crystallization step).

この複合水酸化物粒子に、その質量の10倍の6質量%水酸化ナトリウム水溶液を加えて撹拌し、再度フィルタープレスに投入した後、複合水酸化物粒子の質量の10倍の精製水を送り込み、加圧ろ過することにより、この複合水酸化物粒子を洗浄した(洗浄工程)。   To this composite hydroxide particle, add 10 times its mass of a 6 mass% aqueous solution of sodium hydroxide, stir and put it into a filter press again, and then feed 10 times the mass of the composite hydroxide particle into purified water. The composite hydroxide particles were washed by pressure filtration (washing step).

洗浄後の複合水酸化物粒子を精製水に分散させてスラリー化し、このスラリーのpH値が10.5となるように、6質量%の水酸化ナトリウム水溶液を添加した。この状態で、スラリーを撹拌しながら、0.2mol/Lの硫酸マグネシウム水溶液を、100mL/分で10分間かけて供給することにより、複合水酸化物粒子の表面にマグネシウムを析出させて、Mg被覆複合水酸化物粒子を得た。その後、このMg被覆複合水酸化物粒子を、スラリーごとフィルタープレスに投入し、精製水を送り込んで洗浄およびろ過した(被覆工程)。続いて、このMg被覆複合水酸化物粒子を乾燥機に入れて、120℃で加熱することにより、粉末状のMg被覆複合水酸化物粒子を得た(乾燥工程)。   The washed composite hydroxide particles were dispersed in purified water to form a slurry, and a 6% by mass aqueous solution of sodium hydroxide was added so that the pH value of the slurry would be 10.5. In this state, while stirring the slurry, a 0.2 mol / L aqueous solution of magnesium sulfate is supplied over 10 minutes at 100 mL / min to precipitate magnesium on the surface of the composite hydroxide particles, thereby covering the Mg coating. Composite hydroxide particles were obtained. Thereafter, the Mg-coated composite hydroxide particles, together with the slurry, were charged into a filter press, purified water was fed, and washed and filtered (coating step). Subsequently, the Mg-coated composite hydroxide particles were placed in a dryer and heated at 120 ° C. to obtain powdered Mg-coated composite hydroxide particles (drying step).

b)Mg被覆複合水酸化物粒子の評価
[組成]
ICP発光分光分析の結果、このMg被覆複合水酸化物粒子は、一般式:Ni0.80Co0.15Al0.04Mg0.01(OH)2で表されるものであることが確認された。
b) Evaluation of Mg-coated composite hydroxide particles [Composition]
As a result of ICP emission spectroscopy, it was confirmed that this Mg-coated composite hydroxide particle is represented by the general formula: Ni 0.80 Co 0.15 Al 0.04 Mg 0.01 (OH) 2 .

[粒子構造]
SEM(株式会社日立製作所製、S−4700)を用いた観察の結果、このMg被覆複合水酸化物粒子は、直方体状一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子からなることが確認された。続いて、このMg被覆複合水酸化物粒子を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリシャ加工により断面観察可能な状態とした上で、同様にSEM観察した結果、中実構造を備えていることが確認された。また、このMg被覆複合水酸化物粒子を構成する一次粒子の平均粒径は0.08μmであることが確認された。
Particle structure
As a result of observation using SEM (manufactured by Hitachi, Ltd., S-4700), the Mg-coated composite hydroxide particles may be composed of substantially spherical secondary particles formed by aggregation of rectangular primary particles. confirmed. Subsequently, the Mg-coated composite hydroxide particles were embedded in a resin, cross-section polishing was performed to obtain a cross-sectional viewable state, and SEM observation was similarly performed, and as a result, it was confirmed that a solid structure was provided. . Moreover, it was confirmed that the average particle diameter of the primary particles constituting the Mg-coated composite hydroxide particles is 0.08 μm.

さらに、粒子断面を特性X線分光分析した結果、このMg被覆複合水酸化物粒子は、ニッケル、コバルトおよびアルミニウムからなる中心部が、厚さ0.002μmの水酸化マグネシウムからなる被膜によって被覆されたものであることが確認された。   Furthermore, as a result of characteristic X-ray spectroscopy analysis of the particle cross section, in the Mg-coated composite hydroxide particles, the core composed of nickel, cobalt and aluminum was coated with a coating composed of magnesium hydroxide having a thickness of 0.002 μm. It was confirmed to be a thing.

[二次粒子の平均粒径、タップ密度および比表面積]
レーザ光回折散乱式粒度分析計(日機装株式会社製、マイクロトラック)、振とう比重測定器(蔵持科学器械製作所製、KRS−409)および窒素吸着式BET法測定機(マウンテック製、マックソーブ)を用いた測定の結果、このMg被覆複合水酸化物粒子は、平均粒径が11μm、タップ密度が1.6g/ml、比表面積が12m2/gであることが確認された。
[Average particle size of secondary particles, tap density and specific surface area]
Laser light diffraction / scattering particle size analyzer (Microtrac, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), shaking specific gravity measuring device (KRS-409, manufactured by Kuragaku Scientific Instruments Mfg. Co., Ltd.) As a result of measurement, it was confirmed that the Mg-coated composite hydroxide particles had an average particle diameter of 11 μm, a tap density of 1.6 g / ml, and a specific surface area of 12 m 2 / g.

c)正極活物質の作製
粉末状のMg被覆複合水酸化物粒子をコージェライト製の匣鉢に入れ、700℃で10時間加熱することにより熱処理粒子とした(熱処理工程)。室温まで放冷した後、この熱処理粒子と水酸化リチウムを、Li/Me=1.02となるように混合し、リチウム混合物を得た(混合工程)。このリチウム混合物をコージェライト製の匣鉢に入れ、酸素雰囲気下、730℃で12時間加熱することにより、正極活物質を合成した(焼成工程)。最後に、この正極活物質を目開き38μmの篩で分級した(分級工程)。
c) Preparation of Positive Electrode Active Material Powdered Mg-coated composite hydroxide particles were placed in a cordierite bowl and heated at 700 ° C. for 10 hours to obtain heat treated particles (heat treatment step). After cooling to room temperature, the heat-treated particles and lithium hydroxide were mixed such that Li / Me = 1.02 to obtain a lithium mixture (mixing step). The lithium mixture was placed in a cordierite bowl and heated at 730 ° C. for 12 hours in an oxygen atmosphere to synthesize a positive electrode active material (baking step). Finally, this positive electrode active material was classified with a sieve of 38 μm openings (classification step).

c)正極活物質の評価
[組成]
ICP発光分光分析の結果、この正極活物質は、一般式:Li1.02Ni0.80Co0.15Al0.04Mg0.012で表されるものであることが確認された。
c) Evaluation of positive electrode active material [Composition]
As a result of ICP emission spectroscopy, it was confirmed that this positive electrode active material is represented by the general formula: Li 1.02 Ni 0.80 Co 0.15 Al 0.04 Mg 0.01 O 2 .

[粒子構造]
SEM観察の結果、この正極活物質は、直方体状一次粒子が凝集して形成された略球状の二次粒子からなることが確認された。続いて、この正極活物質を樹脂に埋め込み、クロスセクションポリシャ加工により断面観察可能な状態とした上で、同様にSEM観察した結果、中実構造を備えていることが確認された。
Particle structure
As a result of SEM observation, it was confirmed that this positive electrode active material is composed of substantially spherical secondary particles formed by aggregation of rectangular primary particles. Subsequently, the positive electrode active material was embedded in a resin, cross-section polishing was performed to make it possible to observe a cross section, and as a result of similar SEM observation, it was confirmed that it had a solid structure.

また、粉末X線回折測定の結果、この正極活物質は、LiNiO2と同様の結晶構造のみから構成されており、この結晶構造中に、コバルト、アルミニウムおよびマグネシウムが一様に固溶していることが確認された。 Moreover, as a result of powder X-ray diffraction measurement, this positive electrode active material is composed only of the crystal structure similar to LiNiO 2, and cobalt, aluminum and magnesium are uniformly dissolved in this crystal structure. That was confirmed.

[結晶子径]
X線回折装置(パナリティカル製、X’Pert3 powder)を用いたXRD測定によるリーフェルト解析の結果、この正極活物質の(003)面結晶子径は1439Åであることが確認された。
[Crystallite diameter]
As a result of Riefeld analysis by XRD measurement using an X-ray diffractometer (manufactured by PANalytical, X'Pert3 powder), it was confirmed that the (003) plane crystallite diameter of this positive electrode active material is 1439 Å.

[平均粒径、タップ密度および比表面積]
レーザ光回折散乱式粒度分析計、振とう比重測定器および窒素吸着式BET法測定機による測定の結果、この正極活物質の平均粒径は12.8μmであり、タップ密度は2.63g/ml、比表面積は0.31m2/gであることが確認された。
[Average particle size, tap density and specific surface area]
The average particle diameter of this positive electrode active material is 12.8 μm, and the tap density is 2.63 g / ml, as measured by a laser light diffraction / scattering type particle size analyzer, a shaking specific gravity meter and a nitrogen adsorption type BET method measuring instrument. The specific surface area was confirmed to be 0.31 m 2 / g.

d)二次電池の作製および評価
[初期放電容量の評価]
この正極活物質を用いて、図1に示すような2032型コイン電池1を作製した。はじめに、上述の正極活物質を85質量%、アセチレンブラックを10質量%、PVDFを5質量%ずつ秤量し、これらを混合した後、これにNMP(n−メチルピロリドン)を適量加えてペースト状にした。この正極合材ペーストを、アルミニウム箔上に、乾燥後の正極活物質の面密度が7mg/cm2となるように塗布し、120℃で真空乾燥した後、直径が13mmの円板状に打ち抜くことで、正極3aを作製した。なお、負極3bにはカーボンを、電解液には、1MのLiClO4を支持塩とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液を使用し、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で、2032型コイン電池1を組み立てた。
d) Preparation and evaluation of secondary battery [Evaluation of initial discharge capacity]
Using this positive electrode active material, a 2032 type coin battery 1 as shown in FIG. 1 was produced. First, 85% by mass of the above-mentioned positive electrode active material, 10% by mass of acetylene black and 5% by mass of PVDF are weighed and mixed, and then an appropriate amount of NMP (n-methylpyrrolidone) is added to form a paste did. The positive electrode mixture paste is applied onto an aluminum foil so that the surface density of the dried positive electrode active material is 7 mg / cm 2 , vacuum dried at 120 ° C., and then punched into a disk shape having a diameter of 13 mm. Thus, the positive electrode 3a was produced. An equivalent mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using carbon as the negative electrode 3 b and 1 M LiClO 4 as the supporting salt is used as the electrolytic solution, and the dew point is controlled to −80 ° C. The 2032 type coin battery 1 was assembled in the Ar atmosphere glove box.

2032型コイン電池1の作製後、24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Open Circuit Voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cm2として、カットオフ電圧が4.3Vとなるまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧が3.0Vになるまで放電したときの放電容量を測定する充放電試験を行い、初期放電容量を求めた。この際、初期放電容量の測定には、マルチチャンネル電圧/電流発生器(株式会社アドバンテスト製、R6741A)を用いた。この結果、初期放電容量は190.0mAh/gであることが確認された。また、初期充電容量に対する初期放電容量(初期効率)は、88.2%であることが確認された。 After production of the 2032 type coin battery 1, it is left for about 24 hours, and after the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) is stabilized, the current density to the positive electrode is 0.1 mA / cm 2 and the cutoff voltage is 4.3 V The charge and discharge test was performed to measure the discharge capacity when the battery was discharged until the cut-off voltage became 3.0 V after 1 hour of rest, and the initial discharge capacity was determined. At this time, a multi-channel voltage / current generator (R6741A, manufactured by Advantest Corporation) was used for measurement of the initial discharge capacity. As a result, it was confirmed that the initial discharge capacity was 190.0 mAh / g. Moreover, it was confirmed that the initial discharge capacity (initial efficiency) with respect to the initial charge capacity is 88.2%.

[サイクル特性の評価]
負極にリチウム金属を用いたこと以外は同様にして、2032型コイン電池1を組み立てた。作製後、同様にして初期放電容量を測定した。続いて、正極に対する電流密度を0.1mA/cm2として、カットオフ電圧が4.3Vとなるまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧が3.0Vになるまで放電するサイクルを200回繰り返した後の放電容量を測定した。この結果、初期放電容量に対する200サイクル目の放電容量(200サイクル容量維持率)は、95%であることが確認された。
[Evaluation of cycle characteristics]
A 2032 type coin battery 1 was assembled in the same manner except that lithium metal was used for the negative electrode. After preparation, the initial discharge capacity was measured in the same manner. Subsequently, the current density to the positive electrode is set to 0.1 mA / cm 2 , charging is performed until the cutoff voltage is 4.3 V, and after one hour of rest, discharging is performed until the cutoff voltage becomes 3.0 V. The discharge capacity after repetition was measured. As a result, it was confirmed that the 200th cycle discharge capacity (200 cycle capacity maintenance ratio) with respect to the initial discharge capacity was 95%.

[高温安定性の評価]
ラミネート型の電池を組み立て後、同様にして、初期放電容量C0を測定した。また、を60℃に維持した保温器内に3週間保管した後、同様にして、放電容量C3を測定した。この結果、C3/C0が89.3%であることが確認された。
[Evaluation of high temperature stability]
After assembling the laminate type battery, the initial discharge capacity C0 was measured in the same manner. Moreover, after storage for three weeks inside incubator maintained at 60 ° C., in the same manner, the discharge capacity was measured C 3. As a result, it was confirmed that C 3 / C 0 was 89.3%.

(実施例2)
晶析工程において、反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を11.9に調整し、維持したこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Example 2)
In the crystallization step, Mg coated composite hydroxide particles, positive electrode active material, and 2032 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the pH value of the reaction aqueous solution at a liquid temperature of 25 ° C. was adjusted to 11.9 and maintained. Type coin cells were obtained and evaluated. The results are shown in Tables 2 to 4.

(実施例3)
晶析工程において、反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を11.3に調整し、維持したこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Example 3)
In the crystallization step, Mg coated composite hydroxide particles, positive electrode active material, and 2032 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the pH value of the reaction aqueous solution at a liquid temperature of 25 ° C. was adjusted to 11.3 and maintained. Type coin cells were obtained and evaluated. The results are shown in Tables 2 to 4.

(実施例4)
晶析工程において、反応水溶液の液温25℃基準におけるpH値を11.9とし、撹拌速度を114rpm(実施例1の95%)としたこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Example 4)
In the crystallization step, the Mg-coated composite was prepared in the same manner as in Example 1, except that the pH value of the reaction aqueous solution at a liquid temperature of 25 ° C. was 11.9 and the stirring speed was 114 rpm (95% of Example 1). Hydroxide particles, a positive electrode active material, and a 2032 type coin battery were obtained and evaluated. The results are shown in Tables 2 to 4.

(実施例5)
被覆工程において、スラリーに、0.6mol/Lの硫酸マグネシウム水溶液を、100ml/分で10分間かけて供給したこと、すなわち、マグネシウムの添加量を3倍としたこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Example 5)
In the coating step, the procedure of Example 1 was repeated except that a 0.6 mol / L aqueous solution of magnesium sulfate was supplied to the slurry over 10 minutes at 100 ml / min, that is, the amount of magnesium added was tripled. The Mg-coated composite hydroxide particles, the positive electrode active material, and the 2032-type coin battery were obtained and evaluated. The results are shown in Tables 2 to 4.

(実施例6)
焼成工程において、焼成温度を700℃としたこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4示す。
(Example 6)
In the firing step, Mg coated composite hydroxide particles, a positive electrode active material and a 2032 type coin battery were obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was set to 700 ° C. Tables 2 to 4 show the results.

(実施例7)
焼成工程において、焼成温度を710℃としたこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Example 7)
In the firing step, Mg coated composite hydroxide particles, a positive electrode active material and a 2032 type coin battery were obtained and evaluated in the same manner as Example 1 except that the firing temperature was 710 ° C. The results are shown in Tables 2 to 4.

(実施例8)
焼成工程において、焼成温度を760℃としたこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Example 8)
In the firing step, Mg coated composite hydroxide particles, a positive electrode active material and a 2032 type coin battery were obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was set to 760 ° C. The results are shown in Tables 2 to 4.

(実施例9)
焼成工程において、焼成温度を770℃としたこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Example 9)
In the firing step, Mg coated composite hydroxide particles, a positive electrode active material and a 2032 type coin battery were obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was set to 770 ° C. The results are shown in Tables 2 to 4.

(比較例1)
被覆工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を作製し、その評価を行った。これらの結果を表2〜4に示す。
(Comparative example 1)
A composite hydroxide particle, a positive electrode active material, and a 2032 type coin battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the covering step was not performed. These results are shown in Tables 2 to 4.

(比較例2)
被覆工程において、スラリーに、1mol/Lの硫酸マグネシウム水溶液を、100ml/分で10分間かけて供給したこと、すなわち、マグネシウムの添加量を5倍としたこと以外は実施例1と同様にして、Mg被覆複合水酸化物粒子、正極活物質および2032型コイン電池を得て、その評価を行った。この結果を表2〜4に示す。
(Comparative example 2)
In the coating step, in the same manner as in Example 1, except that a 1 mol / L aqueous solution of magnesium sulfate was supplied to the slurry over 10 minutes at 100 ml / min, that is, the amount of magnesium added was five times. The Mg-coated composite hydroxide particles, the positive electrode active material, and the 2032-type coin battery were obtained and evaluated. The results are shown in Tables 2 to 4.

Figure 0006511965
Figure 0006511965

Figure 0006511965
Figure 0006511965

Figure 0006511965
Figure 0006511965

Figure 0006511965
Figure 0006511965

上述のように、本発明の非水系電解質二次電池は、高容量で、サイクル特性および高温安定性に優れるため、電気自動車などの電源として好適に用いることができる。   As described above, since the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has high capacity, excellent cycle characteristics and high temperature stability, it can be suitably used as a power source for electric vehicles and the like.

1 2032型コイン電池
2 ケース
2a 正極缶
2b 負極缶
2c ガスケット
3 電極
3a 正極
3b 負極
3c セパレータ
1 2032 type coin battery 2 case 2a positive electrode can 2b negative electrode can 2c gasket 3 electrode 3a positive electrode 3b negative electrode 3c separator

Claims (12)

一般式:Ni1-x-y-zCoxAlyMgz(OH)2(ただし、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、マグネシウムまたはマグネシウム化合物からなる被膜によって被覆されたマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子であって、
複数の一次粒子が凝集して形成された中実構造の二次粒子からなり、
前記二次粒子の平均粒径が10.0μm〜14.5μmであり、タップ密度が1.4g/ml以上であり、かつ、比表面積が10m2/g〜25m2/gである、
マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子。
General formula: Ni 1-xyz Co x Al y Mg z (OH) 2 (where, 0.05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03) Magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles represented by and coated with a coating comprising magnesium or a magnesium compound,
It consists of secondary particles of solid structure formed by aggregation of multiple primary particles,
The average particle diameter of the secondary particles is 10.0Myuemu~14.5Myuemu, and a tap density of 1.4 g / ml or more, and a specific surface area of 10m 2 / g~25m 2 / g,
Magnesium coated nickel cobalt composite hydroxide particles.
前記被膜の厚さが0.001μm〜0.01μmである、請求項1に記載のマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子。   The magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particles according to claim 1, wherein the thickness of the coating is 0.001 μm to 0.01 μm. 前記一次粒子は、直方体状であり、平均粒径が0.01μm〜0.1μmの範囲にある、請求項1または2に記載のアルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子。   The aluminum-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles according to claim 1 or 2, wherein the primary particles have a rectangular parallelepiped shape and an average particle diameter in the range of 0.01 μm to 0.1 μm. 一般式:Ni1-x-y-zCoxAlyMgz(OH)2(ただし、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、マグネシウムまたはマグネシウム化合物からなる被膜によって被覆されたマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法であって、
不活性雰囲気中、温度を45℃〜55℃、液温25℃基準におけるpH値を11〜12およびアンモニウムイオン濃度を8g/L〜12g/Lに制御した反応水溶液に、少なくともニッケル、コバルトおよびアルミニウムを含有する原料水溶液を供給して、連続晶析法により、ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得る、晶析工程と、
前記ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を含むスラリーとマグネシウムを含む被覆溶液を混合し、混合溶液を形成することにより、マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を得る、被覆工程と、
を備える、マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法。
General formula: Ni 1-xyz Co x Al y Mg z (OH) 2 (where, 0.05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, 0.01 ≦ z ≦ 0.03) And a method of producing magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particles coated with a coating comprising magnesium or a magnesium compound,
In an inert atmosphere, at least nickel, cobalt and aluminum in a reaction aqueous solution in which the pH value is controlled to 11 to 12 and the ammonium ion concentration to 8 g / L to 12 g / L at a temperature of 45 ° C. to 55 ° C. A raw material aqueous solution containing C., to obtain nickel-cobalt composite hydroxide particles by a continuous crystallization method, a crystallization step,
Coating step of obtaining magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles by mixing the slurry containing the nickel-cobalt composite hydroxide particles and a coating solution containing magnesium to form a mixed solution;
A manufacturing method of magnesium covering nickel cobalt compound hydroxide particles provided with.
前記混合溶液の液温25℃基準におけるpH値を10〜11の範囲に調整する、請求項4に記載のマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法。   The method for producing magnesium-coated nickel-cobalt composite hydroxide particles according to claim 4, wherein the pH value of the mixed solution at a liquid temperature of 25 ° C is adjusted to a range of 10-11. 前記被覆工程前に、前記晶析工程で得られたニッケルコバルト複合水酸化物粒子を洗浄する洗浄工程をさらに備える、請求項4または5に記載のマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法。   The method for producing magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particles according to claim 4 or 5, further comprising a washing step of washing the nickel-cobalt composite hydroxide particles obtained in the crystallization step before the coating step. . 前記アルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を100℃〜150℃に加熱して乾燥する、乾燥工程をさらに備える、請求項4〜6のいずれかに記載のアルミニウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子の製造方法。   The aluminum-coated nickel cobalt composite hydroxide particles according to any one of claims 4 to 6, further comprising a drying step of heating and drying the aluminum-coated nickel cobalt composite hydroxide particles to 100 ° C to 150 ° C. Production method. 一般式:LiuNi1-x-y-zCoxAlyMgz2(ただし、1.00≦u≦1.04、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、層状構造のリチウムニッケルコバルト複合酸化物粒子からなる非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
複数の一次粒子が凝集して形成された中実構造の二次粒子からなり、
XRD測定によるリートフェルト解析から求められる(003)面結晶子径が1200Å〜1600Åであり、
LiNiO によって構成されたマトリックス中に、コバルト、アルミニウムおよびマグネシウムが一様に固溶した結晶構造を有し、および、
前記二次粒子の平均粒径が11.5μm〜14.5μmであり、タップ密度が2.6g/ml以上あり、かつ、比表面積が0.2m2/g〜0.5m2/gである、
非水系電解質二次電池用正極活物質。
General formula: Li u Ni 1-xyz Co x Al y Mg z O 2 (where 1.00 ≦ u ≦ 1.04, 0.05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, comprising a lithium-nickel-cobalt composite oxide particle having a layered structure, represented by 0.01 ≦ z ≦ 0.03),
It consists of secondary particles of solid structure formed by aggregation of multiple primary particles,
The (003) plane crystallite diameter is 1200 Å to 1600 Å, which is determined from Rietveld analysis by XRD measurement;
Has a crystal structure in which cobalt, aluminum and magnesium are uniformly dissolved in a matrix constituted by LiNiO 2 , and
Wherein the average particle size of the secondary particles is 11.5Myuemu~14.5Myuemu, there tap density above 2.6 g / ml, and the specific surface area is 0.2m 2 /g~0.5m 2 / g ,
Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries.
一般式:LiuNi1-x-y-zCoxAlyMgz2(ただし、1.00≦u≦1.04、0.05≦x≦0.20、0.01≦y≦0.06、0.01≦z≦0.03)で表され、層状構造のリチウムニッケルコバルト複合酸化物粒子からなる非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、
請求項1〜3のいずれかに記載のマグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子とリチウム化合物を混合して、リチウム混合物を得る、混合工程と、
前記リチウム混合物を、酸化性雰囲気下、600℃〜800℃で焼成する、焼成工程と、
を備える、非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
General formula: Li u Ni 1-xyz Co x Al y Mg z O 2 (where 1.00 ≦ u ≦ 1.04, 0.05 ≦ x ≦ 0.20, 0.01 ≦ y ≦ 0.06, It is a manufacturing method of the quality of cathode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries which is expressed by 0.01 <= z <= 0.03 and consists of lithium nickel cobalt compound oxide particles of layered structure,
A mixing step of mixing a magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particle according to any one of claims 1 to 3 and a lithium compound to obtain a lithium mixture,
Firing the lithium mixture at 600 ° C. to 800 ° C. in an oxidizing atmosphere,
The manufacturing method of the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries provided with these.
前記焼成工程における焼成温度を700℃〜770℃とする、請求項9に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   The manufacturing method of the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of Claim 9 which sets the calcination temperature in the said baking process to 700 degreeC-770 degreeC. 前記混合工程の前に、前記マグネシウム被覆ニッケルコバルト複合水酸化物粒子を酸化性雰囲気中、600℃〜800℃で加熱する、熱処理工程をさらに備える、請求項9または10に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。   11. The nonaqueous electrolyte electrolyte according to claim 9, further comprising a heat treatment step of heating the magnesium-coated nickel cobalt composite hydroxide particles in an oxidizing atmosphere at 600 ° C. to 800 ° C. before the mixing step. The manufacturing method of the positive electrode active material for subsequent batteries. 正極と、負極と、セパレータと、非水系電解質とを備え、前記正極の正極材料として、請求項8に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質が用いられている、非水系電解質二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8 is used as a positive electrode material of the positive electrode. battery.
JP2015109164A 2015-05-28 2015-05-28 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery Active JP6511965B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015109164A JP6511965B2 (en) 2015-05-28 2015-05-28 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015109164A JP6511965B2 (en) 2015-05-28 2015-05-28 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016222483A JP2016222483A (en) 2016-12-28
JP6511965B2 true JP6511965B2 (en) 2019-05-15

Family

ID=57747156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015109164A Active JP6511965B2 (en) 2015-05-28 2015-05-28 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6511965B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019012497A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Toda Kogyo Corp. Positive electrode active substance particles comprising lithium nickelate composite oxide, and non-aqueous electrolyte secondary battery
KR20190075729A (en) 2017-12-21 2019-07-01 재단법인 포항산업과학연구원 Positive active material for lithium rechargeable battery, manufacturing method thereof, and lithium rechargeable battery including the same
JP7070250B2 (en) * 2018-08-29 2022-05-18 住友金属鉱山株式会社 Method for Producing Copper Hydroxide Coated Nickel Cobalt Composite Hydroxide
JP7210957B2 (en) * 2018-09-20 2023-01-24 住友金属鉱山株式会社 Nickel composite compound particles, method for producing same, and method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery
US20210288321A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Global Graphene Group, Inc. Lithium multiple metal oxide-based cathode active materials for lithium secondary batteries

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5105341B2 (en) * 2003-11-17 2012-12-26 パナソニック株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5076448B2 (en) * 2006-11-08 2012-11-21 住友金属鉱山株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
US8999573B2 (en) * 2010-03-29 2015-04-07 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and production method for same, precursor for positive electrode active material, and non-aqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
JP5741932B2 (en) * 2011-06-01 2015-07-01 住友金属鉱山株式会社 Transition metal composite hydroxide as a precursor of a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a method for producing the same, and a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5894388B2 (en) * 2011-07-26 2016-03-30 住友金属鉱山株式会社 Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
WO2014010448A1 (en) * 2012-07-12 2014-01-16 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active substance for nonaqueous electrolyte secondary cell, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary cell using positive electrode active substance

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016222483A (en) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210039960A1 (en) Aluminum-coated nickel cobalt containing composite hydroxide and method for manufacturing same, cathode active matetial for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5877817B2 (en) Non-aqueous secondary battery positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material
JP6094591B2 (en) Nickel-cobalt composite hydroxide and its production method and production apparatus, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, its production method, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5638232B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material nickel cobalt manganese composite hydroxide particles and production method thereof, non-aqueous electrolyte secondary battery positive electrode active material and production method thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5614513B2 (en) Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
WO2016208413A1 (en) Composite hydroxide containing transition metal and method for producing same, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries and method for producing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2012165654A1 (en) Positive electrode active material for nonaqueous secondary batteries, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
JP5776996B2 (en) Non-aqueous secondary battery positive electrode active material and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material
JP6729051B2 (en) Lithium-nickel-containing composite oxide and non-aqueous electrolyte secondary battery
CN107078292B (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6436335B2 (en) Transition metal composite hydroxide particles, method for producing the same, and method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
JP6511965B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7135855B2 (en) Nickel-manganese composite hydroxide and method for producing same, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7159639B2 (en) Method for producing particles of transition metal composite hydroxide, and method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery
JPWO2019163846A1 (en) Metal composite hydroxide and its manufacturing method, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2022095968A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP7183815B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP7183813B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP7183812B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP7183814B2 (en) Nickel-manganese-cobalt-containing composite hydroxide and manufacturing method thereof, positive electrode active material for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP2019153567A (en) Positive electrode active material precursor for nonaqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing positive electrode active material precursor for nonaqueous electrolyte secondary battery, and method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6409619B2 (en) Transition metal composite hydroxide particles and production method thereof, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7194493B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP7272134B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
US20220271272A1 (en) Positive electrode active material for lithium-ion secondary batteries, method for producing same, and lithium-ion secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180327

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181023

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190325

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6511965

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150