JP6680249B2 - Negative electrode active material, negative electrode, non-aqueous electrolyte storage element, and method for producing negative electrode active material - Google Patents

Negative electrode active material, negative electrode, non-aqueous electrolyte storage element, and method for producing negative electrode active material Download PDF

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Description

本発明は、負極活物質、負極、非水電解質蓄電素子、及び負極活物質の製造方法に関する。   The present invention relates to a negative electrode active material, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte storage element, and a method for manufacturing a negative electrode active material.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. because of their high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery generally has a pair of electrodes electrically isolated by a separator and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between both electrodes. It is configured to be charged and discharged. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors have been widely used as non-aqueous electrolyte storage elements other than non-aqueous electrolyte secondary batteries.

非水電解質蓄電素子の負極に含まれる活物質には、黒鉛等の炭素材料、金属酸化物等が用いられている。蓄電素子の大容量化等のために各種活物質の開発が進められており、例えば、モリブデンを含む酸化物が負極活物質として検討されている。具体的には、下記特許文献1においては、Li2−xMoO(−0.5≦x≦0.5)及びLi4−yMo17(−1≦y≦1)が負極活物質として検討されている。また、下記非特許文献1では、ナノ粒子化されたMoO負極活物質の薄膜電極が検討されている。 A carbon material such as graphite, a metal oxide, or the like is used as an active material included in the negative electrode of the nonaqueous electrolyte storage element. Various active materials are being developed for increasing the capacity of power storage devices, and oxides containing molybdenum, for example, are being studied as negative electrode active materials. Specifically, in Patent Document 1 below, Li 2−x MoO 4 (−0.5 ≦ x ≦ 0.5) and Li 4−y Mo 5 O 17 (−1 ≦ y ≦ 1) are negative electrode active materials. Considered as a substance. Further, in Non-Patent Document 1 below, a thin-film electrode of nano-particled MoO 3 negative electrode active material is studied.

特開2010−232029号公報JP, 2010-232029, A

Natasha A.Chernova,Megan Roppolo,Anne C.Dillon,M. Stanley Whittingham,“J.Mater.Chem.”,2009,19,p2526−2552Natsha A. Chernova, Megan Roppolo, Anne C .; Dillon, M .; Stanley Whittingham, "J. Mater. Chem.", 2009, 19, p2526-2552.

しかし、上記の各モリブデンを含む酸化物を負極活物質として用いた非水電解質蓄電素子においても、放電容量が大きくかつ放電容量維持率が高いといった放電容量とその維持率との十分な両立を図ることが困難である。また、上記非特許文献1に記載の薄膜電極では、負極基材(集電体)に対する活物質の割合が小さくなり、電池の限られたスペースに十分量の活物質を充填することができない。従って、電池の高容量化に資することができない。   However, even in the non-aqueous electrolyte storage element using the oxide containing each molybdenum as a negative electrode active material, the discharge capacity is large and the discharge capacity maintenance ratio is high, and the discharge capacity and the maintenance ratio are sufficiently compatible. Is difficult. Further, in the thin film electrode described in Non-Patent Document 1, the ratio of the active material to the negative electrode base material (current collector) is small, and it is not possible to fill the limited space of the battery with a sufficient amount of the active material. Therefore, it cannot contribute to increasing the capacity of the battery.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、非水電解質蓄電素子に用いた場合、この非水電解質蓄電素子が十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備えることができる負極活物質、この負極活物質を有する負極、この負極を有する非水電解質蓄電素子、及び上記負極活物質の製造方法を提供することである。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof, when used for a non-aqueous electrolyte storage element, is that the non-aqueous electrolyte storage element has a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate. It is to provide a negative electrode active material which can also have the above, a negative electrode having the negative electrode active material, a non-aqueous electrolyte storage element having the negative electrode, and a method for producing the negative electrode active material.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る負極活物質は、リチウム、モリブデン及び元素(A)を含み、上記元素(A)が、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、ケイ素、リン、硫黄、塩素、ガリウム、ヒ素、臭素、テルル、ヨウ素又はこれらの組み合わせである複合酸化物を含有する非水電解質蓄電素子用の負極活物質である。   The negative electrode active material according to one embodiment of the present invention made to solve the above problems contains lithium, molybdenum, and an element (A), and the element (A) is boron, carbon, nitrogen, fluorine, silicon, or phosphorus. It is a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte electricity storage device containing a complex oxide which is sulfur, chlorine, gallium, arsenic, bromine, tellurium, iodine or a combination thereof.

本発明の他の一態様に係る負極は、当該負極活物質を有する非水電解質蓄電素子用の負極である。   A negative electrode according to another aspect of the present invention is a negative electrode for a non-aqueous electrolyte power storage device including the negative electrode active material.

本発明の他の一態様に係る非水電解質蓄電素子は、当該負極を有する非水電解質蓄電素子である。   A non-aqueous electrolyte power storage element according to another aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte power storage element having the negative electrode.

本発明の他の一態様に係る負極活物質の製造方法は、複数種の酸化物をメカノケミカル法により処理することを備え、上記複数種の酸化物が、リチウム、モリブデン及び元素(A)を含み、上記元素(A)が、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、ケイ素、リン、硫黄、塩素、ガリウム、ヒ素、臭素、テルル、ヨウ素又はこれらの組み合わせである非水電解質蓄電素子用の負極活物質の製造方法である。   A method for producing a negative electrode active material according to another aspect of the present invention comprises treating a plurality of types of oxides by a mechanochemical method, wherein the plurality of types of oxides contain lithium, molybdenum and the element (A). Including, the element (A) is boron, carbon, nitrogen, fluorine, silicon, phosphorus, sulfur, chlorine, gallium, arsenic, bromine, tellurium, iodine or a combination thereof, a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte storage element. Is a manufacturing method.

本発明によれば、非水電解質蓄電素子に用いた場合、この非水電解質蓄電素子が十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備えることができる負極活物質、この負極活物質を有する負極、この負極を有する非水電解質蓄電素子、及び上記負極活物質の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, when used in a non-aqueous electrolyte power storage element, the non-aqueous electrolyte power storage element can have both a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate, and a negative electrode having this negative electrode active material. It is possible to provide a non-aqueous electrolyte storage element having this negative electrode, and a method for producing the above negative electrode active material.

図1は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing a non-aqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a power storage device configured by collecting a plurality of nonaqueous electrolyte power storage elements according to an embodiment of the present invention. 図3は、実施例1〜4及び比較例2、6の複合酸化物(負極活物質)のX線回折図である。FIG. 3 is an X-ray diffraction diagram of the composite oxides (negative electrode active material) of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 2 and 6. 図4は、実施例5及び比較例7の複合酸化物(負極活物質)のX線回折図である。FIG. 4 is an X-ray diffraction diagram of the composite oxides (negative electrode active material) of Example 5 and Comparative Example 7. 図5は、実施例1の複合酸化物(負極活物質)に対するリートベルト解析における計算値、実測値、及びこれらの差を表すグラフである。FIG. 5 is a graph showing calculated values, measured values, and differences in Rietveld analysis for the composite oxide (negative electrode active material) of Example 1. 図6は、実施例2の複合酸化物(負極活物質)に対するリートベルト解析における計算値(二相共存モデル)、実測値、及びこれらの差を表すグラフである。FIG. 6 is a graph showing calculated values (two-phase coexistence model) in Rietveld analysis for the composite oxide (negative electrode active material) of Example 2, measured values, and differences between these. 図7は、実施例2の複合酸化物(負極活物質)に対するリートベルト解析における計算値(一相モデル)、実測値、及びこれらの差を表すグラフである。FIG. 7 is a graph showing calculated values (one-phase model) in Rietveld analysis for the composite oxide (negative electrode active material) of Example 2, measured values, and differences between these. 図8は、実施例5の複合酸化物(負極活物質)に対するリートベルト解析における計算値、実測値、及びこれらの差を表すグラフである。FIG. 8 is a graph showing calculated values, measured values, and differences in Rietveld analysis for the composite oxide (negative electrode active material) of Example 5. 図9は、実施例5の非水電解質蓄電素子の放電曲線(0.2−3.0V)である。FIG. 9 is a discharge curve (0.2-3.0 V) of the nonaqueous electrolyte storage element of Example 5. 図10は、実施例2の非水電解質蓄電素子の放電曲線(0.1−3.0V)である。FIG. 10 is a discharge curve (0.1-3.0 V) of the non-aqueous electrolyte storage element of Example 2.

本発明の一実施形態に係る負極活物質は、リチウム、モリブデン及び元素(A)を含み、上記元素(A)が、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、ケイ素、リン、硫黄、塩素、ガリウム、ヒ素、臭素、テルル、ヨウ素又はこれらの組み合わせである複合酸化物を含有する非水電解質蓄電素子用の負極活物質である。   The negative electrode active material according to one embodiment of the present invention contains lithium, molybdenum and element (A), and the element (A) is boron, carbon, nitrogen, fluorine, silicon, phosphorus, sulfur, chlorine, gallium, arsenic. It is a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte electricity storage device, which contains a complex oxide of bromine, tellurium, iodine or a combination thereof.

当該負極活物質は、上記複合酸化物を含有するため、非水電解質蓄電素子の放電容量維持率を高めることができる。この理由は定かでは無いが、以下の理由が推測される。通常、モリブデンを含む酸化物を負極活物質に用いた場合、モリブデンの酸化還元反応に伴う膨張収縮によるストレスによって、酸化物の劣化が生じやすい。一方、上記元素(A)は、酸素との共有結合性が強い元素であり、かつ負極活物質として使用する場合の通常の電位範囲(例えば、0.2V(vs.Li/Li)以上3.0V(vs.Li/Li)以下)において酸化還元反応が生じ難い元素である。上記元素(A)は、いずれもオールレッド・ロコウ(Allred−Rochow)の電気陰性度が1.7以上の元素であることから、酸素との共有結合性が高い。このような元素(A)を含む複合酸化物においては、構造中にAOxユニットが組み込まれ、このユニットは充放電時のモリブデンの酸化還元反応の際に構造が変化し難い。このため、上記ストレスが緩和され、劣化の進行が抑制されるため、放電容量維持率が高まると推測される。また、当該負極活物質は、薄膜電極にせずとも、良好な放電容量維持率を発揮することができる。さらに、当該負極活物質が用いられた非水電解質蓄電素子は、放電容量も十分なものとなる。この理由も定かでは無いが、メカノケミカル反応が進行する過程で結晶構造が変化し、結晶構造中の酸素に囲まれた空間にリチウムイオンが挿入・脱離しやすくなったことなどが推測される。また、上記複合酸化物は、酸素との共有結合性の高い元素(A)を含有しているため、熱的安定性に優れ、当該負極活物質を非水電解質蓄電素子の負極に用いた場合における安全性等に優れる。なお、本明細書において、上記複合酸化物は負極活物質として作用するものであり、負極活物質に対してリチウムイオン等が吸蔵される還元反応を「充電」、リチウムイオン等が放出される酸化反応を「放電」という。 Since the negative electrode active material contains the composite oxide, it is possible to increase the discharge capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element. The reason for this is not clear, but the following reasons are presumed. Usually, when an oxide containing molybdenum is used for the negative electrode active material, the oxide is likely to deteriorate due to stress due to expansion and contraction accompanying the redox reaction of molybdenum. On the other hand, the element (A) is an element having a strong covalent bond with oxygen and is in a normal potential range (for example, 0.2 V (vs. Li / Li + ) or more when used as a negative electrode active material. It is an element in which a redox reaction hardly occurs at 0.0 V (vs. Li / Li + ) or less). All of the above elements (A) have an electronegativity of Allred-Rochow of 1.7 or more, and thus have high covalent bondability with oxygen. In the composite oxide containing such an element (A), an AOx unit is incorporated into the structure, and this unit is unlikely to change its structure during the oxidation-reduction reaction of molybdenum during charge and discharge. Therefore, the stress is alleviated, and the progress of deterioration is suppressed, so that it is presumed that the discharge capacity retention rate is increased. Further, the negative electrode active material can exhibit a good discharge capacity retention rate without being used as a thin film electrode. Furthermore, the non-aqueous electrolyte storage element using the negative electrode active material also has a sufficient discharge capacity. The reason for this is not clear, but it is presumed that the crystal structure changed in the course of the mechanochemical reaction, and lithium ions were easily inserted into and desorbed from the space surrounded by oxygen in the crystal structure. In addition, since the composite oxide contains an element (A) having a high covalent bond with oxygen, it has excellent thermal stability, and when the negative electrode active material is used for the negative electrode of the non-aqueous electrolyte storage element. It excels in safety and so on. In the present specification, the composite oxide acts as a negative electrode active material, and “recharges” a reduction reaction in which lithium ions and the like are occluded with respect to the negative electrode active material, and oxidizes lithium ions and the like to be released The reaction is called “discharge”.

上記複合酸化物が、下記式(1)で表されることが好ましい。
Li1+xMo1−y ・・・ (1)
(式(1)中、Aは、B、C、N、F、Si、P、S、Cl、Ga、As、Br、Te、I又はこれらの組み合わせである。0≦x、0<y<1、0<zである。)
The composite oxide is preferably represented by the following formula (1).
Li 1 + x Mo 1-y A y O z ... (1)
(In the formula (1), A is B, C, N, F, Si, P, S, Cl, Ga, As, Br, Te, I, or a combination thereof. 0 ≦ x, 0 <y < 1, 0 <z.)

上記複合酸化物が、上記式(1)で表される組成を有する場合、非水電解質蓄電素子の放電容量及び放電容量維持率をより良好にすることができる。   When the composite oxide has the composition represented by the formula (1), the discharge capacity and the discharge capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element can be improved.

上記モリブデンと上記元素(A)との合計含有量に対する上記元素(A)の含有量が1モル%以上50モル%未満であることが好ましい。元素(A)の含有量を上記範囲とすることで、モリブデンと元素(A)との比が好適なバランスとなり、非水電解質蓄電素子の放電容量及び放電容量維持率をバランスよくより良好にすることができる。   The content of the element (A) with respect to the total content of the molybdenum and the element (A) is preferably 1 mol% or more and less than 50 mol%. By setting the content of the element (A) within the above range, the ratio of molybdenum to the element (A) becomes a suitable balance, and the discharge capacity and the discharge capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element are well balanced and better. be able to.

上記複合酸化物が、空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造を含むことが好ましい。上記複合酸化物が、上記結晶構造を含む場合、非水電解質蓄電素子の放電容量及び放電容量維持率をより良好にすることができる。この理由は定かでは無いが、上記結晶構造が、上述したモリブデンの酸化還元反応の際のストレスをより緩和できる構造であることによるものと推測される。   It is preferable that the composite oxide include a crystal structure that can be assigned to the space group Fm-3m. When the composite oxide contains the crystal structure, the discharge capacity and discharge capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element can be improved. The reason for this is not clear, but it is presumed that the above-mentioned crystal structure is a structure that can further alleviate the stress during the above-described oxidation-reduction reaction of molybdenum.

本発明の一実施形態に係る負極は、当該負極活物質を有する非水電解質蓄電素子用の負極である。当該負極は、当該負極活物質を有するため、非水電解質蓄電素子に用いた場合、この非水電解質蓄電素子が十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備えることができる   A negative electrode according to an embodiment of the present invention is a negative electrode for a non-aqueous electrolyte power storage device having the negative electrode active material. Since the negative electrode has the negative electrode active material, when used in a non-aqueous electrolyte power storage element, the non-aqueous electrolyte power storage element can have both a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate.

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、当該負極を有する非水電解質蓄電素子である。当該非水電解質蓄電素子は、十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備える。   A non-aqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention is a non-aqueous electrolyte storage element having the negative electrode. The non-aqueous electrolyte storage element has both a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate.

本発明の一実施形態に係る負極活物質の製造方法は、一種又は複数種の酸化物をメカノケミカル法により処理することを備え、上記一種又は複数種の酸化物が、リチウム、モリブデン及び元素(A)を含み、上記元素(A)が、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、ケイ素、リン、硫黄、塩素、ガリウム、ヒ素、臭素、テルル、ヨウ素又はこれらの組み合わせである非水電解質蓄電素子用の負極活物質の製造方法である。当該製造方法によれば、非水電解質蓄電素子に用いた場合に、この非水電解質蓄電素子が十分な放電容量と高い放電容量維持率とを兼ね備えることができる負極活物質を製造することができる。また、当該製造方法によれば、合成が容易であり、また、不純物が少ない負極活物質を得ることができる。   A method for producing a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention comprises treating one or more oxides by a mechanochemical method, wherein the one or more oxides are lithium, molybdenum and an element ( A), and the above element (A) is boron, carbon, nitrogen, fluorine, silicon, phosphorus, sulfur, chlorine, gallium, arsenic, bromine, tellurium, iodine, or a combination thereof for a non-aqueous electrolyte storage element It is a manufacturing method of a negative electrode active material. According to the manufacturing method, it is possible to manufacture a negative electrode active material which, when used in a non-aqueous electrolyte power storage element, allows the non-aqueous electrolyte power storage element to have both a sufficient discharge capacity and a high discharge capacity retention rate. . Further, according to the manufacturing method, a negative electrode active material that is easy to synthesize and has few impurities can be obtained.

以下、本発明の一実施形態に係る負極活物質、その製造方法、負極、及び非水電解質蓄電素子について、順に詳説する。   Hereinafter, a negative electrode active material, a method for manufacturing the same, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

<負極活物質>
本発明の一実施形態に係る負極活物質は、リチウム(Li)、モリブデン(Mo)及び元素(A)を含む複合酸化物を含有する。
<Negative electrode active material>
The negative electrode active material according to one embodiment of the present invention contains a composite oxide containing lithium (Li), molybdenum (Mo) and the element (A).

上記元素(A)は、ホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、フッ素(F)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、塩素(Cl)、ガリウム(Ga)、ヒ素(As)、臭素(Br)、テルル(Te)、ヨウ素(I)又はこれらの組み合わせである。上記元素(A)は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。上記元素(A)の中でもオールレッド・ロコウの電気陰性度が2.0以上であるホウ素、炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、ヒ素、臭素、テルル及びヨウ素が好ましく、上記電気陰性度が2.1以上である炭素、窒素、フッ素、リン、硫黄、塩素、ヒ素、臭素及びヨウ素がより好ましい。また、ホウ素、炭素、窒素、ケイ素、リン及び硫黄も好ましく、炭素及びリンがさらに好ましい。これらの元素を用いることで、非水電解質蓄電素子の放電容量及び放電容量維持率をより改善することができる。また、これらの比較的入手容易な元素を用いることで、当該複合酸化物の製造コストを抑えることができる。また、元素(A)としては、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、ケイ素、リン、硫黄、塩素、ガリウム、臭素、テルル及びヨウ素も好ましい。これらの毒性が低い元素を用いることで、安全性を高めることなどができる。   The element (A) is boron (B), carbon (C), nitrogen (N), fluorine (F), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), chlorine (Cl), gallium (Ga). ), Arsenic (As), bromine (Br), tellurium (Te), iodine (I), or a combination thereof. The above element (A) may be only one type, or may be two or more types. Among the above elements (A), boron, carbon, nitrogen, fluorine, phosphorus, sulfur, chlorine, arsenic, bromine, tellurium and iodine, which have an electronegativity of 2.0 or more for all red and roach, are preferable, and the electronegativity is the above. Are more preferably 2.1 or more, carbon, nitrogen, fluorine, phosphorus, sulfur, chlorine, arsenic, bromine and iodine are more preferable. Also, boron, carbon, nitrogen, silicon, phosphorus and sulfur are preferable, and carbon and phosphorus are more preferable. By using these elements, it is possible to further improve the discharge capacity and the discharge capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element. Further, the production cost of the complex oxide can be suppressed by using these relatively easily available elements. Further, as the element (A), boron, carbon, nitrogen, fluorine, silicon, phosphorus, sulfur, chlorine, gallium, bromine, tellurium and iodine are also preferable. By using these elements with low toxicity, it is possible to enhance safety.

上記複合酸化物において、上記モリブデンと上記元素(A)との合計含有量に対する上記元素(A)の含有量の下限は特に限定されないが、1モル%が好ましく、5モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、15モル%がよりさらに好ましいこともある。元素(A)の含有量を上記下限以上とすることで、放電容量維持率を高めることができる。   In the composite oxide, the lower limit of the content of the element (A) with respect to the total content of the molybdenum and the element (A) is not particularly limited, but 1 mol% is preferable, 5 mol% is more preferable, and 10 mol% is more preferable. Mol% is more preferred, and in some cases 15 mol% is even more preferred. By setting the content of the element (A) to be the above lower limit or more, the discharge capacity retention rate can be increased.

上記モリブデンと上記元素(A)との合計含有量に対する上記元素(A)の含有量の上限も特に限定されないが、この含有量は50モル%未満であることが好ましい。この含有量の上限は、45モル%がより好ましく、35モル%がさらに好ましいことがあり、25モル%がよりさらに好ましいこともあり、15モル%がよりさらに好ましいこともある。元素(A)の含有量を上記上限以下とすることで、放電容量を大きくすることなどができる。   The upper limit of the content of the element (A) with respect to the total content of the molybdenum and the element (A) is not particularly limited, but the content is preferably less than 50 mol%. The upper limit of this content is more preferably 45 mol%, sometimes 35 mol%, more preferably 25 mol%, and even more preferably 15 mol%. By setting the content of the element (A) to be the above upper limit or less, the discharge capacity can be increased.

上記複合酸化物におけるリチウムの含有量としては、特に限定されない。充放電によってリチウムの組成比率が大きく変動すること、放電末状態では合成時よりもリチウムの組成比率が大きくなる可能性があること、合成の際にリチウム原料を理論組成比率よりも過剰に加えることが一般的に行われることなどから、上記複合酸化物におけるリチウムの含有量は、負極活物質としての性能等に大きな影響を与えるものでは無い。上記複合酸化物におけるリチウムの含有量の下限としては、モリブデンと元素(A)との合計含有量に対して、100モル%であってよく、110モル%であってもよい。一方、このリチウムの含有量の上限としては、モリブデンと元素(A)との合計含有量に対して、300モル%であってよく、200モル%であってもよい。   The content of lithium in the composite oxide is not particularly limited. The composition ratio of lithium fluctuates significantly due to charge and discharge, the composition ratio of lithium may be higher than that during synthesis at the end of discharge, and the lithium raw material may be added in excess of the theoretical composition ratio during synthesis. Therefore, the content of lithium in the composite oxide does not significantly affect the performance as the negative electrode active material. The lower limit of the lithium content in the composite oxide may be 100 mol% or 110 mol% with respect to the total content of molybdenum and the element (A). On the other hand, the upper limit of the lithium content may be 300 mol% or 200 mol% with respect to the total content of molybdenum and the element (A).

上記複合酸化物における酸素の含有量としては、特に限定されず、通常、他の元素の組成比や他の元素の価数などから決定される。但し、酸素不足又は酸素過多の酸化物となる場合もあるため、他の元素の組成及び価数のみで定まるものでもない。上記複合酸化物における酸素の含有量の下限としては、モリブデンと元素(A)との合計含有量に対して、200モル%であってよく、220モル%であってもよい。一方、この酸素含有量の上限としては、モリブデンと元素(A)との合計含有量に対して、400モル%であってよく、300モル%であってもよい。   The oxygen content in the composite oxide is not particularly limited and is usually determined from the composition ratio of other elements, the valence of other elements, and the like. However, since the oxide may be oxygen-deficient or oxygen-rich, it may not be determined only by the composition and valence of other elements. The lower limit of the oxygen content in the composite oxide may be 200 mol% or 220 mol% with respect to the total content of molybdenum and the element (A). On the other hand, the upper limit of the oxygen content may be 400 mol% or 300 mol% with respect to the total content of molybdenum and the element (A).

上記複合酸化物は、リチウム、モリブデン、元素(A)及び酸素以外の他の元素が、本発明の作用効果に影響を与えない範囲で含有されていてもよい。このような他の任意元素としては、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、インジウム等の金属元素等が挙げられる。これらの任意元素の含有量の上限としては、モリブデンと元素(A)との合計含有量に対して、50モル%が好ましく、20モル%がより好ましく、10モル%がさらに好ましく、1モル%がよりさらに好ましく、0.1モル%が特に好ましい。この任意元素は、実質的に含有されていなくてもよい。   The composite oxide may contain elements other than lithium, molybdenum, the element (A), and oxygen within a range that does not affect the effects of the present invention. Examples of such other optional elements include metallic elements such as sodium, potassium, magnesium, calcium and indium. As the upper limit of the content of these optional elements, 50 mol% is preferable, 20 mol% is more preferable, 10 mol% is further preferable, and 1 mol% is relative to the total content of molybdenum and element (A). Is more preferable, and 0.1 mol% is particularly preferable. This optional element may not be contained substantially.

上記複合酸化物は、クロムを必須成分としないため、産業上の利用制限が少ない。すなわち、上記複合酸化物は、クロムを実質的に含まない組成とすることができる。上記複合酸化物が、クロムを実質的に含まない場合、クロムを含むものと比べて、安全性が高い。ここで、「クロムを実質的に含まない」とは、クロムが意図的に添加されていないことをいう。上記複合酸化物又は当該負極活物質におけるクロムの含有量は、1,000ppm(0.1質量%)以下であることが好ましい。また、モリブデンと元素(A)との合計含有量に対するクロムの含有量が0.1モル%以下であることも好ましい。なお、上記複合酸化物又は当該負極活物質における各元素の含有量は、ICP発光分光分析装置により測定された値とする。   Since the above complex oxide does not contain chromium as an essential component, there are few industrial usage restrictions. That is, the composite oxide may have a composition that does not substantially contain chromium. When the composite oxide does not substantially contain chromium, the safety is higher than that of the composite oxide containing chromium. Here, "not substantially containing chromium" means that chromium is not intentionally added. The content of chromium in the composite oxide or the negative electrode active material is preferably 1,000 ppm (0.1% by mass) or less. It is also preferable that the content of chromium is 0.1 mol% or less with respect to the total content of molybdenum and the element (A). The content of each element in the composite oxide or the negative electrode active material is a value measured by an ICP emission spectroscopy analyzer.

上記複合酸化物は、好適には下記式(1)で表すことができる。
Li1+xMo1−y ・・・ (1)
式(1)中、Aは、B、C、N、F、Si、P、S、Cl、Ga、As、Br、Te、I又はこれらの組み合わせである。0≦x、0<y<1、0<zである。
The complex oxide can be preferably represented by the following formula (1).
Li 1 + x Mo 1-y A y O z ... (1)
In the formula (1), A is B, C, N, F, Si, P, S, Cl, Ga, As, Br, Te, I, or a combination thereof. 0 ≦ x, 0 <y <1, and 0 <z.

上記式(1)中のxの下限は、0.1であってもよい。また、xの上限は、2であってよく、1であってもよい。   The lower limit of x in the above formula (1) may be 0.1. The upper limit of x may be 2 or 1.

上記式(1)中のyは、モリブデンと元素(A)との合計含有量に対する元素(A)の含有量のモル比を示す。yの下限は、0.01が好ましく、0.05がより好ましく、0.1がさらに好ましく、0.15がよりさらに好ましいことがある。また、yは0.5未満であることが好ましい。さらに、yの上限は、0.45が好ましく、0.35がより好ましいことがあり、0.25がより好ましいこともあり、0.15がより好ましいこともある。   Y in the above formula (1) represents the molar ratio of the content of the element (A) to the total content of molybdenum and the element (A). The lower limit of y is preferably 0.01, more preferably 0.05, even more preferably 0.1, and even more preferably 0.15. Further, y is preferably less than 0.5. Furthermore, the upper limit of y is preferably 0.45, more preferably 0.35, sometimes more preferably 0.25, and sometimes more preferably 0.15.

上記式(1)中のzの下限は、2であってよく、2.2であってもよい。また、zの上限は、4であってよく、3であってもよい。   The lower limit of z in the above formula (1) may be 2 or 2.2. Further, the upper limit of z may be 4, or may be 3.

上記複合酸化物は、実質的に下記式(1−1)又は式(1−2)で表されるものであってもよい。
Li1+2yMo1−y2+2y ・・・ (1−1)
Li1+y Mo1−y2+y ・・・ (1−2)
式(1−1)及び式(1−2)中、yは、式(1)中のyと同義である。
The composite oxide may be substantially represented by the following formula (1-1) or formula (1-2).
Li 1 + 2y Mo 1-y A y O 2 + 2y ... (1-1)
Li 1 + y Mo 1-y A y O 2 + y (1-2)
In formulas (1-1) and (1-2), y has the same meaning as y in formula (1).

上記式(1−1)は、原料としてLiMoOとLiAO(LiPO等)とを1−y:yのモル比で用いることで理論的に得られる。ここで、式(1)と式(1−1)とを比較し、かつ上述のようにリチウム及び酸素は明確に定まるものでないことを踏まえ、式(1)において0.9≦(1+x)/(1+2y)≦1.1かつ0.9≦z/(2+2y)≦1.1であってよい。 The above formula (1-1) is theoretically obtained by using LiMoO 2 and Li 3 AO 4 (Li 3 PO 4, etc.) as raw materials in a molar ratio of 1-y: y. Here, in comparison with the formula (1) and the formula (1-1), and considering that lithium and oxygen are not clearly determined as described above, 0.9 ≦ (1 + x) / in the formula (1) It may be (1 + 2y) ≦ 1.1 and 0.9 ≦ z / (2 + 2y) ≦ 1.1.

上記式(1−2)は、原料としてLiMoOとLiAO(LiCO等)とを1−y:yのモル比で用いることで理論的に得られる。ここで、式(1)と式(1−2)とを比較し、かつ上述のようにリチウム及び酸素は明確に定まるものでないことを踏まえ、式(1)において0.9≦(1+x)/(1+y)≦1.1かつ0.9≦z/(2+y)≦1.1であってよい。 The above formula (1-2) is theoretically obtained by using LiMoO 2 and Li 2 AO 3 (Li 2 CO 3 etc.) as raw materials in a molar ratio of 1-y: y. Here, in comparison with the formula (1) and the formula (1-2), and considering that lithium and oxygen are not clearly determined as described above, 0.9 ≦ (1 + x) / in the formula (1) It may be (1 + y) ≦ 1.1 and 0.9 ≦ z / (2 + y) ≦ 1.1.

上記複合酸化物は、空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造を含むことが好ましい。空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造とは、X線回折図において、空間群Fm−3mに帰属可能なピークを有することをいう。上記複合酸化物は、空間群Fm−3mに帰属する結晶構造を有するものであってよい。但し、充放電の繰り返しによって、結晶構造は維持されない場合がある。従って、充放電を行う前の結晶構造が、上記空間群に帰属するものであることが好ましい。なお、空間群「Fm−3m」における「−3」は3回回反軸の対象要素を表し、本来「3」の上にバー「−」を付して表記すべきものである。上記複合酸化物は、空間群R−3m等、空間群Fm−3m以外の結晶構造を有していてもよい。上記複合酸化物は、複数の結晶構造を有する結晶体であってもよい。当該複合酸化物における空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造の含有比率の下限としては、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましい。この含有比率の上限は、100質量%であってよい。   The complex oxide preferably contains a crystal structure that can be assigned to the space group Fm-3m. The crystal structure that can be assigned to the space group Fm-3m means that it has a peak that can be assigned to the space group Fm-3m in the X-ray diffraction pattern. The composite oxide may have a crystal structure belonging to the space group Fm-3m. However, the crystal structure may not be maintained due to repeated charging and discharging. Therefore, it is preferable that the crystal structure before charging / discharging belongs to the above space group. It should be noted that "-3" in the space group "Fm-3m" represents the target element of the three-fold anti-axis, and should be originally written by adding a bar "-" over "3". The composite oxide may have a crystal structure other than the space group Fm-3m, such as the space group R-3m. The composite oxide may be a crystal body having a plurality of crystal structures. As a minimum of the content rate of the crystal structure which can be assigned to space group Fm-3m in the compound oxide, 5 mass% is preferred, 10 mass% is more preferred, and 20 mass% is still more preferred. The upper limit of this content ratio may be 100% by mass.

複合酸化物のX線回折測定は、X線回折装置(Rigaku社の「MiniFlex II」)を用いた粉末X線回折測定によって、線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとして行う。このとき、回折X線は、厚み30μmのKβフィルターを通り、高速一次元検出器(D/teX Ultra 2)にて検出される。また、サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとする。得られるX線回折データに基づいて、「RIETAN2000」プログラム(F.Izumi and T.Ikeda,Mater.Sci.Forum,198(2000).)を用いたリートベルト解析により、結晶構造を解析することができる。空間群は、総合粉末X線解析ソフトウェア「PDXL」(Rigaku社製)を用いても同じ結果が得られる。   The X-ray diffraction measurement of the composite oxide is carried out by powder X-ray diffraction measurement using an X-ray diffractometer (“MiniFlex II” manufactured by Rigaku Co.) with a CuKα ray as a radiation source, a tube voltage of 30 kV, and a tube current of 15 mA. . At this time, the diffracted X-rays pass through a Kβ filter having a thickness of 30 μm and are detected by a high-speed one-dimensional detector (D / teX Ultra 2). The sampling width is 0.01 °, the scan speed is 5 ° / min, the divergence slit width is 0.625 °, the light receiving slit width is 13 mm (OPEN), and the scattering slit width is 8 mm. Based on the obtained X-ray diffraction data, the crystal structure can be analyzed by Rietveld analysis using the "RIETAN 2000" program (F. Izumi and T. Ikeda, Mater. Sci. Forum, 198 (2000).). it can. For the space group, the same result can be obtained by using the comprehensive powder X-ray analysis software "PDXL" (manufactured by Rigaku).

当該負極活物質は、上記複合酸化物のみから形成されていてもよいが、他の負極活物質が含まれていてもよい。他の負極活物質としては、例えばSi、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;ポリリン酸化合物;黒鉛(グラファイト)、非晶質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料などが挙げられる。また、当該負極活物質においては、例えばリチウム及び元素(A)を含む複合酸化物等が含有されていてもよい。   The negative electrode active material may be formed only from the composite oxide, but may include other negative electrode active materials. Other negative electrode active materials include, for example, metals such as Si and Sn or metalloids; metal oxides such as Si oxide and Sn oxides or metalloid oxides; polyphosphoric acid compounds; graphite, amorphous carbon. Examples thereof include carbon materials such as (graphitizable carbon or non-graphitizable carbon). The negative electrode active material may contain, for example, a composite oxide containing lithium and the element (A).

当該負極活物質における上記複合酸化物の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、70質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。上記複合酸化物の含有率を高めることで、非水電解質蓄電素子の放電容量及び放電容量維持率をより良好なものとすることなどができる。   As a minimum of the content of the above-mentioned compound oxide in the anode active material, 50 mass% is preferred, 70 mass% is more preferred, and 90 mass% is still more preferred. By increasing the content rate of the complex oxide, the discharge capacity and the discharge capacity maintenance rate of the non-aqueous electrolyte storage element can be improved.

<負極活物質の製造方法>
当該負極活物質の製造方法は特に限定されないが、以下の製造方法が好ましい。すなわち、本発明の一実施形態に係る負極活物質の製造方法は、一種又は複数種の酸化物をメカノケミカル法により処理することを備え、上記一種又は複数種の酸化物が、リチウム、モリブデン及び元素(A)を含み、上記元素(A)が、ホウ素、炭素、窒素、フッ素、ケイ素、リン、硫黄、塩素、ガリウム、ヒ素、臭素、テルル、ヨウ素又はこれらの組み合わせである負極活物質の製造方法である。
<Method for producing negative electrode active material>
The manufacturing method of the negative electrode active material is not particularly limited, but the following manufacturing method is preferable. That is, the method for producing a negative electrode active material according to an embodiment of the present invention comprises treating one or more oxides by a mechanochemical method, and the one or more oxides are lithium, molybdenum and Production of a negative electrode active material containing the element (A), wherein the element (A) is boron, carbon, nitrogen, fluorine, silicon, phosphorus, sulfur, chlorine, gallium, arsenic, bromine, tellurium, iodine or a combination thereof. Is the way.

当該製造方法によれば、メカノケミカル法によって所定の元素を含む一種又は複数種の酸化物を処理することにより、リチウム、モリブデン及び元素(A)を含む複合酸化物を得ることができる。なお、当該負極活物質が、上記複合酸化物と他の負極活物質との混合物の場合、例えば、上記処理によって得られた複合酸化物と他の負極活物質とを公知の方法によって混合することによって、混合物としての負極活物質を得ることができる。また、当該製造方法においては、複数種の酸化物の混合比を調整することで、所望する組成比の複合酸化物を得ることができる。   According to this manufacturing method, a composite oxide containing lithium, molybdenum and the element (A) can be obtained by treating one or more kinds of oxides containing a predetermined element by the mechanochemical method. When the negative electrode active material is a mixture of the composite oxide and another negative electrode active material, for example, the composite oxide obtained by the above treatment and another negative electrode active material may be mixed by a known method. Thus, the negative electrode active material as a mixture can be obtained. Moreover, in the said manufacturing method, the composite oxide of a desired composition ratio can be obtained by adjusting the mixing ratio of several types of oxides.

メカノケミカル法(メカノケミカル処理などともいう)とは、メカノケミカル反応を利用した合成法をいう。メカノケミカル反応とは、固体物質の破砕過程での摩擦、圧縮等の機械エネルギーにより局部的に生じる高いエネルギーを利用する結晶化反応、固溶反応、相転移反応等の化学反応をいう。メカノケミカル法を行う装置としては、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミルなどの粉砕・分散機が挙げられる。これらの中でもボールミルが好ましい。   The mechanochemical method (also referred to as mechanochemical treatment) is a synthetic method utilizing mechanochemical reaction. The mechanochemical reaction refers to a chemical reaction such as a crystallization reaction, a solid solution reaction or a phase transition reaction which utilizes high energy locally generated by mechanical energy such as friction and compression in the crushing process of a solid substance. Examples of the apparatus for performing the mechanochemical method include a crushing / dispersing machine such as a ball mill, a bead mill, a vibration mill, a turbo mill, a mechanofusion, and a disc mill. Of these, a ball mill is preferable.

原料となる酸化物としては、リチウムを含む酸化物、モリブデンを含む酸化物及び元素(A)を含む酸化物の3種又はそれ以上の酸化物を用いることもできるが、リチウム及びモリブデンを含む酸化物と、リチウム及び元素(A)を含む酸化物とを用いることが好ましい。モリブデン及び元素(A)を含む酸化物を用いることもできる。なお、複数種の酸化物を用いる場合、これらの複数種の酸化物の全体で、リチウム、モリブデン及び元素(A)が含まれていればよい。   As the raw material oxide, three or more kinds of oxides including an oxide containing lithium, an oxide containing molybdenum and an oxide containing the element (A) can be used, but an oxide containing lithium and molybdenum is used. It is preferable to use a substance and an oxide containing lithium and the element (A). An oxide containing molybdenum and the element (A) can also be used. Note that in the case of using a plurality of kinds of oxides, lithium, molybdenum, and the element (A) may be contained as a whole in the plurality of kinds of oxides.

リチウム及びモリブデンを含む酸化物としては、LiMoO、LiMoO、LiMoO等を挙げることができる。なかでも、LiMoOが好ましい。 Examples of oxides containing lithium and molybdenum include LiMoO 2 , Li 2 MoO 3 , and Li 4 MoO 5 . Of these, LiMoO 2 is preferable.

リチウム及び元素(A)を含む酸化物としては、LiBO2、LiBO、LiCO、LiNO、LiSiO、LiPO、LiSO、LiGaO、LiGaO、LiTeO、LiTeO、LiTeO、LiClO、LiClO、LiBrO、LiBrO、LiIO、LiAsO、LiAsO等を挙げることができる。 Examples of the oxide containing lithium and the element (A) include LiBO 2, Li 3 BO 3 , Li 2 CO 3 , LiNO 3 , Li 4 SiO 4 , Li 3 PO 4 , Li 2 SO 4 , LiGaO 2 , and Li 5 GaO. 4 , Li 2 TeO 3 , Li 4 TeO 5 , Li 6 TeO 6 , LiClO 2 , LiClO 3 , LiBrO 2 , LiBrO 3 , LiIO 3 , LiAsO 3 , Li 3 AsO 4 and the like can be mentioned.

モリブデン及び元素(A)を含む酸化物としては、MoOF、MoO2.40.6等を挙げることができる。 Examples of the oxide containing molybdenum and the element (A) include MoOF 4 and MoO 2.4 F 0.6 .

なお、当該製造方法においては、リチウム、モリブデン及び元素(A)を含む一種の酸化物をメカノケミカル法により処理してもよい。このようなリチウム、モリブデン及び元素(A)を含む酸化物は、例えば上述した複数種の酸化物を焼成法等の公知の方法で処理することによって得ることができる。   Note that in the manufacturing method, a kind of oxide containing lithium, molybdenum, and the element (A) may be treated by a mechanochemical method. Such an oxide containing lithium, molybdenum and the element (A) can be obtained, for example, by treating the above-mentioned plural kinds of oxides by a known method such as a firing method.

原料となるこれらの酸化物は、通常、粉末状であり、この粉末状の酸化物がメカノケミカル法による処理に供せられる。この処理は、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下又は活性ガス雰囲気下で行うことができるが、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。このような処理を経て得られる複合酸化物は、通常、粉末状である。   These raw material oxides are usually powdery, and the powdery oxide is subjected to treatment by the mechanochemical method. This treatment can be carried out in an inert gas atmosphere such as argon or in an active gas atmosphere, but it is preferably carried out in an inert gas atmosphere. The composite oxide obtained through such treatment is usually in powder form.

<負極>
本発明の一実施形態に係る負極は、当該負極活物質を有する非水電解質蓄電素子用の負極である。
<Negative electrode>
A negative electrode according to an embodiment of the present invention is a negative electrode for a non-aqueous electrolyte power storage device having the negative electrode active material.

本発明の一実施形態に係る負極は、負極基材、及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極合材層を有する。   A negative electrode according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode base material and a negative electrode composite material layer disposed on the negative electrode base material directly or via an intermediate layer.

上記負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。また、負極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。   The negative electrode base material has conductivity. As the material of the negative electrode base material, a metal such as copper, nickel, stainless steel, nickel plated steel or an alloy thereof is used, and copper or a copper alloy is preferable. In addition, examples of the form of forming the negative electrode base material include a foil and a vapor deposition film, and the foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, copper foil is preferable as the negative electrode base material. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

上記中間層は、負極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで負極基材と負極合材層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダ及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が10Ω・cm超であることを意味する。 The intermediate layer is a coating layer on the surface of the negative electrode base material, and contains conductive particles such as carbon particles to reduce the contact resistance between the negative electrode base material and the negative electrode mixture layer. The structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed of, for example, a composition containing a resin binder and conductive particles. It should be noted that having “conductivity” means having a volume resistivity of 10 7 Ω · cm or less measured according to JIS-H-0505 (1975), and “non-conductivity”. Means that the above volume resistivity is more than 10 7 Ω · cm.

上記負極合材層は、当該負極活物質を含有するいわゆる負極合材から形成される層である。この負極合材は、必要に応じて、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含むことができる。上記負極合材層は、負極合材のスラリーを塗工することなどによって形成される。   The negative electrode mixture layer is a layer formed of a so-called negative electrode mixture material containing the negative electrode active material. The negative electrode mixture may contain an optional component such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, if necessary. The negative electrode mixture layer is formed by applying a slurry of the negative electrode mixture or the like.

上記負極合材層(負極合材)における当該負極活物質の含有量の下限としては、例えば50質量%であり、60質量%が好ましい。一方、この含有量の上限としては、例えば95質量%であってよく、90質量%であってもよい。   The lower limit of the content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer (negative electrode mixture) is, for example, 50% by mass, and preferably 60% by mass. On the other hand, the upper limit of this content may be, for example, 95% by mass or 90% by mass.

上記導電剤としては、蓄電素子性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられ、アセチレンブラックが好ましい。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。   The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect the performance of the electricity storage device. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, carbon black such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black, metal, conductive ceramics, and the like, and acetylene black is preferable. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fibrous shapes.

上記バインダ(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。   Examples of the binder (binder) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), Examples include elastomers such as sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR), and fluororubber; and polysaccharide polymers.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。   Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and methyl cellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate the functional group by methylation or the like in advance.

上記フィラーとしては、蓄電素子性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる。   The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect the performance of the electricity storage device. Examples of the main component of the filler include polyolefin such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass and the like.

<非水電解質蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。以下、非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に非水電解質が充填される。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知のアルミニウムケース、樹脂ケース等を用いることができる。
<Non-aqueous electrolyte storage element>
A nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of the non-aqueous electrolyte storage element. The positive electrode and the negative electrode usually form an electrode body which is alternately superposed by stacking or winding via a separator. This electrode body is housed in a case, and the case is filled with a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Further, as the case, a known aluminum case, resin case or the like which is usually used as a case of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used.

(正極)
上記正極は、正極基材、及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極合材層を有する。上記中間層は負極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode mixture layer arranged on the positive electrode base material directly or via an intermediate layer. The intermediate layer can have the same structure as the intermediate layer of the negative electrode.

上記正極基材は、導電性を有する。基材の材質としては、アルミニウム、銅、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。   The positive electrode base material has conductivity. As the material of the base material, metals such as aluminum, copper, titanium, tantalum, and stainless steel or alloys thereof are used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the viewpoint of balance between potential resistance, high conductivity, and cost. In addition, examples of the form of forming the positive electrode substrate include a foil and a vapor deposition film, and the foil is preferable from the viewpoint of cost. That is, aluminum foil is preferable as the positive electrode substrate.

上記正極合材層は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極合材層を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上述した負極合材層と同様のものを用いることができる。   The positive electrode composite material layer is formed of a so-called positive electrode composite material containing a positive electrode active material. Further, the positive electrode mixture forming the positive electrode mixture layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary. As the optional components such as the conductive agent, the binder, the thickener, and the filler, those similar to the above-mentioned negative electrode mixture layer can be used.

正極活物質としては、非水電解質蓄電素子の正極活物質として従来公知のものが用いられる。具体的な正極活物質としては、例えばLiMO(Mは、Mo以外の少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα―NaFeO型結晶構造を有するLiCoO,LiNiO,LiMnO,LiNiαCo(1−α),LiNiαMnβCo(1−α−β)等、スピネル型結晶構造を有するLiMn,LiNiαMn(2−α)等)、LiM’(XO(M’は、Mo以外の少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO,LiMnPO,LiNiPO,LiCoPO,Li(PO,LiMnSiO,LiCoPOF等)が挙げられる。 As the positive electrode active material, a conventionally known positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte storage element is used. As a specific positive electrode active material, for example, a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal other than Mo) (Li x having a layered α-NaFeO 2 type crystal structure) CoO 2, Li x NiO 2, Li x MnO 3, Li x Ni α Co (1-α) O 2, Li x Ni α Mn β Co (1-α-β) O 2 or the like, having a spinel type crystal structure Li x Mn 2 O 4, Li x Ni α Mn (2-α) O 4 , etc.), Li w M 'x ( XO y) z (M' represents at least one transition metal other than Mo, X is For example, polyanion compounds represented by P, Si, B, V, etc. (LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoP). O 4 F and the like).

(負極)
上記負極としては、本発明の一実施形態に係る負極が用いられる。当該負極の詳細は上述した通りである。
(Negative electrode)
The negative electrode according to the embodiment of the present invention is used as the negative electrode. The details of the negative electrode are as described above.

(セパレータ)
上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
(Separator)
As the material of the separator, for example, woven cloth, non-woven cloth, porous resin film or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of the non-aqueous electrolyte. As the main component of the separator, polyolefin such as polyethylene or polypropylene is preferable from the viewpoint of strength, and polyimide or aramid is preferable from the viewpoint of resistance to oxidative decomposition. Further, these resins may be combined.

なお、セパレータと電極(通常、正極)との間に、無機層が配設されていても良い。この無機層は、耐熱層等とも呼ばれる多孔質の層である。また、多孔質樹脂フィルムの一方の面に無機層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記無機層は、通常、無機粒子及びバインダとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。   An inorganic layer may be arranged between the separator and the electrode (usually the positive electrode). This inorganic layer is a porous layer also called a heat resistant layer or the like. A separator having an inorganic layer formed on one surface of the porous resin film can also be used. The inorganic layer is usually composed of inorganic particles and a binder, and may contain other components.

(非水電解質)
上記非水電解質としては、非水電解質蓄電素子(二次電池)に通常用いられる公知の電解質が使用できる。上記非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
As the above-mentioned non-aqueous electrolyte, a known electrolyte usually used for non-aqueous electrolyte storage elements (secondary batteries) can be used. The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.

上記非水溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネートなどを挙げることができる。   Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC) and butylene carbonate (BC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) and the like. A chain carbonate etc. can be mentioned.

電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。 Examples of the electrolyte salt include a lithium salt, a sodium salt, a potassium salt, a magnesium salt, an onium salt and the like, and a lithium salt is preferable. Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , and LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO. 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9), LiC (SO 2 CF 3) 3, LiC (SO 2 C 2 F 5) 3 fluorinated hydrocarbon group, Examples thereof include a lithium salt having

非水電解質として、常温溶融塩、イオン液体、ポリマー固体電解質などを用いることもできる。   As the non-aqueous electrolyte, a room temperature molten salt, an ionic liquid, a polymer solid electrolyte, or the like can also be used.

当該非水電解質蓄電素子は、本発明の一実施形態に係る負極を用いることによって製造することができる。当該製造方法は、例えば、正極を作製する工程、負極を作製する工程、非水電解質を調製する工程、正極及び負極を、セパレータを介して積層又は巻回することにより交互に重畳された電極体を形成する工程、正極及び負極(電極体)をケースに収容する工程、並びに上記ケースに上記非水電解質を注入する工程を備える。注入後、注入口を封止することにより非水電解質蓄電素子を得ることができる。   The non-aqueous electrolyte storage element can be manufactured by using the negative electrode according to the embodiment of the present invention. The manufacturing method is, for example, a step of manufacturing a positive electrode, a step of manufacturing a negative electrode, a step of preparing a non-aqueous electrolyte, a positive electrode and a negative electrode, the electrode body which is alternately superposed by laminating or winding via a separator. And a step of housing the positive electrode and the negative electrode (electrode body) in a case, and a step of injecting the nonaqueous electrolyte into the case. After the injection, the injection port is sealed to obtain the nonaqueous electrolyte storage element.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、上記負極において、中間層を設けなくてもよく、負極合材は明確な層を形成していなくてもよい。例えば上記負極は、メッシュ状の負極基材に負極合材が担持された構造などであってもよい。また、上記実施の形態においては、非水電解質蓄電素子が二次電池である形態を中心に説明したが、その他の非水電解質蓄電素子であってもよい。その他の非水電解質蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various modified and improved modes in addition to the above modes. For example, in the above negative electrode, the intermediate layer may not be provided, and the negative electrode mixture may not form a clear layer. For example, the negative electrode may have a structure in which a negative electrode mixture is carried on a mesh-shaped negative electrode base material. Further, in the above-mentioned embodiment, the non-aqueous electrolyte power storage element is mainly described as a secondary battery, but other non-aqueous electrolyte power storage elements may be used. Examples of other non-aqueous electrolyte storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

図1に、当該非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質蓄電素子(二次電池)1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質蓄電素子1は、電極体2が容器(ケース)3に収納されている。電極体2は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a rectangular nonaqueous electrolyte storage element (secondary battery) 1 that is an embodiment of the nonaqueous electrolyte storage element. It should be noted that the figure is a perspective view of the inside of the container. In the nonaqueous electrolyte storage element 1 shown in FIG. 1, the electrode body 2 is housed in a container (case) 3. The electrode body 2 is formed by winding a positive electrode including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative electrode active material with a separator interposed therebetween. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4 ', and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5'.

当該非水電解質蓄電素子(二次電池)の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の非水電解質蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質蓄電素子1を備えている。上記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。   The configuration of the non-aqueous electrolyte storage element (secondary battery) is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a rectangular battery (rectangular battery), and a flat battery. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above non-aqueous electrolyte power storage elements. An embodiment of the power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of nonaqueous electrolyte power storage elements 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for vehicles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV).

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[合成例1(比較例1)](リチウムモリブデン複合酸化物の合成)
炭酸リチウム(LiCO)(ナカライテスク社製)、三酸化モリブデン(MoO)(高純度化学社製)、及び還元剤としてのアセチレンブラックを、Li:Mo:Cのモル比が4:4:3となるように秤取した。これらを直径5mmのジルコニア製ボールが90g(約250個)入った内容積80mLのジルコニア製ポットに投入し、蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数120rpmで9分混合した後に1分間の休止を入れる操作を計6回繰り返した。次いで、蓋をあけて、ポット内の混合物を薬さじでかき混ぜ、再度、公転回転数120rpmで9分混合した後に1分間の休止を入れる操作を計2回繰り返した。次いで、この混合粉体を容量30mLのアルミナ製るつぼ(型番:1−7745−07)に載置し、このるつぼを卓上真空・ガス置換炉(デンケン・ハイデンタル社の「KDF75」)に設置した。次いで、窒素気流中、常圧下、常温から1000℃まで10時間かけて一定(constant)の昇温速度で昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然放冷した。このようにして、組成式LiMoOで表されるリチウムモリブデン複合酸化物を作製した。
[Synthesis Example 1 (Comparative Example 1)] (Synthesis of lithium molybdenum composite oxide)
Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.), molybdenum trioxide (MoO 3 ) (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.), and acetylene black as a reducing agent were used, and the molar ratio of Li: Mo: C was 4 :. It was weighed so as to be 4: 3. These were put into a zirconia pot having an inner volume of 80 mL containing 90 g (about 250 pieces) of zirconia balls having a diameter of 5 mm, and the lid was covered. This was set in a planetary ball mill ("pulverisette 5" manufactured by FRITSCH), mixed at a revolution speed of 120 rpm for 9 minutes, and then allowed to rest for 1 minute, which was repeated 6 times in total. Then, the operation of opening the lid, stirring the mixture in the pot with a spoon, mixing again for 9 minutes at the revolution speed of 120 rpm, and then putting a pause for 1 minute was repeated twice in total. Next, this mixed powder was placed in an alumina crucible (model number: 1-7745-07) having a volume of 30 mL, and this crucible was installed in a tabletop vacuum / gas displacement furnace (“KDF75” manufactured by Denken Hydental Co., Ltd.). . Then, the temperature was raised from room temperature to 1000 ° C. under normal pressure in a nitrogen stream at a constant heating rate over 10 hours, and the temperature was maintained for 4 hours and then naturally cooled to room temperature. In this way, a lithium molybdenum composite oxide represented by the composition formula LiMoO 2 was produced.

[実施例1〜4](リチウムモリブデンリン複合酸化物の合成)
合成例1にて得られたリチウムモリブデン複合酸化物及びリン酸リチウム(LiPO)(ナカライテスク社製)をMo:Pのモル比が90:10(実施例1)、80:20(実施例2)、70:30(実施例3)、及び60:40(実施例4)となるように、かつこれらの酸化物の合計の質量がそれぞれ約4.5gとなるように秤取した。これらを直径5mmのタングステンカーバイド製ボールが250g(約250個)入った内容積80mLのタングステンカーバイド製ポットに投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数400rpmで12分混合した後に3分間の休止を入れる操作を計16回繰り返した。このようにして、組成式(1−y)LiMoO−yLiPO、すなわちLi1+2yMo1−y2+2y(y=0.1、0.2、0.3、0.4)で表されるリチウムモリブデンリン複合酸化物を作製した。
[Examples 1 to 4] (Synthesis of lithium molybdenum phosphorus composite oxide)
The lithium molybdenum composite oxide obtained in Synthesis Example 1 and lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) were used in a Mo: P molar ratio of 90:10 (Example 1) and 80:20 (Example 1). Example 2), 70:30 (Example 3), and 60:40 (Example 4), and the total weight of these oxides was about 4.5 g each. . These were placed in a tungsten carbide pot having an internal volume of 80 mL containing 250 g (about 250) of tungsten carbide balls having a diameter of 5 mm, and the lid was capped in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a planetary ball mill (“pulverisette 5” manufactured by FRITSCH), mixed for 12 minutes at a revolution speed of 400 rpm, and then a pause for 3 minutes was repeated 16 times in total. In this way, the composition formula (1-y) LiMoO 2 -yLi 3 PO 4 , that is, Li 1 + 2y Mo 1-y P y O 2 + 2y (y = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) A lithium molybdenum phosphorus composite oxide represented by

[実施例5](リチウムモリブデン炭素複合酸化物の合成)
合成例1にて得られたリチウムモリブデン複合酸化物及び炭酸リチウム(LiCO)(ナカライテスク社製)をMo:Cのモル比が80:20となるように秤取したことを除いては、実施例1と同様の方法で、組成式0.8LiMoO−0.2LiCO、すなわちLi1.2Mo0.80.22.2で表されるリチウムモリブデン炭素複合酸化物を作製した。
[Example 5] (Synthesis of lithium molybdenum carbon composite oxide)
Except that the lithium molybdenum composite oxide obtained in Synthesis Example 1 and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) were weighed so that the molar ratio of Mo: C was 80:20. Is a lithium molybdenum carbon composite represented by the composition formula 0.8LiMoO 2 -0.2Li 2 CO 3 , that is, Li 1.2 Mo 0.8 C 0.2 O 2.2 , in the same manner as in Example 1. An oxide was prepared.

[比較例2](リチウムモリブデン複合酸化物の合成)
Mo:Pのモル比を100:0とし、これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数400rpmで12分混合した後に3分間の休止を入れる操作を8回繰り返したことを除いては、実施例1と同様の方法で組成式LiMoOで表されるリチウムモリブデン複合酸化物を作製した。
[Comparative Example 2] (Synthesis of lithium molybdenum composite oxide)
The Mo: P molar ratio was set to 100: 0, and this was set in a planetary ball mill ("pulverisette 5" manufactured by FRITSCH), mixed for 12 minutes at a revolution speed of 400 rpm, and then allowed to rest for 3 minutes 8 times. A lithium-molybdenum composite oxide represented by the composition formula LiMoO 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the steps were repeated.

[比較例3]
三酸化モリブデン(MoO)(高純度化学社製)を準備した。
[Comparative Example 3]
Molybdenum trioxide (MoO 3 ) (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.) was prepared.

[比較例4](LiMo17の合成)
三酸化モリブデン(MoO)(高純度化学社製)及び炭酸リチウム(LiCO)(ナカライテスク社製)をLi:Moのモル比が4:5になるように秤量したこと、空気気流中、常圧下、常温から500℃まで10時間かけて一定(constant)の昇温速度で昇温し、500℃で52時間保持したことを除いては、合成例1と同様の手順で、組成式LiMo17で表されるリチウムモリブデン複合酸化物を作製した。
[Comparative Example 4] (Synthesis of Li 4 Mo 5 O 17 )
Molybdenum trioxide (MoO 3 ) (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) were weighed so that the molar ratio of Li: Mo was 4: 5. The composition was the same as in Synthesis Example 1, except that the temperature was raised from room temperature to 500 ° C. under normal pressure at a constant rate over 10 hours at a constant rate, and the temperature was kept at 500 ° C. for 52 hours. A lithium molybdenum composite oxide represented by the formula Li 4 Mo 5 O 17 was prepared.

[比較例5](LiMoOの合成)
三酸化モリブデン(MoO)(高純度化学社製)及び炭酸リチウム(LiCO)(ナカライテスク社製)をLi:Moのモル比が2:1になるように秤量したこと、空気気流中、常圧下、常温から600℃まで10時間かけて一定(constant)の昇温速度で昇温し、600℃で4時間保持したことを除いては、合成例1と同様の手順で、組成式LiMoOで表されるリチウムモリブデン複合酸化物を作製した。
[Comparative Example 5] (Synthesis of Li 2 MoO 4 )
Molybdenum trioxide (MoO 3 ) (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) were weighed so that the molar ratio of Li: Mo was 2: 1. The composition was the same as in Synthesis Example 1 except that the temperature was raised from room temperature to 600 ° C. under normal pressure at a constant rate over 10 hours at a constant rate, and the temperature was kept at 600 ° C. for 4 hours. A lithium molybdenum composite oxide represented by the formula Li 2 MoO 4 was produced.

[比較例6](リン酸リチウム)
Mo:Pのモル比を0:100としたこと、すなわちリン酸リチウム(LiPO)のみを原料として用いたこと除いては、実施例1と同様の方法の処理を行った。
[Comparative Example 6] (lithium phosphate)
A treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the Mo: P molar ratio was set to 0: 100, that is, only lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) was used as a raw material.

[合成例2](リチウムゲルマニウム複合酸化物の合成)
炭酸リチウム(LiCO)(ナカライテスク社製)及び酸化ゲルマニウム(GeO)(高純度化学社製)を、Li:Geのモル比が2:1となるように秤取した。これらを直径5mmのジルコニア製ボールが90g(約250個)入った内容積80mLのジルコニア製ポットに投入した。このポットにさらにエタノール10mLを投入し、蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数300rpmで9分混合した後に1分間の休止を入れる操作を計6回繰り返した。この混合物を80℃の乾燥機で3時間以上乾燥し、混合粉体を得た。この混合粉体を容量30mLのアルミナ製るつぼ(型番:1−7745−07)に載置し、このるつぼを卓上真空・ガス置換炉(デンケン・ハイデンタル社の「KDF75」)に設置した。次いで、空気気流中、常圧下、10時間で常温から950℃まで昇温し、この温度で4時間保持した後、室温まで自然放冷した。このようにして、組成式LiGeOで表されるリチウムゲルマニウム複合酸化物を作製した。
[Synthesis Example 2] (Synthesis of lithium germanium composite oxide)
Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) and germanium oxide (GeO 2 ) (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.) were weighed out so that the molar ratio of Li: Ge was 2: 1. These were put into a zirconia pot having an inner volume of 80 mL containing 90 g (about 250 pieces) of zirconia balls having a diameter of 5 mm. 10 mL of ethanol was further added to this pot, and the pot was covered. This was set in a planetary ball mill ("pulverisette 5" manufactured by FRITSCH), mixed at a revolution speed of 300 rpm for 9 minutes, and then allowed to rest for 1 minute, which was repeated 6 times in total. This mixture was dried at 80 ° C. for 3 hours or more to obtain a mixed powder. This mixed powder was placed in an alumina crucible (model number: 1-7745-07) having a volume of 30 mL, and the crucible was installed in a tabletop vacuum / gas displacement furnace (“KDF75” manufactured by Denken Hydental Co., Ltd.). Then, the temperature was raised from room temperature to 950 ° C. in normal time in an air stream for 10 hours, and the temperature was maintained at this temperature for 4 hours, and then naturally cooled to room temperature. In this way, a lithium germanium composite oxide represented by the composition formula Li 2 GeO 3 was prepared.

[比較例7](リチウムモリブデンゲルマニウム複合酸化物の合成)
合成例1にて得られたリチウムモリブデン複合酸化物及び合成例2にて得られたリチウムゲルマニウム複合酸化物をMo:Geのモル比が80:20となるように秤取したことを除いては、実施例1と同様の方法で、組成式0.8LiMoO−0.2LiGeO、すなわちLi1.2Mo0.8Ge0.22.2で表されるリチウムモリブデンゲルマニウム複合酸化物を作製した。
[Comparative Example 7] (Synthesis of lithium molybdenum germanium composite oxide)
Except that the lithium molybdenum composite oxide obtained in Synthesis Example 1 and the lithium germanium composite oxide obtained in Synthesis Example 2 were weighed so that the molar ratio of Mo: Ge was 80:20. In the same manner as in Example 1, lithium molybdenum germanium composite oxide represented by the composition formula 0.8LiMoO 2 -0.2Li 2 GeO 3 , that is, Li 1.2 Mo 0.8 Ge 0.2 O 2.2. The thing was made.

[複合酸化物の解析]
実施例1〜5及び比較例1〜7で得られた複合酸化物について、以下の方法にて解析を行った。X線回折装置(Rigaku社の「MiniFlex II」)を用いて粉末X線回折測定を行った。線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとし、回折X線は厚み30μmのKβフィルターを通し高速一次元検出器(型番:D/teX Ultra 2)にて検出した。サンプリング幅は0.01°、スキャンスピードは5°/min、発散スリット幅は0.625°、受光スリット幅は13mm(OPEN)、散乱スリット幅は8mmとした。実施例1〜4及び比較例2、6の複合酸化物のX線回折図を図3に示す。また、実施例5及び比較例7の複合酸化物のX線回折図を図4に示す。得られたX線回折データについて、上記「RIETAN2000」プログラムを用いてリートベルト解析を実施した。
[Analysis of complex oxides]
The composite oxides obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 were analyzed by the following method. Powder X-ray diffraction measurement was performed using an X-ray diffractometer (“MiniFlex II” manufactured by Rigaku). The radiation source was CuKα rays, the tube voltage was 30 kV, the tube current was 15 mA, and the diffracted X-rays were detected by a high-speed one-dimensional detector (model number: D / teX Ultra 2) through a Kβ filter having a thickness of 30 μm. The sampling width was 0.01 °, the scan speed was 5 ° / min, the divergence slit width was 0.625 °, the light receiving slit width was 13 mm (OPEN), and the scattering slit width was 8 mm. The X-ray diffraction patterns of the composite oxides of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 2 and 6 are shown in FIG. Moreover, the X-ray diffraction pattern of the composite oxides of Example 5 and Comparative Example 7 is shown in FIG. The obtained X-ray diffraction data was subjected to Rietveld analysis using the "RIETAN 2000" program.

実施例1の複合酸化物のリートベルト解析の際、プロファイルを表す関数としてピアソンVII関数を用い、表1に示すようなNaCl型の結晶構造モデルを用いた。精密化された結晶構造モデルを表1に、計算値、実測値、及びこれらの差を表すグラフを図5に示す。表1に示す結晶構造モデルにより、図5に示すように計算値と実測値の差が十分に小さくなった。また、信頼度因子はそれぞれRwp=4.73%、RI=1.55%、RF=0.82%であり、計算値と実測値の差が十分に小さいことが示された。これらの結果から、表1に示す結晶構造モデルが適当であると推測した。   In the Rietveld analysis of the composite oxide of Example 1, the Pearson VII function was used as the function representing the profile, and the NaCl-type crystal structure model as shown in Table 1 was used. The refined crystal structure model is shown in Table 1, and the calculated value, the measured value, and a graph showing the difference therebetween are shown in FIG. The crystal structure model shown in Table 1 sufficiently reduced the difference between the calculated value and the actually measured value as shown in FIG. Further, the reliability factors are Rwp = 4.73%, RI = 1.55%, and RF = 0.82%, respectively, which shows that the difference between the calculated value and the actually measured value is sufficiently small. From these results, it was assumed that the crystal structure model shown in Table 1 was appropriate.

Figure 0006680249
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実施例2、3の各複合酸化物のリートベルト解析の際、プロファイルを表す関数としてピアソンVII関数を用い、表2に示すようなα−NaFeO型の結晶構造モデル(第一相)及びNaCl型の結晶構造モデル(第二相)の2相が共存したモデルを用いた。一例として、実施例2のリチウムモリブデンリン酸化物のリートベルト解析の結果、精密化された結晶構造モデルを表2に、計算値、実測値、及びこれらの差を表すグラフを図6に示す。表2に示す結晶構造モデルにより、図6に示すように計算値と実測値の差が十分に小さくなった。また、信頼度因子はそれぞれRwp=4.84%、第一相のRI=1.14%、RF=0.68%、第二相のRI=1.54%、RF=0.82%であり、計算値と実測値の差が十分に小さいことが示された。これらの結果から、表2に示す結晶構造モデルが適当であると推測した。 In the Rietveld analysis of each of the composite oxides of Examples 2 and 3, the Pearson VII function was used as a function representing the profile, and α-NaFeO 2 type crystal structure model (first phase) and NaCl as shown in Table 2 were used. The two-phase crystal structure model (second phase) coexisting model was used. As an example, Table 2 shows a refined crystal structure model as a result of Rietveld analysis of the lithium molybdenum phosphorous oxide of Example 2, and FIG. 6 shows a calculated value, an actually measured value, and a graph showing the difference therebetween. With the crystal structure model shown in Table 2, the difference between the calculated value and the actually measured value was sufficiently small as shown in FIG. The reliability factors are Rwp = 4.84%, first phase RI = 1.14%, RF = 0.68%, second phase RI = 1.54%, RF = 0.82%, respectively. Yes, it was shown that the difference between the calculated value and the measured value was sufficiently small. From these results, it was assumed that the crystal structure model shown in Table 2 was appropriate.

Figure 0006680249
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また、実施例2の複合酸化物のリートベルト解析を上記と異なるモデルを用いて実施した。プロファイルを表す関数としてピアソンVII関数を用い、表3に示すようなα−NaFeO型の結晶構造モデルの1相のみのモデルを用いた。精密化された結晶構造モデルを表3に、計算値、実測値、及びこれらの差を表すグラフを図7に示す。信頼度因子はRwp=5.67%であり、前記の結果Rwp=4.84%よりも悪い値となった。これは、特に38°付近、64°付近のピークのフィッティングが悪いことが原因であると考えられる。これらのピークは、空間群Fm−3m(NaCl型構造)の回折指数111、220のピークとしてフィッティングが可能である。以上より、表2に示すようなα−NaFeO型の結晶構造モデル(第一相)及びNaCl型の結晶構造モデル(第二相)の2相が共存したモデルがより妥当であることが示された。 Further, the Rietveld analysis of the composite oxide of Example 2 was performed using a model different from the above. A Pearson VII function was used as a function for expressing the profile, and a model of only one phase of the α-NaFeO 2 type crystal structure model as shown in Table 3 was used. The refined crystal structure model is shown in Table 3, and the calculated value, the measured value, and a graph showing the difference therebetween are shown in FIG. 7. The reliability factor was Rwp = 5.67%, which was worse than the above result Rwp = 4.84%. It is considered that this is due to poor fitting of the peaks near 38 ° and 64 °. These peaks can be fitted as peaks of the diffraction indices 111 and 220 of the space group Fm-3m (NaCl type structure). From the above, it is shown that a model in which two phases of α-NaFeO 2 type crystal structure model (first phase) and NaCl type crystal structure model (second phase) coexist as shown in Table 2 is more appropriate. Was done.

Figure 0006680249
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実施例5の複合酸化物のリートベルト解析の際、プロファイルを表す関数としてピアソンVII関数を用い、表4に示すようなα−NaFeO型の結晶構造モデル(第一相)及びNaCl型の結晶構造モデル(第二相)の2相が共存したモデルを用いた。実施例5に係るリチウムモリブデン炭素酸化物のリートベルト解析の結果、精密化された結晶構造モデルを表4に、計算値、実測値、及びこれらの差を表すグラフを図8に示す。表4に示す結晶構造モデルにより、図8に示すように計算値と実測値の差が十分に小さくなった。また、信頼度因子はそれぞれRwp=4.75%、第一相のRI=1.12%、RF=0.61%、第二相のRI=1.05%、RF=0.61%であり、計算値と実測値の差が十分に小さいことが示された。これらの結果から、表4に示す結晶構造モデルが適当であると推測した。 In the Rietveld analysis of the complex oxide of Example 5, the Pearson VII function was used as a function representing the profile, and α-NaFeO 2 type crystal structure model (first phase) and NaCl type crystal as shown in Table 4 were used. A model in which two phases of the structural model (second phase) coexist was used. As a result of Rietveld analysis of the lithium molybdenum carbon oxide according to Example 5, Table 4 shows a refined crystal structure model, and FIG. 8 shows a calculated value, an actually measured value, and a graph showing the difference therebetween. With the crystal structure model shown in Table 4, the difference between the calculated value and the actually measured value was sufficiently small as shown in FIG. The reliability factors are Rwp = 4.75%, first phase RI = 1.12%, RF = 0.61%, second phase RI = 1.05%, RF = 0.61%, respectively. Yes, it was shown that the difference between the calculated value and the measured value was sufficiently small. From these results, it was assumed that the crystal structure model shown in Table 4 was appropriate.

Figure 0006680249
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詳述した上記実施例1、2及び5の他、実施例及び比較例の各複合酸化物の解析の結果、帰属可能な空間群は以下のとおりである。
・実施例1及び比較例2、7:空間群Fm−3m
・実施例2、5:空間群R−3m及び空間群Fm−3m(2相共存)
・実施例3、4:空間群R−3m、空間群Fm−3m及びLiPO(3相共存)
・比較例1:空間群C2/m又はR−3m
・比較例3:MoO(PDF番号00−000−1672)
・比較例4:LiMo17(PDF番号01−088−1122)
・比較例5:LiMoO(PDF番号00−012−0763)
・比較例6:LiPO(PDF番号00−025−1030)
As a result of the analysis of the complex oxides of Examples and Comparative Examples other than the above-described Examples 1, 2 and 5, which are described in detail, the assignable space groups are as follows.
-Example 1 and comparative examples 2 and 7: Space group Fm-3m
-Examples 2 and 5: Space group R-3m and space group Fm-3m (two-phase coexistence)
- Examples 3 and 4: space group R-3m, space group Fm-3m and Li 3 PO 4 (3-phase coexisting)
Comparative Example 1: Space group C2 / m or R-3m
Comparative Example 3: MoO 3 (PDF No. 00-000-1672)
Comparative Example 4: Li 4 Mo 5 O 17 (PDF No. 01-088-1122)
Comparative Example 5: Li 2 MoO 4 (PDF No. 00-012-0763)
Comparative Example 6: Li 3 PO 4 (PDF number 00-025-1030)

以上の解析より、実施例1〜5及び比較例2、7は、上記遊星型ボールミルによる処理の過程でメカノケミカル反応が進行したことが判明した。一方で、比較例6は、上記遊星型ボールミルによる処理の過程でメカノケミカル反応は進行せず、粒子が粉砕したのみであった。   From the above analysis, it was found that in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 2 and 7, the mechanochemical reaction proceeded in the course of the treatment by the planetary ball mill. On the other hand, in Comparative Example 6, the mechanochemical reaction did not proceed during the process of the planetary ball mill, and the particles were only crushed.

[非水電解質蓄電素子(試験電池)の作製]
実施例1〜4、6及び比較例6、7で得られた各複合酸化物を負極活物質として用い、以下の要領で負極を作製した。合成した各複合酸化物の粉末2.275gとアセチレンブラック(AB)0.700gとをそれぞれ秤取した。これらを直径5mmのジルコニア製ボールが90g(約250個)入った内容積80mLのジルコニア製ポットに投入した。このポットにさらにアセトン10mLを投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数300rpmで12分混合した後に3分間の休止を入れる操作を計48回繰り返した。この混合物を乾燥機で75℃で3時間以上乾燥し、混合粉体を調製した。この混合粉体2.04g、PVDFの12質量%N−メチルピロリドン(NMP)溶液及びNMPを所定のプラスチック容器に入れ、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを撹拌脱泡装置(シンキー社の「あわとり練太郎」(商品名))にセットし、2000rpmで十分に混練することで、N−メチルピロリドン(NMP)を分散媒とするスラリーを調整した。スラリー中の負極活物質、AB及びPVDFの質量比は65:20:15である。このスラリーを厚さ20μmの銅箔基材の片面に塗布した。これを80℃のホットプレート上で60分乾燥して分散媒を蒸発させた後、ロールプレスを行うことで負極を得た。
[Preparation of non-aqueous electrolyte storage element (test battery)]
Using each of the composite oxides obtained in Examples 1 to 4 and 6 and Comparative Examples 6 and 7 as a negative electrode active material, a negative electrode was produced in the following manner. 2.275 g of each synthesized composite oxide powder and 0.700 g of acetylene black (AB) were weighed. These were put into a zirconia pot having an inner volume of 80 mL containing 90 g (about 250 pieces) of zirconia balls having a diameter of 5 mm. 10 mL of acetone was further added to this pot, and the pot was capped in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set on a planetary ball mill (“pulverisette 5” manufactured by FRITSCH), mixed for 12 minutes at an orbital rotation speed of 300 rpm, and then put into a pause for 3 minutes, which was repeated 48 times in total. This mixture was dried with a dryer at 75 ° C. for 3 hours or more to prepare a mixed powder. 2.04 g of this mixed powder, a 12 mass% N-methylpyrrolidone (NMP) solution of PVDF, and NMP were placed in a predetermined plastic container, and the container was capped in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a stirring and defoaming device (“Awatori Kentaro” (trade name) manufactured by Shinky Co., Ltd.) and sufficiently kneaded at 2000 rpm to prepare a slurry containing N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium. . The mass ratio of the negative electrode active material, AB and PVDF in the slurry is 65:20:15. This slurry was applied to one side of a copper foil substrate having a thickness of 20 μm. This was dried on a hot plate at 80 ° C. for 60 minutes to evaporate the dispersion medium, and then roll-pressed to obtain a negative electrode.

実施例5については、公転回転数300rpmで9分混合した後に1分間の休止を入れる操作を計6回繰り返したことを除いては、上記と同様の方法で負極を得た。   Regarding Example 5, a negative electrode was obtained in the same manner as above, except that the operation of mixing for 9 minutes at the revolution speed of 300 rpm for 9 minutes and then putting a pause of 1 minute was repeated 6 times in total.

また、比較例1、2で得られた各複合酸化物を負極活物質として用い、以下の要領で負極を作製した。合成した各複合酸化物の粉末2.275gとアセチレンブラック(AB)0.525gとをそれぞれ秤取した。これらを直径5mmのジルコニア製ボールが90g(約250個)入った内容積80mLのジルコニア製ポットに投入した。このポットにさらにアセトン10mLを投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数240rpmで12分混合した後に3分間の休止を入れる操作を計48回繰り返した。この混合物を乾燥機で75℃で3時間以上乾燥し、混合粉体を調製した。この混合粉体1.6g、AB0.1g、PVDFの12質量%N−メチルピロリドン(NMP)溶液及びNMPを所定のプラスチック容器に入れ、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを撹拌脱泡装置(シンキー社の「あわとり練太郎」(商品名))にセットし、2000rpmで十分に混練することで、N−メチルピロリドン(NMP)を分散媒とするスラリーを調整した。スラリー中の活物質、AB及びPVDFの質量比は65:20:15である。このスラリーを厚さ20μmの銅箔基材の片面に塗布した。これを80℃のホットプレート上で60分乾燥して分散媒を蒸発させた後、ロールプレスを行うことで負極を得た。   Further, each composite oxide obtained in Comparative Examples 1 and 2 was used as a negative electrode active material to prepare a negative electrode in the following manner. 2.275 g of each synthesized composite oxide powder and 0.525 g of acetylene black (AB) were weighed. These were put into a zirconia pot having an inner volume of 80 mL containing 90 g (about 250 pieces) of zirconia balls having a diameter of 5 mm. 10 mL of acetone was further added to this pot, and the pot was capped in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a planetary ball mill (“pulverisette 5” manufactured by FRITSCH), mixed for 12 minutes at a revolution speed of 240 rpm, and then a pause for 3 minutes was repeated a total of 48 times. This mixture was dried with a dryer at 75 ° C. for 3 hours or more to prepare a mixed powder. 1.6 g of this mixed powder, 0.1 g of AB, a 12 mass% N-methylpyrrolidone (NMP) solution of PVDF, and NMP were placed in a predetermined plastic container, and the container was capped in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a stirring and defoaming device (“Awatori Kentaro” (trade name) manufactured by Shinky Co., Ltd.) and sufficiently kneaded at 2000 rpm to prepare a slurry containing N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium. . The mass ratio of active material, AB and PVDF in the slurry is 65:20:15. This slurry was applied to one side of a copper foil substrate having a thickness of 20 μm. This was dried on a hot plate at 80 ° C. for 60 minutes to evaporate the dispersion medium, and then roll-pressed to obtain a negative electrode.

また、比較例3〜5で得られた各複合酸化物を負極活物質として用い、以下の要領で負極を作製した。合成した各複合酸化物の粉末2.275gとアセチレンブラック(AB)0.700gとをそれぞれ秤取した。これらを直径5mmのジルコニア製ボールが90g(約250個)入った内容積80mLのジルコニア製ポットに投入した。このポットにさらにアセトン10mLを投入し、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを遊星型ボールミル(FRITSCH社の「pulverisette 5」)にセットし、公転回転数100rpmで9分混合した後に1分間の休止を入れる操作を計6回繰り返した。この混合物を乾燥機で75℃で3時間以上乾燥し、混合粉体を調製した。この混合粉体2.55g、PVDFの12質量%N−メチルピロリドン(NMP)溶液及びNMPを所定のプラスチック容器に入れ、アルゴン雰囲気を維持したグローブボックス中で蓋をした。これを撹拌脱泡装置(シンキー社の「あわとり練太郎」(商品名))にセットし、2000rpmで十分に混練することで、N−メチルピロリドン(NMP)を分散媒とするスラリーを調整した。スラリー中の負極活物質、AB及びPVDFの質量比は65:20:15である。このスラリーを厚さ20μmの銅箔基材の片面に塗布した。これを80℃のホットプレート上で60分乾燥して分散媒を蒸発させた後、ロールプレスを行うことで負極を得た。   Further, each composite oxide obtained in Comparative Examples 3 to 5 was used as a negative electrode active material to prepare a negative electrode in the following manner. 2.275 g of each synthesized composite oxide powder and 0.700 g of acetylene black (AB) were weighed. These were put into a zirconia pot having an inner volume of 80 mL containing 90 g (about 250 pieces) of zirconia balls having a diameter of 5 mm. 10 mL of acetone was further added to this pot, and the pot was capped in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a planetary ball mill ("pulverisette 5" manufactured by FRITSCH), mixed at a revolution speed of 100 rpm for 9 minutes, and then allowed to rest for 1 minute, which was repeated 6 times in total. This mixture was dried with a dryer at 75 ° C. for 3 hours or more to prepare a mixed powder. 2.55 g of this mixed powder, a 12 mass% N-methylpyrrolidone (NMP) solution of PVDF, and NMP were placed in a predetermined plastic container, and the container was capped in a glove box maintaining an argon atmosphere. This was set in a stirring and defoaming device (“Awatori Kentaro” (trade name) manufactured by Shinky Co., Ltd.) and sufficiently kneaded at 2000 rpm to prepare a slurry containing N-methylpyrrolidone (NMP) as a dispersion medium. . The mass ratio of the negative electrode active material, AB and PVDF in the slurry is 65:20:15. This slurry was applied to one side of a copper foil substrate having a thickness of 20 μm. This was dried on a hot plate at 80 ° C. for 60 minutes to evaporate the dispersion medium, and then roll-pressed to obtain a negative electrode.

上記各負極を作用極として試験電池を組立て、負極としての挙動を評価した。単独挙動を正確に観察する目的のため、対極には金属リチウムをニッケル箔集電体に密着させたものを用いた。ここで、試験電池の容量が対極によって制限されないように、十分な量の金属リチウムを配置した。電解質として、エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)/ジメチルカーボネート(DMC)が体積比6:7:7である混合溶媒に濃度が1mol/LとなるようにLiPFを溶解させた溶液を用いた。セパレータとして、ポリアクリレートで表面改質したポリプロピレン製の微孔膜を用いた。外装体には、ポリエチレンテレフタレート(15μm)/アルミニウム箔(50μm)/金属接着性ポリプロピレンフィルム(50μm)からなる金属樹脂複合フィルムを用い、正極端子及び負極端子の開放端部が外部露出するように電極を収納した。次いで、上記金属樹脂複合フィルムの内面同士が向かい合った融着代を注液孔となる部分を除いて気密封止し、上記電解液を注液後、注液孔を封止した。 A test battery was assembled using each of the above negative electrodes as a working electrode, and the behavior as a negative electrode was evaluated. For the purpose of accurately observing the independent behavior, a metal foil in which metallic lithium was in close contact with a nickel foil current collector was used. Here, a sufficient amount of metallic lithium was placed so that the capacity of the test battery was not limited by the counter electrode. As an electrolyte, a solution prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) / dimethyl carbonate (DMC) at a volume ratio of 6: 7: 7 so that the concentration becomes 1 mol / L. Was used. As the separator, a polypropylene microporous membrane whose surface was modified with polyacrylate was used. A metal resin composite film composed of polyethylene terephthalate (15 μm) / aluminum foil (50 μm) / metal-adhesive polypropylene film (50 μm) is used for the exterior body, and the electrodes are exposed so that the open ends of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are exposed. Stored. Then, the fusion-bonding margin in which the inner surfaces of the metal resin composite film faced each other was hermetically sealed except for the portion to be the liquid injection hole, and after pouring the electrolytic solution, the liquid injection hole was sealed.

[充放電試験(0.2−3.0V)]
以下の試験は作用極と対極との間で電圧制御を行ったが、対極における金属リチウムの溶解・析出反応抵抗が極めて低いことから、充放電中の端子間電圧は、金属リチウムを用いた参照極に対する作用極の電位と等しいとみなすことができる。また、以下の試験では、電気化学的に吸蔵・放出可能なリチウムを含有する正極と組み合わせ、充電から開始することを想定した非水電解質蓄電素子の負極に用いる負極活物質として上記複合酸化物を評価することを目的としているため、上記複合酸化物に対して電気化学的にリチウムイオンが吸蔵される反応である還元方向に通電する操作から開始した。
[Charge / discharge test (0.2-3.0V)]
In the following tests, voltage control was performed between the working electrode and the counter electrode, but since the dissolution / precipitation reaction resistance of metallic lithium in the counter electrode is extremely low, the terminal voltage during charging / discharging was measured using metallic lithium. It can be regarded as equal to the potential of the working pole with respect to the pole. Further, in the following tests, the above composite oxide was used as a negative electrode active material used in the negative electrode of a non-aqueous electrolyte storage element that is assumed to start from charging in combination with a positive electrode containing lithium that can be electrochemically occluded and released. For the purpose of evaluation, the operation was started from the operation of energizing the composite oxide in the reducing direction, which is a reaction in which lithium ions are electrochemically occluded.

実施例1〜5及び比較例1〜5、7の各複合酸化物を用いて得られた非水電解質蓄電素子を用いて、25℃に設定した恒温槽内で充放電サイクル試験を行った。充電は定電流定電圧(CCCV)充電とし、充電下限電位は0.2V(vs.Li/Li)、充電終止条件は、充電電流が2mA/gに減衰した時点又は充電下限電位に到達してから15時間を経過した時点とした。放電は定電流(CC)放電とし、放電終止電位は3.0V(vs.Li/Li)とした。充電及び放電の定電流値は、負極が含有する負極活物質の質量に対して50mA/gとした。以上の充電及び放電を1サイクルとし、このサイクルを10サイクル実施した。各サイクルにおいて、充電後及び放電後に10分間の休止時間を設定した。この充放電サイクル試験における2サイクル目の放電容量を表5に示す。ここに示した放電容量は、負極が含有するABを除く負極活物質の質量当たりの放電容量から、後述のAB電池で見積もられるABの寄与分を除いた値である。また、2サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の比を「容量維持率(%)」として求めた。この容量維持率も表5に示す。なお、表5には、各複合酸化物の合成法をあわせて示す。表中、「MC法」は、メカノケミカル法を示す。また、実施例5の2サイクル目、7サイクル目及び10サイクル目の放電曲線を図9に示す。 A charge / discharge cycle test was performed in a thermostatic chamber set at 25 ° C. using the non-aqueous electrolyte storage elements obtained by using the composite oxides of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 and 7. The charging is constant current constant voltage (CCCV) charging, the charging lower limit potential is 0.2 V (vs. Li / Li + ), and the charging end condition is when the charging current decays to 2 mA / g or the charging lower limit potential is reached. It was the time when 15 hours had passed since the start. The discharge was constant current (CC) discharge, and the discharge end potential was 3.0 V (vs. Li / Li + ). The constant current value for charging and discharging was 50 mA / g with respect to the mass of the negative electrode active material contained in the negative electrode. The above charge and discharge were set as one cycle, and this cycle was performed 10 times. In each cycle, a rest time of 10 minutes was set after charging and discharging. Table 5 shows the discharge capacity at the second cycle in this charge / discharge cycle test. The discharge capacity shown here is a value obtained by removing the contribution of AB estimated in an AB battery described later from the discharge capacity per mass of the negative electrode active material excluding AB contained in the negative electrode. Further, the ratio of the discharge capacity at the 10th cycle to the discharge capacity at the 2nd cycle was determined as “capacity retention rate (%)”. This capacity retention rate is also shown in Table 5. Table 5 also shows the method of synthesizing each composite oxide. In the table, "MC method" indicates a mechanochemical method. Further, FIG. 9 shows the discharge curves of the second cycle, the seventh cycle, and the tenth cycle of Example 5.

上記実施例及び比較例に係る作用極(負極)は、アセチレンブラック(AB)を含有している。従って、観測される充放電挙動はABの寄与分を含むため、その寄与分を考慮する必要がある。そこで、リチウムモリブデン複合酸化物に代えて電気化学的に不活性なAlを用いたこと以外は実施例1と同様の手順で試験電池(以下、「AB電池」という。)を作製し、同様の条件にて充放電試験を行った。AB電池における2サイクル目のAl質量当たりの放電容量は41mAh/Al−gであった。 The working electrode (negative electrode) according to the above-mentioned Examples and Comparative Examples contains acetylene black (AB). Therefore, since the observed charge / discharge behavior includes the contribution of AB, it is necessary to consider the contribution. Therefore, a test battery (hereinafter, referred to as “AB battery”) was manufactured by the same procedure as in Example 1 except that electrochemically inactive Al 2 O 3 was used instead of the lithium molybdenum composite oxide. A charge / discharge test was conducted under the same conditions. The discharge capacity per mass of Al 2 O 3 in the second cycle in the AB battery was 41 mAh / Al 2 O 3 -g.

[充放電試験(0.1−3.0V)]
充電下限電位を0.1V(vs.Li/Li)としたこと以外は、上記充放電試験(0.2−3.0V)と同様にして、充放電試験(0.1−3.0V)を行った。この充放電サイクル試験における2サイクル目の放電容量、及び2サイクル目の放電容量に対する10サイクル目の放電容量の比である容量維持率も表5に示す。ここに示した放電容量は、負極が含有するABを除く負極活物質の質量当たりの放電容量から、後述のAB電池で見積もられるABの寄与分を除いた値である。また、実施例2の2サイクル目、7サイクル目及び10サイクル目の放電曲線を図10に示す。
[Charge / discharge test (0.1-3.0V)]
A charge / discharge test (0.1-3.0V) was performed in the same manner as the charge / discharge test (0.2-3.0V) except that the charge lower limit potential was 0.1V (vs. Li / Li + ). ) Was done. Table 5 also shows the discharge capacity of the second cycle in this charge-discharge cycle test, and the capacity retention rate, which is the ratio of the discharge capacity of the 10th cycle to the discharge capacity of the second cycle. The discharge capacity shown here is a value obtained by removing the contribution of AB estimated in an AB battery described later from the discharge capacity per mass of the negative electrode active material excluding AB contained in the negative electrode. Further, FIG. 10 shows the discharge curves of the second cycle, the seventh cycle, and the tenth cycle of Example 2.

ABの寄与を考慮するために、上記充放電試験(0.2−3.0V)と同様にAB電池を作製し、充放電試験(0.1−3.0V)を行ったところ、AB電池における2サイクル目のAl質量当たりの放電容量は56mAh/Al−gであった。 In order to consider the contribution of AB, an AB battery was prepared in the same manner as the above charge / discharge test (0.2-3.0V), and a charge / discharge test (0.1-3.0V) was performed. In the second cycle, the discharge capacity per mass of Al 2 O 3 was 56 mAh / Al 2 O 3 -g.

[充放電試験:比較例6(LiPO)]
比較例6の複合酸化物(LiPO)を用いて得られた非水電解質蓄電素子については、充電下限電位を0.0V(vs.Li/Li)としたこと以外は、上記充放電試験(0.2−3.0V)と同様にして、充放電試験を行った。この非水電解質蓄電素子においては、ABの寄与を除いた放電容量は、0mAh/gであった。
[Charge / Discharge Test: Comparative Example 6 (Li 3 PO 4 )]
Regarding the non-aqueous electrolyte electricity storage device obtained by using the composite oxide (Li 3 PO 4 ) of Comparative Example 6, the charge lower limit potential was set to 0.0 V (vs. Li / Li + ), and A charge / discharge test was performed in the same manner as the discharge test (0.2-3.0V). In this non-aqueous electrolyte storage element, the discharge capacity excluding the contribution of AB was 0 mAh / g.

Figure 0006680249
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表5に示されるように、実施例1〜5の非水電解質蓄電素子は、例えば充放電試験(0.2−3.0V)において400mAh/g以上の大きな放電容量、かつ95%を超える高い容量維持率を有することがわかる。   As shown in Table 5, the nonaqueous electrolyte storage elements of Examples 1 to 5 have a large discharge capacity of 400 mAh / g or more in a charge / discharge test (0.2-3.0 V) and a high discharge capacity of more than 95%. It can be seen that it has a capacity retention rate.

一方、焼成によって得られたLiMoOを用いた比較例1は、放電容量が小さい。MC法を施したLiMoOを用いた比較例2は、放電容量は大きいものの、容量維持率は低い。負極活物質として公知であるMoO、LiMo17又はLMoOを用いた比較例3〜5も、放電容量は大きいものの、容量維持率は低い。また、LiPOを負極活物質として用いた比較例6は、実質的に充放電ができなかった。 On the other hand, Comparative Example 1 using LiMoO 2 obtained by firing has a small discharge capacity. Comparative Example 2 using LiMoO 2 subjected to the MC method has a large discharge capacity but a low capacity retention rate. Comparative Examples 3 to 5 using MoO 3 , Li 4 Mo 5 O 17 or L 2 MoO 4 which are publicly known as the negative electrode active material also have large discharge capacities but low capacity retention rates. Further, in Comparative Example 6 using Li 3 PO 4 as the negative electrode active material, charging / discharging was substantially impossible.

また、リチウムモリブデン酸化物にGeが導入された比較例7は、放電容量が小さく、容量維持率も低い。これは、充放電時にGeが酸化還元するために劣化が生じることなどによると推測される。一方、P及びCといった充放電時に酸化還元し難く、かつ酸素との共有結合性の高い元素がリチウムモリブデン酸化物に導入された実施例1〜5においては、充放電時に劣化が生じ難いことによって、容量維持率が高まっているものと推測される。   Further, Comparative Example 7 in which Ge is introduced into the lithium molybdenum oxide has a small discharge capacity and a low capacity retention rate. It is presumed that this is because Ge is redox-reduced during charge and discharge, resulting in deterioration. On the other hand, in Examples 1 to 5 in which elements such as P and C, which are difficult to be oxidized and reduced at the time of charging and discharging, and which have a high covalent bond with oxygen are introduced into the lithium molybdenum oxide, deterioration is less likely to occur at the time of charging and discharging It is estimated that the capacity maintenance rate is increasing.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質二次電池、及びこれに備わる負極、負極活物質などに適用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery used as a power source for a personal computer, an electronic device such as a communication terminal, an automobile, and the like, a negative electrode and a negative electrode active material provided therein.

1 非水電解質蓄電素子
2 電極体
3 容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 Non-Aqueous Electrolyte Storage Element 2 Electrode Body 3 Container 4 Positive Electrode Terminal 4 ′ Positive Electrode Lead 5 Negative Terminal 5 ′ Negative Lead 20 Storage Unit 30 Storage Device

Claims (5)

下記式(1)で表される複合酸化物を含有する非水電解質蓄電素子用の負極活物質。
Li1+xMo1-yyz ・・・ (1)
(式(1)中、Aは、B、C、N、F、Si、P、S、Cl、Ga、As、Br、Te、I又はこれらの組み合わせである。0≦x、0<y<1、0<zである。)
A negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte electricity storage device containing a composite oxide represented by the following formula (1).
Li 1 + x Mo 1-y A y O z・ ・ ・ (1)
(In the formula (1), A is B, C, N, F, Si, P, S, Cl, Ga, As, Br, Te, I, or a combination thereof. 0 ≦ x, 0 <y < 1, 0 <z.)
上記モリブデンと上記元素(A)との合計含有量に対する上記元素(A)の含有量が1モル%以上50モル%未満である請求項1の負極活物質。   The negative electrode active material according to claim 1, wherein the content of the element (A) with respect to the total content of the molybdenum and the element (A) is 1 mol% or more and less than 50 mol%. 上記複合酸化物が、空間群Fm−3mに帰属可能な結晶構造を含む請求項1又は請求項2の負極活物質。 Negative electrode active material according to claim 1 or claim 2 comprising the composite oxide, the possible crystal structure belonging to the space group Fm-3m. 請求項1から請求項のいずれか1項の負極活物質を有する非水電解質蓄電素子用の負極。 A negative electrode for a non-aqueous electrolyte energy storage device having a negative electrode active material of any one of claims 1 to 3. 請求項の負極を有する非水電解質蓄電素子。

A non-aqueous electrolyte storage element having the negative electrode according to claim 4 .

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