JP6848172B2 - Material with lithium composite metal oxide part, intermediate part and conductive oxide part - Google Patents

Material with lithium composite metal oxide part, intermediate part and conductive oxide part Download PDF

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Description

本発明は、リチウム複合金属酸化物部、中間部及び導電性酸化物部を有する材料に関する。 The present invention relates to a material having a lithium composite metal oxide portion, an intermediate portion and a conductive oxide portion.

リチウムイオン二次電池の活物質には種々の材料が用いられることが知られており、そのうち、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物は、リチウムイオン二次電池用活物質として汎用されている。 The active material of the lithium ion secondary battery has been known that various materials are used, of which the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr , Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V. The lithium composite metal oxide represented by 1.7 ≦ f ≦ 3) is widely used as an active material for a lithium ion secondary battery.

そして、近年、より優れた活物質を提供すべく、上記リチウム複合金属酸化物をベースとした研究が盛んに行われている。 In recent years, research based on the above-mentioned lithium composite metal oxide has been actively conducted in order to provide a more excellent active material.

例えば、特許文献1及び特許文献2には、種々の製造パラメータを特定した上記リチウム複合金属酸化物の製造方法が記載されている。また、特許文献2には、上記一般式においてDがZrであるリチウム複合金属酸化物の製造方法も記載されている。 For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a method for producing the above-mentioned lithium composite metal oxide in which various production parameters are specified. Further, Patent Document 2 also describes a method for producing a lithium composite metal oxide in which D is Zr in the above general formula.

特開2012−018827号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-018827 特開2012−256435号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-256435

しかしながら、リチウムイオン二次電池の活物質に対する要求は増加しており、より優れた活物質となり得る新たなリチウム複合金属酸化物の提供が熱望されている。 However, the demand for active materials for lithium ion secondary batteries is increasing, and the provision of new lithium composite metal oxides that can be better active materials is eagerly desired.

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであり、活物質となり得る新たな材料及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a new material that can be an active material and a method for producing the same.

本発明者が鋭意検討した結果、特定の製造方法でリチウム複合金属酸化物の表面に導電性酸化物部を形成させることに成功した。さらに、本発明者はかかる製造方法で得られた材料が二次電池などの活物質として機能し得ることを見出した。 As a result of diligent studies by the present inventor, we have succeeded in forming a conductive oxide portion on the surface of the lithium composite metal oxide by a specific production method. Furthermore, the present inventor has found that the material obtained by such a production method can function as an active material such as a secondary battery.

さらなる鋭意検討の結果、本発明者は、リチウム複合金属酸化物と導電性酸化物部との間に、特定の金属化合物を介在させた材料を製造することに成功し、さらに、当該材料が好適に二次電池などの活物質として機能し得ることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of further diligent studies, the present inventor has succeeded in producing a material in which a specific metal compound is interposed between the lithium composite metal oxide and the conductive oxide portion, and the material is more suitable. The present invention was completed by finding that it can function as an active material such as a secondary battery.

本発明の材料は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物部と、
前記リチウム複合金属酸化物部の表面に、Zr及び/又はAlを含有する中間部と、
前記中間部の表面に導電性酸化物部と、を有することを特徴とする。
Material of the present invention have the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, At least one element selected from Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V, and a lithium composite metal oxide portion represented by 1.7 ≦ f ≦ 3). ,
On the surface of the lithium composite metal oxide portion, an intermediate portion containing Zr and / or Al and an intermediate portion
It is characterized by having a conductive oxide portion on the surface of the intermediate portion.

本発明により、活物質となり得る新たな材料を提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a new material that can be an active material can be provided.

実施例1のe)工程で得られた、表面に中間部前駆体を有するリチウム複合金属酸化物のSEM像である。8 is an SEM image of a lithium composite metal oxide having an intermediate precursor on the surface, which was obtained in step e) of Example 1. 実施例1の材料のSEM像である。It is an SEM image of the material of Example 1. 比較例1の材料のSEM像である。It is an SEM image of the material of Comparative Example 1. 比較例2の材料のSEM像である。It is an SEM image of the material of Comparative Example 2. 参考製造例1のリチウム複合金属酸化物のSEM像である。It is an SEM image of the lithium composite metal oxide of Reference Production Example 1.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「x〜y」は、下限xおよび上限yをその範囲に含む。そして、これらの上限値および下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに数値範囲内から任意に選択した数値を上限、下限の数値とすることができる。 The best mode for carrying out the present invention will be described below. Unless otherwise specified, the numerical range "x to y" described in the present specification includes the lower limit x and the upper limit y. Then, a numerical range can be constructed by arbitrarily combining these upper and lower limit values and the numerical values listed in the examples. Further, the numerical value arbitrarily selected from the numerical range can be set as the upper limit value and the lower limit value.

本発明の材料は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物部と、
前記リチウム複合金属酸化物部の表面に、Zr及び/又はAlを含有する中間部と、
前記中間部の表面に導電性酸化物部と、を有することを特徴とする。
Material of the present invention have the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, At least one element selected from Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V, and a lithium composite metal oxide portion represented by 1.7 ≦ f ≦ 3). ,
On the surface of the lithium composite metal oxide portion, an intermediate portion containing Zr and / or Al and an intermediate portion
It is characterized by having a conductive oxide portion on the surface of the intermediate portion.

また、本発明の材料の製造方法は、リチウム複合金属酸化物部と、前記リチウム複合金属酸化物部の表面にZr及び/又はAlを含有する中間部と、前記中間部の表面に導電性酸化物部とを有する材料の製造方法であって、
a)層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物を準備する工程、
b)中間部の原料となるZr及び/又はAlを含有する第1金属水溶液を準備する工程、
c)導電性酸化物部の原料となる第2金属水溶液を準備する工程、
d)前記リチウム複合金属酸化物を水に分散させた第1分散液を調製する工程、
e)前記第1分散液と前記第1金属水溶液を混合して第1混合分散液とし、前記リチウム複合金属酸化物の表面に中間部前駆体を付着させる工程、
f)前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程、又は、前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を加熱して製造された中間部を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程、
g)前記第2分散液と前記第2金属水溶液を混合して第2混合分散液とし、前記中間部前駆体又は前記中間部の表面に導電性酸化物前駆体を付着させる工程、
h)前記g)工程を経たリチウム複合金属酸化物を加熱する工程、
を有することを特徴とする。
Further, in the method for producing a material of the present invention, a lithium composite metal oxide portion, an intermediate portion containing Zr and / or Al on the surface of the lithium composite metal oxide portion, and a conductive oxidation on the surface of the intermediate portion. It is a method of manufacturing a material having a material part, and is
a) general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, A step of preparing a lithium composite metal oxide represented by at least one element selected from Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P and V, 1.7 ≦ f ≦ 3).
b) A step of preparing a first metal aqueous solution containing Zr and / or Al as a raw material for the intermediate portion.
c) A step of preparing a second metal aqueous solution as a raw material for the conductive oxide portion,
d) A step of preparing a first dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide is dispersed in water.
e) A step of mixing the first dispersion liquid and the first metal aqueous solution to obtain a first mixed dispersion liquid, and adhering an intermediate precursor to the surface of the lithium composite metal oxide.
f) The step of preparing a second dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface is dispersed in water, or the step of heating the lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface. A step of preparing a second dispersion liquid in which a lithium composite metal oxide having an intermediate portion on the surface is dispersed in water.
g) A step of mixing the second dispersion liquid and the second metal aqueous solution to obtain a second mixed dispersion liquid, and adhering a conductive oxide precursor to the intermediate portion precursor or the surface of the intermediate portion.
h) The step of heating the lithium composite metal oxide that has undergone the g) step,
It is characterized by having.

以下、本発明の材料の製造方法に沿って、本発明を説明する。なお、特段の言及がない限り、本明細書で規定するpHは25℃で測定した場合の値をいう。 Hereinafter, the present invention will be described along with the method for producing the material of the present invention. Unless otherwise specified, the pH specified in the present specification refers to a value measured at 25 ° C.

まず、a)工程について説明する。a)工程は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物を準備する工程である。 First, a) a step will be described. a) step of the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re , Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, Ru , Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V. At least one element, 1.7 ≦ f ≦ 3), prepares a lithium composite metal oxide. It is a process.

一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが10/100<b<90/100、10/100<c<90/100、5/100<d<70/100の範囲であることが好ましく、12/100<b<80/100、12/100<c<80/100、10/100<d<60/100の範囲であることがより好ましく、15/100<b<70/100、15/100<c<70/100、12/100<d<50/100の範囲であることがさらに好ましい。 General formula: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, In at least one element selected from Bi, S, Si, Na, K, P, and V, 1.7 ≦ f ≦ 3), the values of b, c, and d are particularly high as long as they satisfy the above conditions. There is no limitation, but 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 is preferable, and at least one of b, c, and d is 10/100 <b <90/100. It is preferably in the range of 10/100 <c <90/100, 5/100 <d <70/100, 12/100 <b <80/100, 12/100 <c <80/100, 10 / More preferably, the range is 100 <d <60/100, and the range is 15/100 <b <70/100, 15/100 <c <70/100, 12/100 <d <50/100. Is even more preferable.

a、e、fについては一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1を例示することができる。 The values a, e, and f may be values within the range specified by the general formula, preferably 0.5 ≦ a ≦ 1.5, 0 ≦ e <0.2, 1.8 ≦ f ≦ 2.5. , More preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, 1.9 ≦ f ≦ 2.1 can be exemplified.

上記リチウム複合金属酸化物は、金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩などの金属塩を用いて公知の製造方法に従い製造できる。なお、上記リチウム複合金属酸化物は例えばその前駆体を750℃以上で焼成することにより製造され、かかる焼成により、上記リチウム複合金属酸化物を構成する元素の配置が層状岩塩構造を示すことになる。 The lithium composite metal oxide can be produced according to a known production method using a metal salt such as a metal oxide, a metal hydroxide, or a metal carbonate. The lithium composite metal oxide is produced, for example, by firing its precursor at 750 ° C. or higher, and by such firing, the arrangement of the elements constituting the lithium composite metal oxide shows a layered rock salt structure. ..

上記リチウム複合金属酸化物は、例えば、炭酸リチウム、硫酸ニッケル、硫酸マンガン及び硫酸コバルトを用いる場合には、次のように製造することができる(共沈法)。硫酸ニッケル、硫酸コバルト及び硫酸マンガンを所定量含有する硫酸塩水溶液をアルカリ性にして共沈スラリーを得、これを乾燥することにより、ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物を得る。ニッケルコバルトマンガン複合水酸化物に所定量の炭酸リチウムを混合し、750℃以上で焼成することにより、層状岩塩構造のリチウム複合金属酸化物が得られる。上記焼成は複数の温度条件で焼成する多段階式としてもよい。 The lithium composite metal oxide can be produced as follows, for example, when lithium carbonate, nickel sulfate, manganese sulfate and cobalt sulfate are used (coprecipitation method). An aqueous sulfate solution containing a predetermined amount of nickel sulfate, cobalt sulfate and manganese sulfate is made alkaline to obtain a co-precipitated slurry, which is dried to obtain a nickel cobalt-manganese composite hydroxide. A lithium composite metal oxide having a layered rock salt structure can be obtained by mixing a predetermined amount of lithium carbonate with the nickel-cobalt-manganese composite hydroxide and firing at 750 ° C. or higher. The above firing may be a multi-step method of firing under a plurality of temperature conditions.

リチウム複合金属酸化物につき、適宜、粉砕処理を行い粉末状としてもよく、さらに、所望の粒径に分級しても良い。リチウム複合金属酸化物の粒度分布の範囲としては、一般的なレーザー散乱回折式粒度分布計での測定において、平均粒子径(D50)が100μm以下が好ましく、1μm以上50μm以下がより好ましく、1μm以上30μm以下がさらに好ましく、2μm以上20μm以下が特に好ましい。 The lithium composite metal oxide may be appropriately pulverized to form a powder, and may be further classified into a desired particle size. As for the range of the particle size distribution of the lithium composite metal oxide, the average particle size (D50) is preferably 100 μm or less, more preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and 1 μm or more in the measurement with a general laser scattering diffraction type particle size distribution meter. It is more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 2 μm or more and 20 μm or less.

その他、上記リチウム複合金属酸化物は、Liを含有するリチウム原料と、Ni、Mn、Coの中から選ばれる1種以上を含む金属原料とからなる混合原料に対し、固相法、スプレードライ法、水熱法、溶融塩法などの既知の方法を用いて製造することができる。 In addition, the lithium composite metal oxide is prepared by a solid phase method or a spray-drying method with respect to a mixed raw material composed of a lithium raw material containing Li and a metal raw material containing at least one selected from Ni, Mn and Co. , It can be produced by using a known method such as a hydrothermal method or a molten salt method.

固相法は、混合原料の粉末を混合及び/又は粉砕し、必要に応じて乾燥及び/又は成型した上で、加熱焼成することによりリチウム複合金属酸化物を得る方法である。通常行われる固相法は、各原料を、製造しようとするリチウム複合金属酸化物の組成に応じた割合で混合して行う。固相法での原料混合物の加熱温度は、900℃以上1000℃以下が好ましく、加熱時間は8時間以上24時間以下が好ましい。 The solid-phase method is a method of obtaining a lithium composite metal oxide by mixing and / or pulverizing a powder of a mixed raw material, drying and / or molding as necessary, and then heating and firing. The solid-phase method, which is usually performed, is performed by mixing each raw material at a ratio according to the composition of the lithium composite metal oxide to be produced. The heating temperature of the raw material mixture in the solid phase method is preferably 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and the heating time is preferably 8 hours or longer and 24 hours or lower.

スプレードライ法は、混合原料の粉末を液体に溶かして溶液とし、溶液を空中に噴霧しミストとし、ミストとした溶液を加熱する方法である。スプレードライ法で得られた粉末に対して、追加加熱を施してもよい。スプレードライ法での加熱温度は500℃以上1000℃以下が好ましく、加熱時間は3時間以上8時間以下が好ましい。 The spray-drying method is a method in which powder of a mixed raw material is dissolved in a liquid to form a solution, and the solution is sprayed into the air to form a mist, and the mist-based solution is heated. The powder obtained by the spray-drying method may be additionally heated. The heating temperature in the spray-drying method is preferably 500 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and the heating time is preferably 3 hours or longer and 8 hours or lower.

水熱法は、原料を水と混合して混合液とし、該混合液を高温高圧下で加熱する方法である。水熱法での加熱温度は120℃以上200℃以下が好ましく、加熱時間は2時間以上24時間以下であることが好ましい。 The hydrothermal method is a method in which a raw material is mixed with water to form a mixed solution, and the mixed solution is heated under high temperature and high pressure. The heating temperature in the hydrothermal method is preferably 120 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and the heating time is preferably 2 hours or longer and 24 hours or lower.

溶融塩法は、リチウム化合物を含む原料混合物を加熱することにより、リチウム化合物が溶融して溶融塩となり、この溶融液中でリチウム複合金属酸化物を合成する方法である。用いるリチウム化合物のLiに対する、製造予定のリチウム複合金属酸化物のLiのモル比(製造予定のリチウム複合金属酸化物のLi/リチウム化合物のLi)は、1未満であればよいが、0.02以上0.7未満であることが好ましく、更には0.03〜0.5、0.04〜0.25であることがより好ましい。 The molten salt method is a method in which a lithium compound is melted into a molten salt by heating a raw material mixture containing a lithium compound, and a lithium composite metal oxide is synthesized in this molten liquid. The molar ratio of Li of the lithium composite metal oxide to be produced to Li of the lithium compound to be used (Li of the lithium composite metal oxide to be produced / Li of the lithium compound) may be less than 1, but 0.02. It is preferably less than 0.7, and more preferably 0.03 to 0.5 and 0.04 to 0.25.

上記一般式におけるDはドープ元素である。ドープ元素としては、Ti、Zr、Hf、Rfが好ましく、特にZrが好ましい。上記一般式において0<e<1の範囲内のリチウム複合金属酸化物を準備する場合には、上記のリチウム複合金属酸化物を製造するいずれかの段階で、ドープ元素含有化合物を添加すればよい。ドープ元素含有化合物の配合量は、所望のドープ量となるように適宜決定すればよい。 D in the above general formula is a doping element. As the doping element, Ti, Zr, Hf, and Rf are preferable, and Zr is particularly preferable. When preparing a lithium composite metal oxide in the range of 0 <e <1 in the above general formula, a dope element-containing compound may be added at any stage of producing the above lithium composite metal oxide. .. The blending amount of the doping element-containing compound may be appropriately determined so as to obtain a desired doping amount.

次に、b)工程について説明する。b)工程は、中間部の原料となるZr及び/又はAlを含有する第1金属水溶液を準備する工程である。 Next, b) step will be described. b) The step is a step of preparing a first metal aqueous solution containing Zr and / or Al as a raw material for the intermediate portion.

第1金属水溶液の濃度には特に制限は無いが、使用するリチウム複合金属酸化物1モルに対して、Zrイオン及びAlイオンが0.001〜0.01モル程度含まれる水溶液が好適である。なお、第1金属水溶液には、Zr及びAl以外の金属が含まれていてもよい。 The concentration of the first metal aqueous solution is not particularly limited, but an aqueous solution containing about 0.001 to 0.01 mol of Zr ion and Al ion with respect to 1 mol of the lithium composite metal oxide used is preferable. The first metal aqueous solution may contain a metal other than Zr and Al.

第1金属水溶液を調製するには、Zr及び/又はAlを含有する金属塩を水に溶解すればよい。金属塩としては、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物、並びにこれらの水和物を挙げることができる。水に対する金属塩の溶解度が低い場合には、酸を加えるとよい。 To prepare the first metal aqueous solution, a metal salt containing Zr and / or Al may be dissolved in water. Examples of the metal salt include sulfates, carbonates, nitrates, acetates, phosphates, halides, and hydrates thereof. If the solubility of the metal salt in water is low, an acid may be added.

第1金属水溶液は、ヘテロ元素含有有機化合物を含有していてもよい。ヘテロ元素含有有機化合物におけるヘテロ元素とは、N、O、P又はSを意味する。ヘテロ元素含有有機化合物としては、金属イオンに配位可能なアミノ基、アミド基、イミド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、リン酸基、リン酸エステル基、ホスホン酸基、ホスホン酸エステル基、ホスフィン酸基、ホスフィン酸エステル基、ホスフェン酸基、ホスフェン酸エステル基、亜ホスフェン酸基、亜ホスフェン酸エステル基、チオール基、スルフィド基、スルフィニル基、スルホニル基、スルホン酸基、チオカルボキシル基、チオエステル基若しくはチオカルボニル基を具備する有機化合物を挙げることができる。 The first metal aqueous solution may contain a hetero element-containing organic compound. The hetero element in the hetero element-containing organic compound means N, O, P or S. Examples of the hetero element-containing organic compound include an amino group, an amide group, an imide group, an imino group, a cyano group, an azo group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an ester group, an ether group, and a carbonyl group, which can be coordinated with a metal ion. Phosphoic acid group, phosphoric acid ester group, phosphonic acid group, phosphonic acid ester group, phosphinic acid group, phosphinic acid ester group, phosphenic acid group, phosphenic acid ester group, phosphenic acid group, phosphenic acid ester group, thiol group, Examples thereof include organic compounds having a sulfide group, a sulfinyl group, a sulfonyl group, a sulfonic acid group, a thiocarboxyl group, a thioester group or a thiocarbonyl group.

特に、ヘテロ元素含有有機化合物としては、上記の基を複数有し、かつ、複数箇所で金属イオンに配位可能なキレート化合物が好ましい。 In particular, as the hetero element-containing organic compound, a chelate compound having a plurality of the above groups and capable of coordinating with a metal ion at a plurality of locations is preferable.

キレート化合物の具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどのポリアミン化合物、グリシン、アラニン、システイン、グルタミン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、セリン、エチレンジアミン四酢酸などのアミノ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、フタル酸などのジカルボン酸、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、シトラマル酸、クエン酸、イソクエン酸、ロイシン酸、メバロン酸、パントイン酸、キナ酸、シキミ酸、サリチル酸、ゲンチジン酸、オルセリン酸、マンデル酸、ベンジル酸、2−ヒドロキシ−2−フェニルプロピオン酸などのヒドロキシカルボン酸を挙げることができる。 Specific examples of chelate compounds include polyamine compounds such as ethylenediamine and diethylenetriamine, amino acids such as glycine, alanine, cysteine, glutamine, arginine, asparagine, aspartic acid, serine and ethylenediamine tetraacetic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid and malein. Dicarboxylic acids such as acid and phthalic acid, glycolic acid, lactic acid, tartron acid, glyceric acid, 2-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, γ-hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citramalic acid, citric acid, isocitrate, leucine Hydroxycarboxylic acids such as acids, mevalonic acids, pantoic acids, quinic acids, shikimic acids, salicylic acids, gentidic acids, orseric acids, mandelic acids, benzylic acids and 2-hydroxy-2-phenylpropionic acid can be mentioned.

第1金属水溶液に添加されるキレート化合物としては、ヒドロキシカルボン酸が特に好ましい。上記具体的なヒドロキシカルボン酸は、いずれも、同一の金属イオンにOH基とCOH基が配位可能なコンホメーションを形成できる。第1金属水溶液におけるZr及び/又はAlを含有する金属塩とヒドロキシカルボン酸の配合比は、モル比で金属:ヒドロキシカルボン酸=1:1〜1:3の範囲内が好ましい。 As the chelate compound added to the first metal aqueous solution, hydroxycarboxylic acid is particularly preferable. All of the above-mentioned specific hydroxycarboxylic acids can form a conformation in which an OH group and a CO 2 H group can be coordinated to the same metal ion. The blending ratio of the metal salt containing Zr and / or Al and the hydroxycarboxylic acid in the first aqueous metal solution is preferably in the range of metal: hydroxycarboxylic acid = 1: 1 to 1: 3 in terms of molar ratio.

次に、c)工程について説明する。c)工程は、導電性酸化物部の原料となる第2金属水溶液を準備する工程である。 Next, the c) step will be described. c) The step is a step of preparing a second metal aqueous solution as a raw material for the conductive oxide portion.

本発明の製造方法においては、g)工程にて、中間部前駆体又は中間部の表面に導電性酸化物前駆体を付着させる。ここで、導電性酸化物前駆体は、金属水酸化物を主成分とするものである。より具体的には、g)工程においては、塩基性の第2混合分散液中で、溶解度の低い金属水酸化物が析出し、そして、金属水酸化物が中間部前駆体又は中間部の表面に付着する現象が生じる。 In the production method of the present invention, the conductive oxide precursor is attached to the intermediate portion precursor or the surface of the intermediate portion in step g). Here, the conductive oxide precursor contains a metal hydroxide as a main component. More specifically, in the g) step, a metal hydroxide having low solubility is precipitated in the basic second mixed dispersion, and the metal hydroxide is the intermediate precursor or the surface of the intermediate. The phenomenon of adhering to the metal occurs.

従って、c)工程における第2金属水溶液には、水に難溶性の金属水酸化物又は特定のpHで水に難溶性となる金属水酸化物となり得る金属イオンが含まれている必要がある。第2金属水溶液の金属としては、アルカリ金属以外、並びに、第1金属水溶液に含まれるZr及びAl以外の金属すべてを例示できる。一般に、アルカリ金属以外の金属は、酸性水溶液においては金属イオンとして溶液状態で存在しやすく、強アルカリ性水溶液においては金属水酸化物として析出しやすい。 Therefore, the second metal aqueous solution in step c) needs to contain a metal hydroxide that is sparingly soluble in water or a metal ion that can be a metal hydroxide that is sparingly soluble in water at a specific pH. Examples of the metal of the second metal aqueous solution include all metals other than alkali metals and all metals other than Zr and Al contained in the first metal aqueous solution. In general, metals other than alkali metals tend to exist as metal ions in a solution state in an acidic aqueous solution, and tend to precipitate as metal hydroxides in a strongly alkaline aqueous solution.

第2金属水溶液には、1種類の金属イオンが含まれていてもよいし、複数種類の金属イオンが含まれていてもよい。第2金属水溶液の濃度には特に制限は無いが、使用するリチウム複合金属酸化物1モルに対して、金属イオンが0.001〜0.01モル程度含まれる金属水溶液が好適である。なお、第2金属水溶液には、アルカリ金属が含まれていてもよい。 The second metal aqueous solution may contain one kind of metal ion or may contain a plurality of kinds of metal ions. The concentration of the second metal aqueous solution is not particularly limited, but a metal aqueous solution containing about 0.001 to 0.01 mol of metal ions with respect to 1 mol of the lithium composite metal oxide used is preferable. The second metal aqueous solution may contain an alkali metal.

また、c)工程では、1種類の第2金属水溶液を準備してもよいし、互いに異なる金属イオンを含む第2金属水溶液を複数準備してもよい。 Further, in step c), one kind of second metal aqueous solution may be prepared, or a plurality of second metal aqueous solutions containing different metal ions may be prepared.

参考として、代表的な金属水酸化物の溶解度積を表1に記載する。これらの金属水酸化物は水に難溶性であるといえる。 For reference, the solubility products of typical metal hydroxides are shown in Table 1. It can be said that these metal hydroxides are sparingly soluble in water.

Figure 0006848172
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第2金属水溶液を調製するには、所望の金属を含有する金属塩を水に溶解すればよい。金属塩としては、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物、並びにこれらの水和物を挙げることができる。水に対する金属塩の溶解度が低い場合には、酸を加えるとよい。 To prepare the second metal aqueous solution, a metal salt containing the desired metal may be dissolved in water. Examples of the metal salt include sulfates, carbonates, nitrates, acetates, phosphates, halides, and hydrates thereof. If the solubility of the metal salt in water is low, an acid may be added.

金属塩を水に溶解させた第2金属水溶液は、通常、pH1〜3程度の強酸性水溶液となる。 The second metal aqueous solution in which the metal salt is dissolved in water is usually a strongly acidic aqueous solution having a pH of about 1 to 3.

第2金属水溶液は、ヘテロ元素含有有機化合物を含有していてもよい。ヘテロ元素含有有機化合物におけるヘテロ元素とは、N、O、P又はSを意味する。ヘテロ元素含有有機化合物としては、金属イオンに配位可能なアミノ基、アミド基、イミド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、リン酸基、リン酸エステル基、ホスホン酸基、ホスホン酸エステル基、ホスフィン酸基、ホスフィン酸エステル基、ホスフェン酸基、ホスフェン酸エステル基、亜ホスフェン酸基、亜ホスフェン酸エステル基、チオール基、スルフィド基、スルフィニル基、スルホニル基、スルホン酸基、チオカルボキシル基、チオエステル基若しくはチオカルボニル基を具備する有機化合物を挙げることができる。 The aqueous solution of the second metal may contain an organic compound containing a hetero element. The hetero element in the hetero element-containing organic compound means N, O, P or S. Examples of the hetero element-containing organic compound include an amino group, an amide group, an imide group, an imino group, a cyano group, an azo group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an ester group, an ether group, and a carbonyl group, which can be coordinated with a metal ion. Phosphoic acid group, phosphoric acid ester group, phosphonic acid group, phosphonic acid ester group, phosphinic acid group, phosphinic acid ester group, phosphenic acid group, phosphenic acid ester group, phosphenic acid group, phosphenic acid ester group, thiol group, Examples thereof include organic compounds having a sulfide group, a sulfinyl group, a sulfonyl group, a sulfonic acid group, a thiocarboxyl group, a thioester group or a thiocarbonyl group.

特に、ヘテロ元素含有有機化合物としては、上記の基を複数有し、かつ、複数箇所で金属イオンに配位可能なキレート化合物が好ましい。 In particular, as the hetero element-containing organic compound, a chelate compound having a plurality of the above groups and capable of coordinating with a metal ion at a plurality of locations is preferable.

キレート化合物の具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどのポリアミン化合物、グリシン、アラニン、システイン、グルタミン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、セリン、エチレンジアミン四酢酸などのアミノ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、フタル酸などのジカルボン酸、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、シトラマル酸、クエン酸、イソクエン酸、ロイシン酸、メバロン酸、パントイン酸、キナ酸、シキミ酸、サリチル酸、ゲンチジン酸、オルセリン酸、マンデル酸、ベンジル酸、2−ヒドロキシ−2−フェニルプロピオン酸などのヒドロキシカルボン酸を挙げることができる。 Specific examples of chelate compounds include polyamine compounds such as ethylenediamine and diethylenetriamine, amino acids such as glycine, alanine, cysteine, glutamine, arginine, asparagine, aspartic acid, serine and ethylenediamine tetraacetic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid and malein. Dicarboxylic acids such as acid and phthalic acid, glycolic acid, lactic acid, tartron acid, glyceric acid, 2-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, γ-hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citramalic acid, citric acid, isocitrate, leucine Hydroxycarboxylic acids such as acids, mevalonic acids, pantoic acids, quinic acids, shikimic acids, salicylic acids, gentidic acids, orseric acids, mandelic acids, benzylic acids and 2-hydroxy-2-phenylpropionic acid can be mentioned.

複数種類の金属イオンが含まれている第2金属水溶液において、ヘテロ元素含有有機化合物を含有することにより、g)工程にて、複数種類の金属水酸化物を同時に析出させることが可能である。 By containing the hetero element-containing organic compound in the second metal aqueous solution containing a plurality of types of metal ions, it is possible to simultaneously precipitate a plurality of types of metal hydroxides in step g).

通常、第2金属水溶液がpH1〜3程度の強酸性水溶液となることは上述したが、ヘテロ元素含有有機化合物を含有する第2金属水溶液においては、金属イオンの溶解度が高いため、pHを4〜6の範囲内にしてもよい。 As described above, the second metal aqueous solution is usually a strongly acidic aqueous solution having a pH of about 1 to 3, but in the second metal aqueous solution containing a hetero element-containing organic compound, the solubility of metal ions is high, so the pH is set to 4 to 4. It may be within the range of 6.

次に、d)工程について説明する。d)工程は、リチウム複合金属酸化物を水に分散させた第1分散液を調製する工程である。第1分散液は、リチウム複合金属酸化物1質量部に対して、水を1〜100質量部、好ましくは2〜50質量部の割合で混合して調製すればよい。 Next, d) the step will be described. d) The step is a step of preparing a first dispersion liquid in which a lithium composite metal oxide is dispersed in water. The first dispersion may be prepared by mixing 1 to 100 parts by mass, preferably 2 to 50 parts by mass of water with respect to 1 part by mass of the lithium composite metal oxide.

通常、リチウム複合金属酸化物を水に分散させた分散液は、著しく強いアルカリ性である。そのため、e)工程において、d)工程で調製した著しく強いアルカリ性の第1分散液に、b)工程で準備した第1金属水溶液を滴下して第1混合分散液にすると、第1金属水溶液に含まれているZrイオン及び/又はAlイオンが直ちに水酸化物となって析出する。この場合でも、リチウム複合金属酸化物の表面に水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムを主成分とする中間部前駆体が付着し得るが、水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムの析出が第1混合分散液の至る所で生じ得るため、リチウム複合金属酸化物の表面に付着しない水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムが多量に存在することになるし、また、リチウム複合金属酸化物の表面への中間部前駆体の付着が不均一となる場合がある。 Generally, a dispersion in which a lithium composite metal oxide is dispersed in water is extremely alkaline. Therefore, in step e), when the first metal aqueous solution prepared in step b) is added dropwise to the remarkably strong alkaline first dispersion prepared in step d) to form the first mixed dispersion, the first metal aqueous solution is obtained. The contained Zr ion and / or Al ion is immediately precipitated as a hydroxide. Even in this case, the intermediate precursor containing zirconium hydride and / or aluminum hydroxide as a main component may adhere to the surface of the lithium composite metal oxide, but the precipitation of zirconium hydride and / or aluminum hydroxide is the first. Since it can occur everywhere in the mixed dispersion, a large amount of zirconium hydride and / or aluminum hydroxide that does not adhere to the surface of the lithium composite metal oxide will be present, and also to the surface of the lithium composite metal oxide. The adhesion of the intermediate precursor of the above may be uneven.

したがって、d)工程の第1分散液は、酸を添加することによりpHを調整されるのが好ましい。添加する酸としては、緩衝作用により、pHの著しい変動を抑制できる点から、弱酸が好ましい。弱酸としては、酢酸、ギ酸、シュウ酸、リン酸、炭酸、ホウ酸を例示できる。第1分散液の好適なpHとして、3〜11の範囲内を例示できる。 Therefore, it is preferable that the pH of the first dispersion liquid in step d) is adjusted by adding an acid. As the acid to be added, a weak acid is preferable because it can suppress a significant fluctuation in pH due to a buffering action. Examples of the weak acid include acetic acid, formic acid, oxalic acid, phosphoric acid, carbonic acid, and boric acid. As a suitable pH of the first dispersion liquid, the range of 3 to 11 can be exemplified.

pHが酸性の第1分散液であれば、e)工程において、当該第1分散液とb)工程で準備した第1金属水溶液を混合しても、直ちに水酸化物が析出しない。そのため、e)工程でpHコントロールを適切に行うことで、リチウム複合金属酸化物の表面への中間部前駆体の付着を均一に行うことができる。 If the pH is an acidic first dispersion, even if the first dispersion is mixed with the first metal aqueous solution prepared in step b) in step e), hydroxide does not immediately precipitate. Therefore, by appropriately controlling the pH in step e), the intermediate precursor can be uniformly attached to the surface of the lithium composite metal oxide.

pH7〜11の第1分散液であれば、e)工程において、当該第1分散液とb)工程で準備した第1金属水溶液を混合した場合に、リチウム複合金属酸化物の表面を析出開始箇所又は核発生箇所として、中間部前駆体が秩序よく析出しやすい。 In the case of the first dispersion having a pH of 7 to 11, when the first dispersion and the first metal aqueous solution prepared in step b) are mixed in step e), the surface of the lithium composite metal oxide starts to precipitate. Alternatively, the intermediate precursor is likely to be deposited in an orderly manner as a nuclear generation site.

次に、e)工程について説明する。e)工程は、第1分散液と第1金属水溶液を混合して第1混合分散液とし、リチウム複合金属酸化物の表面に中間部前駆体を付着させる工程である。ここで、中間部前駆体は、水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムを主成分とするものである。化学的な観点から、具体的にe)工程について説明すると、e)工程においては、主にpHコントロールによって、塩基性水溶液に対する溶解度の低い水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムが析出し、そして、これらの水酸化物がリチウム複合金属酸化物の表面に付着する現象が生じる。 Next, the e) step will be described. e) The step is a step of mixing the first dispersion liquid and the first metal aqueous solution to obtain the first mixed dispersion liquid, and adhering the intermediate precursor to the surface of the lithium composite metal oxide. Here, the intermediate precursor is mainly composed of zirconium hydride and / or aluminum hydroxide. From a chemical point of view, the e) step will be specifically described. In the e) step, zirconium hydride and / or aluminum hydroxide having low solubility in a basic aqueous solution is precipitated mainly by pH control, and then A phenomenon occurs in which these hydroxides adhere to the surface of the lithium composite metal oxide.

第1混合分散液のpHは8以上とするのが好ましく、好ましいpHの範囲として9〜13を例示できる。ヘテロ元素含有有機化合物を含有する第1金属水溶液を用いる場合には、第1混合分散液のpHを好ましくは12以上、より好ましくは13以上とするのがよい。なお、e)工程での第1混合分散液のpH値は、第1混合分散液をpHメーターで測定した数値そのものを意味する。 The pH of the first mixed dispersion is preferably 8 or more, and 9 to 13 can be exemplified as a preferable pH range. When a first metal aqueous solution containing a hetero element-containing organic compound is used, the pH of the first mixed dispersion is preferably 12 or more, more preferably 13 or more. The pH value of the first mixed dispersion in step e) means the value of the first mixed dispersion measured with a pH meter.

第1分散液のpHがもともと8以上であれば、e)工程においては、第1混合分散液のpHが8未満にならないように、第1混合分散液に塩基性水溶液を適宜添加してpH調整してもよい。例えば、第1分散液に第1金属水溶液を加えるのに併せて、塩基性水溶液を添加すればよい。 If the pH of the first dispersion is originally 8 or more, in step e), a basic aqueous solution is appropriately added to the first mixed dispersion so that the pH of the first mixed dispersion does not become less than 8, and the pH is adjusted. You may adjust. For example, the basic aqueous solution may be added at the same time as the first metal aqueous solution is added to the first dispersion.

第1分散液と第1金属水溶液を混合して第1混合分散液とするには、第1分散液に対して第1金属水溶液を添加して行うのがよい。好ましい第1金属水溶液の添加速度として10〜1000mL/h、より好ましい添加速度として20〜500mL/h、さらに好ましい添加速度として50〜300mL/hを例示できる。 In order to mix the first dispersion liquid and the first metal aqueous solution to obtain the first mixed dispersion liquid, it is preferable to add the first metal aqueous solution to the first dispersion liquid. A preferred addition rate of the first metal aqueous solution is 10 to 1000 mL / h, a more preferable addition rate is 20 to 500 mL / h, and a further preferable addition rate is 50 to 300 mL / h.

e)工程でのpHコントロールには塩基性水溶液が用いられる。塩基性水溶液のpHとしては、9〜14の範囲内が好ましく、10〜14の範囲内がより好ましく、11〜14の範囲内がさらに好ましい。塩基性水溶液は、塩基性化合物を水に溶解して調製される。使用し得る塩基性化合物としては水に溶解して塩基性を示すものであれば良く、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムなどのアルカリ金属炭酸塩、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三リチウムなどのアルカリ金属リン酸塩、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウムなどのアルカリ金属酢酸塩、アンモニアを挙げることができる。塩基性化合物は単独で用いても良いし、複数を併用しても良い。 e) A basic aqueous solution is used for pH control in the step. The pH of the basic aqueous solution is preferably in the range of 9 to 14, more preferably in the range of 10 to 14, and even more preferably in the range of 11 to 14. A basic aqueous solution is prepared by dissolving a basic compound in water. The basic compound that can be used may be one that dissolves in water and exhibits basicity. For example, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, and the like. Alkali metal carbonates such as lithium carbonate, alkali metal phosphates such as trisodium phosphate, tripotassium phosphate, trilithium phosphate, alkali metal acetates such as sodium acetate, potassium acetate and lithium acetate, and ammonia. Can be done. The basic compound may be used alone or in combination of two or more.

第1混合分散液に塩基性水溶液を加えることで、水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムが析出する場合には、塩基性水溶液の添加速度は遅い方がよい。好ましい塩基性水溶液の添加速度として10〜1000mL/h、より好ましい添加速度として20〜500mL/h、さらに好ましい添加速度として50〜300mL/hを例示できる。 When zirconium hydride and / or aluminum hydroxide is precipitated by adding the basic aqueous solution to the first mixed dispersion, the addition rate of the basic aqueous solution should be slow. A preferred addition rate of 10 to 1000 mL / h, a more preferable addition rate of 20 to 500 mL / h, and a more preferable addition rate of 50 to 300 mL / h can be exemplified.

e)工程は、撹拌条件下で行われるのが好ましい。さらに、水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムの析出を促す目的で、第1混合分散液を冷却若しくは加熱してもよい。 e) The step is preferably carried out under stirring conditions. Further, the first mixed dispersion may be cooled or heated for the purpose of promoting the precipitation of zirconium hydride and / or aluminum hydroxide.

次に、f)工程について説明する。f)工程は、前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程、又は、前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を加熱して製造された中間部を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程である。 Next, the f) step will be described. f) The step is a step of preparing a second dispersion liquid in which a lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface is dispersed in water, or a step of preparing a lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface. This is a step of preparing a second dispersion liquid in which a lithium composite metal oxide having an intermediate portion on the surface, which is produced by heating the above, is dispersed in water.

f)工程のうち、中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程については、e)工程と兼ねた工程としてもよいし(この場合は、f)工程は実質的にe)工程に包含される。)、また、e)工程後に濾過工程、必要に応じ洗浄工程を実施して、中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を単離し、当該リチウム複合金属酸化物を改めて水に分散させる工程としてもよい。 Of the steps f), the step of preparing the second dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface is dispersed in water may be a step that also serves as the step e) (in this case). F) The step is substantially included in the e) step. ) And e) After the step, a filtration step and a washing step if necessary are carried out to isolate a lithium composite metal oxide having an intermediate precursor on the surface, and the lithium composite metal oxide is dispersed in water again. It may be a process.

f)工程のうち、中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を加熱して製造された中間部を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程については、e)工程後に、濾過工程、必要に応じ洗浄工程を実施して、中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を単離し、さらに、当該リチウム複合金属酸化物を加熱処理して、中間部前駆体を中間部に変化させる工程を経たリチウム複合金属酸化物を水に分散させて実施すればよい。加熱処理によって、水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムは脱水し、酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムとなる。 f) In the step, prepare a second dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide having an intermediate portion on the surface is dispersed in water, which is produced by heating the lithium composite metal oxide having the intermediate portion precursor on the surface. Regarding the steps, e) after the step, a filtration step and a washing step if necessary are carried out to isolate a lithium composite metal oxide having an intermediate precursor on the surface, and further, the lithium composite metal oxide is heat-treated. Then, the lithium composite metal oxide that has undergone the step of changing the intermediate portion precursor to the intermediate portion may be dispersed in water. By heat treatment, zirconium hydride and / or aluminum hydroxide is dehydrated to zirconium oxide and / or aluminum oxide.

必要に応じて、f)工程の第2分散液につき、酸又は塩基を加えてpHを調製してもよい。 If necessary, the pH of the second dispersion in step f) may be adjusted by adding an acid or a base.

次に、g)工程について説明する。g)工程は、第2分散液と第2金属水溶液を混合して第2混合分散液とし、中間部前駆体又は中間部の表面に導電性酸化物前駆体を付着させる工程である。上述したように、g)工程においては、塩基性の第2混合分散液中で、溶解度の低い金属水酸化物が析出し、そして、当該金属水酸化物が中間部前駆体又は中間部の表面に付着する現象が生じる。 Next, the g) step will be described. g) The step is a step of mixing the second dispersion liquid and the second metal aqueous solution to obtain a second mixed dispersion liquid, and adhering the conductive oxide precursor to the intermediate portion precursor or the surface of the intermediate portion. As described above, in the g) step, a metal hydroxide having low solubility is precipitated in the basic second mixed dispersion, and the metal hydroxide is the intermediate precursor or the surface of the intermediate. The phenomenon of adhering to the metal occurs.

第2分散液と第2金属水溶液を混合して第2混合分散液とするには、第2分散液に対して第2金属水溶液を添加して行うのがよい。第2分散液が著しく強いアルカリ性である場合には、第2金属水溶液の添加速度は遅い方がよい。好ましい第2金属水溶液の添加速度として10〜1000mL/h、より好ましい添加速度として20〜500mL/h、さらに好ましい添加速度として50〜300mL/hを例示できる。 In order to mix the second dispersion liquid and the second metal aqueous solution to obtain the second mixed dispersion liquid, it is preferable to add the second metal aqueous solution to the second dispersion liquid. When the second dispersion is extremely alkaline, the rate of addition of the second metal aqueous solution should be slow. A preferred addition rate of the second metal aqueous solution is 10 to 1000 mL / h, a more preferable addition rate is 20 to 500 mL / h, and a further preferable addition rate is 50 to 300 mL / h.

c)工程で準備した第2金属水溶液が複数である場合には、複数の第2金属水溶液を同時に第2分散液に添加してもよいし、別々に添加してもよい。複数の第2金属水溶液を別々に添加する場合には、一の第2金属水溶液を第2分散液に添加して混合分散液とし、中間部前駆体又は中間部の表面に導電性酸化物前駆体を付着させた上で、他の第2金属水溶液を添加することで、各導電性酸化物前駆体を層状に形成させることができる。すなわち、g)工程を繰り返すことで、複数の導電性酸化物前駆体層を形成させることができる。この場合には、各g)工程ごとに、濾過工程、洗浄工程を実施してもよい。 c) When there are a plurality of second metal aqueous solutions prepared in the step, the plurality of second metal aqueous solutions may be added to the second dispersion liquid at the same time, or may be added separately. When a plurality of second metal aqueous solutions are added separately, one second metal aqueous solution is added to the second dispersion liquid to prepare a mixed dispersion liquid, and a conductive oxide precursor is formed on the intermediate portion precursor or the surface of the intermediate portion. Each conductive oxide precursor can be formed in layers by adding another second metal aqueous solution after adhering the body. That is, by repeating the g) step, a plurality of conductive oxide precursor layers can be formed. In this case, a filtration step and a cleaning step may be carried out for each g) step.

g)工程でのpHコントロールが必要な場合には塩基性水溶液が用いられる。塩基性水溶液としては、e)工程で説明したものを適宜適切に用いればよい。 g) A basic aqueous solution is used when pH control in the step is required. As the basic aqueous solution, the one described in step e) may be appropriately used.

g)工程は、撹拌条件下で行われるのが好ましい。さらに、金属水酸化物の析出を促す目的で、第2混合分散液を冷却若しくは加熱してもよい。 g) The step is preferably carried out under stirring conditions. Further, the second mixed dispersion may be cooled or heated for the purpose of promoting the precipitation of the metal hydroxide.

中間部前駆体又は中間部の表面に導電性酸化物前駆体が付着したリチウム複合金属酸化物は、例えば濾過工程、洗浄工程及び/又は乾燥工程を経て、分離される。乾燥工程の温度としては、80〜200℃が好ましく、90〜140℃がより好ましく、100〜130℃がさらに好ましい。乾燥工程は、h)工程の加熱で兼ねることもできるため、省略してもよい。 The lithium composite metal oxide having the conductive oxide precursor adhered to the intermediate portion precursor or the surface of the intermediate portion is separated through, for example, a filtration step, a washing step, and / or a drying step. The temperature of the drying step is preferably 80 to 200 ° C., more preferably 90 to 140 ° C., and even more preferably 100 to 130 ° C. Since the drying step can also be combined with the heating in the h) step, it may be omitted.

次に、h)工程について説明する。h)工程は、g)工程を経たリチウム複合金属酸化物を加熱する工程であって、本発明の材料を化学的に合成する工程である。詳細には、水酸化ジルコニウム及び/又は水酸化アルミニウムを主成分とする中間部前駆体及び金属水酸化物を主成分とする導電性酸化物前駆体が脱水されて、中間部及び導電性酸化物部となる工程である。h)工程に先立ち、中間部が形成されているリチウム複合金属酸化物においては、h)工程は、金属水酸化物を主成分とする導電性酸化物前駆体が脱水されて導電性酸化物部となる工程である。 Next, the h) step will be described. The h) step is a step of heating the lithium composite metal oxide that has undergone the g) step, and is a step of chemically synthesizing the material of the present invention. Specifically, the intermediate portion precursor containing zirconium hydride and / or aluminum hydroxide as a main component and the conductive oxide precursor containing a metal hydroxide as a main component are dehydrated, and the intermediate portion and the conductive oxide are dehydrated. This is a part of the process. h) In the lithium composite metal oxide in which the intermediate portion is formed prior to the step, in the h) step, the conductive oxide precursor containing the metal hydroxide as a main component is dehydrated to form the conductive oxide portion. This is the process.

中間部又は中間部前駆体が存在せず、リチウム複合金属酸化物の表面に導電性酸化物前駆体のみが存在する材料を加熱処理すると、加熱温度により、材料の表面の状態が変動する場合がある。当該変動は、リチウム複合金属酸化物部を構成する特定の金属元素(例えばリチウム)が材料表面に特異的に移動することで生じると推定される。また、上記変動は、材料の正極活物質としての物性及び使用期間に悪影響を与えると推定される。 When a material in which no intermediate portion or intermediate portion precursor is present and only a conductive oxide precursor is present on the surface of the lithium composite metal oxide is heat-treated, the surface state of the material may change depending on the heating temperature. is there. It is presumed that the fluctuation is caused by the specific movement of a specific metal element (for example, lithium) constituting the lithium composite metal oxide portion to the surface of the material. In addition, it is presumed that the above fluctuations adversely affect the physical properties of the material as a positive electrode active material and the period of use.

しかしながら、本発明の材料の製造方法においては、リチウム複合金属酸化物の表面に中間部又は中間部前駆体が存在するため、加熱処理においても、特定の金属元素が材料表面に特異的に移動することが抑制される。そのため、本発明の材料の正極活物質としての物性は優れたものとなり、また、その使用期間は比較的長い。 However, in the method for producing a material of the present invention, since an intermediate portion or an intermediate portion precursor is present on the surface of the lithium composite metal oxide, a specific metal element specifically moves to the surface of the material even in the heat treatment. Is suppressed. Therefore, the physical properties of the material of the present invention as a positive electrode active material are excellent, and the period of use thereof is relatively long.

h)工程の加熱温度としては、500℃以上が好ましく、500〜1000℃の範囲内がより好ましく、600〜800℃の範囲内がさらに好ましい。 h) The heating temperature of the step is preferably 500 ° C. or higher, more preferably 500 to 1000 ° C., and even more preferably 600 to 800 ° C.

加熱時間としては、0.5〜20時間が好ましく、1〜15時間がより好ましく、2〜10時間がさらに好ましい。 The heating time is preferably 0.5 to 20 hours, more preferably 1 to 15 hours, still more preferably 2 to 10 hours.

h)工程は、大気条件下で行う。 h) The step is carried out under atmospheric conditions.

h)工程を経ることで、本発明の材料が形成される。また、本発明の材料は、粉砕工程及び/又は分級工程を経て、一定の粒度分布のものとするのが好ましい。粒度分布の範囲としては、一般的なレーザー散乱回折式粒度分布計での測定における平均粒子径(D50)が、100μm以下が好ましく、1μm以上50μm以下がより好ましく、1μm以上30μm以下がさらに好ましく、2μm以上20μm以下が特に好ましい。 h) The material of the present invention is formed through the steps. Further, it is preferable that the material of the present invention has a constant particle size distribution through a pulverization step and / or a classification step. As for the range of the particle size distribution, the average particle size (D50) measured by a general laser scattering diffraction type particle size distribution meter is preferably 100 μm or less, more preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and further preferably 1 μm or more and 30 μm or less. It is particularly preferably 2 μm or more and 20 μm or less.

本発明の材料は、層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物部と、
前記リチウム複合金属酸化物部の表面に、Zr及び/又はAlを含有する中間部と、
前記中間部の表面に導電性酸化物部と、を有する。
Material of the present invention have the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, At least one element selected from Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V, and a lithium composite metal oxide portion represented by 1.7 ≦ f ≦ 3). ,
On the surface of the lithium composite metal oxide portion, an intermediate portion containing Zr and / or Al and an intermediate portion
It has a conductive oxide portion on the surface of the intermediate portion.

中間部は、主に酸化ジルコニウム及び/又は酸化アルミニウムで構成される。中間部は、リチウム複合金属酸化物部の表面全体に形成されるのが好ましい。また、中間部は、膜状に形成されるのが好ましい。中間部の厚みは0.1〜20nmが好ましく、0.5〜10nmがより好ましく、1〜5nmがさらに好ましく、1〜3nmが特に好ましい。 The middle part is mainly composed of zirconium oxide and / or aluminum oxide. The intermediate portion is preferably formed on the entire surface of the lithium composite metal oxide portion. Further, the intermediate portion is preferably formed in a film shape. The thickness of the intermediate portion is preferably 0.1 to 20 nm, more preferably 0.5 to 10 nm, further preferably 1 to 5 nm, and particularly preferably 1 to 3 nm.

導電性酸化物部とは、金属酸化物を含んでおり、かつ、リチウム複合金属酸化物部と比較して導電性の高い箇所を意味する。 The conductive oxide portion means a portion containing a metal oxide and having higher conductivity than the lithium composite metal oxide portion.

導電性酸化物部に含まれる金属酸化物とは、c)工程で準備した第2金属水溶液に含まれる金属を含有する酸化物を意味する。例えば、c)工程で準備した第2金属水溶液に含まれる金属がLaの場合、導電性酸化物部に含まれる金属酸化物には、La等の酸化Laが該当する。 The metal oxide contained in the conductive oxide portion means an oxide containing a metal contained in the second metal aqueous solution prepared in step c). For example, when the metal contained in the second metal aqueous solution prepared in step c) is La, the metal oxide contained in the conductive oxide portion corresponds to La oxide such as La 2 O 3.

金属酸化物の具体例としては、例えば、CaVO、MnO、LaCuO、LaNiO、SnO、TlMn、EuO、Fe、CaMnO、SrMnO、(Sr,La)TiO、LaTiO、SrFeO、BaMoO、CaMoO、LnOs、TlIr、CdRe、LuIr、BiRh、BiIr、Ti、WO、VO、V、LaMnO、CaCrO、LaCoO、(ZnO)、SrCrO、In0.970.03、ZnAlO(x+y=1)、LiV、Na1−xCoO(0<x<1)、LiTi、SrMoO、BaPbO、TlOs、PbOs、PbIr、LuRu、BiRu、SrRuO、CaRuO、CrO、MoO、ReO、TiO、LaO、SmO、LaNiO、SrVO、ReO、IrO、RuO、RhO、OsO、NdO、NbO、La、NiO、LaSrCo(x+y=1)、NaCoO、NaNiO、LiCoO、LiNiOを例示できる。 Specific examples of the metal oxide include CaVO 3 , MnO 2 , La 2 CuO 4 , La 2 NiO 4 , SnO 2 , Tl 2 Mn 2 O 7 , EuO, Fe 2 O 3 , CamnO 3 , SrMnO 3 , and so on. (Sr, La) TiO 3 , La TIM 3 , SrFeO 3 , BaMoO 3 , CaMoO 3 , Ln 2 Os 2 O 7 , Tl 2 Ir 2 O 7 , Cd 2 Re 2 O 7 , Lu 2 Ir 2 O 7 , Bi 2 Rh 2 O 7 , Bi 2 Ir 2 O 7 , Ti 2 O 3 , WO 2 , VO, V 2 O 3 , LaMnO 3 , CaCrO 3 , LaCoO 3 , (ZnO) 5 , SrCrO 3 , In 0.97 Y 0 .03 O 3 , Zn x Al y O (x + y = 1), LiV 2 O 4 , Na 1-x CoO 2 (0 <x <1), LiTi 2 O 4 , SrMoO 3 , BaPbO 3 , Tl 2 Os 2 O 7, Pb 2 Os 2 O 7, Pb 2 Ir 2 O 7, Lu 2 Ru 2 O 7, Bi 2 Ru 2 O 7, SrRuO 3, CaRuO 3, CrO 2, MoO 2, ReO 2, TiO, LaO, SmO, LaNiO 3, SrVO 3, ReO 3, IrO 2, RuO 2, RhO 2, OsO 2, NdO, NbO, La 2 O 3, NiO, LaSr x Co y O 3 (x + y = 1), NaCoO 3, NaNiO 3 , LiCoO 3 , and LiNiO 3 can be exemplified.

金属酸化物は、ペロブスカイト型などの結晶構造を示すものが好ましい。 The metal oxide preferably has a crystal structure such as a perovskite type.

ここで、本発明の材料はリチウムイオン二次電池の活物質として使用し得ることを考慮すると、導電性酸化物部に含まれる金属酸化物は、熱安定性に優れたものが好ましい。例えば、LaSrCo(x+y=1)は、LaNiOよりも熱安定性に優れるため、好ましい金属酸化物といえる。 Here, considering that the material of the present invention can be used as an active material of a lithium ion secondary battery, the metal oxide contained in the conductive oxide portion is preferably one having excellent thermal stability. For example, LaSr x Co y O 3 ( x + y = 1) is excellent in thermal stability than LaNiO 3, it can be said that the preferred metal oxide.

導電性酸化物部は、本発明の材料の表面全体に形成されるのが好ましい。また、導電性酸化物部は、本発明の材料の表面全体に膜状に形成されていてもよいし、島状に点在してもよく、また、結晶が突出した状態で形成されてもよい。 The conductive oxide portion is preferably formed on the entire surface of the material of the present invention. Further, the conductive oxide portions may be formed in a film shape on the entire surface of the material of the present invention, may be scattered in an island shape, or may be formed in a state where crystals are projected. Good.

導電性酸化物部の厚みtの範囲を例示すると、0<t<200nm、0<t<100nm、0<t<50nmを挙げることができる。また、本発明の材料の表面に突出した状態の導電性酸化物部の結晶の長径Lの範囲を例示すると、0<L<200nm、1<L<150nm、5<L<100nm、10<L<80nmを挙げることができる。 Examples of the range of the thickness t of the conductive oxide portion include 0 <t <200 nm, 0 <t <100 nm, and 0 <t <50 nm. Further, exemplifying the range of the major axis L of the crystal of the conductive oxide portion protruding from the surface of the material of the present invention is 0 <L <200 nm, 1 <L <150 nm, 5 <L <100 nm, 10 <L. <80 nm can be mentioned.

本発明の材料は、リチウムイオン二次電池の活物質として使用し得る。本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明の材料を活物質として具備する。具体的には、本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明の材料を正極活物質として具備する正極、負極、電解液及びセパレータを具備する。本発明の材料はリチウム複合金属酸化物部の表面に、Zr及び/又はAlを含有する中間部と、中間部の表面に導電性酸化物部とが形成されている。中間部と導電性酸化物部の存在に因り、本発明の材料を正極活物質として具備する正極においては、リチウム複合金属酸化物を構成する遷移金属が正極から溶出することを一定程度抑制できると考えられる。 The material of the present invention can be used as an active material for a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery of the present invention comprises the material of the present invention as an active material. Specifically, the lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator having the material of the present invention as a positive electrode active material. In the material of the present invention, an intermediate portion containing Zr and / or Al is formed on the surface of the lithium composite metal oxide portion, and a conductive oxide portion is formed on the surface of the intermediate portion. Due to the presence of the intermediate portion and the conductive oxide portion, in the positive electrode provided with the material of the present invention as the positive electrode active material, the transition metal constituting the lithium composite metal oxide can be suppressed to some extent from elution from the positive electrode. Conceivable.

正極は、集電体と、集電体の表面に結着させた正極活物質層を有する。 The positive electrode has a current collector and a positive electrode active material layer bonded to the surface of the current collector.

集電体は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。集電体としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。 A current collector is a chemically inert electron conductor that keeps current flowing through the electrodes during the discharge or charging of a lithium-ion secondary battery. Collectors include at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel. Metallic materials can be exemplified. The current collector may be coated with a known protective layer. A current collector whose surface is treated by a known method may be used as the current collector.

集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。 The current collector can take the form of foil, sheet, film, linear, rod, mesh or the like. Therefore, as the current collector, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, an aluminum foil, or a stainless steel foil can be preferably used. When the current collector is in the form of a foil, a sheet, or a film, the thickness thereof is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

正極活物質層は正極活物質、並びに必要に応じて導電助剤及び/又は結着剤を含む。 The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material and, if necessary, a conductive auxiliary agent and / or a binder.

正極活物質としては、本発明の材料を含むものであればよく、本発明の材料のみを採用してもよいし、本発明の材料と公知の正極活物質を併用してもよい。 The positive electrode active material may be any material containing the material of the present invention, and only the material of the present invention may be adopted, or the material of the present invention and a known positive electrode active material may be used in combination.

公知の正極活物質の例として、LiMn等のスピネル構造化合物、一般式:LiMPO(MはMn,Fe,Co,Ni,Cu,Mg,Zn,V,Ca,Sr,Ba,Ti,Al,Si,B、Te及びMoから選ばれる少なくとも1の元素、0<h<2)で表されるオリビン構造化合物、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)で表されるポリアニオン系化合物、LiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物、LiMnOなどを挙げることができる。 Examples of known positive electrode active materials include spinel structure compounds such as LiMn 2 O 4 , general formula: LiM h PO 4 (M is Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, V, Ca, Sr, Ba). , Ti, Al, Si, B, Te and Mo, at least one element, an olivine structural compound represented by 0 <h <2), LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (M in the formula is Co, Ni , Mn, selected from at least one of Fe), a tabolite compound represented by LiMPO 4 F (M is a transition metal), and LiMBO 3 (M is a transition metal). Volarate compounds, Li 2 MnO 3, and the like can be mentioned.

本発明の材料と併用する正極活物質としては、二次電池における充放電電位が本発明の材料よりも低い上記オリビン構造化合物が特に好ましい。二次電池の正極活物質層にオリビン構造化合物が存在すると、正極と負極の短絡時であっても、電池の発熱をある程度抑制することができる。なお、オリビン構造化合物としては、その表面をカーボンコートしたものを採用するのが好ましい。 As the positive electrode active material used in combination with the material of the present invention, the above-mentioned olivine structure compound having a charge / discharge potential lower than that of the material of the present invention in a secondary battery is particularly preferable. When the olivine structure compound is present in the positive electrode active material layer of the secondary battery, the heat generation of the battery can be suppressed to some extent even when the positive electrode and the negative electrode are short-circuited. As the olivine structure compound, it is preferable to use a compound whose surface is carbon-coated.

オリビン構造化合物は形状が特に制限されるものではないが、本発明の材料よりも平均粒子径が小さいものが好ましい。一般的なレーザー散乱回折式粒度分布計での測定における、オリビン構造化合物の平均粒子径(D50)は、50μm以下が好ましく、0.01μm以上30μm以下がより好ましく、0.1μm以上10μm以下がさらに好ましく、0.5μm以上5μm以下が特に好ましい。 The shape of the olivine structure compound is not particularly limited, but a compound having an average particle size smaller than that of the material of the present invention is preferable. The average particle size (D50) of the olivine structure compound in the measurement with a general laser scattering diffraction type particle size distribution meter is preferably 50 μm or less, more preferably 0.01 μm or more and 30 μm or less, and further preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. It is preferable, and 0.5 μm or more and 5 μm or less is particularly preferable.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、および各種金属粒子などが例示される。これらの導電助剤を単独または二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。 The conductive auxiliary agent is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive auxiliary agent may be arbitrarily added when the conductivity of the electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the electrode is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be a chemically inert electron high conductor, which is carbon fine particles such as carbon black, acetylene black, Ketjen black (registered trademark), graphite, and vaporized carbon fiber (Vapor Grown Carbon). Fiber: VGCF), various metal particles, and the like are exemplified. These conductive auxiliary agents can be added to the active material layer alone or in combination of two or more.

活物質層中の導電助剤の配合割合は、質量比で、活物質:導電助剤=1:0.005〜1:0.5であるのが好ましく、1:0.01〜1:0.2であるのがより好ましく、1:0.03〜1:0.1であるのがさらに好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。 The mixing ratio of the conductive auxiliary agent in the active material layer is preferably 1: 0.005 to 1: 0.5, and 1: 0.01 to 1: 0 in terms of mass ratio. It is more preferably .2, and even more preferably 1: 0.03 to 1: 0.1. This is because if the amount of the conductive auxiliary agent is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive auxiliary agent is too large, the moldability of the active material layer is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

結着剤は、活物質や導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たすものである。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロースを例示することができる。これらの結着剤を単独で又は複数で採用すれば良い。 The binder serves to anchor the active material or the conductive auxiliary agent to the surface of the current collector and maintain the conductive network in the electrode. Examples of the binder include fluororesins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins and poly ( Examples thereof include acrylic resins such as meta) acrylic acid, styrene-butadiene rubber (SBR), and carboxymethyl cellulose. These binders may be used alone or in combination of two or more.

活物質層中の結着剤の配合割合は、質量比で、活物質:結着剤=1:0.001〜1:0.3であるのが好ましく、1:0.005〜1:0.2であるのがより好ましく、1:0.01〜1:0.15であるのがさらに好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。 The mixing ratio of the binder in the active material layer is preferably 1: 0.001 to 1: 0.3, preferably 1: 0.005 to 1: 0, in terms of mass ratio. It is more preferably .2, and even more preferably 1: 0.01 to 1: 0.15. This is because if the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode is lowered, and if the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode is lowered.

負極は、集電体と、集電体の表面に結着させた負極活物質層を有する。集電体については、正極で説明したものを適宜適切に採用すれば良い。負極活物質層は負極活物質、並びに必要に応じて導電助剤及び/又は結着剤を含む。 The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer bonded to the surface of the current collector. As the current collector, the one described in the positive electrode may be appropriately adopted. The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material and, if necessary, a conductive auxiliary agent and / or a binder.

負極活物質としては、リチウムを吸蔵及び放出可能な炭素系材料、リチウムと合金化可能な元素、リチウムと合金化可能な元素を有する化合物、あるいは高分子材料などを例示することができる。 Examples of the negative electrode active material include a carbon-based material capable of occluding and releasing lithium, an element capable of alloying with lithium, a compound having an element capable of alloying with lithium, and a polymer material.

炭素系材料としては、難黒鉛化性炭素、黒鉛、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭あるいはカーボンブラック類が例示できる。ここで、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。 Examples of the carbon-based material include graphitizable carbon, graphite, cokes, graphites, glassy carbons, calcined organic polymer compound, carbon fibers, activated carbon and carbon blacks. Here, the calcined product of an organic polymer compound refers to a product obtained by calcining a polymer material such as phenols or furans at an appropriate temperature to carbonize it.

リチウムと合金化可能な元素としては、具体的にNa、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Ti、Ag、Zn、Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、Biが例示でき、特に、Si又はSnが好ましい。 Specific elements that can be alloyed with lithium include Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, and Si. , Ge, Sn, Pb, Sb, Bi can be exemplified, and Si or Sn is particularly preferable.

リチウムと合金化可能な元素を有する化合物としては、具体的にZnLiAl、AlSb、SiB、SiB、MgSi、MgSn、NiSi、TiSi、MoSi、 CoSi、NiSi、CaSi、CrSi、CuSi、FeSi、MnSi、NbSi、TaSi、VSi、WSi、ZnSi、SiC、Si、SiO、SiO(0<v≦2)、SnO(0<w≦2)、SnSiO、LiSiO あるいはLiSnOを例示でき、特に、SiO(0.3≦x≦1.6、又は0.5≦x≦1.5)が好ましい。 Specific examples of the compound having an element that can be alloyed with lithium include ZnLiAl, AlSb, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , and NiSi 2 . CaSi 2, CrSi 2, Cu 5 Si, FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO or LiSnO can be exemplified, and in particular, SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6 or 0.5 ≦ x ≦ 1.5). Is preferable.

中でも、負極活物質は、Siを有するSi系材料を含むものがよい。Si系材料は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な珪素又は/及び珪素化合物からなるとよく、例えば、SiOx(0.5≦x≦1.5)がよい。珪素は理論充放電容量が大きいものの、珪素は充放電時の体積変化が大きい。そこで、負極活物質を珪素を含むSiOxとすることで珪素の体積変化を緩和することができる。 Among them, the negative electrode active material preferably contains a Si-based material having Si. The Si-based material is preferably composed of silicon and / or a silicon compound capable of occluding and releasing lithium ions, and for example, SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5) is preferable. Although silicon has a large theoretical charge / discharge capacity, silicon has a large volume change during charge / discharge. Therefore, by using SiOx containing silicon as the negative electrode active material, it is possible to alleviate the volume change of silicon.

また、Si系材料は、Si相と、SiO相とをもつことが好ましい。Si相は、珪素単体からなり、Liイオンを吸蔵・放出し得る相であり、Liイオンの吸蔵及び放出に伴って膨張及び収縮する。SiO相は、SiOからなり、Si相の膨張及び収縮を吸収する緩衝相となる。Si相がSiO相により被覆されるSi系材料が好ましい。さらには、微細化された複数のSi相がSiO相により被覆されて一体となって粒子を形成しているものがよい。この場合には、Si系材料全体の体積変化を効果的に抑えることができる。 Further, the Si-based material preferably has a Si phase and a SiO 2 phase. The Si phase is a phase composed of elemental silicon and capable of occlusion and release of Li ions, and expands and contracts with the occlusion and release of Li ions. The SiO 2 phase is composed of SiO 2 and serves as a buffer phase that absorbs the expansion and contraction of the Si phase. A Si-based material in which the Si phase is coated with the SiO 2 phase is preferable. Further, it is preferable that a plurality of finely divided Si phases are coated with the SiO 2 phase to form particles integrally. In this case, the volume change of the entire Si-based material can be effectively suppressed.

Si系材料でのSi相に対するSiO相の質量比は、1〜3であることが好ましい。前記質量比が小さすぎると、Si系材料の膨張及び収縮が比較的大きくなり、Si系材料を含む負極活物質層にクラックが生じるおそれがある。一方、前記質量比が大きすぎると、負極活物質のLiイオンの吸蔵及び放出量が少なくなり、電池の負極単位質量あたりの電気容量が低くなる。 The mass ratio of the SiO 2 phase to the Si phase in the Si-based material is preferably 1 to 3. If the mass ratio is too small, the expansion and contraction of the Si-based material becomes relatively large, and the negative electrode active material layer containing the Si-based material may be cracked. On the other hand, if the mass ratio is too large, the amount of occlusal and release of Li ions of the negative electrode active material is small, and the electric capacity per unit mass of the negative electrode of the battery is low.

また、リチウムと合金化反応可能な元素を有する化合物として、スズ合金(Cu−Sn合金、Co−Sn合金等)などの錫化合物を例示できる。 Further, as a compound having an element capable of alloying with lithium, a tin compound such as a tin alloy (Cu—Sn alloy, Co—Sn alloy, etc.) can be exemplified.

高分子材料としては、具体的にポリアセチレン、ポリピロールを例示できる。 Specific examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

負極活物質として、CaSiを塩酸やフッ化水素酸などの酸で処理して得られる層状ポリシランを、300〜1000℃で加熱して得られるSi材料を採用しても良い。さらに、上記Si材料を炭素源とともに加熱して、カーボンコートしたものを負極活物質として採用してもよい。 As the negative electrode active material, a Si material obtained by heating layered polysilane obtained by treating CaSi 2 with an acid such as hydrochloric acid or hydrofluoric acid at 300 to 1000 ° C. may be adopted. Further, the Si material may be heated together with a carbon source and carbon-coated to be used as the negative electrode active material.

負極活物質としては、以上のものの一種以上を使用することができる。 As the negative electrode active material, one or more of the above can be used.

負極に用いる導電助剤及び結着剤については、正極で説明したものを同様の配合割合で適宜適切に採用すれば良い。 As the conductive auxiliary agent and the binder used for the negative electrode, those described for the positive electrode may be appropriately and appropriately adopted in the same blending ratio.

集電体の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を混合し、スラリーを調製する。上記溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。該スラリーを集電体の表面に塗布後、乾燥する。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。 In order to form an active material layer on the surface of the current collector, a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method is used to collect current. The active material may be applied to the surface of the body. Specifically, the active material, the solvent, and if necessary, the binder and / or the conductive auxiliary agent are mixed to prepare a slurry. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. The slurry is applied to the surface of the current collector and then dried. The dried one may be compressed in order to increase the electrode density.

電解液は、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質とを含んでいる。 The electrolytic solution contains a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類等が使用できる。環状エステル類としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、2−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトンを例示できる。鎖状エステル類としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンを例示できる。非水溶媒としては、上記具体的な溶媒の化学構造のうち一部又は全部の水素がフッ素に置換した化合物を採用しても良い。 As the non-aqueous solvent, cyclic esters, chain esters, ethers and the like can be used. Examples of the cyclic esters include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, gamma-butyrolactone, vinylene carbonate, 2-methyl-gamma-butyrolactone, acetyl-gamma-butyrolactone, and gamma-valerolactone. Examples of chain esters include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dibutyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propionic acid alkyl ester, malonic acid dialkyl ester, and acetic acid alkyl ester. Examples of ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. As the non-aqueous solvent, a compound in which some or all of the chemical structure of the specific solvent is replaced with fluorine may be adopted.

電解質としては、LiClO、LiAsF、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO等のリチウム塩を例示できる。 Examples of the electrolyte include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , and LiN (CF 3 SO 2 ) 2.

電解液としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水溶媒に、LiClO、LiPF、LiBF、LiCFSOなどのリチウム塩を0.5mol/Lから1.7mol/L程度の濃度で溶解させた溶液を例示できる。 As the electrolytic solution, 0.5 mol / L to 1.7 mol of lithium salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , and LiCF 3 SO 3 are added to a non-aqueous solvent such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, and diethyl carbonate. An example of a solution dissolved at a concentration of about / L can be exemplified.

セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。 The separator separates the positive electrode and the negative electrode, and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. Examples of the separator include polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, synthetic resin such as polyaramid (Aromatic polyamide), polyester and polyacrylonitrile, polysaccharides such as cellulose and amylose, and natural substances such as fibroin, keratin, lignin and sverin. Examples thereof include a porous body using one or more electrically insulating materials such as a polymer and ceramics, a non-woven fabric, and a woven fabric. Further, the separator may have a multi-layer structure.

次に、リチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a lithium ion secondary battery will be described.

正極および負極に必要に応じてセパレータを挟装させ電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から、外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、電極に含まれる活物質の種類に適した電圧範囲で充放電を実行されればよい。 A separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode as needed to form an electrode body. The electrode body may be any of a laminated type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked, or a wound type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are wound. After connecting from the current collector of the positive electrode and the current collector of the negative electrode to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collector lead or the like, an electrolytic solution is added to the electrode body to perform lithium ion secondary. Use a battery. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention may be charged and discharged in a voltage range suitable for the type of active material contained in the electrode.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。 The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical type, a square type, a coin type, and a laminated type can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、たとえば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。 The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a lithium ion secondary battery for all or part of its power source, and may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium-ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium-ion secondary batteries may be connected in series to form an assembled battery. In addition to vehicles, devices equipped with lithium-ion secondary batteries include various battery-powered home appliances such as personal computers and mobile communication devices, office devices, and industrial devices. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention includes wind power generation, solar power generation, hydraulic power generation and other power storage devices and power smoothing devices for electric power systems, power supply sources for power and / or auxiliary machinery such as ships, aircraft, and aircraft. Power supply sources for spacecraft and / or auxiliary equipment, auxiliary power sources for vehicles that do not use electricity as power sources, power sources for mobile household robots, power sources for system backup, power sources for non-disruptive power supply devices, It may be used as a power storage device that temporarily stores the electric power required for charging in a charging station for an electric vehicle or the like.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, it can be carried out in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art.

以下に、実施例および比較例などを示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
以下のとおり、実施例1の材料を製造した。
(Example 1)
The material of Example 1 was produced as follows.

a)層状岩塩構造のLiNi5/10Co3/10Mn2/10で表されるリチウム複合金属酸化物を準備した。 a) A lithium composite metal oxide represented by LiNi 5/10 Co 3/10 Mn 2/10 O 2 having a layered rock salt structure was prepared.

b)硫酸ジルコニウム0.11g、及び、ヒドロキシカルボン酸としてのグリコール酸0.065gを水40mLに溶解して、第1金属水溶液を調製した。なお、当該第1金属水溶液において、ジルコニウムとグリコール酸のモル比は1:2であった。 b) 0.11 g of zirconium sulfate and 0.065 g of glycolic acid as a hydroxycarboxylic acid were dissolved in 40 mL of water to prepare a first metal aqueous solution. In the first metal aqueous solution, the molar ratio of zirconium to glycolic acid was 1: 2.

c)硝酸ランタン6水和物4.4g及び硫酸ニッケル2.6g、並びにヘテロ元素含有有機化合物としてのマレイン酸2.2g及びマロン酸2.8gを水200mLに溶解させた第2金属水溶液を準備した。第2金属水溶液における、金属イオンのモル比はランタン:ニッケル=1:1である。 c) Prepare a second metal aqueous solution in which 4.4 g of lanthanum nitrate hexahydrate and 2.6 g of nickel sulfate, and 2.2 g of maleic acid and 2.8 g of malonic acid as heteroelement-containing organic compounds are dissolved in 200 mL of water. did. The molar ratio of metal ions in the second metal aqueous solution is lanthanum: nickel = 1: 1.

d)前記リチウム複合金属酸化物25gを純水400mLに分散させ、さらに酢酸を加えて、pH9の第1分散液を調製した。また、水酸化ナトリウム30gに水を加えて100mLとした塩基性水溶液を調製した。 d) 25 g of the lithium composite metal oxide was dispersed in 400 mL of pure water, and acetic acid was further added to prepare a first dispersion having a pH of 9. Further, water was added to 30 g of sodium hydroxide to prepare a basic aqueous solution of 100 mL.

e)1500rpmでの撹拌条件下、第1分散液に対し、第1金属水溶液を添加し、第1混合分散液を調製した。さらに、第1混合分散液に塩基性水溶液を添加して水酸化ジルコニウムを析出させることにより、リチウム複合金属酸化物の表面に水酸化ジルコニウムを主成分とする中間部前駆体を付着させた。この時の第1混合分散液のpHは12であった。 e) Under stirring conditions at 1500 rpm, a first metal aqueous solution was added to the first dispersion to prepare a first mixed dispersion. Further, by adding a basic aqueous solution to the first mixed dispersion to precipitate zirconium hydride, an intermediate precursor containing zirconium hydride as a main component was attached to the surface of the lithium composite metal oxide. The pH of the first mixed dispersion at this time was 12.

濾過、及び、水洗により、中間部前駆体を表面に付着させたリチウム複合金属酸化物を分離した。 The lithium composite metal oxide having the intermediate precursor adhered to the surface was separated by filtration and washing with water.

f)中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水400mLに分散させ、さらに、酢酸を加えてpHを9.5に調製して、第2分散液を製造した。 f) A lithium composite metal oxide having an intermediate precursor on the surface was dispersed in 400 mL of water, and acetic acid was further added to adjust the pH to 9.5 to prepare a second dispersion.

g)1500rpmでの撹拌条件下、第2分散液に対し、第2金属水溶液を約2時間かけて添加し、第2混合分散液を調製した。第2金属水溶液の添加と並行して、第2混合分散液のpHが9.5に維持されるように第2混合分散液に塩基性水溶液を添加した。これらの操作により、水酸化ランタン及び水酸化ニッケルが同時に析出し、中間部前駆体の表面に水酸化ランタン及び水酸化ニッケルを含む複合金属水酸化物を主成分とする導電性酸化物前駆体が付着した。 g) Under stirring conditions at 1500 rpm, a second metal aqueous solution was added to the second dispersion over about 2 hours to prepare a second mixed dispersion. In parallel with the addition of the second metal aqueous solution, the basic aqueous solution was added to the second mixed dispersion so that the pH of the second mixed dispersion was maintained at 9.5. By these operations, lanthanum hydroxide and nickel hydroxide are precipitated at the same time, and a conductive oxide precursor containing a composite metal hydroxide containing lanthanum hydroxide and nickel hydroxide as a main component is formed on the surface of the intermediate precursor. Adhered.

濾過、及び、120℃、5時間の乾燥により、中間部前駆体及び導電性酸化物前駆体を付着させたリチウム複合金属酸化物を分離した。 The lithium composite metal oxide to which the intermediate part precursor and the conductive oxide precursor were attached was separated by filtration and drying at 120 ° C. for 5 hours.

h)分離したリチウム複合金属酸化物を大気雰囲気下、700℃で4時間加熱し、リチウム複合金属酸化物の表面に中間部及び導電性酸化物部が形成された材料を得た。当該材料を水で洗浄し、濾過、乾燥することで、実施例1の材料を得た。 h) The separated lithium composite metal oxide was heated at 700 ° C. for 4 hours in an air atmosphere to obtain a material in which an intermediate portion and a conductive oxide portion were formed on the surface of the lithium composite metal oxide. The material of Example 1 was obtained by washing the material with water, filtering and drying.

なお、実施例1の材料において、中間部にはZrOが含まれることが想定され、導電性酸化物部にはLaNiOが含まれることが想定される。 In the material of Example 1, it is assumed that ZrO 2 is contained in the intermediate portion and LaNiO 3 is contained in the conductive oxide portion.

次に、以下のとおり、実施例1のリチウムイオン二次電池を製造した。 Next, the lithium ion secondary battery of Example 1 was manufactured as follows.

正極用集電体として厚み20μmのアルミニウム箔を準備した。正極活物質として94質量部の実施例1の材料、導電助剤として3質量部のアセチレンブラック、および結着剤として3質量部のポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混合した。この混合物を適量のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて、スラリーを作製した。上記アルミニウム箔の表面に上記スラリーをのせ、ドクターブレードを用いてスラリーが膜状になるように塗布した。スラリーを塗布したアルミニウム箔を80℃で20分間乾燥することで、NMPを揮発により除去し、アルミニウム箔表面に活物質層を形成させた。表面に活物質層を形成させたアルミニウム箔を、ロ−ルプレス機を用いて圧縮し、アルミニウム箔と活物質層とを強固に密着接合させた。接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、正極とした。 An aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared as a current collector for the positive electrode. 94 parts by mass of the material of Example 1 was mixed as the positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black as the conductive auxiliary agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as the binder. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a slurry. The slurry was placed on the surface of the aluminum foil and applied using a doctor blade so that the slurry became a film. The aluminum foil coated with the slurry was dried at 80 ° C. for 20 minutes to remove NMP by volatilization, and an active material layer was formed on the surface of the aluminum foil. The aluminum foil having the active material layer formed on the surface was compressed using a roll press machine, and the aluminum foil and the active material layer were firmly adhered to each other. The joint was heated at 120 ° C. for 6 hours in a vacuum dryer and cut into a predetermined shape (25 mm × 30 mm rectangular shape) to obtain a positive electrode.

負極は以下のように作製した。 The negative electrode was prepared as follows.

グラファイト98.3質量部と、結着剤としてスチレン−ブタジエンゴム1質量部及びカルボキシメチルセルロース0.7質量部とを混合し、この混合物を適量のイオン交換水に分散させてスラリーを作製した。このスラリーを負極用集電体である厚み20μmの銅箔にドクターブレードを用いて膜状になるように塗布し、スラリーを塗布した集電体を乾燥後プレスし、接合物を120℃で6時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状(25mm×30mmの矩形状)に切り取り、負極とした。 98.3 parts by mass of graphite was mixed with 1 part by mass of styrene-butadiene rubber and 0.7 parts by mass of carboxymethyl cellulose as a binder, and this mixture was dispersed in an appropriate amount of ion-exchanged water to prepare a slurry. This slurry is applied to a copper foil having a thickness of 20 μm, which is a current collector for negative electrodes, so as to form a film using a doctor blade, and the current collector to which the slurry is applied is dried and pressed, and the bonded product is pressed at 120 ° C. 6 It was heated in a vacuum dryer for an hour and cut into a predetermined shape (25 mm × 30 mm rectangular shape) to obtain a negative electrode.

上記の正極および負極を用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製作した。詳しくは、正極および負極の間に、セパレータとしてポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造の樹脂膜からなる矩形状シート(27×32mm、厚さ25μm)を挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としては、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートを体積比3:3:4で混合した溶媒にLiPF6を1モル/Lとなるよう溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉された実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極および負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部は実施例1のリチウムイオン二次電池の外側に延出している。 A laminated lithium ion secondary battery was manufactured using the above positive and negative electrodes. Specifically, a rectangular sheet (27 × 32 mm, thickness 25 μm) made of a resin film having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode as a separator to form a electrode plate group. This group of plates was covered with a set of two laminated films, the three sides were sealed, and then the electrolytic solution was injected into the bag-shaped laminated film. As the electrolytic solution, a solution prepared by dissolving LiPF 6 at a volume ratio of 3: 3: 4 in a solvent obtained by mixing ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate at a volume ratio of 3: 3: 4 was used. Then, by sealing the remaining one side, the laminated lithium ion secondary battery of Example 1 was obtained in which the four sides were hermetically sealed and the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed. The positive electrode and the negative electrode are provided with tabs that can be electrically connected to the outside, and a part of the tabs extends to the outside of the lithium ion secondary battery of Example 1.

(比較例1)
以下のとおり、中間部を有さない比較例1の材料を製造した。
(Comparative Example 1)
As described below, the material of Comparative Example 1 having no intermediate portion was produced.

a)層状岩塩構造のLiNi5/10Co3/10Mn2/10で表されるリチウム複合金属酸化物を準備した。 a) A lithium composite metal oxide represented by LiNi 5/10 Co 3/10 Mn 2/10 O 2 having a layered rock salt structure was prepared.

c)硝酸ランタン6水和物2.2g及び硫酸ニッケル1.3g、並びにヘテロ元素含有有機化合物としてのマレイン酸1.1g及びマロン酸1.4gを水100mLに溶解させた金属水溶液を準備した。金属水溶液における、金属イオンのモル比はランタン:ニッケル=1:1である。 c) An aqueous metal solution prepared by dissolving 2.2 g of lanthanum nitrate hexahydrate and 1.3 g of nickel sulfate, and 1.1 g of maleic acid and 1.4 g of malonic acid as heteroelement-containing organic compounds in 100 mL of water. The molar ratio of metal ions in the metal aqueous solution is lanthanum: nickel = 1: 1.

d)前記リチウム複合金属酸化物100gを純水400mLに分散させ、さらに酢酸を加えて、pH3.5の分散液を調製した。また、水酸化ナトリウム30gに水を加えて100mLとした塩基性水溶液を調製した。 d) 100 g of the lithium composite metal oxide was dispersed in 400 mL of pure water, and acetic acid was further added to prepare a dispersion having a pH of 3.5. Further, water was added to 30 g of sodium hydroxide to prepare a basic aqueous solution of 100 mL.

g)1500rpmでの撹拌条件下、分散液に対し、金属水溶液を添加し、混合分散液を調製した。さらに、混合分散液に塩基性水溶液を添加して水酸化ランタン及び水酸化ニッケルを析出させることにより、リチウム複合金属酸化物の表面に水酸化ランタン及び水酸化ニッケルの複合金属水酸化物を主成分とする導電性酸化物前駆体を付着させた。この時の混合分散液のpHは12であった。 g) Under stirring conditions at 1500 rpm, a metal aqueous solution was added to the dispersion to prepare a mixed dispersion. Furthermore, by adding a basic aqueous solution to the mixed dispersion to precipitate lanthanum hydroxide and nickel hydroxide, the composite metal hydroxide of lanthanum hydroxide and nickel hydroxide is the main component on the surface of the lithium composite metal oxide. A conductive oxide precursor was attached. The pH of the mixed dispersion at this time was 12.

濾過、及び、120℃、5時間の乾燥により、導電性酸化物前駆体を付着させたリチウム複合金属酸化物を分離した。 The lithium composite metal oxide to which the conductive oxide precursor was attached was separated by filtration and drying at 120 ° C. for 5 hours.

h)分離したリチウム複合金属酸化物を大気雰囲気下、700℃で4時間加熱し、リチウム複合金属酸化物の表面に導電性酸化物部が形成された比較例1の材料を得た。 h) The separated lithium composite metal oxide was heated at 700 ° C. for 4 hours in an air atmosphere to obtain a material of Comparative Example 1 in which a conductive oxide portion was formed on the surface of the lithium composite metal oxide.

以下、比較例1の材料を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1のリチウムイオン二次電池を製造した。 Hereinafter, the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of Comparative Example 1 was used.

(比較例2)
h)工程の加熱温度を600℃とした以外は、比較例1と同様の方法で、比較例2の材料を製造した。
(Comparative Example 2)
h) The material of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the heating temperature in the step was set to 600 ° C.

(比較例3)
実施例1の材料に代えて、正極活物質として層状岩塩構造のLiNi5/10Co3/10Mn2/10で表されるリチウム複合金属酸化物を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例3のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 3)
Except for the use of the lithium composite metal oxide represented by LiNi 5/10 Co 3/10 Mn 2/10 O 2 having a layered rock salt structure as the positive electrode active material instead of the material of Example 1, the same as in Example 1. A lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 was produced in the same manner.

(評価例1)
実施例1のe)工程で得られた表面に中間部前駆体を有するリチウム複合金属酸化物、及び、実施例1の材料につき、走査型電子顕微鏡(SEM)にて、表面観察を行った。また、比較例1及び比較例2の材料につき、SEMにて、表面観察を行った。図1〜4にそれぞれの材料のSEM像を示す。
(Evaluation example 1)
The surface of the lithium composite metal oxide having an intermediate precursor on the surface obtained in step e) of Example 1 and the material of Example 1 was observed with a scanning electron microscope (SEM). In addition, the surfaces of the materials of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were observed by SEM. Figures 1 to 4 show SEM images of each material.

図1から、リチウム複合金属酸化物の表面全体に膜状に中間部前駆体が形成されていることがわかる。また、図2から、凹凸を有する導電性酸化物部が、材料表面に形成されていることがわかる。 From FIG. 1, it can be seen that the intermediate precursor is formed in the form of a film on the entire surface of the lithium composite metal oxide. Further, from FIG. 2, it can be seen that the conductive oxide portion having irregularities is formed on the surface of the material.

図3及び図4から、凹凸を有する導電性酸化物部が、材料表面に形成されていることがわかる。図3と図4のSEM像を比較すると、図3の比較例1の材料の方が、濃い色調で観察された。この観察結果は、より高温の700℃での加熱処理に因り、リチウム複合金属酸化物を構成する金属の一部が比較例1の材料の表面に移動してきたことを示唆している。 From FIGS. 3 and 4, it can be seen that the conductive oxide portion having irregularities is formed on the surface of the material. Comparing the SEM images of FIGS. 3 and 4, the material of Comparative Example 1 of FIG. 3 was observed in a darker color tone. This observation suggests that some of the metals constituting the lithium composite metal oxide have moved to the surface of the material of Comparative Example 1 due to the heat treatment at a higher temperature of 700 ° C.

他方、図2の実施例1の材料のSEM像の色調は、図4の比較例2の材料のSEM像の色調と同程度である。従って、実施例1の材料においては、700℃での加熱処理を施したものの、中間部の存在に因り、リチウム複合金属酸化物を構成する金属の一部が材料の表面に移動することを抑制したといえる。 On the other hand, the color tone of the SEM image of the material of Example 1 in FIG. 2 is similar to the color tone of the SEM image of the material of Comparative Example 2 of FIG. Therefore, in the material of Example 1, although the heat treatment was performed at 700 ° C., the presence of the intermediate portion suppressed a part of the metal constituting the lithium composite metal oxide from moving to the surface of the material. It can be said that it was done.

(評価例2)
以下のとおり、実施例1及び比較例1のリチウムイオン二次電池の容量維持率を測定した。
(Evaluation example 2)
As follows, the capacity retention rates of the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1 were measured.

各リチウムイオン二次電池(n=2)に対し、60℃、1Cレートで電圧4.24Vから3.05Vの範囲の充放電サイクルを500サイクル行った。なお、例えば1Cとは一定電流において1時間で電池を完全充電または放電させるために要する電流値を意味する。容量維持率(%)は以下の式で求めた。n=2の平均値の結果を表2に示す。
容量維持率(%)=100×サイクル後容量/初期容量
For each lithium ion secondary battery (n = 2), 500 cycles of charge / discharge cycles in the voltage range of 4.24 V to 3.05 V were performed at 60 ° C. and 1 C rate. For example, 1C means a current value required to completely charge or discharge a battery in 1 hour at a constant current. The capacity retention rate (%) was calculated by the following formula. The results of the average value of n = 2 are shown in Table 2.
Capacity retention rate (%) = 100 x capacity after cycle / initial capacity

Figure 0006848172
Figure 0006848172

本発明の材料における中間部の存在が、リチウムイオン二次電池の容量維持率の好適化に寄与しているといえる。本発明の材料を正極活物質として具備するリチウムイオン二次電池は、容量維持率が優れていることが裏付けられた。 It can be said that the presence of the intermediate portion in the material of the present invention contributes to the optimization of the capacity retention rate of the lithium ion secondary battery. It was proved that the lithium ion secondary battery containing the material of the present invention as the positive electrode active material has an excellent capacity retention rate.

(評価例3)
実施例1及び比較例3のリチウムイオン二次電池に対し、0℃の条件下、0.5Cレートで電圧4.24Vまで充電を行い、60秒間休止し、そして、0.5Cレートで2.8Vまで放電を行い、60秒間休止することを1サイクルとする充放電サイクルを450サイクル行った。各リチウムイオン二次電池につき、以下の式に基づき、4.24V及び2.8Vにおける、各サイクルの放電抵抗を算出した。
(4.24Vにおける放電抵抗)=(4.24Vにおける60秒間休止時の電圧変化量)/(0.5C電流量)
(2.8Vにおける放電抵抗)=(2.8Vにおける60秒間休止時の電圧変化量)/(0.5C電流量)
(Evaluation example 3)
The lithium ion secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 3 were charged under the condition of 0 ° C. to a voltage of 4.24 V at a 0.5 C rate, paused for 60 seconds, and then 2. The charge / discharge cycle of discharging to 8 V and resting for 60 seconds was performed for 450 cycles. For each lithium ion secondary battery, the discharge resistance of each cycle at 4.24V and 2.8V was calculated based on the following formula.
(Discharge resistance at 4.24V) = (Voltage change amount at 4.24V during 60-second rest) / (0.5C current amount)
(Discharge resistance at 2.8V) = (Voltage change amount at 2.8V for 60 seconds) / (0.5C current amount)

そして、各リチウムイオン二次電池につき、初回サイクル時の放電抵抗に対する450サイクル時の放電抵抗の比を算出した。結果を表3に載せる。 Then, for each lithium ion secondary battery, the ratio of the discharge resistance at 450 cycles to the discharge resistance at the first cycle was calculated. The results are shown in Table 3.

また、各リチウムイオン二次電池につき、450サイクル時の4.24Vにおける60秒間休止後の電圧と、450サイクル時の2.8Vにおける60秒間休止後の電圧との差を算出した。当該差は、450サイクル時の各リチウムイオン二次電池の実用的な充放電電圧の範囲に該当する。結果を表3に載せる。 Further, for each lithium ion secondary battery, the difference between the voltage after a 60-second pause at 4.24 V at 450 cycles and the voltage after a 60-second pause at 2.8 V at 450 cycles was calculated. The difference corresponds to the range of practical charge / discharge voltage of each lithium ion secondary battery at 450 cycles. The results are shown in Table 3.

Figure 0006848172
Figure 0006848172

4.24Vにおける放電抵抗の比の結果から、実施例1のリチウムイオン二次電池の方が、比較例3のリチウムイオン二次電池よりも、450サイクル後の4.24Vにおける放電抵抗の上昇率が高いことがわかる。しかし、2.8Vにおける放電抵抗の比の結果から、実施例1のリチウムイオン二次電池の方が、比較例3のリチウムイオン二次電池よりも、450サイクル後の2.8Vにおける放電抵抗の上昇率が低いことがわかる。4.24V及び2.8Vにおける放電抵抗の比の結果を総合すると、実施例1のリチウムイオン二次電池の方が450サイクル後の放電抵抗の上昇率が総合的に低いといえる。 From the result of the discharge resistance ratio at 4.24V, the lithium ion secondary battery of Example 1 has a higher rate of increase in discharge resistance at 4.24V after 450 cycles than the lithium ion secondary battery of Comparative Example 3. It turns out that is high. However, from the result of the discharge resistance ratio at 2.8 V, the lithium ion secondary battery of Example 1 had a discharge resistance at 2.8 V after 450 cycles as compared with the lithium ion secondary battery of Comparative Example 3. It can be seen that the rate of increase is low. Summarizing the results of the discharge resistance ratios at 4.24V and 2.8V, it can be said that the lithium ion secondary battery of Example 1 has a lower overall discharge resistance increase rate after 450 cycles.

また、実施例1のリチウムイオン二次電池の方が、比較例3のリチウムイオン二次電池よりも、450サイクル後の実用的な充放電電圧の範囲が広いことがわかる。 Further, it can be seen that the lithium ion secondary battery of Example 1 has a wider range of practical charge / discharge voltage after 450 cycles than the lithium ion secondary battery of Comparative Example 3.

本発明の材料における中間部及び導電性酸化物部の存在が、リチウムイオン二次電池の好適化に寄与しているといえる。本発明の材料を正極活物質として具備するリチウムイオン二次電池が優れていることが裏付けられた。 It can be said that the presence of the intermediate portion and the conductive oxide portion in the material of the present invention contributes to the suitability of the lithium ion secondary battery. It was confirmed that the lithium ion secondary battery containing the material of the present invention as the positive electrode active material is excellent.

(参考製造例1)
a)層状岩塩構造のLiNi5/10Co3/10Mn2/10で表されるリチウム複合金属酸化物を準備した。
(Reference manufacturing example 1)
a) A lithium composite metal oxide represented by LiNi 5/10 Co 3/10 Mn 2/10 O 2 having a layered rock salt structure was prepared.

b)硫酸ジルコニウム0.11g、及び、ヒドロキシカルボン酸としてのグリコール酸0.065gを水40mLに溶解して、第1金属水溶液を調製した。なお、当該第1金属水溶液において、ジルコニウムとグリコール酸のモル比は1:2であった。 b) 0.11 g of zirconium sulfate and 0.065 g of glycolic acid as a hydroxycarboxylic acid were dissolved in 40 mL of water to prepare a first metal aqueous solution. In the first metal aqueous solution, the molar ratio of zirconium to glycolic acid was 1: 2.

d)粉末状の前記リチウム複合金属酸化物25gを純水400mLに分散させ、さらに、硫酸を加えてpH10に調整した第1分散液を製造した。 d) 25 g of the above-mentioned lithium composite metal oxide in powder form was dispersed in 400 mL of pure water, and further, sulfuric acid was added to prepare a first dispersion liquid adjusted to pH 10.

e)第1分散液と、第1金属水溶液を混合し第1混合分散液とした。次いで、該第1混合分散液のpHが12になるまで、水酸化ナトリウム溶液を1時間かけて添加し、リチウム複合金属酸化物の表面に水酸化ジルコニウムを析出させた。表面に水酸化ジルコニウムが析出したリチウム複合金属酸化物を、濾過で分離し、120℃で5時間乾燥した。 e) The first dispersion liquid and the first metal aqueous solution were mixed to obtain a first mixed dispersion liquid. Then, a sodium hydroxide solution was added over 1 hour until the pH of the first mixed dispersion was 12, to precipitate zirconium hydride on the surface of the lithium composite metal oxide. The lithium composite metal oxide in which zirconium hydride was precipitated on the surface was separated by filtration and dried at 120 ° C. for 5 hours.

乾燥後の表面に水酸化ジルコニウムが析出したリチウム複合金属酸化物を、大気雰囲気下、700℃で3時間加熱し、表面に中間部を有する参考製造例1のリチウム複合金属酸化物を得た。 The lithium composite metal oxide in which zirconium hydride was precipitated on the surface after drying was heated at 700 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain the lithium composite metal oxide of Reference Production Example 1 having an intermediate portion on the surface.

(評価例4)
参考製造例1のリチウム複合金属酸化物につき、SEMにて表面観察を行った。図5に参考製造例1のリチウム複合金属酸化物のSEM像を示す。図5のSEM像から、参考製造例1のリチウム複合金属酸化物の表面は均一にジルコニウム含有膜で被覆されているといえる。
(Evaluation example 4)
The surface of the lithium composite metal oxide of Reference Production Example 1 was observed by SEM. FIG. 5 shows an SEM image of the lithium composite metal oxide of Reference Production Example 1. From the SEM image of FIG. 5, it can be said that the surface of the lithium composite metal oxide of Reference Production Example 1 is uniformly coated with the zirconium-containing film.

Claims (4)

リチウム複合金属酸化物部と、
前記リチウム複合金属酸化物部の表面に、ZrO よりなる中間部と、
前記中間部の表面に、金属酸化物であるLaNiO を含む導電性酸化物部と、を有する、材料の製造方法であって、
a)層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)で表されるリチウム複合金属酸化物を準備する工程、
b)中間部の原料となるZrを含有する第1金属水溶液を準備する工程、
c)導電性酸化物部の原料となるLaを含有する第2金属水溶液を準備する工程、
d)前記リチウム複合金属酸化物を水に分散させた第1分散液を調製する工程、
e)前記第1分散液と前記第1金属水溶液を混合してアルカリ性の第1混合分散液とし、前記リチウム複合金属酸化物の表面に中間部前駆体を付着させる工程、
f)前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程、又は、前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を加熱して製造された中間部を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程、
g)前記第2分散液と前記第2金属水溶液を混合してアルカリ性の第2混合分散液とし、前記中間部前駆体又は前記中間部の表面に導電性酸化物前駆体を付着させる工程、
h)前記g)工程を経たリチウム複合金属酸化物を加熱する工程、
を有し、
前記第1金属水溶液及び/又は前記第2金属水溶液がヘテロ元素含有有機化合物を含有することを特徴とする材料の製造方法。
Lithium composite metal oxide part and
On the surface of the lithium composite metal oxide portion, an intermediate portion made of ZrO 2 and an intermediate portion
Wherein the surface of the intermediate portion, and organic conductive oxide unit containing LaNiO 3 is a metal oxide, a method of manufacturing a material,
a) general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, A step of preparing a lithium composite metal oxide represented by at least one element selected from Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P and V, 1.7 ≦ f ≦ 3).
b) A step of preparing a first metal aqueous solution containing Zr, which is a raw material for the intermediate portion.
c) A step of preparing a second metal aqueous solution containing La, which is a raw material for the conductive oxide portion.
d) A step of preparing a first dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide is dispersed in water.
e) A step of mixing the first dispersion liquid and the first metal aqueous solution to obtain an alkaline first mixed dispersion liquid, and adhering an intermediate precursor to the surface of the lithium composite metal oxide.
f) The step of preparing a second dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface is dispersed in water, or the step of heating the lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface. A step of preparing a second dispersion liquid in which a lithium composite metal oxide having an intermediate portion on the surface is dispersed in water.
g) A step of mixing the second dispersion liquid and the second metal aqueous solution to obtain an alkaline second mixed dispersion liquid, and adhering a conductive oxide precursor to the intermediate portion precursor or the surface of the intermediate portion.
h) The step of heating the lithium composite metal oxide that has undergone the g) step,
Have a,
A method for producing a material, wherein the first metal aqueous solution and / or the second metal aqueous solution contains a hetero element-containing organic compound.
リチウム複合金属酸化物部と、
前記リチウム複合金属酸化物部の表面に、ZrO よりなる中間部と、
前記中間部の表面に、金属酸化物であるLaNiO を含む導電性酸化物部と、を有する材料の製造方法であって、
a)層状岩塩構造の一般式:LiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0<c≦3/10、0≦e<1、DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Al、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Zr、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3) で表されるリチウム複合金属酸化物を準備する工程、
b)中間部の原料となるZrを含有する第1金属水溶液を準備する工程、
c)導電性酸化物部の原料となるLaを含有する第2金属水溶液を準備する工程、
d)前記リチウム複合金属酸化物を水に分散させた第1分散液を調製する工程、
e)前記第1分散液と前記第1金属水溶液を混合してアルカリ性の第1混合分散液とし、前記リチウム複合金属酸化物の表面に中間部前駆体を付着させる工程、
f)前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程、又は、前記中間部前駆体を表面に有するリチウム複合金属酸化物を加熱して製造された中間部を表面に有するリチウム複合金属酸化物を水に分散させた第2分散液を調製する工程、
g)前記第2分散液と前記第2金属水溶液を混合してアルカリ性の第2混合分散液とし、前記中間部前駆体又は前記中間部の表面に導電性酸化物前駆体を付着させる工程、
h)前記g)工程を経たリチウム複合金属酸化物を加熱する工程、
を有し、
前記第1金属水溶液及び/又は前記第2金属水溶液がヘテロ元素含有有機化合物を含有することを特徴とする材料の製造方法。
Lithium composite metal oxide part and
On the surface of the lithium composite metal oxide portion, an intermediate portion made of ZrO 2 and an intermediate portion
A method for producing a material, which comprises a conductive oxide portion containing LaNiO 3 which is a metal oxide on the surface of the intermediate portion.
a) general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c Mn d D e O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1,0 <c ≦ 3 / 10,0 ≦ e <1, D is W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Al, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Zr, Fe, At least one element selected from Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, V, and a lithium composite metal represented by 1.7 ≦ f ≦ 3). The process of preparing the oxide,
b) A step of preparing a first metal aqueous solution containing Zr, which is a raw material for the intermediate portion.
c) A step of preparing a second metal aqueous solution containing La, which is a raw material for the conductive oxide portion.
d) A step of preparing a first dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide is dispersed in water.
e) A step of mixing the first dispersion liquid and the first metal aqueous solution to obtain an alkaline first mixed dispersion liquid, and adhering an intermediate precursor to the surface of the lithium composite metal oxide.
f) The step of preparing a second dispersion liquid in which the lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface is dispersed in water, or the step of heating the lithium composite metal oxide having the intermediate precursor on the surface. A step of preparing a second dispersion liquid in which a lithium composite metal oxide having an intermediate portion on the surface is dispersed in water.
g) A step of mixing the second dispersion liquid and the second metal aqueous solution to obtain an alkaline second mixed dispersion liquid, and adhering a conductive oxide precursor to the intermediate portion precursor or the surface of the intermediate portion.
h) The step of heating the lithium composite metal oxide that has undergone the g) step,
Have a,
A method for producing a material, wherein the first metal aqueous solution and / or the second metal aqueous solution contains a hetero element-containing organic compound.
前記ヘテロ元素含有有機化合物がキレート化合物である請求項1または2に記載の材料の製造方法。 The method for producing a material according to claim 1 or 2 , wherein the hetero element-containing organic compound is a chelate compound. 請求項1〜のいずれかに記載の製造方法で製造された材料を用いて正極活物質層を製造する工程、
を有するリチウムイオン二次電池の製造方法。
A step of producing a positive electrode active material layer using the material produced by the production method according to any one of claims 1 to 3.
A method for manufacturing a lithium ion secondary battery having.
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