JP6909553B2 - Film-forming agent and its manufacturing method and non-aqueous electrolyte positive electrode active material for secondary batteries and its manufacturing method - Google Patents

Film-forming agent and its manufacturing method and non-aqueous electrolyte positive electrode active material for secondary batteries and its manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、被膜形成剤とその製造方法及び非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法に関する。 The present invention relates to a film forming agent and a method for producing the same, and a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for producing the same.

非水系電解質二次電池は、軽量で高エネルギー密度が得られることから、例えば、電気を駆動源として利用する車両に搭載される電源、あるいはパソコンや携帯端末その他の電気製品等に用いられる電源として重要性が高まっている。 Since a non-aqueous electrolyte secondary battery is lightweight and has a high energy density, it can be used, for example, as a power source mounted on a vehicle that uses electricity as a drive source, or as a power source used for a personal computer, a mobile terminal, or other electric product. It is becoming more important.

代表的な非水系電解質二次電池としては、リチウムイオンが正極と負極との間を行き来することにより充電及び放電するリチウムイオン二次電池が挙げられる。典型的な構成のリチウムイオン二次電池では、導電性部材(電極集電体)の上に、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出し得る物質(電極活物質)を主体とする電極材料が層状に形成された構成(以下、このような層状形成物を「電極合材層」、正極においては「正極合材層」という。)の電極を備える。例えば、正極の場合、正極活物質としてのリチウム遷移金属複合酸化物の粒子と、高導電性材料の粉末(例えば、カーボンブラック等)と、結着剤(例えば、ポリフッ化ビニリデン等)とを適当な溶媒を混練して分散させたペースト状の組成物(ペースト状組成物には、スラリー状組成物及びインク状組成物が包含される。)を調製し、これを正極集電体(例えば、アルミニウム材等)に塗布して乾燥することにより正極合材層が形成される。 A typical non-aqueous electrolyte secondary battery includes a lithium ion secondary battery that charges and discharges when lithium ions move back and forth between the positive electrode and the negative electrode. In a lithium ion secondary battery having a typical configuration, an electrode material mainly composed of a substance (electrode active material) capable of reversibly storing and releasing lithium ions is layered on a conductive member (electrode current collector). (Hereinafter, such a layered product is referred to as an “electrode mixture layer”, and in the case of a positive electrode, a “positive electrode mixture layer”). For example, in the case of a positive electrode, particles of a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material, a powder of a highly conductive material (for example, carbon black, etc.), and a binder (for example, polyvinylidene fluoride) are suitable. A paste-like composition (the paste-like composition includes a slurry-like composition and an ink-like composition) is prepared by kneading and dispersing various solvents, and this is used as a positive electrode current collector (for example,). A positive electrode mixture layer is formed by applying it to an aluminum material or the like and drying it.

正極合材層形成用のペースト状組成物を調製する際に使用する溶媒としては、水系溶媒または水溶性の有機溶媒(例えばN−メチルピロリドン等)が採用されている(例えば、特許文献1)。これらの溶媒が含有する水分により、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面に存在するリチウムイオンが溶媒中に溶出して、ペースト状組成物が強アルカリ性を呈することがある。このようにアルカリ性を呈するペースト状組成物では、この組成物に含まれる結着剤の分解または結着剤の凝集や正極活物質の凝集が発生し、ペースト状組成物のゲル化(粘度の増加による流動性や均一性が失われた状態)が生じやすい。また、水溶性の有機溶媒の場合、湿度の高い場所で作業することにより、外気に含まれる水分がペースト状組成物に流入し、同様にペースト状組成物のゲル化が発生することがある。 As the solvent used when preparing the paste-like composition for forming the positive electrode mixture layer, an aqueous solvent or a water-soluble organic solvent (for example, N-methylpyrrolidone or the like) is adopted (for example, Patent Document 1). .. Due to the water content of these solvents, the lithium ions present on the particle surface of the lithium transition metal composite oxide may be eluted into the solvent, and the paste-like composition may exhibit strong alkalinity. In such an alkaline paste-like composition, decomposition of the binder contained in the composition, aggregation of the binder, and aggregation of the positive electrode active material occur, and gelation of the paste-like composition (increase in viscosity) occurs. (A state in which the fluidity and uniformity are lost) is likely to occur. Further, in the case of a water-soluble organic solvent, by working in a place with high humidity, moisture contained in the outside air may flow into the paste-like composition, and gelation of the paste-like composition may occur as well.

ゲル化したペースト状組成物は、粘度が増加し、接着力や原料粉末の分散性が低下するため、正極集電体上に所望する厚みで均一な組成の正極合材層を形成することが困難となり得る。厚みや組成が不均一であると、充放電時における電池反応性が悪化し、さらには電池の内部抵抗の増加の原因ともなるため好ましくない。 Since the gelled paste-like composition has an increased viscosity and a decreased adhesive strength and dispersibility of the raw material powder, it is possible to form a positive electrode mixture layer having a desired thickness and a uniform composition on the positive electrode current collector. It can be difficult. If the thickness and composition are not uniform, the battery reactivity at the time of charging and discharging deteriorates, and further, it causes an increase in the internal resistance of the battery, which is not preferable.

上記ペースト状組成物の抑制を目的として、特許文献2には、LiNi1−y(0.98≦x≦1.06、0.05≦y≦0.30、AはCo、Alのうち少なくとも1種)で与えられ、5gを純水100g中に120分間撹拌混合した後、30秒間静置して得られる上澄みのpHが、25℃において12.7以下である非水電解質二次電池用正極活物質が提案されている。 For the purpose of suppressing the paste-like composition, Patent Document 2 describes Li x Ni 1-y A y O 2 (0.98 ≦ x ≦ 1.06, 0.05 ≦ y ≦ 0.30, A. The pH of the supernatant obtained by stirring and mixing 5 g with 100 g of pure water for 120 minutes and then allowing it to stand for 30 seconds is 12.7 or less at 25 ° C. A positive electrode active material for a water electrolyte secondary battery has been proposed.

また、特許文献3では、電解液等との反応による正極活物質の劣化を効果的に抑制してサイクル特性を向上させることを目的として、正極活物質表面に、金属有機化合物とミセル化した界面活性剤とが分散して付着したゲル被膜を形成するゾルゲル工程と、上記ゾルゲル工程で得られた上記ゲル被膜を焼成することにより、上記界面活性剤を分解除去し、正極活物質表面にリチウムイオンの移動可能な細孔が形成された多孔性金属酸化物被覆層を形成する焼成工程と、を有することを特徴とする多孔性金属酸化物被覆正極活物質の製造方法が提案されている。 Further, in Patent Document 3, for the purpose of effectively suppressing the deterioration of the positive electrode active material due to the reaction with the electrolytic solution or the like and improving the cycle characteristics, the surface of the positive electrode active material is an interface formed with a metal organic compound and micellar. By firing the sol-gel step of forming a gel film in which the activator is dispersed and adhered, and the gel film obtained in the sol-gel step, the surfactant is decomposed and removed, and lithium ions are formed on the surface of the positive electrode active material. A method for producing a porous metal oxide-coated positive electrode active material, which comprises a firing step of forming a porous metal oxide-coated layer in which movable pores are formed, has been proposed.

一方、ペースト状組成物における上記問題点を解決するための技術として、特許文献4には、正極と負極を備えており、上記正極は、正極集電体と該集電体上に形成された正極合材層であって、少なくとも正極活物質と結着材とを含む正極合材層とを備え、上記正極活物質は、その表面が疎水性被膜により被覆されており、上記結着材は、水系溶媒に溶解または分散する結着材である電池が提案されている。 On the other hand, as a technique for solving the above-mentioned problems in the paste-like composition, Patent Document 4 includes a positive electrode and a negative electrode, and the positive electrode is formed on the positive electrode current collector and the current collector. The positive electrode mixture layer includes at least a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material and a binder, and the surface of the positive electrode active material is coated with a hydrophobic film. , A battery which is a binder which dissolves or disperses in an aqueous solvent has been proposed.

特開2009−193805号公報JP-A-2009-193805 特開2003−31222号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-31222 特開2009−200007号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-200007 国際公開第2012/111116号International Publication No. 2012/1111616

しかしながら、特許文献2には、pHを制御するための具体的な正極活物質の製造方法に関しては言及されていない。また、特許文献3には、正極合材層の製造に用いられるペースト状組成物における上記問題点については検討されていない。
また、特許文献4には、メカノケミカル処理あるいは一般的な金属アルコキシドを用いてリチウム遷移金属複合酸化物粒子を被覆する方法が開示されているのみであり、これらの方法では、被覆状態を十分に制御することができず、また、リチウム遷移金属酸化物粒子と水系溶媒との接触を十分に防止するためには多量の被覆物質が必要であると考えられ、十分な電池特性を維持しながらペースト状組成物における上記問題点を解決する方法としては不十分であるといえる。また、メカノケミカル処理による被覆方法では、正極活物質粒子の表面への損傷や粒子自体の粉砕が生じたりするなどの問題もある。
However, Patent Document 2 does not mention a specific method for producing a positive electrode active material for controlling pH. Further, Patent Document 3 does not examine the above-mentioned problems in the paste-like composition used for producing the positive electrode mixture layer.
Further, Patent Document 4 only discloses a method of coating lithium transition metal composite oxide particles by mechanochemical treatment or a general metal alkoxide, and these methods sufficiently provide a coating state. It cannot be controlled, and it is considered that a large amount of coating substance is required to sufficiently prevent the contact between the lithium transition metal oxide particles and the aqueous solvent, and the paste is made while maintaining sufficient battery characteristics. It can be said that it is insufficient as a method for solving the above-mentioned problems in the state composition. Further, the coating method by the mechanochemical treatment has problems such as damage to the surface of the positive electrode active material particles and crushing of the particles themselves.

本発明は、上述した従来の課題を解決すべくなされたものであり、正極活物質が本来持つ電池性能を阻害せずに正極合材層形成用のペースト状組成物のゲル化を抑制した被膜形成剤とその製造方法及び非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法等を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is a coating film that suppresses gelation of a paste-like composition for forming a positive electrode mixture layer without impairing the battery performance inherent in the positive electrode active material. It is an object of the present invention to provide a forming agent and a method for producing the same, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, and a method for producing the same.

本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、加水分解性有機基を有する金属化合物を、キレート化した後、水を混合して前記金属化合物を部分的に加水分解させ、さらに水を加えて得られる被膜形成剤を用いて製造された正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子が本来持つ電池性能を阻害することがなく、ペースト状組成物のゲル化の抑制が可能であるとの知見を得て、本発明を完成した。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor chelated a metal compound having a hydrolyzable organic group, mixed water to partially hydrolyze the metal compound, and further. The positive electrode active material produced by using the film forming agent obtained by adding water does not impair the original battery performance of the lithium transition metal composite oxide particles, and can suppress the gelation of the paste-like composition. The present invention was completed with the knowledge that this is the case.

すなわち、本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に酸化物被膜が形成された非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、加水分解性有機基を有する金属化合物と、キレート剤と、有機溶媒とを含む混合液を50〜100℃に加熱して、前記金属化合物が有する加水分解性有機基の一部を前記キレート剤によりキレート化した後、前記混合液に水を混合して、前記金属化合物を部分的に加水分解反応させて生成された前駆体微粒子を含む原液を得る原液合成工程と、前記原液に水を混合して、前記前駆体微粒子と、前記キレート剤と、前記有機溶と、水とを含む被膜形成剤を得る被膜形成剤合成工程と、前記被膜形成剤と、リチウム遷移金属複合酸化物粒子を混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物を乾燥して、前記混合物中の前記有機溶媒及び水を減少させ、かつ、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に前記前駆体微粒子が吸着結合した被膜を形成する、乾燥工程と、前記乾燥工程後の混合物を熱処理して、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子表面に前記被膜を固着させ、かつ、前記被膜に含まれる有機成分を除去することにより、金属酸化物の微粒子からなる酸化物被膜が形成された正極活物質を得る熱処理工程と、を具備し、前記正極活物質は、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に前記酸化物被膜が形成されていない部分が分散して存在する。 That is, the method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an oxide film is formed on the surface of lithium transition metal composite oxide particles. A mixed solution containing a metal compound having a hydrolyzable organic group, a chelating agent, and an organic solvent is heated to 50 to 100 ° C. to remove a part of the hydrolyzable organic group contained in the metal compound. A stock solution synthesis step of mixing water with the mixed solution after chelating with the chelating agent to obtain a stock solution containing precursor fine particles produced by partially hydrolyzing the metal compound, and the stock solution. water was mixed, the precursor particles, and the chelating agent, and the organic solvent medium, and the film forming agent synthesized to obtain a film-forming agent comprising water, and the film-forming agent, a lithium transition metal composite A mixing step of mixing the oxide particles to obtain a mixture and drying the mixture to reduce the organic solvent and water in the mixture and the precursor on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. The drying step of forming a film in which fine particles are adsorbed and bonded and the mixture after the drying step are heat-treated to fix the film on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles, and the organic component contained in the film. A heat treatment step for obtaining a positive electrode active material on which an oxide film composed of fine metal oxide fine particles is formed is provided, and the positive electrode active material is applied to the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. The portion where the oxide film is not formed is dispersed and exists.

上記製造方法における好ましい一態様として、前記原液合成工程において、前記混合液に水を混合した後、液温を20〜90℃に保持して、前記原液を得る。
上記製造方法における好ましい他の一態様として、前記加水分解性有機基を有する金属化合物は、ジルコニウム、チタン、アルミニウムのアルコキシドから選択される1種以上からなる。
上記製造方法における好ましい他の一態様として、前記加水分解性有機基を有する金属化合物は、ジルコニウムブトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムジイソプロポキシド及びアルミニウムブトキシドから選択される1種以上からなる。
上記製造方法における好ましい他の一態様として、前記キレート剤がアミノカルボン酸塩及びその塩並びにジケトンから選択される少なくとも1種以上を含む。
上記製造方法における好ましい他の一態様として、前記キレート剤がアセチルアセトンからなる。
上記製造方法における好ましい他の一態様として、前記有機溶媒は、エタノール、2−プロパノール及び1−ブタノールから選択される1種以上を含む。
As a preferred embodiment of the above-mentioned production method, in the undiluted solution synthesis step, after mixing water with the mixed solution, the solution temperature is maintained at 20 to 90 ° C. to obtain the undiluted solution.
In another preferred embodiment of the above production method, the metal compound having a hydrolyzable organic group comprises one or more selected from zirconium, titanium, and aluminum alkoxides.
In another preferred embodiment of the above production method, the metal compound having a hydrolyzable organic group is selected from zirconium butoxide, titanium isopropoxide, titanium butoxide, aluminum isopropoxide, aluminum diisopropoxide and aluminum butoxide. It consists of one or more types.
As another preferred embodiment in the above-mentioned production method, the chelating agent contains at least one selected from an aminocarboxylic acid salt and a salt thereof and a diketone.
In another preferred embodiment of the production method, the chelating agent comprises acetylacetone.
In another preferred embodiment of the production method, the organic solvent comprises one or more selected from ethanol, 2-propanol and 1-butanol.

前記被膜形成剤中に含まれる加水分解生成物の粒径は、動的光散乱法により測定した中心粒径が100nm以下であることが好ましい
上記被膜形成剤における好ましい一態様として、前記被膜形成剤のpHは、8〜11である。
The particle size of the hydrolysis product contained in the film-forming agent is preferably a central particle size of 100 nm or less as measured by a dynamic light scattering method.
As a preferred embodiment of the film forming agent, the pH of the film forming agent is 8 to 11.

上記正極活物質の製造方法における好ましい一態様として、前記混合工程において、自転公転式混練ミキサーを用いて混合する。
上記正極活物質の製造方法における好ましい他の一態様として、前記乾燥工程前の混合物に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びヘキシレングリコールから選択される1種以上を添加する。
上記正極活物質の製造方法における好ましい他の一態様として、前記熱処理工程において、酸素含有雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気から選択される雰囲気中で、熱処理温度を80〜400℃の範囲に制御して熱処理する。
As a preferable aspect in the method for producing the positive electrode active material, the mixture is mixed using a rotation / revolution type kneading mixer in the mixing step.
As another preferable aspect in the method for producing the positive electrode active material, one or more selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol and hexylene glycol are added to the mixture before the drying step.
As another preferable aspect of the method for producing the positive electrode active material, in the heat treatment step, the heat treatment temperature is controlled in the range of 80 to 400 ° C. in an atmosphere selected from an oxygen-containing atmosphere, an inert atmosphere, and a vacuum atmosphere. Heat treatment.

本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子と、該粒子表面を被覆した被膜を有し、レーザー回折散乱法により測定した平均粒径D50が3〜25μmであり、前記被膜は、ジルコニウム、チタン、アルミニウムから選択される1種以上の酸化物の微粒子により形成され、前記微粒子の平均粒径D50は0.1〜10nmであり、前記微粒子は、正極活物質全体に対して、0.2〜0.6質量%含有され、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子は、下記一般式(1)で表され、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に前記酸化物被膜が形成されていない部分が分散して存在する。
一般式:LiNi1−bM1・・・(1)
(式中、M1は、Ni以外の遷移金属元素、2族元素、または13族元素から選択される1種以上の元素を示し、0.95≦a≦1.20、0≦b≦0.5である。)
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has lithium transition metal composite oxide particles and a coating film covering the surface of the particles, and has an average particle size D50 of 3 to 25 μm measured by a laser diffraction / scattering method. The film is formed of fine particles of one or more oxides selected from zirconium, titanium, and aluminum, and the average particle size D50 of the fine particles is 0.1 to 10 nm, and the fine particles are positive electrode active. The lithium transition metal composite oxide particles contained in an amount of 0.2 to 0.6% by mass based on the entire substance are represented by the following general formula (1), and are described on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. The portion where the oxide film is not formed is dispersed and exists.
General formula: Li a Ni 1-b M1 b O 2 ... (1)
(In the formula, M1 represents one or more elements selected from a transition metal element other than Ni, a group 2 element, or a group 13 element, and 0.95 ≦ a ≦ 1.20, 0 ≦ b ≦ 0. 5.)

上記正極活物質の好ましい他の一態様として、前記正極活物質1gを24℃の純水50mlに加えた後、60分経過したスラリーのpHが11以下であり、前記正極活物質を30℃−70%RHの恒温恒湿槽に7日間暴露した後の暴露前に対する質量増加率が2.0%以下である。 As another preferred embodiment of the positive electrode active material, the pH of the slurry 60 minutes after adding 1 g of the positive electrode active material to 50 ml of pure water at 24 ° C. is 11 or less, and the positive electrode active material is 30 ° C.-. The mass increase rate after exposure to a 70% RH constant temperature and humidity chamber for 7 days is 2.0% or less as compared with that before exposure.

本発明の非水系電解質二次電池は、正極と、負極と、セパレータと、非水系電解質から構成され、上記の正極活物質を含む正極を備える。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte, and includes a positive electrode containing the above-mentioned positive electrode active material.

本発明の被膜形成剤を用いて製造される非水系電解質二次電池用正極活物質は、チウムイオンの溶出の抑制が可能な被膜を有し、リチウム遷移金属酸化物粒子が本来持つ電池性能を阻害することがなく、水を含む溶媒中においても、ペースト状組成物のゲル化が抑制することができる。また、この正極活物質は、被膜を有することにより、外気の湿度の影響を受け難くなるため、正極合材層形成時にドライルーム等の湿気を軽減した場所で作業せずともゲル化を抑制することができ、作業工程中のハンドリング性が改善される。さらに、本発明の被膜形成剤及び非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、工業的規模の生産においても簡便であり、その工業的価値はきわめて大きい。 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery produced by using the film-forming agent of the present invention has a film capable of suppressing elution of tium ions and impairs the battery performance inherent in lithium transition metal oxide particles. The gelation of the paste-like composition can be suppressed even in a solvent containing water. Further, since this positive electrode active material has a coating film, it is not easily affected by the humidity of the outside air, so that gelation is suppressed even if the work is not performed in a place where the humidity is reduced such as a dry room when forming the positive electrode mixture layer. It is possible to improve the handleability during the work process. Further, the method for producing a film-forming agent and a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is simple even in industrial-scale production, and its industrial value is extremely large.

図1は、電池評価に用いた2032型コイン電池の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a 2032 type coin battery used for battery evaluation.

[被膜形成剤の製造方法]
本実施形態の被膜形成剤の製造方法は、被膜形成用の原液を得る原液合成工程と、この原液に水を混合して被膜形成剤を得る被膜形成剤合成工程と、を具備する。以下、各工程について説明する。
[Manufacturing method of film forming agent]
The method for producing a film-forming agent of the present embodiment includes a stock solution synthesis step of obtaining a stock solution for film formation, and a film-forming agent synthesis step of mixing water with the stock solution to obtain a film-forming agent. Hereinafter, each step will be described.

(原液合成工程)
原液合成工程では、加水分解性有機基を有する金属化合物と、キレート剤と、有機溶媒とを含む混合液を50〜100℃に加熱した後、水を混合し、前記金属化合物を部分的に加水分解反応させた被膜形成用の原液を得る。
(Undiluted solution synthesis process)
In the undiluted solution synthesis step, a mixed solution containing a metal compound having a hydrolyzable organic group, a chelating agent, and an organic solvent is heated to 50 to 100 ° C., water is mixed, and the metal compound is partially hydrolyzed. A stock solution for forming a film obtained by a decomposition reaction is obtained.

金属化合物は、加水分解性有機基を有する金属化合物を用いることができる。加水分解性有機基とは、水を加えた際、加水分解によりヒドロキシ基(OH基)を形成し得る、少なくとも炭素元素を含む基をいう。このような基を有する金属化合物は、加水分解反応が容易であるとともに、金属化合物自体がアルコールなどの有機溶媒や水に対して溶解性を持つため、被膜形成剤の合成が容易となる。 As the metal compound, a metal compound having a hydrolyzable organic group can be used. The hydrolyzable organic group refers to a group containing at least a carbon element that can form a hydroxy group (OH group) by hydrolysis when water is added. A metal compound having such a group is easy to hydrolyze, and the metal compound itself is soluble in an organic solvent such as alcohol or water, so that a film-forming agent can be easily synthesized.

加水分解有機性基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。金属化合物がアルコキシ基を有することにより、水を添加した際、加水分解反応が容易に生じる。また、金属化合物は、モノマーの場合、上述した基は1分子内に1個又は複数個有することができ、1分子内に3〜4個の官能基を有することが好ましい。 Examples of the hydrolyzed organic group include an alkoxy group. Since the metal compound has an alkoxy group, a hydrolysis reaction easily occurs when water is added. Further, in the case of a monomer, the metal compound may have one or more of the above-mentioned groups in one molecule, and preferably has 3 to 4 functional groups in one molecule.

アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基などの炭素数1〜4のアルコキシ基が挙げられる。例えば、エトキシ基は反応性が高く、加水分解反応が容易に起こりやすいため、エトキシ基を有する金属化合物を用いる場合、不活性ガス中で取り扱うことが好ましい。アルコキシ基としては、安定性及びコストの観点から、イソプロポキシ基、ブトキシ基が好ましい。 Examples of the alkoxy group include an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, and a butoxy group. For example, since the ethoxy group is highly reactive and the hydrolysis reaction is likely to occur, when a metal compound having an ethoxy group is used, it is preferably handled in an inert gas. As the alkoxy group, an isopropoxy group and a butoxy group are preferable from the viewpoint of stability and cost.

アルコキシ基を有する金属化合物(以下、「金属アルコキシド化合物」ともいう。)としては、例えば、−エトキシド、−メトキシド、−イソプロポキシド、−ブトキシドなどを挙げることができる。なお、金属アルコキシド化合物は、モノマーを用いてもよく、これらのオリゴマーを用いてもよい。オリゴマーとしては、被膜形成剤の製造に用いる有機溶媒に溶解するものを用いる。 Examples of the metal compound having an alkoxy group (hereinafter, also referred to as “metal alkoxide compound”) include -ethoxydo, -methoxide, -isopropoxide, and -butoxide. As the metal alkoxide compound, a monomer may be used, or these oligomers may be used. As the oligomer, one that dissolves in an organic solvent used for producing a film-forming agent is used.

加水分解性有機基を有する金属化合物としては、例えば、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、ニオブ、スズ、ケイ素、ホウ素、リンなどの有機基含有金属化合物が挙げられ、これらの中でも、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウムのアルコキシドから選択される1種以上の金属アルコキシド化合物からなることが好ましい。これらの金属アルコキシド化合物を被膜形成剤として用いることにより、水に難溶性であり、かつ、粒径が制御された酸化物微粒子からなる酸化物被膜を形成した正極活物質を得ることができる。このような正極活物質は、電池特性低下の抑制とリチウム溶出の抑制とを両立させることができる。 Examples of the metal compound having a hydrolyzable organic group include organic group-containing metal compounds such as zirconium, titanium, aluminum, niobium, tin, silicon, boron and phosphorus, and among these, zirconium, titanium and aluminum. It preferably consists of one or more metal alkoxide compounds selected from alkoxides. By using these metal alkoxide compounds as a film-forming agent, it is possible to obtain a positive electrode active material having an oxide film formed of oxide fine particles which are sparingly soluble in water and have a controlled particle size. Such a positive electrode active material can both suppress deterioration of battery characteristics and suppress lithium elution.

加水分解性有機基を有する金属化合物としては、具体的には、ジルコニウムテトラブトキシド、チタニウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトラブトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムジイソプロキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリブトキシド、ニオブペンタエトキシド、スズテトラエトキシド、シランテトラエトキシド、シランテトラメトキシド、ホウ素トリメトキシド、ホウ素トリエトキシド、ホウ素トリイソプロポキシド、リン酸トリメトキシド、リン酸トリエトキシド、リン酸トリブトキシドなどが挙げられ、これらの金属化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ジルコニウムテトラブトキシド、チタニウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトラブトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、モノブトキシアルミニウムジイソプロポキシド及びアルミニウムトリブトキシドから選択される1種以上が好ましく、ジルコニウムテトラブトキシド、チタニウムテトライソプロポキシド及びチタニウムテトラブトキシドから選択される1種以上がより好ましい。 Specific examples of the metal compound having a hydrolyzable organic group include zirconium tetrabutoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetrabutoxide, aluminum triethoxydo, aluminum diisoproxide, aluminum triisopropoxide, and aluminum tributoxide. , Niobpentaethoxydo, tin tetraethoxydo, silanetetraethoxydo, silanetetramethoxyde, boron trimethoxyde, boron triethoxydo, boron triisopropoxide, phosphate trimethoxyde, phosphate triethoxydo, phosphate tributoxide, etc. These metal compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, one or more selected from zirconium tetrabutoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetrabutoxide, aluminum triisopropoxide, monobutoxyaluminum diisopropoxide and aluminum tributoxide are preferable, and zirconium tetrabutoxide and titaniumium. One or more selected from tetraisopropoxide and titanium tetrabutoxide are more preferable.

キレート剤は、金属化合物が有する加水分解性有機基の一部を修飾(キレート化)して、金属化合物の加水分解反応の速度を制御することができる。例えば、アルコキシ基を有する金属化合物は、加水分解速度が速く、外気中の湿気などにより水酸化物を生成することがある。そこで、混合液中にキレート剤を含有させることにより、金属化合物中の加水分解性官能基の一部をキレート剤で修飾(キレート化)して、金属化合物の加水分解反応の速度を抑制する。 The chelating agent can modify (chelate) a part of the hydrolyzable organic group contained in the metal compound to control the rate of the hydrolysis reaction of the metal compound. For example, a metal compound having an alkoxy group has a high hydrolysis rate and may generate a hydroxide due to humidity in the outside air or the like. Therefore, by incorporating a chelating agent in the mixed solution, a part of the hydrolyzable functional groups in the metal compound is modified (chelated) with the chelating agent to suppress the rate of the hydrolysis reaction of the metal compound.

なお、すべての加水分解性有機基を修飾した場合、有機溶媒中に溶解しなくなるばかりか、得られた被膜形成剤が複合酸化物粒子表面に吸着または化学反応しなくなり、酸化物被膜の形成が不十分となりやすい。例えば、1分子中に4個のアルコキシ基(ブトキシ基)を有するジルコニウムブトキシドの場合、1個又は2個のアルコキシ基をキレート剤で修飾することにより、外気に対する安定性を向上させ、かつ粒子への吸着性を維持することが可能となる。 When all the hydrolyzable organic groups are modified, not only the hydrolyzable organic group is not dissolved in the organic solvent, but also the obtained film-forming agent is not adsorbed or chemically reacted on the surface of the composite oxide particles, so that an oxide film is formed. It tends to be insufficient. For example, in the case of zirconium butoxide having four alkoxy groups (butoxy groups) in one molecule, by modifying one or two alkoxy groups with a chelating agent, the stability to the outside air is improved and the particles are formed. It becomes possible to maintain the adsorptivity of.

キレート剤としては、特に限定されないが、例えば、アミノカルボン酸及びその塩やジケトン類及びその塩から選択される少なくとも1種が挙げられる。ジケトン類としては、例えば、β−ジケトンや芳香族ケトンなどが挙げられる。具体的には、ニトリロトリ酢酸、メチルグリシンジ酢酸、ジカルボキシメチルグルタミン酸、L−アスパラギン酸などのアミノカルボン酸やこれらの塩、アセト酢酸、アセチルアセトンなどのβ−ジケトンなどが挙げられ、これらの中でもアセチルアセトンが好ましい。 The chelating agent is not particularly limited, and examples thereof include at least one selected from aminocarboxylic acid and its salt, diketones and its salt. Examples of the diketones include β-diketones and aromatic ketones. Specific examples thereof include aminocarboxylic acids such as nitrilotriacetic acid, methylglycine diacetic acid, dicarboxymethyl glutamic acid and L-aspartic acid, salts thereof, and β-diketone such as acetoacetic acid and acetylacetone. Among these, acetylacetone. Is preferable.

キレート剤の含有量は、加水分解性有機基を有する金属化合物の含有量及びその加水分解性基の個数に応じて、適宜、調整することができ、例えば、金属化合物100質量部に対して5〜60質量部、好ましくは10〜40質量部とすることができる。例えば、ジルコニウムテトラブトキシド1モルをキレート化する場合、4個のアルコキシ基のうち、その1〜2個の官能基を補う分と同じ程度の量、例えば、0.5モル〜2.5モル程度のキレート剤を加えて、その官能基の一部を修飾することで加水分解速度を遅くし、耐水性が大幅に改善される。 The content of the chelating agent can be appropriately adjusted according to the content of the metal compound having a hydrolyzable organic group and the number of hydrolyzable groups thereof. For example, 5 with respect to 100 parts by mass of the metal compound. It can be ~ 60 parts by mass, preferably 10 to 40 parts by mass. For example, when 1 mol of zirconium tetrabutoxide is chelated, the amount of the four alkoxy groups supplementing one or two functional groups is about the same amount, for example, about 0.5 mol to 2.5 mol. By adding a chelating agent of the above to modify a part of its functional group, the hydrolysis rate is slowed down and the water resistance is greatly improved.

有機溶媒は、加水分解性有機基を有する金属化合物を溶解できるものであれば特に限定されず、例えば、アルコール類や炭化水素系の溶媒を用いることができる。これらの中でも、溶解性や乾燥性の観点から、アルコール類を用いることが好ましい。アルコール類としては、低級アルコールが好ましく、エタノール、2−プロパノール及び1−ブタノールから選択される1種以上がより好ましい。添加剤の溶解性やコストの観点から、エタノール及び/または2−プロパノールが好ましい。低級アルコールを混合液に加えることにより、最終的に得られるコーティング液の溶媒が水分のみであると乾燥が進まない欠点や、被覆後の表面に残渣するOH基により乾燥後に凝集しやすい欠点などを補うとともに、リチウム遷移金属複合酸化物粒子表面への濡れ性を向上させる等の効果が得られる。なお、炭素数が5以上の高級アルコール類や炭化水素系の溶媒は、揮発乾燥させる際に、有害性や異臭の問題が生じることがある。 The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve a metal compound having a hydrolyzable organic group, and for example, alcohols or hydrocarbon-based solvents can be used. Among these, it is preferable to use alcohols from the viewpoint of solubility and dryness. As the alcohols, lower alcohols are preferable, and one or more selected from ethanol, 2-propanol and 1-butanol are more preferable. Ethanol and / or 2-propanol are preferred from the standpoint of additive solubility and cost. By adding a lower alcohol to the mixed solution, drying does not proceed if the solvent of the coating solution finally obtained is only water, and the OH groups remaining on the surface after coating tend to aggregate after drying. In addition to supplementing, effects such as improving the wettability to the surface of the lithium transition metal composite oxide particles can be obtained. It should be noted that higher alcohols and hydrocarbon solvents having 5 or more carbon atoms may cause problems of harmfulness and offensive odor when volatilized and dried.

有機溶媒は、脱水したものを用いることが好ましい。脱水することにより、加水分解性有機基を有する金属化合物との混合時の加水分解反応が抑制され、キレート剤添加後に加えられる水との加水分解反応により、前記微粒子の形成を容易に制御することができる。 It is preferable to use a dehydrated organic solvent. By dehydration, the hydrolysis reaction at the time of mixing with a metal compound having a hydrolyzable organic group is suppressed, and the formation of the fine particles is easily controlled by the hydrolysis reaction with water added after the addition of the chelating agent. Can be done.

混合液において、有機溶媒は、加水分解性有機基を有する金属化合物100質量部に対して、30質量部以上含有することが好ましい。有機溶媒添加量が、30重量部未満になると、キレート剤との反応が不均一となりやすく、被膜形成剤に適した濃度に希釈する水を添加した際に白濁が生じることがある。また、有機溶媒の含有量の上限は、特に限定されないが、400質量部程度含有することができる。400重量部を超えても混合物は作製できるが、有機溶媒の使用量が増えるため、コスト面でのメリットが少ない。 In the mixed solution, the organic solvent is preferably contained in an amount of 30 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the metal compound having a hydrolyzable organic group. If the amount of the organic solvent added is less than 30 parts by weight, the reaction with the chelating agent tends to be non-uniform, and white turbidity may occur when water diluted to a concentration suitable for the film-forming agent is added. The upper limit of the content of the organic solvent is not particularly limited, but can be contained in an amount of about 400 parts by mass. Although the mixture can be prepared even if it exceeds 400 parts by weight, there is little merit in terms of cost because the amount of the organic solvent used increases.

混合液を調製する方法は、加水分解性有機基を有する金属化合物が有機溶媒に溶解され、キレート剤によりキレート化されればよく、特に限定されない。例えば、金属化合物と有機溶媒とを混合して溶解した溶液に、キレート剤を加えることができる。これにより、キレート化の際に金属化合物を十分に修飾反応させることができる。また、キレート剤は直接加えてもよいし、予め有機溶媒と混合して、これを加えてもよい。さらに、キレート剤を加えた後、例えば、50〜100℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは70〜90℃で加熱することで、金属化合物が十分にキレート化され、この後、水を添加し、部分的な加水分解反応をさせる際、急激な加水分解を抑制することが可能となる。また、加熱時間は、各成分の種類と添加量などにより適宜調整できるが、例えば、0.2〜4時間、より好ましくは0.5〜2時間である。 The method for preparing the mixed solution is not particularly limited as long as the metal compound having a hydrolyzable organic group is dissolved in an organic solvent and chelated with a chelating agent. For example, a chelating agent can be added to a solution obtained by mixing and dissolving a metal compound and an organic solvent. As a result, the metal compound can be sufficiently modified during chelation. Further, the chelating agent may be added directly, or may be mixed with an organic solvent in advance and added. Further, after adding the chelating agent, for example, heating at 50 to 100 ° C., preferably 60 to 100 ° C., more preferably 70 to 90 ° C. sufficiently chelates the metal compound, and then water is added. When it is added and a partial hydrolysis reaction is carried out, it becomes possible to suppress rapid hydrolysis. The heating time can be appropriately adjusted depending on the type and amount of each component added, and is, for example, 0.2 to 4 hours, more preferably 0.5 to 2 hours.

例えば、2―プロパノール等の有機溶媒にブトキシド等の金属アルコキシド化合物のモノマーを溶解して、得られた溶液の溶液中にアセチルアセトン等のキレート剤を徐々に添加した後、50〜100℃で加熱し、アルコキシドモノマーがキレート化された混合液を得ることができる。このような操作により、アルコキシドモノマーの修飾反応が促進され、水への安定性が増す。 For example, a monomer of a metal alkoxide compound such as butoxide is dissolved in an organic solvent such as 2-propanol, a chelating agent such as acetylacetone is gradually added to the solution of the obtained solution, and then the mixture is heated at 50 to 100 ° C. , A mixed solution in which the alkoxide monomer is chelated can be obtained. By such an operation, the modification reaction of the alkoxide monomer is promoted and the stability to water is increased.

各成分の添加量は、上記範囲で適宜調整することができるが、例えば、得られる混合液の全量100質量%に対して、金属化合物の添加量が好ましくは10質量%以上65質量%以下、より好ましくは15質量%以上50質量%以下、キレート剤の添加量が好ましくは3質量%以上60質量%以下、より好ましくは3質量%以上30質量%以下、有機溶媒の添加量が好ましくは30質量%以上80質量%以下、より好ましくは40質量%以上75質量%以下となるように調整することができる。 The amount of each component added can be appropriately adjusted within the above range. For example, the amount of the metal compound added is preferably 10% by mass or more and 65% by mass or less with respect to 100% by mass of the total amount of the obtained mixed solution. More preferably 15% by mass or more and 50% by mass or less, the amount of the chelating agent added is preferably 3% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less, and the amount of the organic solvent added is preferably 30. It can be adjusted to be 40% by mass or more and 80% by mass or less, more preferably 40% by mass or more and 75% by mass or less.

次に、上述した混合液に水を加え、少なくとも部分的に加水分解(部分的加水分解)した被膜形成剤の原液(以下、単に「原液」ともいう。)を得る。加水分解性有機基を有する金属化合物を部分的に加水分解させることにより、原液の安定性を増すことができる。金属化合物を部分的に加水分解させない場合、外気中の湿気により混合液が部分的な白濁を起こし、凝集沈殿を招くことがある。 Next, water is added to the above-mentioned mixed solution to obtain a stock solution (hereinafter, also simply referred to as “stock solution”) of the film-forming agent which is at least partially hydrolyzed (partially hydrolyzed). The stability of the stock solution can be increased by partially hydrolyzing the metal compound having a hydrolyzable organic group. If the metal compound is not partially hydrolyzed, the humidity in the outside air may cause the mixed solution to partially become cloudy, resulting in coagulation and precipitation.

部分的な加水分解反応における水の添加量は、加水分解性有機基を有する金属化合物100質量部に対して、10質量部以上50質量部以下とすることが好ましく、15質量部以上30質量部以下とすることがより好ましい。水の添加量を10質量部以上とすることで、金属化合物の部分的な加水分解を十分にさせることができる。一方、50質量部以下とすることで、金属化合物の加水分解が急激に進みすぎ、原液がゲル化することを抑制できる。 The amount of water added in the partial hydrolysis reaction is preferably 10 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, and 15 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the metal compound having a hydrolyzable organic group. The following is more preferable. By adding water in an amount of 10 parts by mass or more, partial hydrolysis of the metal compound can be sufficiently made. On the other hand, when the content is 50 parts by mass or less, the hydrolysis of the metal compound proceeds too rapidly and the undiluted solution can be prevented from gelling.

混合液に水を添加する際、混合液中において、一瞬やや白濁が生じるが、直ぐに透明性のある液体に戻る。この現象は恐らく、有機物を含む状態で部分的加水分解して、加水分解性基の少なくとも一部が水酸基となり、水溶性が増したことにより、見かけ上は透明な液体になったと考えられる。水を添加した混合液は、その後、その液温を好ましくは20〜90℃、より好ましくは60〜90℃に保持することができる。また、上記温度範囲で、混合液は、好ましくは0.2〜25時間、より好ましくは0.5〜2時間保持することができる。上記の液温及び時間で保持させることにより、部分的に加水分解した金属化合物を安定化させることができる。金属化合物を安定化させることにより、その後、例えば、希釈するために多量の水を加えても、白濁や沈殿物の生成を抑制することができる。安定化された金属化合物を含む混合液は、例えば、1ヶ月放置してもその原液の透明性に変化が生じない程度の保存性を有する。 When water is added to the mixed liquid, a slight cloudiness occurs in the mixed liquid for a moment, but it immediately returns to a transparent liquid. It is probable that this phenomenon was partially hydrolyzed in a state containing organic substances, and at least a part of the hydrolyzable groups became hydroxyl groups, and the water solubility was increased, resulting in an apparently transparent liquid. The mixed liquid to which water is added can then be kept at a liquid temperature of preferably 20 to 90 ° C, more preferably 60 to 90 ° C. Further, in the above temperature range, the mixed solution can be held for preferably 0.2 to 25 hours, more preferably 0.5 to 2 hours. By keeping the liquid temperature and time as described above, the partially hydrolyzed metal compound can be stabilized. By stabilizing the metal compound, it is possible to suppress cloudiness and the formation of precipitates even if a large amount of water is subsequently added for dilution. The mixed solution containing the stabilized metal compound has a storage stability to the extent that the transparency of the undiluted solution does not change even if it is left for one month, for example.

ここで、原液の透明性とは、液中に浮遊する目に見える粒子が確認できる度合いで評価することができ、粗粒であれば光の散乱により白濁し、微粒(ナノ粒子)であれば光が透過するために液は透明性を有する。例えば、原液50mlを直径4cm×高さ6cmの円筒形ガラス容器に入れ、原液の外観を目視により観察し、確認できる白濁が観察されない場合を透明性があると判断する。ここで、ナノ粒子とは、中心粒径が100nm以下の微粒子をいう。よって、原液に含まれる粒子の粒径は、中心粒子径が100nm以下であることが好ましい。なお、中心粒径は、動的光散乱法により測定して得られた、体積基準の粒子の粒度分布における50%積算値(D50)をいう。 Here, the transparency of the undiluted solution can be evaluated to the extent that visible particles floating in the solution can be confirmed. If it is a coarse particle, it becomes cloudy due to light scattering, and if it is a fine particle (nanoparticle). The liquid is transparent because light is transmitted through it. For example, 50 ml of the undiluted solution is placed in a cylindrical glass container having a diameter of 4 cm and a height of 6 cm, and the appearance of the undiluted solution is visually observed. Here, the nanoparticles refer to fine particles having a central particle size of 100 nm or less. Therefore, the particle size of the particles contained in the undiluted solution is preferably such that the central particle size is 100 nm or less. The central particle size refers to a 50% integrated value (D50) in a volume-based particle size distribution obtained by measuring by a dynamic light scattering method.

なお、混合液または原液には、本発明の効果を阻害しない範囲内で、上記の成分以外のその他の添加剤を含有することができる。例えば、後述する乾燥工程における被膜の剥離防止の観点から、水溶性グリコールを添加することができる。 The mixed solution or the undiluted solution may contain other additives other than the above-mentioned components as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, a water-soluble glycol can be added from the viewpoint of preventing peeling of the coating film in the drying step described later.

水溶性グリコール類の添加は、キレート化後であればどの段階でも構わないが、グリコール類は粉末であるため、溶媒(水または有機溶媒)に溶解しておく必要がある。そのため、多量に溶媒を使う希釈時に添加することが好適である。水溶性グリコール類としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びヘキシレングリコールから選択される1種類以上が好ましく用いられ、これらの中でも、低価格で取り扱いも容易で、水または低級アルコールに易溶なポリエチレングリコール及び/又はポリプロピレングリコールがより好ましく、分子量が2,000〜20,000のものが好適に用いられる。分子量が20,000超の高分子になると、水又はアルコールに溶解性が低下するため、被膜形成剤が白濁することがあり、有機溶媒を選択するなどして被膜形成剤に十分に溶解させる必要がある。水溶性グリコールの添加量は、加水分解性有機基を有する金属化合物(添加量)100質量部に対して約2〜20質量部添加することが好ましい。 The water-soluble glycols may be added at any stage after chelation, but since the glycols are powders, they need to be dissolved in a solvent (water or organic solvent). Therefore, it is preferable to add it at the time of dilution using a large amount of solvent. As the water-soluble glycols, one or more selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol and hexylene glycol are preferably used, and among these, polyethylene glycol which is inexpensive, easy to handle, and easily soluble in water or lower alcohol. And / or polypropylene glycol is more preferred, and those having a molecular weight of 2,000 to 20,000 are preferably used. When the polymer has a molecular weight of more than 20,000, its solubility in water or alcohol decreases, so that the film-forming agent may become cloudy. Therefore, it is necessary to sufficiently dissolve the film-forming agent in the film-forming agent by selecting an organic solvent or the like. There is. The amount of the water-soluble glycol added is preferably about 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal compound (addition amount) having a hydrolyzable organic group.

(被膜形成剤合成工程)
被膜形成剤合成工程は、上記の原液に水を混合して被膜形成剤を得る工程である。被膜形成剤は、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面の少なくとも一部に形成される酸化物被膜の前駆体となる微粒子(以下、「前駆体微粒子」という)を含む。この前駆体微粒子は、上記混合液または原液に水を混合した際に得られる、加水分解性有機基を有する金属化合物に由来する粒子をいう。主な前駆体微粒子は金属化合物の有する加水分解性有機基の少なくとも一部が加水分解されることにより生成されると考えられる。なお、原液には、水のみを混合してもよいし、水とアルコールの混合溶液を混合してもよい。この混合溶液は、水100質量部に対し、アルコールを10〜50質量部を混合した混合溶液を用いると乾燥が容易に進み、生産性が向上する。ここで用いることができるアルコールはエタノール、2−プロパノール及び1−ブタノールから1種類以上が選択される。
(Film forming agent synthesis process)
The film-forming agent synthesis step is a step of mixing water with the above-mentioned undiluted solution to obtain a film-forming agent. The film-forming agent contains fine particles (hereinafter, referred to as “precursor fine particles”) that are precursors of an oxide film formed on at least a part of the particle surface of the lithium transition metal composite oxide. The precursor fine particles refer to particles derived from a metal compound having a hydrolyzable organic group, which is obtained when water is mixed with the above-mentioned mixed solution or undiluted solution. It is considered that the main precursor fine particles are produced by hydrolyzing at least a part of the hydrolyzable organic groups contained in the metal compound. The stock solution may be mixed with water alone or a mixed solution of water and alcohol. When this mixed solution is a mixed solution in which 10 to 50 parts by mass of alcohol is mixed with 100 parts by mass of water, drying proceeds easily and productivity is improved. As the alcohol that can be used here, one or more kinds are selected from ethanol, 2-propanol and 1-butanol.

前駆体微粒子は、原液を水で希釈して低濃度化することにより、後述する混合工程において、リチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面に均一に堆積させることができる。原液に水を混合しない場合、原液の液濃度が比較的高いため、前駆体微粒子がリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面へ局部的に吸着し、粒子表面の一部分のみに酸化物被膜が形成されてしまうことがある。 The precursor fine particles can be uniformly deposited on the particle surface of the lithium transition metal composite oxide in the mixing step described later by diluting the stock solution with water to reduce the concentration. When water is not mixed with the stock solution, the concentration of the stock solution is relatively high, so the precursor fine particles are locally adsorbed on the particle surface of the lithium transition metal composite oxide, and an oxide film is formed only on a part of the particle surface. It may end up.

原液の水(又は水とアルコールとの混合溶液)での希釈割合は、後述する混合工程における混合物中の水分と前駆体微粒子の量が最適な範囲となるように適宜調整することができるが、例えば原液100容量%に対して、好ましくは50容量%以上500容量%以下、より好ましくは100容量%以上400容量%以下の水(又は水とアルコールとの混合溶液)で希釈することができる。また、前駆体微粒子の含有量は、被膜形成剤10mlに対して、例えば0.5mmol以上10mmol以下、好ましくは0.5mmol以上8mmol以下、より好ましくは0.5mmol以上5mmol以下とすることができる。前駆体微粒子の含有量が上記範囲であることにより、前駆体微粒子を均一に堆積させ、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の電池特性の低下を抑制することができる。ここで、前駆体微粒子の含有量は、添加した有機基含有金属化合物に含まれる金属元素のモル数から計算できる値である。
また、前駆体微粒子と原液に混合する水(または水とアルコールとの混合溶液)との質量比は、前駆体微粒子量を、加水分解性有機基を有する金属化合物の添加量に換算した場合の質量比(金属化合物の添加量:原液へ添加した水)で1:5〜50とすることが好ましく、1:5〜40とすることがより好ましい。
The dilution ratio of the undiluted solution with water (or a mixed solution of water and alcohol) can be appropriately adjusted so that the amounts of water and precursor fine particles in the mixture in the mixing step described later are in the optimum range. For example, it can be diluted with water (or a mixed solution of water and alcohol) of preferably 50% by volume or more and 500% by volume or less, more preferably 100% by volume or more and 400% by volume or less with respect to 100% by volume of the undiluted solution. The content of the precursor fine particles can be, for example, 0.5 mmol or more and 10 mmol or less, preferably 0.5 mmol or more and 8 mmol or less, and more preferably 0.5 mmol or more and 5 mmol or less with respect to 10 ml of the film forming agent. When the content of the precursor fine particles is in the above range, the precursor fine particles can be uniformly deposited, and the deterioration of the battery characteristics of the lithium transition metal composite oxide particles can be suppressed. Here, the content of the precursor fine particles is a value that can be calculated from the number of moles of the metal element contained in the added organic group-containing metal compound.
The mass ratio of the precursor fine particles to the water (or a mixed solution of water and alcohol) mixed with the undiluted solution is the case where the amount of the precursor fine particles is converted into the amount of the metal compound having a hydrolyzable organic group. The mass ratio (addition amount of metal compound: water added to the stock solution) is preferably 1: 5 to 50, more preferably 1: 5 to 40.

原液と水との混合方法は、特に限定されず、原液と水とが十分混ざり合えばよい。例えば、原液に水を添加し、室温にて、5分以上撹拌することにより、混合することができる。混合する際の温度は、特に限定されず、15〜40℃程度の温度でよく、室温でもよい。 The method of mixing the undiluted solution and water is not particularly limited, and the undiluted solution and water may be sufficiently mixed. For example, water can be added to the undiluted solution, and the mixture can be mixed by stirring at room temperature for 5 minutes or more. The temperature at the time of mixing is not particularly limited, and may be a temperature of about 15 to 40 ° C., or room temperature.

また、希釈後の有機溶媒及び水(以下、両者を併せて「溶媒」ともいう)の量は、被膜形成剤中の加水分解性有機基を有する金属化合物濃度(添加量)が、被膜形成剤全量100質量部に対して、0.2質量部以上20質量部以下となるように配合することが好ましく、0.5質量部以上5質量部以下がより好ましい。20質量部を超えると、液粘度が高くなり過ぎてリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面に被膜が均一に形成できなくなることがある。一方、0.2質量部未満では、被膜による効果が薄れることがある。また、溶媒の濃縮乾燥に長時間を要するため、経済的ではない。 The amount of the diluted organic solvent and water (hereinafter, both are also collectively referred to as "solvent") is the concentration (addition amount) of the metal compound having a hydrolyzable organic group in the film-forming agent. The total amount is preferably 0.2 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, and more preferably 0.5 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass. If it exceeds 20 parts by mass, the liquid viscosity may become too high and a film may not be uniformly formed on the particle surface of the lithium transition metal composite oxide. On the other hand, if it is less than 0.2 parts by mass, the effect of the coating film may be diminished. In addition, it is not economical because it takes a long time to concentrate and dry the solvent.

被膜形成剤中の前駆体微粒子(加水分解生成物)は、動的光散乱法により測定した中心粒径が100nm以下であることが好ましい。本工程で得られる被膜形成剤は、部分的加水分解を経て得られるため、個々の前駆体微粒子が微細であり、前駆体微粒子同士の凝集も少ないもとなっている。一般的に、動的光散乱法は、微粒子が凝集した形態も含めて測定するため、被膜中の個々の前駆体微粒子の粒径を測定する透過型電子顕微鏡などによる測定値より、動的光散乱法による測定値の方が小さくなる。本実施形態の製造方法による前駆体微粒子は、均一な酸化物被膜を形成させるという観点から、凝集が少ないことが好ましく、前記動的光散乱法測定される中心粒径も、個々の前駆体微粒子を測定する方法、例えば、透過型電子顕微鏡などにより測定して得られる粒径に近いことが好ましい。具体的には、動的光散乱法により測定した中心粒径が50nm以下であることがより好ましく、0.1nm以上10nm以下であることがさらに好ましい。前駆体微粒子の中心粒径は、混合液中の各成分の種類や配合割合、混合液や原液の加熱条件を調整することにより、上記範囲に制御することができる。 The precursor fine particles (hydrolysis products) in the film forming agent preferably have a central particle size of 100 nm or less as measured by a dynamic light scattering method. Since the film-forming agent obtained in this step is obtained through partial hydrolysis, the individual precursor fine particles are fine, and the precursor fine particles are less likely to aggregate with each other. In general, since the dynamic light scattering method measures the particle size including the aggregated form of the fine particles, the dynamic light is measured from the measurement value by a transmission electron microscope or the like for measuring the particle size of each precursor fine particle in the coating film. The value measured by the scattering method is smaller. The precursor fine particles produced by the production method of the present embodiment preferably have little aggregation from the viewpoint of forming a uniform oxide film, and the central particle size measured by the dynamic light scattering method is also the individual precursor fine particles. It is preferable that the particle size is close to that obtained by measuring with a method for measuring, for example, a transmission electron microscope or the like. Specifically, the central particle size measured by the dynamic light scattering method is more preferably 50 nm or less, and further preferably 0.1 nm or more and 10 nm or less. The central particle size of the precursor fine particles can be controlled within the above range by adjusting the type and mixing ratio of each component in the mixed solution and the heating conditions of the mixed solution and the undiluted solution.

前記被膜形成剤のpHはアルカリ性であることが好ましく、pH8以上pH11以下がより好ましい。被膜形成剤のPHがアルカリ性を示すことで混合工程の際に複合酸化物粒子からのリチウムの溶出が緩和され、リチウム遷移金属複合酸化物粒子を劣化させることなく、その粒子表面に酸化物被膜を形成させることができる。被膜形成剤のpHは、混合溶液または原液中の各成分の種類や配合比、混合液の加熱条件などを適宜調整することにより上記範囲に制御することができる。 The pH of the film-forming agent is preferably alkaline, more preferably pH 8 or higher and pH 11 or lower. Since the PH of the film-forming agent is alkaline, the elution of lithium from the composite oxide particles is alleviated during the mixing step, and an oxide film is formed on the particle surface without deteriorating the lithium transition metal composite oxide particles. Can be formed. The pH of the film-forming agent can be controlled within the above range by appropriately adjusting the type and mixing ratio of each component in the mixed solution or the undiluted solution, the heating conditions of the mixed solution, and the like.

本工程で得られた被膜形成剤は、粗粒粒子の多い分散液とは異なり、緻密な前駆体微粒子を有する被膜を、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に密着性よく形成することができる。また、この被膜は少なくとも一部の有機基が加水分解されて完全な有機物膜ではないため、熱処理時の分解生成物の影響や有機物残渣の問題がなくなり、電池特性の低下の原因になりにくいという利点がある。さらに被膜形成剤の製造方法及びその使用方法が簡便であり、低コスト化が可能である。 Unlike the dispersion liquid having many coarse-grained particles, the film-forming agent obtained in this step can form a film having dense precursor fine particles on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles with good adhesion. .. In addition, since at least some of the organic groups are hydrolyzed in this film and it is not a complete organic film, the influence of decomposition products during heat treatment and the problem of organic residue are eliminated, and it is unlikely to cause deterioration of battery characteristics. There are advantages. Further, the method for producing the film forming agent and the method for using the film forming agent are simple, and the cost can be reduced.

[非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法]
本実施形態に係る非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、「正極活物質」ともいう)の製造方法は、1)上記被膜形成剤と、リチウム遷移金属複合酸化物粒子を混合して混合物を得る混合工程と、2)前記混合物中の溶媒(水及び有機溶媒を含む)を減少させ乾燥させる乾燥工程と、3)前記乾燥工程後の混合物を熱処理してリチウム遷移金属複合酸化物粒子表面に酸化物被膜が形成された正極活物質を得る熱処理工程と、含むことができる。この製造方法により得られる正極活物質は、粒子表面の少なくとも一部に水分との接触を抑制する酸化物被膜を形成し、優れた耐水性を有する。
[Manufacturing method of positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, also referred to as “positive electrode active material”) according to the present embodiment is as follows: 1) The above film-forming agent and lithium transition metal composite oxide particles are mixed. A mixing step of obtaining a mixture, a drying step of reducing the solvent (including water and an organic solvent) in the mixture and drying it, and 3) a heat treatment of the mixture after the drying step to heat the lithium transition metal composite oxide particles. It can include a heat treatment step of obtaining a positive electrode active material having an oxide film formed on the surface. The positive electrode active material obtained by this production method forms an oxide film that suppresses contact with water on at least a part of the particle surface, and has excellent water resistance.

従来の金属アルコキシドを用いたリチウム遷移金属複合酸化物の粒子表面への被覆方法は、金属アルコキシドを加水分解するために導入する水分が、その粒子表面からリチウムイオンを溶出させるという問題があった。また、金属アルコキシド中の水酸基の結合により被膜を形成するまでに長時間(数時間)が必要であり、その後、乾燥も必要であった。これらの長時間の被覆、乾燥工程は、電池特性の低下を発生させるのみならず、生産性の低下によるコスト的な面でも問題となる。 The conventional method of coating a lithium transition metal composite oxide on a particle surface using a metal alkoxide has a problem that the water introduced to hydrolyze the metal alkoxide elutes lithium ions from the particle surface. In addition, it took a long time (several hours) to form a film due to the bonding of hydroxyl groups in the metal alkoxide, and then drying was also required. These long-time coating and drying steps not only cause deterioration of battery characteristics, but also cause problems in terms of cost due to reduction in productivity.

一方、本実施形態の製造方法の混合、乾燥工程においては、溶媒に含まれる水分による粒子表面からのリチウムイオンの溶出はほとんど起こらないと考えられる。この理由は不明であるが、被膜形成剤中に含まれる遊離したキレート剤が混合、乾燥工程中に粒子表面にあるリチウムに作用することで、リチウム遷移金属複合酸化物粒子自体もキレート化され、水に対して安定化していると推察される。なお、リチウムイオンの溶出が抑制される理由はこれに限定されない。 On the other hand, in the mixing and drying steps of the production method of the present embodiment, it is considered that the elution of lithium ions from the particle surface due to the moisture contained in the solvent hardly occurs. The reason for this is unknown, but the liberated chelating agent contained in the film-forming agent acts on the lithium on the particle surface during the mixing and drying steps, so that the lithium transition metal composite oxide particles themselves are also chelated. It is presumed that it is stable against water. The reason why the elution of lithium ions is suppressed is not limited to this.

また、1)それぞれの工程が短時間による処理のため、リチウム遷移金属複合酸化物粒子が水と接する時間が短いこと、2)使用する被膜形成剤がアルカリ性であること、3)有機基含有金属化合物を加水分解させることで水酸基を多く有する前駆体微粒子となり、粒子表面への吸着が早いこと、4)被膜形成剤が少なくとも若干のアルコールを混合しているため、その乾燥が速く凝集させることなく処理可能であること等の理由からリチウムイオンの溶出が抑制されていると考えられる。
以下、各工程について、詳細を説明する。
In addition, 1) the time for the lithium transition metal composite oxide particles to come into contact with water is short because each step is a short-time treatment, 2) the film-forming agent used is alkaline, and 3) the organic group-containing metal. By hydrolyzing the compound, it becomes precursor fine particles having many hydroxyl groups, which are quickly adsorbed on the particle surface. It is considered that the elution of lithium ions is suppressed because of the fact that it can be treated.
Hereinafter, each step will be described in detail.

(混合工程)
混合工程は、上記被膜形成剤及びリチウム遷移金属複合酸化物粒子を混合して混合物を得る工程である。本実施形態の正極活物質の製造方法は、ほぼ全ての正極活物質に対して適応することが可能である。よって、リチウム遷移金属複合酸化物粒子としては、特に限定されず、チリウムと遷移金属とを含む複合酸化物粒子が用いられ、例えば、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物などからなる粒子が挙げられる。
(Mixing process)
The mixing step is a step of mixing the film forming agent and the lithium transition metal composite oxide particles to obtain a mixture. The method for producing a positive electrode active material of the present embodiment can be applied to almost all positive electrode active materials. Therefore, the lithium transition metal composite oxide particles are not particularly limited, and composite oxide particles containing tyrium and a transition metal are used, for example, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, and lithium nickel cobalt manganese. Examples thereof include particles made of a composite oxide, a lithium manganese composite oxide, and the like.

リチウム遷移金属複複合酸化物粒子は、電池特性を良好なものとする観点から、下記一般式(1)で表されるものが好ましく用いられる。
一般式:LiNi1‐b ・・・(1)
(式中、Mは、Ni以外の遷移金属元素、2族元素、または13族元素から選択される1種以上の元素を示し、0.95≦a≦1.20、0≦b≦0.5である。)
As the lithium transition metal double composite oxide particles, those represented by the following general formula (1) are preferably used from the viewpoint of improving the battery characteristics.
General formula: Li a Ni 1-b M 1 b O 2 ... (1)
(In the formula, M 1 represents one or more elements selected from transition metal elements other than Ni, Group 2 elements, or Group 13 elements, 0.95 ≦ a ≦ 1.20, 0 ≦ b ≦ 0. .5.)

リチウム遷移金属複複合酸化物粒子は、水分に対する感度が高く、リチウムが溶出しやすい性質を有する。通常、溶媒として主に水を用いる被膜形成剤は、複合酸化物粒子表面からアルカリ成分であるLiが溶出して劣化しやすい状態となっている。しかし、本実施形態に係る被膜形成剤は、リチウム遷移金属複複合酸化物粒子を劣化させることなく被膜を形成させることができる。これは、被膜形成剤にキレート剤を含有することにより、粒子表面がキレート化の影響を受けることでリチウムの溶出が緩和されるためと考えられる。 The lithium transition metal double composite oxide particles have high sensitivity to moisture and have the property that lithium is easily eluted. Usually, a film-forming agent that mainly uses water as a solvent is in a state in which Li, which is an alkaline component, is eluted from the surface of the composite oxide particles and is easily deteriorated. However, the film-forming agent according to the present embodiment can form a film without deteriorating the lithium transition metal double composite oxide particles. It is considered that this is because the inclusion of the chelating agent in the film forming agent alleviates the elution of lithium due to the influence of chelation on the particle surface.

リチウム遷移金属複合酸化物粒子の平均粒径は、特に限定されず、最終的に得ようとする正極活物質と同程度の粒径とすればよく、例えば、3μm以上25μm以下とすることが好ましく、3μm以上15μm以下とすることがより好ましい。実施形態の製造方法により得られる正極活物質は、酸化物被膜の膜厚を薄くすることができるため、その粒子構造や粒度分布を、原料としたリチウム遷移金属複合酸化物粒子のものとほぼ同等に維持することができる。なお、平均粒径は体積基準のメジアン径(D50)であり、レーザー回折・散乱法により粒度分布測定装置によって測定する。また、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の比表面積は、特に限定されず、例えば、好ましくは0.1m/g以上、1.8m/g以下、より好ましくは0.3m/g以上、1.2m/g以下とすることができる。 The average particle size of the lithium transition metal composite oxide particles is not particularly limited, and may be the same particle size as the positive electrode active material to be finally obtained, and is preferably 3 μm or more and 25 μm or less, for example. More preferably, it is 3 μm or more and 15 μm or less. Since the positive electrode active material obtained by the production method of the embodiment can reduce the thickness of the oxide film, its particle structure and particle size distribution are almost the same as those of the lithium transition metal composite oxide particles used as a raw material. Can be maintained at. The average particle size is a volume-based median diameter (D50), and is measured by a particle size distribution measuring device by a laser diffraction / scattering method. The specific surface area of the lithium transition metal composite oxide particles is not particularly limited, and is preferably 0.1 m 2 / g or more, 1.8 m 2 / g or less, and more preferably 0.3 m 2 / g or more. It can be 1.2 m 2 / g or less.

リチウム遷移金属複合酸化物粒子と混合する被膜形成剤の量は、被膜形成剤を複合酸化物粒子の表面全体に吸着、かつ浸透させるだけの量は最低必要であり、複合酸化物粒子の表面に堆積させる十分な量の前駆体微粒子を含有することが好ましい。例えば、被膜形成剤量は、混合に用いるリチウム遷移金属複合酸化物粒子100質量部に対して5質量部以上となるように水で希釈されていることが好ましく、10〜50質量部がより好ましい。一方、添加する水の量が多くなり過ぎると、乾燥や濡れ性の問題、複合酸化物粒子の水分による劣化が生じることがある。 The minimum amount of the film-forming agent to be mixed with the lithium transition metal composite oxide particles is such that the film-forming agent is adsorbed and permeated over the entire surface of the composite oxide particles, and is required to be on the surface of the composite oxide particles. It is preferable to contain a sufficient amount of precursor fine particles to be deposited. For example, the amount of the film-forming agent is preferably diluted with water so as to be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the lithium transition metal composite oxide particles used for mixing, and more preferably 10 to 50 parts by mass. .. On the other hand, if the amount of water added is too large, problems of drying and wettability and deterioration of the composite oxide particles due to water may occur.

混合物に含まれる前駆体微粒子の含有量は、加水分解性有機基を有する金属化合物の添加量で換算して、リチウム遷移金属複合酸化物粒子100質量部に対して0.1〜10質量部が好ましく、1質量部〜4質量部がより好ましい。加水分解性有機基を有する金属化合物量の添加量を0.1〜10質量部とすることで、被膜中に十分な量の酸化物の微粒子を形成させるとともに、被膜の厚みをより均一に形成できる。 The content of the precursor fine particles contained in the mixture is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the lithium transition metal composite oxide particles in terms of the amount of the metal compound having a hydrolyzable organic group added. Preferably, 1 part by mass to 4 parts by mass is more preferable. By setting the amount of the metal compound having a hydrolyzable organic group to 0.1 to 10 parts by mass, a sufficient amount of oxide fine particles are formed in the coating film, and the thickness of the coating film is formed more uniformly. can.

混合物に含まれる前駆体微粒子中の金属元素の量は、後述する熱処理工程後も維持されるため、混合物中に含まれる金属元素の合計の含有率は、それぞれを酸化物に換算して0.2〜0.8質量%となるように、混合することが好ましい。 Since the amount of metal elements in the precursor fine particles contained in the mixture is maintained even after the heat treatment step described later, the total content of the metal elements contained in the mixture is 0. It is preferable to mix them so as to be 2 to 0.8% by mass.

混合物に含まれる水分量は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子100質量部に対して2〜30質量部が好ましく、4〜25質量部がより好ましい。水分量を上記範囲とすることで、被膜形成剤を複合酸化物粒子と混合した際の粘度を混合に適したものとすることができ、各成分の均一性を向上させて複合酸化物粒子の表面により均一な被膜を形成することができる。また、被膜形成剤に含まれる溶媒(有機溶媒及び水)の量は、一般的な表面処理用組成物と比べて少ないものであり、後工程における乾燥を容易に行うことが可能である。前記水分量が2質量部未満になると、混合が不十分になるという問題が生じることがある。一方、20質量部を超えると、溶媒の濃縮乾燥に長時間を要するため、経済的ではない。さらに、乾燥中に遊離した前駆体微粒子などの被膜を形成する成分が、上澄み中に残るため、乾燥後の混合物表面に高濃度の残渣として残るという問題が生じることがある。 The amount of water contained in the mixture is preferably 2 to 30 parts by mass, more preferably 4 to 25 parts by mass, based on 100 parts by mass of the lithium transition metal composite oxide particles. By setting the water content within the above range, the viscosity when the film-forming agent is mixed with the composite oxide particles can be made suitable for mixing, and the uniformity of each component can be improved to improve the uniformity of the composite oxide particles. A more uniform film can be formed on the surface. Further, the amount of the solvent (organic solvent and water) contained in the film forming agent is smaller than that of a general surface treatment composition, and drying in a subsequent step can be easily performed. If the amount of water is less than 2 parts by mass, there may be a problem that the mixing becomes insufficient. On the other hand, if it exceeds 20 parts by mass, it takes a long time to concentrate and dry the solvent, which is not economical. Further, since the components forming a film such as the precursor fine particles released during drying remain in the supernatant, there may be a problem that they remain as a high-concentration residue on the surface of the mixture after drying.

混合方法としては、複合酸化物粒子の表面に前記前駆体微粒子を均一に堆積(被覆)させる方法であれば特に限定されないが、例えば、自転公転方式の混練ミキサーを用いて被膜形成剤と複合酸化物粒子を混合することができる。混練ミキサーは、混合物に適度な剪断力を加えて均一な混合が可能であり、混合は短時間とする、例えば1〜5分程度とすることが可能である。自転公転方式の混練ミキサーによる短時間の混合は、複合酸化物粒子表面に与える損傷を抑制することができる。 The mixing method is not particularly limited as long as it is a method of uniformly depositing (coating) the precursor fine particles on the surface of the composite oxide particles. Particles can be mixed. The kneading mixer can uniformly mix the mixture by applying an appropriate shearing force to the mixture, and the mixing can be performed in a short time, for example, about 1 to 5 minutes. Mixing for a short time with a rotation / revolution type kneading mixer can suppress damage to the surface of the composite oxide particles.

なお、例えば、ビーズミル、ボールミル、ロッドミル、ホモジナイザー、等のように複合酸化物粒子に直接大きな力が加わる装置を用いると、複合酸化物粒子が粉砕されたり、その粒子表面に大きな損傷が生じて、粒子表面からリチウムイオンが溶出してしまったりすることがある。よって、これらの装置を使用する際は、複合酸化物粒子に直接大きな力が加わらないように混合条件を調整することが好ましい。 If a device such as a bead mill, a ball mill, a rod mill, a homogenizer, or the like in which a large force is directly applied to the composite oxide particles is used, the composite oxide particles are crushed or the particle surface is severely damaged. Lithium ions may be eluted from the particle surface. Therefore, when using these devices, it is preferable to adjust the mixing conditions so that a large force is not directly applied to the composite oxide particles.

混合物の粘度は、600〜1100mPa・sとすることが好ましく、700〜1000mPa・sとすることがより好ましい。このような粘度に調整することで、混合が容易となり、各成分の均一性を向上させて複合酸化物粒子の表面により均一な被膜を形成することができる。 The viscosity of the mixture is preferably 600 to 1100 mPa · s, more preferably 700 to 1000 mPa · s. By adjusting to such a viscosity, mixing becomes easy, the uniformity of each component can be improved, and a more uniform film can be formed on the surface of the composite oxide particles.

なお、混合物中に水溶性グリコール類を微量添加することもできる。水溶性グリコールの添加は、被膜の均一性を改善し、乾燥時に起こる膜割れ、剥がれの発生を回避することができる。中でも、乾燥速度の遅い水溶性グリコール類が好ましく、具体的には、前述した被膜形成剤合成工程の項で記載した水溶性グリコール類と同様のものを用いることができる。 It is also possible to add a small amount of water-soluble glycols to the mixture. The addition of the water-soluble glycol can improve the uniformity of the film and avoid the occurrence of film cracking and peeling that occur during drying. Of these, water-soluble glycols having a slow drying rate are preferable, and specifically, the same water-soluble glycols as described in the above-mentioned film forming agent synthesis step section can be used.

(乾燥工程)
被膜形成剤とリチウム遷移金属複合酸化物粒子を混合した後、混合物中の溶媒(水及び有機溶媒)を蒸発させて混合物を乾燥する。この乾燥における過程で、リチウム遷移金属複合酸化物粒子表面に被膜形成剤中の前駆体微粒子が吸着結合し、被膜が形成される。
(Drying process)
After mixing the film-forming agent and the lithium transition metal composite oxide particles, the solvent (water and organic solvent) in the mixture is evaporated to dry the mixture. In the process of this drying, the precursor fine particles in the film-forming agent are adsorbed and bonded to the surface of the lithium transition metal composite oxide particles to form a film.

例えば、混練りミキサーで得られた混合物の乾燥は、急激に一気に溶媒揮発させると液が多く残っているため、乾燥と同時に粒子間の凝集が起こりやすい。これを抑制するためには粒子間の粘着が発生しない程度にゆっくりと溶媒を蒸発させていくことが好ましい。蒸発速度は温度に強く依存するため、室温から徐々に高温下に晒すことが効果的である。乾燥する際の昇温速度は、例えば、2〜30℃/分程度とすることができる。また、混合物の乾燥は、溶媒を完全に蒸発させずとも、粒子表面に被膜が形成され、後工程において熱処理が可能な状態であればよいが、粒子間の凝集を抑制するため、粒子間の粘着が発生しない程度に溶媒を除去または蒸発させておくことが好ましい。 For example, in the drying of a mixture obtained by a kneading mixer, if the solvent is rapidly volatilized at once, a large amount of liquid remains, so that agglutination between particles tends to occur at the same time as drying. In order to suppress this, it is preferable to evaporate the solvent slowly so as not to cause adhesion between the particles. Since the evaporation rate strongly depends on the temperature, it is effective to gradually expose it to a high temperature from room temperature. The rate of temperature rise during drying can be, for example, about 2 to 30 ° C./min. Further, the mixture may be dried as long as a film is formed on the surface of the particles and heat treatment can be performed in a subsequent step without completely evaporating the solvent. However, in order to suppress aggregation between the particles, the particles are dried. It is preferable to remove or evaporate the solvent to the extent that adhesion does not occur.

乾燥温度は、70℃以上200℃以下で行うことが好ましく、70℃以上150℃以下で行うことが好ましい。本実施形態の被膜形成剤は、水系溶媒を主に用いているため、乾燥温度がやや高めに設定することができる。乾燥温度が70℃未満では、乾燥に長時間を要するため生産性が低下することがある。一方、乾燥温度が200℃を超えると複合酸化物粒子が劣化しやすい。乾燥時間は、溶媒が蒸発して粒子間の粘着が発生しない程度になればよく、1時間以上5時間以下とすることが好ましい。1時間未満では、乾燥が不十分な場合となる場合があり、5時間を越えると生産性が低下する。 The drying temperature is preferably 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and preferably 70 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Since the film-forming agent of the present embodiment mainly uses an aqueous solvent, the drying temperature can be set to be slightly higher. If the drying temperature is less than 70 ° C., it takes a long time to dry, which may reduce productivity. On the other hand, when the drying temperature exceeds 200 ° C., the composite oxide particles tend to deteriorate. The drying time may be such that the solvent does not evaporate and adhesion between the particles does not occur, and is preferably 1 hour or more and 5 hours or less. If it is less than 1 hour, drying may be insufficient, and if it exceeds 5 hours, the productivity will decrease.

乾燥を上記温度範囲内で行うことにより、被膜内に残渣する溶媒やキレート剤等が揮発・分解するため、被膜は無機化され、酸化物に近い状態となる。この際の乾燥雰囲気は温度低いために特に限定されないが、取り扱いの容易性やコストの面から大気雰囲気とすることが好ましい。より完全乾燥を求める場合には真空雰囲気で行うことができる。 By drying within the above temperature range, the solvent and chelating agent remaining in the film are volatilized and decomposed, so that the film is mineralized and becomes a state close to an oxide. The dry atmosphere at this time is not particularly limited because the temperature is low, but it is preferable to use an air atmosphere from the viewpoint of ease of handling and cost. If more complete drying is required, it can be performed in a vacuum atmosphere.

(熱処理工程)
熱処理工程は、混合工程後の混合物を熱処理してリチウム遷移金属複合酸化物粒子表面に酸化物被膜を形成した正極活物質を得る工程である。本工程により、電池作製時の混練等によっても酸化物被膜が剥離しない正極活物質が得られる。
(Heat treatment process)
The heat treatment step is a step of heat-treating the mixture after the mixing step to obtain a positive electrode active material having an oxide film formed on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. By this step, a positive electrode active material in which the oxide film is not peeled off even by kneading at the time of manufacturing the battery can be obtained.

熱処理温度は、乾燥温度より高い温度とする。具体的には、80〜600℃の範囲とすることが好ましく、150〜600℃の範囲とすることがより好ましく、200〜400℃の範囲とすることがさらに好ましい。これにより、被膜をリチウム遷移金属複合酸化物粒子表面へ固着させるとともに、被膜中に残渣する不要な有機溶媒などの成分を除去し、電池の活物質として用いた際の被覆層からのガス発生を抑制することができる。熱処理温度が80℃未満であると、膜中に不要な有機溶媒が残渣し、電池セル後に充放電するとガス発生が問題となることがある。また、熱処理温度が600℃を超えると、被膜と粒子が界面で反応を起こし、正極活物質の電池特性が低下することがある。熱処理により、被膜は完全に無機化されるため、得られる正極活物質を加熱した際の熱減量は殆どなく、多くても3%以下となる。 The heat treatment temperature is higher than the drying temperature. Specifically, it is preferably in the range of 80 to 600 ° C, more preferably in the range of 150 to 600 ° C, and even more preferably in the range of 200 to 400 ° C. As a result, the coating film is fixed to the surface of the lithium transition metal composite oxide particles, and unnecessary components such as an organic solvent remaining in the coating film are removed to generate gas from the coating layer when used as an active material for a battery. It can be suppressed. If the heat treatment temperature is less than 80 ° C., an unnecessary organic solvent remains in the membrane, and gas generation may become a problem when charging / discharging after the battery cell. Further, when the heat treatment temperature exceeds 600 ° C., the coating film and the particles may react at the interface, and the battery characteristics of the positive electrode active material may deteriorate. Since the coating film is completely mineralized by the heat treatment, there is almost no heat loss when the obtained positive electrode active material is heated, and the amount is at most 3% or less.

熱処理時間は、0.5〜10時間とすることが好ましいく、1〜5時間がより好ましい。これによりリチウム遷移金属複合酸化物粒子表面への固着と不要な有機成分の除去を十分に行うことができる。熱処理時間が0.5時間未満であると、有機成分が残渣することがある。また、10時間を越えると、被膜と粒子が界面で反応を起こし、正極活物質の特性が低下することがある。 The heat treatment time is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 1 to 5 hours. As a result, it is possible to sufficiently adhere to the surface of the lithium transition metal composite oxide particles and remove unnecessary organic components. If the heat treatment time is less than 0.5 hours, organic components may remain. On the other hand, if it exceeds 10 hours, the coating film and the particles may react at the interface, and the characteristics of the positive electrode active material may deteriorate.

熱処理時の雰囲気は、酸素含有雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気から選択されるが、300℃を超える温度の場合には酸素雰囲気下で処理を行い、リチウム遷移金属複合酸化物粒子表面が還元されないようにすることが好ましい。 The atmosphere during the heat treatment is selected from an oxygen-containing atmosphere, an inert atmosphere, and a vacuum atmosphere, but when the temperature exceeds 300 ° C., the treatment is performed in an oxygen atmosphere, and the surface of the lithium transition metal composite oxide particles is not reduced. It is preferable to do so.

[非水系電解質二次電池用正極活物質]
本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」という)は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子と、この粒子表面の少なくとも一部を被覆した酸化物被膜を有し、上記した製造方法によって得られ、レーザー回折散乱法により測定した平均粒径D50が3〜25μmであり、酸化物被膜は、ジルコニウム、チタン、アルミニウムから選択される1種以上の酸化物の微粒子により形成され、この微粒子の平均粒径は0.1〜10nmである。
[Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment (hereinafter, simply referred to as “positive electrode active material”) is composed of lithium transition metal composite oxide particles and an oxide film covering at least a part of the particle surface. The average particle size D50 obtained by the above-mentioned production method and measured by the laser diffraction scattering method is 3 to 25 μm, and the oxide film is made of one or more oxides selected from zirconium, titanium, and aluminum. It is formed of fine particles, and the average particle size of the fine particles is 0.1 to 10 nm.

リチウム遷移金属複合酸化物粒子は、リチウム及び遷移金属(例えば、ニッケル、コバルト、マンガンなど)を含む複合酸化物微粒子であれば、特に限定されないが、好ましくは、リチウムニッケル複合酸化物(例えば、LiNiO、LiNiCoAlO)、リチウムコバルト複合酸化物(例えば、LiCoO)、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiMn)、あるいは、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/32)のような三元系リチウム含有複合酸化物である。特に、ニッケル(Ni)の組成比が高いリチウムニッケル複合酸化物は高い電池容量を有することから、下記一般式(1)で示す粒子とすることが好ましく、下記一般式(2)で示す粒子とすることがより好ましい。
一般式:LiNi1−b ・・・(1)
(式中、Mは、Ni以外の遷移金属元素、2族元素、または13族元素から選ばれる少なくとも1種の元素を示し、0.95≦a≦1.20、0≦b≦0.5である。)
一般式:LiNi1−x−yCo ・・・(2)
(式中、Mは、Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、MoおよびWからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素を示し、0.95≦t≦1.20であり、0≦x≦0.22、0≦y≦0.15である。)
The lithium transition metal composite oxide particles are not particularly limited as long as they are composite oxide fine particles containing lithium and a transition metal (for example, nickel, cobalt, manganese, etc.), but are preferably lithium nickel composite oxides (for example, LiNiO). 2 , LiNiCoAlO 2 ), lithium cobalt composite oxide (eg LiCoO 2 ), lithium manganese composite oxide (eg LiMn 2 O 4 ), or lithium nickel cobalt manganese composite oxide (eg LiNi 1/3 Co 1) It is a ternary lithium-containing composite oxide such as / 3 Mn 1/3 O 2). In particular, since the lithium nickel composite oxide having a high composition ratio of nickel (Ni) has a high battery capacity, it is preferable to use the particles represented by the following general formula (1), and the particles represented by the following general formula (2) are used. It is more preferable to do so.
General formula: Li a Ni 1-b M 1 b O 2 ... (1)
(In the formula, M 1 represents at least one element selected from a transition metal element other than Ni, a group 2 element, or a group 13 element, and 0.95 ≦ a ≦ 1.20, 0 ≦ b ≦ 0. 5.)
General formula: Li t Ni 1-x-y Co x M 2 y O 2 ... (2)
(In the formula, M 2 represents at least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo and W, and 0.95 ≦ t ≦ 1.20, 0 ≦ x ≦ 0.22, 0 ≦ y ≦ 0.15)

上記式(2)中、Mは、正極活物質の高容量化と熱安定性の観点から、少なくともAlを含むことが好ましい。 In the above formula (2), M 2 preferably contains at least Al from the viewpoint of increasing the capacity of the positive electrode active material and thermal stability.

上記一般式(1)及び(2)において、高容量と優れたサイクル特性を得るためにLiを過剰(1.01≦a≦1.10)としたものは、特に水分に対する感度が高く、Liが溶出しやすい性質を有する。本実施形態の製造方法では、水系溶媒により被膜形成処理を施すため、複合酸化物粒子表面からアルカリ成分であるLiが溶出し、劣化する懸念が生じる。しかしながら、被膜形成剤のpHがアルカリ側を示すとともにキレート剤の作用でLi溶出が緩和されること、過剰のLiまたは溶出したLiと被膜形成剤の一部が熱処理時に反応し、Li化合物相を形成することで高い電池特性と耐水性を両立させることが可能となる。 In the above general formulas (1) and (2), when Li is excessive (1.01 ≦ a ≦ 1.10) in order to obtain high capacity and excellent cycle characteristics, the sensitivity to water is particularly high, and Li Has the property of being easily eluted. In the production method of the present embodiment, since the film forming treatment is performed with an aqueous solvent, there is a concern that Li, which is an alkaline component, is eluted from the surface of the composite oxide particles and deteriorates. However, the pH of the film-forming agent indicates the alkaline side, and the Li elution is alleviated by the action of the chelating agent, and excess Li or the eluted Li reacts with a part of the film-forming agent during the heat treatment to form the Li compound phase. By forming it, it is possible to achieve both high battery characteristics and water resistance.

正極活物質の粉体特性は、目的とする正極活物質に要求される特性によって選択すればよいが、例えば、平均粒径は3μm以上25μm以下とすることが好ましく、3μm以上15μm以下とすることがより好ましい。平均粒径を上記範囲とすることで、高い電池容量や充填性を得ることができる。ここで、平均粒径は、前述したリチウム遷移金属複合酸化物粒子と同様にレーザー回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置によって測定する。 The powder characteristics of the positive electrode active material may be selected according to the characteristics required for the target positive electrode active material. For example, the average particle size is preferably 3 μm or more and 25 μm or less, and 3 μm or more and 15 μm or less. Is more preferable. By setting the average particle size within the above range, high battery capacity and fillability can be obtained. Here, the average particle size is measured by a particle size distribution measuring device based on the laser diffraction / scattering method in the same manner as the above-mentioned lithium transition metal composite oxide particles.

本実施形態の正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面にジルコニウム、チタン、アルミニウムから選択される1種以上の酸化物の微粒子により形成される酸化物被膜を有することにより、この正極活物質を用いて正極合材層形成用のペースト状組成物を調製する際、水を含む溶媒への正極活物質からのリチウムイオンの溶出を抑制することができる。これにより、ペースト状組成物自体が強アルカリ性とならずに、ペースト状組成物のゲル化を抑制することができる。また、湿度の高い場所で作業した際に外気からの水分の流入でペースト状組成物がゲル化することも抑制される。 The positive electrode active material of the present embodiment has an oxide film formed of fine particles of one or more oxides selected from zirconium, titanium, and aluminum on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles. When preparing a paste-like composition for forming a positive electrode mixture layer using an active material, it is possible to suppress elution of lithium ions from the positive electrode active material into a solvent containing water. As a result, the paste-like composition itself does not become strongly alkaline, and gelation of the paste-like composition can be suppressed. In addition, gelation of the paste-like composition due to the inflow of moisture from the outside air when working in a high humidity place is also suppressed.

さらに、酸化物被膜により、リチウム遷移金属複合酸化物粒子の水分吸収が抑制され、正極活物質としての電池性能の維持することが可能となる。また、この正極活物質を用いた二次電池は、充放電時に生成する電解液の分解物や水分の影響が酸化物被膜により抑制され、サイクル特性を向上させることができる。 Further, the oxide film suppresses the water absorption of the lithium transition metal composite oxide particles, and makes it possible to maintain the battery performance as the positive electrode active material. Further, in the secondary battery using this positive electrode active material, the influence of the decomposition products and water of the electrolytic solution generated during charging and discharging is suppressed by the oxide film, and the cycle characteristics can be improved.

酸化物微粒子の合計の含有率は、正極活物質全体100質量%に対して、好ましくは0.2〜0.8質量%、より好ましくは0.2〜0.6質量%、さらに好ましくは、0.20〜0.45質量%である。酸化物微粒子の含有量が上記範囲であると、正極活物質と電解液の接触を十分なものとして高い電池特性を維持しながら、リチウム溶出や水分吸収を抑制することができる。前記含有率が0.2質量%未満になると、前記被膜が薄くなって、リチウム溶出や水分吸収に対する抑制効果が十分に得られないことある。一方、含有率が0.8質量%を超えると、前記被膜が厚くなって、正極活物質と電解液の接触が減少して、高い電池特性が得られないことがある。 The total content of the oxide fine particles is preferably 0.2 to 0.8% by mass, more preferably 0.2 to 0.6% by mass, still more preferably, with respect to 100% by mass of the entire positive electrode active material. It is 0.25 to 0.45% by mass. When the content of the oxide fine particles is in the above range, lithium elution and water absorption can be suppressed while maintaining high battery characteristics by making sufficient contact between the positive electrode active material and the electrolytic solution. When the content is less than 0.2% by mass, the coating film becomes thin, and the effect of suppressing lithium elution and water absorption may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.8% by mass, the coating film becomes thick and the contact between the positive electrode active material and the electrolytic solution decreases, so that high battery characteristics may not be obtained.

酸化物の微粒子は、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察によって測定される平均粒径D50が0.1nm以上10nm以下であることが好ましい。酸化物の微粒子を微細化することで、前記被膜を薄くしても、リチウム遷移金属複合酸化物粒子を保護することが可能であり、電池特性に悪影響を及ぼさない程度の少量でも上記のような効果が得られる。また、電池特性の劣化抑制とリチウム溶出の抑制をより高く両立させるという観点から、酸化物被膜の厚みは、均一であることが好ましく、例えば、その膜厚は、好ましくは5nm以上100nm以下であり、より好ましくは5nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上30nm以下である。酸化物被膜は、被膜形成剤の混合量を調整することで任意な膜厚を形成することが可能である。 The fine particles of the oxide preferably have an average particle size D50 measured by observation with a transmission electron microscope (TEM) of 0.1 nm or more and 10 nm or less. By making the oxide fine particles finer, it is possible to protect the lithium transition metal composite oxide particles even if the coating film is thinned, and even a small amount that does not adversely affect the battery characteristics is as described above. The effect is obtained. Further, from the viewpoint of achieving both suppression of deterioration of battery characteristics and suppression of lithium elution more highly, the thickness of the oxide film is preferably uniform, for example, the film thickness is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. , More preferably 5 nm or more and 50 nm or less, and further preferably 5 nm or more and 30 nm or less. The oxide film can be formed into an arbitrary film thickness by adjusting the mixing amount of the film forming agent.

酸化物被膜は、金属酸化物の微粒子から形成されているため、二次電池を作製した際、電解液が被膜を浸透してリチウム遷移金属複合酸化物粒子と接触できるが、電解液との接触をより多くするためには、前記被膜は、この粒子表面に非連続的に形成されることが好ましく、電解液と接触させて電池特性の低下を抑制するとう観点から、酸化物被膜が形成されていない部分がこの粒子表面に分散していることが好ましい。 Since the oxide film is formed of fine particles of metal oxide, when the secondary battery is manufactured, the electrolytic solution can permeate the film and come into contact with the lithium transition metal composite oxide particles, but contact with the electrolytic solution. The coating is preferably formed discontinuously on the surface of the particles, and an oxide coating is formed from the viewpoint of suppressing deterioration of battery characteristics by contacting with the electrolytic solution. It is preferable that the non-existing portion is dispersed on the surface of the particles.

本実施形態の正極活物質は、24℃の純水50mlに正極活物質1gを加えた後、60分間経過したスラリーのpHが11以下であることが好ましい。pHを11以下とすることで、正極合材層形成用のペースト状組成物のゲル化抑制効果を向上できる。 As the positive electrode active material of the present embodiment, it is preferable that the pH of the slurry 60 minutes after adding 1 g of the positive electrode active material to 50 ml of pure water at 24 ° C. is 11 or less. By setting the pH to 11 or less, the gelation suppressing effect of the paste-like composition for forming the positive electrode mixture layer can be improved.

本実施形態の正極活物質は、30℃−70%RHの恒温恒湿槽に7日間暴露した後の質量増加率が、暴露前に対して2.0%以下であることが好ましい。質量増加は、吸湿および炭酸塩化によるものであり、質量増加が2.0%以下であることは、耐水性が高く、正極活物質の劣化やペースト状組成物のゲル化が抑制されることを示す。 The positive electrode active material of the present embodiment preferably has a mass increase rate of 2.0% or less after being exposed to a constant temperature and humidity chamber at 30 ° C. to 70% RH for 7 days. The mass increase is due to moisture absorption and chloride chloride, and the mass increase of 2.0% or less means that the water resistance is high and the deterioration of the positive electrode active material and the gelation of the paste-like composition are suppressed. show.

本実施形態の正極活物質は、非水系電解質二次電池の正極に用いられた際に、高容量で高出力となる。特に好ましい態様で得られた非水系電解質二次電池は、例えば、2032型コイン電池の正極に用いた場合、160mAh/g以上、より最適な条件では180mAh/g以上の高い初期放電容量と低い正極抵抗が得られる。また、熱安定性が高く、安全性においても優れている。 When the positive electrode active material of the present embodiment is used for the positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery, it has a high capacity and a high output. The non-aqueous electrolyte secondary battery obtained in a particularly preferable embodiment has a high initial discharge capacity of 160 mAh / g or more when used as a positive electrode of a 2032 type coin battery, and 180 mAh / g or more under more optimum conditions, and a low positive electrode. Resistance is obtained. In addition, it has high thermal stability and is excellent in safety.

[非水系電解質二次電池]
本実施形態の非水系電解質二次電池の実施形態について、構成要素ごとにそれぞれ詳しく説明する。本実施形態の非水系電解質二次電池は、正極、負極、非水電解液等、一般のリチウムイオン二次電池と同様の構成要素から構成されることができ、上記の正極活物質を正極に用いたものである。なお、以下で説明する実施形態は例示に過ぎず、本発明の非水系電解質二次電池は、下記実施形態をはじめとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、本発明の非水系電解質二次電池は、その用途を特に限定するものではない。
[Non-aqueous electrolyte secondary battery]
The non-aqueous electrolyte secondary battery embodiment of the present embodiment will be described in detail for each component. The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can be composed of the same components as a general lithium ion secondary battery, such as a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte solution, and the above positive electrode active material is used as the positive electrode. It was used. The embodiments described below are merely examples, and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art, including the following embodiments. can do. Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited in its use.

(正極)
正極を形成する正極合材およびそれを構成する各材料について説明する。本発明の粉末状の正極活物質と、導電材、結着剤とを混合し、さらに必要に応じて活性炭、粘度調整等の目的の溶剤を添加し、これを混練して正極合材ペーストを作製する。正極合材中のそれぞれの混合比を適宜調整することにより、リチウム二次電池の性能を制御することができる。
(Positive electrode)
The positive electrode mixture forming the positive electrode and each material constituting the positive electrode mixture will be described. The powdered positive electrode active material of the present invention is mixed with a conductive material and a binder, and if necessary, activated carbon, a solvent for viscosity adjustment, etc. is added, and the mixture is kneaded to obtain a positive electrode mixture paste. To make. The performance of the lithium secondary battery can be controlled by appropriately adjusting the mixing ratio of each of the positive electrode mixture.

正極合材の各成分の含有量は、特に限定されず、公知のリチウム二次電池の正極と同様なものとすることができるが、例えば、溶剤を除いた正極合材の固形分の全質量を100質量%とした場合、、それぞれ、正極活物質の含有量を60〜95質量%、導電材の含有量を1〜20質量%、結着剤の含有量を1〜20質量%とすることができる。 The content of each component of the positive electrode mixture is not particularly limited and may be the same as that of the positive electrode of a known lithium secondary battery. For example, the total mass of the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent. When is 100% by mass, the content of the positive electrode active material is 60 to 95% by mass, the content of the conductive material is 1 to 20% by mass, and the content of the binder is 1 to 20% by mass, respectively. be able to.

得られた正極合材ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して溶剤を飛散させる。必要に応じ、電極密度を高めるべくロールプレス等により加圧してもよい。このようにしてシート状の正極を作製することができる。シート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断等し、電池の作製に供することができる。ただし、正極の作製方法は、前記例示のものに限られることなく、他の方法に依ってもよい。 The obtained positive electrode mixture paste is applied to, for example, the surface of a current collector made of aluminum foil and dried to disperse the solvent. If necessary, pressurization may be performed by a roll press or the like in order to increase the electrode density. In this way, a sheet-shaped positive electrode can be produced. The sheet-shaped positive electrode can be cut into an appropriate size according to the target battery and used for manufacturing the battery. However, the method for producing the positive electrode is not limited to the above-exemplified one, and other methods may be used.

正極の作製にあたって、導電剤としては、例えば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛など)やアセチレンブラック、ケッチェンブラック(商標)などのカーボンブラック系材料などを用いることができる。 In producing the positive electrode, as the conductive agent, for example, a carbon black material such as graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), acetylene black, Ketjen black (trademark), or the like can be used.

結着剤は、活物質粒子をつなぎ止めるバインダーとしての役割を果たすもので、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンプロピレンジエンゴム、フッ素ゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。必要に応じ、正極活物質、導電材、活性炭を分散させ、結着剤を溶解する溶剤を正極合材に添加する。溶剤としては、具体的にはN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルスルフォキシド、ヘキサメチルフォスフォアミド、等の有機溶剤を用いることができる。また、正極合材には電気二重層容量を増加させるために活性炭を添加することができる。 The binder serves as a binder that holds the active material particles together. For example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene propylene diene rubber, fluororubber, styrene butadiene, cellulosic resin, polyacrylic acid, etc. Can be used. If necessary, the positive electrode active material, the conductive material, and the activated carbon are dispersed, and a solvent for dissolving the binder is added to the positive electrode mixture. As the solvent, specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoamide and the like can be used. .. In addition, activated carbon can be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

(負極)
負極には、金属リチウム、リチウム合金等、また、リチウムイオンを吸蔵・脱離できる負極活物質に結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用することができる。
(Negative electrode)
For the negative electrode, metallic lithium, lithium alloy, etc., or a negative electrode mixture that is made into a paste by mixing a binder with a negative electrode active material that can occlude and desorb lithium ions and adding an appropriate solvent, is made of copper, etc. It can be applied to the surface of a metal foil current collector, dried, and if necessary, compressed to increase the electrode density.

負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂等の有機化合物焼成体、コークス等の炭素物質の粉状体、リチウム・チタン酸化物(LiTi12)等の酸化物材料を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂等を用いることができ、これら活物質および結着剤を分散させる溶剤としてはN−メチル−2−ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。 Examples of the negative electrode active material include calcined organic compounds such as natural graphite, artificial graphite, and phenolic resin, powdered carbon substances such as coke, and oxides such as lithium-titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ). Materials can be used. In this case, as the negative electrode binder, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride can be used as in the positive electrode, and as a solvent for dispersing these active substances and the binder, N-methyl-2-pyrrolidone or the like can be used. An organic solvent can be used.

(セパレータ)
正極と負極との間にはセパレータを挟み込んで配置する。セパレータは、正極と負極とを分離し電解質を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン等の薄い膜で、微少な穴を多数有する膜を用いることができる。
(Separator)
A separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode. The separator separates the positive electrode and the negative electrode to retain the electrolyte, and a thin film such as polyethylene or polypropylene, which has a large number of minute holes, can be used.

(非水系電解液)
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート等の環状カーボネート、また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート、さらに、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物、エチルメチルスルホン、ブタンスルトン等の硫黄化合物、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチル等のリン化合物等から選ばれる1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。
(Non-aqueous electrolyte solution)
The non-aqueous electrolyte solution is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and trifluoropropylene carbonate, chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and dipropyl carbonate, and tetrahydrofuran and 2-. One selected from ether compounds such as methyl tetrahydrofuran and dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethyl methyl sulfone and butane sulton, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate are used alone or in combination of two or more. be able to.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO等、およびそれらの複合塩を用いることができる。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, etc., and a composite salt thereof can be used.

さらに、非水系電解液は、ラジカル補足剤、界面活性剤および難燃剤等を含んでいてもよい。 Further, the non-aqueous electrolyte solution may contain a radical catching agent, a surfactant, a flame retardant and the like.

(電池の形状、構成)
以上説明してきた正極、負極、セパレータおよび非水系電解液で構成される本発明に係るリチウム二次電池の形状は、円筒型、積層型等、種々のものとすることができる。
(Battery shape and configuration)
The shape of the lithium secondary battery according to the present invention, which is composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte solution described above, can be various, such as a cylindrical type and a laminated type.

いずれの形状を採る場合であっても、正極および負極をセパレータを介して積層させて電極体とし、この電極体に上記非水電解液を含浸させる。正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、並びに負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リード等を用いて接続する。以上の構成のものを電池ケースに密閉して電池を完成させることができる。 Regardless of which shape is adopted, the positive electrode and the negative electrode are laminated via a separator to form an electrode body, and the electrode body is impregnated with the non-aqueous electrolytic solution. The positive electrode current collector and the positive electrode terminal that communicates with the outside, and the negative electrode current collector and the negative electrode terminal that communicates with the outside are connected by using a current collector lead or the like. The battery can be completed by sealing the above configuration in a battery case.

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、本発明の実施例における各評価は、下記方法によって実施した。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Each evaluation in the examples of the present invention was carried out by the following method.

1.被膜形成剤および正極材活物質の諸物性
(1)被膜形成剤中の前駆体微粒子および正極活物質の粒径測定:
前駆体微粒子の平均粒径(D50)は、粒度分布計(日機装(株)製、ナノトラックWAVE)を用いて測定した。また、リチウム遷移金属複合酸化物粉末および正極材活性物質の平均粒径(D50)は、粒度分布計(日機装(株)製、マイクロトラックMT3300)を用いて測定した。
(2)正極活物質の耐水性および耐湿性の評価
耐水性は、24℃の純水50mlに正極活物質1Gを加えて撹拌し、60分経過後のpHを測定することにより評価した。また、耐湿性は、30℃−70%RHの恒温恒湿槽に正極活物質を7日間暴露した後、暴露前後での質量増加率により評価した。
耐水性は、24℃の純水50mlに正極活物質1gを加えて撹拌し、60分経過後のpHを測定することにより評価した。また、耐湿性は、30℃−70%RHの恒温恒湿槽に正極活物質を7日間暴露した後、暴露前後での質量増加率により評価した。
(3)ゲル化評価
ゲル化評価は、正極活物質9.5gと、バインダーとしてフッ化ビニリデン(PVDF)0.5g、溶剤としてN−メチル−2−ピロリジノン(NMP)5.5g、さらに水0.2gを自公転練り込み機によりスラリー状にした後、24℃で4日間静止保管し、目視観察によるゲル化状況を確認した。
1. 1. Various physical characteristics of the film-forming agent and the positive electrode material (1) Measurement of the particle size of the precursor fine particles and the positive electrode active material in the film-forming agent:
The average particle size (D50) of the precursor fine particles was measured using a particle size distribution meter (Nanotrack WAVE, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The average particle size (D50) of the lithium transition metal composite oxide powder and the active material of the positive electrode material was measured using a particle size distribution meter (Microtrac MT3300, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
(2) Evaluation of water resistance and moisture resistance of the positive electrode active material The water resistance was evaluated by adding 1 G of the positive electrode active material to 50 ml of pure water at 24 ° C., stirring the mixture, and measuring the pH after 60 minutes. The moisture resistance was evaluated by the mass increase rate before and after the exposure of the positive electrode active material in a constant temperature and humidity chamber at 30 ° C. to 70% RH for 7 days.
The water resistance was evaluated by adding 1 g of the positive electrode active material to 50 ml of pure water at 24 ° C., stirring the mixture, and measuring the pH after 60 minutes. The moisture resistance was evaluated by the mass increase rate before and after the exposure of the positive electrode active material in a constant temperature and humidity chamber at 30 ° C. to 70% RH for 7 days.
(3) Gelation evaluation In the gelation evaluation, 9.5 g of positive electrode active material, 0.5 g of vinylidene fluoride (PVDF) as a binder, 5.5 g of N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) as a solvent, and 0 water. .2 g was made into a slurry by a self-conversion kneading machine, and then statically stored at 24 ° C. for 4 days, and the gelation state was confirmed by visual observation.

2.電池の製造および電池特性の評価
(電池の製造)
正極活物質の評価には、図1に示す2032型コイン電池1(以下、コイン型電池と称す)を使用した。
図1に示すように、コイン型電池1は、ケース2と、このケース2内に収容された電極3とから構成されている。ケース2は、中空かつ一端が開口された正極缶2Aと、この正極缶2aの開口部に配置される負極缶2bとを有しており、負極缶2bを正極缶2aの開口部に配置すると、負極缶2bと正極缶2aとの間に電極3を収容する空間が形成されるように構成されている。
2. Battery manufacturing and evaluation of battery characteristics (battery manufacturing)
The 2032 type coin battery 1 (hereinafter referred to as a coin type battery) shown in FIG. 1 was used for the evaluation of the positive electrode active material.
As shown in FIG. 1, the coin-type battery 1 is composed of a case 2 and an electrode 3 housed in the case 2. The case 2 has a positive electrode can 2A that is hollow and has one end opened, and a negative electrode can 2b that is arranged in the opening of the positive electrode can 2a. When the negative electrode can 2b is arranged in the opening of the positive electrode can 2a, , A space for accommodating the electrode 3 is formed between the negative electrode can 2b and the positive electrode can 2a.

電極3は、正極3a、セパレータ3cおよび負極3bとからなり、この順で並ぶように積層されており、正極3aが正極缶2aの内面に接触し、負極3bが負極缶2bの内面に接触するようにケース2に収容されている。なお、ケース2はガスケット2cを備えており、このガスケット2cによって、正極缶2aと負極缶2bとの間が非接触の状態を維持するように相対的な移動が固定されている。また、ガスケット2cは、正極缶2aと負極缶2bとの隙間を密封してケース2内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。 The electrode 3 is composed of a positive electrode 3a, a separator 3c, and a negative electrode 3b, and is laminated so as to be arranged in this order. The positive electrode 3a contacts the inner surface of the positive electrode can 2a, and the negative electrode 3b contacts the inner surface of the negative electrode can 2b. It is housed in the case 2. The case 2 is provided with a gasket 2c, and the gasket 2c fixes the relative movement between the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b so as to maintain a non-contact state. Further, the gasket 2c also has a function of sealing the gap between the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b to seal the inside and the outside of the case 2 in an airtight and liquid-tight manner.

前記コイン型電池1は、以下のようにして製作した。
まず、非水系電解質二次電池用正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフッ化エチレン樹脂(PTFE)7.5mgを混合し、100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して、正極3aを作製した。作製した正極3aを真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。この正極3aと、負極3b、セパレータ3cおよび電解液とを用いて、上述したコイン型電池1を、露点が−80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。なお、負極3bには、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた平均粒径20μm程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンが銅箔に塗布された負極シートを用いた。セパレータ3cには膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。電解液には、1MのLiCLOを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。
The coin-type battery 1 was manufactured as follows.
First, 52.5 mg of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) are mixed and press-molded to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm at a pressure of 100 MPa. , Positive electrode 3a was prepared. The prepared positive electrode 3a was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours. Using the positive electrode 3a, the negative electrode 3b, the separator 3c, and the electrolytic solution, the above-mentioned coin-type battery 1 was produced in a glove box having an Ar atmosphere with a dew point controlled at −80 ° C. For the negative electrode 3b, a graphite powder having an average particle diameter of about 20 μm punched into a disk shape having a diameter of 14 mm and a negative electrode sheet coated with polyvinylidene fluoride on a copper foil were used. A polyethylene porous membrane having a film thickness of 25 μm was used for the separator 3c. As the electrolytic solution, an equal amount mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) using 1M LiCLO 4 as a supporting electrolyte (manufactured by Tomiyama Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.

(電池特性の評価)
製造したコイン型電池1の性能を示す初期放電容量、正極抵抗は、以下のように評価した。
初期放電容量は、コイン型電池1を製作してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(OPEN CIRCUIT VOLTAGE)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cmとしてカットオフ電圧4.3Vまで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧3.0Vまで放電したときの容量を初期放電容量とした。
(Evaluation of battery characteristics)
The initial discharge capacity and positive electrode resistance indicating the performance of the manufactured coin-type battery 1 were evaluated as follows.
The initial discharge capacity is the cutoff voltage 4 with the current density for the positive electrode set to 0.1 mA / cm 2 after the open circuit voltage OCV (OPEN CIRCUIT VOLTAGE) stabilizes after being left for about 24 hours after the coin-type battery 1 is manufactured. The initial discharge capacity was defined as the capacity when the battery was charged to 3 V, paused for 1 hour, and then discharged to a cutoff voltage of 3.0 V.

また、正極抵抗は、交流インピーダンス法により評価した。すなわち、コイン型電池1を充電電位4.1Vで充電して、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製、1255B)を使用して交流インピーダンス法により測定し、ナイキストプロットを得た。このナイキストプロットは、溶液抵抗、負極抵抗とその容量、および、正極抵抗とその容量を示す特性曲線の和として表しているため、このナイキストプロットに基づき等価回路を用いてフィッティング計算を行い、正極抵抗の値を算出した。正極抵抗は、比較例1の正極抵抗を基準値として相対値により評価した。 The positive electrode resistance was evaluated by the AC impedance method. That is, the coin-type battery 1 was charged with a charging potential of 4.1 V and measured by the AC impedance method using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron, 1255B) to obtain a Nyquist plot. Since this Nyquist plot is expressed as the sum of the solution resistance, the negative electrode resistance and its capacitance, and the positive electrode resistance and its capacitance, the fitting calculation is performed using an equivalent circuit based on this Nyquist plot, and the positive electrode resistance is performed. The value of was calculated. The positive electrode resistance was evaluated by a relative value using the positive electrode resistance of Comparative Example 1 as a reference value.

(リチウム遷移金属複合化合物 LiNiCoAlO
公知技術で得られたリチウム遷移金属複合酸化物粉末を正極活物質として用いた。すなわち、Niを主成分とする酸化ニッケル粉末と水酸化リチウムを混合して焼成することにより、Li1.03Ni0.76Co0.14Al0.10で表されるリチウム遷移金属複合酸化物粉末を得た。このリチウム遷移金属複合酸化物粉末の平均粒径は11.3μmであり、比表面積は0.41m/gであった。
(Lithium Transition Metal Composite Compound LiNiCoAlO 2 )
Lithium transition metal composite oxide powder obtained by a known technique was used as a positive electrode active material. That is, a lithium transition metal composite represented by Li 1.03 Ni 0.76 Co 0.14 Al 0.10 O 2 is obtained by mixing and firing nickel oxide powder containing Ni as a main component and lithium hydroxide. Oxide powder was obtained. The average particle size of this lithium transition metal composite oxide powder was 11.3 μm, and the specific surface area was 0.41 m 2 / g.

(実施例1)
(被膜形成剤の作製)
予め2−プロパノール7mlにジルコニウムブトキシド(関東化学製)2.33gを加えて攪拌し、溶液(A)を作製した。別容器に2−プロパノール3mlにアセチルアセトン(関東化学製)0.44gを加えて攪拌し、溶液(B)を作製した。溶液(A)中に溶液(B)を投入し、攪拌混合して溶液(C)を作製した。密栓した容器中に溶液(C)を入れ、攪拌しながら80℃で1時間加熱後、冷却して室温に戻し、溶液(D)を作製した。溶液(D)に純水0.69gを投入し、2−プロパノールで液量を12mlに調整した後、攪拌しながら80℃で1時間加熱後、冷却して室温に戻し、部分的に加水分解した透明な黄色い溶液(F)(原液)を作製した。溶液(F)は1ヶ月放置しても変化がなかった。さらに上記溶液(F)から4mlを分取し、純水6mlを混合し、室温で5分間撹拌して被膜形成剤(G)を得た。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。
(Example 1)
(Preparation of film forming agent)
2.33 g of zirconium butoxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 7 ml of 2-propanol in advance and stirred to prepare a solution (A). To a separate container, 0.44 g of acetylacetone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 3 ml of 2-propanol and stirred to prepare a solution (B). The solution (B) was put into the solution (A) and stirred and mixed to prepare a solution (C). The solution (C) was placed in a tightly closed container, heated at 80 ° C. for 1 hour with stirring, cooled and returned to room temperature to prepare a solution (D). 0.69 g of pure water was added to the solution (D), the amount of the solution was adjusted to 12 ml with 2-propanol, and then heated at 80 ° C. for 1 hour with stirring, cooled to return to room temperature, and partially hydrolyzed. A clear yellow solution (F) (stock solution) was prepared. The solution (F) did not change even after being left for 1 month. Further, 4 ml was separated from the above solution (F), 6 ml of pure water was mixed, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes to obtain a film forming agent (G). Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G).

(正極活物質の作製)
リチウム遷移金属複合化合物粉末40gを取り分け、自公転式混練機(シンキー製 ARV−310LED)で被膜形成剤(G)全量と1分間混合して混合物を得た。この混合物の粘度は、860mPa・sであった。その後、大気雰囲気中において80℃で3時間、さらに大気雰囲気において110℃で1時間乾燥した。更に純酸素雰囲気中において300℃で1時間加熱して熱処理し、正極活物質を得た。得られた正極活物質をクロスセクションポリシャー(CP)で断面加工を行い、透過型電子顕微鏡(TEM)で酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Preparation of positive electrode active material)
40 g of the lithium transition metal composite compound powder was separately mixed with the entire amount of the film forming agent (G) for 1 minute using a self-revolving kneader (ARV-310LED manufactured by Shinky) to obtain a mixture. The viscosity of this mixture was 860 mPa · s. Then, it was dried at 80 ° C. for 3 hours in the air atmosphere and further dried at 110 ° C. for 1 hour in the air atmosphere. Further, heat treatment was performed by heating at 300 ° C. for 1 hour in a pure oxygen atmosphere to obtain a positive electrode active material. The obtained positive electrode active material was cross-sectioned with a cross section polisher (CP), and the oxide film was observed with a transmission electron microscope (TEM). As a result, the thickness of the film was uniform and the oxide fine particles of less than 10 nm were observed. It was confirmed that the portion formed from the above and not formed with a film was dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(実施例2)
被膜形成剤の作製において、溶液(D)中にポリプロピレングリコール0.2gを添加した以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに評価した。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。混合物の粘度は、910mPa・Sであった。
得られた正極活物質をCPで断面加工を行い、TEMで酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Example 2)
In the preparation of the film-forming agent, a positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that 0.2 g of polypropylene glycol was added to the solution (D). Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G). The viscosity of the mixture was 910 mPa · S.
When the obtained positive electrode active material was cross-sectionald with CP and the oxide film was observed with TEM, the thickness of the film was uniform, and it was formed from fine particles of oxide of less than 10 nm, and the film was not formed. Was confirmed to be dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(実施例3)
被膜形成剤の作製において、溶液(B)のアセチルアセトンの添加量を0.88gに変更した以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに評価した。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。混合物の粘度は、800mPa・sであった。
得られた正極活物質をCPで断面加工を行い、TEMで酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Example 3)
In the preparation of the film-forming agent, a positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the amount of acetylacetone added to the solution (B) was changed to 0.88 g. Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G). The viscosity of the mixture was 800 mPa · s.
When the obtained positive electrode active material was cross-sectionald with CP and the oxide film was observed with TEM, the thickness of the film was uniform, and it was formed from fine particles of oxide of less than 10 nm, and the film was not formed. Was confirmed to be dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(実施例4)
被膜形成剤の作製において、溶液(B)のアセチルアセトンの添加量を0.66gに変更した以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに評価した。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。混合物の粘度は、840mPa・sであった。
得られた正極活物質をCPで断面加工を行い、TEMで酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Example 4)
In the preparation of the film-forming agent, a positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the amount of acetylacetone added to the solution (B) was changed to 0.66 g. Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G). The viscosity of the mixture was 840 mPa · s.
When the obtained positive electrode active material was cross-sectionald with CP and the oxide film was observed with TEM, the thickness of the film was uniform, and it was formed from fine particles of oxide of less than 10 nm, and the film was not formed. Was confirmed to be dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(実施例5)
被膜形成剤の作製において、溶液(D)に添加した純水の量を0.46gに変更した以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに評価した。混合物の粘度は、960mPa・sであった。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。
得られた正極活物質をCPで断面加工を行い、TEMで酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Example 5)
In the preparation of the film-forming agent, a positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the amount of pure water added to the solution (D) was changed to 0.46 g. The viscosity of the mixture was 960 mPa · s. Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G).
When the obtained positive electrode active material was cross-sectionald with CP and the oxide film was observed with TEM, the thickness of the film was uniform, and it was formed from fine particles of oxide of less than 10 nm, and the film was not formed. Was confirmed to be dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(実施例6)
被膜形成剤の作製において、溶液(C)の加熱を70℃で0.5時間に変更した以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに評価した。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。混合物の粘度は、910mPa・sであった。
得られた正極活物質をCPで断面加工を行い、TEMで酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Example 6)
In the preparation of the film-forming agent, the positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the heating of the solution (C) was changed at 70 ° C. for 0.5 hours. Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G). The viscosity of the mixture was 910 mPa · s.
When the obtained positive electrode active material was cross-sectionald with CP and the oxide film was observed with TEM, the thickness of the film was uniform, and it was formed from fine particles of oxide of less than 10 nm, and the film was not formed. Was confirmed to be dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(実施例7)
被膜形成剤の作製において、溶液(C)の加熱を90℃で0.5時間に変更した以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに評価した。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。混合物の粘度は、900mPa・sであった。
得られた正極活物質をCPで断面加工を行い、TEMで酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Example 7)
In the preparation of the film-forming agent, the positive electrode active material was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the heating of the solution (C) was changed at 90 ° C. for 0.5 hours. Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G). The viscosity of the mixture was 900 mPa · s.
When the obtained positive electrode active material was cross-sectionald with CP and the oxide film was observed with TEM, the thickness of the film was uniform, and it was formed from fine particles of oxide of less than 10 nm, and the film was not formed. Was confirmed to be dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(実施例8)
(被膜形成剤の作製)
予め2−プロパノール7mlにチタニウムイソプロポキシド(関東化学製)2.00gを加えて攪拌し、溶液(A)を作製した。別容器に2−プロパノール3mlにアセチルアセトン(関東化学製)1.00gを加えて攪拌し、溶液(B)を作製した。溶液(A)中に溶液(B)を投入し、攪拌混合して溶液(C)を作製した。密栓した容器中に溶液(C)を入れ、攪拌しながら80℃で1時間加熱後、冷却して室温に戻し、溶液(D)を作製した。溶液(D)に純水0.69gを投入し、2−プロパノールで液量を12mlに調整した後、攪拌しながら80℃で1時間加熱後、冷却して室温に戻し、部分的に加水分解した透明な濃黄色の溶液(F)を作製した。溶液(F)は1ヶ月放置しても変化がなかった。さらに上記溶液(F)から4mlを分取し、純水6mlを混合し、被膜形成剤(G)を得た。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。
(正極活物質の作製)
リチウム遷移金属複合化合物粉末40gを取り分け、自公転式混練機(シンキー製 ARV−310LED)で被膜形成剤(G)全量と1分間混合して混合物を得た。この混合物の粘度は、780mPa・sであった。その後、大気雰囲気中において80℃で3時間、さらに大気雰囲気において110℃で1時間乾燥した。更に純酸素雰囲気中において300℃で1時間加熱して熱処理し、正極活物質を得た。得られた正極活物質をCPで断面加工を行い、TEMで酸化物被膜を観察したところ、被膜の厚みは均一であり、10nm未満の酸化物の微粒子から形成され、被膜が形成されていない部分がリチウム遷移金属複複合酸化物粒子表面に分散していることが確認された。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Example 8)
(Preparation of film forming agent)
2.00 g of titanium isopropoxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 7 ml of 2-propanol in advance and stirred to prepare a solution (A). A solution (B) was prepared by adding 1.00 g of acetylacetone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) to 3 ml of 2-propanol in a separate container and stirring. The solution (B) was put into the solution (A) and stirred and mixed to prepare a solution (C). The solution (C) was placed in a tightly closed container, heated at 80 ° C. for 1 hour with stirring, cooled and returned to room temperature to prepare a solution (D). 0.69 g of pure water is added to the solution (D), the amount of the solution is adjusted to 12 ml with 2-propanol, the mixture is heated at 80 ° C. for 1 hour with stirring, cooled to return to room temperature, and partially hydrolyzed. A transparent dark yellow solution (F) was prepared. The solution (F) did not change even after being left for 1 month. Further, 4 ml was separated from the above solution (F), and 6 ml of pure water was mixed to obtain a film forming agent (G). Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G).
(Preparation of positive electrode active material)
40 g of the lithium transition metal composite compound powder was separately mixed with the entire amount of the film forming agent (G) for 1 minute using a self-revolving kneader (ARV-310LED manufactured by Shinky) to obtain a mixture. The viscosity of this mixture was 780 mPa · s. Then, it was dried at 80 ° C. for 3 hours in the air atmosphere and further dried at 110 ° C. for 1 hour in the air atmosphere. Further, heat treatment was performed by heating at 300 ° C. for 1 hour in a pure oxygen atmosphere to obtain a positive electrode active material. When the obtained positive electrode active material was cross-sectionald with CP and the oxide film was observed with TEM, the thickness of the film was uniform, and it was formed from fine particles of oxide of less than 10 nm, and the film was not formed. Was confirmed to be dispersed on the surface of the lithium transition metal double composite oxide particles. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

(比較例1)
実施例1において使用したリチウムニッケル複合酸化物粉末を処理せずに、そのままの状態で正極活物質として評価した。正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 1)
The lithium-nickel composite oxide powder used in Example 1 was evaluated as a positive electrode active material as it was without being treated. The evaluation results of the positive electrode active material are summarized in Table 2.

(比較例2)
(被膜形成剤の作製)
予め2−プロパノール7mlにジルコニウムブトキシド(関東化学製)2.33gを加えて攪拌し、溶液(A)を作製した。別容器に2−プロパノール3mlにアセチルアセトン(関東化学製)0.1gを加えて攪拌し、溶液(B)を作製した。溶液(A)と溶液(B)を混合して溶液(C)とし、2-プロパノールで液量を12mlに調整した。
(正極活物質の作製)
リチウム遷移金属複合酸化物粉末40gを取り分け、上記溶液(C)4mlと、純水6mlを加えた直後、リチウム遷移金属複合酸化物粉末の表面に白い膜が覆ったため、以降の工程を中止した。白い部分を取り出しEDS分析すると濃度の高いジルコニウムが検出された。ジルコニウムブトキシドが急激に加水分解され、白濁化したものと考えられた。
(Comparative Example 2)
(Preparation of film forming agent)
2.33 g of zirconium butoxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 7 ml of 2-propanol in advance and stirred to prepare a solution (A). To a separate container, 0.1 g of acetylacetone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 3 ml of 2-propanol and stirred to prepare a solution (B). The solution (A) and the solution (B) were mixed to obtain a solution (C), and the amount of the solution was adjusted to 12 ml with 2-propanol.
(Preparation of positive electrode active material)
Immediately after 40 g of the lithium transition metal composite oxide powder was separately added and 4 ml of the above solution (C) and 6 ml of pure water were added, a white film covered the surface of the lithium transition metal composite oxide powder, so that the subsequent steps were stopped. When the white part was taken out and EDS analyzed, a high concentration of zirconium was detected. It was considered that zirconium butoxide was rapidly hydrolyzed and became cloudy.

(比較例3)
(被膜形成剤の作製)
予め2−プロパノール7mlにジルコニウムブトキシド(関東化学製)2.33gを加えて攪拌し、溶液(A)を作製した。別容器に2−プロパノール3mlにアセチルアセトン(関東化学製)0.1gを加えて攪拌し、溶液(B)を作製した。溶液(A)中に溶液(B)を投入し、攪拌混合して溶液(C)を作製した。直ちに溶液(C)に純水1.00gを投入したところ、比較例2と同様に白濁した液になった。その後、加熱しても白濁のままで透明な液にはならなかったため、以降の工程を中止した。
(Comparative Example 3)
(Preparation of film forming agent)
2.33 g of zirconium butoxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 7 ml of 2-propanol in advance and stirred to prepare a solution (A). To a separate container, 0.1 g of acetylacetone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 3 ml of 2-propanol and stirred to prepare a solution (B). The solution (B) was put into the solution (A) and stirred and mixed to prepare a solution (C). Immediately after adding 1.00 g of pure water to the solution (C), a cloudy liquid was obtained as in Comparative Example 2. After that, even if it was heated, it remained cloudy and did not become a transparent liquid, so the subsequent steps were stopped.

(比較例4)
(被膜形成剤の作製)
予め2−プロパノール7mlにチタニウムイソプロポキシド(関東化学製)2.00gを加えて攪拌し、溶液(A)を作製した。別容器に2−プロパノール3mlにトリエタノールアミン(関東化学製)2.00gを加えて攪拌し,溶液(B)を作製した。溶液(A)中に溶液(B)を投入し、攪拌混合して溶液(C)を作製した。密栓した容器中に溶液(C)を入れて加熱せず、室温で1時間攪拌し、黄色の溶液(D)を作製した。溶液(D)に純水1.00gを投入し、2-プロパノールで液量を12mlに調整した後、攪拌して溶液(F)を作製した。さらに上記溶液(F)から4mlを分取し、純水6mlを混合して被膜形成剤(G)を得た。被膜形成剤(G)の諸物性を表1にまとめた。
(正極活物質の作製)
リチウム遷移金属複合化合物粉末40gを取り分け、自公転式混練機(シンキー製 ARV−310LED)で被膜形成剤(G)全量と1分間混合して混合物を得た。混合物の粘度は、770mPa・sであった。得られた正極活物質の評価結果を表2にまとめた。
(Comparative Example 4)
(Preparation of film forming agent)
2.00 g of titanium isopropoxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 7 ml of 2-propanol in advance and stirred to prepare a solution (A). To a separate container, 2.00 g of triethanolamine (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was added to 3 ml of 2-propanol and stirred to prepare a solution (B). The solution (B) was put into the solution (A) and stirred and mixed to prepare a solution (C). The solution (C) was placed in a tightly closed container and stirred at room temperature for 1 hour without heating to prepare a yellow solution (D). 1.00 g of pure water was added to the solution (D), the amount of the solution was adjusted to 12 ml with 2-propanol, and then the solution (F) was prepared by stirring. Further, 4 ml was separated from the above solution (F), and 6 ml of pure water was mixed to obtain a film forming agent (G). Table 1 summarizes various physical characteristics of the film forming agent (G).
(Preparation of positive electrode active material)
40 g of the lithium transition metal composite compound powder was separately mixed with the entire amount of the film forming agent (G) for 1 minute using a self-revolving kneader (ARV-310LED manufactured by Shinky) to obtain a mixture. The viscosity of the mixture was 770 mPa · s. The evaluation results of the obtained positive electrode active material are summarized in Table 2.

Figure 0006909553
なお、表1の質量部は、加水分解性有機基を有する金属化合物(有機基含有金属化合物)の添加量100質量部に対する、各成分の添加割合(質量部)を示す。
Figure 0006909553
In addition, the mass part of Table 1 shows the addition ratio (mass part) of each component with respect to 100 mass parts of the addition amount of the metal compound (organic group-containing metal compound) having a hydrolyzable organic group.

Figure 0006909553
Figure 0006909553

本発明によれば、高容量、高出力であって、かつ正極活物質層形成用のペースト状組成物の調整後、長時間室温放置してもゲル化しない非水系電解質二次電池用正極活物質が得られる。このような正極活物質は、高容量、高出力が求められ、さらに高い生産性が求められる車載用の非水系電解質二次電池に好適である。また、得られる非水系電解質二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター(電動機)用の電源として好適に使用され得る。 According to the present invention, a positive electrode activity for a non-aqueous electrolyte secondary battery that has a high capacity and a high output and does not gel even if left at room temperature for a long time after preparation of a paste-like composition for forming a positive electrode active material layer. The substance is obtained. Such a cathode active material is suitable for an in-vehicle non-aqueous electrolyte secondary battery, which is required to have high capacity and high output, and further high productivity is required. Further, the obtained non-aqueous electrolyte secondary battery can be suitably used as a power source for a motor (motor) mounted on a vehicle such as an automobile equipped with an electric motor such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle.

1:コイン型電池
2:ケース
2a:正極缶
2b:負極缶
2c:ガスケット
3:電極
3a:正極
3b:負極
3c:セパレータ

1: Coin-type battery 2: Case 2a: Positive electrode can 2b: Negative electrode can 2c: Gasket 3: Electrode 3a: Positive electrode 3b: Negative electrode 3c: Separator

Claims (15)

リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に酸化物被膜が形成された非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法であって、
加水分解性有機基を有する金属化合物と、キレート剤と、有機溶媒とを含む混合液を50〜100℃に加熱して、前記金属化合物が有する加水分解性有機基の一部を前記キレート剤によりキレート化した後、前記混合液に水を混合して、前記金属化合物を部分的に加水分解反応させて生成された前駆体微粒子を含む原液を得る原液合成工程と、
前記原液に水を混合して、前記前駆体微粒子と、前記キレート剤と、前記有機溶と、水とを含む被膜形成剤を得る被膜形成剤合成工程と、
前記被膜形成剤と、リチウム遷移金属複合酸化物粒子を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を乾燥して、前記混合物中の前記有機溶媒及び水を減少させ、かつ、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に前記前駆体微粒子が吸着結合した被膜を形成する、乾燥工程と、
前記乾燥工程後の混合物を熱処理して、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子表面に前記被膜を固着させ、かつ、前記被膜に含まれる有機成分を除去することにより、金属酸化物の微粒子からなる酸化物被膜が形成された正極活物質を得る熱処理工程と、
を具備し、
前記正極活物質は、前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に前記酸化物被膜が形成されていない部分が分散して存在する、
ことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an oxide film is formed on the surface of lithium transition metal composite oxide particles.
A mixed solution containing a metal compound having a hydrolyzable organic group, a chelating agent, and an organic solvent is heated to 50 to 100 ° C., and a part of the hydrolyzable organic group contained in the metal compound is used by the chelating agent. After chelation, water is mixed with the mixed solution to obtain a stock solution containing the precursor fine particles produced by partially hydrolyzing the metal compound, and a stock solution synthesis step.
By mixing water into the stock, said the precursor particles, and the chelating agent, and the organic solvent medium, and the film forming agent synthesized to obtain a film-forming agent comprising water,
A mixing step of mixing the film-forming agent and lithium transition metal composite oxide particles to obtain a mixture.
A drying step of drying the mixture to reduce the organic solvent and water in the mixture and forming a film on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles in which the precursor fine particles are adsorbed and bonded.
By heat-treating the mixture after the drying step to fix the coating film on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles and removing the organic component contained in the coating film, oxidation composed of fine particles of the metal oxide is performed. A heat treatment process for obtaining a positive electrode active material on which a material film is formed, and
Equipped with
In the positive electrode active material, portions where the oxide film is not formed are dispersed on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles.
A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記原液合成工程において、前記混合液に水を混合した後、液温を20〜90℃に保持して、前記原液を得ることを特徴とする請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein in the stock solution synthesis step, water is mixed with the mixed liquid and then the liquid temperature is maintained at 20 to 90 ° C. to obtain the stock solution. A method for producing a positive electrode active material. 前記加水分解性有機基を有する金属化合物は、ジルコニウム、チタン、アルミニウムのアルコキシドから選択される1種以上からなることを特徴とする請求項1または2に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The positive electrode activity for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the metal compound having a hydrolyzable organic group comprises one or more selected from alkoxides of zirconium, titanium, and aluminum. Method of manufacturing the substance. 前記加水分解性有機基を有する金属化合物は、ジルコニウムブトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムジイソプロポキシド及びアルミニウムブトキシドから選択される1種以上からなることを特徴とする請求項3に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The metal compound having a hydrolyzable organic group is characterized by comprising one or more selected from zirconium butoxide, titanium isopropoxide, titanium butoxide, aluminum isopropoxide, aluminum diisopropoxide and aluminum butoxide. The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3. 前記キレート剤がアミノカルボン酸塩及びその塩、並びにジケトン及びその塩から選択される少なくとも1種以上からなることを特徴とする請求項1または2に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the chelating agent comprises at least one selected from an aminocarboxylic acid salt and a salt thereof, and a diketone and a salt thereof. Manufacturing method. 前記キレート剤がアセチルアセトンからなることを特徴とする請求項5に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the chelating agent is composed of acetylacetone. 前記有機溶媒は、エタノール、2−プロパノール及び1−ブタノールから選択される1種以上からなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the organic solvent comprises one or more selected from ethanol, 2-propanol and 1-butanol. Production method. 前記被膜形成剤中に含まれる加水分解生成物の粒径は、動的光散乱法により測定した中心粒径が100nm以下であること特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The non-aqueous system according to any one of claims 1 to 7, wherein the particle size of the hydrolysis product contained in the film-forming agent has a central particle size of 100 nm or less measured by a dynamic light scattering method. A method for producing a positive electrode active material for an electrolyte secondary battery. 前記被膜形成剤のpHは、8〜11であることを特徴とする請求項8に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, wherein the pH of the film-forming agent is 8 to 11. 前記混合工程において、自転公転式混練ミキサーを用いて混合することを特徴とする請求項1に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein in the mixing step, mixing is performed using a rotation / revolution type kneading mixer. 前記乾燥工程前の混合物に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びヘキシレングリコールから選択される1種以上を添加することを特徴とする請求項10に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The production of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 10, wherein one or more selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol and hexylene glycol are added to the mixture before the drying step. Method. 前記熱処理工程において、酸素含有雰囲気、不活性雰囲気、真空雰囲気から選択される雰囲気中で、熱処理温度を80〜400℃の範囲に制御して熱処理することを特徴とする請求項10または11に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 The method according to claim 10 or 11, wherein in the heat treatment step, the heat treatment is performed by controlling the heat treatment temperature in the range of 80 to 400 ° C. in an atmosphere selected from an oxygen-containing atmosphere, an inert atmosphere, and a vacuum atmosphere. A method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. リチウム遷移金属複合酸化物粒子と、該粒子表面を被覆した酸化物被膜を有する非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
レーザー回折散乱法により測定した平均粒径D50が3〜25μmであり、
前記酸化物被膜は、ジルコニウム、チタン、アルミニウムから選択される1種以上の酸化物の微粒子により形成され、前記微粒子の平均粒径D50は0.1〜10nmであり、
前記微粒子は、正極活物質全体に対して、0.2〜0.6質量%含有され、
前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子は、下記一般式(1)で表され、
前記リチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に前記酸化物被膜が形成されていない部分が分散して存在する
ことを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質。
一般式:LiNi1−bM1・・・(1)
(式中、M1は、Ni以外の遷移金属元素、2族元素、または13族元素から選択される1種以上の元素を示し、0.95≦a≦1.20、0≦b≦0.5である。)
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having lithium transition metal composite oxide particles and an oxide film covering the surface of the particles.
The average particle size D50 measured by the laser diffraction / scattering method is 3 to 25 μm.
The oxide film is formed of fine particles of one or more oxides selected from zirconium, titanium, and aluminum, and the average particle size D50 of the fine particles is 0.1 to 10 nm.
The fine particles are contained in an amount of 0.2 to 0.6% by mass based on the entire positive electrode active material.
The lithium transition metal composite oxide particles are represented by the following general formula (1).
A cathode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that portions in which the oxide film is not formed are dispersed on the surface of the lithium transition metal composite oxide particles.
General formula: Li a Ni 1-b M1 b O 2 ... (1)
(In the formula, M1 represents one or more elements selected from a transition metal element other than Ni, a group 2 element, or a group 13 element, and 0.95 ≦ a ≦ 1.20, 0 ≦ b ≦ 0. 5.)
前記正極活物質1gを24℃の純水50mlに加えた後、60分経過したスラリーのpHが11以下であり、前記正極活物質を30℃−70%RHの恒温恒湿槽に7日間暴露した後の暴露前に対する質量増加率が2.0%以下であることを特徴とする請求項13に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質。 60 minutes after adding 1 g of the positive electrode active material to 50 ml of pure water at 24 ° C., the pH of the slurry is 11 or less, and the positive electrode active material is exposed to a constant temperature and humidity chamber at 30 ° C. to 70% RH for 7 days. The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 13, wherein the mass increase rate after exposure is 2.0% or less. 正極と、負極と、セパレータと、非水系電解質から構成され、請求項13または14に記載の正極活物質を含む正極を具備することを特徴とする非水系電解質二次電池。 A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a positive electrode including the positive electrode active material according to claim 13 or 14.
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