JP7017108B2 - Active materials, electrodes and lithium-ion secondary batteries - Google Patents

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Description

本発明は、活物質、電極及びリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to active materials, electrodes and lithium ion secondary batteries.

リチウムイオン二次電池は、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池等と比較して、軽量、高容量であり、携帯電子機器用の電源として広く用いられている。またリチウムイオン二次電池は、ハイブリッド自動車や電気自動車用の電源としても有力な候補となっている。携帯電子機器の小型化、高機能化及び自動車用電源の高容量化の要望は年々高まっており、リチウムイオン電池の更なる高容量化が期待されている。 Lithium-ion secondary batteries are lighter and have higher capacity than nickel-cadmium batteries, nickel-metal hydride batteries, and the like, and are widely used as power sources for portable electronic devices. Lithium-ion secondary batteries are also promising candidates for power sources for hybrid and electric vehicles. The demand for miniaturization, high functionality, and high capacity of power sources for automobiles is increasing year by year, and it is expected that the capacity of lithium ion batteries will be further increased.

リチウムイオン二次電池の性能は、電極の活物質に大きく依存するため、活物質の性能を高める検討が行われている。例えば、特許文献1には、表面を固体電解質で被覆した活物質粒子が記載されている。機械的強度が高く、イオン伝導性に優れる固体電解質で表面を被覆することで、活物質粒子の膨張、収縮が抑制され、リチウムイオン二次電池のサイクル特性が向上する。 Since the performance of a lithium ion secondary battery largely depends on the active material of the electrode, studies are being conducted to improve the performance of the active material. For example, Patent Document 1 describes active material particles whose surface is coated with a solid electrolyte. By coating the surface with a solid electrolyte having high mechanical strength and excellent ionic conductivity, expansion and contraction of active material particles are suppressed, and the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery are improved.

また特許文献2には、表面を酸化物ガラスで被覆した活物質粒子が記載されている。酸化物ガラスは、活物質粒子の膨張、収縮を緩和し、固体電解質と活物質粒子との間の接触面が剥離することを抑制している。 Further, Patent Document 2 describes active material particles whose surface is coated with oxide glass. The oxide glass relaxes the expansion and contraction of the active material particles and suppresses the peeling of the contact surface between the solid electrolyte and the active material particles.

特開2003―59492号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-59492 特開2014-22204号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-22204

しかしながら、特許文献1及び2に記載の活物質は、リチウムイオン二次電池の充放電特性を充分改善することができなかった。特にサイクル経過後に高レート放電を行う場合における放電容量の低下を十分抑制することができなかった。 However, the active materials described in Patent Documents 1 and 2 could not sufficiently improve the charge / discharge characteristics of the lithium ion secondary battery. In particular, it was not possible to sufficiently suppress the decrease in discharge capacity when high-rate discharge was performed after the cycle had elapsed.

例えば、特許文献1に記載の活物質粒子は、機械的強度を高めるために結晶性の被覆層を用いている。しかしながら、結晶性の被覆層を用いているため、サイクル数の増加に伴う被覆層の組成の改質により、放電容量が低下する。 For example, the active material particles described in Patent Document 1 use a crystalline coating layer in order to increase the mechanical strength. However, since a crystalline coating layer is used, the discharge capacity is reduced due to the modification of the composition of the coating layer as the number of cycles increases.

また例えば、特許文献2に記載の活物質粒子は、膨張、収縮による体積変化を緩和するために低融点の酸化物ガラスを被覆層として用いている。しかしながら、この方法では、固体電解質が非晶質となっているため、リチウムイオンの伝導度が十分ではなく、高レートの充放電では十分な特性を得られない。 Further, for example, the active material particles described in Patent Document 2 use a low melting point oxide glass as a coating layer in order to alleviate volume changes due to expansion and contraction. However, in this method, since the solid electrolyte is amorphous, the conductivity of lithium ions is not sufficient, and sufficient characteristics cannot be obtained by charging and discharging at a high rate.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、充放電特性を改善できる活物質、及び、この活物質を用いることで充放電特性に優れた電極及びリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an active material capable of improving charge / discharge characteristics, and an electrode and a lithium ion secondary battery having excellent charge / discharge characteristics by using this active material. The purpose.

本発明者らは鋭意検討の結果、活物質の表面にリチウム量の少ない非晶質複合酸化物を用いることで、リチウムイオン二次電池の充放電特性を高めることができることを見出した。
すなわち、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
As a result of diligent studies, the present inventors have found that the charge / discharge characteristics of a lithium ion secondary battery can be improved by using an amorphous composite oxide having a small amount of lithium on the surface of the active material.
That is, in order to solve the above problems, the following means are provided.

(1)第1の態様にかかる活物質は、コア部と、前記コア部を被覆する被覆層と、を有し、前記被覆層は、Li、Ti及びPを含有する非晶質複合酸化物であり、前記非晶質複合酸化物におけるこれらの元素の組成比が以下の一般式(1)の関係を満たす。
Li:Al:Ti:P=(1+a-b):a:(2-a):3 ・・・(1)
(但し、0≦a≦1、0<b<1)
(1) The active material according to the first aspect has a core portion and a coating layer covering the core portion, and the coating layer is an amorphous composite oxide containing Li, Ti and P. The composition ratio of these elements in the amorphous composite oxide satisfies the relationship of the following general formula (1).
Li: Al: Ti: P = (1 + ab): a: (2-a): 3 ... (1)
(However, 0 ≦ a ≦ 1, 0 <b <1)

(2)上記態様にかかる活物質の前記一般式(1)において、aが0<a≦1の範囲であってもよい。 (2) In the general formula (1) of the active material according to the above embodiment, a may be in the range of 0 <a ≦ 1.

(3)上記態様にかかる活物質における被覆層の膜厚は、30nm以上70nm以下であってもよい。 (3) The film thickness of the coating layer in the active material according to the above aspect may be 30 nm or more and 70 nm or less.

(4)第2の態様にかかる電極は、上記態様にかかる活物質を含む。 (4) The electrode according to the second aspect contains the active material according to the above aspect.

(5)第3の態様にかかるリチウムイオン二次電池は、上記態様にかかる電極と、前記電極に対向する対向電極とを備える。 (5) The lithium ion secondary battery according to the third aspect includes an electrode according to the above aspect and a counter electrode facing the electrode.

上記態様に係る活物質は、リチウムイオン二次電池の充放電特性を改善できる。 The active material according to the above aspect can improve the charge / discharge characteristics of the lithium ion secondary battery.

本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の断面模式図である。It is sectional drawing of the lithium ion secondary battery which concerns on this embodiment. 本実施形態にかかる正極の断面模式図である。It is sectional drawing of the positive electrode which concerns on this embodiment. 本実施形態にかかる正極活物質の断面模式図である。It is sectional drawing of the positive electrode active material which concerns on this embodiment. 被覆層を有さない正極活物質と電解液との界面近傍におけるリチウムイオンの移動度を模式的に示した図である。It is a figure which showed typically the mobility of lithium ion in the vicinity of the interface between a positive electrode active material which does not have a coating layer, and an electrolytic solution. 結晶性の被覆層を有する正極活物質と電解液との界面近傍におけるリチウムイオンの移動度を模式的に示した図である。It is a figure which showed schematically the mobility of lithium ion in the vicinity of the interface between a positive electrode active material which has a crystalline coating layer, and an electrolytic solution. 本実施形態にかかる正極活物質と電解液との界面近傍におけるリチウムイオンの移動度を模式的に示した図である。It is a figure which shows typically the mobility of lithium ion in the vicinity of the interface between a positive electrode active material and an electrolytic solution which concerns on this embodiment.

以下、本実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The drawings used in the following description may be enlarged for convenience in order to make the features of the present invention easy to understand, and the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones. be. The materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof.

[リチウムイオン二次電池]
図1は、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の断面模式図である。図1に示すリチウムイオン二次電池100は、積層体40、積層体40を密閉した状態で収容する外装体50、及び積層体40に接続された一対のリード60、62を備えている。リード60、62の端部は外装体50の外部にまで延びている。また図示されていないが、積層体40とともに電解液が、外装体50内に収容されている。
[Lithium-ion secondary battery]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a lithium ion secondary battery according to the present embodiment. The lithium ion secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes a laminated body 40, an exterior body 50 that houses the laminated body 40 in a sealed state, and a pair of leads 60 and 62 connected to the laminated body 40. The ends of the leads 60 and 62 extend to the outside of the exterior body 50. Further, although not shown, the electrolytic solution is housed in the exterior body 50 together with the laminated body 40.

(積層体)
積層体40は、正極20と負極30とセパレータ10とを有する。正極20と負極30とは、セパレータ10を挟んで対向配置されている。図1では、外装体50内に積層体40が一つの場合を例示したが、複数積層されていてもよい。また積層体40に変えて捲回体を用いてもよい。
(Laminated body)
The laminate 40 has a positive electrode 20, a negative electrode 30, and a separator 10. The positive electrode 20 and the negative electrode 30 are arranged so as to face each other with the separator 10 interposed therebetween. In FIG. 1, the case where one laminated body 40 is provided in the exterior body 50 is illustrated, but a plurality of laminated bodies 40 may be laminated. Further, a wound body may be used instead of the laminated body 40.

「正極」
正極20は、正極集電体22と、正極活物質層24とを有する。正極活物質層24は、積層体40の最上面又は最下面以外は、正極集電体22の両面に配設される。積層体40の最上面又は最下面に配設される正極20は対向する負極30が無いため、正極活物質層24を設ける必要はない。
"Positive electrode"
The positive electrode 20 has a positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 24. The positive electrode active material layer 24 is arranged on both sides of the positive electrode current collector 22 except for the uppermost surface or the lowermost surface of the laminated body 40. Since the positive electrode 20 arranged on the uppermost surface or the lowermost surface of the laminated body 40 does not have the negative electrode 30 facing the positive electrode 20, it is not necessary to provide the positive electrode active material layer 24.

<正極集電体>
正極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
<Positive current collector>
The positive electrode current collector 22 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

<正極活物質層>
図2は、本実施形態にかかる正極近傍の要部を拡大した断面模式図である。図2の断面は、正極20が延在する面に対して直交する任意の面である。図2に示すように、正極活物質層24は、正極活物質26と導電助剤28とバインダー(図視略)とを有する。正極活物質26と導電助剤28との間の空間Kには、電解液が含浸している。
<Positive electrode active material layer>
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional schematic view of a main part in the vicinity of the positive electrode according to the present embodiment. The cross section of FIG. 2 is an arbitrary surface orthogonal to the surface on which the positive electrode 20 extends. As shown in FIG. 2, the positive electrode active material layer 24 has a positive electrode active material 26, a conductive auxiliary agent 28, and a binder (not shown). The space K between the positive electrode active material 26 and the conductive auxiliary agent 28 is impregnated with the electrolytic solution.

〔正極活物質〕
図3は、本実施形態にかかる正極活物質26の断面模式図である。図3では、正極活物質26の断面を簡単のため円で図示しているが、正極活物質26の形状は任意の形状をとることができる。
[Positive electrode active material]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the positive electrode active material 26 according to the present embodiment. In FIG. 3, the cross section of the positive electrode active material 26 is shown as a circle for simplicity, but the shape of the positive electrode active material 26 can be any shape.

図3に示すように正極活物質26は、コア部26Cと被覆層26Sとを有する。被覆層26Sは、コア部26Cの少なくとも一部を被覆していればよく、コア部26Cの全面を被覆していることが好ましい。 As shown in FIG. 3, the positive electrode active material 26 has a core portion 26C and a coating layer 26S. The coating layer 26S may cover at least a part of the core portion 26C, and preferably covers the entire surface of the core portion 26C.

コア部26Cには、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンとリチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、PF6-)とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能な電極活物質が用いられる。 Lithium ion occlusion and release, lithium ion desorption and insertion (intercalation), or doping and dedoping of lithium ion and lithium ion counter anion (for example, PF6-) are reversed in the core portion 26C. An electrode active material that can be promoted is used.

例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNiCoMnMa(x+y+z+a=1、0≦x<1、0≦y<1、0≦z<1、0≦a<1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素又はVOを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNiCoAl(0.9<x+y+z<1.1)等の複合金属酸化物、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセンなどが、コア部26Cを構成する物質として挙げられる。 For example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and general formula: LiNi x Coy Mn z Ma 2 ( x + y + z + a = 1, 0≤x <1, 0≤y <1, 0≤z <1, 0≤a <1, M is one or more types selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, Cr. Composite metal oxide represented by element), lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMPO 4 (however, M is selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, Zr). (Representing one or more elements or VOs), composite metal oxides such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), LiNi x Coy Al z O 2 (0.9 <x + y + z <1.1), Polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacene and the like can be mentioned as substances constituting the core portion 26C.

一般に、正極活物質ではLiイオンの脱離反応が局所的に集中すると不可逆な構造相転移が発生する。この不可逆な構造相転移の発生した部分は活物質として充放電容量に寄与できなくなり、容量劣化の原因となる。LiNiCoAl(0.9<x+y+z<1.1、以下「NCA」と言う)は、脱離可能なLiイオン量が他の活物質よりも多く、電解液と直接接触させた場合に、活物質の表面近傍に不可逆構造相転移が局在的に発生しやすい。そのため、コア部26CにNCAを用い、コア部26Cを被覆層26Sで被覆すると、被覆層26Sを介したリチウムイオンの脱離反応が可能となり、高レートの充放電時でも活物質全体から均等にリチウムイオンを脱離させることが可能になる。すなわち、コア部26CにNCAを使用した場合は、被覆層26Sを設けることによる効果を顕著に得られる。 In general, in a positive electrode active material, an irreversible structural phase transition occurs when the Li ion desorption reaction is locally concentrated. The portion where this irreversible structural phase transition occurs cannot contribute to the charge / discharge capacity as an active material, which causes capacity deterioration. LiNi x Coy Al z O 2 (0.9 <x + y + z <1.1, hereinafter referred to as "NCA") has a larger amount of Li ions that can be desorbed than other active substances, and is brought into direct contact with the electrolytic solution. In this case, irreversible structural phase transitions are likely to occur locally near the surface of the active material. Therefore, if NCA is used for the core portion 26C and the core portion 26C is coated with the coating layer 26S, the desorption reaction of lithium ions via the coating layer 26S becomes possible, and even during high-rate charging / discharging, the entire active material is evenly distributed. It becomes possible to desorb lithium ions. That is, when NCA is used for the core portion 26C, the effect of providing the covering layer 26S can be remarkably obtained.

被覆層26Sは、Li、Ti及びPを含有する非晶質複合酸化物である。非晶質の被覆層26Sは、結晶性のコア部26Cと電解液との間のリチウムイオン濃度差を緩和し、高レートの充放電時に、活物質の表面近傍に不可逆構造相転移部分の発生を防ぐため、高レートサイクル後に充放電容量が低下することを抑制できる。 The coating layer 26S is an amorphous composite oxide containing Li, Ti and P. The amorphous coating layer 26S alleviates the difference in lithium ion concentration between the crystalline core portion 26C and the electrolytic solution, and an irreversible structural phase transition portion is generated near the surface of the active material during high-rate charging / discharging. In order to prevent this, it is possible to suppress a decrease in charge / discharge capacity after a high rate cycle.

図4は、被覆層を有さない正極活物質26’と電解液70との界面近傍におけるリチウムイオンの濃度を模式的に示した図である。図4における実線が高レート放電の動作開始直後のリチウムイオン濃度を表す。また、一点鎖線は、正極活物質26’と電解液70との界面を意味し、左側が正極活物質26’であり、右側が電解液70である。電解液内の一点鎖線と二点鎖線の間に電気二重層71が形成され、その外側に拡散層72が形成される。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the concentration of lithium ions in the vicinity of the interface between the positive electrode active material 26'without a coating layer and the electrolytic solution 70. The solid line in FIG. 4 represents the lithium ion concentration immediately after the start of operation of high-rate discharge. The one-point chain line means the interface between the positive electrode active material 26'and the electrolytic solution 70, the left side is the positive electrode active material 26', and the right side is the electrolytic solution 70. The electric double layer 71 is formed between the alternate long and short dash line in the electrolytic solution, and the diffusion layer 72 is formed on the outside thereof.

正極活物質26’において、リチウムイオンは層状構造の結晶格子の間を移動する。一方で、電解液70において、リチウムイオンは電気二重層71付近で溶媒和されて、自由に移動が可能な状態となる。正極活物質26’は結晶体であるため、電気二重層71との界面では、リチウムイオンの濃度差が大きくなる。このため、高レート充電時には、正極活物質26’の表面近傍から、リチウムイオンが集中的に脱離されてしまい、正極活物質26’の表面近傍でリチウムイオンの濃度の低下が発生する。満充電時、正極活物質内部のリチウムイオン濃度以上に、正極活物質26’の表面近傍のリチウムイオン濃度が低下してしまった場合(符号B1)、正極活物質26’の表面近傍では不可逆な構造相転移が発生する。不可逆な構造相転移が発生した箇所は、リチウムイオン濃度の低下が解消しなくなる。 In the positive electrode active material 26', lithium ions move between the crystal lattices of the layered structure. On the other hand, in the electrolytic solution 70, the lithium ions are solvated in the vicinity of the electric double layer 71 so that they can move freely. Since the positive electrode active material 26'is a crystal, the difference in concentration of lithium ions becomes large at the interface with the electric double layer 71. Therefore, during high-rate charging, lithium ions are intensively desorbed from the vicinity of the surface of the positive electrode active material 26', and the concentration of lithium ions decreases near the surface of the positive electrode active material 26'. When the lithium ion concentration near the surface of the positive electrode active material 26'is lower than the lithium ion concentration inside the positive electrode active material when fully charged (reference numeral B1), it is irreversible near the surface of the positive electrode active material 26'. A structural phase transition occurs. At the location where the irreversible structural phase transition occurs, the decrease in lithium ion concentration cannot be resolved.

一方で、高レート放電時、電気二重層71と正極活物質26’表面近傍のリチウムイオン濃度の低下は電解液70内に拡散したリチウムイオンを引き込むのに有利に作用する。このため、高レート放電時の放電容量では不可逆な構造相転移による容量劣化は1サイクル程度では顕在化せず、100サイクル程度経過した後の放電容量を比較することで、はじめて容量劣化が顕在化する。 On the other hand, at the time of high-rate discharge, the decrease in the lithium ion concentration near the surface of the electric double layer 71 and the positive electrode active material 26 ′ has an advantageous effect of drawing in the lithium ions diffused in the electrolytic solution 70. For this reason, the capacity deterioration due to the irreversible structural phase transition does not become apparent in the discharge capacity at the time of high-rate discharge, but the capacity deterioration becomes apparent for the first time by comparing the discharge capacities after about 100 cycles. do.

すなわち、第1に正極活物質表面近傍に不可逆な構造相転移が発生した部分は活物質として充放電容量に寄与できなくなり、容量劣化が発生する。第2に高レートサイクル後の充放電時に、正極活物質26’表面近傍での不可逆構造相転移による容量低下が顕在化することで、高レートでの充放電サイクルを行った後、充放電容量の劣化が顕著にみられる。 That is, first, the portion where the irreversible structural phase transition occurs near the surface of the positive electrode active material cannot contribute to the charge / discharge capacity as the active material, and the capacity deteriorates. Secondly, during charge / discharge after a high rate cycle, the capacity decrease due to the irreversible structural phase transition near the surface of the positive electrode active material 26'becomes apparent. Deterioration is noticeable.

ここで、高レートとは充放電レートを意味する。公称容量値の容量を持つセルを定電流放電して、1時間で充放電終了となる電流値を1Cとすると、高レートな充放電レートとは1Cより大きい電流で放電させた場合を言う。 Here, the high rate means the charge / discharge rate. Assuming that a cell having a capacity of a nominal capacity value is discharged with a constant current and the current value at which charging / discharging is completed in 1 hour is 1C, a high-rate charging / discharging rate means a case where the cell is discharged with a current larger than 1C.

図5は、結晶性の被覆層26S’を有する正極活物質と電解液との界面近傍における、リチウムイオン濃度を模式的に示した図である。図5における実線が高レート放電時の動作開始直後のリチウムイオン濃度を表す。また、一点鎖線は、正極活物質のコア部26C’と被覆層26S’の界面を意味し、長鎖線は正極活物質の被覆層26S’と電解液70との界面を意味する。電解液内の長鎖線と二点鎖線の中間部分に電気二重層71が形成され、その外側に拡散層72が形成される。 FIG. 5 is a diagram schematically showing the lithium ion concentration in the vicinity of the interface between the positive electrode active material having the crystalline coating layer 26S'and the electrolytic solution. The solid line in FIG. 5 represents the lithium ion concentration immediately after the start of operation during high-rate discharge. The alternate long and short dash line means the interface between the core portion 26C'of the positive electrode active material and the coating layer 26S', and the long chain line means the interface between the coating layer 26S'of the positive electrode active material and the electrolytic solution 70. The electric double layer 71 is formed in the intermediate portion between the long chain wire and the alternate long and short dash line in the electrolytic solution, and the diffusion layer 72 is formed on the outside thereof.

図5に示すように、結晶性の被覆層26S’を設けると、結晶体同士の界面が形成されるため、リチウムイオンの濃度差が少なく、高レート充電を行ってもコア部26C’の表面近傍にリチウムイオン濃度の低下は発生しない。(符号B2)このため、高レート充電特有の容量低下は発生しない。 As shown in FIG. 5, when the crystalline coating layer 26S'is provided, an interface between the crystals is formed, so that the difference in lithium ion concentration is small, and the surface of the core portion 26C' is charged even at a high rate. No decrease in lithium ion concentration occurs in the vicinity. (Reference B2) Therefore, the capacity reduction peculiar to high-rate charging does not occur.

しかしながら、被覆層26S’は充放電に寄与しない結晶体であるために、放電時、被覆層26S’と電気二重層71との界面では、大きなリチウムイオン濃度差を有することになる。このため、結晶性の被覆層26S’を有する正極活物質では、放電を行う際に、このリチウムイオン濃度差が障壁となり、リチウムイオンが電解液70から正極活物質の被覆層26S’へのリチウムイオンの伝導がしづらくなる。このため、放電時に容量が得られなくなる。特に急激なリチウムイオン濃度の変化を伴う、高レート放電では容量劣化が顕著になる。 However, since the coating layer 26S'is a crystal that does not contribute to charging and discharging, it has a large lithium ion concentration difference at the interface between the coating layer 26S'and the electric double layer 71 at the time of discharging. Therefore, in the positive electrode active material having the crystalline coating layer 26S', this difference in lithium ion concentration becomes a barrier when discharging, and lithium ions are transferred from the electrolytic solution 70 to the coating layer 26S'of the positive electrode active material. It becomes difficult to conduct ions. Therefore, the capacity cannot be obtained at the time of discharging. In particular, capacity deterioration becomes remarkable in high-rate discharge accompanied by a sudden change in lithium ion concentration.

これに対し図6は、本実施形態にかかる正極活物質と電解液との界面近傍におけるリチウムイオンの濃度を模式的に示した図である。図6における実線が高レート充電時のリチウムイオン濃度を表す。また、一点鎖線は、正極活物質26のコア部26Cと被覆層26Sとの界面を、長鎖線は正極活物質26の被覆層26Sと電解液70との界面を意味する。電解液内の長鎖線と二点鎖線の中間部分に電気二重層71が形成され、その外側に拡散層72が形成される。 On the other hand, FIG. 6 is a diagram schematically showing the concentration of lithium ions in the vicinity of the interface between the positive electrode active material and the electrolytic solution according to the present embodiment. The solid line in FIG. 6 represents the lithium ion concentration at the time of high rate charging. The alternate long and short dash line means the interface between the core portion 26C of the positive electrode active material 26 and the coating layer 26S, and the long chain wire means the interface between the coating layer 26S of the positive electrode active material 26 and the electrolytic solution 70. The electric double layer 71 is formed in the intermediate portion between the long chain wire and the alternate long and short dash line in the electrolytic solution, and the diffusion layer 72 is formed on the outside thereof.

図6に示すように、非晶質の被覆層26Sを設けると、コア部26Cの表面近傍と被覆層26Sとのリチウムイオン濃度差は、図4のように電気二重層71と直接界面を形成している場合と比べて小さく、結晶性の被覆層26S’を設けた場合と同様、高レート充電時にコア部26Cの表面近傍において、リチウムイオン濃度の変化は小さい。(符号B3)このため、コア部26Cの表面近傍に不可逆な構造相転移は発生しない。このため、高レート充電特有の容量低下は発生しない。 As shown in FIG. 6, when the amorphous coating layer 26S is provided, the lithium ion concentration difference between the vicinity of the surface of the core portion 26C and the coating layer 26S forms a direct interface with the electric double layer 71 as shown in FIG. The change in the lithium ion concentration is small in the vicinity of the surface of the core portion 26C during high-rate charging, as in the case where the crystalline coating layer 26S'is provided. (Reference B3) Therefore, an irreversible structural phase transition does not occur near the surface of the core portion 26C. Therefore, the capacity reduction peculiar to high-rate charging does not occur.

また、本実施形態にかかる非晶質の被覆層26Sは、以下の一般式(1)の関係を満たす非晶質複合酸化物により形成されている。
Li:Al:Ti:P=(1+a-b):a:(2-a):3 ・・・(1)
(但し、0≦a≦1、0<b≦1)
Further, the amorphous coating layer 26S according to the present embodiment is formed of an amorphous composite oxide satisfying the relationship of the following general formula (1).
Li: Al: Ti: P = (1 + ab): a: (2-a): 3 ... (1)
(However, 0 ≦ a ≦ 1, 0 <b ≦ 1)

Li、Ti及びPを含む結晶性の複合酸化物としてLi1+xAlTi2-x(POが知られている。結晶性の複合酸化物の場合、結晶学的にそれぞれの元素の取り得る範囲は限定されるが、非晶質複合酸化物であれば、結晶構造によりとりうるリチウムの範囲が制限されることはない。すなわち、本実施形態にかかる被覆層26Sは、Tiの価数を調整できる所定の方法で作製することで、一般式(1)の関係を満たすような、結晶性の組成に対し、b分だけリチウムが欠乏した組成も形成可能である。 Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 is known as a crystalline composite oxide containing Li, Ti and P. In the case of a crystalline composite oxide, the range of crystals that can be taken by each element is crystallographically limited, but in the case of an amorphous composite oxide, the range of lithium that can be taken by the crystal structure is limited. do not have. That is, the coating layer 26S according to the present embodiment is produced by a predetermined method capable of adjusting the valence of Ti, so that the coating layer 26S satisfies the relationship of the general formula (1) by b minutes with respect to the crystalline composition. Lithium-deficient compositions can also be formed.

上述の方法で、リチウムイオン濃度の低い組成で被覆層26Sを形成することによって、図6のように、被覆層26Sのリチウムイオン濃度は、放電状態のコア部26Cの内部のリチウムイオン濃度より低くすることができる。このため、非晶質の被覆層26Sを有する正極活物質では、高レート放電を行う際に、正極活物質の被覆層26Sと電気二重層71の界面におけるリチウムイオン濃度の差が低く抑えられ、図5に示したような結晶性被覆層26S’と比べるとリチウムイオンの濃度障壁が低く、高レートでも放電容量が得やすい。このため、特に高レートサイクル後の放電において、放電容量の差が顕著となる。 By forming the coating layer 26S with a composition having a low lithium ion concentration by the above method, the lithium ion concentration of the coating layer 26S is lower than the lithium ion concentration inside the core portion 26C in the discharged state, as shown in FIG. can do. Therefore, in the positive electrode active material having the amorphous coating layer 26S, the difference in lithium ion concentration at the interface between the coating layer 26S of the positive electrode active material and the electric double layer 71 is suppressed to a low level when high-rate discharge is performed. Compared with the crystalline coating layer 26S'as shown in FIG. 5, the lithium ion concentration barrier is low, and it is easy to obtain a discharge capacity even at a high rate. Therefore, the difference in discharge capacity becomes remarkable especially in the discharge after the high rate cycle.

また被覆層26Sの厚みは、30nm以上70nm以下であることが好ましい。被覆層26Sの厚みが当該範囲内であれば、被覆層26Sにより電解液70とコア部26Cとの間のリチウムイオンの濃度差を十分緩和できる。また同時に被覆膜26Sを亀裂等の欠陥が発生することが抑制され、安定的な膜を形成できる。 The thickness of the coating layer 26S is preferably 30 nm or more and 70 nm or less. When the thickness of the coating layer 26S is within the range, the coating layer 26S can sufficiently alleviate the difference in the concentration of lithium ions between the electrolytic solution 70 and the core portion 26C. At the same time, it is possible to suppress the occurrence of defects such as cracks in the coating film 26S, and it is possible to form a stable film.

また、本実施形態にかかる非晶質の被覆層26Sを形成する上記一般式(1)の非晶質複合酸化物は、aが0<a≦1の範囲であってもよい。 Further, in the amorphous composite oxide of the above general formula (1) forming the amorphous coating layer 26S according to the present embodiment, a may be in the range of 0 <a ≦ 1.

aが0<a≦1の範囲であることは、すなわち非晶質の被覆層26Sを形成する上記一般式(1)の非晶質複合酸化物がAlを含むものであり、かかる構成とすることで非晶質複合酸化物の安定性が向上する。 The fact that a is in the range of 0 <a≤1 means that the amorphous composite oxide of the general formula (1) forming the amorphous coating layer 26S contains Al, and has such a configuration. This improves the stability of the amorphous composite oxide.

上述のように、本実施形態にかかる正極活物質26によれば、コア部26C表面近傍の不可逆相転移の発生を抑制でき、被覆層26Sにより電解液70とコア部26Cとの間のリチウムイオンの濃度差を十分緩和できる。また正極活物質26を構成する被覆層26Sのリチウム含有量を少なくすることができ、被覆層26Sと電解液70間におけるリチウムイオンの濃度差を緩和することで高レートの放電容量を増やすことができる。 As described above, according to the positive electrode active material 26 according to the present embodiment, the occurrence of irreversible phase transition near the surface of the core portion 26C can be suppressed, and the coating layer 26S causes lithium ions between the electrolytic solution 70 and the core portion 26C. The difference in concentration can be sufficiently alleviated. Further, the lithium content of the coating layer 26S constituting the positive electrode active material 26 can be reduced, and the high-rate discharge capacity can be increased by relaxing the difference in the concentration of lithium ions between the coating layer 26S and the electrolytic solution 70. can.

〔導電助剤(正極)〕
導電助剤は、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラック等の炭素材料が好ましい。正極活物質のみで十分な導電性を確保できる場合は、リチウムイオン二次電池100は導電助剤を含んでいなくてもよい。
[Conductive aid (positive electrode)]
Examples of the conductive auxiliary agent include carbon powder such as carbon black, carbon nanotube, carbon material, metal fine powder such as copper, nickel, stainless steel and iron, a mixture of carbon material and metal fine powder, and conductive oxide such as ITO. Be done. Among these, a carbon material such as carbon black is preferable. When sufficient conductivity can be ensured only by the positive electrode active material, the lithium ion secondary battery 100 does not have to contain a conductive auxiliary agent.

〔バインダー(正極)〕
バインダーは、活物質同士を結合すると共に、活物質と正極集電体22とを結合する。バインダーは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。
[Binder (positive electrode)]
The binder binds the active materials to each other and also binds the active material to the positive electrode current collector 22. The binder may be any one capable of the above-mentioned binding, for example, polyfluorinated vinylidene (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-. Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), polyvinyl fluoride (PVF) ) And the like.

また、上記の他に、バインダーとして、例えば、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF-HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-HFP-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF-PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-ペンタフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-PFP-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-パーフルオロメチルビニルエーテル-テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-PFMVE-TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド-クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF-CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。 In addition to the above, as binders, for example, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluororubber (VDF-HFP fluororubber), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluororubber (VDF-HFP-). TFE-based fluororubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-based fluororubber (VDF-PFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-PFP-TFE-based fluororubber), Vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene fluororubber (VDF-PFMVE-TFE fluororubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluororubber (VDF-CTFE fluororubber), etc. A fluororubber may be used.

正極活物質層24における正極活物質の構成比率は、質量比で94.0%以上97.0%以下であることが好ましい。また正極活物質層24における導電助剤の構成比率は、質量比で1.0%以上3.0%以下であることが好ましく、正極活物質層24におけるバインダーの構成比率は、質量比で1.8%以上2.8%以下であることが好ましい。 The composition ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer 24 is preferably 94.0% or more and 97.0% or less in terms of mass ratio. The composition ratio of the conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer 24 is preferably 1.0% or more and 3.0% or less in terms of mass ratio, and the composition ratio of the binder in the positive electrode active material layer 24 is 1 in terms of mass ratio. It is preferably 8.8% or more and 2.8% or less.

「負極」
負極は、負極集電体32と負極活物質層34とを有する(図1参照)。負極活物質層34は、負極活物質を有し、必要に応じて負極バインダーと導電助剤とをさらに有する。
"Negative electrode"
The negative electrode has a negative electrode current collector 32 and a negative electrode active material layer 34 (see FIG. 1). The negative electrode active material layer 34 has a negative electrode active material, and further has a negative electrode binder and a conductive auxiliary agent, if necessary.

<負極集電体>
負極集電体32は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
<Negative electrode current collector>
The negative electrode current collector 32 may be a conductive plate material, and for example, a thin metal plate made of aluminum, copper, or nickel foil can be used.

<負極活物質層>
〔負極活物質〕
負極活物質はリチウムイオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、公知のリチウム二次電池用の負極活物質を使用できる。負極活物質としては、例えば、金属リチウム、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、アルミニウム、シリコン、スズ等のリチウムと化合することのできる金属、SiO(0<x<2)、二酸化スズ等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(LiTi12)等を含む粒子が挙げられる。
<Negative electrode active material layer>
[Negative electrode active material]
The negative electrode active material may be any compound that can occlude and release lithium ions, and a known negative electrode active material for a lithium secondary battery can be used. Examples of the negative electrode active material include metallic lithium, carbon materials such as graphite capable of storing and releasing lithium ions (natural graphite, artificial graphite), carbon nanotubes, non-graphitizable carbon, easily graphitized carbon, and low-temperature calcined carbon. Metals that can be combined with lithium such as aluminum, silicon, and tin, SiO x (0 <x <2), amorphous compounds mainly composed of oxides such as tin dioxide, lithium titanate (Li 4 Ti 5 ) Examples thereof include particles containing O 12 ) and the like.

〔導電助剤(負極)〕
導電助剤としては、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。
[Conductive aid (negative electrode)]
Examples of the conductive auxiliary agent include carbon powder such as carbon black, carbon nanotube, carbon material, metal fine powder such as copper, nickel, stainless steel and iron, a mixture of carbon material and metal fine powder, and conductive oxide such as ITO. Can be mentioned.

〔バインダー(負極)〕
負極に用いるバインダーは正極と同様のものを使用できる。またこの他に、バインダーとして、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等を用いてもよい。
[Binder (negative electrode)]
The binder used for the negative electrode can be the same as that used for the positive electrode. In addition to this, for example, cellulose, styrene / butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, polyimide resin, polyamide-imide resin, acrylic resin and the like may be used as the binder.

また、バインダーとして電子伝導性の導電性高分子やイオン伝導性の導電性高分子を用いてもよい。電子伝導性の導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン等が挙げられる。この場合は、バインダーが導電助剤粒子の機能も発揮するので導電助剤を添加しなくてもよい。イオン伝導性の導電性高分子としては、例えば、リチウムイオン等のイオンの伝導性を有するものを使用することができ、例えば、高分子化合物(ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物、ポリフォスファゼン等)のモノマーと、LiClO、LiBF、LiPF等のリチウム塩又はリチウムを主体とするアルカリ金属塩と、を複合化させたもの等が挙げられる。複合化に使用する重合開始剤としては、例えば、上記のモノマーに適合する光重合開始剤または熱重合開始剤が挙げられる。 Further, as the binder, an electron conductive conductive polymer or an ion conductive conductive polymer may be used. Examples of the electron-conducting conductive polymer include polyacetylene and the like. In this case, since the binder also exerts the function of the conductive auxiliary agent particles, it is not necessary to add the conductive auxiliary agent. As the ionic conductive polymer, for example, one having ionic conductivity such as lithium ion can be used, and for example, a polymer compound (polyether-based polymer compound such as polyethylene oxide and polypropylene oxide) can be used. , Polyphosphazene, etc.) and a lithium salt such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 or an alkali metal salt mainly composed of lithium, and the like. Examples of the polymerization initiator used for the composite include a photopolymerization initiator or a thermal polymerization initiator compatible with the above-mentioned monomers.

負極活物質層34中の負極活物質、導電材及びバインダーの含有量は特に限定されない。負極活物質層34における負極活物質の構成比率は、質量比で70%以上98%以下であることが好ましい。また負極活物質層34における導電材の構成比率は、質量比で1%以上20%以下であることが好ましく、負極活物質層34におけるバインダーの構成比率は、質量比で1%以上10%以下であることが好ましい。 The contents of the negative electrode active material, the conductive material and the binder in the negative electrode active material layer 34 are not particularly limited. The composition ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer 34 is preferably 70% or more and 98% or less in terms of mass ratio. The composition ratio of the conductive material in the negative electrode active material layer 34 is preferably 1% or more and 20% or less in terms of mass ratio, and the composition ratio of the binder in the negative electrode active material layer 34 is 1% or more and 10% or less in terms of mass ratio. Is preferable.

負極活物質とバインダーの含有量を上記範囲とすることにより、得られた負極活物質層34において、バインダーの量が少なすぎて強固な負極活物質層を形成できなくなる傾向を抑制できる。また、電気容量に寄与しないバインダーの量が多くなり、十分な体積エネルギー密度を得ることが困難となる傾向も抑制できる。 By setting the contents of the negative electrode active material and the binder within the above range, it is possible to suppress the tendency that the amount of the binder is too small to form a strong negative electrode active material layer in the obtained negative electrode active material layer 34. In addition, the amount of the binder that does not contribute to the electric capacity increases, and the tendency that it becomes difficult to obtain a sufficient volumetric energy density can be suppressed.

「セパレータ」
セパレータ10は、電気絶縁性の多孔質構造から形成されていればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いはセルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
"Separator"
The separator 10 may be formed of an electrically insulating porous structure, for example, a monolayer of a film made of polyethylene, polypropylene or polyolefin, a laminated body or a stretched film of a mixture of the above resins, or cellulose, polyester and Examples thereof include fibrous nonwoven fabrics made of at least one constituent material selected from the group consisting of polypropylene.

「電解液」
電解液には、リチウム塩を含む電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液) を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いため、充電時の耐用電圧が低く制限される。そのため、有機溶媒を使用する電解質溶液(非水電解質溶液)であることが好ましい。
"Electrolytic solution"
As the electrolytic solution, an electrolyte solution containing a lithium salt (an aqueous electrolyte solution, an electrolyte solution using an organic solvent) can be used. However, since the decomposition voltage of the aqueous electrolyte solution is electrochemically low, the withstand voltage during charging is low and limited. Therefore, it is preferable to use an electrolyte solution (non-aqueous electrolyte solution) that uses an organic solvent.

非水電解質溶液は、非水溶媒に電解質が溶解されており、非水溶媒として環状カーボネートと、鎖状カーボネートと、を含有してもよい。 The non-aqueous electrolyte solution has an electrolyte dissolved in a non-aqueous solvent, and may contain a cyclic carbonate and a chain carbonate as the non-aqueous solvent.

環状カーボネートとしては、電解質を溶媒和することができるものを用いることができる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びブチレンカーボネートなどを用いることができる。 As the cyclic carbonate, one capable of solvating an electrolyte can be used. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like can be used.

鎖状カーボネートは、環状カーボネートの粘性を低下させることができる。例えば、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が挙げられる。その他、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ-ブチロラクトン、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタンなどを混合して使用してもよい。 The chain carbonate can reduce the viscosity of the cyclic carbonate. For example, diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethylmethyl carbonate can be mentioned. In addition, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and the like may be mixed and used.

非水溶媒中の環状カーボネートと鎖状カーボネートの割合は体積にして1:9~1:1にすることが好ましい。 The ratio of cyclic carbonate to chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 1: 9 to 1: 1 in volume.

電解質としては、例えば、LiPF、LiClO、LiBF、LiCFSO、LiCFCFSO、LiC(CFSO、LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFCFCO)、LiBOB等のリチウム塩が使用できる。なお、これらのリチウム塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。特に、電離度の観点から、LiPFを含むことが好ましい。 Examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (CF 3 CF). 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 , LiBOB and other lithium salts can be used. It should be noted that one of these lithium salts may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. In particular, from the viewpoint of the degree of ionization, it is preferable to contain LiPF 6 .

LiPF6を非水溶媒に溶解する際は、非水電解質溶液中の電解質の濃度を、0.5~2.0mol/Lに調整することが好ましい。電解質の濃度が0.5mol/L以上であると、非水電解液のリチウムイオン濃度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすい。また、電解質の濃度が2.0mol/L以内に抑えることで、非水電解液の粘度上昇を抑え、リチウムイオンの移動度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすくなる。 When dissolving LiPF6 in a non-aqueous solvent, it is preferable to adjust the concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte solution to 0.5 to 2.0 mol / L. When the concentration of the electrolyte is 0.5 mol / L or more, the lithium ion concentration of the non-aqueous electrolyte solution can be sufficiently secured, and a sufficient capacity can be easily obtained at the time of charging / discharging. Further, by suppressing the concentration of the electrolyte to 2.0 mol / L or less, it is possible to suppress the increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution, sufficiently secure the mobility of lithium ions, and obtain a sufficient capacity during charging and discharging. It will be easier.

LiPF6をその他の電解質と混合する場合にも、非水電解質溶液中のリチウムイオン濃度が0.5~2.0mol/Lに調整することが好ましく、LiPFからのリチウムイオン濃度がその50mol%以上含まれることがさらに好ましい。 Even when LiPF 6 is mixed with other electrolytes, it is preferable to adjust the lithium ion concentration in the non-aqueous electrolyte solution to 0.5 to 2.0 mol / L, and the lithium ion concentration from LiPF 6 is 50 mol% or more thereof. It is more preferable that it is contained.

「外装体」
外装体50は、その内部に積層体40及び電解液を密封する。外装体50は、電解液の外部への漏出や、外部からのリチウムイオン二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止する。
"Exterior body"
The exterior body 50 seals the laminated body 40 and the electrolytic solution inside the exterior body 50. The exterior body 50 suppresses leakage of the electrolytic solution to the outside and invasion of water and the like into the inside of the lithium ion secondary battery 100 from the outside.

例えば、外装体50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミ箔を、高分子膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が好ましい。 For example, as the exterior body 50, as shown in FIG. 1, a metal laminating film in which a metal foil 52 is coated with a polymer film 54 from both sides can be used. As the metal foil 52, for example, an aluminum foil can be used, and as the polymer film 54, a film such as polypropylene can be used. For example, the material of the outer polymer film 54 is preferably a polymer having a high melting point, for example, polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, and the material of the inner polymer film 54 is polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Etc. are preferable.

「リード」
リード60、62は、アルミ等の導電材料から形成されている。そして、公知の方法により、リード60、62を正極集電体22、負極集電体32にそれぞれ溶接し、正極20の正極活物質層24と負極30の負極活物質層34との間にセパレータ10を挟んだ状態で、電解液と共に外装体50内に挿入し、外装体50の入り口をシールする。
"Lead"
The leads 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum. Then, the leads 60 and 62 are welded to the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32, respectively, by a known method, and a separator is provided between the positive electrode active material layer 24 of the positive electrode 20 and the negative electrode active material layer 34 of the negative electrode 30. With the 10 sandwiched between them, they are inserted into the exterior body 50 together with the electrolytic solution to seal the entrance of the exterior body 50.

上述のように、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池は、所定の正極活物質を含むため、正極における正極活物質と電解液間のリチウムイオンの伝導性が高い。すなわち、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池は、充放電特性に優れ、特に高レートの放電特性に優れる。 As described above, since the lithium ion secondary battery according to the present embodiment contains a predetermined positive electrode active material, the conductivity of lithium ions between the positive electrode active material and the electrolytic solution in the positive electrode is high. That is, the lithium ion secondary battery according to the present embodiment is excellent in charge / discharge characteristics, and particularly excellent in high-rate discharge characteristics.

[リチウムイオン二次電池の製造方法]
まず正極活物質26を作製する(図3参照)。正極活物質26のコア部26Cは、固相反応法等の公知の方法で作製できる。次いで、コア部26Cの表面を被覆層26Sで被覆する。
[Manufacturing method of lithium ion secondary battery]
First, the positive electrode active material 26 is prepared (see FIG. 3). The core portion 26C of the positive electrode active material 26 can be produced by a known method such as a solid phase reaction method. Next, the surface of the core portion 26C is covered with the coating layer 26S.

被覆層26Sは、粉体スパッタ法(バレルスパッタリング法とも言う)等の乾式の製造方法を用いて行う。粉体スパッタ法では、バレルの中央にターゲットを設置し、バレルの内周面にコア部26Cを構成するリチウム複合化合物粒子を設置する。そして、バレルを回転させながら、真空中でスパッタリングすることで、コア部26Cの表面に被覆層26Sが形成され、本実施形態にかかる正極活物質26が得られる。 The coating layer 26S is formed by using a dry manufacturing method such as a powder sputtering method (also referred to as a barrel sputtering method). In the powder sputtering method, a target is placed in the center of the barrel, and lithium composite compound particles constituting the core portion 26C are placed on the inner peripheral surface of the barrel. Then, by sputtering in a vacuum while rotating the barrel, the coating layer 26S is formed on the surface of the core portion 26C, and the positive electrode active material 26 according to the present embodiment is obtained.

形成される被覆膜26Sの厚み、膜質等は、到達圧力、印加電圧、ガス流量及びターゲット-バレル間距離を変えることで自由に設計できる。 The thickness, film quality, etc. of the coating film 26S to be formed can be freely designed by changing the ultimate pressure, applied voltage, gas flow rate, and target-barrel distance.

粉体スパッタ法をはじめとする乾式の製造方法を用いると、Li量が豊富な非晶質の被覆膜を形成することができる。セラミックス材料は非常に融点が高く、液体急冷法を用いて非晶質化をするのは困難である。このため、非晶質の被覆膜を形成するにはスパッタリング法やCVD法といった乾式法の製造方法を用いることが好ましい。 By using a dry production method such as a powder sputtering method, an amorphous coating film having a large amount of Li can be formed. Ceramic materials have a very high melting point and are difficult to amorphize using the liquid quenching method. Therefore, in order to form an amorphous coating film, it is preferable to use a dry method such as a sputtering method or a CVD method.

また乾式の製造方法では、真空環境で原料となるすべての元素を一度イオン化する。そのため、原料内の電子を分離してプラズマを発生し、そのプラズマ電子との再結合することで、被覆膜が得られる。そのため、複数の価数をとるTiの場合、原料と異なる酸化数を取りやすくなり、Liイオンを多く含んだ被覆膜を形成しやすい。 In the dry manufacturing method, all the elements used as raw materials are ionized once in a vacuum environment. Therefore, a coating film can be obtained by separating the electrons in the raw material to generate plasma and recombination with the plasma electrons. Therefore, in the case of Ti having a plurality of valences, it is easy to obtain an oxidation number different from that of the raw material, and it is easy to form a coating film containing a large amount of Li ions.

さらに、粉体スパッタリング法を用いた場合、ガス条件や電力といった製造条件を変更することで、軽量のLiイオンを選択的に減量した成膜をすることが可能である。例えば、成膜時のArガス量を増やすと、軽量なLiはチャンバー内で拡散され、組成比率を低減することができる。一方で、Arガス量を増やしすぎると、成膜速度が低下し、生産性が落ちる。被覆膜26S内のLi組成比率を低減しつつ、成膜速度を確保するためには、成膜時のArガス量を60sccm程度にすることが好ましい。 Further, when the powder sputtering method is used, it is possible to form a film in which the amount of lightweight Li ions is selectively reduced by changing the production conditions such as gas conditions and electric power. For example, if the amount of Ar gas at the time of film formation is increased, the lightweight Li is diffused in the chamber, and the composition ratio can be reduced. On the other hand, if the amount of Ar gas is increased too much, the film forming speed is lowered and the productivity is lowered. In order to secure the film formation rate while reducing the Li composition ratio in the coating film 26S, it is preferable to set the Ar gas amount at the time of film formation to about 60 sccm.

上述のように、一般式(1)に示すb分のLiを低減した非晶質の被覆膜を形成するためには、粉体スパッタリング法を用いることが好ましい。 As described above, it is preferable to use the powder sputtering method in order to form an amorphous coating film in which the Li content of b represented by the general formula (1) is reduced.

次いで作製した正極活物質26を用いて正極20を作製する。正極活物質26、バインダー及び溶媒を混合して塗料を作製する。必要に応じ導電助剤を更に加えても良い。溶媒としては例えば、水、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド等を用いることができる。正極活物質、導電助剤、バインダーの構成比率は、質量比で80wt%~90wt%:0.1wt%~10wt%:0.1wt%~10wt%であることが好ましい。これらの質量比は、全体で100wt%となるように調整される。 Next, the positive electrode 20 is manufactured using the prepared positive electrode active material 26. A paint is prepared by mixing the positive electrode active material 26, a binder and a solvent. If necessary, a conductive auxiliary agent may be further added. As the solvent, for example, water, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide and the like can be used. The composition ratio of the positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder is preferably 80 wt% to 90 wt%: 0.1 wt% to 10 wt%: 0.1 wt% to 10 wt% in terms of mass ratio. These mass ratios are adjusted to be 100 wt% as a whole.

塗料を構成するこれらの成分の混合方法は特に制限されず、混合順序もまた特に制限されない。上記塗料を、正極集電体に塗布する。塗布方法としては、特に制限はなく、通常電極を作製する場合に採用される方法を用いることができる。例えば、スリットダイコート法、ドクターブレード法が挙げられる。 The method of mixing these components constituting the paint is not particularly limited, and the mixing order is also not particularly limited. The above paint is applied to the positive electrode current collector. The coating method is not particularly limited, and a method usually adopted when manufacturing an electrode can be used. For example, a slit die coat method and a doctor blade method can be mentioned.

続いて、正極集電体及び負極集電体上に塗布された塗料中の溶媒を除去する。除去方法は特に限定されない。例えば、塗料が塗布された正極集電体及び負極集電体を、80℃~150℃の雰囲気下で乾燥させればよい。正極20と負極30とは、活物質となる物質が異なるだけであり、負極30も同様の製造方法で作製できる。 Subsequently, the solvent in the paint applied on the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is removed. The removal method is not particularly limited. For example, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector coated with the paint may be dried in an atmosphere of 80 ° C. to 150 ° C. The positive electrode 20 and the negative electrode 30 differ only in the material used as the active material, and the negative electrode 30 can also be manufactured by the same manufacturing method.

正極20、負極30及びセパレータ10を、セパレータ10が正極20と負極30の間となるように積層し、積層体40を形成する。 The positive electrode 20, the negative electrode 30, and the separator 10 are laminated so that the separator 10 is between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 to form the laminated body 40.

最後に、積層体40を外装体50に封入する。非水電解質溶液は外装体50内に注入してもよいし、積層体40を非水電解質溶液に含浸させてもよい。そして外装体50に熱等を加えて、ラミネートすることで封止して、非水電解質二次電池100を作製する。 Finally, the laminated body 40 is enclosed in the exterior body 50. The non-aqueous electrolyte solution may be injected into the exterior body 50, or the laminated body 40 may be impregnated into the non-aqueous electrolyte solution. Then, heat or the like is applied to the exterior body 50, and the exterior body 50 is sealed by laminating to produce a non-aqueous electrolyte secondary battery 100.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations thereof in each embodiment are examples, and the configurations may be added or omitted within a range not deviating from the gist of the present invention. , Replacements, and other changes are possible.

「実施例1」
まず正極活物質を作製した。正極活物質のコア部としてLiNi0.8Co0.15l0.05を50g準備した。
"Example 1"
First, a positive electrode active material was prepared. 50 g of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 was prepared as the core portion of the positive electrode active material.

そして準備したコア部の表面に粉体スパッタ法を用いて被覆膜を形成した。ターゲットには、Li1.0Ti2.0(POを用いた。そして到達圧力6.0×10-4Pa、Arガス流量60sccm、RF、400W、ターゲット-バレル間距離20cmの条件で、バレルを回転させながら1時間成膜を行った。 Then, a coating film was formed on the surface of the prepared core portion by using the powder sputtering method. Li 1.0 Ti 2.0 (PO 4 ) 3 was used as the target. Then, under the conditions of an ultimate pressure of 6.0 × 10 -4 Pa, an Ar gas flow rate of 60 sccm, RF, 400 W, and a target-barrel distance of 20 cm, film formation was performed for 1 hour while rotating the barrel.

また正極活物質の製造直後に、同スパッタ条件(ただしローラーは停止状態)でSiウェハー上に成膜を行った。このSiウェハー上に成膜されたものを用いて、被覆膜の組成及び膜厚を同定した。膜厚は段差計を用いて測定し、組成はICP分析によって測定した。その結果を、表1に示す。 Immediately after the production of the positive electrode active material, a film was formed on the Si wafer under the same sputtering conditions (however, the rollers were stopped). The composition and film thickness of the coating film were identified using the film formed on this Si wafer. The film thickness was measured using a profilometer and the composition was measured by ICP analysis. The results are shown in Table 1.

次いで、作製した正極活物質とアセチレンブラックとを混合し、さらにn-メチルピロリドン(NMP)に溶解したポリビニリデンフロライド(PVDF)をバインダーとして添加し、スラリーを作製した。正極活物質とアセチレンブラックとPVDFとの混合割合は、97.5:1.0:1.5(重量比)とした。このスラリーをAl集電体に塗布し、乾燥後、プレスすることにより正極を作製した。 Next, the prepared positive electrode active material and acetylene black were mixed, and polyvinylidene fluoride (PVDF) dissolved in n-methylpyrrolidone (NMP) was added as a binder to prepare a slurry. The mixing ratio of the positive electrode active material, acetylene black, and PVDF was 97.5: 1.0: 1.5 (weight ratio). This slurry was applied to an Al current collector, dried, and then pressed to prepare a positive electrode.

次いで、この正極を作用極としてハーフセルのリチウムイオン二次電池を作製した。作用極に対向する対極は、厚み16μmの銅箔上にLi箔を貼り付けた。セパレータはポリエチレン製の微多孔質膜を用いた。外部引き出し端子はアルミニウムリード(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)と、ニッケルリード(幅4mm、長さ40mm、厚み100μm)とを用いた。電解液は、エチレンカーボネート(EC)およびジメチルカーボネート(DMC)を体積比率3:7で混合した混合溶媒と、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を濃度1mol/Lで含んだ電解液を用いた。そしてこれらを外装体内に真空密封して、実施例1のリチウムイオン二次電池を作製した。 Next, a half-cell lithium-ion secondary battery was produced using this positive electrode as a working electrode. For the counter electrode facing the working electrode, Li foil was attached on a copper foil having a thickness of 16 μm. A polyethylene microporous membrane was used as the separator. As the external lead-out terminal, an aluminum lead (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) and a nickel lead (width 4 mm, length 40 mm, thickness 100 μm) were used. As the electrolytic solution, a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) were mixed at a volume ratio of 3: 7 and an electrolytic solution containing lithium hexafluorophosphate (LiPF6) at a concentration of 1 mol / L were used. .. Then, these were vacuum-sealed inside the exterior to prepare the lithium ion secondary battery of Example 1.

そして作製したリチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。25℃の恒温槽内で、電流密度として3Cに相当する電流値で4.3Vまで定電流で充電した後、4.3Vで定電圧充電を行った。定電圧充電は電流密度が0.05Cに相当する値に低下するまで続けた。その後、3Cの電流密度で3.0Vまで定電流放電し、これを100サイクル繰り返した。実施例1の放電容量は26.2mAh/gであった。その結果を表1に示す。 Then, the electrical characteristics of the manufactured lithium ion secondary battery were measured. In a constant temperature bath at 25 ° C., the battery was charged with a constant current up to 4.3 V at a current density corresponding to 3 C, and then charged with a constant voltage at 4.3 V. Constant voltage charging was continued until the current density dropped to a value corresponding to 0.05 C. Then, a constant current discharge was performed up to 3.0 V at a current density of 3C, and this was repeated for 100 cycles. The discharge capacity of Example 1 was 26.2 mAh / g. The results are shown in Table 1.

また透過型電子顕微鏡(TEM)での観察により、正極活物質に50nmの被覆層が存在していることが確認され、この被覆層の格子像からは格子パターンが得られなかった。このことから、被覆層はICP分析結果から得られた、Li0.9Ti2.0(POの組成比を含んだ非晶質から構成されると言える。 Further, by observation with a transmission electron microscope (TEM), it was confirmed that a coating layer having a diameter of 50 nm was present in the positive electrode active material, and a lattice pattern could not be obtained from the lattice image of this coating layer. From this, it can be said that the coating layer is composed of an amorphous substance containing a composition ratio of Li 0.9 Ti 2.0 (PO 4 ) 3 obtained from the ICP analysis result.

(実施例2及び実施例9~10)
実施例2及び実施例9~10では、被覆層の膜厚を変更した点が実施例1と異なる。被覆層の膜厚は製膜時間を変更することで変えた。
(Example 2 and Examples 9 to 10)
Examples 2 and 9 to 10 differ from Example 1 in that the film thickness of the coating layer is changed. The film thickness of the coating layer was changed by changing the film forming time.

実施例2ではArガス流量をそれぞれ100sccm、60sccm、印加電力を400W、ターゲットをLi1.0Ti2.0(POとし、成膜時間をそれぞれ、10時間、実施例9~10ではそれぞれ、3時間、7時間とした。 In Example 2, the Ar gas flow rates are 100 sccm and 60 sccm, the applied power is 400 W, the target is Li 1.0 Ti 2.0 (PO 4 ) 3 , and the film formation time is 10 hours, respectively. It was set to 3 hours and 7 hours, respectively.

そして、その他の条件は実施例1と同じとして、リチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。 Then, the other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
比較例1では、正極活物質の被覆層を結晶性の物質に変えた点が実施例1と異なる。具体的には、ホソカワミクロン株式会社製NOB―MINIを用いて、LiNi0.8Co0.15Al0.05(粒径20μm、500g)に、 Li1.3Al0.3Ti1.7(POを3wt%の割合で加え複合化による被覆を行った。回転数1800rpmで20分の複合化処理を行うことで、表面被覆された正極活物質材料を得た。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is different from Example 1 in that the coating layer of the positive electrode active material is changed to a crystalline substance. Specifically, using NOB-MINI manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd., LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (particle size 20 μm, 500 g) and Li 1.3 Al 0.3 Ti 1. 7 (PO 4 ) 3 was added at a ratio of 3 wt%, and the coating was performed by compounding. A surface-coated positive electrode active material was obtained by performing a compounding treatment at a rotation speed of 1800 rpm for 20 minutes.

また比較例1の正極活物質粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)での観察により、正極活物質に50nmの被覆層が存在していることが確認され、この被覆層の格子像からは格子パターンが得られた。このことから、被覆層はICP分析で得られたLi1.3Al0.3Ti1.3(POの組成比で構成される結晶体であると言える。 Further, by observing the positive electrode active material particles of Comparative Example 1 with a transmission electron microscope (TEM), it was confirmed that a coating layer having a diameter of 50 nm was present in the positive electrode active material, and the lattice image of the coating layer showed a lattice pattern. was gotten. From this, it can be said that the coating layer is a crystal composed of the composition ratio of Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.3 (PO 4 ) 3 obtained by ICP analysis.

そして、その他の条件は実施例1と同じとして、リチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。 Then, the other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

(比較例2及び3)
比較例2及び3は、被覆層の組成を変えた点が比較例2と異なる。比較例2では、Li1.3Al0.3Ti1.3(POに変えてLi0.5Ti2.0(POを用い、比較例3では、Li1.3Al0.3Ti1.3(POに変えてLi1.0Al1.0Ti1.0(POを用いた。その他の条件は、実施例1と同じとしてリチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。
(Comparative Examples 2 and 3)
Comparative Examples 2 and 3 are different from Comparative Example 2 in that the composition of the coating layer is changed. In Comparative Example 2, Li 0.5 Ti 2.0 (PO 4 ) 3 was used instead of Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.3 (PO 4 ) 3 , and in Comparative Example 3, Li 1.3 was used. Li 1.0 Al 1.0 Ti 1.0 (PO 4 ) 3 was used instead of Al 0.3 Ti 1.3 (PO 4 ) 3 . The other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例3~4及び実施例11~12)
実施例3~4及び実施例11~12では、被覆層の組成を変更した点が実施例1~2及び実施例11~12と異なる。 実施例3~4及び実施例11~12では、被覆層の組成は成膜時のガス量の条件を、膜厚は製膜時間を変更することで変えた。
(Examples 3 to 4 and Examples 11 to 12)
Examples 3 to 4 and Examples 11 to 12 differ from Examples 1 and 2 and Examples 11 to 12 in that the composition of the coating layer is changed. In Examples 3 to 4 and Examples 11 to 12, the composition of the coating layer was changed by changing the gas amount condition at the time of film formation, and the film thickness was changed by changing the film formation time.

実施例3~4及び実施例11~12ではArガス流量をそれぞれ100sccm、印加電力を400W、ターゲットをLi1.0Ti2.0(POとし、成膜時間をそれぞれ、2時間、20時間、6時間、14時間とした。 In Examples 3 to 4 and Examples 11 to 12, the Ar gas flow rate was 100 sccm, the applied power was 400 W, the target was Li 1.0 Ti 2.0 (PO 4 ) 3 , and the film formation time was 2 hours, respectively. It was set to 20 hours, 6 hours, and 14 hours.

そして、その他の条件は実施例1と同じとして、リチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。 Then, the other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例5~6及び実施例13及び実施例17~18)
実施例5~6及び実施例13及び実施例17~18では、被覆層の組成、膜厚を変更した点が実施例1と異なる。 実施例5~6及び実施例13及び実施例17~18では、被覆層の組成はターゲットを、膜厚は製膜時間を変更することで変えた。
(Examples 5 to 6 and 13 and 17 to 18)
Examples 5 to 6 and Examples 13 and 17 to 18 are different from Example 1 in that the composition and the film thickness of the coating layer are changed. In Examples 5 to 6, 13 and 17 to 18, the composition of the coating layer was changed by changing the target, and the film thickness was changed by changing the film forming time.

実施例5~6及び実施例13及び実施例17~18ではArガス流量をそれぞれ60sccm、印加電力を400W、ターゲットをLi1.1Al0.1Ti1.9(PO、成膜時間をそれぞれ、1時間、10時間、5時間、3時間、7時間とした。 In Examples 5 to 6 and Examples 13 and 17 to 18, the Ar gas flow rate is 60 sccm, the applied power is 400 W, the target is Li 1.1 Al 0.1 Ti 1.9 (PO 4 ) 3 , and the film is formed. The time was set to 1 hour, 10 hours, 5 hours, 3 hours, and 7 hours, respectively.

そして、その他の条件は実施例1と同じとして、リチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。 Then, the other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例7~8及び実施例14及び実施例19~20)
実施例7~8及び実施例14及び実施例19~20では、被覆層の組成、膜厚を変更した点が実施例1と異なる。実施例7~8及び実施例14及び実施例19~20では、被覆層の組成はターゲットを、膜厚は製膜時間を変更することで変えた。
(Examples 7 to 8 and 14 and 19 to 20)
Examples 7 to 8 and Examples 14 and 19 to 20 are different from Example 1 in that the composition and the film thickness of the coating layer are changed. In Examples 7 to 8 and 14 and 19 to 20, the composition of the coating layer was changed by changing the target, and the film thickness was changed by changing the film forming time.

実施例7~8及び実施例14及び実施例19~20ではArガス流量をそれぞれ100sccm、印加電力を400W、ターゲットをLi2.0Al1。0Ti1.0(POとし、成膜時間をそれぞれ、2時間、20時間、10時間、6時間、14時間とした。 In Examples 7 to 8 and Examples 14 and 19 to 20, the Ar gas flow rate was 100 sccm, the applied power was 400 W, and the target was Li 2.0 Al 1.0 Ti 1.0 (PO 4 ) 3 . The membrane time was set to 2 hours, 20 hours, 10 hours, 6 hours, and 14 hours, respectively.

そして、その他の条件は実施例1と同じとして、リチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。 Then, the other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例15~16)
実施例15~16では、被覆層の組成を変更した点が実施例13~14と異なる。 実施例15~16では、被覆層の組成はターゲットを変更することで変えた。
(Examples 15 to 16)
Examples 15 to 16 differ from Examples 13 to 14 in that the composition of the coating layer is changed. In Examples 15-16, the composition of the coating layer was changed by changing the target.

実施例15~16ではArガス流量をそれぞれ80sccm、印加電力を400W、ターゲットをそれぞれLi1.5Al0.5Ti1.5(PO、Li1.3Al0.3Ti1.7(POとし、成膜時間を8時間とした。 In Examples 15 to 16, the Ar gas flow rate is 80 sccm, the applied power is 400 W, and the targets are Li 1.5 Al 0.5 Ti 1.5 (PO 4 ) 3 , Li 1.3 Al 0.3 Ti 1. 7 (PO 4 ) 3 was set, and the film forming time was set to 8 hours.

そして、その他の条件は実施例1と同じとして、リチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。 Then, the other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of the lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

(比較例4)
比較例4では、被覆層の組成を変更した点が実施例1と異なる。被覆層の組成は、成膜ターゲットを変更することで変えた。
(Comparative Example 4)
Comparative Example 4 is different from Example 1 in that the composition of the coating layer is changed. The composition of the coating layer was changed by changing the film formation target.

比較例4ではArガス流量を50sccm、印加電力を400W、ターゲットをLi1.3Al0.3Ti1.7(POとし、成膜時間を5時間とした。
とした。そ
In Comparative Example 4, the Ar gas flow rate was 50 sccm, the applied power was 400 W, the target was Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , and the film formation time was 5 hours.
And said. ancestor

その他の条件は、実施例1と同じとして、それぞれのリチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。 Other conditions were the same as in Example 1, and the electrical characteristics of each lithium ion secondary battery were measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0007017108000001
Figure 0007017108000001

表1に示すように、被覆層が非晶質の実施例1~11は、結晶性の被覆層を有する比較例1~3と比較して高レートの充放電特性が優れていた。また被覆層の組成が所定の範囲になく、Liの含有量が多い比較例4も高レートの充放電特性が充分とは言えなかった。 As shown in Table 1, Examples 1 to 11 having an amorphous coating layer were excellent in high-rate charge / discharge characteristics as compared with Comparative Examples 1 to 3 having a crystalline coating layer. Further, even in Comparative Example 4 in which the composition of the coating layer was not within the predetermined range and the Li content was high, it could not be said that the high-rate charge / discharge characteristics were sufficient.

10…セパレータ、20…正極、22…正極集電体、24…正極活物質層、26,26’…正極活物質、26C,26C’…コア部、26S,26S’…被覆膜、28…導電助剤、30…負極、32…負極集電体、34…負極活物質層、40…積層体、50…外装体、52…金属層、54…高分子膜、60,62…リード、70…電解液、71…電気二重層、72…拡散層、100…リチウムイオン二次電池 10 ... Separator, 20 ... Positive electrode, 22 ... Positive electrode current collector, 24 ... Positive electrode active material layer, 26, 26'... Positive electrode active material, 26C, 26C' ... Core part, 26S, 26S' ... Coating film, 28 ... Conductive aid, 30 ... Negative electrode, 32 ... Negative electrode current collector, 34 ... Negative electrode active material layer, 40 ... Laminated body, 50 ... Exterior body, 52 ... Metal layer, 54 ... Polymer film, 60, 62 ... Lead, 70 ... Electrode electrode, 71 ... Electric double layer, 72 ... Diffusion layer, 100 ... Lithium ion secondary battery

Claims (5)

リチウムイオンの吸蔵及び放出が可能なコア部と、
前記コア部を被覆する被覆層と、を有し、
前記被覆層は、Li、Ti及びPを含有する非晶質複合酸化物であり、
前記非晶質複合酸化物におけるこれらの元素の組成比が以下の一般式(1)の関係を満たす、リチウムイオン二次電池の活物質
Li:Al:Ti:P=(1+a-b):a:(2-a):3 ・・・(1)
(但し、0≦a≦1、0.1≦b≦1)
The core part that can occlude and release lithium ions ,
It has a coating layer that covers the core portion, and has.
The coating layer is an amorphous composite oxide containing Li, Ti and P, and is an amorphous composite oxide.
An active material for a lithium ion secondary battery in which the composition ratio of these elements in the amorphous composite oxide satisfies the relationship of the following general formula (1).
Li: Al: Ti: P = (1 + ab): a: (2-a): 3 ... (1)
(However, 0 ≦ a ≦ 1, 0.1 ≦ b ≦ 1)
前記一般式(1)において、aが0<a≦1の範囲である、請求項1に記載の活物質。 The active material according to claim 1, wherein a is in the range of 0 <a≤1 in the general formula (1). 前記被覆層の膜厚が、30nm以上70nm以下である、請求項1又は2に記載の活物質。 The active material according to claim 1 or 2, wherein the coating layer has a film thickness of 30 nm or more and 70 nm or less. 請求項1~3のいずれか一項にかかる活物質を含む、電極。 An electrode containing the active material according to any one of claims 1 to 3. 請求項4にかかる電極と、前記電極に対向する対向電極とを備える、リチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising the electrode according to claim 4 and a counter electrode facing the electrode.
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