JP7069534B2 - Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material - Google Patents

Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material Download PDF

Info

Publication number
JP7069534B2
JP7069534B2 JP2020157785A JP2020157785A JP7069534B2 JP 7069534 B2 JP7069534 B2 JP 7069534B2 JP 2020157785 A JP2020157785 A JP 2020157785A JP 2020157785 A JP2020157785 A JP 2020157785A JP 7069534 B2 JP7069534 B2 JP 7069534B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
positive electrode
active material
electrode active
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020157785A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020202193A (en
Inventor
佑樹 古市
哲史 小向
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP2020157785A priority Critical patent/JP7069534B2/en
Publication of JP2020202193A publication Critical patent/JP2020202193A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7069534B2 publication Critical patent/JP7069534B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質、及び該正極活物質を用いた非水系電解質二次電池に関するものである。 The present invention relates to a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material.

近年、携帯電話やノート型パソコンなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な二次電池の開発が強く望まれている。また、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として高出力の二次電池の開発も強く望まれている。 In recent years, with the widespread use of portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, the development of small and lightweight secondary batteries having a high energy density is strongly desired. In addition, the development of high-output secondary batteries as batteries for electric vehicles such as hybrid vehicles is also strongly desired.

このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池に代表される非水系電解質二次電池がある。このリチウムイオン二次電池は、負極及び正極と電解液等で構成され、負極及び正極の活物質は、リチウムを脱離及び挿入することの可能な材料が用いられている。
このような非水系電解質二次電池は、現在研究、開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型のリチウムニッケル複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。
As a secondary battery satisfying such a requirement, there is a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery. This lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, an electrolytic solution and the like, and the active material of the negative electrode and the positive electrode is a material capable of desorbing and inserting lithium.
Such non-aqueous electrolyte secondary batteries are currently being actively researched and developed. Among them, lithium ion secondary batteries using a layered or spinel type lithium nickel composite oxide as a positive electrode material are used. Since a high voltage of 4V class can be obtained, it is being put into practical use as a battery having a high energy density.

これまで主に提案されている材料としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)などを挙げることができる。
このうちリチウムニッケル複合酸化物は、サイクル特性が良く、低抵抗で高出力が得られる材料として注目されており、近年では高出力化に必要な低抵抗化が重要視されている。
The materials that have been mainly proposed so far are lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel, which is cheaper than cobalt, and lithium nickel. Examples thereof include a cobalt manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) and a lithium manganese composite oxide using manganese (LiMn 2 O 4 ).
Of these, lithium-nickel composite oxides are attracting attention as materials that have good cycle characteristics and can obtain high output with low resistance, and in recent years, low resistance required for high output has been emphasized.

上記低抵抗化を実現する方法として異元素の添加が用いられており、とりわけW、Mo、Nb、Ta、Reなどの高価数をとることができる遷移金属が有用とされている。
例えば、特許文献1には、Mo、W、Nb、Ta及びReから選ばれる1種以上の元素が、Mn、Ni及びCoの合計モル量に対して0.1~5モル%含有されているリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体が提案され、一次粒子の表面部分のLi並びにMo、W、Nb、Ta及びRe以外の金属元素の合計に対するMo、W、Nb、Ta及びReの合計の原子比が、一次粒子全体の該原子比の5倍以上であることが好ましいとされている。
この提案によれば、リチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体の低コスト化及び高安全性化と高負荷特性、粉体取り扱い性向上の両立を図ることができるとされている。
Addition of a foreign element is used as a method for achieving the above-mentioned low resistance, and a transition metal such as W, Mo, Nb, Ta, and Re, which can take an expensive number, is particularly useful.
For example, Patent Document 1 contains 0.1 to 5 mol% of one or more elements selected from Mo, W, Nb, Ta and Re with respect to the total molar amount of Mn, Ni and Co. Lithium transition metal compound powders for positive electrode materials for lithium secondary batteries have been proposed, and Mo, W, Nb, Ta and Mo, W, Nb, Ta and Mo, W, Nb, Ta and the total of metal elements other than Li and Mo, W, Nb, Ta and Re on the surface of the primary particles have been proposed. It is said that the total atomic ratio of Re is preferably 5 times or more the atomic ratio of the entire primary particles.
According to this proposal, it is possible to achieve both low cost and high safety, high load characteristics, and improved powder handling of lithium transition metal compound powders for positive electrode materials of lithium secondary batteries. ..

しかし、上記リチウム遷移金属系化合物粉体は、原料を液体媒体中で粉砕し、これらを均一に分散させたスラリーを噴霧乾燥し、得られた噴霧乾燥体を焼成することで得ている。そのため、Mo、W、Nb、Ta及びReなどの異元素の一部が層状に配置されているNiと置換してしまい、電池の容量やサイクル特性などの電池特性が低下してしまう問題があった。 However, the lithium transition metal-based compound powder is obtained by pulverizing a raw material in a liquid medium, spray-drying a slurry in which these are uniformly dispersed, and firing the obtained spray-dried material. Therefore, there is a problem that some of the different elements such as Mo, W, Nb, Ta and Re are replaced with Ni arranged in layers, and the battery characteristics such as the capacity and cycle characteristics of the battery are deteriorated. rice field.

また、特許文献2には、少なくとも層状構造のリチウム遷移金属複合酸化物を有する非水電解質二次電池用正極活物質であって、そのリチウム遷移金属複合酸化物は、一次粒子及びその凝集体である二次粒子の一方または両方からなる粒子の形態で存在し、その粒子の少なくとも表面に、モリブデン、バナジウム、タングステン、ホウ素及びフッ素からなる群から選ばれる少なくとも1種を備える化合物を有する非水電解質二次電池用正極活物質が提案されている。 Further, Patent Document 2 describes a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having at least a layered structure of a lithium transition metal composite oxide, wherein the lithium transition metal composite oxide is a primary particle and an aggregate thereof. A non-aqueous electrolyte present in the form of particles consisting of one or both of certain secondary particles and having a compound on at least the surface of the particles comprising at least one selected from the group consisting of molybdenum, vanadium, tungsten, boron and fluorine. Positive electrode active materials for secondary batteries have been proposed.

これにより、より一層厳しい使用環境下においても優れた電池特性を有する非水電解質二次電池用正極活物質が得られるとされ、特に、粒子の表面にモリブデン、バナジウム、タングステン、ホウ素及びフッ素からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する化合物を有することにより、熱安定性、負荷特性及び出力特性の向上を損なうことなく、初期特性が向上するとしている。 As a result, it is said that a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent battery characteristics can be obtained even in an even more severe usage environment, and in particular, the surface of the particles is composed of molybdenum, vanadium, tungsten, boron and fluorine. By having a compound having at least one selected from the group, it is said that the initial characteristics are improved without impairing the improvement of thermal stability, load characteristics and output characteristics.

しかしながら、このモリブデン、バナジウム、タングステン、ホウ素及びフッ素からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加元素による効果は、初期特性、すなわち初期放電容量及び初期効率の向上にあるとされ、出力特性に言及したものではない。また、開示されている製造方法によれば、添加元素をリチウム化合物と同時に熱処理した水酸化物と混合して焼成するため、添加元素の一部が層状に配置されているニッケルと置換してしまい電池特性の低下を招く問題があった。 However, the effect of at least one additive element selected from the group consisting of molybdenum, vanadium, tungsten, boron and fluorine is said to be in improving the initial characteristics, that is, the initial discharge capacity and the initial efficiency, and the output characteristics are mentioned. It's not a thing. Further, according to the disclosed manufacturing method, since the additive element is mixed with the hydroxide that has been heat-treated at the same time as the lithium compound and fired, a part of the additive element is replaced with nickel arranged in layers. There was a problem that the battery characteristics were deteriorated.

さらに、特許文献3には、正極活物質の周りにTi、Al、Sn、Bi、Cu、Si、Ga、W、Zr、B、Moから選ばれた少なくとも一種を含む金属及びまたはこれら複数個の組み合わせにより得られる金属間化合物、及びまたは酸化物を被覆した正極活物質が提案されている。
このような被覆により、酸素ガスを吸収させ安全性を確保できるとしているが、出力特性に関しては全く開示されていない。また、開示されている製造方法は、遊星ボールミルを用いて被覆するものであり、このような被覆方法では、正極活物質に物理的なダメージを与えてしまい、電池特性が低下してしまう。
Further, Patent Document 3 describes a metal containing at least one selected from Ti, Al, Sn, Bi, Cu, Si, Ga, W, Zr, B, and Mo around the positive electrode active material, and / or a plurality of these. Intermetallic compounds obtained by combination and / or oxide-coated positive electrode active materials have been proposed.
It is said that such a coating can absorb oxygen gas and ensure safety, but the output characteristics are not disclosed at all. Further, the disclosed manufacturing method uses a planetary ball mill for coating, and such a coating method causes physical damage to the positive electrode active material and deteriorates battery characteristics.

また、特許文献4には、ニッケル酸リチウムを主体とする複合酸化物粒子にタングステン酸化合物を被着させて加熱処理を行ったもので、炭酸イオンの含有量が0.15重量%以下である正極活物質が提案されている。
この提案によれば、正極活物質の表面にタングステン酸化合物またはタングステン酸化合物の分解物が存在し、充電状態における複合酸化物粒子表面の酸化活性を抑制するため、非水電解液等の分解によるガス発生を抑制することができるとしているが、出力特性に関しては全く開示されていない。
Further, in Patent Document 4, a composite oxide particle mainly composed of lithium nickelate is coated with a tungstic acid compound and heat-treated, and the content of carbonate ions is 0.15% by weight or less. Positive positive active materials have been proposed.
According to this proposal, a tungstate compound or a decomposition product of a tungstate compound is present on the surface of the positive electrode active material, and in order to suppress the oxidative activity on the surface of the composite oxide particles in a charged state, the decomposition of a non-aqueous electrolytic solution or the like is carried out. It is said that gas generation can be suppressed, but the output characteristics are not disclosed at all.

さらに、特許文献5には、リチウム複合酸化物粉末と、MoおよびWからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とLiとを含む複合酸化物との混合物を、約650~約950℃の温度で熱処理して得られたリチウム複合酸化物粉末の表面に、少なくともMo、Wからなる群から選ばれる1種以上の元素とLiとを含む表面層を有することを特徴としたリチウム二次電池用正極活物質が提案されている。
この提案によれば、高い初期放電容量を大きく劣化させずに、従来提案されている正極活物質より熱的な安定性が良好なリチウム二次電池用正極活物質が得られるとしているが、出力特性に関しては全く開示されていない。
Further, Patent Document 5 describes a mixture of a lithium composite oxide powder and a composite oxide containing at least one element selected from the group consisting of Mo and W and Li at a temperature of about 650 to about 950 ° C. For a lithium secondary battery characterized by having a surface layer containing at least one element selected from the group consisting of Mo and W and Li on the surface of the lithium composite oxide powder obtained by the heat treatment in 1. Positive positive active materials have been proposed.
According to this proposal, a positive electrode active material for a lithium secondary battery having better thermal stability than the conventionally proposed positive electrode active material can be obtained without significantly deteriorating the high initial discharge capacity. No properties are disclosed.

また、リチウムニッケル複合酸化物の高出力化に関する改善も行われている。
例えば特許文献6には、一次粒子および、その一次粒子が凝集して構成された二次粒子からなるリチウム金属複合酸化物であって、そのリチウム金属複合酸化物の表面に、LiWO、LiWO、Liのいずれかで表されるタングステン酸リチウムを含む微粒子を有する非水系電解質二次電池用正極活物質が提案され、高容量とともに高出力が得られるとされている。
しかしながら、高容量が維持されながら高出力化されているものの、更なる高容量化が要求されている。
In addition, improvements have been made regarding increasing the output of the lithium-nickel composite oxide.
For example, Patent Document 6 describes a lithium metal composite oxide composed of primary particles and secondary particles formed by aggregating the primary particles, and Li 2 WO 4 is provided on the surface of the lithium metal composite oxide. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having fine particles containing lithium tungstate represented by either Li 4 WO 5 or Li 6 W 2 O 9 has been proposed, and it is said that high capacity and high output can be obtained. ing.
However, although the output is increased while maintaining the high capacity, further increase in capacity is required.

特開2009‐289726号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-289726 特開2005‐251716号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-25716 特開平11‐16566号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-16566 特開2010‐40383号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-40383 特開2002‐75367号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-73567 特開2013‐125732号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-125732

本発明は係る問題点に鑑み、正極材に用いられた場合に高容量とともに高出力が得られる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which can obtain high capacity and high output when used as a positive electrode material.

本発明者らは、上記課題を解決するため、非水系電解質二次電池用正極活物質として用いられているリチウムニッケル複合酸化物の粉体特性、及び電池の正極抵抗に対する影響について鋭意研究したところ、リチウムニッケル複合酸化物粉末を構成する一次粒子表面に、タングステンおよびリチウムを含む化合物を形成させること、リチウムニッケル複合酸化物粉末の一次粒子表面に存在するタングステンおよびリチウムを含む化合物以外のリチウム化合物を低減することで、電池の正極抵抗を低減して出力特性を向上させることが可能であることを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventors have diligently studied the powder characteristics of lithium nickel composite oxide used as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery and the influence on the positive electrode resistance of the battery. , Forming a compound containing tungsten and lithium on the surface of the primary particles constituting the lithium nickel composite oxide powder, and using a lithium compound other than the compound containing tungsten and lithium present on the surface of the primary particle of the lithium nickel composite oxide powder. It has been found that by reducing the amount, it is possible to reduce the positive electrode resistance of the battery and improve the output characteristics.

さらに、その製造方法として、リチウムニッケル複合酸化物と、リチウムを含まないタングステン化合物を混合し、熱処理することにより、リチウムニッケル複合酸化物の一次粒子表面にタングステンおよびリチウムを含む化合物を形成させるとともにタングステンおよびリチウムを含む化合物以外のリチウム化合物を低減することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 Further, as a manufacturing method thereof, a lithium nickel composite oxide and a lithium-free tungsten compound are mixed and heat-treated to form a tungsten and a lithium-containing compound on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide. We have found that it is possible to reduce lithium compounds other than compounds containing lithium, and have completed the present invention.

本発明の第の発明は、一般式:LiNi1-x-yCo(ただし、0.00≦x≦0.35、0.00≦y≦0.35、0.95≦z≦1.20、MはMn、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される一次粒子および一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケル複合酸化物粒子から構成された非水系電解質二次電池用正極活物質であって、前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面にタングステンおよびリチウムを含む化合物を有し、前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面に存在する、リチウムを含む全ての化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.05~0.35質量%、タングステンおよびリチウムを含む化合物以外のリチウムを含む化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.01質量%以上、0.05質量%以下、前記リチウムを含む化合物における炭酸リチウムに含まれるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.03質量%以下であり、前記正極活物質に含まれるタングステン量が、タングステン酸リチウムであるリチウムおよびタングステンを含む化合物に含まれるタングステン量であり、前記リチウムニッケル複合酸化物粒子に含まれるNi、Co及びMの原子数の合計に対して0.050.30原子%であ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である。 The first invention of the present invention has a general formula: Liz Ni 1-x-y Co x My O 2 (where 0.00≤x≤0.35 , 0.00≤y≤0.35, 0". .95 ≦ z ≦ 1.20, M is composed of a primary particle represented by Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al) and a secondary particle in which the primary particles are aggregated. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery composed of lithium nickel composite oxide particles, which has a compound containing tungsten and lithium on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles, and the lithium nickel composite. The amount of lithium contained in all the compounds containing lithium present on the surface of the primary particles of the oxide particles is 0.05 to 0.35% by mass with respect to the total amount of the positive electrode active material, except for the compounds containing tungsten and lithium. The amount of lithium contained in the lithium-containing compound is 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode active material, and the amount of lithium contained in the lithium carbonate in the lithium-containing compound is The amount of tungsten contained in the positive electrode active material is 0.03% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode active material, and the amount of tungsten contained in the lithium tungstenate and the compound containing tungsten is the lithium nickel. It is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that it is 0.05 to 0.30 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and M contained in the composite oxide particles.

本発明の第2の発明は、第1の発明におけるタングステンおよびリチウムを含む化合物が、タングステン酸リチウムであ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である。 The second invention of the present invention is a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the compound containing tungsten and lithium in the first invention is lithium tungstate.

本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明で得られた非水系電解質二次電池用正極活物質を含む正極を有することを特徴とする非水系電解質二次電池である。 A third aspect of the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by having a positive electrode containing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained in the first or second invention .

本発明によれば、電池の正極材に用いた場合に、高容量とともに高出力が実現可能な非水系電解質二次電池用正極活物質が得られる。
さらに、その製造方法は、容易で工業的規模での生産に適し高い生産性を有するものであり、その工業的価値は極めて大きい。
According to the present invention, a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of achieving high capacity and high output when used as a positive electrode material of a battery can be obtained.
Further, the manufacturing method is easy and suitable for production on an industrial scale and has high productivity, and its industrial value is extremely large.

インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図である。It is a schematic explanatory diagram of the measurement example of impedance evaluation and the equivalent circuit used for analysis. 電池評価に使用したコイン型電池Bの概略断面図である。It is the schematic sectional drawing of the coin type battery B used for the battery evaluation. 本発明のリチウムニッケル複合酸化物の断面SEM写真(観察倍率10000倍)である。It is a cross-sectional SEM photograph (observation magnification 10000 times) of the lithium nickel composite oxide of this invention.

以下、本発明について、まず本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質について説明した後、その製造方法と本発明による正極活物質を用いた非水系電解質二次電池について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described first with respect to the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, and then a method for producing the same and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material according to the present invention.

(1)非水系電解質二次電池用正極活物質
本発明の非水系電解質二次電池用正極活物質は、一般式:LiNi1-x-yCo(ただし、0.00≦x≦0.35、0.00≦y≦0.35、0.95≦z≦1.20、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される一次粒子と、一次粒子が凝集した二次粒子とからなるリチウムニッケル複合酸化物粒子(以下、単に「複合酸化物粒子」ということがある。)から構成された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」ということがある。)であって、そのリチウムニッケル複合酸化物粒子の二次粒子の表面及び内部の一次粒子の表面(以下、二次粒子の表面と内部の一次粒子の表面を合わせて単に「一次粒子表面」ということがある。)にタングステンおよびリチウムを含む化合物を有し、リチウムニッケル複合酸化物の一次粒子表面に存在する、リチウムを含む全ての化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.05~0.35質量%以下、タングステンおよびリチウムを含む化合物以外のリチウムを含む化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.05質量%以下、前記リチウムを含む化合物における炭酸リチウムに含まれるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.03質量%以下であることを特徴とするものである。
(1) Positive particle active material for non-aqueous electrolyte secondary battery The positive particle active material for non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a general formula: Liz Ni 1-xy Co x My O 2 (however, 0. 00 ≦ x ≦ 0.35, 0.00 ≦ y ≦ 0.35, 0.95 ≦ z ≦ 1.20, M is at least one selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al. A non-aqueous system composed of lithium nickel composite oxide particles (hereinafter, may be simply referred to as “composite oxide particles”) composed of primary particles represented by (element) and secondary particles in which the primary particles are aggregated. It is a positive electrode active material for an electrolyte secondary battery (hereinafter, may be simply referred to as “positive electrode active material”), and is the surface of the secondary particles of the lithium nickel composite oxide particles and the surface of the internal primary particles (hereinafter, hereinafter. The surface of the secondary particle and the surface of the internal primary particle are sometimes simply referred to as the "primary particle surface"), and the compound containing tungsten and lithium is present on the surface of the primary particle of the lithium nickel composite oxide. , The amount of lithium contained in all the compounds containing lithium is 0.05 to 0.35% by mass or less based on the total amount of the positive electrode active material, and is contained in compounds containing lithium other than tungsten and compounds containing lithium. The amount of lithium is 0.05% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode active material, and the amount of lithium contained in lithium carbonate in the lithium-containing compound is 0.03% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode active material. It is characterized by that.

本発明においては、芯材として一般式:LiNi1-x-yCo(ただし、0.00≦x≦0.35、0.00≦y≦0.35、0.95≦z≦1.20、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表されるリチウムニッケル複合酸化物を用いることにより、高い充放電容量を得るものである。
さらに、リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面に形成されたタングステンおよびリチウムを含む化合物と、リチウムニッケル複合酸化物の表面に存在する、リチウムを含む全ての化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.05~0.35質量%以下、タングステンおよびリチウムを含む化合物以外のリチウムを含む化合物に含有されるリチウム量を、正極活物質に対して0.05質量%以下、前記リチウムを含む化合物における炭酸リチウムに含まれるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.03質量%以下にすることにより、充放電容量を維持しながら出力特性を向上させ、さらにサイクル特性を向上させたものである。
In the present invention, the core material is a general formula: Liz Ni 1-x-y Co x My O 2 (where 0.00≤x≤0.35 , 0.00≤y≤0.35, 0. 95 ≦ z ≦ 1.20, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and high charge / discharge is achieved by using a lithium nickel composite oxide. It gains capacity.
Further, the amount of lithium contained in the tungsten- and lithium-containing compounds formed on the surface of the primary particles of the lithium-nickel composite oxide particles and all the lithium-containing compounds present on the surface of the lithium-nickel composite oxide is the positive electrode. The amount of lithium contained in compounds containing lithium other than tungsten and lithium-containing compounds is 0.05 to 0.35% by mass or less with respect to the total amount of the active material, and 0.05% by mass or less with respect to the positive electrode active material. By setting the amount of lithium contained in lithium carbonate in the lithium-containing compound to 0.03% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode active material, the output characteristics are improved while maintaining the charge / discharge capacity, and the cycle is further improved. It has improved characteristics.

一般的に、正極活物質の表面が異種化合物により完全に被覆されてしまうと、リチウムイオンの移動(インターカレーション)が大きく制限されるため、結果的にリチウムニッケル複合酸化物の持つ高容量という長所が消されてしまう。
対して、本発明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。)においては、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面にリチウム(Li)とタングステン(W)を含む化合物(以下、「LiW化合物」ということがある。)を形成させているが、この化合物は、リチウムイオン伝導率が高く、リチウムイオンの移動を促す効果がある。このため、リチウムニッケル複合酸化物粒子の表面に上記化合物を形成させることで、電解液との界面でLiの伝導パスを形成することから、正極活物質の反応抵抗(以下、「正極抵抗」ということがある。)を低減して出力特性を向上させるものである。
Generally, when the surface of the positive electrode active material is completely covered with a different compound, the movement (intercalation) of lithium ions is greatly restricted, resulting in the high capacity of the lithium nickel composite oxide. The advantages are erased.
On the other hand, in the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter, simply referred to as “positive electrode active material”), lithium (Li) and tungsten (W) are applied to the surface of the lithium nickel composite oxide particles. A compound containing the compound (hereinafter, may be referred to as “LiW compound”) is formed, and this compound has a high lithium ion conductivity and has an effect of promoting the movement of lithium ions. Therefore, by forming the above compound on the surface of the lithium nickel composite oxide particles, a conduction path of Li is formed at the interface with the electrolytic solution, so that the reaction resistance of the positive electrode active material (hereinafter referred to as “positive electrode resistance”). In some cases), the output characteristics are improved.

すなわち、正極抵抗が低減されることで、電池内で損失される電圧が減少し、実際に負荷側に印加される電圧が相対的に高くなるため、高出力が得られる。また、負荷側への印加電圧が高くなることで、正極でのリチウムの挿抜が十分に行われるため、電池容量も向上するものである。さらに、反応抵抗の低減により、充放電時における活物質の負荷も低減することから、サイクル特性も向上させることができる。 That is, by reducing the positive electrode resistance, the voltage lost in the battery is reduced, and the voltage actually applied to the load side is relatively high, so that a high output can be obtained. Further, since the voltage applied to the load side is increased, lithium is sufficiently inserted and removed from the positive electrode, so that the battery capacity is also improved. Further, by reducing the reaction resistance, the load of the active material at the time of charging / discharging is also reduced, so that the cycle characteristics can be improved.

そこで、このようなLiW化合物は、LiおよびWを含むことで、Liイオン伝導率が高く、Liイオンの移動を促す効果を有するが、このLiW化合物は、LiWO、もしくはLiWOの形態で存在することが好ましい。 Therefore, such a LiW compound has a high Li ion conductivity and has an effect of promoting the movement of Li ions by containing Li and W. However, this LiW compound is Li 2 WO 4 or Li 4 WO 5 . It is preferable that it exists in the form of.

ここで、電解液との接触は、一次粒子表面で起こるため、一次粒子表面に、この化合物が形成されていることが重要である。
本発明における一次粒子表面とは、二次粒子の外面で露出している一次粒子表面と二次粒子外部と通じて電解液が浸透可能な二次粒子の表面近傍および内部の空隙に露出している一次粒子表面を含むものである。さらに、一次粒子間の粒界であっても一次粒子の結合が不完全で電解液が浸透可能な状態となっていれば含まれるものである。
Here, since contact with the electrolytic solution occurs on the surface of the primary particle, it is important that this compound is formed on the surface of the primary particle.
The surface of the primary particle in the present invention is exposed to the voids near and inside the surface of the secondary particle through which the electrolytic solution can permeate through the surface of the primary particle exposed on the outer surface of the secondary particle and the outside of the secondary particle. It includes the surface of primary particles. Further, even the grain boundaries between the primary particles are included if the bonds of the primary particles are incomplete and the electrolytic solution can penetrate.

即ち、この化合物と電解液との接触は、一次粒子が凝集して構成された二次粒子の外面のみでなく、上記二次粒子の表面近傍および内部の空隙、さらには上記不完全な粒界でも生じるため、上記一次粒子表面にも化合物を形成させ、リチウムイオンの移動を促すことが必要である。
したがって、電解液との接触が可能な一次粒子表面の多くにLiW化合物を形成させることで、リチウムニッケル複合酸化物粒子の反応抵抗をより一層低減させることが可能となる。
That is, the contact between this compound and the electrolytic solution is not only the outer surface of the secondary particles formed by agglomerating the primary particles, but also the voids near and inside the surface of the secondary particles, and the incomplete grain boundary. However, it is necessary to form a compound on the surface of the primary particles to promote the movement of lithium ions.
Therefore, by forming the LiW compound on most of the surfaces of the primary particles that can come into contact with the electrolytic solution, the reaction resistance of the lithium nickel composite oxide particles can be further reduced.

ここで、LiW化合物は完全に電解液との接触が可能な一次粒子の全表面において形成されている必要はなく、部分的に被覆した状態や点在している状態でもよい。部分的に被覆や点在の状態でも、電解液との接触が可能な一次粒子表面に化合物が形成されていれば、反応抵抗の低減効果が得られる。
特に、二次粒子の表面近傍の内部の一次粒子の表面においては、リチウムイオンの移動を促す効果による正極抵抗の寄与が大きく、少なくとも二次粒子の表面近傍の一次粒子の表面にまでLiW化合物が形成されることで、正極抵抗低減に対する大きな効果が得られる。ここで、表面近傍とは、例えば、二次粒子表面から1~3μm程度までの範囲である。
Here, the LiW compound does not have to be formed on the entire surface of the primary particles that can be completely contacted with the electrolytic solution, and may be in a partially covered state or a scattered state. If the compound is formed on the surface of the primary particles that can be in contact with the electrolytic solution even in a partially coated or scattered state, the effect of reducing the reaction resistance can be obtained.
In particular, on the surface of the primary particles inside near the surface of the secondary particles, the positive electrode resistance contributes greatly due to the effect of promoting the movement of lithium ions, and the LiW compound is at least on the surface of the primary particles near the surface of the secondary particles. By forming the particles, a great effect on reducing the positive electrode resistance can be obtained. Here, the vicinity of the surface is, for example, a range from the surface of the secondary particles to about 1 to 3 μm.

さらに、このLiW化合物の一次粒子表面上における形態は、一次粒子表面を層状物で被覆した場合には、電解液との接触面積が小さくなってしまう。また、層状物を形成すると、LiW化合物の形成が特定の一次粒子表面に集中するという結果になり易い。したがって、被覆物としての層状物が高いリチウムイオン伝導度を持っていることにより、充放電容量の向上、反応抵抗の低減という効果が得られるものの、改善の余地がある。
したがって、より高い効果を得るため、LiW化合物は、粒子径1~300nmの微粒子としてリチウムニッケル複合酸化物の一次粒子の表面に存在することが好ましい。
Further, in the form of the LiW compound on the surface of the primary particles, when the surface of the primary particles is coated with a layered material, the contact area with the electrolytic solution becomes small. Further, the formation of a layered substance tends to result in the formation of the LiW compound concentrated on the surface of a specific primary particle. Therefore, since the layered material as a coating material has high lithium ion conductivity, the effects of improving the charge / discharge capacity and reducing the reaction resistance can be obtained, but there is room for improvement.
Therefore, in order to obtain a higher effect, the LiW compound is preferably present on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide as fine particles having a particle diameter of 1 to 300 nm.

このような形態を採ることにより、電解液との接触面積を十分なものとして、リチウムイオン伝導を効果的に向上できるため、充放電容量を向上させるとともに反応抵抗をより効果的に低減させることができる。その粒子径が1nm未満では、微細な粒子が十分なリチウムイオン伝導度を有しない場合がある。
しかし、粒子径が300nmを超えると、微粒子の表面における形成が不均一になり、反応抵抗低減のより高い効果が得られない場合があるためである。
しかしながら、そのLiW化合物は、全てが粒子径1~300nmの微粒子として存在する必要がなく、好ましくは一次粒子表面に形成された微粒子の個数で50%以上が、1~300nmの粒子径範囲で形成されていれば高い効果が得られる。
By adopting such a form, the contact area with the electrolytic solution can be made sufficient and the lithium ion conduction can be effectively improved, so that the charge / discharge capacity can be improved and the reaction resistance can be reduced more effectively. can. If the particle size is less than 1 nm, the fine particles may not have sufficient lithium ion conductivity.
However, if the particle size exceeds 300 nm, the formation of the fine particles on the surface becomes non-uniform, and a higher effect of reducing the reaction resistance may not be obtained.
However, the LiW compound does not have to exist as fine particles having a particle diameter of 1 to 300 nm, and preferably 50% or more of the fine particles formed on the surface of the primary particles are formed in the particle diameter range of 1 to 300 nm. If it is done, a high effect can be obtained.

一方、一次粒子表面を薄膜で被覆すると、比表面積の低下を抑制しながら、電解液との界面でLiの伝導パスを形成させることができ、より高い充放電容量の向上、反応抵抗の低減という効果が得られる。このような薄膜状のLiW化合物により一次粒子表面を被覆する場合には、膜厚1~200nmの被膜としてリチウムニッケル複合酸化物の一次粒子表面に存在することが好ましい。
その膜厚が1nm未満では、被膜が十分なリチウムイオン伝導度を有しない場合がある。また、膜厚が200nmを超えると、リチウムイオン伝導率が低下し、反応抵抗低減効果より高い効果が得られない場合があるためである。
On the other hand, if the surface of the primary particles is coated with a thin film, a conduction path of Li can be formed at the interface with the electrolytic solution while suppressing a decrease in the specific surface area, which is said to improve the charge / discharge capacity and reduce the reaction resistance. The effect is obtained. When the surface of the primary particles is coated with such a thin-film LiW compound, it is preferably present on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide as a film having a film thickness of 1 to 200 nm.
If the film thickness is less than 1 nm, the film may not have sufficient lithium ion conductivity. Further, if the film thickness exceeds 200 nm, the lithium ion conductivity is lowered, and an effect higher than the reaction resistance reducing effect may not be obtained.

しかしこの被膜は、一次粒子表面上で部分的に形成されていてもよく、全ての被膜の膜厚範囲が1~200nmでなくてもよい。一次粒子表面に少なくとも部分的に膜厚が1~200nmの被膜が形成されていれば、高い効果が得られる。被膜としてLiW化合物が形成される場合には、LiW化合物中に含有されるタングステン量を上記の範囲に制御することで、効果を得るために十分な量の膜厚1~200nmの被膜が形成される。
さらに、微粒子形態と薄膜の被膜形態が混在して一次粒子表面にLiW化合物が形成されている場合にも、電池特性に対する高い効果が得られる。
However, this film may be partially formed on the surface of the primary particles, and the film thickness range of all the films may not be 1 to 200 nm. A high effect can be obtained if a film having a film thickness of 1 to 200 nm is formed on the surface of the primary particles at least partially. When a LiW compound is formed as a film, by controlling the amount of tungsten contained in the LiW compound within the above range, a film having a film thickness of 1 to 200 nm sufficient to obtain an effect is formed. To.
Further, even when the LiW compound is formed on the surface of the primary particles by mixing the fine particle form and the thin film film form, a high effect on the battery characteristics can be obtained.

本発明の正極活物質においては、リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面に存在する、リチウムニッケル複合酸化物を除くリチウムを含む全ての化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.05~0.35質量%、好ましくは0.08~0.30質量%である。
リチウムを含む全ての化合物、すなわち、LiW化合物とLiW化合物以外のリチウムを含む化合物の合計を上記範囲とすることで、リチウムニッケル複合酸化物粒子中のLi量の不足を抑制して高容量かつ高出力の正極活物質が得られるとともに、サイクル特性も向上させることができる。
In the positive electrode active material of the present invention, the amount of lithium contained in all the compounds including lithium present on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles is the total amount of the positive electrode active material. On the other hand, it is 0.05 to 0.35% by mass, preferably 0.08 to 0.30% by mass.
By setting the total of all the compounds containing lithium, that is, the LiW compound and the compounds containing lithium other than the LiW compound in the above range, the shortage of the amount of Li in the lithium nickel composite oxide particles is suppressed, and the capacity is high and high. A positive electrode active material for output can be obtained, and cycle characteristics can be improved.

また、複合酸化物粒子の一次粒子表面に存在するリチウムニッケル複合酸化物およびLiW化合物以外のリチウムを含む化合物に含有されるリチウム量(以下、「余剰リチウム量」という。)は、正極活物質の全量に対して0.05質量%以下、好ましくは0.03質量%以下である。 The amount of lithium contained in the lithium-nickel composite oxide present on the surface of the primary particles of the composite oxide particles and the lithium-containing compound other than the LiW compound (hereinafter referred to as "surplus lithium amount") is the positive electrode active material. It is 0.05% by mass or less, preferably 0.03% by mass or less, based on the total amount.

このように余剰リチウム量を制限することにより、高い充放電容量と出力特性を得るとともにサイクル特性を向上させている。
複合酸化物粒子の二次粒子表面および一次粒子表面には、LiW化合物以外にも水酸化リチウムおよび炭酸リチウムが存在し、これらの余剰リチウム量として存在量を表すことができるリチウムを含む化合物は、リチウムの伝導性が悪く、リチウムニッケル複合酸化物質からのリチウムイオンの移動を阻害している。
By limiting the amount of excess lithium in this way, high charge / discharge capacity and output characteristics are obtained, and cycle characteristics are improved.
In addition to the LiW compound, lithium hydroxide and lithium carbonate are present on the surface of the secondary particles and the surface of the primary particles of the composite oxide particles, and the lithium-containing compound whose abundance can be expressed as the amount of excess lithium thereof is a compound. The conductivity of lithium is poor, hindering the movement of lithium ions from the lithium-nickel composite oxidant.

すなわち、余剰リチウム量を低減することで、LiW化合物によるリチウムイオンの移動促進効果を高め、充放電時のリチウムニッケル複合酸化物への負荷を低減してサイクル特性を向上させることができる。
また、余剰リチウム量を制御することで、複合酸化物粒子間でのリチウムイオンの移動も均一化され、特定の複合酸化物粒子に負荷がかかることが抑制され、サイクル特性を向上させることができる。
余剰リチウムが少なくなり過ぎることは、LiW化合物が形成される際に複合酸化物粒子の結晶中から過剰にリチウムが引き抜かれていることを示している。したがって、電池特性の低下を抑制するため、余剰リチウム量は0.01質量%以上であることが好ましい。
That is, by reducing the amount of surplus lithium, the effect of promoting the movement of lithium ions by the LiW compound can be enhanced, the load on the lithium nickel composite oxide during charging and discharging can be reduced, and the cycle characteristics can be improved.
In addition, by controlling the amount of excess lithium, the movement of lithium ions between the composite oxide particles is made uniform, the load on specific composite oxide particles is suppressed, and the cycle characteristics can be improved. ..
Too little excess lithium indicates that excess lithium is extracted from the crystals of the composite oxide particles when the LiW compound is formed. Therefore, the amount of excess lithium is preferably 0.01% by mass or more in order to suppress deterioration of battery characteristics.

また、本発明の正極活物質においては、複合酸化物粒子の表面に存在する炭酸リチウムに含まれるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.03質量%以下、好ましくは0.02質量%以下、より好ましくは0.015質量%以下としている。
0.02質量%を超えると、複合酸化物粒子の表面に存在する炭酸リチウムの量が多くなり、充放電を繰り返す過程で発生するガス量が増加してしまうことがあり、このように炭酸リチウム量を制限することにより、ガス発生を抑制することができ、電池の性能劣化を抑えるとともに安全性を確保することができる。また、炭酸リチウム量が多くなると、電解液と正極活物質のLiイオンの伝導が阻害されるため、正極活物質の反応抵抗の増加や充電容量の低下という問題が生じる。
Further, in the positive electrode active material of the present invention, the amount of lithium contained in lithium carbonate present on the surface of the composite oxide particles is 0.03% by mass or less, preferably 0.02% by mass, based on the total amount of the positive electrode active material. % Or less, more preferably 0.015% by mass or less.
If it exceeds 0.02% by mass, the amount of lithium carbonate present on the surface of the composite oxide particles increases, and the amount of gas generated in the process of repeating charging and discharging may increase. In this way, lithium carbonate By limiting the amount, gas generation can be suppressed, deterioration of battery performance can be suppressed, and safety can be ensured. Further, when the amount of lithium carbonate is large, the conduction of Li ions between the electrolytic solution and the positive electrode active material is hindered, which causes problems such as an increase in the reaction resistance of the positive electrode active material and a decrease in the charge capacity.

炭酸リチウムの含有量は、例えば、炭素硫黄分析装置で正極活物質中の全炭素元素(C)含有量を測定し、この測定された炭素元素(C)量は全て炭酸リチウム由来であるものとして炭酸リチウムに換算し、炭酸リチウムから含まれるリチウム量を求めることができる。
一方、上記リチウムニッケル複合酸化物粒子は、リチウムの過剰な溶出による表面の劣化層が非常に少ないため、高い電池特性が得られる。すなわち、前記表面の劣化層は、高抵抗であり、正極抵抗を増加させる一因となっているため、劣化層を低減することで正極抵抗を下げ、出力特性を向上させるとともに、高い電池容量も得られる。
The content of lithium carbonate is determined by, for example, measuring the total carbon element (C) content in the positive electrode active material with a carbon sulfur analyzer, and assuming that the measured carbon element (C) content is all derived from lithium carbonate. The amount of lithium contained can be obtained from lithium carbonate by converting it into lithium carbonate.
On the other hand, the lithium-nickel composite oxide particles have very few surface deterioration layers due to excessive elution of lithium, so that high battery characteristics can be obtained. That is, the deteriorated layer on the surface has high resistance, which is one of the factors that increase the positive electrode resistance. Therefore, by reducing the deteriorated layer, the positive electrode resistance is lowered, the output characteristics are improved, and the battery capacity is also high. can get.

LiW化合物に含まれるタングステン量は、リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNi、Co及びMの原子数の合計に対して、0.05~3.0原子%とすることが好ましく、0.05~2.0原子%とすることがより好ましく、0.1~1.0原子%とすることがさらに好ましく、0.1~0.5原子%とすることが特に好ましい。これにより、高い充放電容量と出力特性を両立することができる。
タングステン量が0.05原子%未満では、出力特性の改善効果が十分に得られない場合があり、タングステン量が3.0原子%を超えると、形成される上記LiW化合物が多くなり過ぎてリチウムニッケル複合酸化物と電解液のリチウム伝導が阻害され、充放電容量が低下することがある。
The amount of tungsten contained in the LiW compound is preferably 0.05 to 3.0 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and M contained in the lithium nickel composite oxide, and is preferably 0.05 to 3.0 atomic%. It is more preferably 2.0 atomic%, further preferably 0.1 to 1.0 atomic%, and particularly preferably 0.1 to 0.5 atomic%. This makes it possible to achieve both high charge / discharge capacity and output characteristics.
If the amount of tungsten is less than 0.05 atomic%, the effect of improving the output characteristics may not be sufficiently obtained, and if the amount of tungsten exceeds 3.0 atomic%, the amount of the LiW compound formed becomes too large and lithium. Lithium conduction between the nickel compound oxide and the electrolytic solution may be hindered, and the charge / discharge capacity may decrease.

また、正極活物質全体のリチウム量は、正極活物質中のNi、Co及びMの原子数の和(Me)とLiの原子数との比「Li/Me」が、0.95~1.20であり、また「Li/Me」は、0.97~1.15の範囲が好ましい。
そのLi/Meが0.95未満であると、得られた正極活物質を用いた非水系電解質二次電池における正極の反応抵抗が大きくなるため、電池の出力が低くなってしまう。また、Li/Meが1.20を超えると、正極活物質の初期放電容量が低下するとともに、正極の反応抵抗も増加してしまう。上記LiW化合物に含まれるリチウム分は、母材となるリチウムニッケル複合酸化物粒子から供給されるため、前記LiW化合物の形成前後において正極活物質全体のリチウム量は変化しない。ここで、母材は、LiW化合物を形成させる前の原料として用いられるリチウムニッケル複合酸化物粒子であり、芯材は、その一次粒子表面にLiW化合物を形成させたリチウムニッケル複合酸化物粒子をいう。
As for the amount of lithium in the entire positive electrode active material, the ratio "Li / Me" of the sum of the atomic numbers of Ni, Co and M (Me) in the positive electrode active material to the number of atoms of Li is 0.95 to 1. It is 20, and "Li / Me" is preferably in the range of 0.97 to 1.15.
If the Li / Me is less than 0.95, the reaction resistance of the positive electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the obtained positive electrode active material becomes large, so that the output of the battery becomes low. Further, when Li / Me exceeds 1.20, the initial discharge capacity of the positive electrode active material decreases and the reaction resistance of the positive electrode also increases. Since the lithium content contained in the LiW compound is supplied from the lithium-nickel composite oxide particles as the base material, the amount of lithium in the entire positive electrode active material does not change before and after the formation of the LiW compound. Here, the base material is lithium nickel composite oxide particles used as a raw material before forming a LiW compound, and the core material is lithium nickel composite oxide particles having a LiW compound formed on the surface of the primary particles thereof. ..

すなわち、LiW化合物の形成後の芯材としてのリチウムニッケル複合酸化物粒子のLi/Meは、形成前より減少するため、0.97以上とすることで、より良好な充放電容量と反応抵抗を得ることができる。
したがって、正極活物質全体のリチウム量は、0.97~1.15であることがより好ましい。
That is, since the Li / Me of the lithium nickel composite oxide particles as the core material after the formation of the LiW compound is less than that before the formation, setting it to 0.97 or more provides better charge / discharge capacity and reaction resistance. Obtainable.
Therefore, the total amount of lithium in the positive electrode active material is more preferably 0.97 to 1.15.

本発明の正極活物質は、六方晶系の層状化合物であるリチウムニッケル複合酸化物からなり、芯材であるリチウムニッケル複合酸化物の組成を示す上記一般式において、コバルト(Co)の含有量を示すxは、0.00≦x≦0.35であり、好ましくは0.03≦x≦0.35、より好ましくは0.03≦x≦0.20である。
コバルト含有量が上記範囲であることにより、優れたサイクル特性、熱安定性が得られる。このコバルト含有量が増えることによって正極活物質のサイクル特性を改善することができるが、正極活物質の高容量化の観点から、コバルト含有量は0.2以下とすることが好ましい。
The positive electrode active material of the present invention is composed of a lithium nickel composite oxide which is a hexagonal layered compound, and has a cobalt (Co) content in the above general formula showing the composition of the lithium nickel composite oxide which is a core material. The indicated x is 0.00 ≦ x ≦ 0.35, preferably 0.03 ≦ x ≦ 0.35, and more preferably 0.03 ≦ x ≦ 0.20.
When the cobalt content is in the above range, excellent cycle characteristics and thermal stability can be obtained. Although the cycle characteristics of the positive electrode active material can be improved by increasing the cobalt content, the cobalt content is preferably 0.2 or less from the viewpoint of increasing the capacity of the positive electrode active material.

また、Mn、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素であるMの含有量を示すyは、0.00≦y≦0.35であり、好ましくは、0.01≦y≦0.35である。Mの含有量が上記範囲であることにより、優れたサイクル特性、熱安定性が得られる。
yが0.35を超えると、正極活物質の高容量化が困難となる。電池特性の改善する効果を得る場合、Mを添加することが好ましく、電池特性の改善効果を十分に得るためには、yを0.01以上とすることがより好ましい。
Further, y indicating the content of M, which is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al, is 0.00 ≦ y ≦ 0.35, preferably 0. 0.01 ≦ y ≦ 0.35. When the content of M is in the above range, excellent cycle characteristics and thermal stability can be obtained.
If y exceeds 0.35, it becomes difficult to increase the capacity of the positive electrode active material. When the effect of improving the battery characteristics is obtained, it is preferable to add M, and in order to sufficiently obtain the effect of improving the battery characteristics, it is more preferable to set y to 0.01 or more.

本発明の正極活物質は、リチウムニッケル複合酸化物粒子の二次粒子の表面および一次粒子表面にLiW化合物を設け、出力特性およびサイクル特性を改善するもので、正極活物質としての粒径、タップ密度などの粉体特性は、通常に用いられる正極活物質の範囲内であればよい。
また、リチウムニッケル複合酸化物粒子の二次粒子の表面および一次粒子表面に、LiW化合物を設けることによる効果は、たとえば、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物などの粉末、さらに本発明で掲げた正極活物質だけでなく一般的に使用されるリチウム二次電池用正極活物質にも適用できる。
In the positive electrode active material of the present invention, a LiW compound is provided on the surface of the secondary particles and the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles to improve the output characteristics and the cycle characteristics, and the particle size and tap as the positive electrode active material. The powder properties such as density may be within the range of the positive electrode active material usually used.
Further, the effect of providing the LiW compound on the surface of the secondary particles and the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles is, for example, a lithium cobalt-based composite oxide, a lithium manganese-based composite oxide, and a lithium nickel-cobalt manganese-based. It can be applied not only to powders such as composite oxides and the positive electrode active material described in the present invention, but also to commonly used positive electrode active materials for lithium secondary batteries.

(2)正極活物質の製造方法
以下、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を工程ごとに詳細に説明する。
(2) Method for Producing Positive Electrode Active Material The method for producing a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail below for each step.

[混合工程]
混合工程は、母材であるリチウムニッケル複合酸化物粒子にタングステン化合物粉末を混合して、リチウムニッケル複合酸化物粒子とタングステン化合物粒子のタングステン混合物(以下、単に混合物という。)を得る工程である。
複合酸化物粒子にリチウムを含有しないタングステン化合物粉末を混合することで、次の熱処理工程おいて母材の複合酸化物粒子の一次粒子表面に存在するタングステンを含有しないリチウムを含む化合物と前記タングステン化合物粒子を反応させることができる。すなわち、後述するように一次粒子表面に存在するタングステンを含有しないリチウムを含む化合物とリチウムを含有しないタングステン化合物を反応させて一次粒子表面に分散させ、さらに熱を加えることでLiW化合物を一次粒子表面に形成させる。
[Mixing process]
The mixing step is a step of mixing a tungsten compound powder with lithium nickel composite oxide particles as a base material to obtain a tungsten mixture of lithium nickel composite oxide particles and tungsten compound particles (hereinafter, simply referred to as a mixture).
By mixing the lithium-free tungsten compound powder with the composite oxide particles, the tungsten-free compound present on the surface of the primary particles of the composite oxide particles of the base material and the tungsten compound are present in the next heat treatment step. The particles can be reacted. That is, as will be described later, a tungsten-free lithium-containing compound existing on the surface of the primary particle is reacted with a lithium-free tungsten compound to disperse it on the surface of the primary particle, and further heat is applied to bring the LiW compound to the surface of the primary particle. To form.

混合前の複合酸化物粒子の水分率は、0.2質量%未満であることが好ましい。これにより、湿潤状態で保管される時間を短くすることが可能であり、複合酸化物粒子からのリチウムの過剰な溶出をさらに抑制することができる。
さらに、混合前の複合酸化物粒子は、焼成した状態のままであることが好ましい。焼成状態の複合酸化物粒子を用いることで、タングステン化合物と反応する十分な量の一次粒子表面に存在するリチウム化合物を確保することができ、タングステン化合物と反応することにより複合酸化物粒子から引き抜かれるリチウムを低減して、一次粒子表面の劣化層の形成を抑制することができる。
The water content of the composite oxide particles before mixing is preferably less than 0.2% by mass. This makes it possible to shorten the storage time in a wet state, and further suppress excessive elution of lithium from the composite oxide particles.
Further, the composite oxide particles before mixing are preferably left in a calcined state. By using the composite oxide particles in the fired state, it is possible to secure a sufficient amount of the lithium compound present on the surface of the primary particles to react with the tungsten compound, and it is extracted from the composite oxide particles by reacting with the tungsten compound. Lithium can be reduced to suppress the formation of a deteriorated layer on the surface of the primary particles.

タングステン化合物粉末は、一次粒子表面に均一に分散させるため、微細であることが好ましく、レーザー回折散乱法による粒度分布測定における体積積算の平均粒径で0.05~5μmであることがより好ましい。また、一次粒子表面の余剰Li分と反応するため、リチウム化合物と反応性が良好な化合物が好ましい。混合物は、後工程の熱処理工程で加熱されるため、常温では反応させることが困難であっても、熱処理時の加温で反応するものであればよい。 Since the tungsten compound powder is uniformly dispersed on the surface of the primary particles, it is preferably fine, and the average particle size of the volume integration in the particle size distribution measurement by the laser diffraction / scattering method is more preferably 0.05 to 5 μm. Further, since it reacts with the excess Li content on the surface of the primary particles, a compound having good reactivity with the lithium compound is preferable. Since the mixture is heated in the heat treatment step of the subsequent step, even if it is difficult to react at room temperature, the mixture may be one that reacts by heating at the time of heat treatment.

このように、タングステン化合物は、リチウムニッケル複合酸化物表面に存在するリチウム化合物と反応して、余剰リチウムを低減するため、リチウムを含有しないタングステン化合物を用いる。例えば、酸化タングステン、タングステン酸、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウムなどリチウムと反応が容易な化合物であることが好ましく、不純物混入の可能性が低い酸化タングステン(WO)またはタングステン酸(WO・HO)がより好ましい。リチウムを含有するタングステン化合物では、一次粒子表面にLiW化合物を形成することはできるが、余剰リチウムを十分に低減することができない。 As described above, as the tungsten compound, a lithium-free tungsten compound is used in order to react with the lithium compound existing on the surface of the lithium-nickel composite oxide to reduce excess lithium. For example, a compound that easily reacts with lithium, such as tungsten oxide, tungstic acid, ammonium tungstate, and sodium tungstate, is preferable, and tungsten oxide (WO 3 ) or tungstic acid (WO 3 · H) having a low possibility of contamination with impurities is preferable. 2 O) is more preferable. With the lithium-containing tungsten compound, the LiW compound can be formed on the surface of the primary particles, but the excess lithium cannot be sufficiently reduced.

さらに、この混合物中に含まれるタングステン量を、複合酸化物粒子に含まれるNi、CoおよびMの原子数の合計に対して、0.05~3.0原子%とすることが好ましく、0.05~2.0原子%とすることがより好ましく、0.1~1.0原子%とすることがさらに好ましく、0.1~0.5原子%とすることが特に好ましい。
これにより、正極活物質中におけるLiW化合物に含まれるタングステン量を好ましい範囲とすることができ、正極活物質の高い充放電容量と出力特性をさらに両立することができる。
Further, the amount of tungsten contained in this mixture is preferably 0.05 to 3.0 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and M contained in the composite oxide particles. It is more preferably 05 to 2.0 atomic%, further preferably 0.1 to 1.0 atomic%, and particularly preferably 0.1 to 0.5 atomic%.
As a result, the amount of tungsten contained in the LiW compound in the positive electrode active material can be set in a preferable range, and the high charge / discharge capacity and output characteristics of the positive electrode active material can be further achieved at the same time.

リチウムニッケル複合酸化物、タングステン化合物を混合する際には、一般的な混合機を用いることができる。例えば、シェーカーミキサーやレーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Vブレンダーなどを用いてリチウムニッケル複合酸化物の形骸が破壊されない程度で十分に混合してやればよい。 When mixing the lithium nickel composite oxide and the tungsten compound, a general mixer can be used. For example, a shaker mixer, a Ladyge mixer, a Julia mixer, a V-blender, or the like may be used to sufficiently mix the lithium-nickel composite oxide to the extent that the skeleton is not destroyed.

[熱処理工程]
熱処理工程は、タングステン混合物を熱処理する工程であり、さらにリチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面に存在するタングステンを含有しないリチウム化合物とタングステン化合物粒子を反応させて一次粒子表面に分散させ、一次粒子表面にリチウムタングステン化合物を形成させるものである。
[Heat treatment process]
The heat treatment step is a step of heat-treating the tungsten mixture, and further reacts the tungsten-free lithium compound existing on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles with the tungsten compound particles to disperse them on the surface of the primary particles, and then disperse the primary particles. It forms a lithium-tungsten compound on the surface.

ここで、リチウム化合物とタングステン化合物を反応させてタングステンを分散させ、さらに一次粒子表面にLiW化合物を形成させることが重要である。
熱処理工程において、タングステン混合物を加熱することで、二次粒子の表面に残存しているリチウム化合物がタングステン化合物粒子と反応する。一次粒子表面に残存しているリチウム化合物中には水酸化リチウムが含まれるため、タングステン化合物と反応する際に水が生成され、生成した水とともにタングステンとリチウムが、少なくとも二次粒子の表面近傍の一次粒子表面まで浸透して分散し、リチウム化合物とタングステン化合物の反応が継続される。さらに加熱を続けると、水は蒸発してLiW化合物が形成される。このLiW化合物の形成により、電池特性を向上させることができる。また、得られる正極活物質における余剰リチウムが大幅に低減され、電池特性をより向上させることができる。
Here, it is important to react the lithium compound with the tungsten compound to disperse the tungsten and further form the LiW compound on the surface of the primary particles.
By heating the tungsten mixture in the heat treatment step, the lithium compound remaining on the surface of the secondary particles reacts with the tungsten compound particles. Since the lithium compound remaining on the surface of the primary particles contains lithium hydroxide, water is generated when the compound reacts with the tungsten compound, and the generated water and tungsten and lithium are at least near the surface of the secondary particles. It penetrates to the surface of the primary particles and disperses, and the reaction between the lithium compound and the tungsten compound continues. When further heating is continued, the water evaporates to form a LiW compound. By forming this LiW compound, the battery characteristics can be improved. In addition, the excess lithium in the obtained positive electrode active material is significantly reduced, and the battery characteristics can be further improved.

さらには、一次粒子表面の余剰リチウムの低減とともに、タングステン化合物は複合酸化物粒子中の過剰なリチウムとも反応し、複合酸化物粒子中に過剰に存在するリチウムを引き抜く効果も有する。リチウムが引き抜かれることにより、リチウムニッケル複合酸化物粒子の結晶性が向上し、電池特性をさらに高いものとすることができる。 Furthermore, the tungsten compound also has the effect of reacting with the excess lithium in the composite oxide particles and extracting the excess lithium present in the composite oxide particles, as well as reducing the excess lithium on the surface of the primary particles. By extracting lithium, the crystallinity of the lithium nickel composite oxide particles is improved, and the battery characteristics can be further enhanced.

ここで、熱処理における温度は100~600℃であることが好ましい。温度を100~600℃に調整することにより、昇温中に上述のリチウム化合物とタングステン化合物の反応を十分に進行させて一次粒子表面にタングステンを十分に分散させ、さらにLiW化合物を形成させるとともに、複合酸化物粒子からの余剰リチウムを低減することができる。
100℃未満では、LiW化合物が十分に形成されないことがある。一方、600℃より高い場合は、複合酸化物粒子内からのリチウムの溶出が加速し過ぎる、あるいは複合酸化物内部にてカチオンミキシングにより複合酸化物自体の構造が崩れることにより、十分な電池特性が得られないことがある。
Here, the temperature in the heat treatment is preferably 100 to 600 ° C. By adjusting the temperature to 100 to 600 ° C., the reaction between the above-mentioned lithium compound and the tungsten compound is sufficiently advanced during the temperature rise to sufficiently disperse the tungsten on the surface of the primary particles, and further form the LiW compound. Excess lithium from the composite oxide particles can be reduced.
Below 100 ° C, the LiW compound may not be sufficiently formed. On the other hand, when the temperature is higher than 600 ° C., the elution of lithium from the composite oxide particles accelerates too much, or the structure of the composite oxide itself is destroyed by cation mixing inside the composite oxide, resulting in sufficient battery characteristics. It may not be obtained.

熱処理工程の加熱時間は、特に限定されないが、リチウム化合物とタングステン化合物を反応させてタングステンを十分に分散させ、LiW化合物を形成させるため、0.5時間以上とすることが好ましい。 The heating time in the heat treatment step is not particularly limited, but is preferably 0.5 hours or more because the lithium compound and the tungsten compound are reacted to sufficiently disperse the tungsten to form the LiW compound.

このようにリチウム化合物とタングステン化合物と反応させ、一次粒子表面にタングステンを分散させるためには、反応を十分に進行させ、さらに分散するまで加熱することが好ましい。したがって、前記熱処理工程が、前記タングステン混合物を熱処理することにより、リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面に存在するリチウム化合物とタングステン化合物粒子を反応させ、一次粒子表面にタングステンを分散させたリチウムニッケル複合酸化物粒子を形成する第1熱処理工程と、前記第1熱処理工程の次に行う前記第1熱処理工程より高い温度で熱処理することにより、前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面にタングステンおよびリチウムを含む化合物を設けたリチウムニッケル複合酸化物粒子を形成する第2熱処理工程を有することが好ましい。 In order to react the lithium compound with the tungsten compound in this way and disperse the tungsten on the surface of the primary particles, it is preferable to allow the reaction to proceed sufficiently and heat the particles until they are further dispersed. Therefore, in the heat treatment step, the tungsten mixture is heat-treated to react the lithium compound present on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles with the tungsten compound particles, and the tungsten is dispersed on the surface of the primary particles. By heat-treating at a temperature higher than that of the first heat treatment step for forming the composite oxide particles and the first heat treatment step performed after the first heat treatment step, tungsten and tungsten and the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles are formed. It is preferable to have a second heat treatment step for forming lithium nickel composite oxide particles provided with a compound containing lithium.

例えば、第1熱処理工程における熱処理温度は、60~80℃とすることが好ましい。これにより、リチウム化合物とタングステン化合物を反応させるととともに、生成する水の蒸発を抑制して、一次粒子表面にタングステンをより十分に分散させることができる。
一方、熱処理温度が60℃未満では、リチウムニッケル複合酸化物の一次粒子表面に存在するリチウム化合物とタングステン化合物の反応が十分に起こらないことがある。また、80℃より高い場合は、水分の蒸発が早過ぎるため、一次粒子表面へのタングステンの分散が十分に進まないことがある。
第1熱処理工程の加熱時間は、特に限定されないが、リチウム化合物とタングステン化合物が反応し、タングステンを十分に分散させるため、0.5~2時間とすることが好ましい。
For example, the heat treatment temperature in the first heat treatment step is preferably 60 to 80 ° C. As a result, the lithium compound and the tungsten compound can be reacted, and the evaporation of the generated water can be suppressed, so that the tungsten can be more sufficiently dispersed on the surface of the primary particles.
On the other hand, if the heat treatment temperature is less than 60 ° C., the reaction between the lithium compound and the tungsten compound present on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide may not sufficiently occur. If the temperature is higher than 80 ° C., the water evaporates too quickly, and the dispersion of tungsten on the surface of the primary particles may not proceed sufficiently.
The heating time in the first heat treatment step is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2 hours because the lithium compound and the tungsten compound react with each other to sufficiently disperse the tungsten.

第2熱処理工程は、第1熱処理工程の熱処理温度より高い温度で熱処理することにより、混合物中の水分を十分に蒸発させ、リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面にLiW化合物を形成させるものであり、その熱処理温度は、上述の熱処理工程と同様に100~600℃とすることが好ましい。
第2熱処理工程の熱処理時間は、特に限定されないが、水分を十分に蒸発させてLiW化合物を形成させるために1~15時間とすることが好ましく、5~12時間とすることが好ましい。
In the second heat treatment step, the water in the mixture is sufficiently evaporated by heat treatment at a temperature higher than the heat treatment temperature of the first heat treatment step, and a LiW compound is formed on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles. The heat treatment temperature is preferably 100 to 600 ° C. as in the heat treatment step described above.
The heat treatment time in the second heat treatment step is not particularly limited, but is preferably 1 to 15 hours in order to sufficiently evaporate the water content to form the LiW compound, and preferably 5 to 12 hours.

熱処理工程における雰囲気は、雰囲気中の水分や炭酸とリチウムニッケル複合酸化物粒子の表面のリチウムの反応を避けるため、脱炭酸空気、不活性ガスまたは真空雰囲気とすることが好ましい。特に、脱炭酸空気を使用した場合には、不活性ガスや真空雰囲気に比べて、リチウムニッケル複合酸化物を劣化させることがなく、コスト的も優れる利点を有しているために望ましい。
ここで、脱炭酸空気について説明する。通常の大気は若干量の炭酸ガス(CO)を含むが、本発明の脱炭酸空気は、この炭酸ガスの含有量を、通常の大気以下の10ppm以下に脱炭酸処理したものである。
The atmosphere in the heat treatment step is preferably decarbonized air, an inert gas or a vacuum atmosphere in order to avoid the reaction between moisture and carbon dioxide in the atmosphere and lithium on the surface of the lithium nickel composite oxide particles. In particular, when decarboxylated air is used, it is desirable because it does not deteriorate the lithium nickel composite oxide as compared with the inert gas and the vacuum atmosphere, and has an advantage in terms of cost.
Here, decarboxylated air will be described. The normal atmosphere contains a small amount of carbon dioxide gas (CO 2 ), but the decarboxylated air of the present invention is obtained by decarboxylating the content of this carbon dioxide gas to 10 ppm or less, which is lower than that of the normal atmosphere.

(3)非水系電解質二次電池
本発明の非水系電解質二次電池は、正極、負極及び非水系電解液などからなり、一般の非水系電解質二次電池と同様の構成要素により構成される。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、本明細書に記載されている実施形態を基に、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。
(3) Non-aqueous electrolyte secondary battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte solution, and the like, and is composed of the same components as a general non-aqueous electrolyte secondary battery. The embodiments described below are merely examples, and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be modified in various ways based on the embodiments described in the present specification and based on the knowledge of those skilled in the art. It can be carried out in an improved form. Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited in its use.

(a)正極
先に述べた非水系電解質二次電池用正極活物質を用い、例えば、以下のようにして、非水系電解質二次電池の正極を作製する。
まず、粉末状の正極活物質、導電材、結着剤を混合し、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。
その正極合材ペースト中のそれぞれの混合比も、非水系電解質二次電池の性能を決定する重要な要素となる。溶剤を除いた正極合材の固形分の全質量を100質量部とした場合、一般の非水系電解質二次電池の正極と同様、正極活物質の含有量を60~95質量部とし、導電材の含有量を1~20質量部とし、結着剤の含有量を1~20質量部とすることが好ましい。
(A) Positive electrode Using the positive electrode active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery described above, for example, the positive electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery is produced as follows.
First, a powdery positive electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed, and if necessary, activated carbon, a solvent for viscosity adjustment and the like is added, and the mixture is kneaded to prepare a positive electrode mixture paste.
The mixing ratio of each of the positive electrode mixture pastes is also an important factor in determining the performance of the non-aqueous electrolyte secondary battery. When the total mass of the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material is 60 to 95 parts by mass, as in the case of the positive electrode of a general non-aqueous electrolyte secondary battery, and the conductive material. The content of the binder is preferably 1 to 20 parts by mass, and the content of the binder is preferably 1 to 20 parts by mass.

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することもある。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をして、電池の作製に供することができる。ただし、正極の作製方法は、例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。
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 manufactured.
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 example, 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(登録商標)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。
結着剤は、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、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)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸などを用いることができる。
In the production of the positive electrode, as the conductive agent, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), carbon black materials such as acetylene black, Ketjen black (registered trademark), and the like can be used.
The binder plays a role of binding the active material particles, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin, and polyacrylic acid. Acids and the like can be used.

なお、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。
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.
Specifically, as the solvent, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used. In addition, activated carbon can be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

(b)負極
負極には、金属リチウムやリチウム合金等、あるいは、リチウムイオンを吸蔵及び脱離できる負極活物質に、結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布し、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを使用する。
(B) Negative electrode The negative electrode is a negative electrode mixture made into a paste by mixing a binder with a negative electrode active material that can occlude and desorb lithium ions, such as metallic lithium or lithium alloy, and adding an appropriate solvent. Is applied to the surface of a metal leaf current collector such as copper, 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を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、PVDF等の含フッ素樹脂等を用いることができ、これらの活物質及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。 As the negative electrode active material, for example, an organic compound fired body such as natural graphite, artificial graphite, or phenol resin, or a powdery body of a carbon substance such as coke can be used. In this case, as the negative electrode binder, a fluororesin such as PVDF can be used as in the positive electrode, and as the 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.

(c)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、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
(C) Separator A separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode.
The separator separates the positive electrode and the negative electrode and retains an electrolyte, and a thin film such as polyethylene or polypropylene, which has a large number of fine pores, can be used.

(d)非水系電解液
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
使用す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。
(D) 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 used 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. One selected from 2-methyl tetrahydrofuran, ether compounds such as dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethylmethyl sulfone and butane sulton, phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate, etc., alone or in admixture of two or more. Can be used.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO等、及びそれらの複合塩を用いることができる。
さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤及び難燃剤等を含んでいてもよい。
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.
Further, the non-aqueous electrolyte solution may contain a radical scavenger, a surfactant, a flame retardant and the like.

(e)電池の形状、構成
以上、説明した正極、負極、セパレータ及び非水系電解液で構成される本発明の非水系電解質二次電池の形状は、円筒型、積層型等、種々のものとすることができる。
いずれの形状を採る場合であっても、正極及び負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通じる正極端子との間、及び、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し、電池ケースに密閉して、非水系電解質二次電池を完成させる。
(E) Battery shape and configuration The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, which is composed of the positive electrode, the negative electrode, the separator and the non-aqueous electrolyte solution described above, may be various, such as a cylindrical type and a laminated type. can do.
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 obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolyte solution to communicate with the positive electrode current collector and the outside. A non-aqueous electrolyte secondary battery is completed by connecting between the positive electrode terminal and the negative electrode current collector and the negative electrode terminal leading to the outside using a current collecting lead or the like and sealing the battery case. ..

(f)特性
本発明の正極活物質を用いた非水系電解質二次電池は、高容量で高出力となる。
特に、より好ましい形態で得られた本発明による正極活物質を用い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、165mAh/g以上の高い初期放電容量と低い正極抵抗が得られ、さらに高容量で高出力である。また、熱安定性が高く、安全性においても優れているといえる。
(F) Characteristics The non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present invention has a high capacity and a high output.
In particular, the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material according to the present invention obtained in a more preferable form has a high initial discharge capacity of 165 mAh / g or more and a low initial discharge capacity when used for the positive electrode of a 2032 type coin battery, for example. Positive electrode resistance is obtained, and the capacity is high and the output is high. In addition, it can be said that it has high thermal stability and is excellent in safety.

なお、本発明における正極抵抗の測定方法を例示すれば、次のようになる。
電気化学的評価手法として一般的な交流インピーダンス法にて電池反応の周波数依存性について測定を行うと、溶液抵抗、負極抵抗と負極容量、及び正極抵抗と正極容量に基づくナイキスト線図が図1のように得られる。
電極における電池反応は、電荷移動に伴う抵抗成分と電気二重層による容量成分とからなり、これらを電気回路で表すと抵抗と容量の並列回路となり、電池全体としては溶液抵抗と負極、正極の並列回路を直列に接続した等価回路で表される。
An example of the method for measuring the positive electrode resistance in the present invention is as follows.
When the frequency dependence of the battery reaction is measured by the AC impedance method, which is a general electrochemical evaluation method, the Nyquist diagram based on the solution resistance, the negative electrode resistance and the negative electrode capacity, and the positive electrode resistance and the positive electrode capacity is shown in FIG. Obtained like this.
The battery reaction at the electrode consists of a resistance component due to charge transfer and a capacitance component due to the electric double layer. When these are represented by an electric circuit, it is a parallel circuit of resistance and capacitance, and the battery as a whole is a solution resistance, a negative electrode, and a positive electrode in parallel. It is represented by an equivalent circuit in which circuits are connected in series.

この等価回路を用いて測定したナイキスト線図に対してフィッティング計算を行い、各抵抗成分、容量成分を見積もることができる。
正極抵抗は、得られるナイキスト線図の低周波数側の半円の直径と等しい。
以上のことから、作製される正極について、交流インピーダンス測定を行い、得られたナイキスト線図に対し等価回路でフィッティング計算することで、正極抵抗を見積もることができる。
Fitting calculation can be performed on the Nyquist diagram measured using this equivalent circuit, and each resistance component and capacitance component can be estimated.
The positive electrode resistance is equal to the diameter of the resulting semicircle on the low frequency side of the Nyquist diagram.
From the above, the positive electrode resistance can be estimated by measuring the AC impedance of the manufactured positive electrode and calculating the fitting with the equivalent circuit to the obtained Nyquist diagram.

本発明により得られた正極活物質を用いた正極を有する二次電池について、その性能(初期放電容量、正極抵抗、サイクル特性)を測定した。
以下、本発明の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。
The performance (initial discharge capacity, positive electrode resistance, cycle characteristics) of the secondary battery having a positive electrode using the positive electrode active material obtained by the present invention was measured.
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

(電池の製造及び評価)
得られた非水系電解質二次電池用正極活物質の評価は、以下のように電池を作製し、充放電容量を測定することで行なった。
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にプレス成形して図2に示す正極1(評価用電極)を作製した。その作製した正極1を真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。そして、この正極1を用いて2032型のコイン型電池B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。
Li金属負極2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、電解液には、1MのLiPF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3:7混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。セパレータ3には膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。また、コイン型電池Bは、ガスケット4とウェーブワッシャー5を有し、正極缶6と負極缶7とでコイン状の電池に組み立てられた。
製造したコイン型電池B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。
(Battery manufacturing and evaluation)
The evaluation of the obtained positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery was performed by preparing a battery as follows and measuring the charge / discharge capacity.
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. The positive electrode 1 (evaluation electrode) shown in the above was produced. The prepared positive electrode 1 was dried in a vacuum dryer at 120 ° C. for 12 hours. Then, using this positive electrode 1, a 2032 type coin-type battery B was produced in a glove box having an Ar atmosphere with a dew point controlled at −80 ° C.
For the Li metal negative electrode 2, a negative electrode sheet in which graphite powder having an average particle size of about 20 μm punched into a disk shape having a diameter of 14 mm and polyvinylidene fluoride was coated on a copper foil was used, and 1 M LiPF 6 was used as the electrolytic solution. A 3: 7 mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) as a supporting electrolyte (manufactured by Toyama Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) was used. A polyethylene porous membrane having a film thickness of 25 μm was used for the separator 3. Further, the coin-type battery B has a gasket 4 and a wave washer 5, and the positive electrode can 6 and the negative electrode can 7 are assembled into a coin-shaped battery.
The initial discharge capacity and positive electrode resistance indicating the performance of the manufactured coin-type battery B were evaluated as follows.

初期放電容量は、コイン型電池Bを製作してから24時間程度放置し、開回路電圧OCV(OpenCircuit 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。
充放電容量の測定には,マルチチャンネル電圧/電流発生器(株式会社富士通アクセス製)を用いた。
The initial discharge capacity is the cutoff voltage with the current density for the positive electrode set to 0.1 mA / cm 2 after the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) is stabilized by leaving it for about 24 hours after manufacturing the coin-type battery B. 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 was defined as the initial discharge capacity.
A multi-channel voltage / current generator (manufactured by Fujitsu Access Limited) was used to measure the charge / discharge capacity.

正極抵抗は、コイン型電池Bを充電電位4.1Vで充電して、周波数応答アナライザ及びポテンショガルバノスタット(ソーラトロン社製、1255B)を使用して交流インピーダンス法により測定すると、図1に示すナイキストプロットが得られる。
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、及び、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。
The positive electrode resistance is measured by the AC impedance method using a frequency response analyzer and a potato galvanostat (1255B, manufactured by Solartron) after charging the coin-type battery B with a charging potential of 4.1 V. Is obtained.
Since this Nyquist plot is expressed as the sum of solution resistance, negative electrode resistance and its capacitance, and positive electrode resistance and its capacitance, fitting calculation is performed using an equivalent circuit based on this Nyquist plot, and positive electrode resistance is performed. The value of was calculated.

サイクル特性の評価は、サイクル試験後の容量維持率と正極抵抗の増加率により行った。サイクル試験は、初期放電容量測定後、10分間休止し、初期放電容量測定と同様に充放電サイクルを、初期放電容量測定も含めて500サイクル(充放電)繰り返した。500サイクル目の放電容量を測定して、1サイクル目の放電容量(初期放電容量)に対する500サイクル目の放電容量の百分率を容量維持率(%)として求めた。また、500サイクル後の正極抵抗を測定し、サイクル試験前の正極抵抗からの増加率(倍)により評価した。 The evaluation of the cycle characteristics was performed based on the capacity retention rate and the increase rate of the positive electrode resistance after the cycle test. The cycle test was paused for 10 minutes after the initial discharge capacity measurement, and the charge / discharge cycle was repeated 500 cycles (charge / discharge) including the initial discharge capacity measurement in the same manner as the initial discharge capacity measurement. The discharge capacity at the 500th cycle was measured, and the percentage of the discharge capacity at the 500th cycle with respect to the discharge capacity at the first cycle (initial discharge capacity) was determined as the capacity retention rate (%). Further, the positive electrode resistance after 500 cycles was measured and evaluated by the rate of increase (times) from the positive electrode resistance before the cycle test.

なお、本実施例では、複合水酸化物製造、正極活物質及び二次電池の作製には、和光純薬工業株式会社製試薬特級の各試料を使用した。 In this example, each sample of Wako Pure Chemical Industries, Ltd.'s reagent special grade was used for the production of the composite hydroxide, the positive electrode active material, and the secondary battery.

Niを主成分とする酸化物と水酸化リチウムを混合して焼成する公知技術で得られたLi1.025Ni0.91Co0.06Al0.03で表されるリチウムニッケル複合酸化物粒子の粉末を母材とした。
150gの母材に、リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNi、Co及びAlの原子数の合計に対してW量が0.30原子%となるように酸化タングステン(WO)を1.08g添加し、シェーカーミキサー装置(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製TURBULA TypeT2C)を用いて十分に混合し、混合粉末を得た。
Lithium-nickel composite oxidation represented by Li 1.025 Ni 0.91 Co 0.06 Al 0.03 O 2 obtained by a known technique of mixing and firing an oxide containing Ni as a main component and lithium hydroxide. The base material was powder of physical particles.
1.08 g of tungsten oxide (WO 3 ) is added to 150 g of the base material so that the W amount is 0.30 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium nickel composite oxide. Then, the mixture was sufficiently mixed using a shaker mixer device (TURBULA Type T2C manufactured by Willy et Bacoffen (WAB)) to obtain a mixed powder.

得られた混合粉末はSUS製容器に移し、脱炭酸空気でパージした電気炉の中に入れ、500℃に3時間加熱した後、炉冷した。使用した脱炭酸空気の炭酸ガス(CO)量は10ppm以下であった。 The obtained mixed powder was transferred to a SUS container, placed in an electric furnace purged with decarboxylated air, heated to 500 ° C. for 3 hours, and then cooled in the furnace. The amount of carbon dioxide (CO 2 ) in the decarboxylated air used was 10 ppm or less.

最後に目開き38μmの篩にかけ解砕することにより、一次粒子表面にLiW化合物を有する正極活物質を得た。
得られた正極活物質のタングステン含有量をICP法により分析したところ、タングステン含有量はNi、Co及びAlの原子数の合計に対して0.30原子%であることが確認された。
Finally, it was sieved with a mesh opening of 38 μm and crushed to obtain a positive electrode active material having a LiW compound on the surface of the primary particles.
When the tungsten content of the obtained positive electrode active material was analyzed by the ICP method, it was confirmed that the tungsten content was 0.30 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al.

[全リチウム量]
得られた正極活物質1gに純水10mlを加えて1分間攪拌後、固液分離して液中に溶出したLiをICP法により分析することで求めた。全リチウム量は、正極活物質の全量に対して0.09質量%であった。
[Total lithium amount]
It was determined by adding 10 ml of pure water to 1 g of the obtained positive electrode active material, stirring for 1 minute, separating the solid and liquid, and analyzing Li eluted in the liquid by the ICP method. The total amount of lithium was 0.09% by mass with respect to the total amount of the positive electrode active material.

[余剰リチウム量]
得られた正極活物質の余剰リチウムを、正極活物質から溶出してくるLiを滴定することにより評価した。得られた正極活物質1gに純水10mlを加えて1分間攪拌後、ろ過したろ液のpHを測定しながら塩酸を加えていくことにより出現する中和点から溶出するリチウムの化合物状態を分析して余剰リチウム量を評価したところ、余剰リチウム量は、正極活物質の全量に対して0.02質量%であった。
[Amount of surplus lithium]
The surplus lithium of the obtained positive electrode active material was evaluated by titrating Li eluted from the positive electrode active material. Add 10 ml of pure water to 1 g of the obtained positive electrode active material, stir for 1 minute, and then add hydrochloric acid while measuring the pH of the filtered filtrate to analyze the compound state of lithium that elutes from the neutralization point that appears. When the amount of surplus lithium was evaluated, the amount of surplus lithium was 0.02% by mass with respect to the total amount of the positive electrode active material.

[炭酸リチウム中のLi量]
得られた正極活物質の表面に存在する炭酸リチウム量を、炭素硫黄分析装置(LECO社製CS-600)で全炭素元素(C)含有量を測定し、この測定された全炭素元素の量を炭酸リチウム(LiCO)に換算することにより求め、得られた炭酸リチウム量から炭酸リチウム中のLi量を算出した。得られた正極活物質の表面に存在する炭酸リチウム中のLi量は、正極活物質の質量に対して、0.012質量%であった。
[Amount of Li in lithium carbonate]
The amount of lithium carbonate present on the surface of the obtained positive electrode active material was measured by a carbon sulfur analyzer (CS-600 manufactured by LECO) to measure the total carbon element (C) content, and the measured amount of total carbon element. Was calculated by converting to lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), and the amount of Li in lithium carbonate was calculated from the obtained amount of lithium carbonate. The amount of Li in lithium carbonate present on the surface of the obtained positive electrode active material was 0.012% by mass with respect to the mass of the positive electrode active material.

[リチウムとタングステンを含む化合物の形態分析]
得られた正極活物質を、樹脂に埋め込み、断面観察が可能なように加工を行ったものについて、倍率を5000倍としたSEMによる断面観察を行ったところ、一次粒子および一次粒子が凝集して構成された二次粒子からなり、その一次粒子表面にリチウムとタングステンを含む化合物の微粒子が形成されていることが確認され、微粒子の粒子径は20~170nmであった。また、得られた正極活物質を樹脂に埋め込み、透過型電子顕微鏡(TEM)による二次粒子の断面観察が可能な状態とした後、一次粒子の表面付近をTEMにより観察したところ、一次粒子の表面に膜厚2~90nmのリチウムとタングステンを含む化合物の薄膜による被覆が形成され、その化合物はタングステン酸リチウムであることを確認した。
[Morphological analysis of compounds containing lithium and tungsten]
When the obtained positive electrode active material was embedded in a resin and processed so that the cross section could be observed, the cross section was observed by SEM at a magnification of 5000 times, and the primary particles and the primary particles were aggregated. It was confirmed that the particles were composed of secondary particles, and fine particles of a compound containing lithium and tungsten were formed on the surface of the primary particles, and the particle size of the fine particles was 20 to 170 nm. Further, after embedding the obtained positive electrode active material in a resin and making it possible to observe the cross section of the secondary particles with a transmission electron microscope (TEM), the vicinity of the surface of the primary particles was observed by TEM. A thin film of a compound containing lithium and tungsten having a film thickness of 2 to 90 nm was formed on the surface, and it was confirmed that the compound was lithium tungsten.

[電池評価]
得られた正極活物質を使用して作製された正極を有する図2に示すコイン型電池Bの電池特性を評価した。なお、サイクル試験前の正極抵抗は実施例1を「1.00」とした相対値を評価値とした。
初期放電容量は、214mAh/gであった。
以下、実施例及び比較例については、実施例1と変更した物質、条件のみを示す。また、実施例1の初期放電容量、正極抵抗及びサイクル特性の評価値を合わせて表1に示す。
[Battery evaluation]
The battery characteristics of the coin-type battery B shown in FIG. 2, which has a positive electrode manufactured by using the obtained positive electrode active material, were evaluated. As the positive electrode resistance before the cycle test, the relative value of Example 1 as "1.00" was used as the evaluation value.
The initial discharge capacity was 214 mAh / g.
Hereinafter, for Examples and Comparative Examples, only the substances and conditions changed from those of Example 1 are shown. Table 1 also shows the evaluation values of the initial discharge capacity, the positive electrode resistance, and the cycle characteristics of Example 1.

リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNi、Co及びAlの原子数の合計に対してW量が0.15原子%となるように、酸化タングステン(WO)を0.52g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電池特性の評価を行った。
その結果を表1に示す。
Implemented except that 0.52 g of tungsten oxide (WO 3 ) was added so that the W amount was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium nickel composite oxide. The positive electrode active material was obtained and the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.

リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNi、Co及びAlの原子数の合計に対してW量が0.10原子%となるように、酸化タングステン(WO)を0.36g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電池特性の評価を行った。
その結果を表1に示す。
Implemented except that 0.36 g of tungsten oxide (WO 3 ) was added so that the W amount was 0.10 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium nickel composite oxide. The positive electrode active material was obtained and the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.

熱処理温度を650℃としたこと、リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNi、Co及びAlの原子数の合計に対してW量が0.15原子%となるように酸化タングステン(WO)を0.54g添加したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行った。
その結果を表1に示す。
Tungsten oxide (WO 3 ) was set to 0 so that the heat treatment temperature was 650 ° C. and the W amount was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium nickel composite oxide. Except for the addition of .54 g, a positive electrode active material was obtained and the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1で用いた母材をそのまま正極活物質として評価を行った。
その結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
The base material used in Example 1 was evaluated as it was as a positive electrode active material.
The results are shown in Table 1.

(比較例2)
熱処理温度を60℃としたこと、リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNi、Co及びAlの原子数の合計に対してW量が0.15原子%となるように酸化タングステン(WO)を0.54g添加したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに電池特性の評価を行った。
その結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Tungsten oxide (WO 3 ) was 0 so that the heat treatment temperature was 60 ° C. and the W amount was 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium nickel composite oxide. Except for the addition of .54 g, a positive electrode active material was obtained and the battery characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.

(比較例3)
リチウムニッケル複合酸化物に含まれるNi、Co及びAlの原子数の合計に対してW量が0.15原子%となるように、タングステン酸リチウム(LWO:LiWO)を添加したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得るとともに評価を行った。
その結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Except for the addition of lithium tungstate (LWO: Li 2 WO 4 ) so that the amount of W is 0.15 atomic% with respect to the total number of atoms of Ni, Co and Al contained in the lithium nickel composite oxide. Obtained a positive electrode active material and evaluated it in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.

Figure 0007069534000001
Figure 0007069534000001

[評価]
表1から明らかなように、実施例1~4の正極活物質は、本発明に従って製造されたため、比較例に比べて初期放電容量が高く、正極抵抗も低いものとなっており、また、サイクル特性も良好であって、優れた特性を有した電池となっている。
また、図3に本発明の実施例で得られた正極活物質の断面SEM観察結果の一例を示すが、得られた正極活物質は一次粒子及び一次粒子が凝集して構成された二次粒子からなり、一次粒子表面にLiW化合物が形成されていることが確認された。LiW化合物が確認された位置を図3において黒矢印で示す。
[evaluation]
As is clear from Table 1, since the positive electrode active materials of Examples 1 to 4 were produced according to the present invention, the initial discharge capacity was higher, the positive electrode resistance was lower, and the cycle was higher than that of the comparative example. The characteristics are also good, and the battery has excellent characteristics.
Further, FIG. 3 shows an example of cross-sectional SEM observation results of the positive electrode active material obtained in the examples of the present invention. The obtained positive electrode active material is a secondary particle composed of primary particles and primary particles aggregated together. It was confirmed that the LiW compound was formed on the surface of the primary particles. The position where the LiW compound was confirmed is indicated by a black arrow in FIG.

実施例4は、熱処理温度が高かったため、得られた活物質の結晶性が低下したと考えられ、電池特性が実施例1~3と比べるとやや悪化している。 In Example 4, since the heat treatment temperature was high, it is considered that the crystallinity of the obtained active material was lowered, and the battery characteristics were slightly deteriorated as compared with Examples 1 to 3.

対して、比較例1は、一次粒子表面に本発明に係るLiW化合物が形成されていないため、正極抵抗が大幅に高く、高出力化の要求に対応することは困難である。
また、比較例2は、熱処理温度が低いことでリチウム化合物とタングステン化合物の反応が十分でなく、正極活物質の一次粒子表面に均一にタングステン酸リチウムが存在していないことで正極抵抗を低くする効果が小さく、高出力化の要求に対応することは困難である。
また、比較例3は、タングステン酸リチウムを添加したため、リチウムニッケル複合酸化物の一次粒子表面に存在するリチウム化合物とタングステン化合物の反応が十分に起こらず、電池特性が十分に改善されていない。
On the other hand, in Comparative Example 1, since the LiW compound according to the present invention is not formed on the surface of the primary particles, the positive electrode resistance is significantly high, and it is difficult to meet the demand for high output.
Further, in Comparative Example 2, the reaction between the lithium compound and the tungsten compound is not sufficient due to the low heat treatment temperature, and the positive electrode resistance is lowered because lithium tungstate is not uniformly present on the surface of the primary particles of the positive electrode active material. The effect is small, and it is difficult to meet the demand for high output.
Further, in Comparative Example 3, since lithium tungstate was added, the reaction between the lithium compound and the tungsten compound present on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide did not sufficiently occur, and the battery characteristics were not sufficiently improved.

本発明の非水系電解質二次電池は、常に高容量を要求される小型携帯電子機器(ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話端末など)の電源に好適であり、高出力が要求される電気自動車用電池にも好適である。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is suitable as a power source for small portable electronic devices (notebook personal computers, mobile phone terminals, etc.) that always require high capacity, and is a battery for electric vehicles that requires high output. It is also suitable for.

また、本発明の非水系電解質二次電池は、優れた安全性を有し、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける電気自動車用電源として好適である。なお、本発明は、純粋に電気エネルギーで駆動する電気自動車用の電源のみならず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃焼機関と併用するいわゆるハイブリッド車用の電源としても用いることができる。 Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has excellent safety, can be miniaturized and has a high output, and is therefore suitable as a power source for an electric vehicle whose mounting space is restricted. The present invention can be used not only as a power source for an electric vehicle driven by purely electric energy, but also as a power source for a so-called hybrid vehicle used in combination with a combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.

1 正極(評価用電極)
2 Li金属負極
3 セパレータ
4 ガスケット
5 ウェーブワッシャー
6 正極缶
7 負極缶
B コイン型電池
1 Positive electrode (evaluation electrode)
2 Li metal negative electrode 3 separator 4 gasket 5 wave washer 6 positive electrode can 7 negative electrode can B coin type battery

Claims (3)

一般式:LiNi1-x-yCo(ただし、0.00≦x≦0.35、0.00≦y≦0.35、0.95≦z≦1.20、MはMn、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される一次粒子および一次粒子が凝集した二次粒子からなるリチウムニッケル複合酸化物粒子から構成された非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面にタングステンおよびリチウムを含む化合物を有し、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の一次粒子表面に存在する、リチウムを含む全ての化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.05~0.35質量%、タングステンおよびリチウムを含む化合物以外のリチウムを含む化合物に含有されるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.01質量%以上、0.05質量%以下、前記リチウムを含む化合物における炭酸リチウムに含まれるリチウム量が、正極活物質の全量に対して0.03質量%以下であり、
前記正極活物質に含まれるタングステン量が、タングステン酸リチウムであるリチウムおよびタングステンを含む化合物に含まれるタングステン量であり、前記リチウムニッケル複合酸化物粒子に含まれるNi、Co及びMの原子数の合計に対して0.050.30原子%であ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。
General formula: Li z Ni 1-x-y Co x My O 2 (where 0.00≤x≤0.35, 0.00≤y≤0.35, 0.95≤z≤1.20, M is composed of lithium nickel composite oxide particles composed of primary particles represented by (at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al) and secondary particles in which the primary particles are aggregated. It is a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries.
The lithium nickel composite oxide particles have a compound containing tungsten and lithium on the surface of the primary particles, and have
The amount of lithium contained in all the compounds containing lithium present on the surface of the primary particles of the lithium nickel composite oxide particles is 0.05 to 0.35% by mass with respect to the total amount of the positive electrode active material, and tungsten and lithium. The amount of lithium contained in the lithium-containing compound other than the lithium-containing compound is 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode active material, and is contained in the lithium carbonate in the lithium-containing compound. The amount of lithium is 0.03% by mass or less with respect to the total amount of the positive electrode active material.
The amount of tungsten contained in the positive electrode active material is the amount of tungsten contained in lithium, which is lithium tungstate, and a compound containing tungsten, and the total number of atoms of Ni, Co, and M contained in the lithium nickel composite oxide particles. A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized in that it is 0.05 to 0.30 atomic% with respect to the amount.
前記タングステンおよびリチウムを含む化合物が、タングステン酸リチウムであ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。 The positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the compound containing tungsten and lithium is lithium tungstate. 請求項1又は2に記載の非水系電解質二次電池用正極活物質を含む正極を有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 containing the positive electrode active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 or 2.
JP2020157785A 2020-09-18 2020-09-18 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material Active JP7069534B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020157785A JP7069534B2 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020157785A JP7069534B2 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016013816A Division JP6818225B2 (en) 2016-01-27 2016-01-27 Method for manufacturing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020202193A JP2020202193A (en) 2020-12-17
JP7069534B2 true JP7069534B2 (en) 2022-05-18

Family

ID=73743522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020157785A Active JP7069534B2 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7069534B2 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003002661A (en) 2001-06-20 2003-01-08 Seimi Chem Co Ltd Method for producing lithium cobalt composite oxide
WO2012131881A1 (en) 2011-03-28 2012-10-04 住友金属鉱山株式会社 Nickel-manganese composite hydroxide particles, method for producing same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2013026199A (en) 2011-07-26 2013-02-04 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the same
JP2013152866A (en) 2012-01-25 2013-08-08 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Positive electrode active material for nonaqueous electrolytic secondary battery and method of manufacturing the same, and nonaqueous electrolytic secondary battery with the positive electrode active material
JP2015133318A (en) 2013-12-13 2015-07-23 日亜化学工業株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method of producing the same
WO2015129188A1 (en) 2014-02-28 2015-09-03 三洋電機株式会社 Nonaqueous-electrolyte secondary battery
JP2015216105A (en) 2014-04-25 2015-12-03 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use of positive electrode active material
CN105140482A (en) 2015-08-07 2015-12-09 中南大学 Modified lithium-ion battery cathode material and preparation method thereof
WO2015189740A1 (en) 2014-06-10 2015-12-17 Umicore Positive electrode materials having a superior hardness strength

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162361A (en) * 2014-02-27 2015-09-07 株式会社デンソー Equipment operation device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003002661A (en) 2001-06-20 2003-01-08 Seimi Chem Co Ltd Method for producing lithium cobalt composite oxide
WO2012131881A1 (en) 2011-03-28 2012-10-04 住友金属鉱山株式会社 Nickel-manganese composite hydroxide particles, method for producing same, positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2013026199A (en) 2011-07-26 2013-02-04 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the same
JP2013152866A (en) 2012-01-25 2013-08-08 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Positive electrode active material for nonaqueous electrolytic secondary battery and method of manufacturing the same, and nonaqueous electrolytic secondary battery with the positive electrode active material
JP2015133318A (en) 2013-12-13 2015-07-23 日亜化学工業株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method of producing the same
WO2015129188A1 (en) 2014-02-28 2015-09-03 三洋電機株式会社 Nonaqueous-electrolyte secondary battery
JP2015216105A (en) 2014-04-25 2015-12-03 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary batteries, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use of positive electrode active material
WO2015189740A1 (en) 2014-06-10 2015-12-17 Umicore Positive electrode materials having a superior hardness strength
CN105140482A (en) 2015-08-07 2015-12-09 中南大学 Modified lithium-ion battery cathode material and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020202193A (en) 2020-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6818225B2 (en) Method for manufacturing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries
US11108043B2 (en) Method for producing positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6777081B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries and non-aqueous electrolyte secondary batteries
JP5035712B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material
JP5822708B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material
US11171326B2 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery using said positive electrode active material
US10784507B2 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery using said positive electrode active material
JP7055587B2 (en) Manufacturing method of positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6978182B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing method, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material
JP2012079464A5 (en)
JP2013152866A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolytic secondary battery and method of manufacturing the same, and nonaqueous electrolytic secondary battery with the positive electrode active material
JP2016111000A5 (en)
JP2016110999A5 (en)
JP6724361B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6582750B2 (en) Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2020262264A1 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, method for producing same, and lithium ion secondary battery
WO2016104305A1 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary cell, method for manufacturing said material, and nonaqueous electrolyte secondary cell in which said material is used
WO2016084930A1 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and producing method therefor, and non-aqueous electrolyte secondary battery using said positive electrode active material
WO2016084931A1 (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary cell, method for manufacturing same, and nonaqueous electrolyte secondary cell in which said positive electrode active material is used
JP6730777B2 (en) Positive electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material
JP6848199B2 (en) A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
JP6819859B2 (en) A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.
JP7069534B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material
JP7020101B2 (en) Positive active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method of positive positive active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6919175B2 (en) A method for producing a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode material, and a positive electrode material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201019

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211223

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220417

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7069534

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150