JP7078217B2 - Fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles - Google Patents

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Description

本発明は、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子に関する。さらに詳しくは、本発明は、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子およびその製造方法、当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の原料として用いられるフッ素含有遷移金属酸化物粒子およびその製造方法、当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子の原料として用いられるフッ素含有遷移金属水酸化物粒子、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を含有する非水電解質二次電池用活物質、当該非水電解質二次電池用活物質を含有する非水電解質二次電池用電極、ならびに当該非水電解質二次電池用電極を有する非水電解質二次電池に関する。 The present invention relates to fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles. More specifically, the present invention relates to fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles and a method for producing the same, fluorine-containing transition metal oxide particles used as a raw material for the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, and a method for producing the same. Fluorine-containing transition metal hydroxide particles used as a raw material for fluorine-containing transition metal oxide particles, an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, and the non-aqueous electrolyte secondary. The present invention relates to an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing an active material for a battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery.

リチウム二次電池用活物質には、一般にリチウムとニッケル、マンガン、コバルトなどの遷移金属との複合酸化物粒子が用いられている。より具体的には、正極活物質にはリチウムとニッケル、マンガン、コバルトなどの遷移金属との複合酸化物粒子が用いられ、負極活物質にはリチウムとチタンなどの遷移金属との複合酸化物粒子が用いられている。前記複合酸化物粒子を製造する際には、当該複合酸化物粒子のリチウム源として炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウムなどのリチウム化合物の粒子が用いられ、当該複合酸化物粒子の遷移金属源として遷移金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩などの遷移金属化合物の粒子が用いられている。前記複合酸化物粒子は、一般にリチウム化合物の粒子と遷移金属化合物の粒子との混合物を焼成(熱処理)することによって製造されている(例えば、特許文献1参照)。前記リチウム二次電池用活物質は、氷点下における電池抵抗が低いという性質を有するものであり、例えば、高出力を示すリチウム二次電池に有用である。 As the active material for a lithium secondary battery, composite oxide particles of lithium and a transition metal such as nickel, manganese, and cobalt are generally used. More specifically, composite oxide particles of lithium and a transition metal such as nickel, manganese, and cobalt are used as the positive electrode active material, and composite oxide particles of lithium and a transition metal such as titanium are used as the negative electrode active material. Is used. When producing the composite oxide particles, particles of a lithium compound such as lithium carbonate, lithium hydroxide, and lithium oxide are used as the lithium source of the composite oxide particles, and as a transition metal source of the composite oxide particles. Particles of transition metal compounds such as oxides of transition metals, hydroxides, carbonates and nitrates are used. The composite oxide particles are generally produced by firing (heat treating) a mixture of particles of a lithium compound and particles of a transition metal compound (see, for example, Patent Document 1). The active material for a lithium secondary battery has a property that the battery resistance below the freezing point is low, and is useful for, for example, a lithium secondary battery showing a high output.

しかし、近年、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非電解質二次電池用活物質の開発が待ち望まれている。 However, in recent years, the development of active materials for non-electrolyte secondary batteries having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics has been awaited.

特開2015-118945号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-118945

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質、当該非水電解質二次電池用活物質の原料として有用なフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子およびその製造方法、当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の原料として有用なフッ素含有遷移金属酸化物粒子およびその製造方法、当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子の原料として有用なフッ素含有遷移金属水酸化物粒子、前記非水電解質二次電池用活物質を含有する非水電解質二次電池用電極、ならびに当該非水電解質二次電池用電極を有する非水電解質二次電池を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and is used as a raw material for a non-aqueous electrolyte secondary battery active material having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics, and a raw material for the non-aqueous electrolyte secondary battery active material. Useful fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles and a method for producing the same, fluorine-containing transition metal oxide particles useful as a raw material for the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles and a method for producing the same, fluorine-containing transition metal oxide. A non-aqueous electrolyte secondary battery electrode containing the fluorine-containing transition metal hydroxide particles useful as a raw material for the particles, the active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery, and the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode. An object of the present invention is to provide a water electrolyte secondary battery.

本発明は、
(1) 遷移金属としてCo、NiおよびMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の遷移金属を有するフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物からなる結晶子を有する粒子であって、複数の結晶子の結晶子間の境界にフッ素が存在しており、電子線難透過性領域および当該電子線難透過性領域に対して相対的に電子線を透過しやすい電子線易透過性領域が海-島の状態で当該粒子の切断面において形成されており、前記海状態が電子線難透過性領域であり、前記島状態が電子線易透過性領域であり、電子線易透過性領域が粒子の切断面に占める面積の比率が15~80%であることを特徴とするフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子、
(2) 電子線易透過性領域の平均直径が30~1000nmである前記(1)に記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子、
(3) フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の粒子径が100nm~100μmである前記(1)または(2)に記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子、
(4) 前記(1)~(3)のいずれかに記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を製造する方法であって、遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施すことにより、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子を調製し、当該フッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成することにより、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属酸化物粒子を調製し、遷移金属酸化物粒子として当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子を用い、当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成することを特徴とするフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の製造方法、
(5) 遷移金属としてCo、NiおよびMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の遷移金属を有するフッ素含有遷移金属酸化物粒子を製造する方法であって、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成することを特徴とするフッ素含有遷移金属酸化物粒子の製造方法、
(6) 遷移金属としてCo、NiおよびMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の遷移金属を有するフッ素含有遷移金属水酸化物からなる粒子であって、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在していることを特徴とするフッ素含有遷移金属水酸化物粒子、
(7) 前記(1)~(3)のいずれかに記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を含有することを特徴とする非水電解質二次電池用活物質、
(8) 前記(7)に記載の非水電解質二次電池用活物質を含有することを特徴とする非水電解質二次電池用電極、および
(9) 前記(8)に記載の非水電解質二次電池用電極を有する非水電解質二次電池
に関する。
The present invention
(1) Particles having crystals made of a fluorine-containing lithium composite transition metal oxide having at least one transition metal selected from the group consisting of Co, Ni and Mn as the transition metal, and having a plurality of crystals. Fluorine is present at the boundary between the crystallites, and the electron beam impervious region and the electron beam impervious region that is relatively easy to transmit electron beams with respect to the electron beam impervious region are the sea-islands. The state is formed on the cut surface of the particle, the sea state is the electron beam impervious region, the island state is the electron beam transmissive region, and the electron beam transmissive region is the cut surface of the particle. Fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, characterized in that the ratio of the area to the electron is 15 to 80%.
(2) The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles according to (1) above, wherein the electron beam translucent region has an average diameter of 30 to 1000 nm.
(3) The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles according to (1) or (2) above, wherein the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles have a particle size of 100 nm to 100 μm.
(4) The method for producing a fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particle according to any one of (1) to (3) above, wherein a plurality of transition metal hydroxide particles are treated with fluorine. Fluorine-containing transition metal hydroxide particles having crystallites and fluorine at the boundary between the crystallites are prepared, and the fluorine-containing transition metal hydroxide particles are fired to have a plurality of crystallites. Then, fluorine-containing transition metal oxide particles in which fluorine is present at the boundary between the crystallites are prepared, and the fluorine-containing transition metal oxide particles are used as the transition metal oxide particles to be used with the fluorine-containing transition metal oxide particles. A method for producing fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, which comprises mixing with a lithium compound and firing the obtained mixture.
(5) A method for producing a fluorine-containing transition metal oxide particle having at least one transition metal selected from the group consisting of Co, Ni and Mn as the transition metal , which has a plurality of crystallites. A method for producing fluorine-containing transition metal oxide particles, which comprises firing fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary between crystallites.
(6) A particle made of a fluorine-containing transition metal hydroxide having at least one transition metal selected from the group consisting of Co, Ni and Mn as a transition metal, having a plurality of crystallites, and the crystal thereof. Fluorine-containing transition metal hydroxide particles, characterized by the presence of fluorine at the boundaries between the children,
(7) An active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles according to any one of (1) to (3) above.
(8) The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises the active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the above (7), and (9) the non-aqueous electrolyte according to the above (8). The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery having an electrode for a secondary battery.

本発明によれば、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質、当該非水電解質二次電池用活物質の原料として有用なフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子およびその製造方法、当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の原料として有用なフッ素含有遷移金属酸化物粒子およびその製造方法、当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子の原料として有用なフッ素含有遷移金属水酸化物粒子、前記非水電解質二次電池用活物質を含有する非水電解質二次電池用電極、ならびに当該非水電解質二次電池用電極を有する非水電解質二次電池が提供される。 According to the present invention, a fluorine-containing lithium composite transition metal oxide useful as a raw material for a non-aqueous electrolyte secondary battery active material having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics and a non-aqueous electrolyte secondary battery active material. Particles and method for producing them, fluorine-containing transition metal oxide particles useful as a raw material for the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles and methods for producing the same, fluorine-containing transition metal useful as a raw material for the fluorine-containing transition metal oxide particles. Provided are a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode containing the hydroxide particles, the active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery.

実施例1において、水酸化ニッケルおよびフッ素含有水酸化ニッケルの粉末X線回折の測定結果を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the measurement result of the powder X-ray diffraction of nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide. (a)は実施例1で用いられた水酸化ニッケルの走査型電子顕微鏡写真、(b)は実施例1で得られたフッ素含有水酸化ニッケルの走査型電子顕微鏡写真である。(A) is a scanning electron micrograph of nickel hydroxide used in Example 1, and (b) is a scanning electron micrograph of fluorine-containing nickel hydroxide obtained in Example 1. 実施例1において、水酸化ニッケルおよびフッ素含有水酸化ニッケルのX線光電子分光分析の測定結果を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the measurement result of the X-ray photoelectron spectroscopic analysis of nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide. 実施例1で得られたフッ素含有水酸化ニッケルのオージェ電子分光分析の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the Auger electron spectroscopic analysis of the fluorine-containing nickel hydroxide obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られたフッ素含有酸化ニッケル粒子および酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the powder X-ray diffraction of the fluorine-containing nickel oxide particles and the nickel oxide particles obtained in Example 1. FIG. (a)は酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真、(b)は実施例1で得られたフッ素含有酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真である。(A) is a scanning electron micrograph of the nickel oxide particles, and (b) is a scanning electron micrograph of the fluorine-containing nickel oxide particles obtained in Example 1. 実施例1で得られたフッ素含有酸化ニッケル粒子および酸化ニッケル粒子のX線光電子分析の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the X-ray photoelectron analysis of the fluorine-containing nickel oxide particles and the nickel oxide particles obtained in Example 1. 実施例1で得られたフッ素含有酸化ニッケル粒子のオージェ電子分光分析の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the Auger electron spectroscopic analysis of the fluorine-containing nickel oxide particles obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the powder X-ray diffraction of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles obtained in Example 1. (a)は実施例1で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真、(b)はリチウム複合酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真である。(A) is a scanning electron micrograph of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles obtained in Example 1, and (b) is a scanning electron micrograph of the lithium composite nickel oxide particles. 実施例1で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子のX線光電子分析の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the X-ray photoelectron analysis of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles obtained in Example 1. 実施例1で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子を用いて充電-放電曲線を示すグラフであり、(a)は充電曲線、(b)は放電曲線を示す。It is a graph which shows the charge-discharge curve using the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles obtained in Example 1, (a) shows a charge curve, (b) shows a discharge curve. 実施例1で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子を用いてサイクル特性を調べた結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the cycle characteristic using the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles obtained in Example 1. 実施例6で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の切断面に電子線を照射したときの走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph when the cut surface of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles obtained in Example 6 was irradiated with an electron beam.

本発明の非水電解質二次電池用活物質の原料としてフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が用いられる。前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の原料としてフッ素含有遷移金属酸化物粒子が用いられる。前記フッ素含有遷移金属酸化物粒子の原料としてフッ素含有遷移金属水酸化物粒子が用いられる。また、前記フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の原料として、遷移金属水酸化物粒子が用いられる。 Fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles are used as a raw material for the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. Fluorine-containing transition metal oxide particles are used as a raw material for the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles. Fluorine-containing transition metal hydroxide particles are used as a raw material for the fluorine-containing transition metal oxide particles. Further, transition metal hydroxide particles are used as a raw material for the fluorine-containing transition metal hydroxide particles.

〔遷移金属水酸化物粒子〕
遷移金属水酸化物粒子に用いられる遷移金属としては、例えば、Fe、Co、Ni、Mn、V、Zr、W、Tiなどの遷移金属の水酸化物が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの遷移金属は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。遷移金属のなかでは、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、Co、NiおよびMnが好ましく、NiおよびCoがより好ましく、Niがさらに好ましい。なお、遷移金属水酸化物には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、例えば、Mg、Alなどの典型金属が含まれていてもよい。
[Transition metal hydroxide particles]
Examples of the transition metal used for the transition metal hydroxide particles include transition metal hydroxides such as Fe, Co, Ni, Mn, V, Zr, W, and Ti. It is not limited to only. These transition metals may be used alone or in combination of two or more. Among the transition metals, Co, Ni and Mn are preferable, Ni and Co are more preferable, and Ni is further preferable, from the viewpoint of obtaining an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics. .. The transition metal hydroxide may contain a typical metal such as Mg or Al as long as the object of the present invention is not impaired.

遷移金属水酸化物粒子は、例えば、連続式共沈法、バッチ式共沈法などによって調製することができる。 The transition metal hydroxide particles can be prepared, for example, by a continuous coprecipitation method, a batch coprecipitation method, or the like.

以下においては、遷移金属としてNi、CoおよびMnを含む遷移金属水酸化物粒子を共沈法によって調製する場合の一例について説明するが、本発明は、当該一例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, an example of the case where transition metal hydroxide particles containing Ni, Co and Mn as transition metals are prepared by the coprecipitation method will be described, but the present invention is not limited to this one example.

遷移金属水酸化物粒子は、例えば、Ni塩水溶液、Co塩水溶液、Mn塩水溶液および必要により錯化剤を共存させ、アルカリで中和することにより、Ni、CoおよびMnを含有する遷移金属水酸化物粒子を調製することができる。 The transition metal hydroxide particles contain, for example, Ni, Co and Mn by coexisting with a Ni salt aqueous solution, a Co salt aqueous solution, an Mn salt aqueous solution and, if necessary, a complexing agent, and neutralizing with an alkali. Oxide particles can be prepared.

Ni塩水溶液の溶質であるNi塩としては、例えば、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケル、酢酸ニッケルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのNi塩は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。Co塩水溶液の溶質であるCo塩としては、例えば、硫酸コバルト、硝酸コバルト、塩化コバルトなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのCo塩は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。Mn塩水溶液の溶質であるMn塩としては、例えば、硫酸マンガン、硝酸マンガン、塩化マンガンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのMn塩は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 Examples of the Ni salt which is a solute of the Ni salt aqueous solution include nickel sulfate, nickel nitrate, nickel chloride, nickel acetate and the like, but the present invention is not limited to such examples. These Ni salts may be used alone or in combination of two or more. Examples of the Co salt which is the solute of the Co salt aqueous solution include cobalt sulfate, cobalt nitrate, cobalt chloride, and the like, but the present invention is not limited to these examples. These Co salts may be used alone or in combination of two or more. Examples of the Mn salt which is the solute of the Mn salt aqueous solution include manganese sulfate, manganese nitrate, manganese chloride and the like, but the present invention is not limited to these examples. These Mn salts may be used alone or in combination of two or more.

錯化剤には、水中でNi、CoおよびMnの各イオンと錯体を形成するものが用いられる。錯化剤としては、例えば、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、炭酸アンモニウム、フッ化アンモニウムなどのアンモニウムイオン供給体、ヒドラジン、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三酢酸、ウラシル二酢酸、グリシンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 As the complexing agent, one that forms a complex with each ion of Ni, Co, and Mn in water is used. Examples of the complexing agent include ammonium ion feeders such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium carbonate, and ammonium fluoride, hydrazine, ethylenediamine tetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, uracildiacetic acid, and glycine. , The example is not limited to this.

Ni塩水溶液、Co塩水溶液、Mn塩水溶液および錯化剤の反応は、例えば、10~80℃の反応温度、好ましくは20~60℃の反応温度で行なうことができる。 The reaction of the Ni salt aqueous solution, the Co salt aqueous solution, the Mn salt aqueous solution and the complexing agent can be carried out, for example, at a reaction temperature of 10 to 80 ° C., preferably a reaction temperature of 20 to 60 ° C.

Ni塩水溶液、Co塩水溶液、Mn塩水溶液および必要により錯化剤を共存させた後に、沈殿を促進させる観点から、反応溶液に、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物水溶液、アンモニア水溶液などのアルカリ水溶液を添加する。 Alkaline metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide are added to the reaction solution from the viewpoint of promoting precipitation after the coexistence of a Ni salt aqueous solution, a Co salt aqueous solution, an Mn salt aqueous solution and, if necessary, a complexing agent. Add an alkaline aqueous solution such as an aqueous solution or an aqueous ammonia solution.

以上のようにしてNi塩水溶液、Co塩水溶液、Mn塩水溶液および必要により錯化剤を共存させ、アルカリ水溶液を添加して生成した沈殿物を水洗した後、乾燥させることにより、Ni、CoおよびMnを含む水酸化物粒子を単離することができる。単離されたNi、CoおよびMnを含む水酸化物粒子は、例えば、粉砕や篩などの分級もしくは両者を併用することによって所定の粒子径を有するNi、CoおよびMnを含む水酸化物粒子を得ることができる。 As described above, a Ni salt aqueous solution, a Co salt aqueous solution, an Mn salt aqueous solution and, if necessary, a complexing agent are allowed to coexist, and the precipitate formed by adding the alkaline aqueous solution is washed with water and then dried to obtain Ni, Co and Hydroxide particles containing Mn can be isolated. The isolated hydroxide particles containing Ni, Co and Mn can be obtained by, for example, classification such as pulverization or sieving, or by using both of them in combination to obtain hydroxide particles containing Ni, Co and Mn having a predetermined particle size. Obtainable.

遷移金属水酸化物粒子の粒子径は、特に限定されないが、通常、100nm~100μm程度であることが好ましい。 The particle size of the transition metal hydroxide particles is not particularly limited, but is usually preferably about 100 nm to 100 μm.

なお、本発明において、各粒子の粒子径は、以下の方法に基づいて測定したときの値である。
[粒子の粒子径の測定方法]
溶媒として水を用い、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置〔マイクロトラック・ベル(株)製、品番:MT3300EXII〕を用いて粒子の粒度分布を測定し、当該粒度分布におけるD50(メジアン径)を当該粒子の粒子径とする。
In the present invention, the particle diameter of each particle is a value measured based on the following method.
[Measurement method of particle size of particles]
Using water as a solvent, measure the particle size distribution of the particles using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device [Microtrac Bell Co., Ltd., product number: MT3300EXII], and D50 (median diameter) in the particle size distribution. Is the particle size of the particle.

〔フッ素含有遷移金属水酸化物粒子〕
フッ素含有遷移金属水酸化物粒子は、フッ素含有遷移金属水酸化物からなる粒子であり、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在していることを特徴とする。
[Fluorine-containing transition metal hydroxide particles]
The fluorine-containing transition metal hydroxide particles are particles made of a fluorine-containing transition metal hydroxide, have a plurality of crystallites, and are characterized by the presence of fluorine at the boundary between the crystallites.

本発明においては、結晶子間の境界にフッ素が存在しているフッ素含有遷移金属水酸化物粒子が用いられている点に1つの大きな特徴がある。結晶子間の境界にフッ素が存在しているフッ素含有遷移金属水酸化物粒子を用いて非水電解質二次電池用活物質を調製した場合、当該非水電解質二次電池用活物質は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れる。 In the present invention, one major feature is that fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary between crystallites are used. When a non-aqueous electrolyte secondary battery active material is prepared using fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary between crystals, the active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery is filled. It has a large discharge capacity and excellent cycle characteristics.

結晶子の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子は、例えば、遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施すことにより、調製することができる。 Fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary of the crystallite can be prepared, for example, by subjecting the transition metal hydroxide particles to fluorine treatment.

遷移金属水酸化物粒子のフッ素処理は、乾式法または湿式法によって行なうことができる。 Fluorine treatment of the transition metal hydroxide particles can be performed by a dry method or a wet method.

乾式法では、気体のフッ素化剤を用いて気相で遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施す。湿式法では、液体のフッ素化剤またはフッ素化剤溶液を用いて液相で遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施す。これらの方法のなかでは、操作が簡便であることから、乾式法が好ましい。 In the dry method, transition metal hydroxide particles are treated with fluorine in the gas phase using a gaseous fluorinating agent. In the wet method, transition metal hydroxide particles are treated with fluorine in a liquid phase using a liquid fluorinating agent or a fluorinating agent solution. Among these methods, the dry method is preferable because the operation is simple.

フッ素化剤としては、例えば、フッ素(F2)、三フッ化窒素、三フッ化塩素、三フッ化臭素、五フッ化臭素、七フッ化臭素、二フッ化カルボニルなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのフッ素化剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。フッ素化剤のなかでは、取り扱いやすさの観点から、フッ素、三フッ化窒素、三フッ化塩素、三フッ化臭素、五フッ化臭素および七フッ化臭素が好ましく、フッ素、三フッ化窒素および三フッ化塩素がより好ましい。また、必要に応じてフッ素化剤を窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、キセノンガスなどの不活性ガス、四フッ化炭素などのパーフルオロ炭素化合物ガスなどの希釈ガスで希釈してもよい。乾式法によって遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施す場合、フッ素化剤として、例えば、フッ素ガス、三フッ化窒素ガス、三フッ化塩素ガスなどのフッ素化剤ガスを用いることが好ましい。 Examples of the fluorinating agent include fluorine (F 2 ), nitrogen trifluoride, chlorine trifluoride, bromine trifluoride, bromine pentafluoride, bromine heptafluoride, and carbonyl difluoride. The invention is not limited to such embodiments. These fluorinating agents may be used alone or in combination of two or more. Among the fluorinating agents, fluorine, nitrogen trifluoride, chlorine trifluoride, bromine trifluoride, bromine pentafluoride and bromine heptafluoride are preferable from the viewpoint of ease of handling, and fluorine, nitrogen trifluoride and bromine trifluoride are preferable. Chlorine trifluoride is more preferred. If necessary, the fluorinating agent may be diluted with an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, neon gas, argon gas or xenone gas, or a diluting gas such as a perfluorocarbon compound gas such as carbon tetrafluoride. .. When the transition metal hydroxide particles are treated with fluorine by a dry method, it is preferable to use a fluorinating agent gas such as fluorine gas, nitrogen trifluoride gas, or chlorine trifluoride gas as the fluorinating agent.

以下においては、乾式法によって遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施す場合について説明する。 In the following, a case where the transition metal hydroxide particles are treated with fluorine by a dry method will be described.

乾式法によって遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施す場合、遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させることにより、遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施すことができる。遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させる方法としては、例えば、フッ素化剤ガスの閉鎖雰囲気中に遷移金属水酸化物粒子を存在させることにより、遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させる方法(以下、バッチ法という)、遷移金属水酸化物粒子にフッ素化剤ガスを供給することにより、遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させる方法(フロー法)などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの方法のなかでは、安全性などの観点から、バッチ法が好ましい。 When the transition metal hydroxide particles are treated with fluorine by a dry method, the transition metal hydroxide particles can be treated with fluorine by contacting the transition metal hydroxide particles with a fluorinating agent gas. As a method of bringing the transition metal hydroxide particles into contact with the fluorinating agent gas, for example, the transition metal hydroxide particles are fluorinated by allowing the transition metal hydroxide particles to exist in the closed atmosphere of the fluorinating agent gas. A method of contacting with an agent gas (hereinafter referred to as a batch method), a method of contacting a transition metal hydroxide particle with a fluorinating agent gas by supplying a fluorinating agent gas to the transition metal hydroxide particles (flow method). However, the present invention is not limited to such an example. Among these methods, the batch method is preferable from the viewpoint of safety and the like.

バッチ法によって遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施す場合、例えば、圧力が0.1~10kPaであり、温度が0~60℃であるフッ素化剤ガスの雰囲気中で遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させることにより、遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施すことができる。 When the transition metal hydroxide particles are treated with fluorine by the batch method, for example, the transition metal hydroxide particles are in the atmosphere of a fluorinating agent gas having a pressure of 0.1 to 10 kPa and a temperature of 0 to 60 ° C. The transition metal hydroxide particles can be treated with fluorine by contacting with the fluorinating agent gas.

遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させる際のフッ素化剤ガスの圧力は、遷移金属水酸化物粒子のフッ素処理の効率を高める観点から、好ましくは0.1kPa以上、より好ましくは0.3kPa以上、さらに好ましくは0.5kPa以上、さらに一層好ましくは1kPa以上であり、安全性を高めるとともに過剰なフッ素処理を抑制する観点から、好ましくは10kPa以下、より好ましくは5kPa以下、さらに好ましくは3kPa以下である。 The pressure of the fluorinating agent gas when the transition metal hydroxide particles are brought into contact with the fluorinating agent gas is preferably 0.1 kPa or more, more preferably 0.1 kPa or more, from the viewpoint of increasing the efficiency of the fluorine treatment of the transition metal hydroxide particles. It is 0.3 kPa or more, more preferably 0.5 kPa or more, still more preferably 1 kPa or more, and is preferably 10 kPa or less, more preferably 5 kPa or less, still more preferably, from the viewpoint of enhancing safety and suppressing excessive fluorine treatment. Is 3 kPa or less.

遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させる際のフッ素化剤ガスの温度は、遷移金属水酸化物粒子のフッ素処理の効率を高める観点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは10℃以上、さらに好ましくは20℃以上であり、安全性を高める観点および過剰なフッ素処理を抑制する観点から、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、さらに好ましくは40℃以下である。したがって、本発明においては、遷移金属水酸化物粒子のフッ素処理は、室温で行なうことができることから、加熱または冷却のための熱エネルギーを必要としないので、効率よく遷移金属水酸化物粒子のフッ素処理を行なうことができる。 The temperature of the fluorinating agent gas when the transition metal hydroxide particles are brought into contact with the fluorinating agent gas is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 10 from the viewpoint of increasing the efficiency of the fluorine treatment of the transition metal hydroxide particles. The temperature is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower, still more preferably 40 ° C. or lower, from the viewpoint of enhancing safety and suppressing excessive fluorine treatment. Therefore, in the present invention, since the fluorine treatment of the transition metal hydroxide particles can be performed at room temperature, no thermal energy for heating or cooling is required, so that the fluorine of the transition metal hydroxide particles is efficiently used. Processing can be performed.

なお、本発明においては、フッ素化剤としてフッ素ガスを用い、当該フッ素ガスの雰囲気中で遷移金属水酸化物粒子をフッ素ガスと接触させることが、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子を効率よく製造する観点から好ましい。 In the present invention, fluorine gas is used as the fluorinating agent, and the transition metal hydroxide particles are brought into contact with the fluorine gas in the atmosphere of the fluorine gas to efficiently produce the fluorine-containing transition metal hydroxide particles. It is preferable from the viewpoint of

遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させる時間は、遷移金属水酸化物粒子と接触させるフッ素化剤ガスの温度およびその圧力などによって異なるので一概には決定することができない。遷移金属水酸化物粒子をフッ素化剤ガスと接触させる時間は、通常、遷移金属水酸化物粒子にフッ素を十分に付着させるのに要する時間、例えば、0.1~2時間程度である。 The time for contacting the transition metal hydroxide particles with the fluorinating agent gas cannot be unconditionally determined because it varies depending on the temperature of the fluorinating agent gas in contact with the transition metal hydroxide particles and the pressure thereof. The time required for the transition metal hydroxide particles to be brought into contact with the fluorinating agent gas is usually about 0.1 to 2 hours, which is the time required for sufficiently adhering fluorine to the transition metal hydroxide particles.

遷移金属水酸化物粒子のフッ素処理の終点は、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子におけるフッ素の含有率が所定値となるまで行なうことが好ましい。フッ素含有遷移金属水酸化物粒子におけるフッ素の含有率は、フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物との混合物を焼成する際に焼成温度が低くてもリチウムイオンを円滑に移動させることができ、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、前記と同様にフッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物との混合物を焼成する際に焼成温度が低くてもリチウムイオンを円滑に移動させることができ、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。 The end point of the fluorine treatment of the transition metal hydroxide particles is preferably performed until the fluorine content in the fluorine-containing transition metal hydroxide particles reaches a predetermined value. The fluorine content in the fluorine-containing transition metal hydroxide particles allows the lithium ions to move smoothly even when the firing temperature is low when the mixture of the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound is fired. From the viewpoint of obtaining an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics, it is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.2. By mass% or more, lithium ions can be smoothly moved even if the firing temperature is low when firing a mixture of fluorine-containing transition metal oxide particles and a lithium compound in the same manner as described above, and the charge / discharge capacity is large. From the viewpoint of obtaining an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, still more preferably 5% by mass or less.

なお、本発明において、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子におけるフッ素の含有率は、エネルギー分散型特性X線分光分析によって、測定したときの値である。 In the present invention, the fluorine content in the fluorine-containing transition metal hydroxide particles is a value measured by energy-dispersed characteristic X-ray spectroscopy.

以上のようにして遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施すことにより、遷移金属水酸化物粒子を構成している結晶子間の境界にフッ素が入るので、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子を得ることができる。 By applying the fluorine treatment to the transition metal hydroxide particles as described above, fluorine enters the boundary between the crystallites constituting the transition metal hydroxide particles, so that the transition metal hydroxide particles have a plurality of crystallites. Fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary between crystallites can be obtained.

なお、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の結晶子間の境界にフッ素が存在することは、X線回折によってフッ素含有遷移金属水酸化物粒子の結晶の変化が認められないことと、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子をエッチングしながらX線光電子分光分析法によってフッ素のピークを検出することによって確認することができる。フッ素含有遷移金属水酸化物粒子を走査型電子顕微鏡で観察したとき、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の結晶子およびその境界を観察することができる。フッ素は、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の結晶子およびその境界のうちフッ素含有遷移金属水酸化物粒子の結晶子間の境界に入ることから、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子をエッチングしながらX線光電子分光分析法によってフッ素のピークが検出されるかどうかを調べることにより、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の結晶子間の境界のどの程度の深さにまでフッ素が存在しているかどうかを確認することができる。 The presence of fluorine at the boundary between the crystallites of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles means that the crystals of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles are not changed by X-ray diffraction, and that the fluorine-containing transition is observed. It can be confirmed by detecting the peak of fluorine by X-ray photoelectron spectroscopic analysis while etching the metal hydroxide particles. When the fluorine-containing transition metal hydroxide particles are observed with a scanning electron microscope, the crystallites of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles and their boundaries can be observed. Since fluorine enters the boundary between the crystallites of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles and the crystallites of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles among the boundaries thereof, while etching the fluorine-containing transition metal hydroxide particles. By investigating whether the peak of fluorine is detected by X-ray photoelectron spectroscopic analysis, how deep is the fluorine present at the boundary between the crystallites of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles? Can be confirmed.

〔フッ素含有遷移金属酸化物粒子〕
フッ素含有遷移金属酸化物粒子は、フッ素含有遷移金属酸化物からなる粒子であり、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在している。
[Fluorine-containing transition metal oxide particles]
The fluorine-containing transition metal oxide particles are particles made of a fluorine-containing transition metal oxide, have a plurality of crystallites, and fluorine is present at the boundary between the crystallites.

フッ素含有遷移金属酸化物粒子は、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成することによって調製することができる。 Fluorine-containing transition metal oxide particles can be prepared by firing fluorine-containing transition metal hydroxide particles having a plurality of crystallites and having fluorine at the boundary between the crystallites.

前記フッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成する際の焼成温度は、フッ素含有遷移金属酸化物粒子を効率よく調製する観点から、好ましくは200℃以上、より好ましくは400℃以上、さらに好ましくは600℃以上、さらに一層好ましくは650℃以上であり、フッ素含有遷移金属酸化物粒子の粗大化を抑制し、高い結晶性を有し、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、好ましくは950℃以下、より好ましくは900℃以下、さらに好ましくは850℃以下である。 The firing temperature at the time of firing the fluorine-containing transition metal hydroxide particles is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher, still more preferably 600, from the viewpoint of efficiently preparing the fluorine-containing transition metal oxide particles. A temperature of ° C. or higher, more preferably 650 ° C. or higher, suppresses coarsening of fluorine-containing transition metal oxide particles, has high crystallinity, and obtains an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics. From the viewpoint, it is preferably 950 ° C. or lower, more preferably 900 ° C. or lower, still more preferably 850 ° C. or lower.

前記フッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成する際の雰囲気は、通常、大気であるが、例えば、純酸素ガス、脱水した乾燥空気、脱二酸化炭素処理が施された乾燥空気などであってもよい。 The atmosphere for firing the fluorine-containing transition metal hydroxide particles is usually the atmosphere, but for example, pure oxygen gas, dehydrated dry air, decarbonized dry air, or the like may be used. good.

前記フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の焼成時間は、焼成温度などによって異なるので一概には決定することができない。前記フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の焼成は、フッ素含有遷移金属酸化物粒子の粗大化を抑制し、高い結晶性を有し、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、結晶子の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子が消滅するまで行なうことが好ましい。前記フッ素含有遷移金属水酸化物粒子の焼成時間は、通常、3~10時間程度である。 The firing time of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles varies depending on the firing temperature and the like, and cannot be unconditionally determined. The firing of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles suppresses the coarsening of the fluorine-containing transition metal oxide particles, and obtains an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having high crystallinity and excellent cycle characteristics. From the viewpoint, it is preferable to carry out until the fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary of the crystallite disappear. The firing time of the fluorine-containing transition metal hydroxide particles is usually about 3 to 10 hours.

以上のようにして前記フッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成することにより、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在しているフッ素含有遷移金属酸化物粒子を得ることができる。 By firing the fluorine-containing transition metal hydroxide particles as described above, fluorine-containing transition metal oxide particles having a plurality of crystallites and having fluorine at the boundary between the crystallites can be obtained. be able to.

なお、フッ素含有遷移金属酸化物粒子の結晶子間の境界にフッ素が存在することは、X線回折によってフッ素含有遷移金属酸化物粒子の結晶の変化が認められないことと、フッ素含有遷移金属酸化物粒子をエッチングしながらX線光電子分光分析法によってフッ素のピークを検出することによって確認することができる。フッ素含有遷移金属酸化物粒子を走査型電子顕微鏡で観察したとき、フッ素含有遷移金属酸化物粒子の結晶子およびその境界を観察することができる。フッ素は、フッ素含有遷移金属酸化物粒子の結晶子およびその境界のうちフッ素含有遷移金属酸化物粒子の結晶子間の境界に入ることから、フッ素含有遷移金属酸化物粒子をエッチングしながらX線光電子分光分析法によってフッ素のピークが検出されるかどうかを調べることにより、フッ素含有遷移金属酸化物粒子の結晶子間の境界のどの程度の深さにまでフッ素が存在しているかどうかを確認することができる。 The presence of fluorine at the boundary between the crystallites of the fluorine-containing transition metal oxide particles means that the crystals of the fluorine-containing transition metal oxide particles are not changed by X-ray diffraction, and that the fluorine-containing transition metal oxide is oxidized. It can be confirmed by detecting the peak of fluorine by X-ray photoelectron spectroscopic analysis while etching the object particles. When the fluorine-containing transition metal oxide particles are observed with a scanning electron microscope, the crystallites of the fluorine-containing transition metal oxide particles and their boundaries can be observed. Since fluorine enters the boundary between the crystallites of the fluorine-containing transition metal oxide particles and the crystallites of the fluorine-containing transition metal oxide particles among the boundaries thereof, X-ray photoelectrons are performed while etching the fluorine-containing transition metal oxide particles. By investigating whether the peak of fluorine is detected by spectroscopic analysis, it is possible to confirm the depth of the boundary between the crystallites of the fluorine-containing transition metal oxide particles. Can be done.

〔フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子〕
フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物からなる粒子であり、電子線難透過性領域および当該電子線難透過性領域に対して相対的に電子線を透過しやすい電子線易透過性領域が海-島の状態で当該粒子の切断面において形成されており、前記海状態が電子線難透過性領域であり、前記島状態が電子線易透過性領域であることを特徴とする。前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、前記構成を有することから、当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を用いることにより、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得ることができる。
[Fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles]
The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles are particles made of a fluorine-containing lithium composite transition metal oxide, and transmit electron beams relatively to the electron beam impervious region and the electron beam impervious region. An easy electron beam permeable region is formed on the cut surface of the particle in a sea-island state, the sea state is an electron beam impervious region, and the island state is an electron beam permeable region. It is characterized by that. Since the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles have the above-mentioned structure, by using the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, the charge / discharge capacity is large and the non-aqueous electrolyte secondary has excellent cycle characteristics. Active materials for batteries can be obtained.

前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、例えば、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在しているフッ素含有遷移金属酸化物粒子を用い、当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成することによって調製することができる。 The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles use, for example, fluorine-containing transition metal oxide particles having a plurality of crystallites and fluorine present at the boundary between the crystallites, and the fluorine-containing transition metal. It can be prepared by mixing the oxide particles and the lithium compound and firing the obtained mixture.

リチウム化合物としては、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウムなどのリチウム塩、酸化リチウムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのリチウム化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。リチウム化合物は、通常、粒子状で用いることができる。リチウム化合物粒子の粒子径は、特に限定されないが、通常、100nm~100μm程度であることが好ましい。 Examples of the lithium compound include lithium salts such as lithium hydroxide, lithium carbonate and lithium nitrate, lithium oxide and the like, but the present invention is not limited to these examples. These lithium compounds may be used alone or in combination of two or more. Lithium compounds can usually be used in the form of particles. The particle size of the lithium compound particles is not particularly limited, but is usually preferably about 100 nm to 100 μm.

前記フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物とを混合する際、両者の比率は、所望の非水電解質二次電池用活物質の組成に応じて適宜決定することが好ましい。前記フッ素含有遷移金属酸化物粒子に含まれている遷移金属の合計量1モルあたりのリチウム化合物の量は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、好ましくは0.5~1.5モル、より好ましくは0.8~1.2モル、さらに好ましくは0.9~1.1モルである。 When the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound are mixed, the ratio of the two is preferably appropriately determined according to the composition of the desired active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. The amount of the lithium compound per mole of the total amount of the transition metal contained in the fluorine-containing transition metal oxide particles has a large charge / discharge capacity, and an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained. From the viewpoint, it is preferably 0.5 to 1.5 mol, more preferably 0.8 to 1.2 mol, and further preferably 0.9 to 1.1 mol.

フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物とを混合する際、均質な組成を有する非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、両者が均一に分散するように混合することが好ましい。 When the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound are mixed, it is preferable to mix them so that they are uniformly dispersed from the viewpoint of obtaining an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a uniform composition.

フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物とを混合した後、得られた混合物を焼成する。前記混合物の焼成する際の雰囲気は、通常、大気であるが、例えば、酸素ガス、脱水した乾燥空気、脱二酸化炭素処理を施した乾燥空気、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスなどであってもよい。 After mixing the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound, the obtained mixture is calcined. The atmosphere at the time of firing the mixture is usually the atmosphere, but for example, oxygen gas, dehydrated dry air, decarbonized dry air, nitrogen gas, an inert gas such as argon gas, or the like. May be.

本発明において、前記フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物とを混合したとき、当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物との間に当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子の表面に存在するフッ素を介在させることができる。したがって、前記フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物粒子との混合物を焼成する際の焼成温度が低くてもリチウムイオンを円滑に移動させることができる。 In the present invention, when the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound are mixed, the fluorine present on the surface of the fluorine-containing transition metal oxide particles between the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound. Can be intervened. Therefore, lithium ions can be smoothly moved even if the firing temperature at the time of firing the mixture of the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound particles is low.

前記混合物の焼成温度は、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子においてリチウムイオンを円滑に移動させ、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用正極活物質粒子を得る観点から、好ましくは600℃以上、より好ましくは650℃以上であり、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の粗大化を抑制し、高い結晶性を有し、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用正極活物質粒子を得る観点から、好ましくは1000℃以下、より好ましくは950℃以下、さらに好ましくは850℃以下、さらに一層好ましくは750℃以下である。 The firing temperature of the mixture is a viewpoint of obtaining positive electrode active material particles for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics by smoothly moving lithium ions in fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles. Therefore, it is preferably 600 ° C. or higher, more preferably 650 ° C. or higher, suppresses coarsening of fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, has high crystallinity, has a large charge / discharge capacity, and has excellent cycle characteristics. From the viewpoint of obtaining positive electrode active material particles for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the temperature is preferably 1000 ° C. or lower, more preferably 950 ° C. or lower, still more preferably 850 ° C. or lower, and even more preferably 750 ° C. or lower.

前記混合物の焼成時間は、前記混合物の焼成温度などによって異なるので一概には決定することができない。前記混合物の焼成の終点は、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の粗大化を抑制し、高い結晶性を有し、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が十分に形成されるまで行なうことが好ましい。前記混合物の焼成時間は、通常、10~40時間程度であることが好ましく、15~35時間程度であることがより好ましい。 The firing time of the mixture varies depending on the firing temperature of the mixture and the like, and cannot be unconditionally determined. The end point of firing of the mixture is the activity for non-aqueous electrolyte secondary batteries, which suppresses the coarsening of fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, has high crystallinity, has a large charge / discharge capacity, and has excellent cycle characteristics. From the viewpoint of obtaining a substance, it is preferable to carry out until the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles are sufficiently formed. The firing time of the mixture is usually preferably about 10 to 40 hours, more preferably about 15 to 35 hours.

前記フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物粒子との混合物を焼成したとき、当該混合物に含まれているフッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物粒子とが反応することにより、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が形成される。 When the mixture of the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound particles is fired, the fluorine-containing transition metal oxide particles contained in the mixture react with the lithium compound particles, whereby the fluorine-containing lithium composite transition occurs. Metal oxide particles are formed.

以上のようにして前記混合物を焼成することにより、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を得ることができる。前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在していることから、前記フッ素含有遷移金属酸化物粒子に含まれるリチウムイオンが当該フッ素を介して円滑に移動するので、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れている。したがって、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、非水電解質二次電池用活物質に好適に使用することができる。 By calcining the mixture as described above, fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles can be obtained. Since the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles have a plurality of crystallites and fluorine is present at the boundary between the crystallites, the lithium ions contained in the fluorine-containing transition metal oxide particles are present. Since it moves smoothly through the fluorine, it has a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics. Therefore, the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles can be suitably used as an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が生成されていることは、オージェ電子分光分析法により、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子からリチウムが検出されることによって確認することができる。また、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子における遷移元素の原子比は、例えば、ICP発光分光分析法などの金属元素分析方法によって求めることができる。 It can be confirmed that the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles are produced by detecting lithium from the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles by Auger electron spectroscopy. Further, the atomic ratio of the transition element in the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles can be obtained by, for example, a metal element analysis method such as ICP emission spectroscopic analysis method.

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の粒子径は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を得る観点から、100nm~100μmであることが好ましい。 The particle size of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is preferably 100 nm to 100 μm from the viewpoint of obtaining fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics.

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子には、電子線難透過性領域および当該電子線難透過性領域に対して相対的に電子線を透過しやすい電子線易透過性領域が海-島の状態で当該粒子の切断面において形成されており、前記海状態が電子線難透過性領域であり、前記島状態が電子線易透過性領域であることから、当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を用いることにより、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得ることができる。 The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles have a sea-island state in which the electron beam impervious region and the electron beam transmissive region relatively easily transmit the electron beam with respect to the electron beam impervious region. Since the sea state is the electron beam impervious region and the island state is the electron beam transmissive region, the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles are formed on the cut surface of the particles. By using the above, it is possible to obtain an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics.

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面において、電子線難透過性領域および当該電子線難透過性領域に対して相対的に電子線を透過しやすい電子線易透過性領域が海-島の状態で当該粒子の切断面において形成されていることは、以下の方法によって確認することができる。 On the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, the electron beam impervious region and the electron beam transmissive region that easily transmits the electron beam relative to the electron beam impervious region are sea-islands. It can be confirmed by the following method that the particles are formed on the cut surface of the particles in the above state.

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に加速電圧1kVの電子線を照射しているときに当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面を走査型電子顕微鏡で観察すると、暗部領域と当該暗部領域に隣接する明部領域とが観察される。しかし、観察された暗部領域および明部領域だけでは、前記暗部領域および前記明部領域を具体的に定量的に特定することができない。 When the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV, the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is observed with a scanning electron microscope. And the bright region adjacent to the dark region are observed. However, the dark region and the bright region cannot be specifically and quantitatively specified only by the observed dark region and bright region.

そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、前記暗部領域におけるアースに流れる電流値(透過電流値)および前記明部領域におけるアースに流れる電流値(透過電流値)が相違しており、前記暗部領域に流れる透過電流値が前記明部領域に流れる透過電流値よりも大きいことが判明した。その例を示すと、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に加速電圧1kVの電子線を照射しているとき、照射開始後60秒時点での暗部領域に流れる透過電流値が130pAであり、当該暗部領域に隣接する明部領域に流れる透過電流値が120pAであること、暗部領域に流れる透過電流値が80pAであり、当該暗部領域に隣接する明部領域に流れる透過電流値が70pAであること、暗部領域に流れる透過電流値が126pAであり、当該暗部領域に隣接する明部領域に流れる透過電流値が116pAであること、および暗部領域に流れる透過電流値が130pAであり、当該暗部領域に隣接する明部領域に流れる透過電流値が127pAであることが確認されている。また、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面において、前記暗部領域が島状に存在し、前記明部領域が海状に存在している。これらのことから、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面には、電子線難透過性領域および当該電子線難透過性領域に対して相対的に電子線を透過しやすい電子線易透過性領域が海-島の状態で当該粒子の切断面において形成されており、前記海状態が電子線難透過性領域であり、前記島状態が電子線易透過性領域である。 Therefore, as a result of diligent research, the present inventors have different current values (transmitted current values) flowing to the ground in the dark region and different current values (transmitted current values) flowing to the ground in the bright regions. It was found that the transmitted current value flowing in the dark region is larger than the transmitted current value flowing in the bright region. As an example, when the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV, the transmission current value flowing in the dark region 60 seconds after the start of irradiation is 130 pA. Yes, the transmitted current value flowing in the bright region adjacent to the dark region is 120 pA, the transmitted current value flowing in the dark region is 80 pA, and the transmitted current value flowing in the bright region adjacent to the dark region is 70 pA. The transmitted current value flowing in the dark region is 126 pA, the transmitted current value flowing in the bright region adjacent to the dark region is 116 pA, and the transmitted current value flowing in the dark region is 130 pA. It has been confirmed that the transmission current value flowing in the bright region adjacent to the dark region is 127 pA. Further, on the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, the dark region exists in an island shape and the bright region exists in a sea shape. From these facts, on the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, the electron beam is easily transmitted through the electron beam impervious region and the electron beam impervious region relatively easily. The sex region is formed on the cut surface of the particles in the sea-island state, the sea state is the electron beam impervious region, and the island state is the electron beam transmissive region.

したがって、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に電子線難透過性領域および当該電子線難透過性領域に対して相対的に電子線を透過しやすい電子線易透過性領域が海-島の状態で形成されており、前記海状態が電子線難透過性領域であり、前記島状態が電子線易透過性領域であるとき、当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れているものと認められる。 Therefore, on the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, the electron beam impervious region and the electron beam impervious region that is relatively easy to transmit electron beams with respect to the electron beam impervious region are sea-. The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles are charged and discharged when they are formed in an island state, the sea state is an electron beam impervious region, and the island state is an electron beam transmissive region. It is recognized that it has a large capacity and excellent cycle characteristics.

電子線易透過性領域と当該電子線易透過性領域に隣接する電子線難透過性領域との電子線の透過電流値の差は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を得る観点から、3~15pAであることが好ましい。前記電子線易透過性領域における透過電流値および前記電子線難透過性領域における透過電流値は、電界放射型走査型電子顕微鏡〔ZEISS社製、商品名:Ultra plus〕を用い、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に加速電圧1kVの電子線を照射することによって測定したときの値である。 The difference in the transmission current value of the electron beam between the electron beam easily transmissive region and the electron beam impervious region adjacent to the electron beam transmissive region is a fluorine-containing lithium composite having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics. From the viewpoint of obtaining transition metal oxide particles, it is preferably 3 to 15 pA. The transmission current value in the electron beam transmissive region and the transmission current value in the electron beam impervious region were determined by using an electric field radiation scanning electron microscope [manufactured by ZEISS, trade name: Ultra plus], and a fluorine-containing lithium composite. It is a value measured by irradiating the cut surface of the transition metal oxide particles with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV.

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に占める電子線易透過性領域の面積の比率は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を得る観点から、15~80%であることが好ましい。フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に占める電子線易透過性領域の面積の比率は、電界放射型走査型電子顕微鏡〔ZEISS社製、商品名:Ultra plus〕を用いて加速電圧1kVで測定した反射電子像を、閾値を50%として暗部と明部の面積をピクセル数に
よって求め、暗部と明部の面積の合計を分母として、暗部の面積を分子として、10個の粒子について算出したときの平均値である。
The ratio of the area of the electron beam permeable region to the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is from the viewpoint of obtaining fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics. , 15-80% is preferable. The ratio of the area of the electron beam permeable region to the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is an acceleration voltage of 1 kV using an electric field radiation type scanning electron microscope [manufactured by ZEISS, trade name: Ultra plus]. The reflected electron image measured in 1 is calculated for 10 particles with the threshold value set to 50% and the areas of dark and bright areas calculated by the number of pixels, with the total area of dark and bright areas as the denominator and the area of dark areas as the numerator. It is the average value when it is done.

また、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の電子線易透過性領域の平均直径は、サイクル特性に優れたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を得る観点から、30~1000nmであることが好ましい。 Further, the average diameter of the electron beam permeable region of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is preferably 30 to 1000 nm from the viewpoint of obtaining fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles having excellent cycle characteristics. ..

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の電子線易透過性領域の平均直径は、電界放射型走査型電子顕微鏡〔ZEISS社製、商品名:Ultra plus〕を用い、加速電圧1kVで測定した二次電子像から、島状態の電子線易透過性領域10カ所を任意に選択し、選択された各領域における短辺と長辺との和を2で除した値の前記10カ所における平均値である。 The average diameter of the electron beam permeable region of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles was measured at an acceleration voltage of 1 kV using an electric field radiation scanning electron microscope [manufactured by ZEISS, trade name: Ultra plus]. From the electron image, 10 electron beam permeable regions in the island state are arbitrarily selected, and the sum of the short side and the long side in each selected region is divided by 2, which is the average value in the 10 locations. ..

好適なフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子としては、例えば、リチウム複合遷移金属酸化物が式(I):
Li2 (I)
(式中、MはCo、Ni、Mn、V、Fe、Zr、WおよびTiからなる群より選ばれた少なくとも1種の原子であり、xは0.2≦x≦1.25を満足する数を示し、yは0.3≦y≦1.25を満足する数を示す)
で表わされる組成を有するフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子などが挙げられる。
As suitable fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, for example, lithium composite transition metal oxide is represented by the formula (I) :.
Li x My O 2 ( I)
(In the formula, M is at least one atom selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, V, Fe, Zr, W and Ti, and x satisfies 0.2 ≦ x ≦ 1.25. Indicates a number, where y indicates a number satisfying 0.3 ≦ y ≦ 1.25)
Examples thereof include fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles having a composition represented by.

式(I)において、Mは、Co、Ni、Mn、V、Fe、Zr、WおよびTiからなる群より選ばれた少なくとも1種の原子である。これらの原子は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらの原子のなかでは、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れた非水電解質二次電池用活物質を得る観点から、Co、NiおよびMnが好ましく、NiおよびCoがより好ましく、Niがさらに好ましい。なお、遷移金属水酸化物には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、例えば、Mg、Alなどの典型金属が含まれていてもよい。 In formula (I), M is at least one atom selected from the group consisting of Co, Ni, Mn, V, Fe, Zr, W and Ti. These atoms may be used alone or in combination of two or more. Among these atoms, Co, Ni and Mn are preferable, Ni and Co are more preferable, and Ni is further, from the viewpoint of obtaining an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics. preferable. The transition metal hydroxide may contain a typical metal such as Mg or Al as long as the object of the present invention is not impaired.

式(I)において、xは、0.2~1.25の数である。xは、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の結晶構造を安定に維持する観点から、0.2以上の数、好ましくは0.4以上の数であり、単位質量または単位体積あたりのリチウム原子の収蔵量を向上させる観点から、1.25以下の数、好ましくは1.0以下の数である。 In formula (I), x is a number from 0.2 to 1.25. x is a number of 0.2 or more, preferably 0.4 or more, from the viewpoint of stably maintaining the crystal structure of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, and is a lithium atom per unit mass or unit volume. From the viewpoint of improving the storage amount of 1.25 or less, the number is preferably 1.0 or less.

式(I)において、yは、0.3~1.25の数である。yは、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の結晶構造を安定に維持する観点から、0.3以上の数であり、単位質量または単位体積あたりのリチウム原子の収蔵量を向上させる観点から、1.25以下の数、好ましくは1.0以下の数である。 In formula (I), y is a number from 0.3 to 1.25. y is a number of 0.3 or more from the viewpoint of stably maintaining the crystal structure of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, and from the viewpoint of improving the storage amount of lithium atoms per unit mass or unit volume. The number is 1.25 or less, preferably 1.0 or less.

式(I)で表されるリチウム複合遷移金属酸化物のなかでは、電気化学的安定性を高める観点から、式(Ia):
Lixy2 (Ia)
(式中、M、xおよびyは前記と同じ)
で表される組成を有するリチウム複合遷移金属酸化物が好ましく、LiMO2(Mは前記と同じ)、LiM24(Mは前記と同じ)、Li2MO3(Mは前記と同じ)およびLi4512(Mは前記と同じ)がより好ましい。
Among the lithium composite transition metal oxides represented by the formula (I), the formula (Ia): from the viewpoint of enhancing the electrochemical stability.
Li x My O 2 ( Ia)
(In the formula, M, x and y are the same as above)
Lithium composite transition metal oxides having the composition represented by are preferred, LiMO 2 (M is the same as above), LiM 2 O 4 (M is the same as above), Li 2 MO 3 (M is the same as above) and Li 4 M 5 O 12 (M is the same as above) is more preferred.

なお、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が所望の粒子径を有さない場合には、必要により、当該フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子に粉砕、分級などを施すことが好ましい。 When the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles do not have a desired particle size, it is preferable to pulverize or classify the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, if necessary.

フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の粒子径は、電極作製時の操作性を向上させる観点および電気化学的反応場を増大させ、電極密度を高める観点から、好ましくは100nm~100μm、より好ましくは1~50μm、さらに好ましくは3~30μm、さらに一層好ましくは4~10μmである。 The particle size of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles is preferably 100 nm to 100 μm, more preferably 100 nm to 100 μm, from the viewpoint of improving operability during electrode fabrication and increasing the electrochemical reaction field and increasing the electrode density. It is 1 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm, and even more preferably 4 to 10 μm.

〔非水電解質二次電池用活物質〕
本発明の非水電解質二次電池用活物質は、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を含有することを特徴とする。本発明の非水電解質二次電池用活物質は、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を含有することから、充放電操作の際にリチウムイオンを円滑に移動させることができ、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れている。
[Active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
The active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized by containing the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles. Since the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, lithium ions can be smoothly moved during the charge / discharge operation, and the charge / discharge capacity can be increased. Is large and has excellent cycle characteristics.

活物質には、正極活物質および負極活物質があるが、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、いずれの活物質にも好適に用いることができる。これらのなかでも、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、正極活物質に好適に用いることができる。 The active material includes a positive electrode active material and a negative electrode active material, and the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles can be suitably used for any of the active materials. Among these, the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles can be suitably used as a positive electrode active material.

本発明の非水電解質二次電池用活物質における前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の含有率は、非水電解質二次電池の種類などによって異なるので一概に決定することができないことから、目的とする非水電解質二次電池などに応じて適宜決定することが好ましい。本発明の非水電解質二次電池用活物質は、前記フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子のみで構成されていてもよく、本発明の目的が阻害されない範囲内で他の活物質用粒子が含まれていてもよい。 Since the content of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles in the active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention varies depending on the type of the non-aqueous electrolyte secondary battery and the like, it cannot be unconditionally determined. It is preferable to make an appropriate determination according to the target non-aqueous electrolyte secondary battery or the like. The active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be composed of only the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, and particles for other active materials may be used as long as the object of the present invention is not impaired. It may be included.

〔非水電解質二次電池用電極〕
本発明の非水電解質二次電池用電極は、前記非水電解質二次電池用活物質粒子を含有することを特徴とする。本発明の非水電解質二次電池用活物質は、前記非水電解質二次電池用活物質粒子を含有することから、充放電操作の際にリチウムイオンを円滑に移動させることができ、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れている。
[Electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries]
The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized by containing the active material particles for the non-aqueous electrolyte secondary battery. Since the active material for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains the active material particles for the non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium ions can be smoothly moved during the charge / discharge operation, and the charge / discharge can be performed. It has a large capacity and excellent cycle characteristics.

本発明の非水電解質二次電池用電極は、非水電解質二次電池用正極および非水電解質二次電池用負極のいずれにも用いることができる。 The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be used for both a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

前記非水電解質二次電池用活物質粒子を含有する非水電解質二次電池用正極は、前記非水電解質二次電池用活物質粒子を含有するので、充放電操作の際にリチウムイオンを円滑に移動させることができることから、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れている。 Since the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the active material particles for the non-aqueous electrolyte secondary battery contains the active material particles for the non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium ions can be smoothly charged and discharged. Since it can be moved to, it has a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics.

非水電解質二次電池用正極は、例えば、前記非水電解質二次電池用正極活物質、導電剤および結着剤を混合し、得られたペーストを集電体に塗布し、乾燥させ、必要によりプレスすることによって得ることができる。 For the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a conductive agent and a binder are mixed, and the obtained paste is applied to a current collector, dried and required. Can be obtained by pressing with.

導電剤は、電池内で化学変化を起こさない電子伝導性材料であればよく、特に限定されない。導電剤としては、例えば、鱗片状黒鉛などの天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック;炭素繊維、カーボンナノチューブ、金属繊維などからなる導電性繊維;銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属の粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの導電剤は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を混合して用いてもよい。これらの導電剤のなかでは、アセチレンブラックおよびニッケルが好ましい。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is an electronically conductive material that does not cause a chemical change in the battery. Examples of the conductive agent include natural graphite such as scaly graphite, graphite such as artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon fiber, carbon nanotube, and the like. Conductive fibers made of metal fibers; metal powders such as copper, nickel, aluminum and silver; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, etc. Is not limited to such examples. Each of these conductive agents may be used alone, or two or more kinds may be arbitrarily mixed and used as long as the object of the present invention is not impaired. Among these conductive agents, acetylene black and nickel are preferable.

非水電解質二次電池用正極活物質100質量部あたりの導電剤の量は、特に限定されないが、通常、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは2~5質量部である。 The amount of the conductive agent per 100 parts by mass of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, but is usually preferably 0.5 to 10 parts by mass, and more preferably 2 to 5 parts by mass.

結着剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン-ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-パーフルオロメチルビニルエーテル-テトラフルオロエチレン共重合体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、スチレン-ブタジエンゴムなどのゴムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの結着剤は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を混合して用いてもよい。これらの結着剤のなかでは、ポリフッ化ビニリデンおよびポリテトラフルオロエチレンが好ましい。 Specific examples of the binder include polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and tetrafluoroethylene-perfluoro. Alkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoro Propylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethylvinyl ether-tetrafluoro Examples thereof include a water-soluble polymer compound such as an ethylene copolymer, carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose, and rubber such as styrene-butadiene rubber, but the present invention is not limited to such examples. These binders may be used alone or in combination of two or more as long as the object of the present invention is not impaired. Among these binders, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene are preferable.

非水電解質二次電池用正極活物質100質量部あたりの結着剤の量は、特に限定されないが、通常、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~5質量部である。 The amount of the binder per 100 parts by mass of the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, but is usually preferably 0.5 to 10 parts by mass, and more preferably 1 to 5 parts by mass.

前記非水電解質二次電池用正極活物質、導電剤および結着剤を混合することによって得られたペーストは、集電体に塗布される。 The paste obtained by mixing the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a conductive agent and a binder is applied to a current collector.

集電体は、電池内で化学変化を起こしがたい電子伝導体であれば特に制限されない。集電体を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素などをはじめ、アルミニウムまたはステンレス鋼からなるプレートの表面に炭素、ニッケル、チタンまたは銀を付着させた複合体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。集電体を構成する材料のなかでは、アルミニウムおよびアルミニウム合金が好ましい。 The current collector is not particularly limited as long as it is an electron conductor that does not easily undergo a chemical change in the battery. As the material constituting the current collector, for example, aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel, titanium, carbon, etc., and carbon, nickel, titanium, or silver are adhered to the surface of a plate made of aluminum or stainless steel. Examples thereof include, but the present invention is not limited to such examples. Among the materials constituting the current collector, aluminum and an aluminum alloy are preferable.

なお、必要により、集電体の表面を酸化させておいてもよく、表面処理によって集電体の表面に凹凸を形成させておいてもよい。 If necessary, the surface of the current collector may be oxidized, or unevenness may be formed on the surface of the current collector by surface treatment.

集電体の形状は、一般に電池に使用されているものであればよい。集電体の形状の具体例として、箔、フィルム、シート、ネット、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維、織布、不織布などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。集電体の厚さは、特に限定されないが、通常、1~50μm程度であることが好ましい。 The shape of the current collector may be any shape that is generally used for batteries. Specific examples of the shape of the current collector include foils, films, sheets, nets, laths, porous bodies, foams, fibers, woven fabrics, non-woven fabrics, etc., but the present invention is limited to such examples. It's not something. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is usually preferably about 1 to 50 μm.

次に、ペーストが塗布された集電体を常法で乾燥させ、必要によりプレスすることにより、非水電解質二次電池用正極が得られる。 Next, the current collector coated with the paste is dried by a conventional method and pressed if necessary to obtain a positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

前記ペーストを塗布し、乾燥させ、必要によりプレスした集電体上の塗工層の密度である電極密度は、特に限定されないが、通常、1~4g/mL程度であることが好ましい。 The electrode density, which is the density of the coating layer on the current collector to which the paste is applied, dried, and pressed if necessary, is not particularly limited, but is usually preferably about 1 to 4 g / mL.

前記非水電解質二次電池用活物質粒子を含有する非水電解質二次電池用負極は、前記非水電解質二次電池用活物質粒子を含有するので、充放電操作の際にリチウムイオンを円滑に移動させることができることから、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れている。 Since the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the active material particles for the non-aqueous electrolyte secondary battery contains the active material particles for the non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium ions can be smoothly charged and discharged. Since it can be moved to, it has a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics.

非水電解質二次電池用負極は、例えば、前記非水電解質二次電池用負極活物質、導電剤および結着剤を混合し、得られたペーストを集電体に塗布し、乾燥させ、必要によりプレスすことによって得ることができる。 The negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is, for example, a mixture of the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, a conductive agent and a binder, and the obtained paste is applied to a current collector, dried and required. Can be obtained by pressing with.

導電剤は、電池内で化学変化を起こさない電子伝導性材料であればよく、特に限定されない。導電剤としては、例えば、鱗片状黒鉛などの天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛;アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック;炭素繊維、カーボンナノチューブ、金属繊維などの導電性繊維;銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属の粉末;酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの導電剤は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を混合して用いてもよい。これらの導電剤のなかでは、アセチレンブラックおよびニッケルが好ましい。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is an electronically conductive material that does not cause a chemical change in the battery. Examples of the conductive agent include natural graphite such as scaly graphite, graphite such as artificial graphite; carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; carbon fiber, carbon nanotube, and the like. Conductive fibers such as metal fibers; powders of metals such as copper, nickel, aluminum and silver; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; organic conductive materials such as polyphenylene derivatives, etc. , Not limited to such examples. Each of these conductive agents may be used alone, or two or more kinds may be arbitrarily mixed and used as long as the object of the present invention is not impaired. Among these conductive agents, acetylene black and nickel are preferable.

非水電解質二次電池用負極活物質100質量部あたりの導電剤の量は、特に限定されないが、通常、好ましくは0~30質量部、より好ましくは1~20質量部、さらに好ましくは2~10質量部である。 The amount of the conductive agent per 100 parts by mass of the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, but is usually preferably 0 to 30 parts by mass, more preferably 1 to 20 parts by mass, and further preferably 2 to 2 to 20 parts by mass. It is 10 parts by mass.

結着剤の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン-ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-パーフルオロメチルビニルエーテル-テトラフルオロエチレン共重合体、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、スチレン-ブタジエンゴムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの結着剤は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を混合して用いてもよい。これらの結着剤のなかでは、ポリフッ化ビニリデンおよびポリテトラフルオロエチレンが好ましい。 Specific examples of the binder include polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and tetrafluoroethylene-perfluoro. Alkyl vinyl ether copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, vinylidene fluoride-pentafluoro Propylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethylvinyl ether-tetrafluoro Examples thereof include a water-soluble polymer compound such as an ethylene copolymer, carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose, and styrene-butadiene rubber, but the present invention is not limited to such examples. These binders may be used alone or in combination of two or more as long as the object of the present invention is not impaired. Among these binders, polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene are preferable.

非水電解質二次電池用負極活物質100質量部あたりの結着剤の量は、特に限定されないが、通常、好ましくは0.5~30質量部、より好ましくは1~5質量部である。 The amount of the binder per 100 parts by mass of the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, but is usually preferably 0.5 to 30 parts by mass, and more preferably 1 to 5 parts by mass.

前記非水電解質二次電池用負極活物質、導電剤および結着剤を混合することによって得られたペーストは、集電体に塗布される。 The paste obtained by mixing the negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the conductive agent and the binder is applied to a current collector.

集電体は、電池内で化学変化を起こしがたい電子伝導体であれば特に制限されない。集電体を構成する材料としては、例えば、銅、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素などをはじめ、アルミニウムまたはステンレス鋼からなるプレートの表面に炭素、ニッケル、チタンまたは銀を付着させた複合体などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの集電体を構成する材料のなかでは、銅、アルミニウムおよびアルミニウム合金が好ましい。 The current collector is not particularly limited as long as it is an electron conductor that does not easily undergo a chemical change in the battery. Materials that make up the current collector include, for example, copper, aluminum, aluminum alloys, stainless steel, nickel, titanium, carbon, etc., and carbon, nickel, titanium, or silver adheres to the surface of a plate made of aluminum or stainless steel. However, the present invention is not limited to such an example. Among the materials constituting these current collectors, copper, aluminum and aluminum alloys are preferable.

なお、必要により、集電体の表面を酸化させておいてもよく、表面処理によって集電体の表面に凹凸を形成させておいてもよい。 If necessary, the surface of the current collector may be oxidized, or unevenness may be formed on the surface of the current collector by surface treatment.

集電体の形状は、一般に電池に使用されているものであればよい。集電体の形状の具体例としては、例えば、箔、フィルム、シート、ネット、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維、織布、不織布などが挙げられる。集電体の厚さは、特に限定されないが、通常、1~50μm程度であることが好ましい。 The shape of the current collector may be any shape that is generally used for batteries. Specific examples of the shape of the current collector include foil, film, sheet, net, lath, porous body, foam, fiber, woven fabric, non-woven fabric and the like. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is usually preferably about 1 to 50 μm.

次に、ペーストが塗布された集電体を常法で乾燥させ、必要によりプレスすることにより、非水電解質二次電池用負極が得られる。 Next, the current collector coated with the paste is dried by a conventional method and pressed if necessary to obtain a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

前記ペーストを塗布し、乾燥させ、必要によりプレスした集電体上の塗工層の密度である電極密度は、特に限定されないが、通常、1~4g/mL程度であることが好ましい。 The electrode density, which is the density of the coating layer on the current collector to which the paste is applied, dried, and pressed if necessary, is not particularly limited, but is usually preferably about 1 to 4 g / mL.

〔非水電解質二次電池〕
本発明の非水電解質二次電池は、前記非水電解質二次電池用電極を有することを特徴とする。本発明の非水電解質二次電池には、正極、負極、セパレータおよび電解質が用いられる。前記正極および/または負極に、前記非水電解質二次電池用正極および/または前記非水電解質二次電池用負極を用いることができる。したがって、本発明の非水電解質二次電池は、非水電解質二次電池用正極および前記非水電解質二次電池用負極のうち少なくとも一方の電極を有する。本発明の非水電解質二次電池の正極が前記非水電解質二次電池用正極であり、負極が前記非水電解質二次電池用負極であることが、非水電解質二次電池の信頼性および安全性を向上させる観点から好ましい。
[Non-water electrolyte secondary battery]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized by having the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery. A positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte are used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. As the positive electrode and / or the negative electrode, the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery and / or the negative electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery can be used. Therefore, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has at least one of the positive electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery and the negative electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery. The reliability of the non-aqueous electrolyte secondary battery and the fact that the positive electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is the positive electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery and the negative electrode is the negative electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery It is preferable from the viewpoint of improving safety.

本発明の非水電解質二次電池において、負極に前記非水電解質二次電池用負極が用いられている場合、正極は、前記非水電解質二次電池用正極であってもよく、他の正極であってもよい。他の正極としては、例えば、リン酸鉄リチウム、フッ化リン酸鉄リチウム、ケイ酸鉄リチウム、ホウ酸鉄リチウムなどの化合物が活物質として使用されている正極などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, when the negative electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery is used as the negative electrode, the positive electrode may be the positive electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery, and another positive electrode may be used. May be. Examples of the other positive electrode include a positive electrode in which a compound such as lithium iron phosphate, lithium iron fluoride, lithium iron silicate, and lithium iron borate is used as an active material. , Is not limited to such examples.

本発明の非水電解質二次電池において、正極に前記非水電解質二次電池用正極が用いられている場合、負極は、前記非水電解質二次電池用負極であってもよく、他の負極であってもよい。他の負極に用いられる負極材料としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料などのリチウムイオンを吸蔵または放出し得る化合物であればよい。これらの負極材料は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に組み合わせて用いてもよい。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, when the positive electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is used as the positive electrode, the negative electrode may be the negative electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery, and another negative electrode may be used. May be. The negative electrode material used for the other negative electrode may be, for example, a compound capable of storing or releasing lithium ions such as lithium, a lithium alloy, an intermetallic compound, and a carbon material. Each of these negative electrode materials may be used alone, or may be used in any combination as long as the object of the present invention is not impaired.

リチウム合金としては、例えば、Li-Al系合金、Li-Al-Mn系合金、Li-Al-Mg系合金、Li-Al-Sn系合金、Li-Al-In系合金、Li-Al-Cd系合金、Li-Al-Te系合金、Li-Ga系合金、Li-Cd系合金、Li-In系合金、Li-Pb系合金、Li-Bi系合金、Li-Mg系合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらのリチウム合金は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を組み合わせて用いてもよい。リチウム合金におけるリチウムの含有率は、10質量%以上であることが好ましい。 Examples of the lithium alloy include Li-Al alloys, Li—Al—Mn alloys, Li—Al—Mg alloys, Li—Al—Sn alloys, Li—Al—In alloys, and Li—Al—Cd. Examples thereof include based alloys, Li-Al-Te based alloys, Li-Ga based alloys, Li-Cd based alloys, Li-In based alloys, Li-Pb based alloys, Li-Bi based alloys, Li-Mg based alloys and the like. However, the present invention is not limited to such examples. These lithium alloys may be used alone or in combination of two or more as long as the object of the present invention is not impaired. The lithium content in the lithium alloy is preferably 10% by mass or more.

金属間化合物としては、例えば、遷移金属とケイ素との化合物、遷移金属とスズとの化合物などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの金属間化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the intermetallic compound include a compound of a transition metal and silicon, a compound of a transition metal and tin, and the like, but the present invention is not limited to these examples. These intermetallic compounds may be used alone or in combination of two or more as long as the object of the present invention is not impaired.

炭素材料としては、例えば、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、気相成長炭素系炭素繊維などの炭素繊維、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、ポリ不定形炭素などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの炭素材料は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the carbon material include carbon fibers such as polyacrylonitrile-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, and vapor-growth carbon-based carbon fiber, coke, thermally decomposed carbon, natural graphite, artificial graphite, and mesocarbon micro. Examples thereof include beads, graphitized mesophase globules, vapor-grown carbon, glassy carbon, polyamorphous carbon, and the like, but the present invention is not limited to these examples. These carbon materials may be used alone or in combination of two or more as long as the object of the present invention is not impaired.

セパレータは、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス繊維などからなるシート、不織布などのイオン透過度および機械的強度が高く、絶縁性、耐有機溶媒性および疎水性を有する微多孔性薄膜であることが好ましい。セパレータの孔径は、0.1~1μm程度であることが好ましい。セパレータの厚さは、5~100μm程度であることが好ましい。また、セパレータの空孔率は、イオンの透過性などに応じて適宜決定されるが、一般的には30~80%程度であることが好ましい。 The separator is a microporous thin film having high ion permeability and mechanical strength, such as polypropylene, olefin polymer such as polyethylene, sheet made of glass fiber, non-woven fabric, etc., and insulating property, organic solvent resistance and hydrophobicity. Is preferable. The pore size of the separator is preferably about 0.1 to 1 μm. The thickness of the separator is preferably about 5 to 100 μm. The porosity of the separator is appropriately determined depending on the permeability of ions and the like, but is generally preferably about 30 to 80%.

電解液は、電解質を有機溶媒に溶解させることによって得られる。有機溶媒としては、例えば、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、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート;ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル;γ-ブチロラクトンなどのγ-ラクトン;1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル;ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、ジオキソラン誘導体、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、スルホラン、メチルスルホラン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、3-メチル-2-オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、1,3-プロパンサルトン、アニソール、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドンなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The electrolytic solution is obtained by dissolving the electrolyte in an organic solvent. Examples of the organic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate; acyclic carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and dipropyl carbonate; methyl formate, methyl acetate and propionic acid. Alibo carboxylic acid esters such as methyl and ethyl propionate; γ-lactones such as γ-butyrolactone; acyclic ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and ethoxymethoxyethane; tetrahydrofuran, 2- Cyclic ethers such as methyl tetrahydrofuran; dimethylsulfoxide, formamide, acetamide, dimethylformamide, dioxolane, dioxolane derivatives, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglime, phosphate triester, trimethoxymethane, sulfolane, methylsulfolane, 1,3 -Dimethyl-2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, 1,3-propanesartone, anisole, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned. , Not limited to such examples. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more as long as the object of the present invention is not impaired.

電解質は、非水電解質であることが好ましい。非水電解質としては、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCl、LiCF3SO3、LiCF3CO2、Li(CF3SO2)2、LiAsF6、LiN(CF3SO2)2、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウム、LiN(CF3SO2)(C25SO2)、LiN(CF3SO2)2、LiN(C25SO2)2、LiN(CF3SO2)(C49SO2)などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの電解質は、それぞれ単独で用いてもよく、本発明の目的が損なわれない範囲内で任意に2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The electrolyte is preferably a non-aqueous electrolyte. Examples of the non-aqueous electrolyte include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , and LiN. (CF 3 SO 2 ) 2 , LiB 10 Cl 10 , lower aliphatic carboxylate lithium, LiCl, LiBr, LiI, chloroborane lithium, lithium tetraphenylborate, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 2 F 5 SO 2 ) , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), etc. Not limited. Each of these electrolytes may be used alone, or two or more of them may be used in combination as long as the object of the present invention is not impaired.

有機溶媒1リットルあたりの電解質の量は、特に限定されないが、好ましくは0.2~2mol、より好ましくは0.5~1.5molである。 The amount of the electrolyte per liter of the organic solvent is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 2 mol, more preferably 0.5 to 1.5 mol.

なお、電解液には、電池特性を高める観点から、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、プロパンスルトン、2-メチルフラン、チオフェン、ピロール、アニリン、クラウンエーテル、ピリジン、トリエチルフォスファイト、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、n-グライム、ヘキサリン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体などを溶解させてもよい。 From the viewpoint of improving battery characteristics, the electrolytic solution contains vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, biphenyl, cyclohexylbenzene, propanesulton, 2-methylfuran, thiophene, pyrrole, aniline, crown ether, pyridine, triethylphosphite, and tri. Ethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glime, hexaphosphate triamide, nitrobenzene derivative and the like may be dissolved.

また、電解液に不燃性を付与してもよい。不燃性は、例えば、四塩化炭素、三フッ化塩化エチレンなどの含ハロゲン有機溶媒を電解液に含有させることによって付与することができる。さらに、高温における電解液の保存安定性を向上させる観点から、電解液に炭酸ガスを吹き込んでもよい。 Further, the electrolytic solution may be imparted with nonflammability. Nonflammability can be imparted by, for example, containing a halogen-containing organic solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride in the electrolytic solution. Further, carbon dioxide gas may be blown into the electrolytic solution from the viewpoint of improving the storage stability of the electrolytic solution at high temperatures.

電解液は、通常、多孔質ポリマー、ガラスフィルタ、不織布などのセパレータに含浸させることによって用いることができる。 The electrolytic solution can usually be used by impregnating a separator such as a porous polymer, a glass filter, or a non-woven fabric.

電池の形状としては、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられるが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。電池の形状がコイン型またはボタン型である場合、正極材料および負極材料をペレットに成形することによって用いることができる。ペレットの厚さおよび直径は、電池の用途などに応じて適宜決定すればよい。また、本発明の非水電解質二次電池は、金属を蒸着した多層ラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池(ラミネートセルまたはポーチセル)とすることもできる。 Examples of the shape of the battery include a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a flat type, a square type, and the like, but the present invention is not limited to such an embodiment. When the shape of the battery is coin-shaped or button-shaped, it can be used by molding the positive electrode material and the negative electrode material into pellets. The thickness and diameter of the pellets may be appropriately determined according to the use of the battery and the like. Further, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be a soft package battery (laminated cell or pouch cell) having a multilayer laminated film on which a metal is vapor-deposited as an exterior body.

以上のようにして構成される本発明の非水電解質二次電池は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が用いられているので、電池としての信頼性に優れている。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention configured as described above is reliable as a battery because it uses fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles having a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics. Excellent in sex.

本発明の非水電解質二次電池は、充放電容量が大きく、サイクル特性に優れているので、例えば、携帯電話、ノート型パソコンなどのポータブル電子機器、電源システム、電気自動車、電動自転車、搬送車などの車両、各種機器の電源などの幅広い用途に使用することができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a large charge / discharge capacity and excellent cycle characteristics. Therefore, for example, portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, power supply systems, electric vehicles, electric bicycles, and transport vehicles. It can be used in a wide range of applications such as vehicles and power supplies for various devices.

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to such examples.

実施例1
(1)フッ素含有水酸化ニッケル粒子の調製
水酸化ニッケル粒子(粒子径:約6μm)1gをニッケル製反応容器に入れ、できるだけ水酸化ニッケル粒子同士の重なりが小さくなるようにして広げた後、この反応容器を150mL容のステンレス鋼(SUS316L)製反応容器内に設置し、フッ素ガス導入ラインに接続した。反応容器とフッ素ガス導入ラインとの接続部の機密性を確認した後、圧力が1Pa以下となるように反応容器の内部を減圧した。
Example 1
(1) Preparation of Fluorine-Containing Nickel Hydroxide Particles 1 g of nickel hydroxide particles (particle size: about 6 μm) is placed in a nickel reaction vessel, spread so that the overlap between the nickel hydroxide particles is as small as possible, and then this is performed. The reaction vessel was placed in a 150 mL stainless steel (SUS316L) reaction vessel and connected to a fluorine gas introduction line. After confirming the airtightness of the connection between the reaction vessel and the fluorine gas introduction line, the pressure inside the reaction vessel was reduced so that the pressure was 1 Pa or less.

次に、反応容器内の温度を25℃に調整し、絶対圧で6.67kPaとなるまでフッ素ガスを反応容器内に導入し、1時間保持した。その後、フッ素ガスを活性アルミナで吸着し、アルゴンガスを大気圧となるまで反応容器内に導入した。反応容器をフッ素ガス導入ラインから切り離し、アルゴンガス雰囲気中で反応容器を開け、フッ素含有遷移金属水酸化物粒子としてフッ素含有水酸化ニッケル粒子を取り出した。得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子におけるフッ素の含有率は、2.3質量%であった。 Next, the temperature inside the reaction vessel was adjusted to 25 ° C., and fluorine gas was introduced into the reaction vessel until the absolute pressure reached 6.67 kPa, and the mixture was held for 1 hour. Then, fluorine gas was adsorbed on activated alumina, and argon gas was introduced into the reaction vessel until the pressure reached atmospheric pressure. The reaction vessel was separated from the fluorine gas introduction line, the reaction vessel was opened in an argon gas atmosphere, and fluorine-containing nickel hydroxide particles were taken out as fluorine-containing transition metal hydroxide particles. The fluorine content in the obtained fluorine-containing nickel hydroxide particles was 2.3% by mass.

なお、各実施例および各比較例において、フッ素含有水酸化ニッケル粒子におけるフッ素の含有率は、電界放射型走査型電子顕微鏡〔ZEISS社製、商品名:Ultra plus〕に連携した、エネルギー分散型特性X線分光分析装置〔Bruker AXS社製、商品名:QUANTAX Esprit1.9〕を用いて、加速電圧5kVの電子線照射下で測定した特性X線の発生強度から、解析ソフト〔Bruker Nano GmbH〕を用いて求めた。 In each Example and each Comparative Example, the fluorine content in the fluorine-containing nickel hydroxide particles is an energy dispersion type characteristic linked to an electric field radiation scanning electron microscope [manufactured by ZEISS, trade name: Ultra plus]. Using an X-ray spectroscopic analyzer [Bruker AXS, trade name: QUANTAX Espirit 1.9], the analysis software [Bruker Nano GmbH] is used from the generated intensity of characteristic X-rays measured under electron beam irradiation with an acceleration voltage of 5 kV. Obtained using.

(2)フッ素含有酸化ニッケル粒子の調製
前記で得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子をプレスすることにより、ペレット(直径:20mm、高さ:5mm)を作製し、得られたペレットを電気炉に入れ、昇温速度5℃/minにて750℃まで昇温し、同温度を6時間保持することにより、フッ素含有遷移金属酸化物粒子としてフッ素含有酸化ニッケル粒子を得た。
(2) Preparation of Fluorine-Containing Nickel Oxide Particles The fluorine-containing nickel hydroxide particles obtained above were pressed to prepare pellets (diameter: 20 mm, height: 5 mm), and the obtained pellets were placed in an electric furnace. The mixture was charged, heated to 750 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min, and maintained at the same temperature for 6 hours to obtain fluorine-containing nickel oxide particles as fluorine-containing transition metal oxide particles.

(3)フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の調製
前記で得られたフッ素含有酸化ニッケル粒子と炭酸リチウム粒子(粒子径:約4μm)とをLi/Ni(モル比)が1.05/1.00となるように25℃の空気中で1時間混合することにより、均一な組成を有する混合物を得た。得られた混合物をプレスすることにより、ペレット(直径:20mm、高さ:5mm)を作製し、得られたペレットを電気炉に入れ、昇温速度2℃/minにて700℃まで昇温し、同温度を20時間保持することにより、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子としてフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子を得た。
(3) Preparation of Fluorine-Containing Lithium Composite Nickel Oxide Particles Li / Ni (molar ratio) of the fluorine-containing nickel oxide particles obtained above and lithium carbonate particles (particle size: about 4 μm) is 1.05 / 1.00. By mixing in air at 25 ° C. for 1 hour, a mixture having a uniform composition was obtained. The obtained mixture is pressed to prepare pellets (diameter: 20 mm, height: 5 mm), and the obtained pellets are placed in an electric furnace and heated to 700 ° C. at a heating rate of 2 ° C./min. By keeping the same temperature for 20 hours, fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles were obtained as fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles.

(4)電極の作製
前記で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子を非水電解質二次電池用活物質として用いた。
(4) Preparation of Electrode The fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles obtained above were used as an active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子と導電材(アセチレンブラック)と結着剤(ポリフッ化ビニリデン)とを8:1:1の質量比で混合した後、得られた混合物1gに溶媒(N-メチル-2-ピロリドン)0.5mLを添加し、ボールミルで攪拌し、得られた正極材をアルミニウムシートに0.35mmの間隔を有するドクターブレードで塗布した。 Fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles, a conductive material (acetylene black), and a binder (polyvinylidene fluoride) were mixed at a mass ratio of 8: 1: 1, and then a solvent (N-methyl-) was added to 1 g of the obtained mixture. 2-Pyrrolidone) 0.5 mL was added, stirred with a ball mill, and the obtained positive electrode material was applied to an aluminum sheet with a doctor blade having an interval of 0.35 mm.

前記アルミニウムシートを乾燥機内に入れ、120℃の温度で1時間乾燥させた後、乾燥機から取り出した。当該アルミニウムシートから直径16mmの円形のサンプルを切り取り、当該サンプルに圧力2MPaで10分間プレスした後、当該サンプルを12時間減圧乾燥させることにより、電極を得た。 The aluminum sheet was placed in a dryer, dried at a temperature of 120 ° C. for 1 hour, and then removed from the dryer. A circular sample having a diameter of 16 mm was cut from the aluminum sheet, pressed against the sample at a pressure of 2 MPa for 10 minutes, and then dried under reduced pressure for 12 hours to obtain an electrode.

(5)非水電解質二次電池の作製
前記で得られた電極を正極板として用いた。アルゴンガス雰囲気中で正極板と対極板(リチウム金属)との間にポリエチレン製の多孔膜セパレータ(厚さ:25μm、空孔率:45%)を介在させて正極板の電極層と対極板とを対向させて重ね合わせ、得られた積層体をトムセル〔有限会社日本トムセル製、商品名:TOMCELL(登録商標)〕内に入れた。
(5) Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery The electrode obtained above was used as a positive electrode plate. A polyethylene porous film separator (thickness: 25 μm, porosity: 45%) is interposed between the positive electrode plate and the counter electrode plate (lithium metal) in an argon gas atmosphere to form the electrode layer of the positive electrode plate and the counter electrode plate. The obtained laminates were placed in a tomcell [manufactured by Nippon Tomsel Co., Ltd., trade name: TOMCELL (registered trademark)].

次に、アルゴンガス雰囲気中で、プロピレンカーボネート50容量部およびジメチルエーテル50容量部の割合で混合した溶液にLiPF6を溶解させ、当該LiPF6の濃度が1mol/Lである非水電解液を調製し、この非水電解液を前記トムセル内に入れ、トムセルを封止することにより、非水電解質二次電池を作製した。 Next, LiPF 6 was dissolved in a solution in which 50 parts by volume of propylene carbonate and 50 parts by volume of dimethyl ether were mixed in an argon gas atmosphere to prepare a non-aqueous electrolyte solution having a concentration of LiPF 6 of 1 mol / L. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced by putting this non-aqueous electrolyte solution into the tom cell and sealing the tom cell.

非水電解質二次電池に終止電圧が4.3Vとなるまで0.1Cの定電流で充電し、次いで終止電圧が3.0Vとなるまで0.1Cで非水電解質二次電池の放電を行なった。なお、充放電サイクルに伴う放電容量変化が十分に小さくなった3サイクル目の放電容量を初期放電容量とした。 The non-aqueous electrolyte secondary battery is charged with a constant current of 0.1 C until the final voltage reaches 4.3 V, and then the non-aqueous electrolyte secondary battery is discharged at 0.1 C until the final voltage reaches 3.0 V. rice field. The discharge capacity in the third cycle in which the change in discharge capacity due to the charge / discharge cycle became sufficiently small was defined as the initial discharge capacity.

参考のため、フッ素含有酸化ニッケル粒子の代わりに酸化ニッケル粒子を用いたこと以外は、前記「(3)フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の調製」に記載の操作と同様の操作を行なうことにより、リチウム複合酸化ニッケル粒子を得た。 For reference, the same operation as described in "(3) Preparation of fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles" is performed except that nickel oxide particles are used instead of the fluorine-containing nickel oxide particles. Lithium composite nickel oxide particles were obtained.

(6)物性の評価
原料として用いられた水酸化ニッケル粒子、実施例1で得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子、実施例1で得られたフッ素含有酸化ニッケル粒子、酸化ニッケル粒子、実施例1で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子の各物性を以下の方法に基づいて調べた。
(6) Evaluation of Physical Properties Nickel hydroxide particles used as a raw material, fluorine-containing nickel hydroxide particles obtained in Example 1, fluorine-containing nickel oxide particles obtained in Example 1, nickel oxide particles, Example 1 The physical properties of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles obtained in the above method were investigated based on the following methods.

〔粉末X線回折(XRD)〕
粉末X線回折を調べる際の測定条件は、以下のとおりである。
[使用装置]
・粉末X線回折装置〔(株)島津製作所製、品番:XRD-6100〕
[測定条件]
・ターゲット:Cu
・電圧:30kV
・電流:20mA
・スケールファクター:1~4kcps
・タイムコンスタント:0.4sec
・スキャンスピード:2°/min
・2θ:10~80°
[Powder X-ray diffraction (XRD)]
The measurement conditions for investigating powder X-ray diffraction are as follows.
[Device used]
-Powder X-ray diffractometer [manufactured by Shimadzu Corporation, product number: XRD-6100]
[Measurement condition]
・ Target: Cu
・ Voltage: 30kV
・ Current: 20mA
-Scale factor: 1 to 4 kcps
・ Time constant: 0.4sec
・ Scan speed: 2 ° / min
・ 2θ: 10-80 °

〔走査型電子顕微鏡(SEM)による観察〕
[使用装置]
・走査型電子顕微鏡〔(株)日立製作所製、品番:S-3400NまたはZEISS社製、商品名:Ultra plus〕
[測定条件]
・倍率:1900倍、2300倍、4700倍または8000倍
・加速電圧:15.0kV(前記S-3400Nを使用したとき)、3.00kV(前記Ultra plusを使用したとき)
[Observation with scanning electron microscope (SEM)]
[Device used]
-Scanning electron microscope [manufactured by Hitachi, Ltd., product number: S-3400N or ZEISS, trade name: Ultra plus]
[Measurement condition]
-Magnification: 1900x, 2300x, 4700x or 8000x-Acceleration voltage: 15.0kV (when using the S-3400N), 3.00kV (when using the Ultra plus)

〔X線光電子分光分析(XPS)〕
X線光電子分析の測定条件は、以下のとおりである。
[使用装置]
・光電子分析装置〔日本電子(株)製、品番:JSP-9010MC〕
[測定条件]
・分析対象元素:4Be~92
・X線源:Mg
・電源出力:600W(12kV、50mA)
・エネルギーアナライザー:中心起動半径:100mm、静電半球形
結合エネルギー範囲:0~1458eV
到達真空度測定:10-8Paオーダー
[X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)]
The measurement conditions for X-ray photoelectron analysis are as follows.
[Device used]
-Photoelectron analyzer [manufactured by JEOL Ltd., product number: JSP-9010MC]
[Measurement condition]
・ Elements to be analyzed: 4 Be ~ 92 U
・ X-ray source: Mg
・ Power output: 600W (12kV, 50mA)
-Energy analyzer: Center starting radius: 100 mm, electrostatic hemispherical binding energy range: 0 to 1458 eV
Ultimate vacuum measurement: 10 -8 Pa order

〔オージェ電子分光分析(AES)〕
[使用装置]
・フィールドエミッションオージェマイクロプローブ〔日本電子(株)製、品番:JAMP-9500F〕
[測定条件]
・電子線出力:10kV、10nA
・分析対象元素:3Li~92
分解能:M4
・収集時間(Dwell time):50~150ms
・積算回数:3~25回
・測定範囲:0~2500eV
[Auger electron spectroscopy (AES)]
[Device used]
・ Field Emission Auger Microprobe [manufactured by JEOL Ltd., product number: JAMP-9500F]
[Measurement condition]
・ Electron beam output: 10kV, 10nA
・ Elements to be analyzed: 3 Li ~ 92 U
Resolution: M4
-Collection time (Dwell time): 50 to 150 ms
・ Number of integrations: 3 to 25 times ・ Measurement range: 0 to 2500 eV

(7)物性の評価結果
〔水酸化ニッケルとフッ素含有水酸化ニッケルとの対比〕
A.粉末X線回折
水酸化ニッケルおよびフッ素含有水酸化ニッケルの粉末X線回折の測定結果を図1に示す。図1において、Aはフッ素含有水酸化ニッケルの粉末X線回折の測定結果、Bは水酸化ニッケルの粉末X線回折の測定結果を示す。
(7) Evaluation results of physical properties [Contrast between nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide]
A. Powder X-ray Diffraction The measurement results of powder X-ray diffraction of nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide are shown in FIG. In FIG. 1, A shows the measurement result of powder X-ray diffraction of fluorine-containing nickel hydroxide, and B shows the measurement result of powder X-ray diffraction of nickel hydroxide.

図1に示された結果から、水酸化ニッケルおよびフッ素含有水酸化ニッケルには、ピークの移動、新たなピークの出現および消失が見受けられないことから、両者の結晶構造および格子定数に大きな変化がないものと考えられる。 From the results shown in FIG. 1, since no peak movement, appearance and disappearance of new peaks were observed in nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide, there was a large change in the crystal structure and lattice constant of both. It is considered that there is no such thing.

B.走査型電子顕微鏡(SEM)による観察
水酸化ニッケルおよびフッ素含有水酸化ニッケルの走査型電子顕微鏡写真を図2に示す。
B. Observation with a scanning electron microscope (SEM) A scanning electron micrograph of nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide is shown in FIG.

図2において、(a)は水酸化ニッケルの走査型電子顕微鏡写真、(b)はフッ素含有水酸化ニッケルの走査型電子顕微鏡写真である。図2に示された結果から、水酸化ニッケルおよびフッ素含有水酸化ニッケルには、表面の形状および形態に変化が見受けられないことがわかる。 In FIG. 2, (a) is a scanning electron micrograph of nickel hydroxide, and (b) is a scanning electron micrograph of fluorine-containing nickel hydroxide. From the results shown in FIG. 2, it can be seen that there is no change in the surface shape and morphology of nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide.

C.X線光電子分光分析(XPS)
水酸化ニッケルおよびフッ素含有水酸化ニッケルのX線光電子分光分析の測定結果を図3に示す。図3において、Aはフッ素含有水酸化ニッケルのX線光電子分光分析の測定結果、Bは水酸化ニッケルのX線光電子分光分析の測定結果を示す。
C. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
FIG. 3 shows the measurement results of X-ray photoelectron spectroscopy of nickel hydroxide and fluorine-containing nickel hydroxide. In FIG. 3, A shows the measurement result of X-ray photoelectron spectroscopy of fluorine-containing nickel hydroxide, and B shows the measurement result of X-ray photoelectron spectroscopy of nickel hydroxide.

図3に示された結果から、水酸化ニッケルにはフッ素に基づくピークが存在していないのに対し、フッ素含有水酸化ニッケルにはフッ素に基づくピークが存在していることから、フッ素含有水酸化ニッケルにフッ素が結合しているものと考えられる。 From the results shown in FIG. 3, since the nickel hydroxide does not have a fluorine-based peak, the fluorine-containing nickel hydroxide has a fluorine-based peak, so that the fluorine-containing hydroxide is present. It is considered that fluorine is bonded to nickel.

D.オージェ電子分光分析(AES)
フッ素含有水酸化ニッケル粒子のオージェ電子分光分析の測定結果を図4に示す。なお、図4において、距離は、フッ素含有水酸化ニッケル粒子の表面からの距離を示す。また、図4において、Niはニッケルの測定結果、Oは酸素の測定結果、Fはフッ素の測定結果を示す。
D. Auger electron spectroscopy (AES)
FIG. 4 shows the measurement results of Auger electron spectroscopy of fluorine-containing nickel hydroxide particles. In FIG. 4, the distance indicates the distance from the surface of the fluorine-containing nickel hydroxide particles. Further, in FIG. 4, Ni indicates the measurement result of nickel, O indicates the measurement result of oxygen, and F indicates the measurement result of fluorine.

図4に示された結果から、フッ素含有水酸化ニッケルの粒子の内部にまでフッ素が存在していることがわかる。また、フッ素は、フッ素含有水酸化ニッケル粒子の内部において、粒界が存在しない箇所に浸透しないことから、フッ素含有水酸化ニッケル粒子を構成している結晶子間の境界にフッ素が存在していることがわかる。 From the results shown in FIG. 4, it can be seen that fluorine is present even inside the particles of the fluorine-containing nickel hydroxide. Further, since fluorine does not permeate into the place where the grain boundary does not exist inside the fluorine-containing nickel hydroxide particles, fluorine exists at the boundary between the crystallites constituting the fluorine-containing nickel hydroxide particles. You can see that.

〔フッ素含有酸化ニッケル粒子と酸化ニッケル粒子との対比〕
A.粉末X線回折
フッ素含有酸化ニッケル粒子および酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果を図5に示す。図5において、Aはフッ素含有酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果、Bは酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果を示す。
[Contrast between fluorine-containing nickel oxide particles and nickel oxide particles]
A. Powder X-ray Diffraction The measurement results of powder X-ray diffraction of fluorine-containing nickel oxide particles and nickel oxide particles are shown in FIG. In FIG. 5, A shows the measurement result of powder X-ray diffraction of fluorine-containing nickel oxide particles, and B shows the measurement result of powder X-ray diffraction of nickel oxide particles.

図5に示された結果から、フッ素含有酸化ニッケル粒子および酸化ニッケル粒子には、ピークの移動、新たなピークの出現および消失が見受けられないことから、両者の結晶構造および格子定数に大きな変化がないものと考えられる。 From the results shown in FIG. 5, since no peak movement, appearance and disappearance of new peaks were observed in the fluorine-containing nickel oxide particles and nickel oxide particles, there was a large change in the crystal structure and lattice constant of both. It is considered that there is no such thing.

B.走査型電子顕微鏡(SEM)による観察
フッ素含有酸化ニッケル粒子および酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真を図6に示す。
B. Observation with a scanning electron microscope (SEM) A scanning electron micrograph of fluorine-containing nickel oxide particles and nickel oxide particles is shown in FIG.

図6において、(a)は酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真、(b)はフッ素含有酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真である。図6に示された結果から、フッ素含有酸化ニッケル粒子および酸化ニッケル粒子には、表面の形状および形態に変化が見受けられないことがわかる。 In FIG. 6, (a) is a scanning electron micrograph of nickel oxide particles, and (b) is a scanning electron micrograph of fluorine-containing nickel oxide particles. From the results shown in FIG. 6, it can be seen that there is no change in the surface shape and morphology of the fluorine-containing nickel oxide particles and the nickel oxide particles.

C.X線光電子分光分析(XPS)
フッ素含有酸化ニッケル粒子および酸化ニッケル粒子のX線光電子分析の測定結果を図7に示す。図7において、Aはフッ素含有酸化ニッケル粒子のX線光電子分光分析の測定結果、Bは酸化ニッケル粒子のX線光電子分光分析の測定結果を示す。
C. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
FIG. 7 shows the measurement results of X-ray photoelectron analysis of fluorine-containing nickel oxide particles and nickel oxide particles. In FIG. 7, A shows the measurement result of X-ray photoelectron spectroscopy of fluorine-containing nickel oxide particles, and B shows the measurement result of X-ray photoelectron spectroscopy of nickel oxide particles.

図7に示された結果から、酸化ニッケル粒子にはフッ素に基づくピークが存在していないのに対し、フッ素含有酸化ニッケル粒子にはフッ素に基づくピークが存在していることから、フッ素含有酸化ニッケル粒子にフッ素が結合しているものと考えられる。 From the results shown in FIG. 7, since the nickel oxide particles do not have a fluorine-based peak, while the fluorine-containing nickel oxide particles have a fluorine-based peak, the fluorine-containing nickel oxide has a peak. It is considered that fluorine is bound to the particles.

D.オージェ電子分光分析(AES)
フッ素含有酸化ニッケル粒子のオージェ電子分光分析の測定結果を図8に示す。なお、図8において、距離は、フッ素含有酸化ニッケル粒子の表面からの距離を示す。また、図8において、Niはニッケルの測定結果、Oは酸素の測定結果、Cは炭素の測定結果、Fはフッ素の測定結果を示す。
D. Auger electron spectroscopy (AES)
FIG. 8 shows the measurement results of Auger electron spectroscopy of fluorine-containing nickel oxide particles. In FIG. 8, the distance indicates the distance from the surface of the fluorine-containing nickel oxide particles. Further, in FIG. 8, Ni indicates the measurement result of nickel, O indicates the measurement result of oxygen, C indicates the measurement result of carbon, and F indicates the measurement result of fluorine.

図8に示された結果から、フッ素含有酸化ニッケル粒子の内部にまでフッ素が存在していることがわかる。また、フッ素は、フッ素含有酸化ニッケル粒子の内部において、粒界が存在しない箇所に浸透しないことから、フッ素含有酸化ニッケル粒子を構成している結晶子間の境界にフッ素が存在していることがわかる。 From the results shown in FIG. 8, it can be seen that fluorine is present even inside the fluorine-containing nickel oxide particles. Further, since fluorine does not permeate into the place where the grain boundary does not exist inside the fluorine-containing nickel oxide particles, it is necessary that fluorine exists at the boundary between the crystallites constituting the fluorine-containing nickel oxide particles. Recognize.

〔フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子とリチウム複合酸化ニッケル粒子との対比〕
A.粉末X線回折
フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果を図9に示す。図9において、Aはフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果、Bはリチウム複合酸化ニッケル粒子の粉末X線回折の測定結果を示す。
[Comparison between fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and lithium composite nickel oxide particles]
A. Powder X-ray Diffraction The measurement results of powder X-ray diffraction of fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and lithium composite nickel oxide particles are shown in FIG. In FIG. 9, A shows the measurement result of powder X-ray diffraction of fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles, and B shows the measurement result of powder X-ray diffraction of lithium composite nickel oxide particles.

図9に示された結果から、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子には、ピークの移動、新たなピークの出現および消失が見受けられないことから、両者の結晶構造および格子定数に大きな変化がないものと考えられる。 From the results shown in FIG. 9, since no peak movement, appearance and disappearance of new peaks were observed in the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles, the crystal structures and lattice constants of both were observed. It is considered that there is no major change in.

B.走査型電子顕微鏡(SEM)による観察
フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真を図10に示す。
B. Observation with a scanning electron microscope (SEM) FIG. 10 shows scanning electron micrographs of fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and lithium composite nickel oxide particles.

図10において、(a)はフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真、(b)はリチウム複合酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真である。 In FIG. 10, (a) is a scanning electron micrograph of fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles, and (b) is a scanning electron micrograph of lithium composite nickel oxide particles.

図10に示された結果から、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子のなかでは、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子のほうが、1次粒子径が比較的小さく、エッジ部に丸みを帯びていることがわかる。 From the results shown in FIG. 10, among the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles, the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles have a relatively small primary particle diameter and have rounded edges. You can see that it is tinged.

C.X線光電子分光分析(XPS)
フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子のX線光電子分光分析の測定結果を図11に示す。図11において、NTはリチウム複合酸化ニッケル粒子のX線光電子分析の測定結果、0s、5s、10s、15s、20sは、それぞれ順に、アルゴンエッチングが0秒、5秒、10秒、15秒、20秒後のフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子のX線光電子分析の測定結果を示す。
C. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)
FIG. 11 shows the measurement results of X-ray photoelectron spectroscopy of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and the lithium composite nickel oxide particles. In FIG. 11, NT is the measurement result of X-ray photoelectron analysis of lithium composite nickel oxide particles, and 0s, 5s, 10s, 15s, and 20s are, respectively, argon etching at 0 seconds, 5 seconds, 10 seconds, 15 seconds, and 20s, respectively. The measurement result of the X-ray photoelectron analysis of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles after a second is shown.

図11に示された結果から、リチウム複合酸化ニッケル粒子にはフッ素に基づくピークが存在していないのに対し、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子にはフッ素に基づくピークが存在していることから、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子にフッ素が結合しているものと考えられる。 From the results shown in FIG. 11, since the lithium composite nickel oxide particles do not have a fluorine-based peak, the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles have a fluorine-based peak. It is considered that fluorine is bound to the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles.

また、図11には、アルゴンエッチングによるフッ素に基づくピークの影響を調べた結果が示されており、エッチングしない初期からアルゴンエッチング10秒間にかけてフッ素に基づくピークが認められるが、アルゴンエッチング時間が15秒間以上ではフッ素に基づくピークが認められないことから、フッ素は、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の表面付近に存在していることがわかる。 Further, FIG. 11 shows the result of investigating the influence of the fluorine-based peak due to argon etching, and a fluorine-based peak is observed from the initial stage of no etching to 10 seconds of argon etching, but the argon etching time is 15 seconds. Since no peak based on fluorine is observed in the above, it can be seen that fluorine is present near the surface of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles.

D.電気特性評価
フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子を用い、充放電レートを0.1Cに調整して充電-放電曲線を調べた。その結果を図12に示す。なお、図12において、(a)は充電曲線、(b)は放電曲線を示す。
D. Evaluation of Electrical Characteristics Using fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and lithium composite nickel oxide particles, the charge / discharge rate was adjusted to 0.1 C and the charge-discharge curve was investigated. The results are shown in FIG. In FIG. 12, (a) shows a charge curve and (b) shows a discharge curve.

図12に示された結果から、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子(図中の符号A)は、リチウム複合酸化ニッケル粒子(図中の符号B)と対比して充放電容量が大きいことがわかる。 From the results shown in FIG. 12, it can be seen that the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles (reference numeral A in the figure) have a larger charge / discharge capacity than the lithium composite nickel oxide particles (reference numeral B in the figure).

フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子およびリチウム複合酸化ニッケル粒子を用い、充放電レートを1Cに調整して、充電条件:4.3Vカット・放電条件:3.0Vカットにおける放電容量のサイクル数変化(サイクル特性)を調べた。その結果を図13に示す。図13において、Aはフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子のサイクル特性を調べた結果、Bはリチウム複合酸化ニッケル粒子のサイクル特性を調べた結果を示す。 Using fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles and lithium composite nickel oxide particles, adjust the charge / discharge rate to 1C, and change the number of cycles of discharge capacity in charge condition: 4.3V cut and discharge condition: 3.0V cut (cycle). (Characteristics) was investigated. The result is shown in FIG. In FIG. 13, A shows the result of examining the cycle characteristics of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles, and B shows the result of examining the cycle characteristics of the lithium composite nickel oxide particles.

図13に示された結果から、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子は、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子と対比してサイクル特性に優れていることがわかる。このようにフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子がフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子と対比してサイクル特性に優れている理由は、定かではないが、おそらくフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の結晶子間の境界に存在するフッ素により、リチウムイオンの挿入脱離が円滑に進行したこと、およびフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子に存在するフッ素により、電解液と当該フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子との親和性が向上したことに基づくものと考えられる。 From the results shown in FIG. 13, it can be seen that the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles are superior in cycle characteristics to the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles. The reason why the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles are superior in cycle characteristics to the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles is not clear, but probably the boundary between the crystals of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles. Fluorine present in the fluorine smoothly promoted the insertion and desorption of lithium ions, and the fluorine present in the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles improved the affinity between the electrolytic solution and the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles. It is thought that it is based on what was done.

実施例2
水酸化ニッケル粒子(粒子径:6μm)0.1gをニッケル製反応容器に入れ、できるだけ粒子同士の重なりが小さくなるようにして広げた後、この反応容器を150mL容のステンレス鋼(SUS316L)製反応容器内に設置し、フッ素ガス導入ラインに接続した。接続部の機密性を確認した後、圧力が1Pa以下となるように減圧した。
Example 2
After 0.1 g of nickel hydroxide particles (particle size: 6 μm) are placed in a nickel reaction vessel and expanded so that the overlap between the particles is as small as possible, the reaction vessel is expanded into a 150 mL stainless steel (SUS316L) reaction. It was installed inside the container and connected to the fluorine gas introduction line. After confirming the confidentiality of the connection part, the pressure was reduced to 1 Pa or less.

次に、反応容器内の温度を25℃に調整し、絶対圧で1.3kPaとなるまでフッ素ガスを反応容器内に導入し、1時間保持した。その後、フッ素ガスを排気し、アルゴンガスを大気圧となるまで反応容器内に導入した。反応容器をフッ素ガス導入ラインから切り離し、アルゴンガス雰囲気中で容器を開け、フッ素含有水酸化ニッケル粒子を取り出した。得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子におけるフッ素の含有率は、1.44質量%であった。 Next, the temperature inside the reaction vessel was adjusted to 25 ° C., and fluorine gas was introduced into the reaction vessel until the absolute pressure reached 1.3 kPa, and the mixture was held for 1 hour. Then, the fluorine gas was exhausted and the argon gas was introduced into the reaction vessel until the atmospheric pressure was reached. The reaction vessel was separated from the fluorine gas introduction line, the vessel was opened in an argon gas atmosphere, and the fluorine-containing nickel hydroxide particles were taken out. The fluorine content in the obtained fluorine-containing nickel hydroxide particles was 1.44% by mass.

実施例3
水酸化ニッケル粒子(粒子径:6μm)0.1gをニッケル製反応容器に入れ、できるだけ粒子同士の重なりが小さくなるようにして広げた後、この反応容器を150mL容のステンレス鋼(SUS316L)製反応容器中に設置し、フッ素ガス導入ラインに接続した。接続部の機密性を確認した後、圧力が1Pa以下となるように減圧した。
Example 3
After 0.1 g of nickel hydroxide particles (particle size: 6 μm) are placed in a nickel reaction vessel and expanded so that the overlap between the particles is as small as possible, the reaction vessel is expanded into a 150 mL stainless steel (SUS316L) reaction. It was installed in a container and connected to a fluorine gas introduction line. After confirming the confidentiality of the connection part, the pressure was reduced to 1 Pa or less.

次に、反応容器内の温度を25℃に調整し、絶対圧で4.0kPaとなるまでフッ素ガスを反応容器内に導入し、1時間保持した。その後、フッ素ガスを排気し、アルゴンガスを1気圧となるまで反応容器内に導入した。反応容器をフッ素ガス導入ラインから切り離し、アルゴンガス雰囲気中で容器を開け、フッ素含有水酸化ニッケル粒子を取り出した。得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子におけるフッ素の含有率は、2.89質量%であった。 Next, the temperature inside the reaction vessel was adjusted to 25 ° C., and fluorine gas was introduced into the reaction vessel until the absolute pressure reached 4.0 kPa, and the mixture was held for 1 hour. Then, the fluorine gas was exhausted and the argon gas was introduced into the reaction vessel until the pressure reached 1 atm. The reaction vessel was separated from the fluorine gas introduction line, the vessel was opened in an argon gas atmosphere, and the fluorine-containing nickel hydroxide particles were taken out. The fluorine content in the obtained fluorine-containing nickel hydroxide particles was 2.89% by mass.

実施例4
水酸化ニッケル粒子(粒子径:6μm)0.1gをニッケル製反応容器に入れ、できるだけ粒子同士の重なりが小さくなるようにして広げた後、この反応容器を150mL容のステンレス鋼(SUS316L)製反応容器中に設置し、フッ素ガス導入ラインに接続した。接続部の機密性を確認した後、圧力が1Pa以下となるように減圧した。
Example 4
After 0.1 g of nickel hydroxide particles (particle size: 6 μm) are placed in a nickel reaction vessel and expanded so that the overlap between the particles is as small as possible, the reaction vessel is expanded into a 150 mL stainless steel (SUS316L) reaction. It was installed in a container and connected to a fluorine gas introduction line. After confirming the confidentiality of the connection part, the pressure was reduced to 1 Pa or less.

次に、反応容器内の温度を25℃に調整し、絶対圧で6.7kPaとなるまでフッ素ガスを反応容器内に導入し、1時間保持した。その後、フッ素ガスを排気し、アルゴンガスを1気圧となるまで反応容器内に導入した。反応容器をフッ素ガス導入ラインから切り離し、アルゴンガス雰囲気中で容器を開け、水酸化ニッケル粒子を取り出した。得られた水酸化ニッケル粒子におけるフッ素の含有率は、4.55質量%であった。 Next, the temperature inside the reaction vessel was adjusted to 25 ° C., and fluorine gas was introduced into the reaction vessel until the absolute pressure reached 6.7 kPa, and the mixture was held for 1 hour. Then, the fluorine gas was exhausted and the argon gas was introduced into the reaction vessel until the pressure reached 1 atm. The reaction vessel was separated from the fluorine gas introduction line, the vessel was opened in an atmosphere of argon gas, and nickel hydroxide particles were taken out. The fluorine content in the obtained nickel hydroxide particles was 4.55% by mass.

実施例5
水酸化ニッケル粒子(粒子径:6μm)0.1gをニッケル製反応容器に入れ、できるだけ粒子同士の重なりが小さくなるようにして広げた後、この反応容器を150mL容のステンレス鋼(SUS316L)製反応容器中に設置し、フッ素ガス導入ラインに接続した。接続部の機密性を確認した後、圧力が1Pa以下となるように減圧した。
Example 5
After 0.1 g of nickel hydroxide particles (particle size: 6 μm) are placed in a nickel reaction vessel and expanded so that the overlap between the particles is as small as possible, the reaction vessel is expanded into a 150 mL stainless steel (SUS316L) reaction. It was installed in a container and connected to a fluorine gas introduction line. After confirming the confidentiality of the connection part, the pressure was reduced to 1 Pa or less.

次に、反応容器内の温度を25℃に調整し、絶対圧で9.3kPaとなるまでフッ素ガスを反応容器内に導入し、1時間保持した。その後、フッ素ガスを排気し、アルゴンガスを1気圧となるまで反応容器内に導入した。反応容器をフッ素ガス導入ラインから切り離し、アルゴンガス雰囲気中で容器を開け、フッ素含有水酸化ニッケル粒子を取り出した。得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子におけるフッ素の含有率は、5.17質量%であった。 Next, the temperature inside the reaction vessel was adjusted to 25 ° C., and fluorine gas was introduced into the reaction vessel until the absolute pressure reached 9.3 kPa, and the mixture was held for 1 hour. Then, the fluorine gas was exhausted and the argon gas was introduced into the reaction vessel until the pressure reached 1 atm. The reaction vessel was separated from the fluorine gas introduction line, the vessel was opened in an argon gas atmosphere, and the fluorine-containing nickel hydroxide particles were taken out. The fluorine content in the obtained fluorine-containing nickel hydroxide particles was 5.17% by mass.

実施例2~5の結果から、水酸化ニッケル粒子にフッ素処理を施すときのフッ素ガスの圧力が高くなるにしたがい、得られるフッ素含有水酸化ニッケル粒子に存在するフッ素の量が増大することがわかる。 From the results of Examples 2 to 5, it can be seen that the amount of fluorine present in the obtained fluorine-containing nickel hydroxide particles increases as the pressure of the fluorine gas when the nickel hydroxide particles are treated with fluorine increases. ..

〔走査型電子顕微鏡(SEM)による観察〕
実施例2~5で得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子および表面にフッ素を有しない水酸化ニッケル粒子の外観を走査型電子顕微鏡にて観察した。その結果、フッ素含有水酸化ニッケル粒子および表面にフッ素を有しない水酸化ニッケル粒子の外観には、大きな相違が認められなかった。
[Observation with scanning electron microscope (SEM)]
The appearances of the fluorine-containing nickel hydroxide particles obtained in Examples 2 to 5 and the nickel hydroxide particles having no fluorine on the surface were observed with a scanning electron microscope. As a result, no significant difference was observed in the appearance of the fluorine-containing nickel hydroxide particles and the nickel hydroxide particles having no fluorine on the surface.

〔X線光電子分光分析(XPS)〕
実施例4で得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子のX線光電子分光分析(XPS)を実施例1と同様にして行なった。その結果、スペクトルに少なくとも687eV付近および684eV付近にピークが存在していることから、水酸化ニッケル粒子がフッ素と接触することによって当該水酸化ニッケル粒子に導入されたフッ素は、少なくとも2種類の化学状態を有しており、それらのうちの1つは、+2に近い価数を有するニッケルとの相互作用を有し、他の1つは、より大きい価数有するニッケルとの相互作用を有するものであることがわかった。
[X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)]
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the fluorine-containing nickel hydroxide particles obtained in Example 4 was performed in the same manner as in Example 1. As a result, since peaks are present in the spectrum at least around 687 eV and around 684 eV, the fluorine introduced into the nickel hydroxide particles by the contact of the nickel hydroxide particles with fluorine has at least two kinds of chemical states. One of them has an interaction with nickel having a valence close to +2, and the other one has an interaction with nickel having a higher valence. It turned out that there was.

以上の結果から、ニッケル原子のなかにはフッ素化によって酸化され、+2よりも大きい価数を有する状態になっているものが存在していることがわかる。 From the above results, it can be seen that some nickel atoms are oxidized by fluorination and have a valence larger than +2.

実施例6
実施例4で得られたフッ素含有水酸化ニッケル粒子を空気中で750℃の温度で6時間焼成することにより、フッ素含有酸化ニッケル粒子を調製した。
Example 6
Fluorine-containing nickel hydroxide particles obtained in Example 4 were calcined in air at a temperature of 750 ° C. for 6 hours to prepare fluorine-containing nickel oxide particles.

次に、前記で得られたフッ素含有酸化ニッケル粒子と炭酸リチウム粒子(粒子径:4μm)とをLi/Ni(モル比)が1.05/1.00となるように25℃の空気中で1時間混合することにより、均一な組成を有する混合物を得た。 Next, the fluorine-containing nickel oxide particles and the lithium carbonate particles (particle size: 4 μm) obtained above are placed in air at 25 ° C. so that the Li / Ni (molar ratio) is 1.05 / 1.00. Mixing for 1 hour gave a mixture having a uniform composition.

前記で得られた混合物を実施例1と同様にしてペレット化し、70℃の空気中に放置することによって乾燥させた後、空気中で700℃の温度で5時間焼成することにより、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子としてフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子(粒子径:21μm、屈折率:1.7)を得た。 The mixture obtained above is pelletized in the same manner as in Example 1, dried by leaving it in air at 70 ° C., and then fired in air at a temperature of 700 ° C. for 5 hours to obtain fluorine-containing lithium. Fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles (particle size: 21 μm, refractive index: 1.7) were obtained as the composite transition metal oxide particles.

前記で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の切断面に加速電圧1kVの電子線を照射し、当該切断面を電界放射型走査型電子顕微鏡〔ZEISS社製、商品名:Ultra plus〕で観察しながら照射開始後60秒時点でアースに流れる電流を測定することにより、暗部領域に流れる透過電流値が130pAであり、当該暗部領域に隣接する明部領域に流れる透過電流値が120pAであり、図14に示されるように、電子線易透過性領域(暗部領域)が島状態で、電子線難透過性領域(明部領域)が海状態で分散した海-島状態を有することを確認した。 The cut surface of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles obtained above is irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV, and the cut surface is observed with an electric current radiation scanning electron microscope [manufactured by ZEISS, trade name: Ultra plus]. By measuring the current flowing to the ground 60 seconds after the start of irradiation, the transmitted current value flowing in the dark region is 130 pA, and the transmitted current value flowing in the bright region adjacent to the dark region is 120 pA. As shown in FIG. 14, it was confirmed that the electron beam transmissive region (dark region) has an island state and the electron beam impervious region (bright region) has a sea-island state dispersed in the sea state. ..

なお、図14は、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の切断面に電子線を照射したときの走査型電子顕微鏡写真である。 FIG. 14 is a scanning electron micrograph when the cut surface of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles is irradiated with an electron beam.

また、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケルの切断面に占める電子線易透過性領域の面積の比率を電界放射型走査型電子顕微鏡〔ZEISS社製、商品名:Ultra plus〕を用い、加速電圧1kVで測定した反射電子像を、閾値を50%として暗部と明部の面積をピクセル数によって求め、暗部と明部の面積の合計を分母として、暗部の面積を分子として、10個の粒子について算出し、その平均値を求めたところ、38%であった。また、フッ素含有リチウム複合酸化ニッケル粒子の電子線易透過性領域の平均直径を電界放射型走査型電子顕微鏡〔ZEISS社製、商品名:Ultra plus〕を用い、加速電圧1kVで測定した反射電子像の島状態の電子線易透過性領域10カ所を任意に選択し、選択された各領域における短辺と長辺との和を2で除した値の前記10カ所における平均することによって求めたところ、40nmであった。 In addition, the ratio of the area of the electron beam permeable region to the cut surface of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide is measured using an electric field radiation scanning electron microscope [ZEISS, trade name: Ultra plus] at an acceleration voltage of 1 kV. The reflected electron image was calculated for 10 particles with the threshold value set to 50% and the areas of dark and bright areas calculated by the number of pixels, with the total area of dark and bright areas as the denominator and the area of dark areas as molecules. When the average value was calculated, it was 38%. In addition, a reflected electron image of the average diameter of the electron beam permeable region of the fluorine-containing lithium composite nickel oxide particles measured at an acceleration voltage of 1 kV using an electric field radiation scanning electron microscope [manufactured by ZEISS, trade name: Ultra plus]. 10 electron beam transmissive regions in the island state of No. were arbitrarily selected, and the sum of the short side and the long side in each selected region was divided by 2 and averaged at the 10 locations. , 40 nm.

実施例7
実施例4と同様の方法で得られたフッ素含有水酸化ニッケルコバルトマンガン粒子〔Ni/Co/Mn(モル比):5/2/3、粒子径:6μm〕を750℃の温度で6時間焼成することにより、フッ素含有酸化ニッケルコバルトマンガン粒子を得た。
Example 7
Fluorine-containing nickel-cobalt cobalt hydroxide manganese particles [Ni / Co / Mn (molar ratio): 5/2/3, particle size: 6 μm] obtained by the same method as in Example 4 are calcined at a temperature of 750 ° C. for 6 hours. By doing so, fluorine-containing nickel oxide cobalt-cobalt manganese particles were obtained.

前記で得られたフッ素含有酸化ニッケルコバルトマンガン粒子と炭酸リチウム粒子(粒子径:4μm)とをLi/(Ni+Co+Mn)のモル比が1.05/1.00となるように25℃の空気中で1時間混合することにより、均一な組成を有する混合物を得た。 The fluorine-containing nickel-cobalt oxide manganese particles and lithium carbonate particles (particle size: 4 μm) obtained above are mixed in air at 25 ° C. so that the molar ratio of Li / (Ni + Co + Mn) is 1.05 / 1.00. Mixing for 1 hour gave a mixture having a uniform composition.

次に、前記で得られた混合物を70℃の空気中に放置することによって乾燥させた後、空気中で900℃の温度で10時間焼成することにより、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子としてフッ素含有リチウム複合酸化ニッケルコバルトマンガン粒子〔Ni/Co/Mn(モル比):5/2/3、粒子径5μm、屈折率:1.7〕を得た。 Next, the mixture obtained above was dried by leaving it in air at 70 ° C., and then fired in air at a temperature of 900 ° C. for 10 hours to obtain fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles. Fluorine-containing lithium composite nickel-cobalt oxide manganese particles [Ni / Co / Mn (molar ratio): 5/2/3, particle diameter 5 μm, refractive index: 1.7] were obtained.

前記で得られたフッ素含有リチウム複合酸化ニッケルコバルトマンガン粒子の切断面を走査型電子顕微鏡で観察しながら当該切断面に実施例6と同様にして加速電圧1kVの電子線を照射することにより、暗部領域に流れる透過電流値が80pAであり、当該暗部領域に隣接する明部領域に流れる透過電流値が70pAであり、電子線易透過性領域(暗部領域)が島状態で、電子線難透過性領域(明部領域)が海状態で分散した海-島状態を有することを確認した。また、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に占める電子線易透過性領域の面積の比率を実施例6と同様にして測定したところ、45%であった。また、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の電子線易透過性領域の平均直径を実施例6と同様にして測定したところ、65nmであった。 While observing the cut surface of the fluorine-containing lithium composite nickel-cobalt manganese particles obtained above with a scanning electron microscope, the cut surface is irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV in the same manner as in Example 6 to obtain a dark portion. The transmitted current value flowing in the region is 80 pA, the transmitted current value flowing in the bright region adjacent to the dark region is 70 pA, the electron beam transmissive region (dark region) is in an island state, and the electron beam imperviousity is impervious. It was confirmed that the region (bright region) had a sea-island state dispersed in the sea state. Further, the ratio of the area of the electron beam translucent region to the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles was measured in the same manner as in Example 6 and found to be 45%. Moreover, when the average diameter of the electron beam easily transparent region of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles was measured in the same manner as in Example 6, it was 65 nm.

実施例8
実施例4と同様の方法で得られたフッ素含有水酸化コバルト粒子を750℃の温度で6時間焼成することにより、フッ素含有酸化コバルト粒子を得た。
Example 8
Fluorine-containing cobalt hydroxide particles obtained by the same method as in Example 4 were calcined at a temperature of 750 ° C. for 6 hours to obtain fluorine-containing cobalt oxide particles.

前記で得られたフッ素含有酸化コバルト粒子と炭酸リチウムとをLi/Co(モル比)が1.05/1.00となるように25℃の空気中で1時間混合することにより、均一な組成を有する混合物を得た。前記で得られた混合物を70℃の空気中に放置することによって乾燥させた後、空気中で900℃の温度で20時間焼成することにより、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子としてフッ素含有リチウム複合酸化コバルト粒子(粒子径:5μm、屈折率:1.7)を得た。 By mixing the fluorine-containing cobalt oxide particles obtained above and lithium carbonate in air at 25 ° C. for 1 hour so that the Li / Co (molar ratio) is 1.05 / 1.00, a uniform composition is obtained. Was obtained. The mixture obtained above is dried by leaving it in air at 70 ° C., and then fired in air at a temperature of 900 ° C. for 20 hours to obtain fluorine-containing lithium as a fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particle. Composite cobalt oxide particles (particle size: 5 μm, refractive index: 1.7) were obtained.

前記で得られたフッ素含有リチウム複合酸化コバルト粒子の切断面を走査型電子顕微鏡で観察しながら当該切断面に実施例6と同様にして加速電圧1kVの電子線を照射することにより、暗部領域に流れる透過電流値が126pAであり、当該暗部領域に隣接する明部領域に流れる透過電流値が116pAであり、電子線易透過性領域(暗部領域)が島状態で、電子線難透過性領域(明部領域)が海状態で分散した海-島状態を有することを確認した。また、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の切断面に占める電子線易透過性領域の面積の比率を実施例6と同様にして測定したところ、75%であった。また、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の電子線易透過性領域の平均直径を実施例6と同様にして測定したところ、80nmであった。 While observing the cut surface of the fluorine-containing lithium composite cobalt oxide particles obtained above with a scanning electron microscope, the cut surface is irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV in the same manner as in Example 6 to cover the dark region. The transmitted current value flowing is 126 pA, the transmitted current value flowing in the bright region adjacent to the dark region is 116 pA, the electron beam transmissive region (dark region) is in an island state, and the electron beam impervious region (electron beam impervious region). It was confirmed that the bright region) had a sea-island state dispersed in the sea state. Further, the ratio of the area of the electron beam permeable region to the cut surface of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles was measured in the same manner as in Example 6 and found to be 75%. Moreover, when the average diameter of the electron beam easily transparent region of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles was measured in the same manner as in Example 6, it was 80 nm.

比較例1
実施例4で用いたフッ素含有水酸化ニッケル粒子の代わりに、実施例4で用いられた水酸化ニッケル粒子と同じ種類のフッ素処理が施されていない水酸化ニッケル粒子を用いたこと以外は、実施例6と同様にしてリチウム複合酸化ニッケル粒子を得た。
Comparative Example 1
Except for the fact that instead of the fluorine-containing nickel hydroxide particles used in Example 4, nickel hydroxide particles not treated with the same type of fluorine as the nickel hydroxide particles used in Example 4 were used. Lithium composite nickel oxide particles were obtained in the same manner as in Example 6.

前記リチウム複合酸化ニッケル粒子の切断面を走査型電子顕微鏡で観察しながら当該切断面に実施例6と同様にして加速電圧1kVの電子線を照射したが、当該切断面は、いずれも明部領域(白色~灰白色)で表示されたことから、全体的に電子線難透過性領域で形成され、電子線易透過性領域が形成されていないことが確認された。 While observing the cut surface of the lithium composite nickel oxide particles with a scanning electron microscope, the cut surface was irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV in the same manner as in Example 6. Since it was displayed in (white to grayish white), it was confirmed that the electron beam impervious region was formed as a whole and the electron beam transmissive region was not formed.

比較例2
実施例7で用いたフッ素含有水酸化ニッケルコバルトマンガンの代わりに、実施例7で用いられた水酸化ニッケルコバルトマンガンと同じ種類のフッ素処理が施されていない水酸化ニッケルコバルトマンガンを用いたこと以外は、実施例7と同様にしてリチウム複合酸化ニッケルコバルトマンガン粒子を得た。
Comparative Example 2
Except for the fact that instead of the fluorine-containing nickel-cobalt-cobalt manganese hydroxide used in Example 7, nickel-cobalt-cobalt manganese hydroxide which has not been treated with the same type of fluorine as the nickel-cobalt manganese hydroxide used in Example 7 was used. Obtained lithium composite nickel-cobalt-cobalt-manganese particles in the same manner as in Example 7.

前記リチウム複合酸化ニッケルコバルトマンガン粒子の切断面を走査型電子顕微鏡で観察しながら当該切断面に実施例6と同様にして加速電圧1kVの電子線を照射したが、当該切断面は、いずれも明部領域(白色~灰白色)で表示されたことから、全体的に電子線難透過性領域で形成され、電子線易透過性領域が形成されていないことが確認された。 While observing the cut surface of the lithium composite nickel-cobalt oxide manganese particles with a scanning electron microscope, the cut surface was irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV in the same manner as in Example 6. Since it was displayed in a partial region (white to grayish white), it was confirmed that the electron beam impervious region was formed as a whole and the electron beam transmissive region was not formed.

比較例3
実施例8で用いたフッ素を有する水酸化コバルトの代わりに、実施例8で用いられた水酸化コバルトと同じ種類のフッ素処理が施されていない水酸化コバルトを用いたこと以外は、実施例8と同様にしてリチウム複合酸化コバルト粒子を得た。
Comparative Example 3
Example 8 except that the fluorine-containing cobalt hydroxide used in Example 8 was replaced with cobalt hydroxide which was not treated with the same type of fluorine as the cobalt hydroxide used in Example 8. Lithium composite cobalt oxide particles were obtained in the same manner as above.

前記リチウム複合酸化コバルト粒子の切断面を走査型電子顕微鏡で観察しながら当該切断面に実施例6と同様にして加速電圧1kVの電子線を照射したが、当該切断面は、いずれも明部領域(白色~灰白色)で表示されたことから、全体的に電子線難透過性領域で形成され、電子線易透過性領域が形成されていないことが確認された。 While observing the cut surface of the lithium composite cobalt oxide particles with a scanning electron microscope, the cut surface was irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 1 kV in the same manner as in Example 6. Since it was displayed in (white to grayish white), it was confirmed that the electron beam impervious region was formed as a whole and the electron beam transmissive region was not formed.

実験例1
実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子および比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属複合酸化物粒子に銅の特性X線(波長1.54Å)を照射し、2θが10~85°の範囲で毎分2°で走査することにより、X線回折を調べた。なお、X線回折の測定には、X線回折装置〔(株)島津製作所製、品番:XRD-6100〕を用いた。
Experimental Example 1
The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 and the fluorine-free lithium composite transition metal composite oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3 have copper characteristic X-rays (wavelength 1. X-ray diffraction was examined by irradiating with 54 Å) and scanning at 2 ° / min with 2θ in the range of 10-85 °. An X-ray diffractometer [manufactured by Shimadzu Corporation, product number: XRD-6100] was used for the measurement of X-ray diffraction.

実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子および比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属複合酸化物粒子の(003)面と(104)面の回折強度比〔ピーク強度比[(003)/(104)]〕を表1に示す。 The (003) plane and the (104) plane of the fluorine-containing lithium composite transition metal composite oxide particles obtained in Examples 6 to 8 and the fluorine-free lithium composite transition metal composite oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3 The diffraction intensity ratio [peak intensity ratio [(003) / (104)]] of the above is shown in Table 1.

Figure 0007078217000001
Figure 0007078217000001

表1に示された結果から、実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子のピーク強度比は1.2~1.6程度であるのに対し、比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属酸化物粒子のピーク強度比は1.4~1.6程度であることがわかる。 From the results shown in Table 1, the peak intensity ratio of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 was about 1.2 to 1.6, whereas the peak intensity ratio was about 1.2 to 1.6, whereas Comparative Examples 1 to 1. It can be seen that the peak intensity ratio of the fluorine-free lithium composite transition metal oxide particles obtained in No. 3 is about 1.4 to 1.6.

以上の結果から、実施6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、結晶の成長が促進されるが、一次粒子の成長が抑制されたことから、結晶化が促成され、一次粒子の粗大化が抑制されたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が生成しているものと考えられる。 From the above results, the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 promoted the growth of crystals, but the growth of the primary particles was suppressed, so that crystallization was promoted. It is considered that fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles in which the coarsening of the primary particles is suppressed are produced.

実験例2
実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子および比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属酸化物粒子の充放電試験を以下の方法に基づいて行なった。
Experimental Example 2
The charge / discharge test of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 and the fluorine-free lithium composite transition metal oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3 was carried out based on the following method. I did.

〔充放電試験の方法〕
実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子および比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属酸化物粒子の各粒子80質量部、導電剤としてアセチレンブラック10質量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデン10質量部の割合で各成分を混合し、得られた混合物を有機溶媒としてN-メチル-2-ピロリドン中でさらに混合し、分散させることにより、ペーストを得た。
[Charging / discharging test method]
80 parts by mass of each of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 and the fluorine-free lithium composite transition metal oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3 and acetylene as a conductive agent. By mixing each component in a ratio of 10 parts by mass of black and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and further mixing and dispersing the obtained mixture in N-methyl-2-pyrrolidone as an organic solvent, Obtained a paste.

前記で得られたペーストをアルミニウム集電体シートに乾燥後の厚さが100μmとなるように塗工し、乾燥およびプレス圧延を行ない、直径が16mmとなるように切り出すことにより、正極板を得た。 The paste obtained above is applied to an aluminum current collector sheet so that the thickness after drying is 100 μm, dried and press-rolled, and cut out to have a diameter of 16 mm to obtain a positive electrode plate. rice field.

アルゴンガス雰囲気中で、前記で得られた正極板と対極板(リチウム板)との間にポリエチレン製の多孔膜セパレータ(厚さ:25μm、空孔率:45%)を介在させて正極板の電極層と対極板とを対向させて重ね合わせ、得られた積層体をトムセル〔有限会社日本トムセル製、商品名:TOMCELL(登録商標)〕内に入れた。 In an argon gas atmosphere, a polyethylene porous film separator (thickness: 25 μm, porosity: 45%) is interposed between the positive electrode plate obtained above and the counter electrode plate (lithium plate) to form a positive electrode plate. The electrode layer and the counter electrode plate were overlapped with each other facing each other, and the obtained laminate was placed in Tomcell [manufactured by Nippon Tomcell Co., Ltd., trade name: TOMCELL (registered trademark)].

次に、アルゴンガス雰囲気中で、プロピレンカーボネート50容量部およびジメチルエーテル50容量部の割合で混合した溶液にLiPF6を溶解させ、当該LiPF6の濃度が1mol/Lである非水電解液を調製し、この非水電解液を前記トムセル内に入れ、トムセルを封止することにより、非水電解質二次電池を作製した。 Next, LiPF 6 was dissolved in a solution in which 50 parts by volume of propylene carbonate and 50 parts by volume of dimethyl ether were mixed in an argon gas atmosphere to prepare a non-aqueous electrolyte solution having a concentration of LiPF 6 of 1 mol / L. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced by putting this non-aqueous electrolyte solution into the tom cell and sealing the tom cell.

前記で得られた非水電解質二次電池に終止電圧が4.3Vとなるまで0.2Cの定電流で充電し、次いで終止電圧が3.0Vとなるまで0.2Cで非水電解質二次電池の放電を行なった。なお、充放電サイクルに伴う放電容量変化が十分に小さくなった3サイクル目の放電容量を初期放電容量とした。 The non-aqueous electrolyte secondary battery obtained above is charged with a constant current of 0.2 C until the final voltage reaches 4.3 V, and then the non-aqueous electrolyte secondary battery is charged at 0.2 C until the final voltage reaches 3.0 V. The battery was discharged. The discharge capacity in the third cycle in which the change in discharge capacity due to the charge / discharge cycle became sufficiently small was defined as the initial discharge capacity.

実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子および比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属酸化物粒子の初期放電容量を表2に示す。 Table 2 shows the initial discharge capacities of the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 and the fluorine-free lithium composite transition metal oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3.

Figure 0007078217000002
Figure 0007078217000002

表2に示された結果から、実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、それぞれ比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属酸化物粒子と対比して、初期放電容量が大きいことがわかる。 From the results shown in Table 2, the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 are the fluorine-free lithium composite transition metal oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3, respectively. It can be seen that the initial discharge capacity is large in comparison with.

実験例3
実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子および比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属酸化物粒子を用い、0.5C充電-0.5C放電を繰り返す試験、いわゆるサイクル試験を50サイクル行なった後、各トムセルの放電容量を調べた。この50サイクル目の放電容量を表3に示す。
Experimental Example 3
Using the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 and the fluorine-free lithium composite transition metal oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3, 0.5C charge-0.5C After performing a test of repeating discharge, a so-called cycle test, for 50 cycles, the discharge capacity of each tom cell was examined. Table 3 shows the discharge capacity at the 50th cycle.

Figure 0007078217000003
Figure 0007078217000003

表3に示された結果から、実施例6~8で得られたフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子は、それぞれ比較例1~3で得られたフッ素を含有しないリチウム複合遷移金属酸化物粒子と対比して、放電容量が高水準で維持されることがわかる。 From the results shown in Table 3, the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles obtained in Examples 6 to 8 are the fluorine-free lithium composite transition metal oxide particles obtained in Comparative Examples 1 to 3, respectively. It can be seen that the discharge capacity is maintained at a high level in comparison with.

以上の結果から、本発明の非水電解質二次電池は、フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子が用いられているので、初期充放電容量が大きく、サイクル特性にも優れていることがわかる。 From the above results, it can be seen that the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention uses fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, so that it has a large initial charge / discharge capacity and is excellent in cycle characteristics.

Claims (9)

遷移金属としてCo、NiおよびMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の遷移金属を有するフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物からなる結晶子を有する粒子であって、複数の結晶子の結晶子間の境界にフッ素が存在しており、電子線難透過性領域および当該電子線難透過性領域に対して相対的に電子線を透過しやすい電子線易透過性領域が海-島の状態で当該粒子の切断面において形成されており、前記海状態が電子線難透過性領域であり、前記島状態が電子線易透過性領域であり、電子線易透過性領域が粒子の切断面に占める面積の比率が15~80%であることを特徴とするフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子。 Particles having crystallites made of a fluorine-containing lithium composite transition metal oxide having at least one transition metal selected from the group consisting of Co, Ni and Mn as the transition metal, among crystallites of a plurality of crystallites. Fluorine is present at the boundary of the electron beam, and the electron beam impervious region and the electron beam impervious region that is relatively easy to transmit electron beams with respect to the electron beam impervious region are in the sea-island state. It is formed on the cut surface of the particle, the sea state is the electron beam impervious region, the island state is the electron beam transmissive region, and the area occupied by the electron beam transmissive region on the cut surface of the particle. Fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles characterized by a ratio of 15 to 80%. 電子線易透過性領域の平均直径が30~1000nmである請求項1に記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子。 The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particle according to claim 1, wherein the electron beam translucent region has an average diameter of 30 to 1000 nm. フッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の粒子径が100nm~100μmである請求項1または2に記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子。 The fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles according to claim 1 or 2, wherein the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles have a particle size of 100 nm to 100 μm. 請求項1~3のいずれかに記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を製造する方法であって、遷移金属水酸化物粒子にフッ素処理を施すことにより、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子を調製し、当該フッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成することにより、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属酸化物粒子を調製し、遷移金属酸化物粒子として当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子を用い、当該フッ素含有遷移金属酸化物粒子とリチウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成することを特徴とするフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子の製造方法。 The method for producing fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the transition metal hydroxide particles are treated with fluorine to have a plurality of crystallites. Fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary between the crystallites are prepared, and the fluorine-containing transition metal hydroxide particles are fired to have a plurality of crystallites, and the crystallites have a plurality of crystals. Fluorine-containing transition metal oxide particles in which fluorine is present at the boundary between the two are prepared, the fluorine-containing transition metal oxide particles are used as the transition metal oxide particles, and the fluorine-containing transition metal oxide particles and the lithium compound are mixed. , A method for producing fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles, which comprises firing the obtained mixture. 遷移金属としてCo、NiおよびMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の遷移金属を有するフッ素含有遷移金属酸化物粒子を製造する方法であって、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在するフッ素含有遷移金属水酸化物粒子を焼成することを特徴とするフッ素含有遷移金属酸化物粒子の製造方法。 It is a method for producing a fluorine-containing transition metal oxide particle having at least one transition metal selected from the group consisting of Co, Ni and Mn as a transition metal, and has a plurality of crystallites and between the crystallites. A method for producing fluorine-containing transition metal oxide particles, which comprises firing fluorine-containing transition metal hydroxide particles in which fluorine is present at the boundary between the two. 遷移金属としてCo、NiおよびMnからなる群より選ばれた少なくとも1種の遷移金属を有するフッ素含有遷移金属水酸化物からなる粒子であって、複数の結晶子を有し、当該結晶子間の境界にフッ素が存在していることを特徴とするフッ素含有遷移金属水酸化物粒子。 It is a particle made of a fluorine-containing transition metal hydroxide having at least one transition metal selected from the group consisting of Co, Ni and Mn as a transition metal, and has a plurality of crystallites among the crystallites. Fluorine-containing transition metal hydroxide particles characterized by the presence of fluorine at the boundary. 請求項1~3のいずれかに記載のフッ素含有リチウム複合遷移金属酸化物粒子を含有することを特徴とする非水電解質二次電池用活物質。 An active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises the fluorine-containing lithium composite transition metal oxide particles according to any one of claims 1 to 3. 請求項7に記載の非水電解質二次電池用活物質を含有することを特徴とする非水電解質二次電池用電極。 An electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises the active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7. 請求項8に記載の非水電解質二次電池用電極を有する非水電解質二次電池。 A non-aqueous electrolyte secondary battery having the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8.
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