JP7215260B2 - Cathode active material showing layered rock salt structure and containing lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and oxygen, and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、層状岩塩構造を示し、リチウム、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及び酸素を含有する正極活物質、並びに、その製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material exhibiting a layered rock salt structure and containing lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and oxygen, and a method for producing the same.

リチウムイオン二次電池の正極活物質には種々の材料が用いられることが知られている。そのうち、LiNiOで表されるリチウムニッケル酸化物は、特許文献1に記載されているとおり、リチウムイオン二次電池の開発当初、正極活物質として汎用されていた。 Various materials are known to be used as positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries. Among them, lithium nickel oxide represented by LiNiO 2 was widely used as a positive electrode active material at the beginning of development of lithium ion secondary batteries, as described in Patent Document 1.

また、LiNiOのニッケルの一部を他の金属で置換したリチウムニッケル金属酸化物が開発され、当該リチウムニッケル金属酸化物を正極活物質として用いたリチウムイオン二次電池についての研究が精力的に為されてきた。特に近年、LiNiOのニッケルの一部をコバルト及びアルミニウムで置換した層状岩塩構造のリチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物を、正極活物質として採用したリチウムイオン二次電池が、多数報告されている。 In addition, a lithium-nickel metal oxide in which a part of the nickel in LiNiO 2 is replaced with another metal has been developed, and research on lithium-ion secondary batteries using the lithium-nickel metal oxide as a positive electrode active material has been vigorously conducted. has been done. Especially in recent years, there have been many reports of lithium-ion secondary batteries that employ, as a positive electrode active material, lithium-nickel-cobalt-aluminum oxide having a layered rock salt structure in which part of the nickel in LiNiO 2 is replaced with cobalt and aluminum.

特許文献2には、正極活物質としてLiNi0.81Co0.15Al0.04を採用したリチウムイオン二次電池が具体的に記載されている。 Patent Document 2 specifically describes a lithium ion secondary battery that employs LiNi 0.81 Co 0.15 Al 0.04 O 2 as a positive electrode active material.

特許文献3には、正極活物質としてLiNi0.8Co0.16Al0.04やLiNi0.8Co0.15Al0.041.90.1を採用したリチウムイオン二次電池が具体的に記載されている。 In Patent Document 3 , a lithium ion _ A secondary battery is specifically described.

特許文献4には、正極活物質としてLiNi0.8Co0.15Al0.05を採用したリチウムイオン二次電池が具体的に記載されている。 Patent Document 4 specifically describes a lithium ion secondary battery that employs LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 as a positive electrode active material.

特許文献5には、正極活物質としてLi1.013Ni0.831Co0.119Al0.050、Li1.013Ni0.858Co0.123Al0.020又はLi1.013Ni0.867Co0.098Al0.035を採用したリチウムイオン二次電池が具体的に記載されている。 Patent Document 5 discloses Li1.013Ni0.831Co0.119Al0.050O2 , Li1.013Ni0.858Co0.123Al0.020O2 or Li1 as a positive electrode active material . A lithium ion secondary battery employing .013 Ni 0.867 Co 0.098 Al 0.035 O 2 is specifically described.

特開昭63-121260号公報JP-A-63-121260 特開2006-128119号公報JP 2006-128119 A 特開2006-278341号公報JP 2006-278341 A 特開2014-139926号公報JP 2014-139926 A 特開2017-195020号公報JP 2017-195020 A

しかしながら、リチウムイオン二次電池の正極活物質に対する要求は増加しており、新たな正極活物質及びその製造方法の提供が熱望されている。 However, demand for positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries is increasing, and there is a strong desire to provide a new positive electrode active material and a method for producing the same.

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

本発明者が鋭意検討した結果、LiNiOのニッケルの一部をコバルト及びタングステンで置換した層状岩塩構造のリチウムニッケルコバルトタングステン酸化物が、好適な正極活物質であることを知見した。さらに、本発明者は、LiNiOのニッケルの一部をコバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムで置換した層状岩塩構造のリチウム複合金属酸化物が、好適な正極活物質であることを知見した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that a layered rock salt structure of lithium nickel cobalt tungsten oxide in which part of nickel in LiNiO 2 is replaced with cobalt and tungsten is a suitable positive electrode active material. Furthermore, the present inventors have found that a lithium mixed metal oxide having a layered rock salt structure in which a portion of nickel in LiNiO 2 is replaced with cobalt, tungsten, aluminum and zirconium is a suitable positive electrode active material.

本発明者が、上記の正極活物質の製造方法について鋭意検討した結果、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを溶解した金属水溶液に、キレート化合物を添加して、水に対する金属の溶解性を向上させた上で、金属水溶液のpHを制御して、これらの金属を共沈させるとの技術を開発した。そして、かかる技術を用いて、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを正極活物質の粒子中に均一に分布させることに成功した。
また、正極活物質の前駆体を金属化合物でコートすることで、正極活物質の性能が向上することも知見した。
本発明はかかる知見に基づき完成されたものである。
As a result of intensive studies by the present inventors on the method for producing the positive electrode active material, the solubility of the metal in water is improved by adding a chelate compound to a metal aqueous solution in which nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium are dissolved. After that, we developed a technique to coprecipitate these metals by controlling the pH of the metal aqueous solution. Using this technique, they succeeded in uniformly distributing nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium in the particles of the positive electrode active material.
They also found that the performance of the positive electrode active material is improved by coating the precursor of the positive electrode active material with a metal compound.
The present invention has been completed based on such findings.

本発明の第1の製造方法は、
ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及びキレート化合物を溶解した水溶液と、塩基性物質を混合して、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを含有する遷移金属水酸化物を析出させる析出工程、
前記遷移金属水酸化物を加熱して、付着水を除去した又は遷移金属酸化物とした前駆体を形成する前駆体形成工程、
前記前駆体とリチウム塩を混合して焼成する焼成工程、
を有することを特徴とする、層状岩塩構造を示し、リチウム、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及び酸素を含有する正極活物質の製造方法である。
The first manufacturing method of the present invention is
A precipitation step of mixing an aqueous solution in which nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and a chelate compound are dissolved with a basic substance to precipitate a transition metal hydroxide containing nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium;
A precursor forming step of heating the transition metal hydroxide to form a precursor from which adhering water is removed or a transition metal oxide is formed;
a firing step of mixing and firing the precursor and the lithium salt;
A method for producing a positive electrode active material having a layered rock salt structure and containing lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and oxygen, characterized by having

本発明の第2の製造方法は、
ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及びキレート化合物を溶解した水溶液と、塩基性物質を混合して、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを含有する遷移金属水酸化物を析出させる析出工程、
前記遷移金属水酸化物を加熱して、付着水を除去した又は遷移金属酸化物とした前駆体を形成する前駆体形成工程、
前記前駆体を金属化合物でコートするコート工程、
前記金属化合物でコートした前駆体とリチウム塩を混合して焼成する焼成工程、
を有することを特徴とする、層状岩塩構造を示し、リチウム、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及び酸素を含有する正極活物質の製造方法である。
The second manufacturing method of the present invention is
A precipitation step of mixing an aqueous solution in which nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and a chelate compound are dissolved with a basic substance to precipitate a transition metal hydroxide containing nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium;
A precursor forming step of heating the transition metal hydroxide to form a precursor from which adhering water is removed or a transition metal oxide is formed;
a coating step of coating the precursor with a metal compound;
a firing step of mixing and firing the precursor coated with the metal compound and a lithium salt;
A method for producing a positive electrode active material having a layered rock salt structure and containing lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and oxygen, characterized by having

本発明により、新たな正極活物質及びその製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION By this invention, a new positive electrode active material and its manufacturing method can be provided.

実施例1の正極活物質のSEM像である。4 is an SEM image of the positive electrode active material of Example 1. FIG. 実施例2の正極活物質のSEM像である。4 is an SEM image of the positive electrode active material of Example 2. FIG. 評価例3の結果を示すグラフである。9 is a graph showing the results of Evaluation Example 3;

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

本発明の第1の製造方法は、
ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及びキレート化合物を溶解した水溶液と、塩基性物質を混合して、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを含有する遷移金属水酸化物を析出させる析出工程、
前記遷移金属水酸化物を加熱して、付着水を除去した又は遷移金属酸化物とした前駆体を形成する前駆体形成工程、
前記前駆体とリチウム塩を混合して焼成する焼成工程、
を有することを特徴とする、層状岩塩構造を示し、リチウム、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及び酸素を含有する正極活物質の製造方法である。
The first manufacturing method of the present invention is
A precipitation step of mixing an aqueous solution in which nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and a chelate compound are dissolved with a basic substance to precipitate a transition metal hydroxide containing nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium;
A precursor forming step of heating the transition metal hydroxide to form a precursor from which adhering water is removed or a transition metal oxide is formed;
a firing step of mixing and firing the precursor and the lithium salt;
A method for producing a positive electrode active material having a layered rock salt structure and containing lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and oxygen, characterized by having

本発明の第2の製造方法は、本発明の第1の製造方法における前駆体を金属化合物でコートするコート工程を有している点で、本発明の第1の製造方法と異なる。
以下、本発明の第1の製造方法及び本発明の第2の製造方法を総称して、本発明の製造方法という。本発明の製造方法にて製造された正極活物質を本発明の正極活物質という。
The second manufacturing method of the present invention differs from the first manufacturing method of the present invention in that it has a coating step of coating the precursor in the first manufacturing method of the present invention with a metal compound.
Hereinafter, the first manufacturing method of the present invention and the second manufacturing method of the present invention are collectively referred to as the manufacturing method of the present invention. The positive electrode active material manufactured by the manufacturing method of the present invention is called the positive electrode active material of the present invention.

本発明の製造方法においては、析出工程にて、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを共沈させることが技術的な鍵となる。 In the production method of the present invention, coprecipitation of nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium in the deposition step is a technical key.

析出工程について説明する。なお、特段の言及がない限り、本明細書で規定するpHは25℃で測定した場合の値をいう。 A precipitation process is demonstrated. Unless otherwise specified, the pH defined in this specification refers to the value measured at 25°C.

ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及びキレート化合物を溶解した水溶液(以下、遷移金属含有水溶液ということがある。)を準備するには、析出させようとする遷移金属水酸化物における金属組成比となるように、ニッケル化合物、コバルト化合物、タングステン化合物、アルミニウム化合物、ジルコニウム化合物を適切な比率で水に加え、さらに、キレート化合物を加えて、これらの化合物を水に溶解すればよい。 In order to prepare an aqueous solution in which nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and a chelate compound are dissolved (hereinafter sometimes referred to as a transition metal-containing aqueous solution), the metal composition ratio in the transition metal hydroxide to be deposited and A nickel compound, a cobalt compound, a tungsten compound, an aluminum compound, and a zirconium compound are added to water in an appropriate ratio, and a chelate compound is added to dissolve these compounds in water.

ニッケル化合物としては、例えば、硫酸ニッケル、炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸ニッケル、塩化ニッケルを挙げることができる。コバルト化合物としては、例えば、硫酸コバルト、炭酸コバルト、硝酸コバルト、酢酸コバルト、塩化コバルトを挙げることができる。タングステン化合物としては、例えば、タングステン酸ジルコニウム、LiWO、NaWO、KWO、(NHWOなどのタングステン酸塩を挙げることができる。アルミニウム化合物としては、例えば、硫酸アルミニウム、炭酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウムを挙げることができる。ジルコニウム化合物としては、例えば、タングステン酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウムを挙げることができる。 Examples of nickel compounds include nickel sulfate, nickel carbonate, nickel nitrate, nickel acetate, and nickel chloride. Examples of cobalt compounds include cobalt sulfate, cobalt carbonate, cobalt nitrate, cobalt acetate, and cobalt chloride. Examples of tungsten compounds include tungstates such as zirconium tungstate, Li 2 WO 4 , Na 2 WO 4 , K 2 WO 4 and (NH 4 ) 2 WO 4 . Examples of aluminum compounds include aluminum sulfate, aluminum carbonate, aluminum nitrate, and aluminum chloride. Examples of zirconium compounds include zirconium tungstate, zirconium sulfate, zirconium chloride, and zirconium iodide.

キレート化合物とは、金属イオンに配位可能なアミノ基、アミド基、イミド基、イミノ基、シアノ基、アゾ基、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、リン酸基、リン酸エステル基、ホスホン酸基、ホスホン酸エステル基、ホスフィン酸基、ホスフィン酸エステル基、ホスフェン酸基、ホスフェン酸エステル基、亜ホスフェン酸基、亜ホスフェン酸エステル基、チオール基、スルフィド基、スルフィニル基、スルホニル基、スルホン酸基、チオカルボキシル基、チオエステル基若しくはチオカルボニル基を複数有し、かつ、複数の当該基で金属イオンに配位可能な構造の化合物である。 Chelate compounds are amino groups, amide groups, imide groups, imino groups, cyano groups, azo groups, hydroxyl groups, alkoxy groups, carboxyl groups, ester groups, ether groups, carbonyl groups, and phosphoric acid groups that can coordinate to metal ions. , phosphate ester group, phosphonic acid group, phosphonate ester group, phosphinate group, phosphinate ester group, phosphenate group, phosphinate ester group, phosphenite group, phosphite ester group, thiol group, sulfide group, It is a compound having a structure that has a plurality of sulfinyl groups, sulfonyl groups, sulfonic acid groups, thiocarboxyl groups, thioester groups, or thiocarbonyl groups, and that these groups can coordinate to metal ions.

キレート化合物の具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどのポリアミン化合物、グリシン、アラニン、システイン、グルタミン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、セリン、エチレンジアミン四酢酸などのアミノ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、フタル酸などのジカルボン酸、及び、ヒドロキシカルボン酸を挙げることができる。 Specific examples of chelate compounds include polyamine compounds such as ethylenediamine and diethylenetriamine, amino acids such as glycine, alanine, cysteine, glutamine, arginine, asparagine, aspartic acid, serine, and ethylenediaminetetraacetic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, and maleic acid. Mention may be made of acids, dicarboxylic acids such as phthalic acid, and hydroxycarboxylic acids.

キレート化合物としては、ヒドロキシカルボン酸が特に好ましい。分子内に水酸基とカルボン酸基を有するヒドロキシカルボン酸としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸及び芳香族ヒドロキシカルボン酸を挙げることができる。 Hydroxycarboxylic acids are particularly preferred as chelate compounds. Examples of hydroxycarboxylic acids having a hydroxyl group and a carboxylic acid group in the molecule include aliphatic hydroxycarboxylic acids and aromatic hydroxycarboxylic acids.

脂肪族ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、2-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシ酪酸、γ-ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、シトラマル酸、クエン酸、イソクエン酸、ロイシン酸、メバロン酸、パントイン酸、キナ酸、シキミ酸を例示できる。 Aliphatic hydroxycarboxylic acids include glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, glyceric acid, 2-hydroxybutyric acid, 3-hydroxybutyric acid, γ-hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citramaric acid, citric acid, isocitric acid, and leucic acid. , mevalonic acid, pantoic acid, quinic acid, and shikimic acid.

芳香族ヒドロキシカルボン酸としては、サリチル酸、ゲンチジン酸、オルセリン酸などのo-ヒドロキシ安息香酸誘導体、マンデル酸、ベンジル酸、2-ヒドロキシ-2-フェニルプロピオン酸を例示できる。 Examples of aromatic hydroxycarboxylic acids include o-hydroxybenzoic acid derivatives such as salicylic acid, gentisic acid and orceric acid, mandelic acid, benzilic acid and 2-hydroxy-2-phenylpropionic acid.

上記具体的なヒドロキシカルボン酸は、いずれも、同一の金属イオンにOH基とCOH基が配位可能なコンホメーションを形成できる。 All of the above specific hydroxycarboxylic acids are capable of forming conformations in which OH and CO 2 H groups can coordinate to the same metal ion.

一般に、金属水溶液のpHを塩基性にすると、金属水酸化物が析出されることが知られている。そして、金属の種類に因り、金属水酸化物が析出されるpHは異なる。そのため、複数種類の金属イオンが溶解した金属水溶液に対して、塩基性物質を添加して、金属水溶液のpHを塩基性にする場合には、pH毎に析出する金属水酸化物の種類が異なることになる。その結果、金属水酸化物の組成にバラツキが生じることが想定される。 It is generally known that metal hydroxides are deposited when the pH of the aqueous metal solution is made basic. The pH at which the metal hydroxide is deposited differs depending on the type of metal. Therefore, when a basic substance is added to an aqueous metal solution in which multiple types of metal ions are dissolved to make the pH of the aqueous metal solution basic, the type of metal hydroxide that precipitates differs for each pH. It will be. As a result, it is assumed that the composition of the metal hydroxide will vary.

しかし、本発明の製造方法においては、遷移金属含有水溶液にキレート化合物が溶解されている。ここで、キレート化合物は金属イオンに配位して安定な錯体を形成するため、金属イオンの水に対する溶解性が向上する。そのため、キレート化合物が存在しない条件下では比較的低いpHで析出していた金属であっても、キレート化合物が溶解されている遷移金属含有水溶液においては、析出pHが高くなる。その結果、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムは、同様のpH範囲にて水酸化物又はその誘導体として、共に析出する。 However, in the production method of the present invention, the chelate compound is dissolved in the transition metal-containing aqueous solution. Here, since the chelate compound coordinates with the metal ion to form a stable complex, the solubility of the metal ion in water is improved. Therefore, even if the metal is deposited at a relatively low pH under conditions in which no chelate compound is present, the deposition pH becomes high in the transition metal-containing aqueous solution in which the chelate compound is dissolved. As a result, nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium co-precipitate as hydroxides or derivatives thereof in similar pH ranges.

ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムの塩基性の水に対する溶解性を比較すると、アルミニウム及びジルコニウムは溶解性に劣る。そのため、キレート化合物は、アルミニウム及びジルコニウムの溶解性を向上させるために、遷移金属含有水溶液に添加されているといえる。 When comparing the solubility of nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium in basic water, aluminum and zirconium are poorly soluble. Therefore, it can be said that the chelate compound is added to the transition metal-containing aqueous solution in order to improve the solubility of aluminum and zirconium.

遷移金属含有水溶液におけるアルミニウム及びジルコニウムの合計モルに対する、キレート化合物のモル比としては、1以上が好ましく、1~10の範囲内が好ましく、1.5~8の範囲内がより好ましく、2~6の範囲内がさらに好ましい。 The molar ratio of the chelate compound to the total moles of aluminum and zirconium in the transition metal-containing aqueous solution is preferably 1 or more, preferably in the range of 1 to 10, more preferably in the range of 1.5 to 8, and 2 to 6. is more preferably within the range of

遷移金属含有水溶液を調製するには、撹拌装置を備えた反応槽を用いるのが好ましく、さらに窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入できる装置を備えた反応槽を用いるのが好ましい。また、恒温条件となる装置を備えた反応槽を用いるのがより好ましい。 For preparing the transition metal-containing aqueous solution, it is preferable to use a reaction vessel equipped with a stirring device, and more preferably a reaction vessel equipped with a device capable of introducing an inert gas such as nitrogen or argon. Moreover, it is more preferable to use a reaction vessel equipped with a device that provides constant temperature conditions.

遷移金属含有水溶液は、好ましくは40~90℃、より好ましくは40~80℃の範囲内に加温しておくのがよい。 The transition metal-containing aqueous solution is preferably heated to 40 to 90°C, more preferably 40 to 80°C.

pHを好適に制御しつつ、遷移金属含有水溶液と塩基性物質を混合するには、塩基性物質として塩基性水溶液を用いるのが合理的である。
塩基性水溶液を調製するには、塩基性化合物を水に溶解すればよい。
In order to mix the transition metal-containing aqueous solution and the basic substance while suitably controlling the pH, it is rational to use the basic aqueous solution as the basic substance.
To prepare a basic aqueous solution, a basic compound may be dissolved in water.

塩基性水溶液を調製するには、撹拌装置を備えた反応槽を用いるのが好ましく、さらに窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入できる装置を備えた反応槽を用いるのが好ましい。また、恒温条件となる装置を備えた反応槽を用いるのがより好ましい。 For preparing the basic aqueous solution, it is preferable to use a reaction vessel equipped with a stirring device, and more preferably a reaction vessel equipped with a device capable of introducing an inert gas such as nitrogen or argon. Moreover, it is more preferable to use a reaction vessel equipped with a device that provides constant temperature conditions.

塩基性水溶液のpHは11~14の範囲が好ましく、11~13の範囲がより好ましく、11~12の範囲がさらに好ましい。使用し得る塩基性化合物としては水に溶解して塩基性を示すものであれば良く、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムなどのアルカリ金属炭酸塩、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三リチウムなどのアルカリ金属リン酸塩、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸リチウムなどのアルカリ金属酢酸塩を挙げることができる。塩基性化合物は単独で用いても良いし、複数を併用しても良い。
析出工程において、反応溶液のpHは好適な範囲に保たれることが好ましいため、塩基性水溶液には、少なくとも緩衝能を有する塩基性化合物が含まれるのが好ましい。緩衝能を有する塩基性化合物としては、例えば、アンモニア、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属酢酸塩を挙げることができる。
The pH of the basic aqueous solution is preferably in the range of 11-14, more preferably in the range of 11-13, even more preferably in the range of 11-12. The basic compound that can be used may be one that dissolves in water and exhibits basicity. Examples include ammonia, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, and carbonate alkali metal carbonates such as potassium and lithium carbonate; alkali metal phosphates such as trisodium phosphate, tripotassium phosphate and trilithium phosphate; and alkali metal acetates such as sodium acetate, potassium acetate and lithium acetate. can be done. A basic compound may be used alone or in combination.
Since the pH of the reaction solution is preferably kept within a suitable range in the precipitation step, the basic aqueous solution preferably contains at least a basic compound having a buffering capacity. Examples of basic compounds having a buffering capacity include ammonia, alkali metal carbonates, alkali metal phosphates, and alkali metal acetates.

塩基性水溶液は、好ましくは40~90℃、より好ましくは40~80℃の範囲内に加温しておくのがよい。 The basic aqueous solution is preferably heated to 40 to 90°C, more preferably 40 to 80°C.

析出工程においては、遷移金属含有水溶液と塩基性物質を混合することにより、金属イオンと水酸化物イオンが反応して、水に対して溶解度の低いニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを含有する遷移金属水酸化物が生成し、これが析出する。なお、タングステン酸塩を使用した場合には、タングステンはタングステン酸であるOW(OH)又はその塩として、他の金属と共に析出すると考えられるが、本明細書では、析出工程における析出物を総称して、遷移金属水酸化物という。析出した遷移金属水酸化物の粒子が本発明の正極活物質の一次粒子の基礎となる。そのため、析出工程を遷移金属水酸化物の析出速度が著しく速い条件下、すなわち遷移金属水酸化物の核がいたるところで発生する条件下とすると、無秩序な遷移金属水酸化物の粒子が形成されることになり、その結果、本発明の正極活物質の一次粒子の好ましくない晶癖を生じるおそれがある。従って、析出工程においては、できるだけ緩和な条件下で、遷移金属水酸化物の粒子を析出させることが好ましい。 In the precipitation step, by mixing the transition metal-containing aqueous solution and the basic substance, metal ions and hydroxide ions react to contain nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium, which have low solubility in water. A transition metal hydroxide is formed and precipitates. When a tungstate is used, tungsten is believed to be deposited as tungstic acid O 2 W(OH) 2 or a salt thereof together with other metals. are collectively called transition metal hydroxides. The precipitated transition metal hydroxide particles form the basis of the primary particles of the positive electrode active material of the present invention. Therefore, if the precipitation process is carried out under conditions in which the precipitation rate of the transition metal hydroxide is extremely high, i.e., under conditions in which transition metal hydroxide nuclei are generated everywhere, disordered transition metal hydroxide particles are formed. As a result, the primary particles of the positive electrode active material of the present invention may have an unfavorable crystal habit. Therefore, in the precipitation step, it is preferable to precipitate the transition metal hydroxide particles under as mild conditions as possible.

析出工程においては、遷移金属含有水溶液と塩基性物質を混合した反応溶液を一定のpHに保つことが好ましい。なお、ここでのpH値は、反応溶液をpHメーターで測定した数値そのものを意味する。当該pHとしては、10~14の範囲が好ましく、10.5~12の範囲がより好ましく、10.6~11の範囲が特に好ましい。 In the precipitation step, it is preferable to keep the reaction solution in which the transition metal-containing aqueous solution and the basic substance are mixed at a constant pH. In addition, the pH value here means the numerical value itself which measured the reaction solution with the pH meter. The pH is preferably in the range of 10-14, more preferably in the range of 10.5-12, and particularly preferably in the range of 10.6-11.

析出工程は、撹拌装置を備えた反応槽で行われるのが好ましく、さらに窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入できる装置を備えた反応槽で行われるのが好ましい。また、恒温条件となる装置を備えた反応槽がより好ましい。 The deposition step is preferably carried out in a reaction vessel equipped with a stirring device, and more preferably carried out in a reaction vessel equipped with a device capable of introducing an inert gas such as nitrogen or argon. Further, a reaction vessel equipped with a device that provides constant temperature conditions is more preferable.

析出工程においては、反応系内に存在する溶存酸素の量が少ない方が好ましい。反応系内に存在する溶存酸素の量が多いと、不都合な酸化反応が生じるおそれや、遷移金属水酸化物の析出に伴う遷移金属水酸化物の好適な結晶化が阻害されるおそれがある。 In the precipitation step, it is preferable that the amount of dissolved oxygen present in the reaction system is small. If the amount of dissolved oxygen present in the reaction system is large, there is a possibility that an undesirable oxidation reaction may occur, and suitable crystallization of the transition metal hydroxide accompanying precipitation of the transition metal hydroxide may be inhibited.

反応系内に存在する溶存酸素の量を低下させるために、析出工程を、加温下で行うこと、不活性ガスを反応系内に導入しながら行うこと、脱酸素剤、還元剤、酸化防止剤などの存在下で行うことが好ましい。 In order to reduce the amount of dissolved oxygen present in the reaction system, the precipitation step should be carried out under heating, while introducing an inert gas into the reaction system, deoxidizing agent, reducing agent, antioxidant It is preferable to carry out in the presence of an agent or the like.

加温下としては、40~90℃、60~80℃の範囲を例示できる。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムを例示できる。
脱酸素剤、還元剤、酸化防止剤としては、アスコルビン酸及びその塩、グリオキシル酸及びその塩、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ヒドロキノン、ジメチルアミンボラン、NaBH、NaBHCN、KBH、亜硫酸及びその塩、チオ硫酸及びその塩、ピロ亜硫酸及びその塩、亜リン酸及びその塩、次亜リン酸及びその塩を例示できる。
As for heating, ranges of 40 to 90°C and 60 to 80°C can be exemplified.
Examples of inert gases include nitrogen, argon, and helium.
Oxygen scavengers, reducing agents, and antioxidants include ascorbic acid and its salts, glyoxylic acid and its salts, hydrazine, dimethylhydrazine, hydroquinone, dimethylamine borane, NaBH 4 , NaBH 3 CN, KBH 4 , sulfurous acid and its salts. , thiosulfuric acid and its salts, pyrosulfite and its salts, phosphorous acid and its salts, and hypophosphorous acid and its salts.

析出工程後に、遷移金属水酸化物を濾過などで分離する。以上の方法で、遷移金属水酸化物を得ることができる。 After the precipitation step, the transition metal hydroxide is separated by filtration or the like. A transition metal hydroxide can be obtained by the above method.

なお、析出工程における遷移金属含有水溶液には、リチウム、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウム以外のドープ元素を含有する化合物が添加されて、ドープ元素を含有する遷移金属水酸化物が製造されてもよい。 A compound containing a doping element other than lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium is added to the transition metal-containing aqueous solution in the precipitation step to produce a transition metal hydroxide containing the doping element. good too.

次に、前駆体形成工程について説明する。前駆体形成工程は、遷移金属水酸化物を加熱して、付着水を除去した遷移金属水酸化物を形成するか、又は、遷移金属水酸化物を加熱して遷移金属酸化物を形成する工程である。付着水を除去した遷移金属水酸化物、又は、遷移金属酸化物は、いずれも正極活物質の前駆体である。 Next, the precursor formation process will be described. The precursor forming step is a step of heating a transition metal hydroxide to form a transition metal hydroxide from which adhering water has been removed, or heating a transition metal hydroxide to form a transition metal oxide. is. Both the transition metal hydroxide from which the adhering water has been removed or the transition metal oxide are precursors of the positive electrode active material.

加熱温度としては、100~800℃の範囲内が好ましく、200~700℃の範囲内がより好ましく、300~600℃の範囲内が特に好ましい。前駆体形成工程は常圧下で行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。 The heating temperature is preferably in the range of 100 to 800°C, more preferably in the range of 200 to 700°C, and particularly preferably in the range of 300 to 600°C. The precursor formation step may be performed under normal pressure or under reduced pressure.

本発明の第1の製造方法においては、前駆体形成工程に続いて焼成工程が行われる。
本発明の第2の製造方法においては、前駆体形成工程に続いて、前駆体を金属化合物でコートするコート工程が行われた後に、焼成工程が行われる。
In the first manufacturing method of the present invention, the firing step is performed following the precursor forming step.
In the second manufacturing method of the present invention, following the precursor formation step, the coating step of coating the precursor with the metal compound is performed, and then the baking step is performed.

コート工程について説明する。コート工程は、前駆体である「付着水を除去した遷移金属水酸化物」又は「遷移金属酸化物」を金属化合物でコートしてコート体とする工程である。
以下、「遷移金属酸化物」を金属化合物でコートする場合について説明を行う。「付着水を除去した遷移金属水酸化物」を金属化合物でコートする場合については、以下の説明において、「遷移金属酸化物」を「付着水を除去した遷移金属水酸化物」に、適宜適切に、読み替えればよい。
The coating process will be explained. The coating step is a step of coating the precursor "transition metal hydroxide from which adhering water has been removed" or "transition metal oxide" with a metal compound to form a coated body.
A case of coating a "transition metal oxide" with a metal compound will be described below. In the case of coating the "transition metal hydroxide from which adhering water has been removed" with a metal compound, in the following description, "transition metal oxide" is appropriately replaced with "transition metal hydroxide from which adhering water has been removed". should be read as .

金属化合物の具体例としては、ZrO、CaVO、MnO、LaCuO、LaNiO、SnO、TlMn、EuO、Fe、CaMnO、SrMnO、(Sr,La)TiO、LaTiO、SrFeO、BaMoO、CaMoO、LnOs(LnはY及び希土類元素から選択される元素である。)、TlIr、CdRe、LuIr、BiRh、BiIr、Ti、WO、VO、V、LaMnO、CaCrO、LaCoO、(ZnO)、SrCrO、In0.970.03、ZnAlO(x+y=1)、LiV、Na1-xCoO(0<x<1)、LiTi、SrMoO、BaPbO、TlOs、PbOs、PbIr、LuRu、BiRu、SrRuO、CaRuO、CrO、MoO、ReO、TiO、LaO、SmO、LaNiO、SrVO、ReO、IrO、RuO、RhO、OsO、NdO、NbO、La、NiO、LaSrCo(x+y=1)、NaCoO、NaNiO、LiCoO、LiNiOから選択される金属酸化物又はこれらの前駆体の金属水酸化物を例示できる。
金属化合物のうち、金属酸化物は、ペロブスカイト型などの結晶構造を示すものが好ましい。
Specific examples of metal compounds include ZrO2 , CaVO3 , MnO2 , La2CuO4 , La2NiO4 , SnO2 , Tl2Mn2O7 , EuO , Fe2O3 , CaMnO3 , SrMnO3 , ( Sr,La) TiO3 , LaTiO3 , SrFeO3 , BaMoO3 , CaMoO3 , Ln2Os2O7 ( Ln is an element selected from Y and rare earth elements ), Tl2Ir2O7 , Cd2Re2O7 , Lu2Ir2O7 , Bi2Rh2O7 , Bi2Ir2O7 , Ti2O3 , WO2 , VO , V2O3 , LaMnO3 , CaCrO3 , LaCoO 3 , (ZnO) 5 , SrCrO 3 , In 0.97 Y 0.03 O 3 , Zn x Al y O (x+y=1), LiV 2 O 4 , Na 1-x CoO 2 (0<x<1) , LiTi2O4 , SrMoO3 , BaPbO3 , Tl2Os2O7 , Pb2Os2O7 , Pb2Ir2O7 , Lu2Ru2O7 , Bi2Ru2O7 , SrRuO3 , _ CaRuO3 , CrO2, MoO2 , ReO2 , TiO, LaO , SmO , LaNiO3 , SrVO3 , ReO3 , IrO2, RuO2 , RhO2 , OsO2 , NdO , NbO, La2O3, NiO, Metal oxides selected from LaSrxCoyO3 ( x + y = 1 ), NaCoO3 , NaNiO3 , LiCoO3 , LiNiO3 or metal hydroxides of their precursors can be exemplified.
Among metal compounds, metal oxides preferably exhibit a crystal structure such as a perovskite type.

遷移金属酸化物を金属化合物でコートするには、各金属化合物の前駆体や各金属が溶解した水溶液を遷移金属酸化物に対して噴霧し、次いで/又は同時に、乾燥する方法を採用すればよい。また、各金属化合物の前駆体や各金属が溶解した水溶液に、遷移金属酸化物を浸漬させて、遷移金属酸化物の表面に各金属化合物の前駆体や各金属の水酸化物などを付着させた上で、加熱乾燥する方法を採用してもよい。特に、遷移金属酸化物の分散液と、各金属化合物の前駆体や各金属が溶解した水溶液を混合して、遷移金属酸化物の表面に各金属の水酸化物を析出させた上で、乾燥する方法(以下、析出法ということがある。)を採用するのが好ましい。 In order to coat the transition metal oxide with the metal compound, a method of spraying the precursor of each metal compound or an aqueous solution in which each metal is dissolved onto the transition metal oxide and/or simultaneously drying may be adopted. . Alternatively, the transition metal oxide is immersed in an aqueous solution in which the precursor of each metal compound or each metal is dissolved, so that the precursor of each metal compound or the hydroxide of each metal is attached to the surface of the transition metal oxide. After that, a method of drying by heating may be adopted. In particular, a transition metal oxide dispersion is mixed with a precursor of each metal compound and an aqueous solution in which each metal is dissolved to deposit the hydroxide of each metal on the surface of the transition metal oxide, followed by drying. It is preferable to employ a method (hereinafter sometimes referred to as a precipitation method).

以下、金属化合物の金属がZrの場合の好適な析出法について、詳細に説明する。当該析出法は、以下のcoat-1)工程、coat-2)工程及びcoat-3)工程を有する。金属化合物の金属がZr以外の金属の場合には、coat-1)工程、coat-2)工程及びcoat-3)工程におけるジルコニウムを当該金属に読み替えればよい。また、金属化合物の金属が複数の金属の場合には、coat-2)工程にて複数の金属を含有する水溶液を用いてもよいし、金属水溶液の金属種を変更しつつ、coat-1)工程、coat-2)工程及びcoat-3)工程を繰り返して実施してもよい。 A suitable deposition method when the metal of the metal compound is Zr will be described in detail below. The precipitation method has the following coat-1) step, coat-2) step and coat-3) step. When the metal of the metal compound is a metal other than Zr, zirconium in the coat-1) step, the coat-2) step, and the coat-3) step may be replaced with the metal. Further, when the metal compound contains a plurality of metals, an aqueous solution containing a plurality of metals may be used in the coat-2) step, or while changing the metal species of the metal aqueous solution, coat-1) The steps coat-2) and coat-3) may be repeated.

coat-1)遷移金属酸化物を水に分散させる分散液調製工程、
coat-2)キレート化合物を含有するジルコニウム水溶液と、前記分散液を混合し、遷移金属酸化物の表面に水酸化ジルコニウムを析出させるジルコニウム析出工程、
coat-3)表面に水酸化ジルコニウムを析出させた遷移金属酸化物を乾燥してコート体とする工程
coat-1) a dispersion preparation step of dispersing the transition metal oxide in water;
coat-2) A zirconium deposition step of mixing an aqueous zirconium solution containing a chelate compound with the dispersion to deposit zirconium hydroxide on the surface of the transition metal oxide;
coat-3) A step of drying a transition metal oxide having zirconium hydroxide deposited on its surface to form a coated body

coat-1)工程の前に、遷移金属酸化物を粉砕しておくのが好ましい。また、分散液のpHが9~12程度の範囲内となるようにpH調整を行うことが好ましい。 The transition metal oxide is preferably pulverized before the coat-1) step. Further, it is preferable to adjust the pH so that the pH of the dispersion is in the range of about 9 to 12.

次に、coat-2)工程について説明する。
キレート化合物を含有するジルコニウム水溶液は、ジルコニウム塩とキレート化合物を水に溶解して製造される。キレート化合物を含有するジルコニウム水溶液は、通常、酸性の溶液である。ジルコニウム水溶液におけるジルコニウムに対するキレート化合物のモル比としては、1以上が好ましく、1~10の範囲内が好ましく、1.5~8の範囲内がより好ましく、2~6の範囲内がさらに好ましい。
Next, the coat-2) step will be described.
A zirconium aqueous solution containing a chelate compound is produced by dissolving a zirconium salt and a chelate compound in water. A zirconium aqueous solution containing a chelate compound is usually an acidic solution. The molar ratio of the chelate compound to zirconium in the zirconium aqueous solution is preferably 1 or more, preferably in the range of 1 to 10, more preferably in the range of 1.5 to 8, and even more preferably in the range of 2 to 6.

ジルコニウム塩としては、例えば、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、リン酸ジルコニウム、ハロゲン化ジルコニウムを挙げることができる。 Zirconium salts include, for example, zirconium oxide, zirconium hydroxide, zirconium sulfate, zirconium nitrate, zirconium phosphate, and zirconium halides.

キレート化合物の説明については、析出工程での説明を援用する。 For the explanation of the chelate compound, the explanation in the precipitation step is used.

coat-2)工程においては、効率的にジルコニウムを析出させるために、coat-2)工程の混合液のpHをコントロールするのが好ましい。ここでは、混合液のpHをアルカリ側にすることで、溶解度の低い水酸化ジルコニウムが、遷移金属酸化物の表面に析出することを想定している。例えば、coat-2)工程の溶液のpHが9~13、11~13、12~13の範囲内となるように、塩基性水溶液を添加するのが好ましい。塩基性水溶液としては、析出工程で説明したものを採用すればよい。 In the coat-2) step, it is preferable to control the pH of the mixed solution in the coat-2) step in order to deposit zirconium efficiently. Here, it is assumed that zirconium hydroxide with low solubility is deposited on the surface of the transition metal oxide by adjusting the pH of the mixed solution to the alkaline side. For example, it is preferable to add a basic aqueous solution so that the pH of the solution in step coat-2) is within the range of 9-13, 11-13, 12-13. As the basic aqueous solution, the one described in the precipitation step may be adopted.

coat-2)工程を経た遷移金属酸化物は、濾過などの方法で分離されて、coat-3)工程に供される。 The transition metal oxide that has undergone the coat-2) step is separated by a method such as filtration and subjected to the coat-3) step.

coat-3)工程での乾燥は、加熱下及び/又は減圧下で行われるのが好ましい。加熱温度としては、100~500℃、200~400℃の範囲内を例示できる。
coat-3)工程での乾燥は、表面に水酸化ジルコニウムを析出させた遷移金属酸化物に付着した水分を除去することが主な目的である。ただし、加熱温度を高くすることで、遷移金属酸化物の表面に存在する水酸化ジルコニウムを脱水させて、酸化ジルコニウムに変化させてもよい。すなわち、コート体は、水酸化ジルコニウムでコートされた遷移金属酸化物でもよいし、酸化ジルコニウムでコートされた遷移金属酸化物でもよい。
Drying in the coat-3) step is preferably performed under heating and/or under reduced pressure. As the heating temperature, ranges of 100 to 500°C and 200 to 400°C can be exemplified.
The main purpose of the drying in the coat-3) step is to remove water adhering to the transition metal oxide on which zirconium hydroxide is deposited on the surface. However, by increasing the heating temperature, zirconium hydroxide present on the surface of the transition metal oxide may be dehydrated and changed to zirconium oxide. That is, the coated body may be a transition metal oxide coated with zirconium hydroxide or a transition metal oxide coated with zirconium oxide.

次に、焼成工程について説明する。焼成工程は、前駆体とリチウム塩を混合して焼成する工程、又は、金属化合物でコートした前駆体とリチウム塩を混合して焼成する工程である。 Next, the firing process will be described. The firing step is a step of mixing and firing a precursor and a lithium salt, or a step of mixing and firing a precursor coated with a metal compound and a lithium salt.

リチウム塩としては、炭酸リチウム、水酸化リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、ハロゲン化リチウムを例示することができる。リチウム塩の配合量は、所望のリチウム組成の正極活物質となるように適宜決定すればよい。 Examples of lithium salts include lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium acetate, lithium oxalate, and lithium halide. The amount of the lithium salt to be blended may be appropriately determined so as to obtain a positive electrode active material with a desired lithium composition.

混合装置としては、乳鉢及び乳棒、撹拌混合機、V型混合機、W型混合機、リボン型混合機、ドラムミキサー、ボールミルを例示できる。 Examples of the mixing device include a mortar and pestle, a stirring mixer, a V-type mixer, a W-type mixer, a ribbon-type mixer, a drum mixer, and a ball mill.

焼成工程においては、リチウム塩以外の化合物が混合されてもよい。特に、Na化合物、F化合物及びP化合物から選択される化合物が混合されるのが好ましい。Na、F、Pの存在に因り、本発明の正極活物質を具備するリチウムイオン二次電池のレート特性及び/又は容量維持率の改善が期待できる。 In the firing step, compounds other than the lithium salt may be mixed. In particular, it is preferable to mix compounds selected from Na compounds, F compounds and P compounds. Due to the presence of Na, F, and P, it can be expected that the rate characteristics and/or the capacity retention rate of the lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material of the present invention will be improved.

Na化合物としては、NaF、NaCl、NaBr、NaI、NaPO、NaHPO、NaHPO、NaSO、NaHSO、NaNO、CHCONaなどのナトリウム塩を例示できる。
F化合物としては、LiF、NaF、KF、MgF、CaF、BaF、AlFなどの金属フッ化物を例示できる。
P化合物としては、HPO、LiHPO、LiHPO、LiPO、NaHPO、NaHPO、NaPO、KHPO、KHPO、KPOなどのリン酸及びリン酸塩を例示できる。
Examples of Na compounds include sodium salts such as NaF, NaCl, NaBr, NaI, Na 3 PO 4 , Na 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , Na 2 SO 4 , NaHSO 4 , NaNO 3 and CH 3 CO 2 Na. can.
Examples of F compounds include metal fluorides such as LiF, NaF, KF, MgF 2 , CaF 2 , BaF 2 and AlF 3 .
P compounds include H3PO4 , LiH2PO4 , Li2HPO4 , Li3PO4 , NaH2PO4 , Na2HPO4 , Na3PO4 , KH2PO4 , K2HPO4 , Phosphoric acid and phosphates such as K 3 PO 4 can be exemplified.

焼成は、大気雰囲気下や酸素ガス雰囲気下で行ってもよいし、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス存在下で行ってもよい。焼成工程の加熱温度は400~1100℃、500~1000℃、600~800℃の範囲を例示できる。焼成工程の加熱時間は1~50時間を例示できる。 Firing may be performed in an air atmosphere or an oxygen gas atmosphere, or may be performed in the presence of an inert gas such as helium or argon. The heating temperature in the firing step can be exemplified in the ranges of 400 to 1100°C, 500 to 1000°C and 600 to 800°C. The heating time in the firing step can be exemplified from 1 to 50 hours.

焼成は、単一の温度条件で実施してもよいし、温度条件が異なる複数の焼成工程を組み合わせて実施してもよく、また、特定の昇温プログラムを設定して実施してもよい。 The firing may be performed under a single temperature condition, may be performed by combining a plurality of firing steps with different temperature conditions, or may be performed by setting a specific temperature raising program.

温度条件が異なる複数の焼成工程を組み合わせる方法としては、400~800℃で加熱して第1焼成体とする第1焼成工程、及び、前記第1焼成体を550~1000℃で加熱する第2焼成工程を挙げることができる。複数の焼成工程を組み合わせることで、好適な正極活物質を製造することができる。 As a method of combining a plurality of firing steps with different temperature conditions, a first firing step of heating at 400 to 800 ° C. to form a first fired body, and a second firing step of heating the first fired body at 550 to 1000 ° C. A baking process can be mentioned. A suitable positive electrode active material can be produced by combining a plurality of firing steps.

第1焼成工程の温度としては、400~800℃、650~750℃の範囲を例示できる。第1焼成工程の加熱時間としては、3~30時間、5~20時間、5~15時間の範囲を例示できる。 As the temperature of the first firing step, ranges of 400 to 800°C and 650 to 750°C can be exemplified. As the heating time of the first firing step, ranges of 3 to 30 hours, 5 to 20 hours, and 5 to 15 hours can be exemplified.

第2焼成工程は、前記第1焼成体を550~1000℃で加熱する工程である。
ここで、正極活物質の結晶生成の点から言及すると、なるべく低温で加熱した方が、均一な組成であって均一な形状の結晶が生成しやすい。そのため、第2焼成工程の温度としては、550~950℃、550~900℃、550~850℃、550~800℃の範囲を例示できる。
The second firing step is a step of heating the first fired body at 550 to 1000°C.
Here, from the point of view of crystal formation of the positive electrode active material, heating at a temperature as low as possible facilitates formation of crystals having a uniform composition and a uniform shape. Therefore, as the temperature of the second firing step, ranges of 550 to 950°C, 550 to 900°C, 550 to 850°C, and 550 to 800°C can be exemplified.

第2焼成工程の加熱時間としては、3~30時間、5~20時間、5~15時間の範囲を例示できる。 As the heating time of the second firing step, ranges of 3 to 30 hours, 5 to 20 hours, and 5 to 15 hours can be exemplified.

本発明の第2の製造方法では、コート工程にて、遷移金属酸化物の粒子を金属化合物でコートしているため、第1焼成工程及び第2焼成工程において、コートした金属化合物が障壁となり、ニッケルが層状岩塩構造のリチウムサイトに移動することを抑制していると考えられる。 In the second production method of the present invention, since the transition metal oxide particles are coated with the metal compound in the coating step, the coated metal compound acts as a barrier in the first firing step and the second firing step, It is considered that nickel is suppressed from moving to the lithium site of the layered rock salt structure.

焼成工程で得られた焼成体は、粉砕工程、分級工程を経て、一定の粒度分布の正極活物質とするのが好ましい。粒度分布の範囲としては、一般的なレーザー散乱回折式粒度分布計での測定において、平均粒子径(D50)は50μm以下が好ましく、1μm以上30μm以下がより好ましく、1μm以上20μm以下がさらに好ましく、2μm以上10μm以下が特に好ましい。 The sintered body obtained in the sintering step is preferably subjected to a pulverization step and a classification step to obtain a positive electrode active material having a constant particle size distribution. As for the range of particle size distribution, the average particle size (D 50 ) is preferably 50 μm or less, more preferably 1 μm or more and 30 μm or less, and even more preferably 1 μm or more and 20 μm or less, as measured by a general laser scattering diffraction type particle size distribution meter. , 2 μm or more and 10 μm or less are particularly preferable.

本発明の正極活物質には、一次粒子と、一次粒子が凝集した二次粒子が存在する。 The positive electrode active material of the present invention includes primary particles and secondary particles that are agglomeration of the primary particles.

本発明の正極活物質の一次粒子の大きさは、顕微鏡観察にて50nm~1000nmの範囲内のものが好ましく、100nm~500nmの範囲内のものがより好ましく、150nm~500nmの範囲内のものがさらに好ましい。なお、一次粒子とは、SEM観察の際に1粒と認識される粒子のことを意味する。 The size of the primary particles of the positive electrode active material of the present invention is preferably within the range of 50 nm to 1000 nm, more preferably within the range of 100 nm to 500 nm, and more preferably within the range of 150 nm to 500 nm when observed with a microscope. More preferred. In addition, a primary particle means a particle recognized as one particle during SEM observation.

本発明の正極活物質の一次粒子は、層状岩塩構造を示し、かつ、リチウム、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及び酸素を内部に含有する。
また、本発明の正極活物質の好適な一態様においては、Zr濃度が、一次粒子の内部よりも、一次粒子が凝集した二次粒子の表層で高い。又は、本発明の正極活物質の好適な一態様においては、コート工程での金属化合物に由来する金属濃度が、一次粒子の内部よりも、一次粒子が凝集した二次粒子の表層で高い。
The primary particles of the positive electrode active material of the present invention have a layered rock salt structure and contain lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and oxygen inside.
Further, in a preferred aspect of the positive electrode active material of the present invention, the Zr concentration is higher in the surface layer of the secondary particles where the primary particles are aggregated than in the interior of the primary particles. Alternatively, in a preferred embodiment of the positive electrode active material of the present invention, the metal concentration derived from the metal compound in the coating step is higher in the surface layer of the secondary particles where the primary particles are aggregated than in the interior of the primary particles.

本発明の正極活物質は層状岩塩構造を示す。層状岩塩構造はX線回折測定にて確認できる。 The positive electrode active material of the present invention exhibits a layered rock salt structure. The layered rock salt structure can be confirmed by X-ray diffraction measurement.

本発明の正極活物質において、リチウムは電荷担体である。リチウムは、充電時に層状岩塩構造のリチウムサイトから離脱し、放電時に層状岩塩構造のリチウムサイトに挿入される。
ニッケルは充放電時の酸化還元反応に優先的に寄与すると考えられ、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムは、層状岩塩構造の維持に寄与すると考えられる。
In the positive electrode active material of the present invention, lithium is the charge carrier. Lithium is released from the lithium sites of the layered rock salt structure during charge, and is inserted into the lithium sites of the layered rock salt structure during discharge.
Nickel is believed to preferentially contribute to oxidation-reduction reactions during charging and discharging, and cobalt, tungsten, aluminum and zirconium are believed to contribute to maintaining the layered rock salt structure.

本発明の正極活物質の好適な一態様として、下記一般式で表わされる化合物を例示できる。下記一般式で表わされる化合物は、ニッケルの比率が高いため、容量に優れる正極活物質である。 A compound represented by the following general formula can be exemplified as a preferred embodiment of the positive electrode active material of the present invention. The compound represented by the following general formula is a positive electrode active material with excellent capacity because of its high nickel content.

一般式 LiNiCoAlZr
一般式において、a、b、c、d、e、f、g、h、iは、0.5≦a≦2、0.85≦b<1、0<c<0.15、0<d<0.15、0<e<0.15、0<f<0.15、0≦g<0.15、b+c+d+e+f+g=1、1.8≦h≦2.2、0≦i≦0.2を満足する。Dはドープ元素である。
General formula : LiaNibCocWdAleZrfDgOhFi _ _ _ _ _
In the general formula, a, b, c, d, e, f, g, h, and i are 0.5≦a≦2, 0.85≦b<1, 0<c<0.15, 0<d <0.15, 0<e<0.15, 0<f<0.15, 0≤g<0.15, b+c+d+e+f+g=1, 1.8≤h≤2.2, 0≤i≤0.2 satisfy. D is a doping element.

一般式におけるbの値は、正極活物質の容量に大きく影響する値である。
一般式におけるbは、0.85≦b≦0.99を満足するのが好ましく、0.9≦b≦0.98を満足するのがより好ましく、0.93≦b≦0.97を満足するのがさらに好ましい。
The value of b in the general formula is a value that greatly affects the capacity of the positive electrode active material.
b in the general formula preferably satisfies 0.85 ≤ b ≤ 0.99, more preferably satisfies 0.9 ≤ b ≤ 0.98, and satisfies 0.93 ≤ b ≤ 0.97 more preferably.

一般式におけるcは、0.001≦c≦0.1を満足するのが好ましく、0.005≦c≦0.08を満足するのがより好ましく、0.01≦c≦0.07を満足するのがさらに好ましく、0.03≦c≦0.06を満足するのが特に好ましい。 c in the general formula preferably satisfies 0.001 ≤ c ≤ 0.1, more preferably satisfies 0.005 ≤ c ≤ 0.08, and satisfies 0.01 ≤ c ≤ 0.07 It is more preferable to satisfy 0.03≤c≤0.06.

一般式において、dは、0.001≦d≦0.1を満足するのが好ましく、0.002≦d≦0.05を満足するのがより好ましく、0.003≦d≦0.03を満足するのがさらに好ましく、0.004≦d≦0.01を満足するのが特に好ましい。 In the general formula, d preferably satisfies 0.001 ≤ d ≤ 0.1, more preferably 0.002 ≤ d ≤ 0.05, and 0.003 ≤ d ≤ 0.03. satisfying 0.004≤d≤0.01 is particularly preferable.

一般式において、eは、0.001≦e≦0.1を満足するのが好ましく、0.001≦e≦0.05を満足するのがより好ましく、0.001≦e≦0.01を満足するのがさらに好ましく、0.002≦e≦0.008を満足するのが特に好ましい。 In the general formula, e preferably satisfies 0.001 ≤ e ≤ 0.1, more preferably 0.001 ≤ e ≤ 0.05, and 0.001 ≤ e ≤ 0.01. satisfying 0.002≤e≤0.008 is particularly preferable.

一般式において、fは、0.001≦f≦0.1を満足するのが好ましく、0.001≦f≦0.05を満足するのがより好ましく、0.001≦f≦0.01を満足するのがさらに好ましく、0.002≦f≦0.008を満足するのが特に好ましい。 In the general formula, f preferably satisfies 0.001 ≤ f ≤ 0.1, more preferably 0.001 ≤ f ≤ 0.05, and 0.001 ≤ f ≤ 0.01. satisfying 0.002≤f≤0.008 is particularly preferable.

a、g、h、iについては一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦g≦0.1、1.8≦h≦2.1、0<i≦0.15、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0<g≦0.01、1.9≦h≦2.1、0<i≦0.1を例示することができる。 Values of a, g, h, and i may be within the ranges defined by the general formula, preferably 0.5≤a≤1.5, 0≤g≤0.1, 1.8≤h≤2. .1, 0<i≤0.15, more preferably 0.8≤a≤1.3, 0<g≤0.01, 1.9≤h≤2.1, 0<i≤0.1 can be exemplified.

一般式におけるDはドープ元素であり、正極活物質の特性を向上可能な元素である。一般式におけるFも、正極活物質の特性を向上可能な元素である。 D in the general formula is a doping element that can improve the properties of the positive electrode active material. F in the general formula is also an element capable of improving the properties of the positive electrode active material.

Dとしては、Na、Ca、V、Cu、Sn、Tl、Fe、Sr、Ti、Ba、Y、希土類元素、Os、Ir、Cd、Re、Bi、Rh、Cr、Zn、In、Pb、Ru、Nb、P、Sを例示できる。 D includes Na, Ca, V, Cu, Sn, Tl, Fe, Sr, Ti, Ba, Y, rare earth elements, Os, Ir, Cd, Re, Bi, Rh, Cr, Zn, In, Pb, Ru , Nb, P, and S can be exemplified.

本発明の正極活物質は、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用される。本発明の正極活物質を備えるリチウムイオン二次電池(以下、本発明のリチウムイオン二次電池ということがある。)について、以下、説明する。具体的には、本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明の正極活物質を備える正極、負極、固体電解質又は電解液及びセパレータを具備する。 The positive electrode active material of the present invention is used as a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries. A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode active material of the present invention (hereinafter sometimes referred to as the lithium ion secondary battery of the present invention) will be described below. Specifically, the lithium ion secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a solid electrolyte or electrolytic solution, and a separator, each comprising the positive electrode active material of the present invention.

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

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

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

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

正極活物質としては、本発明の正極活物質のみを採用してもよいし、本発明の正極活物質と公知の正極活物質を併用してもよい。 As the positive electrode active material, only the positive electrode active material of the present invention may be employed, or the positive electrode active material of the present invention and a known positive electrode active material may be used in combination.

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

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

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

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

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

負極活物質としては、公知のものを採用すればよく、リチウムを吸蔵及び放出可能な炭素系材料、リチウムと合金化可能な元素、リチウムと合金化可能な元素を有する化合物を例示することができる。 As the negative electrode active material, a known material may be adopted, and examples include a carbonaceous material capable of intercalating and deintercalating lithium, an element capable of being alloyed with lithium, and a compound containing an element capable of being alloyed with lithium. .

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

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

リチウムと合金化可能な元素を有する化合物としては、具体的にZnLiAl、AlSb、SiB、SiB、MgSi、MgSn、NiSi、TiSi、MoSi、 CoSi、NiSi、CaSi、CrSi、CuSi、FeSi、MnSi、NbSi、TaSi、VSi、WSi、ZnSi、SiC、Si、SiO、SiO(0<v≦2)、SnO(0<w≦2)、SnSiO、LiSiO あるいはLiSnOを例示でき、特に、SiO(0.3≦x≦1.6、又は0.5≦x≦1.5)が好ましい。 Specific examples of compounds having an element capable of being alloyed with lithium include ZnLiAl , AlSb, SiB4 , SiB6 , Mg2Si, Mg2Sn , Ni2Si , TiSi2 , MoSi2 , CoSi2 , NiSi2 , CaSi2, CrSi2 , Cu5Si , FeSi2, MnSi2 , NbSi2 , TaSi2 , VSi2 , WSi2 , ZnSi2 , SiC , Si3N4 , Si2N2O , SiOv ( 0 < v ≦2), SnO w (0<w≦2), SnSiO 3 , LiSiO or LiSnO, especially SiO x (0.3≦x≦1.6, or 0.5≦x≦1.5) is preferred.

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

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

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

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

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

固体電解質としては、リチウムイオン二次電池の固体電解質として使用可能なものを適宜採用すればよい。 As the solid electrolyte, one that can be used as a solid electrolyte for lithium ion secondary batteries may be appropriately adopted.

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

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

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

電解液としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートなどの非水溶媒にリチウム塩を0.5mol/Lから1.7mol/L程度の濃度で溶解させた溶液を例示できる。 As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving a lithium salt in a nonaqueous solvent such as ethylene carbonate, dimethyl carbonate, propylene carbonate, or diethyl carbonate at a concentration of about 0.5 mol/L to 1.7 mol/L can be exemplified.

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

次に、リチウムイオン二次電池の製造方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for manufacturing a lithium ion secondary battery will be described.

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

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

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

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art can be implemented without departing from the scope of the present invention.

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

(実施例1)
以下のとおり、実施例1の正極活物質を製造した。
(Example 1)
A cathode active material of Example 1 was produced as follows.

94g(357.6mmol)の硫酸ニッケル6水和物、4.2g(14.94mmol)の硫酸コバルト7水和物、0.62g(1.88mmol)のタングステン酸ナトリウム2水和物、0.35g(0.93mmol)の硝酸アルミニウム9水和物、0.26g(0.73mmol)の硫酸ジルコニウム4水和物、及び、キレート化合物として0.49g(6.44mmol)のグリコール酸を、400mLの純水に溶解させて、遷移金属含有水溶液を調製した。
遷移金属含有水溶液におけるニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウムのモル比は、95.5:4:0.5:0.25:0.20である。
94 g (357.6 mmol) nickel sulfate hexahydrate, 4.2 g (14.94 mmol) cobalt sulfate heptahydrate, 0.62 g (1.88 mmol) sodium tungstate dihydrate, 0.35 g (0.93 mmol) of aluminum nitrate nonahydrate, 0.26 g (0.73 mmol) of zirconium sulfate tetrahydrate and 0.49 g (6.44 mmol) of glycolic acid as a chelate compound in 400 mL of pure A transition metal-containing aqueous solution was prepared by dissolving in water.
The molar ratio of nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium in the transition metal-containing aqueous solution is 95.5:4:0.5:0.25:0.20.

水酸化ナトリウム、アンモニア水及び純水を混合して、塩基性水溶液を調製した。 A basic aqueous solution was prepared by mixing sodium hydroxide, aqueous ammonia and pure water.

・析出工程
60℃に維持した恒温槽中で、窒素ガス導入及び撹拌条件下の遷移金属含有水溶液に対して、塩基性水溶液を供給して反応溶液とした。反応溶液のpHを10.8~10.85の範囲内に維持して、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを遷移金属水酸化物として析出させた。なお、ここでのpH値は、反応溶液をpHメーターで測定した数値そのものを意味する。
Precipitation step In a constant temperature bath maintained at 60°C, a basic aqueous solution was supplied to a transition metal-containing aqueous solution under nitrogen gas introduction and stirring conditions to obtain a reaction solution. The pH of the reaction solution was maintained within the range of 10.8 to 10.85 to deposit nickel, cobalt, tungsten, aluminum and zirconium as transition metal hydroxides. In addition, the pH value here means the numerical value itself which measured the reaction solution with the pH meter.

遷移金属水酸化物を濾過により分離した。超音波洗浄機を用いて、遷移金属水酸化物を純水で洗浄し、その後、濾過により遷移金属水酸化物を単離した。 Transition metal hydroxides were separated by filtration. The transition metal hydroxide was washed with pure water using an ultrasonic cleaner, and then filtered to isolate the transition metal hydroxide.

・前駆体形成工程
大気下、遷移金属水酸化物を300℃で5時間加熱して、前駆体である遷移金属酸化物とした。
Precursor forming step A transition metal hydroxide was heated at 300°C for 5 hours in the atmosphere to form a transition metal oxide as a precursor.

・焼成工程
10gの前駆体、3.0g(125mmol)の水酸化リチウム無水物、0.475g(1.25mmol)のNaPO12水和物、0.032g(1.25mmol)のLiFを乳鉢で混合し、混合物とした。そして、前記混合物を、大気雰囲気下、600℃で10時間加熱し、第1焼成体とした。
Calcination step 10 g of precursor, 3.0 g (125 mmol) of anhydrous lithium hydroxide, 0.475 g (1.25 mmol) of Na 3 PO 4 dodecahydrate, 0.032 g (1.25 mmol) of LiF They were mixed in a mortar to form a mixture. Then, the mixture was heated at 600° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a first fired body.

第1焼成体を乳鉢で解砕し、粉末状とした。粉末状の第1焼成体を、酸素ガス雰囲気下、725℃で15時間加熱し、第2焼成体を得た。第2焼成体を乳鉢で解砕し、実施例1の正極活物質とした。
実施例1の正極活物質の理論上の組成は、LiNi0.955Co0.040.005Al0.0025Zr0.002Na0.030.010.01である。
The first fired body was pulverized in a mortar into powder. The powdery first fired body was heated at 725° C. for 15 hours in an oxygen gas atmosphere to obtain a second fired body. The second fired body was pulverized in a mortar to obtain the positive electrode active material of Example 1.
The theoretical composition of the positive electrode active material of Example 1 is Li 1 Ni 0.955 Co 0.04 W 0.005 Al 0.0025 Zr 0.002 Na 0.03 P 0.01 O 2 F 0.01 is.

以下のとおり、実施例1の正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。 A positive electrode and a lithium ion secondary battery of Example 1 were manufactured as follows.

正極用集電体として厚み20μmのアルミニウム箔を準備した。正極活物質として実施例1の正極活物質を94質量部、導電助剤として3質量部のアセチレンブラック、および結着剤として3質量部のポリフッ化ビニリデンを混合した。この混合物を適量のN-メチル-2-ピロリドンに分散させて、スラリーを製造した。上記アルミニウム箔の表面に上記スラリーをのせ、ドクターブレードを用いてスラリーが膜状になるように塗布した。スラリーを塗布したアルミニウム箔を加熱乾燥することで、N-メチル-2-ピロリドンを揮発により除去し、アルミニウム箔表面に正極活物質層を形成させた。表面に正極活物質層を形成させたアルミニウム箔を、ロ-ルプレス機を用いて圧縮し、アルミニウム箔と正極活物質層とを強固に密着接合させて接合物とした。真空乾燥機を用いて、接合物を加熱し、所定の形状に切り取り、正極とした。 An aluminum foil having a thickness of 20 μm was prepared as a current collector for positive electrode. 94 parts by mass of the positive electrode active material of Example 1 as a positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive aid, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed. This mixture was dispersed in an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a slurry. The slurry was put on the surface of the aluminum foil and coated with a doctor blade so as to form a film. By heating and drying the aluminum foil coated with the slurry, N-methyl-2-pyrrolidone was removed by volatilization, and a positive electrode active material layer was formed on the surface of the aluminum foil. The aluminum foil having the positive electrode active material layer formed on the surface thereof was compressed using a roll press machine, and the aluminum foil and the positive electrode active material layer were tightly bonded together to form a bonded product. The bonded product was heated using a vacuum dryer and cut into a predetermined shape to obtain a positive electrode.

負極を以下のように製造した。
グラファイト98.3質量部と、結着剤としてスチレン-ブタジエンゴム1質量部及びカルボキシメチルセルロース0.7質量部とを混合し、この混合物を適量のイオン交換水に分散させてスラリーを製造した。このスラリーを負極用集電体である厚み20μmの銅箔にドクターブレードを用いて膜状になるように塗布し、スラリーを塗布した集電体を乾燥後にプレスして接合物とした。真空乾燥機を用いて、接合物を加熱し、所定の形状に切り取り、負極とした。
A negative electrode was prepared as follows.
98.3 parts by mass of graphite was mixed with 1 part by mass of styrene-butadiene rubber and 0.7 parts by mass of carboxymethyl cellulose as binders, and the mixture was dispersed in an appropriate amount of ion-exchanged water to prepare a slurry. This slurry was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm as a current collector for the negative electrode using a doctor blade so as to form a film, and the slurry-coated current collector was dried and then pressed to form a bonded product. The bonded product was heated using a vacuum dryer and cut into a predetermined shape to obtain a negative electrode.

上記の正極および負極を用いて、ラミネート型リチウムイオン二次電池を製造した。詳しくは、正極および負極の間に、セパレータとしてポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造の樹脂膜からなる厚さ25μmの矩形状シートを挟装して極板群とした。この極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としては、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート及びジメチルカーボネートを体積比3:3:4で混合した溶媒にLiPF6を1mol/Lとなるよう溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群および電解液が密閉された実施例1のラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。 A laminate type lithium ion secondary battery was manufactured using the above positive electrode and negative electrode. Specifically, a rectangular sheet having a thickness of 25 μm and made of a resin film having a three-layer structure of polypropylene/polyethylene/polypropylene was interposed as a separator between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode plate assembly. This electrode plate assembly was covered with a pair of laminate films, and after three sides were sealed, an electrolytic solution was injected into the bag-shaped laminate film. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving LiPF 6 to 1 mol/L in a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 3:3:4 was used. After that, the remaining one side was sealed to obtain a laminate type lithium ion secondary battery of Example 1 in which the four sides were airtightly sealed and the electrode plate group and the electrolytic solution were sealed.

(実施例2)
前駆体形成工程と焼成工程の間に以下のコート工程を実施し、焼成工程における前駆体として、コート工程後のものを用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の正極活物質、正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
実施例2の正極活物質の理論上の組成は、LiNi0.955Co0.040.005Al0.0025Zr0.004Na0.030.010.01 である。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, except that the following coating step was performed between the precursor formation step and the baking step, and the precursor in the baking step was used after the coating step, the sample of Example 2 was obtained. A positive electrode active material, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured.
The theoretical composition of the positive electrode active material of Example 2 is Li 1 Ni 0.955 Co 0.04 W 0.005 Al 0.0025 Zr 0.004 Na 0.03 P 0.01 O 2 F 0.01 is.

・コート工程
純水400mLに30gの遷移金属酸化物を加えて、遷移金属酸化物の分散液を調製した。
0.26g(0.73mmol)の硫酸ジルコニウム4水和物、及び、キレート化合物として0.21g(2.76mmol)のグリコール酸を、水に溶解して、コート用溶液を調製した。
上記遷移金属酸化物の分散液と、コート用溶液を混合し混合液とした。次いで、該混合液のpHが12.5になるまで、水酸化ナトリウム水溶液を添加して、遷移金属酸化物の表面に水酸化ジルコニウムを析出させたコート体を得た。コート体を濾過で分離した後に、乾燥し、焼成工程に供した。
- Coating step 30 g of transition metal oxide was added to 400 mL of pure water to prepare a transition metal oxide dispersion.
A coating solution was prepared by dissolving 0.26 g (0.73 mmol) of zirconium sulfate tetrahydrate and 0.21 g (2.76 mmol) of glycolic acid as a chelate compound in water.
The transition metal oxide dispersion liquid and the coating solution were mixed to prepare a mixed liquid. Next, an aqueous sodium hydroxide solution was added until the pH of the mixed solution reached 12.5 to obtain a coated body in which zirconium hydroxide was deposited on the surface of the transition metal oxide. After the coated body was separated by filtration, it was dried and subjected to a firing process.

(参考例1)
硫酸ニッケル6水和物、硫酸コバルト7水和物、及び、タングステン酸ナトリウム2水和物を、ニッケル、コバルト、タングステンのモル比が95.5:4:0.5となる量で、純水に溶解させて、400mLの遷移金属含有水溶液を調製した。
30gの25%アンモニア水を純水と混合して、400mLの第1塩基性水溶液を調製した。
水酸化ナトリウム、アンモニア水及び純水を混合して、pH10.75の第2塩基性水溶液を調製した。
(Reference example 1)
Nickel sulfate hexahydrate, cobalt sulfate heptahydrate, and sodium tungstate dihydrate are added to pure water in an amount such that the molar ratio of nickel, cobalt, and tungsten is 95.5:4:0.5. to prepare 400 mL of a transition metal-containing aqueous solution.
30 g of 25% aqueous ammonia was mixed with pure water to prepare 400 mL of the first basic aqueous solution.
Sodium hydroxide, aqueous ammonia and pure water were mixed to prepare a second basic aqueous solution with a pH of 10.75.

・析出工程
60℃に維持した恒温槽中で、窒素ガス導入及び撹拌条件下の第2塩基性水溶液に対して、遷移金属含有水溶液を供給し、ニッケル、コバルト及びタングステンを遷移金属水酸化物として析出させた。この際に、反応溶液のpHを10.75~10.80の範囲内に維持させるために、第1塩基性水溶液と48wt%水酸化ナトリウム水溶液を適宜滴下した。なお、ここでのpH値は、反応溶液をpHメーターで測定した数値そのものを意味する。
遷移金属水酸化物を濾過により分離した。超音波洗浄機を用いて、遷移金属水酸化物を純水で洗浄し、その後、濾過により遷移金属水酸化物を単離した。
・Precipitation step In a constant temperature bath maintained at 60 ° C., a transition metal-containing aqueous solution is supplied to the second basic aqueous solution under nitrogen gas introduction and stirring conditions, and nickel, cobalt and tungsten are used as transition metal hydroxides. Precipitated. At this time, in order to maintain the pH of the reaction solution within the range of 10.75 to 10.80, the first basic aqueous solution and the 48 wt % sodium hydroxide aqueous solution were appropriately added dropwise. In addition, the pH value here means the numerical value itself which measured the reaction solution with the pH meter.
Transition metal hydroxides were separated by filtration. The transition metal hydroxide was washed with pure water using an ultrasonic cleaner, and then filtered to isolate the transition metal hydroxide.

以下、実施例2と同様の方法で、前駆体形成工程、コート工程、及び、焼成工程を実施して、参考例1の正極活物質を製造した。参考例1の正極活物質を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、参考例1の正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
参考例1の正極活物質の理論上の組成は、LiNi0.955Co0.040.005Zr0.002Na0.030.010.01 である。
Thereafter, a precursor forming step, a coating step, and a baking step were carried out in the same manner as in Example 2 to produce a positive electrode active material of Reference Example 1. A positive electrode and a lithium ion secondary battery of Reference Example 1 were produced in the same manner as in Example 1, except that the positive electrode active material of Reference Example 1 was used.
The theoretical composition of the positive electrode active material of Reference Example 1 is Li 1 Ni 0.955 Co 0.04 W 0.005 Zr 0.002 Na 0.03 P 0.01 O 2 F 0.01 .

(比較例1)
正極活物質として、層状岩塩構造のLiNi0.85Co0.11Al0.04を採用した以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1のリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative example 1)
A lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that LiNi 0.85 Co 0.11 Al 0.04 O 2 having a layered rock salt structure was used as the positive electrode active material. .

(評価例1)
実施例1及び実施例2の正極活物質につき、走査型電子顕微鏡(SEM)にて、表面観察を行った。図1に実施例1の正極活物質のSEM像を示し、図2に実施例2の正極活物質のSEM像を示す。
両SEM像から、実施例1及び実施例2の正極活物質は、いずれも、一次粒子が凝集した二次粒子を含有していることがわかる。
(Evaluation example 1)
The surfaces of the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 were observed with a scanning electron microscope (SEM). FIG. 1 shows an SEM image of the positive electrode active material of Example 1, and FIG. 2 shows an SEM image of the positive electrode active material of Example 2. As shown in FIG.
From both SEM images, it can be seen that the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 both contain secondary particles that are aggregated primary particles.

また、走査型電子顕微鏡にエネルギー分散型X線分光法を組み合わせたSEM-EDXにて、実施例1及び実施例2の正極活物質の二次粒子を分析したところ、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及び酸素が均一に分布していることが確認できた。
実施例2の正極活物質の一次粒子及び二次粒子の表面には、実施例1の正極活物質の一次粒子及び二次粒子の表面よりも高濃度のZrが観測された。この現象からみて、コート工程で用いた金属が、正極活物質の表面に高濃度で存在していると推定される。
In addition, when the secondary particles of the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 were analyzed by SEM-EDX, which is a combination of scanning electron microscope and energy dispersive X-ray spectroscopy, nickel, cobalt, tungsten, aluminum , zirconium and oxygen were uniformly distributed.
A higher concentration of Zr was observed on the surfaces of the primary particles and secondary particles of the positive electrode active material of Example 2 than on the surfaces of the primary particles and secondary particles of the positive electrode active material of Example 1. In view of this phenomenon, it is presumed that the metal used in the coating step is present at a high concentration on the surface of the positive electrode active material.

(評価例2)
実施例1、実施例2及び参考例1の正極活物質につき、Cu-καを用いた粉末X線回折装置にて、結晶構造の分析を行った。
いずれの正極活物質も、層状岩塩構造の回折パターンを示すことが確認できた。
(Evaluation example 2)
The crystal structures of the positive electrode active materials of Examples 1, 2, and Reference Example 1 were analyzed with a powder X-ray diffractometer using Cu-κα.
It was confirmed that all positive electrode active materials exhibited a diffraction pattern of a layered rock salt structure.

(評価例3)
実施例1、実施例2、参考例1及び比較例1のリチウムイオン二次電池につき、0.1Cレートで、4.4Vまで充電してから2.5Vまで放電するとの充放電サイクルを繰り返し行った。
初回充放電サイクルでの放電容量、及び、充放電サイクルを20回繰り返した時点での放電容量を、各正極活物質の製造における析出工程での金属組成比と共に表1に示す。また、各リチウムイオン二次電池の充放電サイクルの回数と放電容量との関係をグラフにして図3に示す。
(Evaluation example 3)
For the lithium ion secondary batteries of Examples 1, 2, Reference Example 1, and Comparative Example 1, a charge-discharge cycle of charging to 4.4 V and discharging to 2.5 V was repeatedly performed at a rate of 0.1 C. rice field.
Table 1 shows the discharge capacity in the first charge/discharge cycle and the discharge capacity after repeating the charge/discharge cycle 20 times, together with the metal composition ratio in the deposition step in the production of each positive electrode active material. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of charge/discharge cycles and the discharge capacity of each lithium ion secondary battery.

Figure 0007215260000001
Figure 0007215260000001

表1及び図3の結果から、タングステンを含有する正極活物質を備える実施例1、実施例2及び参考例1のリチウムイオン二次電池は、タングステンを含有しない正極活物質を備える比較例1のリチウムイオン二次電池よりも、放電容量が大きいことがわかる。 From the results of Table 1 and FIG. 3, the lithium ion secondary batteries of Examples 1, 2, and Reference Example 1, which include the positive electrode active material containing tungsten, are the same as those of Comparative Example 1, which includes the positive electrode active material that does not contain tungsten. It can be seen that the discharge capacity is larger than that of the lithium ion secondary battery.

また、タングステン、アルミニウム及びジルコニウムを含有する正極活物質を備える実施例1及び実施例2のリチウムイオン二次電池は、放電容量の維持に優れていることがわかる。特に、実施例2のリチウムイオン二次電池は、著しく放電容量の維持に優れていることがわかる。コート工程の有無が、正極活物質の容量維持に影響したといえる。 Moreover, it can be seen that the lithium ion secondary batteries of Examples 1 and 2, which include the positive electrode active material containing tungsten, aluminum and zirconium, are excellent in maintaining discharge capacity. In particular, it can be seen that the lithium ion secondary battery of Example 2 is remarkably excellent in maintaining the discharge capacity. It can be said that the presence or absence of the coating process affected the capacity retention of the positive electrode active material.

Claims (5)

層状岩塩構造を示し、下記一般式で表されることを特徴とする正極活物質。
一般式 LiNiCoAlZr
一般式において、a、b、c、d、e、f、g、h、iは、0.5≦a≦2、0.85≦b<1、0<c≦0.07、0<d<0.15、0<e<0.15、0<f<0.15、0≦g<0.15、b+c+d+e+f+g=1、1.8≦h≦2.2、0≦i≦0.2を満足する。Dはドープ元素である(但し、DにMnを含むものを除く)。
A positive electrode active material having a layered rock salt structure and represented by the following general formula.
General formula : LiaNibCocWdAleZrfDgOhFi _ _ _ _ _
In the general formula, a, b, c, d, e, f, g, h, and i are 0.5≦a≦2, 0.85≦b<1, 0<c≦0.07, 0<d <0.15, 0<e<0.15, 0<f<0.15, 0≤g<0.15, b+c+d+e+f+g=1, 1.8≤h≤2.2, 0≤i≤0.2 satisfy. D is a doping element (except those containing Mn in D).
層状岩塩構造を示し、リチウム、ニッケル、コバルト、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム及び酸素を内部に含有する一次粒子を備える請求項に記載の正極活物質。 2. The cathode active material of claim 1 , comprising primary particles exhibiting a layered rock salt structure and containing therein lithium, nickel, cobalt, tungsten, aluminum, zirconium and oxygen. Zr濃度が、前記一次粒子の内部よりも、前記一次粒子が凝集した二次粒子の表層で高い、請求項に記載の正極活物質。 3. The positive electrode active material according to claim 2 , wherein the Zr concentration is higher in the surface layer of the secondary particles in which the primary particles are aggregated than in the interior of the primary particles. 請求項のいずれか1項に記載の正極活物質を備える正極。 A positive electrode comprising the positive electrode active material according to any one of claims 1 to 3 . 請求項に記載の正極を備えるリチウムイオン二次電池。 A lithium ion secondary battery comprising the positive electrode according to claim 4 .
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