JP7217531B2 - Lithium metal sulfide and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、リチウム金属硫化物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a lithium metal sulfide and a method for producing the same.

近年の携帯電子機器・ハイブリッド車等の高性能化により、それに用いられる二次電池(特にリチウムイオン二次電池)は益々高容量化が求められるようになっている。特に、電気自動車用のリチウムイオン二次電池としては、高いエネルギー密度が必要とされている。現行のリチウムイオン二次電池では負極に比べて正極の高容量化が遅れており、最近盛んに研究開発されている高容量型のLi(Ni,Mn,Co)O2系材料でも250~300mAh/g程度である。このため、より高容量な正極活物質が求められている。2. Description of the Related Art Due to the recent high performance of portable electronic devices, hybrid vehicles, and the like, secondary batteries (especially lithium-ion secondary batteries) used therein are required to have higher capacities. In particular, high energy density is required for lithium ion secondary batteries for electric vehicles. In current lithium-ion secondary batteries, the capacity of the positive electrode is lagging behind that of the negative electrode. /g. Therefore, there is a demand for a positive electrode active material with a higher capacity.

一方、硫黄は理論容量が約1670mAh/gと高く、高容量電極材料の有望な候補の一つである。しかしながら、硫黄単体はリチウムを含有していないので、負極にリチウム又はリチウムを含む合金等を用いなければならず、負極の選択幅が狭いという欠点がある。 On the other hand, sulfur has a high theoretical capacity of about 1670 mAh/g, making it a promising candidate for high-capacity electrode materials. However, since elemental sulfur does not contain lithium, it is necessary to use lithium or an alloy containing lithium for the negative electrode, and there is a disadvantage that the range of choices for the negative electrode is narrow.

これに対して、硫化リチウムはリチウムを含有しているので、負極に黒鉛やシリコン等の合金類を用いることができ、負極の選択幅が飛躍的に広がるとともに、金属リチウム使用によるデンドライト生成が引き起こす短絡等の危険性を回避できる。このような硫化リチウム等の硫化物は理論容量が高く(硫化リチウムの場合1167mAh/g)、高エネルギー密度電池用の正極活物質として期待されている。しかしながら、硫化リチウムは絶縁性材料であるため、導電性を補うために炭素等を電極に混合するのが一般的であり、このことが結果的にエネルギー密度低下を引き起こしてしまう。また、硫化リチウムは、有機電解液を用いた電池系においては、充放電時に多硫化リチウムとして電解液に溶出し、電解液を分解するとともに、それが負極に移動して偏析するため、硫化リチウムをそのまま使用して充放電を行うことができない。そのため、硫化リチウムを正極に用いた電池の性能向上には、溶出した多硫化リチウムを正極内に保持しておくような正極層の設計や、負極を保護するような電解液の工夫、更には溶出の起こらない固体電解質への代替等の対策が必要となる。 On the other hand, since lithium sulfide contains lithium, alloys such as graphite and silicon can be used for the negative electrode. Dangers such as short circuits can be avoided. Sulfides such as lithium sulfide have a high theoretical capacity (1167 mAh/g in the case of lithium sulfide), and are expected as positive electrode active materials for high energy density batteries. However, since lithium sulfide is an insulating material, it is common to mix carbon or the like into the electrode in order to supplement conductivity, which results in a decrease in energy density. In addition, in a battery system using an organic electrolyte, lithium sulfide is eluted into the electrolyte as lithium polysulfide during charging and discharging, decomposing the electrolyte, and moving to the negative electrode to segregate. cannot be used as it is for charging and discharging. Therefore, in order to improve the performance of batteries using lithium sulfide as the positive electrode, it is necessary to design a positive electrode layer that retains eluted lithium polysulfide in the positive electrode, devise an electrolytic solution that protects the negative electrode, and furthermore. Countermeasures such as replacement with solid electrolytes that do not cause elution are required.

多硫化リチウム溶出を抑制する方法として、Li挿入・脱離反応の際に硫黄原子が遊離しないよう異種元素との結合を形成する方法が考えられる。そのためには、異種元素を硫化リチウムに導入した化合物を作製する必要がある。添加する異種元素としては、絶縁性の硫化リチウムに導電性を付与することのできる遷移金属元素が適しており、例えば、特許文献1には、Feを通電焼結により硫化リチウムと複合化させることが記載されている。これにより、硫黄が電解液に溶出することを抑制して充放電が可能になるとともに、導電率も向上する。 As a method of suppressing lithium polysulfide elution, a method of forming bonds with different elements so that sulfur atoms are not liberated during the Li intercalation/deintercalation reaction is conceivable. For that purpose, it is necessary to prepare a compound in which a different element is introduced into lithium sulfide. As the dissimilar element to be added, a transition metal element capable of imparting electrical conductivity to insulating lithium sulfide is suitable. is described. As a result, the elution of sulfur into the electrolytic solution is suppressed, enabling charging and discharging, and the electrical conductivity is also improved.

しかしながら、一般的に、硫黄系の正極活物質は、充放電サイクルを繰り返すと容量が低下することが知られている。例えば、上記特許文献1のFeを通電焼結により硫化リチウムと複合化させた材料の場合は、充放電時に電解液にさらされた最表面部分のSとFeとの結合が弱く不安定であるために、充放電サイクルを繰り返すと正極活物質が電解液に溶出して多硫化物イオンが負極のリチウム金属と反応するため正極として機能する硫黄が減少するのみならず、多硫化物イオンが電解液を分解するとともに正極活物質表面には不溶性の無機又は有機皮膜が形成され抵抗が増大するために容量が低下する。このため、50サイクル充放電した場合には、容量維持率はわずか数%程度である。 However, it is generally known that the capacity of sulfur-based positive electrode active materials decreases after repeated charge-discharge cycles. For example, in the case of the material in which Fe is combined with lithium sulfide by current sintering in the above-mentioned Patent Document 1, the bond between S and Fe in the outermost surface exposed to the electrolyte during charging and discharging is weak and unstable. Therefore, when the charge-discharge cycle is repeated, the positive electrode active material is eluted into the electrolyte and the polysulfide ions react with the lithium metal of the negative electrode. As the liquid is decomposed, an insoluble inorganic or organic film is formed on the surface of the positive electrode active material, increasing the resistance and lowering the capacity. Therefore, after 50 charge/discharge cycles, the capacity retention rate is only a few percent.

このようなサイクル劣化を抑制するため、正極活物質を各種材料で被覆することも検討されている。例えば、特許文献2には正極活物質を炭素により被覆することが記載されており、特許文献3には正極活物質をポリマーにより被覆することが記載されており、特許文献4には正極活物質を固体電解質により被覆することが記載されている。 In order to suppress such cycle deterioration, coating the positive electrode active material with various materials has also been investigated. For example, Patent Document 2 describes coating a positive electrode active material with carbon, Patent Document 3 describes coating a positive electrode active material with a polymer, and Patent Document 4 describes a positive electrode active material. is described to be coated with a solid electrolyte.

国際公開第2015/037598号WO2015/037598 特開2006-024415号公報JP 2006-024415 A 特開2016-197590号公報JP 2016-197590 A 特開2016-164888号公報JP 2016-164888 A

しかしながら、上記特許文献2~4のような被覆方法では、被覆層を形成する材料がリチウムイオンの充放電に寄与しないため、その分エネルギー密度が低下してしまう。また、上記特許文献2~4のようにリチウム伝導性のない材料を被覆すると、正極活物質表面におけるリチウム拡散が阻害され抵抗が増大するため、かえって容量が低下してしまう。 However, in the coating methods as in Patent Documents 2 to 4, the material forming the coating layer does not contribute to charging and discharging of lithium ions, so the energy density is reduced accordingly. In addition, as in Patent Documents 2 to 4, when the material is coated with a material having no lithium conductivity, the diffusion of lithium on the surface of the positive electrode active material is hindered and the resistance increases, so the capacity rather decreases.

本発明は、上記した従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、初期容量を低下させることなく、充放電サイクル特性を向上させる材料を提供することである。 The present invention has been made in view of the current state of the prior art described above, and its main object is to provide a material that improves charge-discharge cycle characteristics without reducing initial capacity.

本発明者らは、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、核材として特定のリチウム金属硫化物を用い、特定の(リチウム)金属硫化物からなる被覆層で被覆した場合には、従来の被覆方法とは異なり、リチウム伝導性及び電子伝導性を有する材料で硫化物正極を表面被覆しているため、初期容量を低下させることなく、充放電サイクル特性を向上させることができることを見出した。この材料は、簡便な方法で製造することが可能である。本発明は、これらの知見に基づいて更に研究を重ねた結果、完成されたものである。即ち、本発明は、以下の構成を包含する。
項1.核材表面の全部又は一部が被覆層で被覆され、
前記核材が、一般式(1):
LixM1SyCz (1)
[式中、M1はFe、Ti、V及びNbよりなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。xは5.0~15.0を示す。yは4.0~8.0を示す。zは0~5.0を示す。]
で表される化合物を含有し、
前記被覆層が、リチウム遷移金属硫化物を含有する、リチウム金属硫化物。
項2.前記被覆層の被覆量が、1.0~15.0モル%である、項1に記載のリチウム金属硫化物。
項3.前記一般式(1)で表される化合物と遷移金属化合物との反応焼成物である、項1又は2に記載のリチウム金属硫化物。
項4.前記遷移金属化合物を構成する遷移金属が、Ti、V、Zr、Fe、Co、Ni、Cu、Nb、Mo、Hf、Ta及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、項3に記載のリチウム金属硫化物。
項5.前記リチウム遷移金属硫化物が結晶質材料である、項1~4のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物。
項6.前記核材が、硫化リチウム(Li2S)を主相として含み、粉末X線回折によって得られるLi2Sの(111)面に基づく回折ピークの半価幅から算出される結晶子サイズが50nm以下である、項1~5のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物。
項7.項1~6のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物の製造方法であって、
前記一般式(1)で表されるリチウム金属硫化物と、遷移金属化合物とを反応させ、次いで、焼成する工程
を備える、製造方法。
項8.項1~6のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物を含有する、リチウムイオン電池用正極活物質。
項9.項8に記載の正極活物質を含有する、リチウムイオン電池用正極。
項10.項9に記載の正極を備える、リチウムイオン電池。
The present inventors have made intensive studies to achieve the above-described object. As a result, when a specific lithium metal sulfide is used as a core material and is coated with a coating layer made of a specific (lithium) metal sulfide, lithium conductivity and electronic conductivity are improved unlike conventional coating methods. It has been found that the charge-discharge cycle characteristics can be improved without lowering the initial capacity because the surface of the sulfide positive electrode is coated with the material having the sulfide. This material can be manufactured by a convenient method. The present invention was completed as a result of further studies based on these findings. That is, the present invention includes the following configurations.
Section 1. All or part of the surface of the core material is covered with a coating layer,
The core material has the general formula (1):
LixM1SyCz ( 1 )
[In the formula, M 1 represents at least one selected from the group consisting of Fe, Ti, V and Nb. x indicates 5.0 to 15.0. y indicates 4.0 to 8.0. z indicates 0 to 5.0. ]
containing a compound represented by
Lithium metal sulfide, wherein the coating layer contains a lithium transition metal sulfide.
Section 2. Item 2. The lithium metal sulfide according to item 1, wherein the coating amount of the coating layer is 1.0 to 15.0 mol %.
Item 3. Item 3. The lithium metal sulfide according to item 1 or 2, which is a reaction-fired product of the compound represented by the general formula (1) and a transition metal compound.
Section 4. Item 3. Item 3, wherein the transition metal constituting the transition metal compound is at least one selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Hf, Ta and W. of lithium metal sulfide.
Item 5. Item 5. The lithium metal sulfide according to any one of Items 1 to 4, wherein the lithium transition metal sulfide is a crystalline material.
Item 6. The core material contains lithium sulfide (Li 2 S) as a main phase, and the crystallite size calculated from the half-value width of the diffraction peak based on the (111) plane of Li 2 S obtained by powder X-ray diffraction is 50 nm. Item 6. The lithium metal sulfide according to any one of items 1 to 5, wherein:
Item 7. The method for producing lithium metal sulfide according to any one of items 1 to 6,
A production method comprising a step of reacting the lithium metal sulfide represented by the general formula (1) with a transition metal compound, followed by firing.
Item 8. A positive electrode active material for a lithium ion battery, containing the lithium metal sulfide according to any one of items 1 to 6.
Item 9. Item 9. A positive electrode for a lithium ion battery, comprising the positive electrode active material according to item 8.
Item 10. Item 10. A lithium ion battery comprising the positive electrode according to item 9.

本発明によれば、初期容量を低下させることなく、充放電サイクル特性を向上させることができる。 According to the present invention, charge-discharge cycle characteristics can be improved without lowering the initial capacity.

実施例1で得られた試料のSEM-EDX測定によるマッピング図である。左上図はSEM像、右上図は硫黄のマッピング図、左下図は鉄のマッピング図、右下図はチタンのマッピング図を示す。1 is a mapping diagram of a sample obtained in Example 1 by SEM-EDX measurement. FIG. Upper left is SEM image, upper right is sulfur mapping, lower left is iron mapping, and lower right is titanium mapping. 実施例1で得られた試料のTEM測定によるマッピング図である。左上図はHAADF-TEM像、右上図はSTEM-EDXによる硫黄のマッピング図、左下図はSTEM-EDXによる鉄のマッピング図、右下図はSTEM-EDXによるチタンのマッピング図を示す。スケールバーは300nmである。1 is a mapping diagram of a sample obtained in Example 1, obtained by TEM measurement. FIG. The upper left figure shows the HAADF-TEM image, the upper right figure shows the mapping map of sulfur by STEM-EDX, the lower left figure shows the mapping map of iron by STEM-EDX, and the lower right figure shows the mapping map of titanium by STEM-EDX. Scale bar is 300 nm. 実施例1及び2並びに比較例1及び2で得られた試料を正極活物質とするリチウム二次電池の充放電試験の結果を示すグラフである。4 is a graph showing the results of a charge/discharge test of lithium secondary batteries using the samples obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 as positive electrode active materials.

本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。また、本明細書において、数値範囲を「A~B」で示す場合、A以上B以下を意味する。 As used herein, "contain" is a concept that includes both "comprise," "consist essentially of," and "consist of." Further, in this specification, when a numerical range is indicated by "A to B", it means A or more and B or less.

1.リチウム金属硫化物
本発明のリチウム金属硫化物は、核材表面の全部又は一部が被覆層で被覆された材料である。
1. Lithium metal sulfide The lithium metal sulfide of the present invention is a material in which all or part of the surface of the core material is covered with a coating layer.

(1-1)核材
本発明のリチウム金属硫化物において、核材は、一般式(1):
LixM1SyCz (1)
[式中、M1はFe、Ti、V及びNbよりなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。xは5.0~15.0を示す。yは4.0~8.0を示す。zは0~5.0を示す。]
で表される化合物を含有する。
(1-1) Core material In the lithium metal sulfide of the present invention, the core material has the general formula (1):
LixM1SyCz ( 1 )
[In the formula, M 1 represents at least one selected from the group consisting of Fe, Ti, V and Nb. x indicates 5.0 to 15.0. y indicates 4.0 to 8.0. z indicates 0 to 5.0. ]
Contains a compound represented by.

本発明において、一般式(1)におけるM1としては、硫黄との結合により遊離硫黄をより抑制するとともに、導電率をより向上させる観点から、Fe、Ti、V、Nb等が好ましい。なかでも、導電率及びコストの観点から、Feが好ましい。これらの元素は、単独で使用することもでき、2種以上を組合せて使用することもできる。In the present invention, M 1 in general formula (1) is preferably Fe, Ti, V, Nb, or the like, from the viewpoint of further suppressing free sulfur by bonding with sulfur and further improving electrical conductivity. Among them, Fe is preferable from the viewpoint of electrical conductivity and cost. These elements can be used alone or in combination of two or more.

さらに、本発明のリチウム金属硫化物の核材における各元素の存在割合については、遊離硫黄が生じない程度にM1-S結合が形成できるだけのM1量が存在し、含有Li量から見積もられる理論容量が大きいLi量が存在し、導電性を確保できるだけのM1量が存在することが好ましい。このような観点から、上記一般式(1)において、xは5.0~15.0、好ましくは6.0~10.0、より好ましくは7.0~9.0である。また、上記一般式(1)において、yは4.0~8.0、好ましくは5.0~7.0である。さらに、核材には、Cが含まれてもよく、上記一般式(1)において、zは0~5.0、好ましくは1.0~4.0である。Furthermore, regarding the abundance ratio of each element in the core material of the lithium metal sulfide of the present invention, there is an amount of M 1 that can form an M 1 -S bond to the extent that free sulfur is not generated, and it is estimated from the amount of Li content. It is preferable that the amount of Li having a large theoretical capacity is present and the amount of M 1 sufficient to ensure conductivity is present. From this point of view, in the above general formula (1), x is 5.0 to 15.0, preferably 6.0 to 10.0, more preferably 7.0 to 9.0. In general formula (1) above, y is 4.0 to 8.0, preferably 5.0 to 7.0. Furthermore, the core material may contain C, and in the above general formula (1), z is 0 to 5.0, preferably 1.0 to 4.0.

このような核材の平均粒径は、特に制限されないが、後述の被覆層で被覆することにより初期容量を維持しつつ充放電サイクル特性をより向上させる観点から0.05~500μmが好ましく、0.1~200μmがより好ましい。なお、核材の平均粒径は、乾式のレーザー回折・散乱法により測定する。また、核材の形状についても特に制限されず、通常の電極作製および充放電試験に特段の支障を伴うものでなければどのような形状のものでもよい。 The average particle diameter of such a core material is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 500 μm, more preferably 0.1 to 200 μm, from the viewpoint of further improving the charge-discharge cycle characteristics while maintaining the initial capacity by coating with a coating layer described later. is more preferred. The average particle size of the core material is measured by a dry laser diffraction/scattering method. Also, the shape of the core material is not particularly limited, and any shape may be used as long as it does not particularly interfere with normal electrode preparation and charge/discharge tests.

このような一般式(1)で表される化合物としては、硫化リチウム(Li2S)を主相として含み、粉末X線回折によって得られるLi2Sの(111)面に基づく回折ピークの半価幅から算出される結晶子サイズが50nm以下である材料(以下、「硫化リチウム複合体」と言うこともある)が好ましい。この材料は、添加元素である鉄原子が硫化リチウム結晶格子内に配置してFe-S結合を形成し、遊離硫黄を含まない材料であるため、リチウムの挿入及び脱離時に多硫化物イオンの溶出をさらに抑制し、電解液の分解及び負極への移動又は析出によるサイクル特性の悪化を特に防ぐことができる。また、Fe及び必要に応じてCを含むため導電性が付与されており、特に優れた充放電特性も示す材料である。Such a compound represented by the general formula (1) contains lithium sulfide (Li 2 S) as a main phase, and half of the diffraction peak based on the (111) plane of Li 2 S obtained by powder X-ray diffraction A material having a crystallite size of 50 nm or less calculated from the value width (hereinafter also referred to as “lithium sulfide composite”) is preferable. In this material, the iron atoms, which are the additive element, are arranged in the lithium sulfide crystal lattice to form Fe-S bonds and do not contain free sulfur. Elution can be further suppressed, and degradation of cycle characteristics due to decomposition of the electrolytic solution and migration or deposition to the negative electrode can be particularly prevented. In addition, since it contains Fe and, if necessary, C, it is endowed with conductivity, and it is a material that exhibits particularly excellent charge-discharge characteristics.

このような硫化リチウム複合体は、粉末X線回折測定において、主相が硫化リチウムからなるものである。硫化リチウム相の存在量は特に限定的ではなく、該複合体全体を基準として90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましい。 Such a lithium sulfide composite has a main phase composed of lithium sulfide in powder X-ray diffraction measurement. The amount of the lithium sulfide phase present is not particularly limited, and is preferably 90 mol % or more, more preferably 95 mol % or more, based on the entire composite.

また、このような硫化リチウム複合体は、例えばメカニカルミリング法により微細化されて、結晶子サイズが50nm以下となっている。結晶子サイズは、粉末X線回折測定において主相として観測される硫化リチウムのピークの最高強度を示す(111)面に基づく回折ピークの半価幅から、Scherrerの式に基づいて算出される値である。 Moreover, such a lithium sulfide composite is refined by, for example, a mechanical milling method to have a crystallite size of 50 nm or less. The crystallite size is a value calculated based on Scherrer's formula from the half-value width of the diffraction peak based on the (111) plane, which indicates the highest intensity of the lithium sulfide peak observed as the main phase in powder X-ray diffraction measurement. is.

このような状態の硫化リチウム複合体では、鉄原子は硫化リチウム結晶格子内に配置してFe-S結合を形成し、準安定相である鉄含有硫化リチウムが形成され、これが例えばメカニカルミリング法により微細化されてサブミクロンの粒子となり、本来準安定相である鉄含有硫化リチウムが安定化されている。 In such a lithium sulfide composite, the iron atoms are arranged in the lithium sulfide crystal lattice to form Fe-S bonds, forming a metastable phase of iron-containing lithium sulfide, which can be processed by, for example, mechanical milling. The iron-containing lithium sulfide, which is originally a metastable phase, is stabilized by miniaturization into submicron particles.

なお、上記した硫化リチウム複合体は、硫化リチウムの結晶相以外に少量の不純物が約10モル%以下(特に5モル%以下)なら含まれていてもよく、この程度の不純物含有量であれば充放電特性に与える影響は限定的である。 In addition, the lithium sulfide composite described above may contain a small amount of impurities other than the crystal phase of lithium sulfide as long as it is about 10 mol% or less (especially 5 mol% or less). The effect on charge/discharge characteristics is limited.

このような硫化リチウム複合体は、国際公開第2015/037598号に記載の方法にしたがって製造することができる。国際公開第2015/037598号の全記載は、参照により援用する。なお、上記記載のリチウム金属硫化物としてはFe以外の遷移金属を含むものでも同様である。 Such a lithium sulfide composite can be produced according to the method described in WO2015/037598. The entire description of WO2015/037598 is incorporated by reference. Incidentally, as the lithium metal sulfide described above, the same applies to those containing transition metals other than Fe.

(1-2)被覆層
本発明のリチウム金属硫化物において、被覆層を構成する被覆材は、リチウム遷移金属硫化物を含有する。リチウム遷移金属硫化物は、リチウム、遷移金属及び硫黄を含む化合物を意味し、なかでも、リチウム、遷移金属及び硫黄のみからなる化合物が好ましい。このようなリチウム遷移金属硫化物は、例えば、後述の製造方法のように、前記一般式(1)で表される化合物と遷移金属化合物(遷移金属化合物の詳細は後述する)との反応焼成物であり、例えば、一般式(2):
LipM2Sq (2)
[式中、M2はM1と同一又は異なって、遷移金属を示す。pは0より大きく4.0以下である。qは0.5~3.0を示す。]
で表されるリチウム遷移金属硫化物とすることができる。この(リチウム)金属硫化物はそれ自身も充放電に寄与する。
(1-2) Coating Layer In the lithium metal sulfide of the present invention, the coating material constituting the coating layer contains a lithium transition metal sulfide. Lithium transition metal sulfides refer to compounds containing lithium, transition metals and sulfur, among which compounds consisting only of lithium, transition metals and sulfur are preferred. Such a lithium transition metal sulfide is, for example, a reaction baked product of the compound represented by the general formula (1) and a transition metal compound (details of the transition metal compound will be described later), as in the production method described later. and, for example, general formula (2):
LipM2Sq ( 2 )
[In the formula, M 2 is the same as or different from M 1 and represents a transition metal. p is greater than 0 and less than or equal to 4.0. q indicates 0.5 to 3.0. ]
It can be a lithium transition metal sulfide represented by This (lithium) metal sulfide itself also contributes to charging and discharging.

本発明において、遷移金属化合物を構成する遷移金属(一般式(2)におけるM2)としては、電解液により溶出しにくくするとともにリチウム伝導性及び電子伝導性により優れた材料とする観点から遷移金属であり、Ti、V、Zr、Fe、Co、Ni、Cu、Nb、Mo、Hf、Ta、W等が好ましい。なかでも、層状正極活物質を形成し、電解液に対する安定性がより高い観点からTi及びMoが好ましい。これらの元素は、単独で使用することもでき、2種以上を組合せて使用することもできる。In the present invention, the transition metal (M 2 in the general formula (2)) constituting the transition metal compound is a transition metal from the viewpoint of making it difficult to be eluted by the electrolytic solution and making it a material with excellent lithium conductivity and electron conductivity. and preferably Ti, V, Zr, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Hf, Ta, W, and the like. Among them, Ti and Mo are preferable from the viewpoint of forming a layered positive electrode active material and having higher stability to an electrolytic solution. These elements can be used alone or in combination of two or more.

さらに、本発明のリチウム金属硫化物の被覆材における各元素の存在割合については、電解液により溶出しにくくするとともにリチウム伝導性及び電子伝導性により優れた材料とする観点から、pは0より大きく4.0以下であることが好ましく、0.5~3.0であることがより好ましく、1.0~2.0であることがさらに好ましい。また、上記一般式(2)において、qは0.5~3.0が好ましく、1.0~2.0がより好ましい。 Furthermore, regarding the abundance ratio of each element in the lithium metal sulfide coating material of the present invention, p is greater than 0 from the viewpoint of making the material less likely to be eluted by the electrolytic solution and having better lithium conductivity and electron conductivity. It is preferably 4.0 or less, more preferably 0.5 to 3.0, even more preferably 1.0 to 2.0. Moreover, in the above general formula (2), q is preferably 0.5 to 3.0, more preferably 1.0 to 2.0.

このような被覆層を構成する被覆材は、被覆層を構成する被覆材の結晶性を高め、充放電サイクル特性をより向上させることができる観点から、結晶質材料が好ましい。結晶化度は、X線回折測定(XRD)により確認する。 A crystalline material is preferable for the coating material that constitutes such a coating layer, from the viewpoint that the crystallinity of the coating material that constitutes the coating layer can be increased and the charge-discharge cycle characteristics can be further improved. Crystallinity is confirmed by X-ray diffraction measurement (XRD).

上記のような被覆材を含有する被覆層は、上記した核材表面の全部又は一部に被覆されている。被覆量は、特に、均一に被覆して多硫化物の溶出をより抑制してサイクル特性をより向上させるためには核材表面の全部が被覆される程度が好ましい。一方、初期容量を維持する観点からは、被覆量が多過ぎないことが好ましい。このような観点から、被覆層の被覆量は、1.0~15.0モル%が好ましく、2.0~10.0モル%がより好ましく、3.0~8.0モル%がさらに好ましく、3.3~7.0モル%が特に好ましく、3.5~6.0モル%が最も好ましい。なお、被覆層の被覆量は、SEM-EDX測定によるリチウム金属硫化物中の遷移金属(M2)の量と、M1とM2との合計量との比から、M1とM2との合計量を100モル%として算出する。The coating layer containing the coating material as described above covers all or part of the surface of the core material. In particular, the coating amount is preferably such that the entire surface of the core material is coated in order to uniformly coat and further suppress the elution of polysulfides to further improve the cycle characteristics. On the other hand, from the viewpoint of maintaining the initial capacity, it is preferable that the coating amount is not too large. From such a viewpoint, the coating amount of the coating layer is preferably 1.0 to 15.0 mol%, more preferably 2.0 to 10.0 mol%, still more preferably 3.0 to 8.0 mol%, particularly preferably 3.3 to 7.0 mol%, and 3.5 to 6.0 mol % is most preferred. The coating amount of the coating layer was calculated from the ratio of the amount of the transition metal ( M2 ) in the lithium metal sulfide measured by SEM - EDX to the total amount of M1 and M2 . The total amount of is calculated as 100 mol%.

また、上記のような被覆材からなる被覆層の厚みは、多硫化物の溶出をより抑制してサイクル特性をより向上させつつ初期容量を維持する観点からは、0.5~500nmが好ましく、1~200nmがより好ましい。なお、被覆層の厚みは、TEM-EDXにより測定する。 In addition, the thickness of the coating layer made of the above coating material is preferably 0.5 to 500 nm, from the viewpoint of maintaining the initial capacity while further suppressing the elution of polysulfides and further improving the cycle characteristics, and 1 to 500 nm. 200 nm is more preferred. In addition, the thickness of the coating layer is measured by TEM-EDX.

2.リチウム金属硫化物の製造方法
本発明のリチウム金属硫化物の製造方法は、特に制限されない。例えば、前記一般式(1)で表されるリチウム金属硫化物(核材)と、遷移金属化合物(被覆材前駆体)とを反応させ、次いで、焼成する工程を備える方法により製造することができる。
2. Method for Producing Lithium Metal Sulfide The method for producing lithium metal sulfide of the present invention is not particularly limited. For example, it can be produced by a method comprising a step of reacting a lithium metal sulfide (nucleus material) represented by the general formula (1) with a transition metal compound (coating material precursor), followed by firing. .

例えば、一般式(1)で表される化合物(核材)として上記硫化リチウム複合体を用い、遷移金属化合物としてハロゲン化チタンを用いた場合には、核材の最表面に存在する硫化リチウムが、以下の反応式:
2Li2S + TiX4 → TiS2(被覆材) + 4LiX(副生成物)
により、被覆材が形成される。この後焼成することにより、被覆材の結晶性を高めることで充放電サイクル特性を向上させつつ、核材に含まれるリチウム原子の拡散により、被覆材がリチウムを含む材料となり、初期の充放電効率及びエネルギー密度を向上させることができる。この際形成される被覆材は、電解液に溶出しにくいとともにリチウム伝導性及び電子伝導性に優れる材料であるため、初期容量を維持しつつ充放電サイクル特性を向上させることができる。
For example, when the above lithium sulfide composite is used as the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) and titanium halide is used as the transition metal compound, the lithium sulfide present on the outermost surface of the core material is , the following reaction equation:
2Li 2 S + TiX 4 → TiS 2 (coating material) + 4LiX (by-product)
A covering material is formed. By firing after this, the crystallinity of the coating material is increased to improve the charge-discharge cycle characteristics, and the diffusion of the lithium atoms contained in the core material makes the coating material a material containing lithium, resulting in the initial charge-discharge efficiency. and energy density can be improved. The coating material formed at this time is a material that is less likely to be eluted into the electrolytic solution and has excellent lithium conductivity and electron conductivity, so that the charge/discharge cycle characteristics can be improved while maintaining the initial capacity.

一般式(1)で表される化合物(核材)としては、上記のように、国際公開第2015/037598号に記載の方法にしたがって製造することができる。一般式(1)で表される化合物(核材)の形状については特に限定はないが、本発明のリチウム金属硫化物において所望のサイズとなるように調整することができる。なお、一般式(1)で表される化合物(核材)として粒径の大きな材料を使用し、乳鉢等で粉砕することにより、平均粒径を制御することもできる。 The compound (nucleus material) represented by the general formula (1) can be produced according to the method described in International Publication No. 2015/037598, as described above. The shape of the compound (nucleus) represented by formula (1) is not particularly limited, but it can be adjusted so as to have a desired size in the lithium metal sulfide of the present invention. The average particle size can also be controlled by using a material having a large particle size as the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) and pulverizing the material with a mortar or the like.

一般式(1)で表される化合物(核材)と反応させる遷移金属化合物(被覆材前駆体)としては、反応によりリチウム遷移金属硫化物が得られる材料である限り特に制限はなく、遷移金属ハロゲン化物、遷移金属硝酸塩、遷移金属硫酸塩等が挙げられる。これら遷移金属化合物を構成する遷移金属は、得ようとするリチウム遷移金属硫化物を構成する遷移金属と同じものを使用することができる。なかでも、一般式(1)で表される化合物(核材)との反応性、有機溶媒への溶解度等の観点から、遷移金属ハロゲン化物が好ましく、遷移金属塩化物がより好ましい。このような遷移金属化合物(被覆材前駆体)としては、例えば、TiCl4、VCl4、ZrCl4、FeCl3、CoCl2、NiCl2、CuCl4、NbCl4、MoCl5、HfCl4、TaCl5、WCl4、TiBr4、VBr4、ZrBr4、FeBr3、CoBr2、NiBr2、CuBr4、NbBr4、MoBr5、HfBr4、TaBr5、WBr4、TiI4、VI4、ZrI4、FeI3、CoI2、NiI2、CuI4、NbI4、MoI5、HfI4、TaI5、WI4、Ti(NO3)4、V(NO3)4、Zr(NO3)4、Fe(NO3)3、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、Cu(NO3)4、Nb(NO3)4、Mo(NO3)5、Hf(NO3)4、Ta(NO3)5、W(NO3)4、Ti(SO4)2、V(SO4)2、Zr(SO4)2、Fe2(SO4)3、CoSO4、NiSO4、Cu(SO4)2、Nb(SO4)2、Mo2(SO4)5、Hf(SO4)2、Ta2(SO4)5等が挙げられる。これらの遷移金属化合物は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。The transition metal compound (coating material precursor) to be reacted with the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) is not particularly limited as long as it is a material from which a lithium transition metal sulfide can be obtained by reaction. Examples include halides, transition metal nitrates, transition metal sulfates, and the like. The transition metals constituting these transition metal compounds can be the same as those constituting the lithium transition metal sulfide to be obtained. Among these, transition metal halides are preferred, and transition metal chlorides are more preferred, from the viewpoint of reactivity with the compound (nucleus material) represented by formula (1), solubility in organic solvents, and the like. Examples of such transition metal compounds ( coating material precursors) include TiCl4 , VCl4 , ZrCl4 , FeCl3, CoCl2 , NiCl2 , CuCl4 , NbCl4 , MoCl5 , HfCl4 , TaCl5 , WCl4 , TiBr4 , VBr4 , ZrBr4 , FeBr3 , CoBr2 , NiBr2 , CuBr4, NbBr4 , MoBr5 , HfBr4 , TaBr5 , WBr4 , TiI4 , VI4 , ZrI4 , FeI3 , CoI2 , NiI2 , CuI4 , NbI4 , MoI5 , HfI4 , TaI5, WI4, Ti( NO3 ) 4 , V( NO3 ) 4 , Zr ( NO3 ) 4 , Fe ( NO3 ) 3 , Co( NO3 ) 2 , Ni( NO3 ) 2 , Cu( NO3 ) 4 , Nb( NO3 ) 4 , Mo( NO3 ) 5 , Hf( NO3 ) 4 , Ta( NO3 ) 5 , W( NO3 ) 4 , Ti( SO4 ) 2 , V( SO4 ) 2 , Zr( SO4 ) 2 , Fe2( SO4 ) 3 , CoSO4 , NiSO4 , Cu ( SO4 ) 2 , Nb(SO 4 ) 2 , Mo 2 (SO 4 ) 5 , Hf(SO 4 ) 2 , Ta 2 (SO 4 ) 5 and the like. These transition metal compounds can be used alone or in combination of two or more.

遷移金属化合物の使用量は特に制限されないが、上記した被覆量となるように調整することが好ましい。具体的には、一般式(1)で表される化合物(核材)と遷移金属化合物との合計量を100質量%として、遷移金属化合物が2.0~50.0質量%が好ましく、2.5~40.0質量%がより好ましく、3.0~35.0質量%がさらに好ましく、10.0~30.0質量%が特に好ましい。 The amount of the transition metal compound to be used is not particularly limited, but it is preferable to adjust the coating amount to the above-mentioned amount. Specifically, the transition metal compound is preferably 2.0 to 50.0% by mass, more preferably 2.5 to 40.0% by mass, when the total amount of the compound (nuclear material) represented by the general formula (1) and the transition metal compound is 100% by mass. is more preferable, 3.0 to 35.0% by mass is more preferable, and 10.0 to 30.0% by mass is particularly preferable.

一般式(1)で表される化合物(核材)と遷移金属化合物との反応は、特に制限されないが、液相中で行うのが簡便である。例えば、有機溶媒中で一般式(1)で表される化合物(核材)と遷移金属化合物との反応を行うことができる。具体的には、有機溶媒に対して、一般式(1)で表される化合物(核材)及び遷移金属化合物を同時に添加することもできるし、逐次的に添加することもできる。特に、一般式(1)で表される化合物(核材)に対して、被覆材をより均一に被覆させる観点から、有機溶媒中に一般式(1)で表される化合物(核材)を添加して分散させ、その後遷移金属化合物を添加し、必要に応じて撹拌して得られた懸濁液を固液分離することで本発明のリチウム金属硫化物を得ることが好ましい。 The reaction between the compound represented by formula (1) (nucleus material) and the transition metal compound is not particularly limited, but is conveniently carried out in a liquid phase. For example, the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) can be reacted with the transition metal compound in an organic solvent. Specifically, the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) and the transition metal compound can be added simultaneously or sequentially to the organic solvent. In particular, from the viewpoint of coating the compound (nucleus material) represented by general formula (1) more uniformly with the coating material, the compound (nucleus material) represented by general formula (1) is added to an organic solvent. It is preferable to obtain the lithium metal sulfide of the present invention by adding and dispersing, then adding the transition metal compound, stirring as necessary, and subjecting the resulting suspension to solid-liquid separation.

この際使用できる有機溶媒としては、一般式(1)で表される化合物(核材)が反応又は溶解せずに分散させることができるとともに、遷移金属化合物が溶解するものが好ましい。具体的には、ヘプタン、リモネン、エチルヘキサノール等が挙げられる。これらの有機溶媒は、使用する一般式(1)で表される化合物(核材)及び遷移金属化合物に応じて適宜選択することが好ましい。また、これらの有機溶媒は、単独で用いることもでき、2種以上を組合せて用いることもできる。 The organic solvent that can be used at this time is preferably one that can disperse the compound represented by the general formula (1) (nucleus material) without reacting or dissolving it, and dissolves the transition metal compound. Specific examples include heptane, limonene, ethylhexanol, and the like. These organic solvents are preferably selected appropriately according to the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) and the transition metal compound to be used. In addition, these organic solvents can be used alone, or two or more of them can be used in combination.

また、固液分離の方法は特に制限されず、ろ過、遠心分離等の公知の方法を採用することができる。 Moreover, the method of solid-liquid separation is not particularly limited, and known methods such as filtration and centrifugation can be employed.

上記の反応の温度は特に制限されず、通常、0~100℃、特に10~50℃とすることができる。反応時間は、被覆層を十分形成できる限り特に制限はなく、例えば5分~24時間が好ましく、10分~12時間がより好ましい。また、上記の反応の雰囲気は特に制限されず、通常、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の不活性雰囲気とすることができる。 The temperature of the above reaction is not particularly limited, and can be usually 0 to 100°C, particularly 10 to 50°C. The reaction time is not particularly limited as long as the coating layer can be sufficiently formed, and is preferably 5 minutes to 24 hours, more preferably 10 minutes to 12 hours. In addition, the atmosphere for the above reaction is not particularly limited, and can usually be an inert atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere or an argon gas atmosphere.

この後、必要に応じて洗浄、乾燥等の通常行われる後処理を施すことにより、一般式(1)で表される化合物(核材)に対して被覆層を形成することができる。 After that, a coating layer can be formed on the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) by performing a usual post-treatment such as washing and drying, if necessary.

このようにして一般式(1)で表される化合物(核材)に対して、被覆材を被覆させた場合、被覆材はリチウムを含まず(一般式(2)においてpが0であり)、非晶質の材料が得られやすい。本発明では、被覆材を結晶質材料としつつ、核材に含まれるリチウム原子の拡散によりリチウムを含む材料(一般式(2)においてpが0ではない材料)とするために焼成処理を施す。このように、焼成することにより、被覆層を構成する被覆材の結晶性を高めることで充放電サイクル特性をより向上させるとともに、リチウムを含む材料とすることで初期の充放電効率及びエネルギー密度も向上させることができる。 In this way, when the compound (nucleus material) represented by the general formula (1) is coated with the coating material, the coating material does not contain lithium (p is 0 in the general formula (2)). , an amorphous material is likely to be obtained. In the present invention, while the coating material is a crystalline material, the sintering treatment is performed to make the material containing lithium (a material in which p is not 0 in the general formula (2)) by diffusion of the lithium atoms contained in the core material. In this way, by firing, the crystallinity of the coating material that constitutes the coating layer is improved, thereby further improving the charge-discharge cycle characteristics, and by using a material containing lithium, the initial charge-discharge efficiency and energy density are also improved. can be improved.

焼成温度は特に制限はないが、結晶性をより高めることで充放電サイクル特性をより向上させる観点から、200~1000℃が好ましく、300~800℃がより好ましい。焼成時間は、被覆材を結晶質材料とすることができる限り特に制限はなく、例えば5分~48時間が好ましく、10分~24時間がより好ましい。また、上記の反応の雰囲気は特に制限されず、通常、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の不活性雰囲気とすることができる。 Although the firing temperature is not particularly limited, it is preferably 200 to 1000°C, more preferably 300 to 800°C, from the viewpoint of further improving the charge-discharge cycle characteristics by further increasing the crystallinity. The baking time is not particularly limited as long as the coating material can be a crystalline material, and is preferably 5 minutes to 48 hours, more preferably 10 minutes to 24 hours. In addition, the atmosphere for the above reaction is not particularly limited, and can usually be an inert atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere or an argon gas atmosphere.

この後、必要に応じて洗浄、乾燥等の通常行われる後処理を施すことにより、本発明のリチウム金属硫化物を得ることができる。なお、洗浄は、副生成物の除去の観点からは有機溶媒を使用することが有効であり、電解液として用いられる有機溶媒や公知の高級アルコール等を用いた洗浄が適用できる。例えばジメチルカーボネート(DMC)、エチルヘキサノール等が好適に用いられる。 Thereafter, the lithium metal sulfide of the present invention can be obtained by subjecting the product to post-treatment such as washing and drying as required. From the viewpoint of removing by-products, it is effective to use an organic solvent for washing, and washing using an organic solvent used as an electrolytic solution, a known higher alcohol, or the like can be applied. For example, dimethyl carbonate (DMC), ethylhexanol and the like are preferably used.

3.リチウムイオン電池
本発明のリチウム金属硫化物は、上記した優れた特性を利用して、リチウム一次電池、リチウムイオン二次電池、金属リチウム二次電池等のリチウムイオン電池の正極活物質として有効に利用できる。特に、本発明のリチウム金属硫化物は、構造中にリチウムを含有する材料であるため、充電から開始して充放電を行うことができる材料であり、しかも、優れたサイクル特性を有することから、リチウムイオン電池用の正極活物質として有用である。本発明のリチウム金属硫化物を正極活物質として使用するリチウムイオン電池は、電解液中に溶出しにくいために充放電サイクル特性に優れるという特徴を有しているため、電解質として非水溶媒系電解液を用いる非水電解質リチウムイオン電池(特に非水電解質リチウムイオン二次電池)に使用することが好ましい。
3. Lithium Ion Batteries The lithium metal sulfide of the present invention can be effectively used as a positive electrode active material for lithium ion batteries such as lithium primary batteries, lithium ion secondary batteries, metal lithium secondary batteries, etc., by taking advantage of the excellent properties described above. can. In particular, since the lithium metal sulfide of the present invention is a material containing lithium in its structure, it is a material that can be charged and discharged starting from charging, and has excellent cycle characteristics. It is useful as a positive electrode active material for lithium ion batteries. The lithium ion battery using the lithium metal sulfide of the present invention as a positive electrode active material is characterized by excellent charge-discharge cycle characteristics because it is difficult to dissolve in the electrolytic solution. It is preferably used for a non-aqueous electrolyte lithium ion battery (especially a non-aqueous electrolyte lithium ion secondary battery) using a liquid.

非水電解質リチウムイオン電池の構造は、本発明のリチウム金属硫化物を正極活物質として用いること以外は、公知のリチウムイオン電池と同様とすることができる。例えば、上記したリチウム金属硫化物を正極活物質として使用する他は、基本的な構造は、公知の非水電解質リチウムイオン電池と同様とすることができる。 The structure of the non-aqueous electrolyte lithium ion battery can be the same as that of known lithium ion batteries, except that the lithium metal sulfide of the present invention is used as a positive electrode active material. For example, the basic structure can be the same as that of known non-aqueous electrolyte lithium ion batteries, except that the lithium metal sulfide described above is used as the positive electrode active material.

正極については、本発明のリチウム金属硫化物を正極活物質として用い、例えば、本発明のリチウム金属硫化物と、必要に応じて導電助剤及びバインダーとを混合することで作製した正極合剤をAl、Ni、Ti、Au、Ag、Cu、ステンレス、カーボンクロス等の正極集電体に担持させることができる。導電助剤としては、例えば、炭素材料(黒鉛、コークス、カーボンブラック、活性炭等)、導電性繊維(針状カーボン;カーボンナノチューブ;気相成長炭素、ピッチ(石油、石炭、コールタール等の副生成物)を原料に高温で炭化して製造した繊維;アクリル繊維から製造した炭素繊維)、耐食性金属(チタン、金等)、炭化物(SiC、WC等)、窒化物(Si3N4、BN等)等も用いることができる。バインダーとしては、特に制限はなく公知の材料を用いることができ、例えば、スチレン-ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリイミド等が挙げられる。また、加熱、紫外線照射等により架橋する反応基を有するバインダーも好適に用いることができる。反応基としては、例えば、ビニレン基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アリル基、カルボニル基、上記反応基の炭素原子の一部を異種元素で置換した反応基等が挙げられる。正極集電体の形状も特に制限はなく、金属箔(厚み10~100μm)、穿孔金属箔(厚み10~100μm、孔径0.1~10mm)、エキスパンドメタル、発泡金属板、ガラス状炭素板等が挙げられる。As for the positive electrode, the lithium metal sulfide of the present invention is used as a positive electrode active material, and for example, a positive electrode mixture prepared by mixing the lithium metal sulfide of the present invention and, if necessary, a conductive aid and a binder is used. It can be supported on a positive electrode current collector such as Al, Ni, Ti, Au, Ag, Cu, stainless steel, and carbon cloth. Examples of conductive aids include carbon materials (graphite, coke, carbon black, activated carbon, etc.), conductive fibers (needle-shaped carbon; carbon nanotubes; vapor-grown carbon, pitch (by-products such as petroleum, coal, coal tar, etc.). Carbon fiber manufactured from acrylic fiber), corrosion-resistant metals (titanium, gold, etc.), carbides (SiC, WC, etc.), nitrides ( Si3N4 , BN, etc.) ) etc. can also be used. As the binder, known materials can be used without particular limitation, and examples thereof include styrene-butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide and the like. Binders having reactive groups that are crosslinked by heating, ultraviolet irradiation, or the like can also be preferably used. Examples of reactive groups include vinylene groups, hydroxy groups, epoxy groups, allyl groups, carbonyl groups, and reactive groups obtained by substituting a part of the carbon atoms of the above reactive groups with different elements. There are no particular restrictions on the shape of the positive electrode current collector, and examples include metal foil (thickness 10-100 μm), perforated metal foil (thickness 10-100 μm, hole diameter 0.1-10 mm), expanded metal, foamed metal plate, glassy carbon plate, and the like. be done.

負極としては、リチウムを含有する材料とリチウムを含有しない材料をともに用いることが可能である。例えば、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛等)、易黒鉛化性炭素(ソフトカーボン)等の他、リチウム金属又はリチウムとアルミニウム等との合金や、リン、スズ、シリコン及びこれらを含む合金や、SiO等も用いることができる。容量の観点から、リチウム金属が好ましい。これらの負極活物質についても、必要に応じて、導電助剤、バインダー等を用いて、Al、Ni、Ti、Au、Ag、Cu、ステンレス、カーボン等からなる負極集電体に担持させることができる。導電助剤としては、例えば、炭素材料(黒鉛、コークス、カーボンブラック、活性炭等)、導電性繊維(針状カーボン;カーボンナノチューブ;気相成長炭素、ピッチ(石油、石炭、コールタール等の副生成物)を原料に高温で炭化して製造した繊維;アクリル繊維から製造した炭素繊維)、耐食性金属(チタン、金等)、炭化物(SiC、WC等)、窒化物(Si3N4、BN等)等も用いることができる。バインダーとしては、特に制限はなく公知の材料を用いることができ、例えば、スチレン-ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリイミド等が挙げられる。また、加熱、紫外線照射等により架橋する反応基を有するバインダーも好適に用いることができる。反応基としては、例えば、ビニレン基、ヒドロキシ基、エポキシ基、アリル基、カルボニル基、上記反応基の炭素原子の一部を異種元素で置換した反応基等が挙げられる。負極集電体の形状も特に制限はなく、金属箔(厚み10~100μm)、穿孔金属箔(厚み10~100μm、孔径0.1~10mm)、エキスパンドメタル、発泡金属板、ガラス状炭素板等が挙げられる。Both materials containing lithium and materials not containing lithium can be used for the negative electrode. For example, graphite (artificial graphite, natural graphite, etc.), graphitizable carbon (soft carbon), etc., lithium metal or alloys of lithium and aluminum, etc., phosphorus, tin, silicon and alloys containing these, SiO etc. can also be used. Lithium metal is preferred from the standpoint of capacity. These negative electrode active materials can also be supported on a negative electrode current collector made of Al, Ni, Ti, Au, Ag, Cu, stainless steel, carbon, etc., using a conductive agent, a binder, etc., as necessary. can. Examples of conductive aids include carbon materials (graphite, coke, carbon black, activated carbon, etc.), conductive fibers (needle-shaped carbon; carbon nanotubes; vapor-grown carbon, pitch (by-products such as petroleum, coal, coal tar, etc.). Carbon fiber manufactured from acrylic fiber), corrosion-resistant metals (titanium, gold, etc.), carbides (SiC, WC, etc.), nitrides ( Si3N4 , BN, etc.) ) etc. can also be used. As the binder, known materials can be used without particular limitation, and examples thereof include styrene-butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide and the like. Binders having reactive groups that are crosslinked by heating, ultraviolet irradiation, or the like can also be preferably used. Examples of reactive groups include vinylene groups, hydroxy groups, epoxy groups, allyl groups, carbonyl groups, and reactive groups obtained by substituting a part of the carbon atoms of the above reactive groups with different elements. There are no particular restrictions on the shape of the negative electrode current collector, such as metal foil (thickness 10-100 μm), perforated metal foil (thickness 10-100 μm, hole diameter 0.1-10 mm), expanded metal, foamed metal plate, glassy carbon plate, etc. be done.

セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ナイロン、芳香族アラミド、無機ガラス等の材質からなり、多孔質膜、不織布、織布等の形態の材料を用いることができる。 The separator is made of, for example, polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, fluororesin, nylon, aromatic aramid, inorganic glass, and the like, and can be used in the form of porous membrane, nonwoven fabric, woven fabric, or the like.

非水電解質としては、特に制限はなく、公知の有機溶媒と電解質塩とを組合せて用いることができる。非水電解質の溶媒としては、カーボネート、エーテル、ニトリル、含硫黄化合物、イオン液体、溶媒和イオン液体等の非水溶媒系二次電池の溶媒として公知の溶媒を用いることができる。 The non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and a known organic solvent and electrolyte salt can be used in combination. As the solvent for the non-aqueous electrolyte, a solvent known as a solvent for non-aqueous secondary batteries such as carbonate, ether, nitrile, sulfur-containing compound, ionic liquid, and solvated ionic liquid can be used.

非水電解質リチウムイオン電池の形状についても特に限定はなく、円筒型、角型等のいずれも採用できる。 The shape of the non-aqueous electrolyte lithium ion battery is also not particularly limited, and may be cylindrical, square, or the like.

以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例のみに制限されないことは言うまでもない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples. However, it goes without saying that the present invention is not limited only to the examples shown below.

合成例1:硫化リチウム複合体(核材)の合成
市販の硫化リチウム(Li2S)(平均粒径約16μm)と硫化鉄(FeS)(平均粒径約6μm)を、モル比が4: 1となるよう、アルゴンガス雰囲気のグローブボックス内(露点-80℃)で秤量し、乳鉢で充分に混合後、内径15mmの黒鉛型材に充填した。
Synthesis Example 1: Synthesis of Lithium Sulfide Complex (Nuclear Material) Commercially available lithium sulfide (Li 2 S) (average particle size: about 16 μm) and iron sulfide (FeS) (average particle size: about 6 μm) were mixed at a molar ratio of 4:4. The mixture was weighed in a glove box (dew point -80°C) in an argon gas atmosphere so as to be 1, thoroughly mixed in a mortar, and filled in a graphite mold with an inner diameter of 15 mm.

次いで、原料を充填した黒鉛型材を通電焼結機に収容した。黒鉛型材及び電極部分を含む通電部分については、真空チャンバー内に収容されており、チャンバー内は、真空(約20Pa)脱気後、高純度アルゴンガス(酸素濃度約0.2ppm)を大気圧まで充填した。 Next, the graphite shaped material filled with raw materials was placed in an electric sintering machine. The current-carrying part including the graphite mold material and the electrode part is housed in a vacuum chamber, and the chamber is filled with high-purity argon gas (oxygen concentration: about 0.2ppm) to atmospheric pressure after degassing to a vacuum (about 20Pa). bottom.

その後、黒鉛型材内に充填された原料を約30MPaで加圧しながら約600Aのパルス電流(パルス幅2.5ミリ秒、周期28.6Hz)を印加した。黒鉛型材近傍は約200℃/分の昇温速度で加熱され、パルス電流印加開始3分後に600℃に到達した。その後、直ちに電流印加及び加圧を停止して自然放冷した。 After that, a pulse current of about 600 A (pulse width of 2.5 milliseconds, period of 28.6 Hz) was applied while pressurizing the material filled in the graphite mold at about 30 MPa. The vicinity of the graphite mold was heated at a heating rate of about 200°C/min, reaching 600°C 3 minutes after the start of pulse current application. Immediately after that, the current application and pressurization were stopped, and the sample was allowed to cool naturally.

室温まで冷却後、黒鉛治具を露点-80℃のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスに移し、硫化リチウムと硫化鉄との反応物を型材から取り出し、乳鉢で粉砕した。これにアセチレンブラック(AB)粉末を、Li2S-FeS: AB= 9: 1の重量比となるよう混合し、乳鉢で充分に混合した後、アルゴンガス雰囲気下でジルコニア製ポットに入れ、伊藤製作所製振動カップミル(型式MC-4A)を用い、メカニカルミリング法により8時間処理し、Li2S-FeSを得た。After cooling to room temperature, the graphite jig was transferred to a glove box having an argon gas atmosphere with a dew point of −80° C., and the reaction product of lithium sulfide and iron sulfide was taken out from the mold and pulverized in a mortar. Acetylene black (AB) powder was mixed with this so that the weight ratio of Li 2 S-FeS: AB = 9: 1. Using a vibration cup mill (model MC-4A) manufactured by Seisakusho, it was processed by mechanical milling for 8 hours to obtain Li 2 S-FeS.

この合成例1は、国際公開第2015/037598号の実施例5と同じものであり、得られた材料も同じ性質を有している。得られた材料は、Li48.4原子%、Fe6.1原子%、S30.3原子%、C15.2原子%であり、組成式で表すとLi8FeS5C2.5であった。This Synthesis Example 1 is the same as Example 5 of WO 2015/037598, and the obtained material has the same properties. The obtained material contained 48.4 atomic % of Li, 6.1 atomic % of Fe, 30.3 atomic % of S, and 15.2 atomic % of C, and represented by a composition formula of Li 8 FeS 5 C 2.5 .

得られた試料のX線回折パターンから、主相として硫化リチウム由来のピークが認められ、それ以外にはFeSのピークが極少量の不純物として認められた。Rietveld解析により見積もられたFeSの存在比(mol%)は約5%であった。また、硫化リチウムの(111)面に基づく回折ピークの半価幅から見積もった結晶子サイズは約29nmであった。更に、乾式のレーザー回折・散乱法により測定した平均粒径は約7μmであった。 From the X-ray diffraction pattern of the obtained sample, a peak derived from lithium sulfide was recognized as the main phase, and a peak of FeS was recognized as a very small amount of impurities. The abundance ratio (mol%) of FeS estimated by Rietveld analysis was about 5%. The crystallite size estimated from the half width of the diffraction peak based on the (111) plane of lithium sulfide was about 29 nm. Furthermore, the average particle diameter measured by a dry laser diffraction/scattering method was about 7 μm.

実施例1
表1に示す被覆濃度(25.7質量%)となるように、Li2S-FeSと被覆材前駆体(TiCl4)を秤量し、40mLのヘプタンに分散させて1時間攪拌した。被覆濃度は以下の式[1]:
被覆濃度(質量%)=(被覆材前駆体の質量)/(被覆材前駆体の質量+Li2S-FeSの質量)×100 [1]
を用いて計算した。
Example 1
Li 2 S-FeS and the coating material precursor (TiCl 4 ) were weighed so that the coating concentration (25.7% by mass) shown in Table 1 was obtained, dispersed in 40 mL of heptane, and stirred for 1 hour. The coating concentration is given by the following formula [1]:
Coating concentration (% by mass) = (mass of coating material precursor) / (mass of coating material precursor + mass of Li2S - FeS) x 100 [1]
was calculated using

ろ過により固形分を分離し、1mLのジメチルカーボネート(DMC)で10回洗浄した。12時間以上室温で乾燥したのち、400℃で10時間焼成して被覆正極活物質を得た。以上の操作はすべてアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行った。 Solids were separated by filtration and washed 10 times with 1 mL of dimethyl carbonate (DMC). After drying at room temperature for 12 hours or more, it was baked at 400° C. for 10 hours to obtain a coated positive electrode active material. All of the above operations were performed in a glove box in an argon atmosphere.

[被覆量]
以上の実施例で得られた被覆正極活物質の被覆量を算出するために、SEM-EDX測定を実施した。カーボンテープの上に被覆正極活物質を散布し、EDX測定から核材を構成するFeと被覆層を構成するTiとの合計量を100モル%とした場合の被覆層を構成するTiの含有量により被覆量を見積もった。被覆量は以下の式[2]:
被覆量(mol%)=(Ti mol%)/(Fe mol%+Ti mol%)×100 [2]
に従い算出した。また、被覆層の厚みについては、TEM-EDXにより測定した。
[Coating amount]
SEM-EDX measurement was performed in order to calculate the coating amount of the coated positive electrode active material obtained in the above examples. The content of Ti that makes up the coating layer when the total amount of Fe that makes up the core material and Ti that makes up the coating layer is taken as 100 mol% from EDX measurement after the coated positive electrode active material is spread on the carbon tape. The amount of coating was estimated by The amount of coverage is given by the following formula [2]:
Coating amount (mol%) = (Ti mol%) / (Fe mol% + Ti mol%) x 100 [2]
Calculated according to Moreover, the thickness of the coating layer was measured by TEM-EDX.

図1に、実施例1の試料について、SEM-EDX測定で得られた、硫黄、鉄及びチタンのマッピング図を示す。また、図2に、実施例1の試料について、TEM-EDX測定で得られた、硫黄、鉄及びチタンのマッピング図を示す。この結果、硫黄と鉄が同じ位置で検出されていることから、焼成により硫黄と鉄からなる金属多硫化物活物質が正常に合成されたことがわかる。また同様にチタンも検出されており、被覆処理によって、マイクロスケール及びナノスケールで金属多硫化物上の全面に均一にTiを含有する被覆層が形成されていることがわかる。 FIG. 1 shows a mapping diagram of sulfur, iron and titanium obtained by SEM-EDX measurement for the sample of Example 1. FIG. Further, FIG. 2 shows a mapping diagram of sulfur, iron and titanium obtained by TEM-EDX measurement for the sample of Example 1. As shown in FIG. As a result, since sulfur and iron are detected at the same position, it can be seen that the metal polysulfide active material composed of sulfur and iron was normally synthesized by firing. Titanium was also detected in the same way, and it can be seen that a coating layer containing Ti was uniformly formed on the entire surface of the metal polysulfide on the microscale and nanoscale by the coating treatment.

また、ICP-AESにて鉄、リチウム、チタンの元素分析を実施しモル比を算出した結果、被覆前は鉄:リチウム=1:8(モル比)であったが、被覆後は鉄:リチウム=1:8.7(モル比)となり、鉄に対するリチウムの比率が有意に増加することがわかった。鉄は核部分のみに存在し、核部分の組成比は焼成時に大きく変化しないことから、リチウム比の優位な増加は、核材表面にリチウムを含有する金属硫化物が形成されたことを示唆している。TEM-EDX画像から、被覆活物質の表面にはチタンを含有する層が形成されており、被覆層はチタンとリチウムを含有すると推察される。なお、チタンと余剰なリチウムの比率はチタン:リチウム=4.1:4.6であり、この比率は安定な化合物であるLiTiS2の比率に近く、類似物質が表面に形成されていると推察される。In addition, as a result of elemental analysis of iron, lithium, and titanium by ICP-AES and calculating the molar ratio, iron: lithium = 1: 8 (molar ratio) before coating, but iron: lithium after coating = 1:8.7 (molar ratio), indicating a significant increase in the ratio of lithium to iron. Since iron exists only in the core part and the composition ratio of the core part does not change significantly during firing, the significant increase in the lithium ratio suggests that lithium-containing metal sulfides were formed on the surface of the core material. ing. From the TEM-EDX image, it is inferred that a layer containing titanium is formed on the surface of the coated active material, and that the coating layer contains titanium and lithium. The ratio of titanium to excess lithium is titanium:lithium = 4.1:4.6, which is close to the ratio of the stable compound LiTiS 2 , suggesting that a similar substance is formed on the surface.

[充放電試験]
被覆正極活物質(1.8mg)と導電助剤(ケッチェンブラック、KB)とバインダー(ポリテトラフルオロエチレン、PTFE)を、質量比が51.4: 34.3: 14.3(質量%)となるように乳鉢を用いて混合して、正極を作製した。ステンレス製のセル(HSフラットセル、宝泉製)の底部から順番に、正極、セパレータ(ポリプロピレン)、リチウム金属を積層し、電解液(1.0M LiPF6/エチレンカーボネート(EC)+プロピレンカーボネート(PC)= 1: 1体積%)を300μL注液してセルをかしめた。8時間静置したのち、0.11C(1C= 986mAh/g)に相当する電流値で、2.6-1.0V vs Li/Li+の条件で100サイクル充放電試験を繰り返した。充放電サイクル試験の結果から、以下の式[3]:
サイクル容量維持率(%)=100サイクル後の放電容量/初回の放電容量×100 [3]
に基づきサイクル容量維持率を計算した。また、初回の放電容量を初期容量として評価した。
[Charging and discharging test]
Using a mortar, the coated positive electrode active material (1.8 mg), conductive agent (Ketjenblack, KB), and binder (polytetrafluoroethylene, PTFE) were mixed so that the mass ratio was 51.4: 34.3: 14.3 (mass%). and mixed together to produce a positive electrode. A positive electrode, a separator (polypropylene), and lithium metal are layered in order from the bottom of a stainless steel cell (HS flat cell, manufactured by Hosen), and an electrolytic solution (1.0M LiPF 6 / ethylene carbonate (EC) + propylene carbonate (PC )= 1:1% by volume) was injected into the cell by 300 μL to caulk the cell. After standing for 8 hours, the charge/discharge test was repeated for 100 cycles under the conditions of 2.6-1.0V vs Li/Li + at a current value corresponding to 0.11C (1C = 986mAh/g). From the results of the charge-discharge cycle test, the following formula [3]:
Cycle capacity retention rate (%) = discharge capacity after 100 cycles / initial discharge capacity x 100 [3]
The cycle capacity retention rate was calculated based on. Also, the initial discharge capacity was evaluated as the initial capacity.

実施例2
充放電試験における電解液を1M リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSA)/エチレンカーボネート(EC)+エチルメチルカーボネート(EMC)= 3: 7体積%にしたこと以外は、実施例1と同じ操作で実験し、サイクル容量維持率を測定した。サイクル容量維持率は以下の式[4]:
サイクル容量維持率(%)=48サイクル後の放電容量/初回の放電容量×100 [4]
を用いて計算した。
Example 2
The same operation as in Example 1 except that the electrolyte in the charge-discharge test was 1M lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSA) / ethylene carbonate (EC) + ethyl methyl carbonate (EMC) = 3: 7% by volume. and measured the cycle capacity retention rate. The cycle capacity retention rate is given by the following formula [4]:
Cycle capacity retention rate (%) = discharge capacity after 48 cycles / initial discharge capacity x 100 [4]
was calculated using

実施例3
被覆濃度を14.7質量%になるように調整したこと以外は、実施例1と同じ操作で実験し、被覆量及びサイクル容量維持率を測定した。被覆濃度は以下の式[1]:
被覆濃度(質量%)=(被覆材前駆体の質量)/(被覆材前駆体の質量+Li2S-FeSの質量)×100 [1]
を用いて計算した。
Example 3
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the coating concentration was adjusted to 14.7% by mass, and the coating amount and cycle capacity retention rate were measured. The coating concentration is given by the following formula [1]:
Coating concentration (% by mass) = (mass of coating material precursor) / (mass of coating material precursor + mass of Li2S - FeS) x 100 [1]
was calculated using

実施例4
被覆濃度を34.3質量%になるように調整したこと以外は、実施例1と同じ操作で実験し、被覆量及びサイクル容量維持率を測定した。被覆濃度は以下の式[1]:
被覆濃度(質量%)=(被覆材前駆体の質量)/(被覆材前駆体の質量+Li2S-FeSの質量)×100 [1]
を用いて計算した。
Example 4
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the coating concentration was adjusted to 34.3% by mass, and the coating amount and cycle capacity retention rate were measured. The coating concentration is given by the following formula [1]:
Coating concentration (% by mass) = (mass of coating material precursor) / (mass of coating material precursor + mass of Li2S - FeS) x 100 [1]
was calculated using

実施例5
充放電試験において、電解液を0.6M リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSA)+0.4M リチウムビスオキサレートボラード(LiBOB)/エチレンカーボネート(EC)+エチルメチルカーボネート(EMC)=4: 6体積%に変更したこと以外は、実施例1と同じ操作で実験した。
Example 5
In the charge-discharge test, the electrolyte was 0.6M lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSA) + 0.4M lithium bisoxalate borate (LiBOB) / ethylene carbonate (EC) + ethylmethyl carbonate (EMC) = 4: 6 volumes. The experiment was performed in the same manner as in Example 1, except that it was changed to %.

実施例6
充放電試験において、電解液を1.5M LiPF6+0.5M リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSA)/エチレンカーボネート(EC)+エチルメチルカーボネート(EMC)=3: 7体積%に変更したこと以外は、実施例1と同じ操作で実験した。
Example 6
Except for changing the electrolyte to 1.5M LiPF 6 + 0.5M lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSA)/ethylene carbonate (EC) + ethyl methyl carbonate (EMC) = 3: 7% by volume in the charge/discharge test. was performed in the same manner as in Example 1.

実施例7
充放電試験において、電解液を1.0M LiBF4/エチレンカーボネート(EC)+エチルメチルカーボネート(EMC)=3: 7体積%に変更したこと以外は、実施例1と同じ操作で実験した。
Example 7
In the charge/discharge test, the same operation as in Example 1 was performed except that the electrolytic solution was changed to 1.0 M LiBF 4 /ethylene carbonate (EC) + ethyl methyl carbonate (EMC) = 3:7% by volume.

実施例8
充放電試験において、電解液を1.0M LiPF6/プロピレンカーボネート(PC)に変更したこと以外は、実施例1と同じ操作で実験した。
Example 8
In the charge/discharge test, the same operation as in Example 1 was performed except that the electrolytic solution was changed to 1.0M LiPF 6 /propylene carbonate (PC).

実施例9
充放電試験において、電解液を1.0M リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSA)/ジメチルエーテル(DME)+1,3-ジオキソラン(DOL)=1: 1体積%に変更したこと以外は、実施例1と同じ操作で実験した。
Example 9
In the charge-discharge test, Example 1 except that the electrolyte was changed to 1.0 M lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSA)/dimethyl ether (DME) + 1,3-dioxolane (DOL) = 1: 1% by volume. experimented with the same procedure.

比較例1
活物質を被覆しないこと以外は、実施例1と同じ操作で実験した。つまり、合成例1で得た試料を用いて、実施例1と同様に充放電試験を行った。
Comparative example 1
An experiment was performed in the same manner as in Example 1, except that the active material was not coated. That is, using the sample obtained in Synthesis Example 1, a charge/discharge test was performed in the same manner as in Example 1.

比較例2
活物質を被覆しないこと以外は、実施例2と同じ操作で実験した。つまり、合成例1で得た試料を用いて、実施例2と同様に充放電試験を行った。
Comparative example 2
An experiment was conducted in the same manner as in Example 2, except that the active material was not coated. That is, using the sample obtained in Synthesis Example 1, a charge/discharge test was performed in the same manner as in Example 2.

実施例1及び2、並びに比較例1及び2で得られた試料について、50サイクル充放電試験の結果を図3に示す。また、実施例1及び2、並びに比較例1及び2で得られた試料について、被覆量及び100サイクル後又は48サイクル後の容量維持率を表1に示す。被覆していない比較例1及び2では、容量維持率がそれぞれ18%及び16%であるが、被覆することでそれぞれ60%及び65%まで向上した。これは活物質表面に電解液に対して安定性が高い被覆層が形成された結果、活物質表面での電解液分解が抑制されたためと考えられる。また、本発明の被覆層がリチウムイオンの充放電に寄与することも示している。また、実施例3~9についても実施例1及び2と同様の結果が得られることが推察される。 The results of a 50-cycle charge/discharge test for the samples obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIG. Table 1 shows the coating amount and the capacity retention rate after 100 cycles or 48 cycles for the samples obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. In Comparative Examples 1 and 2, which were not coated, the capacity retention rates were 18% and 16%, respectively, but were improved to 60% and 65%, respectively, by coating. This is probably because a coating layer having high stability against the electrolyte was formed on the surface of the active material, and as a result, decomposition of the electrolyte on the surface of the active material was suppressed. It also shows that the coating layer of the present invention contributes to charging and discharging of lithium ions. Moreover, it is presumed that the same results as in Examples 1 and 2 are obtained in Examples 3 to 9 as well.

Figure 0007217531000001
Figure 0007217531000001

Claims (10)

核材表面の全部又は一部が被覆層で被覆され、
前記核材が、一般式(1):
LixM1SyCz (1)
[式中、M1はFe、Ti、V及びNbよりなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。xは5~15を示す。yは4.0~8.0を示す。zは0~5.0を示す。]
で表される化合物を含有し、
前記被覆層が、リチウム遷移金属硫化物を含有する、リチウム金属硫化物。
All or part of the surface of the core material is covered with a coating layer,
The core material has the general formula (1):
LixM1SyCz ( 1 )
[In the formula, M 1 represents at least one selected from the group consisting of Fe, Ti, V and Nb. x indicates 5-15. y indicates 4.0 to 8.0. z indicates 0 to 5.0. ]
containing a compound represented by
Lithium metal sulfide, wherein the coating layer contains a lithium transition metal sulfide.
前記被覆層の被覆量が、1~15モル%である、請求項1に記載のリチウム金属硫化物。 2. The lithium metal sulfide according to claim 1, wherein the coating amount of said coating layer is 1 to 15 mol %. 前記一般式(1)で表される化合物と遷移金属化合物との反応焼成物である、請求項1又は2に記載のリチウム金属硫化物。 3. The lithium metal sulfide according to claim 1, which is a reaction-fired product of the compound represented by the general formula (1) and a transition metal compound. 前記遷移金属化合物を構成する遷移金属が、Ti、V、Zr、Fe、Co、Ni、Cu、Nb、Mo、Hf、Ta及びWよりなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項3に記載のリチウム金属硫化物。 4. According to claim 3, wherein the transition metal constituting the transition metal compound is at least one selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Hf, Ta and W. Lithium metal sulfide as described. 前記リチウム遷移金属硫化物が結晶質材料である、請求項1~4のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物。 Lithium metal sulfide according to any one of claims 1 to 4, wherein the lithium transition metal sulfide is a crystalline material. 前記核材が、硫化リチウム(Li2S)を主相として含み、粉末X線回折によって得られるLi2Sの(111)面に基づく回折ピークの半価幅から算出される結晶子サイズが50nm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物。The core material contains lithium sulfide (Li 2 S) as a main phase, and the crystallite size calculated from the half-value width of the diffraction peak based on the (111) plane of Li 2 S obtained by powder X-ray diffraction is 50 nm. The lithium metal sulfide according to any one of claims 1 to 5, wherein: 請求項1~6のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物の製造方法であって、
前記一般式(1)で表されるリチウム金属硫化物と、遷移金属化合物とを反応させ、次いで、焼成する工程
を備える、製造方法。
The method for producing lithium metal sulfide according to any one of claims 1 to 6,
A production method comprising a step of reacting the lithium metal sulfide represented by the general formula (1) with a transition metal compound, followed by firing.
請求項1~6のいずれか1項に記載のリチウム金属硫化物を含有する、リチウムイオン電池用正極活物質。 A positive electrode active material for lithium ion batteries, comprising the lithium metal sulfide according to any one of claims 1 to 6. 請求項8に記載の正極活物質を含有する、リチウムイオン電池用正極。 A positive electrode for a lithium ion battery, comprising the positive electrode active material according to claim 8 . 請求項9に記載の正極を備える、リチウムイオン電池。 A lithium ion battery comprising the positive electrode according to claim 9 .
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