JP7225854B2 - Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries - Google Patents

Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries Download PDF

Info

Publication number
JP7225854B2
JP7225854B2 JP2019016116A JP2019016116A JP7225854B2 JP 7225854 B2 JP7225854 B2 JP 7225854B2 JP 2019016116 A JP2019016116 A JP 2019016116A JP 2019016116 A JP2019016116 A JP 2019016116A JP 7225854 B2 JP7225854 B2 JP 7225854B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
lithium
nickel composite
active material
electrode active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019016116A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019133937A (en
Inventor
日出和 金谷
知倫 二瓶
直樹 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Publication of JP2019133937A publication Critical patent/JP2019133937A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7225854B2 publication Critical patent/JP7225854B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

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

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、非水系電解質二次電池用正極活物質に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries.

近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯電子機器の普及に伴い、高いエネルギー密度を有する小型で軽量な二次電池の開発が要求されている。また、ハイブリット自動車を始めとする電気自動車用の電池として、高出力の二次電池の開発も要求されている。このような要求を満たす非水系電解質二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。 In recent years, with the spread of mobile electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, there is a demand for the development of small and lightweight secondary batteries with high energy density. There is also a demand for the development of high-output secondary batteries as batteries for electric vehicles such as hybrid vehicles. Lithium ion secondary batteries are known as non-aqueous electrolyte secondary batteries that satisfy such requirements.

リチウムイオン二次電池は、例えば負極、正極、電解液などで構成され、負極および正極の活物質には、リチウムを脱離および挿入することが可能な材料が用いられている。 A lithium ion secondary battery is composed of, for example, a negative electrode, a positive electrode, an electrolytic solution, and the like, and a material capable of desorbing and intercalating lithium is used as an active material for the negative electrode and the positive electrode.

リチウム複合酸化物、特に合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物を正極材料に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高エネルギー密度を有する電池として期待され、実用化が進んでいる。リチウムコバルト複合酸化物を用いた電池では、優れた初期容量特性やサイクル特性を得るための開発がこれまで数多く行われてきており、すでにさまざまな成果が得られている。 Lithium-ion secondary batteries using lithium composite oxides, especially lithium-cobalt composite oxides, which are relatively easy to synthesize, as positive electrode materials can obtain a high voltage of the 4V class, so they are expected to have high energy densities. Practical use is progressing. Batteries using lithium-cobalt composite oxides have been extensively developed to obtain excellent initial capacity characteristics and cycle characteristics, and various results have already been obtained.

しかしながら、リチウムコバルト複合酸化物は、原料に高価なコバルト化合物を用いるため、このリチウムコバルト複合酸化物を用いる電池の容量あたりの単価は、ニッケル水素電池より大幅に高くなり、適用可能な用途はかなり限定されている。 However, since lithium-cobalt composite oxide uses an expensive cobalt compound as a raw material, the unit price per capacity of a battery using this lithium-cobalt composite oxide is significantly higher than that of a nickel-metal hydride battery, and the applicable applications are quite large. Limited.

このため、携帯機器用の小型二次電池や、電力貯蔵用や電気自動車用などの大型二次電池について、正極材料のコストを下げ、より安価なリチウムイオン二次電池の製造を可能とすることに対する期待は大きく、その実現は、工業的に大きな意義があるといえる。 For this reason, it is necessary to reduce the cost of positive electrode materials for small secondary batteries for mobile devices and large secondary batteries for power storage and electric vehicles, and to make it possible to manufacture cheaper lithium ion secondary batteries. There are high expectations for this technology, and its realization is of great industrial significance.

リチウムイオン二次電池用活物質の新たなる材料としては、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物を挙げることができる。このリチウムニッケル複合酸化物は、リチウムコバルト複合酸化物よりも低い電気化学ポテンシャルを示すため、電解液の酸化による分解が問題になりにくく、より高容量が期待でき、コバルト系と同様に高い電池電圧を示すことから、開発が盛んに行われている。 As a new active material for lithium-ion secondary batteries, a lithium-nickel composite oxide using nickel, which is cheaper than cobalt, can be mentioned. Since this lithium-nickel composite oxide exhibits a lower electrochemical potential than the lithium-cobalt composite oxide, decomposition due to oxidation of the electrolytic solution is less likely to be a problem, and higher capacity can be expected. Therefore, it is actively developed.

しかし、純粋にニッケルのみで合成したリチウムニッケル複合酸化物を正極材料として用い、リチウムイオン二次電池を作製した場合、コバルト系に比ベてサイクル特性が劣り、また高温環境下での使用や保存により、比較的電池性能を損ないやすいという欠点を有している。このため、ニッケルの一部をコバルトやアルミニウム等他の元素で置換したリチウムニッケル複合酸化物が一般的に知られている。 However, when a lithium-nickel composite oxide synthesized purely from nickel is used as a positive electrode material to produce a lithium-ion secondary battery, the cycle characteristics are inferior to those of the cobalt-based battery, and the use and storage in a high-temperature environment is also difficult. Therefore, it has a drawback that the battery performance is relatively likely to be impaired. For this reason, lithium-nickel composite oxides in which a portion of nickel is replaced with other elements such as cobalt and aluminum are generally known.

例えば特許文献1には、層状結晶構造を有し、次式LiNiCo(0.8≦x≦1.2、0.01≦a≦0.99、0.01≦b≦0.99、0.01≦c≦0.3、0.8≦a+b+c≦1.2、MはAl、V、Mn、Fe、Cu、及びZnから選ばれる少なくとも1種の元素)で表されるリチウム含有複合酸化物からなることを特徴とするリチウム二次電池用正極活物質が提案されている。 For example , in Patent Document 1, it has a layered crystal structure and has the following formula LixNiaCobMcO2 (0.8≤x≤1.2 , 0.01≤a≤0.99 , 0.01 ≤b≤0.99, 0.01≤c≤0.3, 0.8≤a+b+c≤1.2, M is at least one element selected from Al, V, Mn, Fe, Cu, and Zn) A positive electrode active material for a lithium secondary battery is proposed, which is characterized by comprising a lithium-containing composite oxide represented by:

特開平08-213015号公報JP-A-08-213015

しかしながら、近年では非水系電解質二次電池に更なる性能向上が求められている。このため、非水系電解質二次電池用正極活物質についても非水系電解質二次電池に用いた場合に、その性能を向上できる材料が求められている。具体的には、非水系電解質二次電池に用いた場合に、該非水系電解質二次電池の出力特性を向上できる非水系電解質二次電池用正極活物質が求められている。 However, in recent years, there has been a demand for further improvement in the performance of non-aqueous electrolyte secondary batteries. For this reason, positive electrode active materials for non-aqueous electrolyte secondary batteries are also in demand for materials capable of improving performance when used in non-aqueous electrolyte secondary batteries. Specifically, there is a demand for a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries that can improve the output characteristics of non-aqueous electrolyte secondary batteries when used in the non-aqueous electrolyte secondary batteries.

そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、非水系電解質二次電池に用いた場合に、出力特性に優れた非水系電解質二次電池とすることができる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above-described problems of the prior art, in one aspect of the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery that can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent output characteristics when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery An object of the present invention is to provide a positive electrode active material for a battery.

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
リチウムニッケル複合酸化物粒子を含む非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子は、
Li(リチウム)と、Ni(ニッケル)と、Co(コバルト)と、Al(アルミニウム)とを含み、
各元素の物質量比がLi:Ni:Co:Al=a:1-x-y:x:y(ただし、0.8≦a≦1.2、0.03≦x≦0.20、0.01≦y≦0.10)を満たすリチウムニッケル複合酸化物を含み、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子は、一次粒子が凝集した二次粒子であり、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の前記二次粒子の断面において、2.5μm×12.5μmの短冊形状の測定領域内に250,000点の測定点を設定し、前記測定点について結晶方位への振り分けを行った場合に、
前記測定点における、(001)面と、(100)面と、(110)面とのうち、(001)面が占める割合が40%以上である非水系電解質二次電池用正極活物質を提供する。

In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing lithium-nickel composite oxide particles,
The lithium-nickel composite oxide particles are
Li (lithium), Ni (nickel), Co (cobalt), and Al (aluminum),
Li: Ni: Co: Al = a: 1-xy: x: y (where 0.8 ≤ a ≤ 1.2, 0.03 ≤ x ≤ 0.20, 0 .01 ≤ y ≤ 0.10) containing a lithium nickel composite oxide,
The lithium-nickel composite oxide particles are secondary particles in which primary particles are aggregated,
In the cross section of the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide particles, 250,000 measurement points are set in a strip-shaped measurement area of 2.5 μm × 12.5 μm, and the crystal orientation is aligned with the measurement points. When allocating
Provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery , wherein the (001) plane accounts for 40% or more of the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane at the measurement point do.

本発明の一態様によれば、非水系電解質二次電池に用いた場合に、出力特性に優れた非水系電解質二次電池とすることができる非水系電解質二次電池用正極活物質を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery that can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent output characteristics when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery. .

実施例、比較例において作製したコイン型電池の断面構成の説明図。Explanatory drawing of the cross-sectional structure of the coin-type battery produced in an Example and a comparative example. インピーダンス評価の測定例と解析に使用した等価回路の概略説明図。Schematic explanatory drawing of the equivalent circuit used for the measurement example of impedance evaluation, and analysis.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
(1)非水系電解質二次電池用正極活物質
以下に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の一構成例について説明する。
Hereinafter, the embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Various modifications and substitutions can be made to.
(1) Positive Electrode Active Material for Non-Aqueous Electrolyte Secondary Batteries Hereinafter, one structural example of the positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to the present embodiment will be described.

本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質(以下、単に「正極活物質」とも記載する)は、リチウムニッケル複合酸化物粒子を含むことができる。
そして、リチウムニッケル複合酸化物粒子は、Li(リチウム)と、Ni(ニッケル)と、Co(コバルト)と、Al(アルミニウム)とを含み、各元素の物質量比がLi:Ni:Co:Al=a:1-x-y:x:yであるリチウムニッケル複合酸化物を含むことができる。
なお、上記式中のa、x、yは、0.8≦a≦1.2、0.03≦x≦0.20、0.01≦y≦0.10を満たすことが好ましい。
また、リチウムニッケル複合酸化物粒子は、一次粒子が凝集した二次粒子であることが好ましい。そして、リチウムニッケル複合酸化物粒子の二次粒子の断面において、(001)面と、(100)面と、(110)面とのうち、(001)面が占める割合を40%以上とすることができる。
The positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as "positive electrode active material") can contain lithium-nickel composite oxide particles.
The lithium-nickel composite oxide particles contain Li (lithium), Ni (nickel), Co (cobalt), and Al (aluminum), and the material amount ratio of each element is Li:Ni:Co:Al = a:1-xy:x:y lithium nickel composite oxides.
In addition, a, x, and y in the above formula preferably satisfy 0.8≦a≦1.2, 0.03≦x≦0.20, and 0.01≦y≦0.10.
Moreover, the lithium-nickel composite oxide particles are preferably secondary particles in which primary particles are aggregated. Then, in the cross section of the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide particles, the ratio of the (001) plane among the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane is 40% or more. can be done.

本実施形態の正極活物質は、上述のようにリチウムニッケル複合酸化物粒子を含むことができる。なお、本実施形態の正極活物質はリチウムニッケル複合酸化物粒子のみから構成することもできる。この場合においても製造工程等において混入する不可避成分を含むことを排除するものではない。また、本実施形態の正極活物質は、リチウムニッケル複合酸化物粒子を、その集合体であるリチウムニッケル複合酸化物粉末の状態で含むことができる。 The positive electrode active material of the present embodiment can contain lithium-nickel composite oxide particles as described above. In addition, the positive electrode active material of the present embodiment can be composed only of lithium-nickel composite oxide particles. Even in this case, inclusion of unavoidable components mixed in the manufacturing process or the like is not excluded. Moreover, the positive electrode active material of the present embodiment can contain lithium-nickel composite oxide particles in the form of lithium-nickel composite oxide powder, which is an aggregate thereof.

そして、リチウムニッケル複合酸化物粒子は、Liと、Niと、Coと、Alとを含み、各元素の物質量比(モル比)が、Li:Ni:Co:Al=a:1-x-y:x:yであるリチウムニッケル複合酸化物を含むことができる。リチウムニッケル複合酸化物粒子は、上記リチウムニッケル複合酸化物から構成することもできるが、この場合においても、製造工程等において混入する不可避成分を含むことを排除するものではない。 The lithium-nickel composite oxide particles contain Li, Ni, Co, and Al, and the material amount ratio (molar ratio) of each element is Li:Ni:Co:Al=a:1-x- Lithium-nickel composite oxides in which y:x:y can be included. The lithium-nickel composite oxide particles can be composed of the lithium-nickel composite oxide described above, but even in this case, it is not excluded that they contain unavoidable components mixed in during the manufacturing process or the like.

上記リチウムニッケル複合酸化物に含まれる各元素の物質量比を示した式中の、a、x、yはそれぞれ0.8≦a≦1.2、0.03≦x≦0.20、0.01≦y≦0.10を満たすことが好ましい。 In the formula showing the substance amount ratio of each element contained in the lithium nickel composite oxide, a, x, and y are 0.8 ≤ a ≤ 1.2, 0.03 ≤ x ≤ 0.20, and 0, respectively. It is preferable to satisfy .01≤y≤0.10.

リチウムニッケル複合酸化物においてCo及びAlはNiの一部を置換している。そして、Coの置換割合を示すxは0.20以下であることが、Alの置換割合を示すyは0.10以下であることが好ましい。これは、NiのCo、Alへの置換割合をそれぞれ上述の範囲とすることで、ニッケル酸リチウムの割合を十分に高め、該リチウムニッケル複合酸化物の粒子を含む正極活物質を用いた非水系電解質二次電池の充放電容量を大きくすることができ、安定性を特に高められるからである。 Co and Al replace part of Ni in the lithium-nickel composite oxide. It is preferable that x indicating the substitution ratio of Co is 0.20 or less, and y indicating the substitution ratio of Al is 0.10 or less. This is a non-aqueous non-aqueous system using a positive electrode active material containing particles of the lithium nickel composite oxide, by sufficiently increasing the proportion of lithium nickel oxide by setting the substitution ratio of Ni to Co and Al within the above ranges, respectively. This is because the charge/discharge capacity of the electrolyte secondary battery can be increased, and the stability can be particularly enhanced.

また、Coの置換割合を示すxは0.03以上であることが、Alの置換割合を示すyは0.01以上であることが好ましい。これは、NiのCo、Alへの置換割合をそれぞれ上述の範囲とすることで、係るリチウムニッケル複合酸化物の粒子を含む正極活物質を用いた非水系電解質二次電池のサイクル特性や、安定性を特に高められるからである。 Further, it is preferable that x indicating the substitution ratio of Co is 0.03 or more, and y indicating the substitution ratio of Al is 0.01 or more. This is because by setting the substitution ratio of Ni to Co and Al within the above ranges, the cycle characteristics and stability of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material containing the particles of the lithium-nickel composite oxide can be improved. This is because it can enhance sexuality.

本実施形態の正極活物質が含有するリチウムニッケル複合酸化酸化物粒子は、一次粒子が凝集した二次粒子であることが好ましい。そして、該リチウムニッケル複合酸化物粒子の二次粒子の断面において、(001)面、(100)面、及び(110)面のうち、(001)面が占める割合が40%以上であることが好ましい。 The lithium-nickel composite oxide particles contained in the positive electrode active material of the present embodiment are preferably secondary particles in which primary particles are aggregated. Then, in the cross section of the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide particles, the (001) plane accounts for 40% or more of the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane. preferable.

リチウムニッケル複合酸化物粒子の二次粒子の断面における各面の割合、すなわち結晶配向性は、電子線後方散乱回折法(EBSD:Electron Backscatter Diffraction)を用いて評価することができる。EBSDは、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、試料に電子線を照射して、試料の被測定面で生じる電子線の回折現象によって生じる菊池パターンを解析することにより、微小な部位の結晶方位等を測定できる方法である。EBSDにより測定された結晶方位を解析することにより、特定の方向における結晶の配向性を評価できる。 The ratio of each plane in the cross section of the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide particles, that is, the crystal orientation can be evaluated using electron backscatter diffraction (EBSD). EBSD uses a scanning electron microscope (SEM) to irradiate a sample with an electron beam and analyze the Kikuchi pattern caused by the electron beam diffraction phenomenon occurring on the surface of the sample to be measured. It is a method that can measure the crystal orientation etc. By analyzing the crystal orientation measured by EBSD, it is possible to evaluate the crystal orientation in a specific direction.

そして、観察断面において、より具体的には観察断面と垂直方向において、EBSDを用いて測定される、(001)面、(100)面、及び(110)面のうちの、(001)面の割合が40%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましい。観察断面と垂直方向における(001)面、(100)面、及び(110)面に占める、(001)面の割合(配向割合)が上記範囲である場合、該リチウムニッケル複合酸化物粒子を含む正極活物質を用いた非水系電解質二次電池の出力特性が向上する。 Then, in the observed cross section, more specifically, in the direction perpendicular to the observed cross section, the (001) plane of the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane measured using EBSD The ratio is preferably 40% or more, more preferably 50% or more. When the ratio (orientation ratio) of the (001) plane in the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane in the direction perpendicular to the observed cross section (orientation ratio) is within the above range, the lithium nickel composite oxide particles are included. The output characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material are improved.

リチウムニッケル複合酸化物は、六方晶系の結晶構造を有し、ニッケル等の遷移金属イオン層と、リチウムイオン層とが、c軸方向に交互に積み上げられた層状構造を有する。そして、二次電池の充放電の際、正極活物質に含まれるリチウムニッケル複合酸化物の結晶中のリチウムイオンは、[100]軸方向又は[110]軸方向(ab面)に移動して、リチウムイオンの挿入・脱離が行われる。よって、観察断面と垂直方向における、(001)面、(100)面、及び(110)面に占める、(001)面の配向割合が上記範囲である場合、正極活物質に含まれるリチウムニッケル複合酸化物粒子内において、リチウムイオンの挿入・脱離がよりスムーズに行われると考えられる。このため、係るリチウムニッケル複合酸化物の粒子を含む本実施形態の正極活物質を用いた非水系電解質二次電池では、出力特性を向上させることができる。具体的には係る非水系電解質二次電池について、例えば正極抵抗を低く、初期放電容量を高くすることができると考えられる。 The lithium-nickel composite oxide has a hexagonal crystal structure, and has a layered structure in which transition metal ion layers such as nickel and lithium ion layers are alternately stacked in the c-axis direction. During charging and discharging of the secondary battery, the lithium ions in the crystal of the lithium-nickel composite oxide contained in the positive electrode active material move in the [100] axial direction or the [110] axial direction (ab plane), Lithium ions are intercalated and deintercalated. Therefore, when the orientation ratio of the (001) plane in the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane in the direction perpendicular to the observed cross section is within the above range, the lithium nickel composite contained in the positive electrode active material It is considered that lithium ions are inserted and detached more smoothly in the oxide particles. Therefore, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material of the present embodiment containing particles of such a lithium-nickel composite oxide, the output characteristics can be improved. Specifically, for such a non-aqueous electrolyte secondary battery, it is thought that, for example, the positive electrode resistance can be reduced and the initial discharge capacity can be increased.

一方、例えば、一次粒子がランダムに凝集した構造を有するリチウムニッケル複合酸化物粒子では、観察断面と垂直方向における、(001)面、(100)面、及び(110)面に占める、(001)面の割合が40%未満となり、c軸方向の配向割合が増加する。この場合、リチウムイオンの挿入・脱離が進行しにくくなるため、該リチウムニッケル複合酸化物粒子を含む正極活物質を用いた非水系電解質二次電池の出力特性が低下することになる。 On the other hand, for example, in lithium nickel composite oxide particles having a structure in which primary particles are randomly aggregated, (001) occupies the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane in the direction perpendicular to the observed cross section. The plane ratio becomes less than 40%, and the orientation ratio in the c-axis direction increases. In this case, lithium ion insertion/extraction becomes difficult to proceed, so that the output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the positive electrode active material containing the lithium-nickel composite oxide particles are degraded.

なお、EBSDによる評価は、リチウムニッケル複合酸化物の二次粒子の断面観察において、まず体積平均粒径(MV)の80%以上となる二次粒子を3個以上選択する。そして、選択したそれぞれの粒子の観察断面と垂直方向における、(001)面、(100)面、及び(110)面に占める、(001)面の割合を測定して、平均することにより行うことができる。 For the evaluation by EBSD, three or more secondary particles having a volume average particle diameter (MV) of 80% or more are first selected in the cross-sectional observation of the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide. Then, the ratio of the (001) plane to the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane in the direction perpendicular to the observed cross section of each selected particle is measured and averaged. can be done.

具体的にはEBSDにより測定した(001)面の割合R001と、(100)面の割合R100と、(110)面の割合R110とから、以下の式(1)により(001)面、(100)面、及び(110)面に占める、(001)面の配向割合Rを算出できる。
R=100×R001/[R001+R100+R110] ・・・ (1)
また、EBSDによる具体的な評価方法については、後述の実施例に記載の方法を用いることができる。
Specifically, from the ratio R 001 of the (001) plane, the ratio R 100 of the (100) plane, and the ratio R 110 of the (110) plane measured by EBSD, the (001) plane is obtained by the following formula (1). , (100) plane, and (110) plane, the orientation ratio R of the (001) plane can be calculated.
R=100×R 001 /[R 001 +R 100 +R 110 ] (1)
Moreover, as a specific evaluation method by EBSD, the method described in Examples described later can be used.

以上に説明した本実施形態の正極活物質によれば、非水系電解質二次電池に用いた場合に、出力特性に優れた非水系電解質二次電池とすることができる。
(2)非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法(以下、「正極活物質の製造方法」とも記載する)について説明する。なお、本実施形態の正極活物質の製造方法によれば、既述の正極活物質を製造できる。このため、既に説明した事項の一部は説明を省略する。
According to the positive electrode active material of the present embodiment described above, when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent output characteristics can be obtained.
(2) Method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries Next, a method for producing a positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries according to the present embodiment (hereinafter, also referred to as "a method for producing a positive electrode active material") ) will be explained. In addition, according to the manufacturing method of the positive electrode active material of this embodiment, the above-mentioned positive electrode active material can be manufactured. Therefore, some of the items already explained will be omitted.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、少なくとも以下のニッケル複合水酸化物調製工程と、混合工程と、焼成工程とを有することができる。 The method for producing a positive electrode active material of the present embodiment can have at least the following nickel composite hydroxide preparation step, mixing step, and firing step.

ニッケル複合水酸化物を調製するニッケル複合水酸化物調製工程。
ニッケル複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合し、原料混合物を調製する混合工程。
原料混合物を焼成容器に充填し、熱処理を行って、リチウムニッケル複合酸化物粒子を含む正極活物質を生成する焼成工程。
以下、各工程について説明する。
[ニッケル複合水酸化物調製工程]
ニッケル複合水酸化物調製工程では、例えば晶析法によりニッケル複合水酸化物を調製することが好ましい。このため、ニッケル複合水酸化物調製工程は、ニッケル複合水酸化物を晶析する晶析ステップを有することができる。
A nickel composite hydroxide preparation step for preparing a nickel composite hydroxide.
A mixing step of mixing a nickel composite hydroxide and a lithium compound to prepare a raw material mixture.
A firing step of filling the raw material mixture in a firing vessel and heat-treating to produce a positive electrode active material containing lithium-nickel composite oxide particles.
Each step will be described below.
[Nickel composite hydroxide preparation step]
In the nickel composite hydroxide preparation step, it is preferable to prepare the nickel composite hydroxide by, for example, a crystallization method. Therefore, the nickel composite hydroxide preparation step can have a crystallization step of crystallizing the nickel composite hydroxide.

晶析ステップでは、反応槽内の反応水溶液中において、NiとCoとAlとをそれぞれ含む塩を中和して共沈殿させることができる。 In the crystallization step, salts containing Ni, Co, and Al, respectively, can be neutralized and co-precipitated in the aqueous reaction solution in the reaction vessel.

具体的には、晶析ステップでは例えば反応槽内に、Niを含む水溶液、Coを含む水溶液、及びAlを含む水溶液等の金属成分を含む水溶液や、中和剤を供給し、得られた反応水溶液において、ニッケル複合水酸化物を共沈殿により生成させることができる。なお、晶析ステップの間、反応槽内に供給した金属成分を含む水溶液や、中和剤等を含む反応水溶液を攪拌、混合しておくことが好ましい。 Specifically, in the crystallization step, for example, an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing Ni, an aqueous solution containing Co, and an aqueous solution containing Al, and a neutralizing agent are supplied to the reaction vessel, and the reaction obtained is In an aqueous solution, nickel composite hydroxide can be produced by co-precipitation. During the crystallization step, it is preferable to stir and mix the aqueous solution containing the metal component and the reaction aqueous solution containing the neutralizing agent and the like supplied into the reaction tank.

晶析ステップでは、バッチ式による晶析法、あるいは連続晶析法のいずれの方法も採用できる。ここで、連続晶析法とは、上記混合水溶液を連続的に供給しながら中和剤を供給してpHを制御しつつ、オーバーフローにより生成したニッケル複合水酸化物粒子を回収する晶析法である。連続晶析法は、バッチ式による晶析法と比較して粒度分布の広い粒子が得られ、充填性の高い粒子が得られやすい。また、連続晶析法は、大量生産に向いており、工業的にも有利な製造方法となる。例えば、晶析ステップを、連続晶析法で行う場合、得られるニッケル複合水酸化物粒子の充填性(タップ密度)をより向上させることができ、より高い充填性及び疎密度を有するニッケル複合水酸化物を、簡便かつ大量に生産することができる。 In the crystallization step, either a batch crystallization method or a continuous crystallization method can be employed. Here, the continuous crystallization method is a crystallization method in which the mixed aqueous solution is continuously supplied and a neutralizing agent is supplied to control the pH, and the nickel composite hydroxide particles generated by the overflow are recovered. be. In the continuous crystallization method, particles with a wide particle size distribution can be obtained, and particles with high packing property can be easily obtained, as compared with the batch-type crystallization method. Further, the continuous crystallization method is suitable for mass production and is an industrially advantageous production method. For example, when the crystallization step is performed by a continuous crystallization method, the packing property (tap density) of the resulting nickel composite hydroxide particles can be further improved, and nickel composite water having higher packing property and sparse density can be obtained. Oxides can be produced easily and in large quantities.

晶析ステップを開始する前、反応槽内には例えば純水を入れ、反応槽内の条件を晶析ステップでの条件にあわせて調整しておくことができる。具体的には例えば反応槽内の雰囲気や温度、攪拌機による攪拌強度等を調整しておくことができる。そして、晶析ステップの開始後、既述の様に反応槽内にNiを含む水溶液等の金属成分を含む水溶液等の供給を行うことができる。 Before starting the crystallization step, pure water, for example, can be put into the reaction vessel to adjust the conditions in the reaction vessel to match the conditions in the crystallization step. Specifically, for example, the atmosphere and temperature in the reaction tank, the strength of stirring by a stirrer, and the like can be adjusted. After starting the crystallization step, an aqueous solution containing a metal component such as an aqueous solution containing Ni can be supplied into the reaction tank as described above.

上記Niを含む水溶液、Coを含む水溶液、及びAlを含む水溶液は、それぞれを個別に反応槽に供給することもできるが、予め一部、または全部を混合して混合水溶液としてから反応槽に供給することもできる。 The aqueous solution containing Ni, the aqueous solution containing Co, and the aqueous solution containing Al can be individually supplied to the reaction vessel, but some or all of them are mixed in advance to form a mixed aqueous solution, and then supplied to the reaction vessel. You can also

混合水溶液としては、Ni、Co、及びAlを含む水溶液、すなわち、少なくともニッケル塩、コバルト塩、及びアルミニウム塩を溶解した水溶液を用いることができる。ニッケル塩、コバルト塩、及びアルミニウム塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、および塩化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を使用することができる。これらの中でも、コストや廃液処理の観点から、硫酸塩を使用することが好ましい。 As the mixed aqueous solution, an aqueous solution containing Ni, Co, and Al, that is, an aqueous solution in which at least nickel salt, cobalt salt, and aluminum salt are dissolved can be used. At least one salt selected from the group consisting of sulfates, nitrates, and chlorides can be used as the nickel salt, cobalt salt, and aluminum salt, for example. Among these, it is preferable to use sulfate from the viewpoint of cost and waste liquid treatment.

なお、混合水溶液とせずに、Niを含む水溶液のように、各金属成分を含有する水溶液を個別に用い、供給する場合であっても、各金属成分を含有する水溶液を調製する際には、上述の各種金属塩を用いることが好ましい。 Even if aqueous solutions containing each metal component, such as an aqueous solution containing Ni, are separately used and supplied instead of a mixed aqueous solution, when preparing an aqueous solution containing each metal component, It is preferred to use the various metal salts mentioned above.

混合水溶液の濃度は特に限定されないが、例えば溶解した金属塩の合計の濃度を、1.0mol/L以上2.4mol/L以下とすることが好ましく、1.2mol/L以上2.2mol/L以下とすることがより好ましい。混合水溶液の溶解した金属塩の合計の濃度を1.0mol/L以上とすることで、得られるニッケル複合水酸化物を構成する一次粒子を十分に成長させることができる。 Although the concentration of the mixed aqueous solution is not particularly limited, for example, the total concentration of the dissolved metal salts is preferably 1.0 mol/L or more and 2.4 mol/L or less, and 1.2 mol/L or more and 2.2 mol/L. More preferably: By setting the total concentration of the dissolved metal salts in the mixed aqueous solution to 1.0 mol/L or more, the primary particles constituting the obtained nickel composite hydroxide can be sufficiently grown.

また、混合水溶液の溶解した金属塩の合計の濃度を2.4mol/L以下とすることで、晶析ステップにおいて、結晶が過度に再析出することを抑制し、配管等に詰りが生じることをより確実に防ぐことができる。さらに混合水溶液の濃度を2.4mol/L以下とすることで、一次粒子の核生成量が過度に増加することを抑制し、得られるニッケル複合水酸化物粒子中の微粒子の割合を抑制でき、好ましい。 In addition, by setting the total concentration of dissolved metal salts in the mixed aqueous solution to 2.4 mol/L or less, excessive reprecipitation of crystals is suppressed in the crystallization step, and clogging of pipes and the like is prevented. can be prevented more reliably. Furthermore, by setting the concentration of the mixed aqueous solution to 2.4 mol/L or less, an excessive increase in the amount of nucleation of the primary particles can be suppressed, and the proportion of fine particles in the resulting nickel composite hydroxide particles can be suppressed. preferable.

ここで、晶析ステップにおいて反応槽に供給する混合水溶液に含まれる金属元素の組成と得られるニッケル複合水酸化物に含まれる金属元素の組成はほぼ一致する。このため、目標とするニッケル複合水酸化物の金属元素の組成と同じになるように混合水溶液中の金属元素の組成を調製することが好ましい。 Here, the composition of the metal elements contained in the mixed aqueous solution supplied to the reaction tank in the crystallization step substantially matches the composition of the metal elements contained in the resulting nickel composite hydroxide. Therefore, it is preferable to prepare the composition of the metal elements in the mixed aqueous solution so as to be the same as the target composition of the metal elements of the nickel composite hydroxide.

なお、金属成分を含有する水溶液を混合せずに個別に添加する場合には、添加した各金属成分を含有する水溶液に含まれる金属元素の合計の組成が、得られるニッケル複合水酸化物に含まれる金属元素の組成にほぼ一致する。このため、目標とするニッケル複合水酸化物の金属元素の組成にあわせて、各金属成分を含有する水溶液の濃度や、添加量を調整することが好ましい。 In addition, when the aqueous solutions containing the metal components are added individually without being mixed, the total composition of the metal elements contained in the aqueous solution containing each added metal component is contained in the resulting nickel composite hydroxide. It almost matches the composition of the metal elements that are used. For this reason, it is preferable to adjust the concentration of the aqueous solution containing each metal component and the addition amount in accordance with the target composition of the metal elements of the nickel composite hydroxide.

晶析ステップでは、中和剤と併せて、錯化剤を混合水溶液に添加することもできる。錯化剤は、特に限定されず、水溶液中でNiイオン、Coイオン、Alイオンなどの金属元素と結合して錯体を形成可能なものであればよく、錯化剤としては、例えば、アンモニウムイオン供給体が挙げられる。アンモニウムイオン供給体としては、特に限定されないが、例えば、アンモニア水、硫酸アンモニウム水溶液、および塩化アンモニウム水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種を使用することができる。これらの中でも、取扱いの容易性から、アンモニア水を使用することが好ましい。アンモニウムイオン供給体を用いる場合、反応水溶液中のアンモニウムイオンの濃度を5g/L以上25g/L以下の範囲とすることが好ましい。 A complexing agent can also be added to the mixed aqueous solution in conjunction with the neutralizing agent in the crystallization step. The complexing agent is not particularly limited as long as it can bind to a metal element such as Ni ion, Co ion, Al ion in an aqueous solution to form a complex. A supplier may be mentioned. The ammonium ion donor is not particularly limited, but at least one selected from the group consisting of aqueous ammonia, aqueous ammonium sulfate solution, and aqueous ammonium chloride solution can be used, for example. Among these, it is preferable to use ammonia water from the viewpoint of ease of handling. When using an ammonium ion donor, the concentration of ammonium ions in the reaction aqueous solution is preferably in the range of 5 g/L or more and 25 g/L or less.

中和剤としては、例えばアルカリ溶液を用いることができ、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの一般的なアルカリ金属水酸化物水溶液を用いることが好ましい。これらの中でも、コストや取扱いの容易性の観点から、水酸化ナトリウム水溶液を使用することがより好ましい。なお、アルカリ金属水酸化物を、直接、反応水溶液に添加することもできるが、pH制御の容易さから、水溶液として添加することが好ましい。この場合、アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度は、12質量%以上30質量%以下とすることが好ましく、20質量%以上30質量%以下とすることがより好ましい。アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度を12質量%以上とすることで、反応槽への中和剤の供給量を抑制し、粒子を特に十分に成長させることができるからである。一方、アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度を30質量%以下とすることで、アルカリ金属水酸化物水溶液の添加位置により、反応水溶液のpH値が局所的に高くなることを抑制でき、微粒子の発生を抑制できるからである。 As the neutralizing agent, for example, an alkaline solution can be used, and for example, it is preferable to use a general alkaline metal hydroxide aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. Among these, it is more preferable to use an aqueous sodium hydroxide solution from the viewpoint of cost and ease of handling. Although the alkali metal hydroxide can be added directly to the reaction aqueous solution, it is preferable to add it as an aqueous solution for ease of pH control. In this case, the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution is preferably 12% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 30% by mass or less. This is because, by setting the concentration of the alkali metal hydroxide aqueous solution to 12% by mass or more, the amount of the neutralizing agent supplied to the reaction tank can be suppressed, and the particles can be grown particularly sufficiently. On the other hand, by setting the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution to 30% by mass or less, it is possible to suppress the local increase in the pH value of the reaction aqueous solution depending on the addition position of the aqueous alkali metal hydroxide solution, resulting in the generation of fine particles. can be suppressed.

そして、晶析ステップにおいては反応水溶液中の溶存酸素濃度、溶解ニッケル濃度、及び攪拌強度を所定の範囲にすることが好ましい。本発明の発明者らの検討によれば、上記溶存酸素濃度等を所定の範囲として晶析したニッケル複合水酸化物を用いて正極活物質を調製した場合に、二次粒子断面での面配向性が既述の特性のリチウムニッケル複合酸化物粒子を含む正極活物質をより確実に得られる。以下、晶析ステップでの溶存酸素濃度等の好適な条件について説明する。 In the crystallization step, the dissolved oxygen concentration, the dissolved nickel concentration, and the stirring intensity in the reaction aqueous solution are preferably set within predetermined ranges. According to the studies of the inventors of the present invention, when a positive electrode active material is prepared using a nickel composite hydroxide crystallized with the dissolved oxygen concentration etc. within a predetermined range, the plane orientation in the secondary particle cross section Thus, the positive electrode active material containing the lithium-nickel composite oxide particles having the properties described above can be obtained more reliably. Preferred conditions such as dissolved oxygen concentration in the crystallization step will be described below.

(溶存酸素濃度)
晶析ステップにおける反応水溶液中の溶存酸素濃度は、0.2mg/L以上4.6mg/L以下とすることが好ましい。溶存酸素濃度を上記の範囲に制御することで、既述の正極活物質の前駆体として好適なニッケル複合水酸化物を得ることができる。また、晶析ステップ中、溶存酸素濃度は、一定の範囲となるように制御することが好ましい。溶存酸素濃度の変動幅は、例えば、±0.2mg/L以内とすることが好ましく、±0.1mg/L以内とすることがより好ましい。
(Dissolved oxygen concentration)
The dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution in the crystallization step is preferably 0.2 mg/L or more and 4.6 mg/L or less. By controlling the dissolved oxygen concentration within the above range, it is possible to obtain a nickel composite hydroxide suitable as a precursor of the aforementioned positive electrode active material. Also, during the crystallization step, the dissolved oxygen concentration is preferably controlled within a certain range. The fluctuation range of the dissolved oxygen concentration is, for example, preferably within ±0.2 mg/L, more preferably within ±0.1 mg/L.

なお、溶存酸素濃度は、ウインクラー法(化学分析法)、隔膜透過法(電気化学測定法)、蛍光測定法などの方法により測定できる。上記したいずれの方法を用いても同等の溶存酸素濃度の測定値が得られるため、溶存酸素濃度の測定方法は上記したいずれの方法を用いてもよい。反応水溶液中の溶存酸素濃度は、例えば、不活性ガス(例えば、NガスやArガスなど)、空気、あるいは酸素などのガスを反応槽内に導入し、これらのガスの流量や組成を制御することにより調整できる。溶存酸素濃度を制御するためのガスは反応槽内空間に流してもよいし、反応水溶液中に直接吹き込んでもよい。また、反応水溶液を、攪拌羽根などの攪拌装置を用いて、後述する攪拌強度で適度に攪拌することにより、反応水溶液全体の溶存酸素濃度をより均一にすることができる。 The dissolved oxygen concentration can be measured by a winkler method (chemical analysis method), a membrane permeation method (electrochemical measurement method), a fluorescence measurement method, or the like. Since equivalent dissolved oxygen concentration values can be obtained using any of the above methods, any of the above methods may be used to measure the dissolved oxygen concentration. The dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution can be controlled by, for example, introducing an inert gas (e.g., N2 gas, Ar gas, etc.), air, or a gas such as oxygen into the reaction vessel, and controlling the flow rate and composition of these gases. can be adjusted by The gas for controlling the dissolved oxygen concentration may be flowed into the space inside the reaction vessel or may be blown directly into the aqueous reaction solution. Further, the dissolved oxygen concentration in the entire reaction aqueous solution can be made more uniform by appropriately stirring the reaction aqueous solution with a stirring device such as a stirring blade at a stirring intensity described later.

(溶解ニッケル濃度)
晶析ステップの間、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度は、例えば、反応水溶液の温度を基準として600mg/L以上1400mg/L以下であることが好ましく、700mg/L以上1200mg/L以下であることがより好ましい。また、晶析ステップ中、溶解ニッケル濃度は、一定の範囲となるように制御することが好ましい。溶解ニッケル濃度の変動幅は、例えば、±20mg/L以内とすることが好ましい。なお、溶解ニッケル濃度は、例えば、反応水溶液の液成分中のNi量をICP発光分光法により化学分析することにより測定することができる。
(dissolved nickel concentration)
During the crystallization step, the dissolved nickel concentration in the aqueous reaction solution is, for example, preferably 600 mg/L or more and 1400 mg/L or less, and preferably 700 mg/L or more and 1200 mg/L or less, based on the temperature of the reaction aqueous solution. more preferred. Also, during the crystallization step, the dissolved nickel concentration is preferably controlled to be within a certain range. The fluctuation range of the dissolved nickel concentration is preferably within ±20 mg/L, for example. The dissolved nickel concentration can be measured, for example, by chemically analyzing the amount of Ni in the liquid component of the reaction aqueous solution by ICP emission spectroscopy.

(攪拌動力)
反応水溶液に負荷する攪拌動力は、3kW/m以上15kW/m以下の範囲で調整することが好ましく、3kW/m以上14kW/m以下の範囲とすることがより好ましく、4.5kW/m以上12kW/m以下の範囲とすることがさらに好ましい。また、晶析ステップ中、攪拌動力は、一定の範囲となるように制御することが好ましい。攪拌動力の変動幅は、例えば±0.2kW/m以内とすることが好ましい。
(stirring power)
The stirring power applied to the reaction aqueous solution is preferably adjusted in the range of 3 kW/m 3 or more and 15 kW/m 3 or less, more preferably 3 kW/m 3 or more and 14 kW/m 3 or less, and 4.5 kW. /m 3 or more and 12 kW/m 3 or less is more preferable. Moreover, during the crystallization step, the stirring power is preferably controlled within a certain range. The fluctuation width of the stirring power is preferably within ±0.2 kW/m 3 , for example.

また、攪拌動力は、例えば、7kW/m以下の範囲とすることもでき、6.5kW/m以下の範囲としても良い。なお、攪拌動力は、反応容器中に備えられた攪拌羽根などの攪拌装置の大きさ、回転数等を調整することにより、上記範囲に制御することができる。 Further, the stirring power may be, for example, in the range of 7 kW/m 3 or less, or may be in the range of 6.5 kW/m 3 or less. The stirring power can be controlled within the above range by adjusting the size, rotation speed, etc. of a stirring device such as a stirring blade provided in the reaction vessel.

(反応温度)
晶析反応槽内の反応水溶液の温度は、35℃以上60℃以下の範囲であることが好ましく、38℃以上50℃以下の範囲とすることがより好ましい。
(reaction temperature)
The temperature of the reaction aqueous solution in the crystallization reaction tank is preferably in the range of 35°C or higher and 60°C or lower, and more preferably in the range of 38°C or higher and 50°C or lower.

反応水溶液の温度を60℃以下とすることで、反応水溶液中で、粒子成長よりも核生成の優先度が過度に高まることを抑制できる。このため、ニッケル複合水酸化物を構成する一次粒子を十分に成長させることができ、係るニッケル複合水酸化物を用いて作製した正極活物質の充填性を高めることができる。 By setting the temperature of the reaction aqueous solution to 60° C. or lower, it is possible to suppress an excessive increase in the priority of nucleation over particle growth in the reaction aqueous solution. Therefore, the primary particles constituting the nickel composite hydroxide can be sufficiently grown, and the filling property of the positive electrode active material produced using the nickel composite hydroxide can be improved.

一方、反応水溶液の温度を35℃以上とすることで、反応水溶液中で、核生成よりも、粒子成長が過度に優先的となることを抑制できる。このため、ニッケル複合水酸化物を構成する一次粒子や二次粒子が過度に成長することを抑制できる。さらには、該ニッケル複合水酸化物を用いて作製した正極活物質について、大きな粗大粒子が混入することを防止できる。 On the other hand, by setting the temperature of the reaction aqueous solution at 35° C. or higher, it is possible to suppress excessive preference for particle growth over nucleation in the reaction aqueous solution. Therefore, it is possible to suppress excessive growth of the primary particles and secondary particles that constitute the nickel composite hydroxide. Furthermore, it is possible to prevent the inclusion of large coarse particles in the positive electrode active material produced using the nickel composite hydroxide.

また、反応水溶液の温度を35℃以上とすることで、反応水溶液中の金属イオンの残存量を抑制し、反応効率を高めることができる。さらには不純物元素の混入を抑制することができる。 Further, by setting the temperature of the reaction aqueous solution at 35° C. or higher, the residual amount of metal ions in the reaction aqueous solution can be suppressed, and the reaction efficiency can be enhanced. Furthermore, contamination of impurity elements can be suppressed.

(pH値)
反応水溶液のpH値は、液温25℃基準として10.0以上13.0以下の範囲であることが好ましい。
(pH value)
The pH value of the reaction aqueous solution is preferably in the range of 10.0 or more and 13.0 or less based on the liquid temperature of 25°C.

pH値を10.0以上とすることで、ニッケル複合水酸化物の生成速度を十分に速め、より確実に目標組成のニッケル複合水酸化物を得ることができる。 By setting the pH value to 10.0 or more, the production rate of the nickel composite hydroxide is sufficiently increased, and the nickel composite hydroxide having the target composition can be obtained more reliably.

一方、pH値を13.0以下とすることで、粒子の成長速度や、核生成量を所定の範囲内とし、粒径や、球状性が正極活物質の製造に特に好適なニッケル複合水酸化物を得ることができる。 On the other hand, by setting the pH value to 13.0 or less, the particle growth rate and the amount of nucleation are kept within a predetermined range, and the particle size and sphericity of the nickel composite hydroxide are particularly suitable for producing a positive electrode active material. can get things.

ニッケル複合水酸化物調製工程は、晶析ステップ以外に任意のステップを有することもできる。ニッケル複合水酸化物調製工程は、例えば晶析ステップ後に、洗浄ステップを有することが好ましい。洗浄ステップは、上記晶析ステップで得られたニッケル複合水酸化物に含まれる不純物を洗浄するステップである。洗浄溶液としては、純水を用いることが好ましい。また、洗浄溶液の量は300gのニッケル複合水酸化物に対して、1L以上の割合であることが好ましい。洗浄溶液の割合を、300gのニッケル複合水酸化物に対して1L以上とすることで、洗浄後のニッケル複合水酸化物への、不純物の残留を十分に抑制でき、好ましい。洗浄方法としては、例えば、晶析ステップで得られたニッケル複合水酸化物を回収、濾過したフィルタープレスなどの濾過機に純水などの洗浄溶液を通液すればよい。ニッケル複合水酸化物に残留する硫酸根(SO)をさらに洗浄したい場合は、洗浄溶液として、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどを用いることが好ましい。 The nickel composite hydroxide preparation process can also have arbitrary steps other than the crystallization step. The nickel composite hydroxide preparation step preferably has a washing step, for example after the crystallization step. The cleaning step is a step of cleaning impurities contained in the nickel composite hydroxide obtained in the crystallization step. Pure water is preferably used as the cleaning solution. Also, the amount of the cleaning solution is preferably 1 L or more with respect to 300 g of nickel composite hydroxide. By setting the ratio of the cleaning solution to 1 L or more with respect to 300 g of the nickel composite hydroxide, impurities can be sufficiently suppressed from remaining in the nickel composite hydroxide after cleaning, which is preferable. As a washing method, for example, a washing solution such as pure water may be passed through a filtering machine such as a filter press that collects and filters the nickel composite hydroxide obtained in the crystallization step. If it is desired to further wash the sulfate group (SO 4 ) remaining in the nickel composite hydroxide, it is preferable to use sodium hydroxide, sodium carbonate, or the like as the washing solution.

ニッケル複合水酸化物調製工程で得られるニッケル複合水酸化物は、Niと、Coと、Alとを含み、各元素の物質量比がNi:Co:Al=1-x-y:x:yであることが好ましい。
なお、上記式中のx、yは、0.03≦x≦0.20、0.01≦y≦0.10を満たすことが好ましい。
ニッケル複合水酸化物の粉末の物性は特に限定されないが、例えば平均粒径を5μm以上20μm以下とすることが好ましく、6μm以上15μm以下であることがより好ましい。これは平均粒径を5μm以上とすることで、ニッケル複合水酸化物の取扱い性を高めることができるので、製造効率や、該ニッケル複合水酸化物を原料として得られた正極活物質を用いて電極を形成する際のスラリーの塗工性を高めることができるからである。また、平均粒径を20μm以下とすることで、該ニッケル複合水酸化物を原料として得られた正極活物質を用いて電極を製造した場合に、電極表面での平滑性を高めることができるからである。
The nickel composite hydroxide obtained in the nickel composite hydroxide preparation step contains Ni, Co, and Al, and the material amount ratio of each element is Ni:Co:Al=1-xy:x:y is preferably
Note that x and y in the above formula preferably satisfy 0.03≦x≦0.20 and 0.01≦y≦0.10.
Although the physical properties of the powder of nickel composite hydroxide are not particularly limited, for example, the average particle size is preferably 5 μm or more and 20 μm or less, more preferably 6 μm or more and 15 μm or less. By setting the average particle size to 5 μm or more, the handling of the nickel composite hydroxide can be improved, so that the production efficiency and the positive electrode active material obtained using the nickel composite hydroxide as a raw material can be improved. This is because it is possible to improve the coatability of the slurry when forming the electrode. In addition, by setting the average particle size to 20 μm or less, the smoothness of the electrode surface can be improved when an electrode is produced using the positive electrode active material obtained using the nickel composite hydroxide as a raw material. is.

ニッケル複合水酸化物の嵩密度は、例えば1g/cc以上2g/cc以下とすることができる。 The bulk density of the nickel composite hydroxide can be, for example, 1 g/cc or more and 2 g/cc or less.

なお、ニッケル複合水酸化物調製工程で得られたニッケル複合水酸化物は、焙焼等を行い、ニッケル複合酸化物としてから、混合工程に供することもできる。この場合、混合工程ではニッケル複合酸化物とリチウム化合物とを混合することになる。
[混合工程]
混合工程では、ニッケル複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合して、原料混合物を得ることができる。
In addition, the nickel composite hydroxide obtained in the nickel composite hydroxide preparation step can also be subjected to roasting or the like to obtain a nickel composite oxide, and then subjected to the mixing step. In this case, the mixing step involves mixing the nickel composite oxide and the lithium compound.
[Mixing process]
In the mixing step, the nickel composite hydroxide and the lithium compound can be mixed to obtain a raw material mixture.

ニッケル複合水酸化物と、リチウム化合物とを混合する際の比は特に限定されるものではなく、製造する正極活物質の組成に応じて選択することができる。 The mixing ratio of the nickel composite hydroxide and the lithium compound is not particularly limited, and can be selected according to the composition of the positive electrode active material to be produced.

原料混合物の、リチウムの原子数(Li)と、リチウム以外の金属の原子数(Me)との比(Li/Me)は、焼成工程の前後でほとんど変化しない。すなわち、焼成工程に供する原料混合物中のLi/Meは、得られるリチウム金属複合酸化物粉末におけるLi/Meとほぼ同じになる。このため、混合工程で調製する原料混合物におけるLi/Meが、得ようとするリチウムニッケル複合酸化物におけるLi/Meと同じになるように混合することが好ましい。 The ratio (Li/Me) of the number of lithium atoms (Li) to the number of metal atoms (Me) other than lithium in the raw material mixture hardly changes before and after the firing step. That is, Li/Me in the raw material mixture to be subjected to the firing step is almost the same as Li/Me in the obtained lithium metal composite oxide powder. Therefore, it is preferable to mix so that Li/Me in the raw material mixture prepared in the mixing step is the same as Li/Me in the lithium-nickel composite oxide to be obtained.

例えば、混合工程においては、混合物中のリチウム以外の金属の原子数(Me)と、リチウムの原子数(Li)との比(Li/Me)が、0.8以上1.2以下となるように混合することが好ましい。Li/Meを0.8以上とすることで、リチウムニッケル複合酸化物の結晶中のLiサイトにLiの欠損が生じることやLi以外の金属元素が混入することを抑制し、リチウムニッケル複合酸化物の充放電容量を特に高くすることができる。 For example, in the mixing step, the ratio (Li/Me) of the number of atoms (Me) of metals other than lithium in the mixture and the number of atoms (Li) of lithium is 0.8 or more and 1.2 or less. It is preferable to mix to By setting Li/Me to 0.8 or more, it is possible to suppress the occurrence of Li deficiency at the Li site in the crystal of the lithium-nickel composite oxide and the contamination of metal elements other than Li, thereby producing a lithium-nickel composite oxide. The charge/discharge capacity of the battery can be particularly increased.

また、Li/Meを1.2以下とすることで、未反応のLiが残留することを抑制し、正極活物質中のリチウムニッケル複合酸化物の割合を特に高めることができる。 In addition, by setting the Li/Me ratio to 1.2 or less, it is possible to prevent unreacted Li from remaining and to particularly increase the ratio of the lithium-nickel composite oxide in the positive electrode active material.

混合工程に供するリチウム化合物としては特に限定されないが、例えば水酸化リチウム、炭酸リチウム等から選択された1種、またはそれらの混合物を用いることができる。 Although the lithium compound to be subjected to the mixing step is not particularly limited, for example, one selected from lithium hydroxide, lithium carbonate, etc., or a mixture thereof can be used.

なお、リチウム化合物として水酸化リチウムを用いる場合、無水化処理を施し、水酸化リチウム無水和物としたものを用いることが好ましい。 When lithium hydroxide is used as the lithium compound, it is preferable to use lithium hydroxide anhydrate by dehydration treatment.

混合工程において、リチウム化合物とニッケル複合水酸化物とを混合する際の混合手段としては、一般的な混合機を使用することができ、例えば、シェーカーミキサ、レーディゲミキサ、ジュリアミキサ、Vブレンダなどを用いればよい。
[焼成工程]
焼成工程は、上記混合工程で得られた原料混合物を焼成して、正極活物質とする工程である。焼成工程において原料混合物を焼成すると、ニッケル複合水酸化物に、リチウム化合物中のリチウムが拡散し、リチウムニッケル複合酸化物が形成される。
In the mixing step, a general mixer can be used as a mixing means for mixing the lithium compound and the nickel composite hydroxide. Just do it.
[Baking process]
The firing step is a step of firing the raw material mixture obtained in the mixing step to obtain a positive electrode active material. When the raw material mixture is fired in the firing step, lithium in the lithium compound diffuses into the nickel composite hydroxide to form a lithium-nickel composite oxide.

なお、焼成工程の間は、継続して酸素含有雰囲気にあることが好ましく、酸素濃度が60容量%以上の酸素含有雰囲気であることが好ましい。これは焼成工程を酸素濃度が60容量%以上の酸素含有雰囲気下で実施することで、酸素欠損の発生を抑制できるためである。酸素のみの雰囲気で焼成工程を実施することもできることから、酸素含有雰囲気の酸素濃度は100容量%以下とすることができる。 During the firing process, it is preferable to be in an oxygen-containing atmosphere continuously, preferably in an oxygen-containing atmosphere having an oxygen concentration of 60% by volume or more. This is because the occurrence of oxygen vacancies can be suppressed by performing the firing step in an oxygen-containing atmosphere having an oxygen concentration of 60% by volume or more. Since the firing step can be performed in an oxygen-only atmosphere, the oxygen concentration in the oxygen-containing atmosphere can be 100% by volume or less.

焼成温度は、例えば600℃以上950℃以下とすることが好ましい。焼成温度を600℃以上とすることで、リチウムの拡散を十分に進行させ、より確実に均一な組成のリチウムニッケル複合酸化物粒子とすることができる。一方、950℃以下とすることで、リチウムニッケル複合酸化物粒子の粒子間で焼結が進行することを抑制することができ、好ましい。 The firing temperature is preferably, for example, 600° C. or higher and 950° C. or lower. By setting the firing temperature to 600° C. or higher, diffusion of lithium can be sufficiently advanced, and lithium-nickel composite oxide particles having a uniform composition can be obtained more reliably. On the other hand, by setting the temperature to 950° C. or lower, it is possible to suppress the progress of sintering between particles of the lithium-nickel composite oxide particles, which is preferable.

熱処理に用いられる炉は、特に限定されるものではなく、酸素含有雰囲気で原料混合物を焼成できるものであればよいが、炉内の雰囲気を均一に保つ観点から、ガス発生がない電気炉が好ましく、バッチ式あるいは連続式の炉をいずれも用いることができる。 The furnace used for the heat treatment is not particularly limited as long as it can fire the raw material mixture in an oxygen-containing atmosphere, but from the viewpoint of maintaining a uniform atmosphere in the furnace, an electric furnace that does not generate gas is preferable. Either batch or continuous furnaces can be used.

焼成工程によって得られた正極活物質は、凝集もしくは軽度の焼結が生じている場合がある。この場合には、解砕してもよい。 Aggregation or mild sintering may occur in the positive electrode active material obtained by the firing step. In this case, it may be pulverized.

ここで、解砕とは、焼成時に二次粒子間の焼結ネッキングなどにより生じた複数の二次粒子からなる凝集体に、機械的エネルギーを投入して、二次粒子自体をほとんど破壊することなく二次粒子を分離させて、凝集体をほぐす操作のことである。
(3)非水系電解質二次電池
次に、本実施形態の非水系電解質二次電池の一構成例について説明する。
Here, crushing means to apply mechanical energy to an agglomerate composed of a plurality of secondary particles generated by sintering necking between secondary particles during firing, and destroy most of the secondary particles themselves. It is an operation to separate secondary particles and loosen agglomerates.
(3) Non-aqueous electrolyte secondary battery Next, one structural example of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described.

本実施形態の非水系電解質二次電池は、既述の正極活物質を正極材料として用いた正極を有することができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can have a positive electrode using the positive electrode active material described above as a positive electrode material.

まず、本実施形態の非水系電解質二次電池の構造の構成例を説明する。 First, a configuration example of the structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described.

本実施形態の非水系電解質二次電池は、正極材料に既述の正極活物質を用いたこと以外は、一般的な非水系電解質二次電池と実質的に同様の構造を備えることができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can have substantially the same structure as a general non-aqueous electrolyte secondary battery, except that the positive electrode active material described above is used as the positive electrode material.

具体的には、本実施形態の非水系電解質二次電池は、例えばケースと、このケース内に収容された正極、負極、非水系電解液およびセパレータを備えた構造を有することができる。 Specifically, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment can have a structure including, for example, a case, and a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolytic solution, and a separator housed in the case.

より具体的にいえば、セパレータを介して正極と負極とを積層させて電極体とし、得られた電極体に非水系電解液を含浸させることができる。そして、正極の正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および負極の負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、それぞれ集電用リードなどを用いて接続し、ケースに密閉した構造を有することができる。 More specifically, a positive electrode and a negative electrode can be laminated with a separator interposed to form an electrode body, and the obtained electrode body can be impregnated with a non-aqueous electrolytic solution. Then, the positive electrode current collector of the positive electrode and the positive electrode terminal connected to the outside, and the negative electrode current collector of the negative electrode and the negative electrode terminal connected to the outside are connected using a current collecting lead or the like, respectively, and are attached to the case. It can have a closed structure.

なお、本実施形態の非水系電解質二次電池の構造は、上記例に限定されないのはいうまでもなく、またその外形も筒形や積層形など、種々の形状を採用することができる。 Needless to say, the structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is not limited to the above example, and various external shapes such as a cylindrical shape and a laminated shape can be adopted.

各部材の構成例について以下に説明する。
[正極]
まず正極について説明する。
A configuration example of each member will be described below.
[Positive electrode]
First, the positive electrode will be explained.

正極は、シート状の部材であり、例えば、既述の正極活物質を含有する正極合材ペーストを、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布乾燥して形成できる。なお、正極は、使用する電池にあわせて適宜処理される。例えば、目的とする電池に応じて適当な大きさに形成する裁断処理や、電極密度を高めるためにロールプレスなどによる加圧圧縮処理等を行うこともできる。 The positive electrode is a sheet-like member, and can be formed, for example, by applying and drying the positive electrode mixture paste containing the above-described positive electrode active material on the surface of a current collector made of aluminum foil. In addition, the positive electrode is appropriately processed according to the battery to be used. For example, it is possible to perform a cutting process to form the material into a suitable size according to the intended battery, and a pressure compression process such as a roll press to increase the electrode density.

上述の正極合材ペーストは、正極合材に、溶剤を添加、混練して形成することができる。そして、正極合材は、粉末状になっている既述の正極活物質と、導電材と、結着剤とを混合して形成できる。 The positive electrode mixture paste described above can be formed by adding a solvent to the positive electrode mixture and kneading the mixture. The positive electrode mixture can be formed by mixing the powdered positive electrode active material, the conductive material, and the binder.

導電材は、電極に適当な導電性を与えるために添加されるものである。導電材の材料は特に限定されないが、例えば天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛などの黒鉛や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック系材料を用いることができる。 The conductive material is added in order to give suitable conductivity to the electrode. Although the material of the conductive material is not particularly limited, graphite such as natural graphite, artificial graphite and expanded graphite, and carbon black materials such as acetylene black and ketjen black can be used.

結着剤は、正極活物質をつなぎ止める役割を果たすものである。係る正極合材に使用される結着剤は特に限定されないが、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂、ポリアクリル酸等から選択された1種以上を用いることができる。 The binder plays a role of binding the positive electrode active material. The binder used in the positive electrode mixture is not particularly limited, but examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, cellulose resin, polyacrylic One or more selected from acids and the like can be used.

なお、正極合材には活性炭などを添加することもできる。正極合材に活性炭などを添加することによって、正極の電気二重層容量を増加させることができる。 Note that activated carbon or the like can also be added to the positive electrode mixture. By adding activated carbon or the like to the positive electrode mixture, the electric double layer capacity of the positive electrode can be increased.

溶剤は、結着剤を溶解して正極活物質、導電材、および活性炭等を結着剤中に分散させる働きを有する。溶剤は特に限定されないが、例えばN-メチル-2-ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。 The solvent has a function of dissolving the binder and dispersing the positive electrode active material, the conductive material, the activated carbon, and the like in the binder. Although the solvent is not particularly limited, organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

また、正極合材ペースト中における各物質の混合比は特に限定されるものではなく、例えば一般の非水系電解質二次電池の正極の場合と同様にすることができる。例えば、溶剤を除いた正極合材の固形分を100質量部とした場合、正極活物質の含有量を60質量部以上95質量部以下、導電材の含有量を1質量部以上20質量部以下、結着剤の含有量を1質量部以上20質量部以下とすることができる。 Moreover, the mixing ratio of each substance in the positive electrode mixture paste is not particularly limited, and can be, for example, the same as in the case of the positive electrode of a general non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, when the solid content of the positive electrode mixture excluding the solvent is 100 parts by mass, the content of the positive electrode active material is 60 parts by mass or more and 95 parts by mass or less, and the content of the conductive material is 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less. , the content of the binder can be 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less.

なお、正極の製造方法は上記方法に限定されるものではなく、例えば正極合材をプレス成型した後、真空雰囲気下で乾燥することで製造することもできる。
[負極]
負極は、例えば銅などの金属箔集電体の表面に、負極合材ペーストを塗布し、乾燥して形成されたシート状の部材である。
The manufacturing method of the positive electrode is not limited to the above method. For example, the positive electrode can be manufactured by press-molding the positive electrode mixture and then drying it in a vacuum atmosphere.
[Negative electrode]
The negative electrode is a sheet-like member formed by applying a negative electrode mixture paste to the surface of a current collector made of metal foil such as copper, and drying the paste.

負極は、負極合材ペーストを構成する成分やその配合、集電体の素材等は異なるものの、実質的に上述の正極と同様の方法によって形成され、正極と同様に必要に応じて各種処理が行われる。 The negative electrode is formed by substantially the same method as the above-described positive electrode, although the components that make up the negative electrode mixture paste, the composition thereof, the material of the current collector, etc. are different, and various treatments are performed as necessary in the same manner as the positive electrode. done.

負極合材ペーストは、負極活物質と結着剤とを混合した負極合材に、適当な溶剤を加えてペースト状にすることができる。 The negative electrode mixture paste can be made into a paste by adding an appropriate solvent to a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material and a binder.

負極活物質としては例えば、金属リチウムやリチウム合金などのリチウムを含有する物質や、リチウムイオンを吸蔵および脱離できる吸蔵物質を採用することができる。 As the negative electrode active material, for example, a material containing lithium such as metallic lithium or a lithium alloy, or an occluding material capable of intercalating and deintercalating lithium ions can be employed.

吸蔵物質は特に限定されないが、例えば天然黒鉛、人造黒鉛、フェノール樹脂等の有機化合物焼成体、およびコークスなどの炭素物質の粉状体等から選択された1種以上を用いることができる。 The occluding substance is not particularly limited, but one or more selected from, for example, natural graphite, artificial graphite, baked organic compounds such as phenol resin, and powdery carbon substances such as coke can be used.

係る吸蔵物質を負極活物質に採用した場合には、正極同様に、結着剤として、PVDF等の含フッ素樹脂を用いることができ、負極活物質を結着剤中に分散させる溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。 When such a storage material is used as the negative electrode active material, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as the binder in the same manner as the positive electrode. Organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used.

なお、負極の製造方法や構成は上述の例に限定されるものではなく、負極として所定の形状に加工したリチウム金属や、リチウム合金等を用いることもできる。
[セパレータ]
セパレータは、必要に応じて正極と負極との間に挟み込んで配置されるものであり、正極と負極とを分離し、電解液を保持する機能を有している。
The manufacturing method and structure of the negative electrode are not limited to the above examples, and lithium metal processed into a predetermined shape, a lithium alloy, or the like can also be used as the negative electrode.
[Separator]
The separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode as necessary, and has the function of separating the positive electrode and the negative electrode and retaining the electrolyte.

セパレータの材料としては、例えばポリエチレンや、ポリプロピレンなどの薄い膜で、微細な孔を多数有する膜を用いることができるが、上記機能を有するものであれば、特に限定されない。
[非水系電解液]
非水系電解液は、支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものである。
As a material for the separator, a thin film such as polyethylene or polypropylene having a large number of fine pores can be used.
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolytic solution is obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent.

有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネートなどの環状カーボネート;また、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート;さらに、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル化合物;エチルメチルスルホンやブタンスルトンなどの硫黄化合物;リン酸トリエチルやリン酸トリオクチルなどのリン化合物などから選ばれる1種を単独で、あるいは2種以上を混合して用いることができる。 Examples of organic solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and trifluoropropylene carbonate; chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and dipropyl carbonate; Ether compounds such as methyltetrahydrofuran and dimethoxyethane; sulfur compounds such as ethylmethylsulfone and butane sultone; and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate. be able to.

支持塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiN(CF3SO22、およびそれらの複合塩などを用いることができる。 As the supporting salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 and their composite salts can be used.

なお、非水系電解液は、電池特性改善のため、ラジカル捕捉剤、界面活性剤、難燃剤などを含んでいてもよい。
ここまで非水系電解質として非水系電解液を用いた場合を例に非水系電解質二次電池の構成を説明したが、本実施形態の非水系電解質二次電池は係る形態に限定されるものではなく、例えば非水系電解質として固体電解質を用いた、いわゆる全固体電池とすることもできる。
固体電解質は、高電圧に耐えうる性質を有する。固体電解質としては、無機固体電解質、有機固体電解質が挙げられる。
無機固体電解質としては、酸化物系固体電解質、硫化物系固体電解質等が挙げられる。
酸化物系固体電解質としては、特に限定されず、例えば酸素(O)を含有し、かつリチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有するものを好適に用いることができる。酸化物系固体電解質としては、例えば、リン酸リチウム(LiPO)、LiPO、LiBO、LiNbO、LiTaO、LiSiO、LiSiO-LiPO、LiSiO-LiVO、LiO-B-P、LiO-SiO、LiO-B-ZnO、Li1+XAlTi2-X(PO(0≦X≦1)、Li1+XAlGe2-X(PO(0≦X≦1)、LiTi(PO、Li3XLa2/3-XTiO(0≦X≦2/3)、LiLaTa12、LiLaZr12、LiBaLaTa12、Li3.6Si0.60.4等から選択された1種類以上が挙げられる。
硫化物系固体電解質としては、特に限定されず、例えば硫黄(S)を含有し、かつリチウムイオン伝導性と電子絶縁性とを有するものを好適に用いることができる。硫化物系固体電解質としては、例えば、LiS-P、LiS-SiS、LiI-LiS-SiS、LiI-LiS-P、LiI-LiS-B、LiPO-LiS-SiS、LiPO-LiS-SiS、LiPO-LiS-SiS、LiI-LiS-P、LiI-LiPO-P等から選択された1種類以上が挙げられる。
なお、無機固体電解質としては、上記以外のものを用いてよく、例えば、LiN、LiI、LiN-LiI-LiOH等を用いてもよい。
有機固体電解質としては、イオン伝導性を示す高分子化合物であれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、これらの共重合体などを用いることができる。また、有機固体電解質は、支持塩(リチウム塩)を含んでいてもよい。
そして、固体電解質を用いた全固体電池とする場合、正極活物質以外の構成は必要に応じて変更することができる。
In addition, the non-aqueous electrolytic solution may contain radical scavengers, surfactants, flame retardants, and the like in order to improve battery characteristics.
Although the configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery has been described above using a non-aqueous electrolytic solution as the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is not limited to such a form. For example, a so-called all-solid battery using a solid electrolyte as the non-aqueous electrolyte can also be used.
Solid electrolytes have the property of withstanding high voltages. Solid electrolytes include inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes.
Examples of inorganic solid electrolytes include oxide-based solid electrolytes and sulfide-based solid electrolytes.
The oxide-based solid electrolyte is not particularly limited, and for example, one containing oxygen (O) and having lithium ion conductivity and electronic insulation can be preferably used. Examples of oxide-based solid electrolytes include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), Li 3 PO 4 N x , LiBO 2 N x , LiNbO 3 , LiTaO 3 , Li 2 SiO 3 , Li 4 SiO 4 -Li 3 PO4 , Li4SiO4 - Li3VO4 , Li2O - B2O3 - P2O5 , Li2O - SiO2 , Li2O - B2O3 - ZnO, Li1 +X AlXTi 2-X (PO 4 ) 3 (0≦X≦1), Li 1+X Al X Ge 2-X (PO 4 ) 3 (0≦X≦1), LiTi 2 (PO 4 ) 3 , Li 3X La 2/ 3-X TiO 3 (0≦X≦2/3), Li 5 La 3 Ta 2 O 12 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3.6 Si 0.6 One or more selected from P 0.4 O 4 and the like can be mentioned.
The sulfide-based solid electrolyte is not particularly limited, and for example, one containing sulfur (S) and having lithium ion conductivity and electronic insulation can be preferably used. Examples of sulfide solid electrolytes include Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , LiI—Li 2 S—SiS 2 , LiI—Li 2 SP 2 S 5 , LiI—Li 2 S—B 2 S 3 , Li 3 PO 4 —Li 2 S—Si 2 S, Li 3 PO 4 —Li 2 S—SiS 2 , LiPO 4 —Li 2 S—SiS, LiI—Li 2 S—P 2 O 5 , LiI—Li 3 PO 4 —P 2 S 5 and the like.
Inorganic solid electrolytes other than those described above may be used, such as Li 3 N, LiI, Li 3 N--LiI--LiOH, and the like.
The organic solid electrolyte is not particularly limited as long as it is a polymer compound exhibiting ion conductivity. For example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, copolymers thereof, and the like can be used. Moreover, the organic solid electrolyte may contain a supporting salt (lithium salt).
In the case of an all-solid battery using a solid electrolyte, the configuration other than the positive electrode active material can be changed as necessary.

本実施形態の非水系電解質二次電池は、既述の正極活物質を正極材料として用いた正極を備えている。このため、出力特性が優れた非水系電解質二次電池とすることができる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment includes a positive electrode using the positive electrode active material described above as a positive electrode material. Therefore, a non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent output characteristics can be obtained.

以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
以下の手順により正極活物質を調製し、評価を行った。
(ニッケル複合水酸化物調製工程)
反応槽(50L)に純水を所定量入れ、攪拌動力を6.0kW/mに調整して、攪拌しながら槽内温度を42℃に設定した。このとき反応槽内には、N(窒素)を供給し、非酸化性雰囲気(酸素濃度:1vol%)とし、反応水溶液内の溶存酸素濃度が1.0mg/Lとなるように調整した。なお、攪拌動力、槽内温度、反応水溶液内の溶存酸素濃度は、晶析ステップの間一定に保持した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
A positive electrode active material was prepared and evaluated by the following procedure.
(Nickel composite hydroxide preparation step)
A predetermined amount of pure water was put into a reaction tank (50 L), the stirring power was adjusted to 6.0 kW/m 2 , and the temperature in the tank was set to 42° C. while stirring. At this time, N 2 (nitrogen) was supplied into the reaction vessel to create a non-oxidizing atmosphere (oxygen concentration: 1 vol%), and the dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution was adjusted to 1.0 mg/L. The stirring power, the temperature in the tank, and the dissolved oxygen concentration in the reaction aqueous solution were kept constant during the crystallization step.

また、予めニッケル:コバルト:アルミニウムのモル比が82:15:3となるように、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸アルミニウムを純水に溶解し、溶解した金属塩の合計の濃度が2.0mol/Lの混合水溶液を調製しておいた。 In addition, nickel sulfate, cobalt sulfate, and aluminum sulfate were dissolved in pure water in advance so that the molar ratio of nickel:cobalt:aluminum was 82:15:3, and the total concentration of the dissolved metal salts was 2.0 mol/ A mixed aqueous solution of L was prepared.

そして、反応槽内に上記混合水溶液と、中和剤としてアルカリ溶液である25質量%水酸化ナトリウム水溶液と、錯化剤として25質量%アンモニア水とを同時に連続的に添加し、反応水溶液を形成した。この際、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度が800mg/Lで一定となるように、pH値とアンモニウムイオン濃度とで調整した。この際、反応槽内のpH値は25℃基準で11.8であり、アンモニウムイオン濃度は、12g/L以上15g/L以下の範囲であった。中和晶析反応が安定した後、オーバーフロー口からニッケル複合水酸化物(ニッケルコバルトアルミニウム複合水酸化物)を含むスラリーを回収した後、吸引濾過を行いニッケル複合水酸化物のケーキを得た(晶析ステップ)。 Then, the mixed aqueous solution, a 25% by mass sodium hydroxide aqueous solution as an alkaline solution as a neutralizer, and 25% by mass ammonia water as a complexing agent are simultaneously and continuously added into the reaction tank to form a reaction aqueous solution. bottom. At this time, the pH value and the ammonium ion concentration were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution was constant at 800 mg/L. At this time, the pH value in the reaction tank was 11.8 at 25° C., and the ammonium ion concentration was in the range of 12 g/L or more and 15 g/L or less. After the neutralization and crystallization reaction was stabilized, a slurry containing nickel composite hydroxide (nickel-cobalt-aluminum composite hydroxide) was recovered from the overflow port, and then subjected to suction filtration to obtain a cake of nickel composite hydroxide ( crystallization step).

濾過を行った濾過機内にあるニッケル複合水酸化物140gに対して1Lの純水を通液することで、不純物の洗浄を行い、ニッケル複合水酸化物を得た(洗浄ステップ)。
(混合工程)
上記ニッケル複合水酸化物調製工程で調製したニッケル複合水酸化物(Ni0.82Co0.15Al0.03(OH))とリチウム化合物とを混合し、原料混合物を調製した。
Impurities were washed by passing 1 L of pure water through 140 g of the nickel composite hydroxide in the filtration machine to obtain the nickel composite hydroxide (washing step).
(Mixing process)
A raw material mixture was prepared by mixing the nickel composite hydroxide (Ni 0.82 Co 0.15 Al 0.03 (OH) 2 ) prepared in the nickel composite hydroxide preparation step and a lithium compound.

リチウム化合物として、市販の水酸化リチウム一水和物(LiOH・HO)を、真空乾燥で無水化処理を施すことにより得られた水酸化リチウム無水和物を用いた。 As the lithium compound, lithium hydroxide anhydrate obtained by dehydrated commercially available lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) by vacuum drying was used.

上記水酸化リチウム無水和物と上記ニッケル複合水酸化物とを、ニッケルとコバルトとアルミニウムの合計モル量に対する、リチウムのモル量の比が1.03となるように秤量した後、十分に混合した。なお、ニッケル複合水酸化物の平均粒径は14μmで、嵩密度は1.1g/mlであった。
(焼成工程)
得られた混合物を、セラミック製の焼成容器に装入し、これを連続式の焼成炉であるローラハースキルンを用いて、酸素濃度80容量%の雰囲気中で最高到達温度である750℃まで昇温し、750℃で220分保持する温度パターンにより、焼成を行った。混合物が焼成炉に入ってから出るまでに要した時間は、8.0時間であった。
The lithium hydroxide anhydrate and the nickel composite hydroxide were weighed so that the ratio of the molar amount of lithium to the total molar amount of nickel, cobalt, and aluminum was 1.03, and then sufficiently mixed. . The nickel composite hydroxide had an average particle size of 14 μm and a bulk density of 1.1 g/ml.
(Baking process)
The resulting mixture is charged into a ceramic firing vessel, and is heated to a maximum temperature of 750°C in an atmosphere with an oxygen concentration of 80% by volume using a roller hearth kiln, which is a continuous firing furnace. Firing was performed according to a temperature pattern of heating and holding at 750° C. for 220 minutes. The time required for the mixture to exit from the kiln was 8.0 hours.

得られた焼成物はピンミルを使用して二次粒子形状が保たれる程度の強度で粉砕した。 The fired product obtained was pulverized using a pin mill with such a strength that the secondary particle shape was maintained.

以上の手順により、Li1.03Ni0.82Co0.15Al0.03で表されるリチウムニッケル複合酸化物粒子(リチウムニッケル複合酸化物粉末)からなる正極活物質を得た。
(正極活物質の評価)
(1)(001)面と、(100)面と、(110)面とのうち、(001)面が占める割合
得られた正極活物質に含まれるリチウムニッケル複合酸化物粒子の粒子断面と垂直方向における、(001)面と、(100)面と、(110)面とのうち、(001)面の占める割合はEBSD(電子線後方散乱回折法)により評価した。被測定試料を測定装置内に設置する際、被測定試料の導電性を保つ観点から、被測定試料ホルダーへの固定は導電性ペースト(コロイダルカーボンペースト)を用いて行った。
Through the above procedure, a positive electrode active material composed of lithium-nickel composite oxide particles (lithium-nickel composite oxide powder) represented by Li1.03Ni0.82Co0.15Al0.03O2 was obtained.
(Evaluation of positive electrode active material)
(1) Ratio of (001) plane among (001) plane, (100) plane, and (110) plane Perpendicular to the particle cross section of the lithium-nickel composite oxide particles contained in the obtained positive electrode active material Among the (001), (100), and (110) planes in the direction, the ratio of the (001) plane was evaluated by EBSD (electron backscatter diffraction method). When the sample to be measured was installed in the measuring apparatus, the sample to be measured was fixed to the holder using a conductive paste (colloidal carbon paste) from the viewpoint of maintaining the conductivity of the sample to be measured.

なお、測定装置としては、結晶方位解析可能なコンピュータを備えた走査電子顕微鏡(SEM)装置(カールツァイス社製:ウルトラ55)を用いた。被測定試料へ照射する電子線の加速電圧は約15kV、電流量は約20nAとした。 As a measuring device, a scanning electron microscope (SEM) device (manufactured by Carl Zeiss: Ultra 55) equipped with a computer capable of crystal orientation analysis was used. The acceleration voltage of the electron beam irradiated to the sample to be measured was set to about 15 kV, and the current amount was set to about 20 nA.

また、被測定試料の断面において結晶方位の測定を行う領域(被測定面)はz軸方向の配向性情報を2.5μm×12.5μmの短冊形状で取得することとし、測定点の数は全部で250,000点とした。 In addition, in the cross section of the sample to be measured, the area (surface to be measured) where the crystal orientation is measured is to acquire the orientation information in the z-axis direction in a strip shape of 2.5 μm × 12.5 μm, and the number of measurement points is A total of 250,000 points were awarded.

なお、SEM装置に設置されたカメラにて散乱した電子線(菊池線)を撮影し易くする為に、被測定試料(詳しく言うと断面である被測定面)を水平から約70°程度傾け、散乱した電子線がカメラへ向けて照射されるように設置した。 In order to make it easier to photograph the scattered electron beam (Kikuchi ray) with a camera installed in the SEM, the sample to be measured (specifically, the surface to be measured which is a cross section) is tilted from the horizontal by about 70°. It was installed so that the scattered electron beam was directed toward the camera.

EBSDで得られる材料の結晶方位は観察者が基準とする軸をどのような方向に置くのかにより変化する。通常、結晶方位分布図はx軸、y軸、z軸からなる直交座標軸のいずれかの軸を基準として表される。以下、x軸、y軸、z軸の各軸を基準とした場合における結晶方位分布図をそれぞれIPF-X、IPF-Y、IPF-Zと呼称する。IPF-Xは観察断面を紙面とした場合において、同一平面上の水平方向を基準とした結晶方位となる。IPF-Yは同一平面上の垂直方向を基準とする。一方、IPF-Zは観察断面に対する垂直方向を基準とした結晶方位となる。 The crystal orientation of the material obtained by EBSD changes depending on what direction the observer places the reference axis. Usually, the crystal orientation distribution map is expressed with reference to any one of orthogonal coordinate axes consisting of x-axis, y-axis and z-axis. Hereinafter, the crystal orientation distribution diagrams based on the x-axis, y-axis, and z-axis are referred to as IPF-X, IPF-Y, and IPF-Z, respectively. IPF-X is the crystal orientation with reference to the horizontal direction on the same plane when the observed cross section is the plane of the paper. IPF-Y is referenced to the vertical direction on the same plane. On the other hand, IPF-Z is a crystal orientation based on the direction perpendicular to the observed cross section.

正極材料の場合、電解液等の電解質とのリチウムイオンの授受が行われる正極材粒子の端部を粒子表層から見た場合や、粒子内のリチウムイオンが脱離する経路となる粒子中心から外側にかけての動径方向の結晶方位情報が重要となると考えられる。そのため、粒子の動径方向について、z軸方向の配向性評価を行う場合にはこれらの方向から観察した場合の結晶方位に対応するIPF-Zの解析結果を結晶方位解析に用いた。 In the case of a positive electrode material, the edge of the positive electrode material particle where lithium ions are exchanged with the electrolyte such as electrolyte is viewed from the particle surface, and the outside from the center of the particle, which is the path through which lithium ions within the particle desorb. It is thought that crystal orientation information in the radial direction is important. Therefore, when evaluating the orientation in the z-axis direction with respect to the radial direction of the particles, the IPF-Z analysis results corresponding to the crystal orientation observed from these directions were used for the crystal orientation analysis.

散乱した電子線(菊池線)をカメラにて観測し、カメラにて観測された菊池パターンのデータを、コンピュータへと送り、菊池パターンを解析し、結晶方位の決定を行った。決定された被測定試料の結晶方位データは測定点ごとに座標(z)、結晶方位を表すオイラー角(φ1、Φおよびφ2)を得た。 The scattered electron beam (Kikuchi line) was observed with a camera, and the data of the Kikuchi pattern observed with the camera was sent to a computer, the Kikuchi pattern was analyzed, and the crystal orientation was determined. For the determined crystal orientation data of the sample to be measured, the coordinates (z) and the Euler angles (φ1, φ and φ2) representing the crystal orientation were obtained for each measurement point.

試料の評価により得られたオイラー角の値を有する各測定点を、以下の条件に応じて晶帯軸としての各結晶方位へと振り分けた。 Each measurement point having an Euler angle value obtained by evaluating the sample was assigned to each crystal orientation as a zone axis according to the following conditions.

<001>軸:φ1=0°±30°、Φ=0°±30°、φ2=0°±30°
<100>軸:φ1=0°±30°、Φ=90°±30°、φ2=60°±30°
<110>軸:φ1=0°±30°、Φ=90°±30°、φ2=120°±30°
上記の規則に従い、各測定点がどの結晶方位に含められるかを決定することが可能である。
<001> axis: φ1=0°±30°, Φ=0°±30°, φ2=0°±30°
<100> axis: φ1=0°±30°, φ=90°±30°, φ2=60°±30°
<110> axis: φ1=0°±30°, φ=90°±30°, φ2=120°±30°
Following the rules above, it is possible to determine in which crystal orientation each measurement point is included.

上記の振り分けを行った後、各結晶方位へと振り分けられた測定点の数によって被測定面における各結晶方位の割合を算出した。 After performing the above sorting, the ratio of each crystal orientation in the surface to be measured was calculated from the number of measurement points sorted to each crystal orientation.

なお、本工程は、市販のEBSD用解析ソフト(Oxford Instruments社のEBSD用解析ソフト:Project Manager-Tango)を使用し、実施した。 This step was performed using commercially available EBSD analysis software (Oxford Instruments EBSD analysis software: Project Manager-Tango).

EBSDによる測定に当たってはまず、予め測定したおいた、リチウムニッケル複合酸化物粒子の体積平均粒径(MV)の80%以上となる二次粒子を3個選択した。そして、選択したそれぞれの粒子の観察断面と垂直方向における、(001)面、(100)面、及び(110)面のうちの、(001)面の割合を上述のようにEBSDにより測定した。具体的にはEBSDにより測定した(001)面の割合R001と、(100)面の割合R100と、(110)面の割合R110とから、以下の式(1)により(001)面、(100)面、及び(110)面に占める、(001)面の配向割合Rを算出した。
R=100×R001/[R001+R100+R110] ・・・ (1)
次いで、測定した3個の粒子の測定値を平均することにより、測定に供したリチウムニッケル複合酸化物粒子の粒子断面における(001)面、(100)面、及び(110)面のうちの、(001)面の割合を算出した。
For the measurement by EBSD, first, three secondary particles having a volume average particle diameter (MV) of 80% or more of the previously measured lithium-nickel composite oxide particles were selected. Then, the ratio of (001) planes among (001) planes, (100) planes, and (110) planes in the direction perpendicular to the observed cross section of each selected grain was measured by EBSD as described above. Specifically, from the ratio R 001 of the (001) plane, the ratio R 100 of the (100) plane, and the ratio R 110 of the (110) plane measured by EBSD, the (001) plane is obtained by the following formula (1). , (100) plane, and (110) plane, the orientation ratio R of the (001) plane was calculated.
R=100×R 001 /[R 001 +R 100 +R 110 ] (1)
Next, by averaging the measured values of the three particles, the (001) plane, (100) plane, and (110) plane in the particle cross section of the lithium-nickel composite oxide particles subjected to measurement, The ratio of (001) faces was calculated.

また、EBSDを測定する際に、リチウムニッケル複合酸化物粒子を観察したところ、一次粒子が凝集した二次粒子であることを確認できた。
(2)初期放電容量、正極抵抗
本実施例で調製したリチウムニッケル複合酸化物粒子(粉末)を正極活物質として用いた正極を有する二次電池について、その性能(初期放電容量、正極抵抗)を評価した。まず、以下に記す方法で図1に示す2032型コイン電池10を作成し、充放電評価および正極抵抗評価を実施した。
Further, when the lithium-nickel composite oxide particles were observed when measuring the EBSD, it was confirmed that the primary particles were aggregated secondary particles.
(2) Initial discharge capacity, positive electrode resistance For a secondary battery having a positive electrode using the lithium-nickel composite oxide particles (powder) prepared in this example as a positive electrode active material, the performance (initial discharge capacity, positive electrode resistance) was measured. evaluated. First, a 2032-type coin battery 10 shown in FIG. 1 was produced by the method described below, and charge/discharge evaluation and positive electrode resistance evaluation were performed.

2032型コイン電池10は、ケース11と、このケース11内に収容された電極12とから構成されている。 A 2032-type coin battery 10 is composed of a case 11 and an electrode 12 housed in the case 11 .

ケース11は、中空かつ一端が開口された正極缶111と、この正極缶111の開口部に配置される負極缶112とを有しており、負極缶112を正極缶111の開口部に配置すると、負極缶112と正極缶111との間に電極12を収容する空間が形成されるように構成されている。 The case 11 has a positive electrode can 111 which is hollow and one end is open, and a negative electrode can 112 arranged in the opening of the positive electrode can 111. When the negative electrode can 112 is arranged in the opening of the positive electrode can 111, , a space for accommodating the electrode 12 is formed between the negative electrode can 112 and the positive electrode can 111 .

電極12は、正極121、セパレータ122および負極123からなり、この順で並ぶように積層されており、正極121が正極缶111の内面に接触し、負極123が負極缶112の内面に接触するようにケース11に収容されている。 The electrode 12 is composed of a positive electrode 121, a separator 122 and a negative electrode 123, which are stacked in this order so that the positive electrode 121 is in contact with the inner surface of the positive electrode can 111 and the negative electrode 123 is in contact with the inner surface of the negative electrode can 112. is accommodated in the case 11.

なお、ケース11は、ガスケット113を備えており、このガスケット113によって、正極缶111と負極缶112との間が電気的に絶縁状態を維持するように固定されている。また、ガスケット113は、正極缶111と負極缶112との隙間を密封して、ケース11内と外部との間を気密液密に遮断する機能も有している。 The case 11 is provided with a gasket 113, and the positive electrode can 111 and the negative electrode can 112 are fixed by the gasket 113 so as to maintain an electrically insulated state. The gasket 113 also has the function of sealing the gap between the positive electrode can 111 and the negative electrode can 112 to airtightly and liquidtightly isolate the inside of the case 11 from the outside.

2032型コイン電池の作成は以下の手順で行った。上記正極活物質52.5mgと、アセチレンブラック15mgと、PTFE7.5mgを混合し、100MPaの圧力で、直径11mm、厚さ100μmにプレス成型した後、真空乾燥機中、120℃で12時間乾燥することにより、正極121を作製した。 A 2032-type coin battery was produced by the following procedure. 52.5 mg of the positive electrode active material, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of PTFE are mixed and press-molded to a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm at a pressure of 100 MPa, and dried at 120° C. for 12 hours in a vacuum dryer. Thus, the positive electrode 121 was produced.

2032型コイン電池10の負極123には、直径17mm、厚さ1mmのリチウム金属を用い、非水系電解液には、1MのLiClOを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の等質量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。また、セパレータ122には、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。 Lithium metal with a diameter of 17 mm and a thickness of 1 mm is used for the negative electrode 123 of the 2032 type coin battery 10, and ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) with 1 M LiClO 4 as the supporting electrolyte are used as the non-aqueous electrolyte. (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.) was used. A polyethylene porous film having a film thickness of 25 μm was used for the separator 122 .

上述の正極121、セパレータ122、負極123を用いて、図1に示す構造の2032型コイン電池10を、露点が-80℃に管理されたアルゴン(Ar)雰囲気のグローブボックス内で作製した。 Using the positive electrode 121, the separator 122, and the negative electrode 123 described above, the 2032-type coin battery 10 having the structure shown in FIG.

上記2032型コイン電池を作製してから室温に24時間程度放置し、開回路電圧OCV(Open Circuit Voltage)が安定した後、正極に対する電流密度を0.1mA/cmとして、カットオフ電圧が4.3Vで充電し、1時間の休止後、カットオフ電圧が3.0Vで放電させた時の放電容量を測定する充放電試験を行ない、初期放電容量を求めた。この結果、初期放電容量は、185.5mAh/gであった。なお、初期放電容量の測定には、マルチチャンネル電圧/電流発生器(株式会社アドバンテスト製、R6741A)を用いた。 After the 2032 type coin battery was produced, it was left at room temperature for about 24 hours, and after the open circuit voltage OCV (Open Circuit Voltage) was stabilized, the current density for the positive electrode was 0.1 mA / cm 2 and the cutoff voltage was 4. A charging/discharging test was performed to measure the discharge capacity when the battery was charged at 3 V, rested for 1 hour, and discharged at a cut-off voltage of 3.0 V to determine the initial discharge capacity. As a result, the initial discharge capacity was 185.5 mAh/g. A multi-channel voltage/current generator (R6741A, manufactured by Advantest Co., Ltd.) was used to measure the initial discharge capacity.

また、充電電位4.1Vで充電した2032型コイン電池を用いて、交流インピーダンス法により抵抗値を測定した。測定には、周波数応答アナライザおよびポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製)を使用し、図2(a)に示すようなナイキストプロットを得た。プロットは、溶液抵抗、負極抵抗と容量、および、正極抵抗と容量を示す特性曲線の和として表れているため、図2(b)に示した等価回路を用いてフィッティング計算し、正極抵抗の値を算出した。正極抵抗は電池の構成、部材により大きく変化するため、実施例および比較例の正極抵抗評価においては、実施例1の正極抵抗(Ω)を100とし、比較例の正極抵抗を相対値として評価した。
[実施例2]
晶析ステップにおける反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を680mg/L、溶存酸素濃度を2.4mg/LとなるようにN流量とpH値を調整した点以外は、実施例1と同様にしてニッケル複合水酸化物および正極活物質を作製した。
各評価は、実施例1と同様に行った。
なお、本実施例においては、Li1.03Ni0.82Co0.15Al0.03で表されるリチウムニッケル複合酸化物粒子(リチウムニッケル複合酸化物粉末)からなる正極活物質が得られた。また、EBSDを測定する際に、リチウムニッケル複合酸化物粒子を観察したところ、一次粒子が凝集した二次粒子であることを確認できた。
評価結果を表1に示す。
[実施例3]
晶析ステップにおける反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を850mg/L、溶存酸素濃度を0.4mg/LとなるようにN流量とpH値を調整した点以外は、実施例1と同様にしてニッケル複合水酸化物および正極活物質を作製した。
各評価は、実施例1と同様に行った。
なお、本実施例においては、Li1.03Ni0.82Co0.15Al0.03で表されるリチウムニッケル複合酸化物粒子(リチウムニッケル複合酸化物粉末)からなる正極活物質が得られた。また、EBSDを測定する際に、リチウムニッケル複合酸化物粒子を観察したところ、一次粒子が凝集した二次粒子であることを確認できた。
評価結果を表1に示す。
[比較例1]
晶析ステップにおける攪拌動力を5.5kW/mに調整し、反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を400mg/L、溶存酸素濃度を5.8mg/LとなるようにN流量とpH値を調整した点以外は、実施例1と同様にしてニッケル複合水酸化物および正極活物質を作製した。
A 2032-type coin battery charged at a charging potential of 4.1 V was used to measure the resistance value by the AC impedance method. A frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (manufactured by Solartron) were used for the measurement, and a Nyquist plot as shown in FIG. 2(a) was obtained. Since the plot appears as the sum of characteristic curves showing solution resistance, negative electrode resistance and capacity, and positive electrode resistance and capacity, fitting calculations were performed using the equivalent circuit shown in FIG. was calculated. Since the positive electrode resistance varies greatly depending on the configuration and materials of the battery, in the evaluation of the positive electrode resistance in Examples and Comparative Examples, the positive electrode resistance (Ω) of Example 1 was set to 100, and the positive electrode resistance of Comparative Example was evaluated as a relative value. .
[Example 2]
Nickel was prepared in the same manner as in Example 1, except that the N 2 flow rate and the pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution in the crystallization step was 680 mg/L and the dissolved oxygen concentration was 2.4 mg/L. A composite hydroxide and a positive electrode active material were produced.
Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.
In this example, the positive electrode active material composed of lithium-nickel composite oxide particles (lithium-nickel composite oxide powder) represented by Li1.03Ni0.82Co0.15Al0.03O2 was Got. Further, when the lithium-nickel composite oxide particles were observed when measuring the EBSD, it was confirmed that the primary particles were aggregated secondary particles.
Table 1 shows the evaluation results.
[Example 3]
Nickel was prepared in the same manner as in Example 1 , except that the N flow rate and the pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution in the crystallization step was 850 mg/L and the dissolved oxygen concentration was 0.4 mg/L. A composite hydroxide and a positive electrode active material were produced.
Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.
In this example, the positive electrode active material composed of lithium-nickel composite oxide particles (lithium-nickel composite oxide powder) represented by Li1.03Ni0.82Co0.15Al0.03O2 was Got. Further, when the lithium-nickel composite oxide particles were observed when measuring the EBSD, it was confirmed that the primary particles were aggregated secondary particles.
Table 1 shows the evaluation results.
[Comparative Example 1]
The stirring power in the crystallization step was adjusted to 5.5 kW/ m3 , and the N2 flow rate and pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution was 400 mg/L and the dissolved oxygen concentration was 5.8 mg/L. A nickel composite hydroxide and a positive electrode active material were produced in the same manner as in Example 1, except that the

各評価は、実施例1と同様に行った。 Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.

評価結果を表1に示す。
[比較例2]
晶析ステップにおける反応水溶液中の溶解ニッケル濃度を550mg/L、溶存酸素濃度を4.0mg/LとなるようにN流量とpH値を調整した点以外は、比較例1と同様にしてニッケル複合水酸化物および正極活物質を作製した。
各評価は、実施例1と同様に行った。
評価結果を表1に示す。
Table 1 shows the evaluation results.
[Comparative Example 2]
Nickel was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the N 2 flow rate and the pH value were adjusted so that the dissolved nickel concentration in the reaction aqueous solution in the crystallization step was 550 mg/L and the dissolved oxygen concentration was 4.0 mg/L. A composite hydroxide and a positive electrode active material were produced.
Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1.
Table 1 shows the evaluation results.

Figure 0007225854000001
実施例1~実施例3で得られた正極活物質を用いたコイン型電池の評価結果によると、比較例1、比較例2と比較して、正極抵抗が低く、初期放電容量が高くなることを確認できた。すなわち、出力特性に優れた非水系電解質二次電池が得られていることを確認できた。
Figure 0007225854000001
According to the evaluation results of the coin batteries using the positive electrode active materials obtained in Examples 1 to 3, the positive electrode resistance was lower and the initial discharge capacity was higher than in Comparative Examples 1 and 2. could be confirmed. That is, it was confirmed that a non-aqueous electrolyte secondary battery with excellent output characteristics was obtained.

以上の結果から、所定の組成のリチウムニッケル複合酸化物の粒子を含み、該リチウムニッケル複合酸化物粒子の二次粒子の断面において、(001)面と、(100)面と、(110)面とのうち、(001)面が占める割合を40%以上とすることで、正極抵抗を抑制し、初期放電容量を高められることを確認できた。すなわち、出力特性に優れた非水系電解質二次電池とすることができることを確認できた。 From the above results, the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide particles having a predetermined composition are included, and in the cross section of the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide particles, the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane It was confirmed that the positive electrode resistance can be suppressed and the initial discharge capacity can be increased by setting the ratio of the (001) plane to 40% or more. That is, it was confirmed that a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent output characteristics can be obtained.

Claims (1)

リチウムニッケル複合酸化物粒子を含む非水系電解質二次電池用正極活物質であって、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子は、
Li(リチウム)と、Ni(ニッケル)と、Co(コバルト)と、Al(アルミニウム)とを含み、
各元素の物質量比がLi:Ni:Co:Al=a:1-x-y:x:y(ただし、0.8≦a≦1.2、0.03≦x≦0.20、0.01≦y≦0.10)を満たすリチウムニッケル複合酸化物を含み、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子は、一次粒子が凝集した二次粒子であり、
前記リチウムニッケル複合酸化物粒子の前記二次粒子の断面において、2.5μm×12.5μmの短冊形状の測定領域内に250,000点の測定点を設定し、前記測定点について結晶方位への振り分けを行った場合に、
前記測定点における、(001)面と、(100)面と、(110)面とのうち、(001)面が占める割合が40%以上である非水系電解質二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing lithium-nickel composite oxide particles,
The lithium-nickel composite oxide particles are
Li (lithium), Ni (nickel), Co (cobalt), and Al (aluminum),
Li: Ni: Co: Al = a: 1-xy: x: y (where 0.8 ≤ a ≤ 1.2, 0.03 ≤ x ≤ 0.20, 0 .01 ≤ y ≤ 0.10) containing a lithium nickel composite oxide,
The lithium-nickel composite oxide particles are secondary particles in which primary particles are aggregated,
In the cross section of the secondary particles of the lithium-nickel composite oxide particles, 250,000 measurement points are set in a strip-shaped measurement area of 2.5 μm × 12.5 μm, and the crystal orientation is aligned with the measurement points. When allocating
A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the (001) plane accounts for 40% or more of the (001) plane, the (100) plane, and the (110) plane at the measurement point .
JP2019016116A 2018-01-31 2019-01-31 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries Active JP7225854B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018015553 2018-01-31
JP2018015553 2018-01-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019133937A JP2019133937A (en) 2019-08-08
JP7225854B2 true JP7225854B2 (en) 2023-02-21

Family

ID=67546387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019016116A Active JP7225854B2 (en) 2018-01-31 2019-01-31 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7225854B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011122448A1 (en) 2010-03-29 2011-10-06 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and production method for same, precursor for positive electrode active material, and non-aqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
WO2012137535A1 (en) 2011-04-07 2012-10-11 日本碍子株式会社 Cathode active material precursor particles, cathode active material particles for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2012137534A1 (en) 2011-04-07 2012-10-11 日本碍子株式会社 Lithium secondary battery and cathode active material thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011122448A1 (en) 2010-03-29 2011-10-06 住友金属鉱山株式会社 Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and production method for same, precursor for positive electrode active material, and non-aqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
WO2012137535A1 (en) 2011-04-07 2012-10-11 日本碍子株式会社 Cathode active material precursor particles, cathode active material particles for lithium secondary battery, and lithium secondary battery
WO2012137534A1 (en) 2011-04-07 2012-10-11 日本碍子株式会社 Lithium secondary battery and cathode active material thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019133937A (en) 2019-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7120012B2 (en) Nickel-manganese composite hydroxide and method for producing same, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2017073682A1 (en) Positive-electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary cell, method for manufacturing said material, and non-aqueous electrolyte secondary cell
JP4807467B1 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5651937B2 (en) Cathode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same
WO2016068263A1 (en) Nickel-containing composite hydroxide and production process therefor, positive active material for nonaqueous-electrolyte secondary battery and production process therefor, and nonaqueous-electrolyte secondary battery
JP2016115658A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, manufacturing method thereof, and nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20130081228A (en) Lithium composite compound particle powder, method for producing same, and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP7292574B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
JP2017188211A (en) Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for manufacturing the same, positive electrode mixture paste for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery
EP4023605A1 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
JP7099475B2 (en) Method for manufacturing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7271945B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
JP7159639B2 (en) Method for producing particles of transition metal composite hydroxide, and method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery
WO2019194150A1 (en) Positive electrode active substance for lithium ion secondary battery and method for producing same
JP2020004506A (en) Positive electrode active substance for lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof, and lithium ion secondary battery
JP2022179554A (en) lithium compound
JP7159697B2 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery, and method for producing lithium ion secondary battery
JP7167540B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery
JP7363885B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, method for producing positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries, lithium ion secondary batteries
JP2019167257A (en) Lithium nickel-containing composite oxide and manufacturing method thereof, lithium ion secondary battery, and evaluation method of lithium nickel-containing composite oxide
JP7119783B2 (en) Method for producing transition metal composite hydroxide, transition metal composite hydroxide, method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery, positive electrode active material for lithium ion secondary battery
JP7163624B2 (en) Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, and lithium ion secondary battery using the positive electrode active material
JP2023040092A (en) Cathode active material for lithium ion secondary battery
WO2020171093A1 (en) Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary batteries
JP7225854B2 (en) Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211007

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220706

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220920

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230123

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7225854

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150