JP7271891B2 - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery - Google Patents

Positive electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries and a method for producing a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries.

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

このような要求を満たす二次電池として、リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池は、負極および正極と電解質等で構成され、負極および正極の活物質は、リチウムを脱離および挿入することの可能な材料が用いられている。 As a secondary battery that satisfies such requirements, there is a lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery is composed of a negative electrode, a positive electrode, an electrolyte, 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.

リチウムイオン二次電池は、現在研究開発が盛んに行われているところであるが、中でも、層状またはスピネル型のリチウム金属複合酸化物を正極活物質に用いたリチウムイオン二次電池は、4V級の高い電圧が得られるため、高いエネルギー密度を有する電池として実用化が進んでいる。 Lithium-ion secondary batteries are currently being actively researched and developed. Among them, lithium-ion secondary batteries using a layered or spinel-type lithium metal composite oxide as a positive electrode active material are 4V class. Since high voltage can be obtained, it is being put to practical use as a battery with high energy density.

これまで主に提案されている正極活物質としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)や、コバルトよりも安価なニッケルを用いたリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LiNi1/3Co1/3Mn1/3)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)などを挙げることができる。 As positive electrode active materials mainly proposed so far, lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) which is relatively easy to synthesize, lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) using nickel which is cheaper than cobalt, Lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ), lithium-manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) using manganese, and the like can be mentioned.

このうちリチウムニッケル複合酸化物は、高い電池容量が得られる材料として注目されている。さらに、近年では高出力化に必要な低抵抗化が重要視されている。上記低抵抗化を実現する方法として異元素の添加が用いられており、とりわけW、Mo、Nb、Ta、Reなどの高価数をとることができる遷移金属の添加が有用とされている。 Of these, lithium-nickel composite oxides are attracting attention as materials from which high battery capacity can be obtained. Furthermore, in recent years, emphasis has been placed on reducing the resistance necessary for increasing the output. Addition of different elements is used as a method for realizing the above-mentioned low resistance. In particular, addition of transition metals such as W, Mo, Nb, Ta, and Re, which can take high numbers, is considered useful.

また、近年ではさらなる高出力化が求められており、各種検討がなされている。 Further, in recent years, there has been a demand for higher output, and various studies have been made.

例えば特許文献1には、一般式LiNi1-x-yCo(ただし、0.10≦x≦0.35、0≦y≦0.35、0.97≦z≦1.20、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される一次粒子および前記一次粒子が凝集して構成された二次粒子からなるリチウム金属複合酸化物であって、前記リチウム金属複合酸化物の表面に、LiWO、LiWO、Liのいずれかで表されるタングステン酸リチウムを含む微粒子を有することを特徴とする非水系電解質二次電池用正極活物質が開示されている。 For example, in Patent Document 1, the general formula Li z Ni 1-xy Co x M y O 2 (where 0.10≦x≦0.35, 0≦y≦0.35, 0.97≦z≦ 1.20, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al) from primary particles and secondary particles formed by agglomeration of the primary particles A lithium metal composite oxide comprising fine particles containing lithium tungstate represented by any one of Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 and Li 6 W 2 O 9 on the surface of the lithium metal composite oxide A positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery is disclosed, which is characterized by having

特許文献1に開示された非水系電解質二次電池用正極活物質においては、リチウム金属複合酸化物粉末の表面に上記タングステン酸リチウムを含む微粒子を形成させることで、電解液との界面でリチウムの伝導パスを形成するため、活物質の反応抵抗を低減して出力特性を向上させることができるとされている。 In the positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed in Patent Document 1, by forming fine particles containing the lithium tungstate on the surface of the lithium metal composite oxide powder, lithium is formed at the interface with the electrolyte. Since it forms a conduction path, it is said that the reaction resistance of the active material can be reduced and the output characteristics can be improved.

特開2013-125732号公報JP 2013-125732 A

しかしながら、特許文献1に開示されているようにリチウム金属複合酸化物の表面にタングステン酸リチウムを配置した非水系電解質二次電池用正極活物質を非水系電解質二次電池に適用すると、タングステン酸リチウムを配置していない場合と比較して電池容量の低下がみられる場合があった。 However, as disclosed in Patent Document 1, when a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which lithium tungstate is arranged on the surface of a lithium metal composite oxide is applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium tungstate In some cases, a decrease in battery capacity was observed compared to the case where no

このため、リチウムイオン二次電池とした場合に、電池容量の優れた、タングステン酸リチウムによる被膜を備えたリチウムイオン二次電池用正極活物質が求められている。 For this reason, there is a demand for a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, which has a coating made of lithium tungstate and has an excellent battery capacity when used as a lithium ion secondary battery.

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、リチウムイオン二次電池とした場合に、電池容量の優れた、タングステン酸リチウムによる被膜を備えたリチウムイオン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-mentioned problems of the prior art, in one aspect of the present invention, a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery having a coating made of lithium tungstate, which has excellent battery capacity when used as a lithium ion secondary battery intended to provide

上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末を含むリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
前記被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末は、
一般式:LiNi1-x-yCo2+α(ただし、0<x≦0.35、0≦y≦0.35、0.95≦z≦1.30、0≦α≦0.15、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、結晶構造が層状構造であるリチウム金属複合酸化物の粒子と、
前記リチウム金属複合酸化物の粒子の表面に配置されたタングステン酸リチウムの被膜と、を有する被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を含んでおり、
前記被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウム量の、前記被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウムの全量に対する割合が0.01質量%以上0.05質量%以下であるリチウムイオン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, there is provided a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery containing a film-containing lithium metal composite oxide powder,
The film-containing lithium metal composite oxide powder is
General formula: Li z Ni 1-x-y Co x My O 2+α (where 0 < x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, 0.95 ≤ z ≤ 1.30, 0 ≤ α ≤ 0.15, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and the crystal structure is a layered lithium metal composite oxide particle;
a coating of lithium tungstate disposed on the surface of the lithium metal composite oxide particles;
The ratio of the amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the coating-containing lithium metal composite oxide particles to the total amount of lithium contained in the coating-containing lithium metal composite oxide particles is 0.01. Provided is a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery having a mass % or more and 0.05 mass % or less.

本発明の一態様によれば、リチウムイオン二次電池とした場合に、電池容量の優れた、タングステン酸リチウムによる被膜を備えたリチウムイオン二次電池用正極活物質を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery having a coating made of lithium tungstate, which has excellent battery capacity when used as a lithium ion secondary battery.

実施例、比較例において作製したコイン型電池の構成の説明図。Explanatory drawing of the structure of the coin-type battery produced in an Example and a comparative example. 実施例、比較例において作製したラミネート型電池の構成の説明図。Explanatory drawing of the structure of the lamination-type battery produced in an Example and a comparative example.

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。
[リチウムイオン二次電池用正極活物質]
以下に、本実施形態のリチウムイオン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.
[Positive active material for lithium ion secondary battery]
A configuration example of the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to the present embodiment will be described below.

本実施形態のリチウムイオン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、被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末を含む。
そして、被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末は、リチウム金属複合酸化物の粒子と、リチウム金属複合酸化物の粒子の表面に配置されたタングステン酸リチウムの被膜と、を有する被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を含んでいる。
なお、リチウム金属複合酸化物は、一般式:LiNi1-x-yCo2+α(ただし、0<x≦0.35、0≦y≦0.35、0.95≦z≦1.30、0≦α≦0.15、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、結晶構造が層状構造である。
そして、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウム量の、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウムの全量に対する割合が0.01質量%以上0.05質量%以下である。
The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as "positive electrode active material") contains a film-containing lithium metal composite oxide powder.
The coating-containing lithium metal composite oxide powder is a coating-containing lithium metal composite oxide having lithium metal composite oxide particles and a lithium tungstate coating disposed on the surfaces of the lithium metal composite oxide particles. Contains particles.
The lithium metal composite oxide has the general formula: Li z Ni 1-x-y Co x M y O 2+α (where 0 < x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, 0.95 ≤ z ≤1.30, 0≤α≤0.15, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and the crystal structure is a layered structure.
The ratio of the amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the coating-containing lithium metal composite oxide particles to the total amount of lithium contained in the coating-containing lithium metal composite oxide particles is 0.01. It is more than mass % and below 0.05 mass %.

本発明の発明者は、タングステン酸リチウムによる被膜を備えたリチウムイオン二次電池用正極活物質について、リチウムイオン二次電池に適用すると、該被膜を備えていない場合と比較して電池容量が低下する場合が生じる原因について検討した。その結果、リチウム金属複合酸化物の粒子の表面にタングステン酸リチウムの被膜を形成する際に、リチウム金属複合酸化物の粒子内部のリチウムイオンが引き抜かれる場合があり、粒子内部のリチウム量が低下することが容量低下の原因であることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors of the present invention have found that when a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery having a coating made of lithium tungstate is applied to a lithium ion secondary battery, the battery capacity decreases compared to when the coating is not provided. We investigated the cause of the occurrence of such cases. As a result, when a coating of lithium tungstate is formed on the surface of the lithium metal composite oxide particles, the lithium ions inside the particles of the lithium metal composite oxide may be extracted, and the amount of lithium inside the particles decreases. The present inventors have found that this is the cause of the decrease in capacity, and completed the present invention.

本実施形態の正極活物質は上述のように被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末を含む。なお、本実施形態の正極活物質は被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末から構成することもできる。 The positive electrode active material of this embodiment contains the film-containing lithium metal composite oxide powder as described above. The positive electrode active material of the present embodiment can also be composed of a film-containing lithium metal composite oxide powder.

そして、被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末は、母材となるリチウム金属複合酸化物の粒子と、母材の表面に配置されたタングステン酸リチウムの被膜(被覆)とを有する被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を含むことができる。なお、被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末は、複数の被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子から構成することもできる。 The film-containing lithium metal composite oxide powder is a film-containing lithium metal composite oxide having particles of lithium metal composite oxide as a base material and a film (coating) of lithium tungstate disposed on the surface of the base material. can contain particles. The film-containing lithium metal composite oxide powder can also be composed of a plurality of film-containing lithium metal composite oxide particles.

母材としては、一般式:LiNi1-x-yCo2+α(ただし、0<x≦0.35、0≦y≦0.35、0.95≦z≦1.30、0≦α≦0.15、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される、結晶構造が層状のリチウム金属複合酸化物の粒子を用いることができる。係るリチウム金属複合酸化物の粒子を用いることで、高い充放電容量を得ることができる。 As the base material, the general formula: Li z Ni 1-x-y Co x M y O 2+α (where 0 < x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, 0.95 ≤ z ≤ 1.30 , 0 ≤ α ≤ 0.15, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), a lithium metal composite oxide with a layered crystal structure Particles can be used. A high charge/discharge capacity can be obtained by using such lithium metal composite oxide particles.

なお、より高い充放電容量を得るためには、上記一般式において、x+y≦0.2、0.95≦z≦1.10とすることが好ましい。高い熱的安定性が要求される場合には、x+y>0.2とすることが好ましい。 In order to obtain a higher charge/discharge capacity, it is preferable to satisfy x+y≦0.2 and 0.95≦z≦1.10 in the above general formula. If high thermal stability is required, x+y>0.2 is preferred.

リチウム金属複合酸化物の粒子は、一次粒子と一次粒子が凝集して形成された二次粒子とから構成された形態を有することが好ましい。そして、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子は、リチウム金属複合酸化物の粒子の一次粒子の表面の一部または全部にタングステン酸リチウムの被膜を有することが好ましい。 The particles of the lithium metal composite oxide preferably have a form composed of primary particles and secondary particles formed by aggregation of the primary particles. The film-containing lithium metal composite oxide particles preferably have a lithium tungstate film on part or all of the surfaces of the primary particles of the lithium metal composite oxide particles.

一般的に、正極活物質の粒子の表面が異種化合物により完全に被覆されてしまうと、リチウムイオンの移動(インターカレーション)が大きく制限されるとも考えられる。 In general, it is considered that if the surfaces of the particles of the positive electrode active material are completely covered with a foreign compound, the movement (intercalation) of lithium ions is greatly restricted.

しかしながら、タングステン酸リチウムは、リチウムイオン伝導性が高く、リチウムイオンの移動を促す効果がある。このため、リチウム金属複合酸化物の粒子の一次粒子表面にタングステン酸リチウムを配置することで、電解質との界面でリチウムの伝導パスを形成することができる。そして、正極活物質の反応抵抗、すなわち正極抵抗を低減して電池の出力特性を向上させることができる。 However, lithium tungstate has high lithium ion conductivity and has the effect of promoting movement of lithium ions. Therefore, by arranging lithium tungstate on the surface of the primary particles of the lithium metal composite oxide particles, it is possible to form a lithium conduction path at the interface with the electrolyte. In addition, the reaction resistance of the positive electrode active material, that is, the positive electrode resistance, can be reduced to improve the output characteristics of the battery.

反応抵抗が低減されることで、電池内で損失される電圧が減少し、実際に負荷側に印加される電圧が相対的に高くなるため、高出力が得られる。また、負荷側への印加電圧が高くなることで、正極でのリチウムの挿抜が十分に行われるため、電池の充放電容量、すなわち電池容量も向上させることができる。 Since the reaction resistance is reduced, the voltage lost in the battery is reduced, and the voltage actually applied to the load side is relatively increased, resulting in high output. In addition, since the lithium is sufficiently inserted and removed from the positive electrode by increasing the voltage applied to the load side, the charge/discharge capacity of the battery, that is, the battery capacity can also be improved.

タングステン酸リチウムはLiWO、LiWO、Liなど多くの存在形態を有しており、いずれの状態のタングステン酸リチウムが被膜に含まれていても良い。 Lithium tungstate has many forms such as Li 2 WO 4 , Li 4 WO 5 and Li 6 W 2 O 9 , and any state of lithium tungstate may be contained in the film.

電解質と正極活物質との接触は、正極活物質に含まれるリチウム金属複合酸化物の一次粒子表面で起こるため、リチウム金属複合酸化物の一次粒子表面にタングステン酸リチウムが配置されていることが好ましい。ここで、一次粒子表面とは、二次粒子の外面で露出している一次粒子表面や、二次粒子外部と通じて、電解質と接触ができる部分、例えば電解質が電解液の場合、電解液が浸透可能な二次粒子の表面近傍および内部の空隙に露出している一次粒子表面、さらには単独で存在する一次粒子の表面を含むものである。また、一次粒子間の粒界であっても一次粒子の結合が不完全で電解質と接触ができる部分、例えば電解質が電解液の場合、電解液が浸透可能な状態となっていれば一次粒子表面に含まれる。 Since contact between the electrolyte and the positive electrode active material occurs on the surface of the primary particles of the lithium metal composite oxide contained in the positive electrode active material, lithium tungstate is preferably arranged on the surface of the primary particles of the lithium metal composite oxide. . Here, the primary particle surface refers to the surface of the primary particles exposed on the outer surface of the secondary particles, the portion that can contact the electrolyte through the exterior of the secondary particles, for example, when the electrolyte is an electrolyte, the electrolyte It includes primary particle surfaces exposed in the vicinity of the surface of permeable secondary particles and internal voids, as well as the surfaces of primary particles that exist alone. In addition, even if the grain boundary between the primary particles, the portion where the bonding of the primary particles is incomplete and can be in contact with the electrolyte, for example, if the electrolyte is an electrolyte, the surface of the primary particles is in a state where the electrolyte can permeate. include.

正極活物質と電解質との接触は、正極活物質に含まれるリチウム金属複合酸化物の一次粒子が凝集して形成された二次粒子の外面のみでなく、二次粒子の表面近傍および内部の一次粒子間の空隙、さらには不完全な粒界でも生じる。このため、上記一次粒子表面にもタングステン酸リチウムの被膜を配置し、リチウムイオンの移動を促すことが好ましい。このように、電解質との接触が可能なリチウム金属複合酸化物の一次粒子表面の多くにもタングステン酸リチウムの被膜を配置することで、正極活物質の反応抵抗をより一層低減させることができ、好ましい。 The contact between the positive electrode active material and the electrolyte occurs not only on the outer surface of the secondary particles formed by aggregation of the primary particles of the lithium metal composite oxide contained in the positive electrode active material, but also on the vicinity of the surface of the secondary particles and the inner primary particles. Voids between grains and even imperfect grain boundaries occur. For this reason, it is preferable to dispose a film of lithium tungstate on the surfaces of the primary particles to promote movement of lithium ions. In this way, by arranging the lithium tungstate film on most of the surfaces of the primary particles of the lithium metal composite oxide that can come into contact with the electrolyte, the reaction resistance of the positive electrode active material can be further reduced. preferable.

被膜を形成するタングステン酸リチウムの形態は特に限定されないが、例えば微粒子の状態であることが好ましい。 Although the form of the lithium tungstate forming the film is not particularly limited, it is preferably in the form of fine particles, for example.

タングステン酸リチウムは、例えば粒子径が1nm以上200nm以下の粒子であることが好ましい。これはタングステン酸リチウムの粒径を1nm以上とすることで、十分なリチウムイオン伝導性を発揮することができるからである。また、タングステン酸リチウムの粒径を200nm以下とすることで、リチウム金属複合酸化物粒子の表面に特に均一に被膜を形成でき、反応抵抗を特に抑制できるからである。 Lithium tungstate is preferably particles having a particle diameter of, for example, 1 nm or more and 200 nm or less. This is because lithium tungstate having a particle size of 1 nm or more can exhibit sufficient lithium ion conductivity. In addition, by setting the particle size of lithium tungstate to 200 nm or less, it is possible to form a particularly uniform coating on the surface of the lithium metal composite oxide particles, thereby particularly suppressing the reaction resistance.

タングステン酸リチウムが粒子の状態で存在する場合に、全ての粒子が粒子径1nm以上200nm以下の範囲に分布している必要はなく、例えばリチウム金属複合酸化物の粒子の表面に配置された粒子について、個数で50%以上が1nm以上200nm以下であることが好ましい。 When lithium tungstate exists in the form of particles, it is not necessary that all the particles are distributed in the range of particle diameters of 1 nm or more and 200 nm or less. , 50% or more in number preferably have a size of 1 nm or more and 200 nm or less.

なお、タングステン酸リチウムは、リチウム金属複合酸化物の粒子の表面の全面に配置されている必要はなく、例えば点在している状態でもよい。 Lithium tungstate does not need to be arranged on the entire surface of the lithium metal composite oxide particles, and may be in a scattered state, for example.

また、タングステン酸リチウムは、薄膜の状態でリチウム金属複合酸化物の粒子の表面に存在していても良い。リチウム金属複合酸化物の粒子表面を薄膜で被覆すると、比表面積の低下を抑制しながら、電解質との界面でリチウムの伝導パスを形成させることができ、電池容量をさらに向上させ、反応抵抗を低減するという効果が得られる。 Lithium tungstate may be present in the form of a thin film on the surfaces of the particles of the lithium metal composite oxide. By coating the surface of the lithium metal composite oxide particles with a thin film, it is possible to form a lithium conduction path at the interface with the electrolyte while suppressing the decrease in the specific surface area, further improving the battery capacity and reducing the reaction resistance. The effect of doing is obtained.

タングステン酸リチウムを薄膜の状態でリチウム金属複合酸化物の粒子の表面に配置する場合、該薄膜は膜厚が1nm以上150nm以下であることが好ましい。 When the lithium tungstate is arranged in the form of a thin film on the surface of the lithium metal composite oxide particles, the thin film preferably has a thickness of 1 nm or more and 150 nm or less.

これはタングステン酸リチウムが薄膜の状態で存在している場合、その膜の膜厚を1nm以上150nm以下とすることで、タングステン酸リチウムの薄膜が十分なリチウムイオン伝導性を発揮できるからである。 This is because when lithium tungstate exists in the form of a thin film, the lithium tungstate thin film can exhibit sufficient lithium ion conductivity by setting the thickness of the film to 1 nm or more and 150 nm or less.

タングステン酸リチウムが薄膜の状態で存在する場合でも、リチウム金属複合酸化物の粒子の表面全体に配置されている必要はなく、例えば部分的に存在するのみでも良い。また、タングステン酸リチウムの被膜全体が1nm以上150nm以下の膜厚である必要はなく、例えばタングステン酸リチウムの被膜の一部が上記膜厚であっても良い。 Even when the lithium tungstate is present in the form of a thin film, it does not need to be arranged on the entire surface of the lithium metal composite oxide particles, and may be present only partially, for example. In addition, the entire lithium tungstate coating need not have a thickness of 1 nm or more and 150 nm or less, and for example, a part of the lithium tungstate coating may have the thickness described above.

なお、タングステン酸リチウムは、複数の状態、例えば上述の微粒子の状態と、薄膜の状態とが混在していても良い。 Lithium tungstate may be in a plurality of states, for example, the fine particle state described above and the thin film state.

このようなリチウム金属複合酸化物の粒子表面におけるタングステン酸リチウムの性状は、例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(SEM)で観察することにより判断できる。 The properties of lithium tungstate on the particle surface of such a lithium metal composite oxide can be determined, for example, by observation with a field emission scanning electron microscope (SEM).

そして、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウム量の、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウムの全量に対する割合(以下、単に「未反応リチウム含有割合」とも記載する)が0.05質量%以下であることが好ましい。未反応リチウム含有割合は特に0.03質量%以下であることがより好ましい。また、未反応リチウム含有割合は0.01質量%以上であることが好ましい。 Then, the ratio of the amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the coating-containing lithium metal composite oxide particles to the total amount of lithium contained in the coating-containing lithium metal composite oxide particles (hereinafter simply (also referred to as "unreacted lithium content ratio") is preferably 0.05% by mass or less. More preferably, the content of unreacted lithium is 0.03% by mass or less. Moreover, the content of unreacted lithium is preferably 0.01% by mass or more.

本発明の発明者の検討によれば、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物は、タングステン酸リチウムの被膜を形成する際に残存した未反応のリチウム化合物に起因する。係る被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物は、水酸化リチウムと炭酸リチウムが主成分であると考えられる。 According to the study of the inventors of the present invention, the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the film-containing lithium metal composite oxide particles is an unreacted lithium compound that remains when the lithium tungstate film is formed. caused by. Lithium compounds other than lithium tungstate present on the surfaces of the film-containing lithium metal composite oxide particles are considered to be mainly composed of lithium hydroxide and lithium carbonate.

そして、未反応リチウム含有割合を所定の範囲内に制御することで、タングステン酸リチウムの被膜形成時の、リチウム金属複合酸化物粒子内部からのリチウムイオンの引き抜きに起因する電池容量低下を抑制できる。また、未反応リチウム含有割合を所定の範囲内に制御することで、例えばリチウムイオン二次電池とした場合に、電池内部でタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物と、バインダー等との反応によるガスの発生を抑制できる。 By controlling the content of unreacted lithium within a predetermined range, it is possible to suppress a decrease in battery capacity due to extraction of lithium ions from the inside of the lithium metal composite oxide particles during the formation of the lithium tungstate coating. In addition, by controlling the unreacted lithium content ratio within a predetermined range, for example, in the case of a lithium ion secondary battery, gas is generated due to the reaction between the lithium compound other than lithium tungstate and the binder inside the battery. can be suppressed.

具体的には上述のように未反応リチウム含有割合が0.01質量%以上の場合、タングステン酸リチウムの被膜を形成する際に用いた、リチウム金属複合酸化物粉末の粒子の表面に、タングステン酸リチウムを形成するために十分な余剰リチウムが存在していたことになる。このため、タングステン酸リチウムの被膜形成時の、リチウム金属複合酸化物粉末の粒子内部からのリチウムイオンの引き抜きに起因する電池容量低下を抑制できる。 Specifically, when the unreacted lithium content is 0.01% by mass or more as described above, tungstic acid Sufficient excess lithium was present to form lithium. Therefore, it is possible to suppress the decrease in battery capacity caused by the extraction of lithium ions from the inside of the particles of the lithium metal composite oxide powder during the formation of the lithium tungstate film.

また、未反応リチウム含有割合が0.05質量%以下の場合、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物の含有量が十分に抑制されていることになる。このため、リチウムイオン二次電池とした場合に、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物と、バインダー等との反応を抑制し、ガスの発生を抑制できる。 Further, when the content of unreacted lithium is 0.05% by mass or less, the content of lithium compounds other than lithium tungstate present on the surfaces of the film-containing lithium metal composite oxide particles is sufficiently suppressed. . Therefore, in the case of a lithium ion secondary battery, the reaction between the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the film-containing lithium metal composite oxide particles and the binder or the like can be suppressed, and gas generation can be suppressed. .

未反応リチウム含有割合は、中和滴定およびICP発光分光・質量分析によって分析できる。 The content of unreacted lithium can be analyzed by neutralization titration and ICP emission spectroscopy/mass spectrometry.

具体的にはまず、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を炭酸ガスでガス処理し、タングステン酸リチウム以外のリチウム化合物のうち水酸化リチウムを炭酸化する。そして、炭酸ガスによるガス処理を行った被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を純水に加えて一定時間攪拌し、ろ過したろ液に塩化バリウムを加えた後、塩酸により中和滴定を行う。塩酸により中和滴定を行うことで、第2中和点から被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウム量を特定することができる。 Specifically, first, the film-containing lithium metal composite oxide particles are gas-treated with carbon dioxide gas to carbonate lithium hydroxide among lithium compounds other than lithium tungstate. Then, the film-containing lithium metal composite oxide particles gas-treated with carbon dioxide gas are added to pure water, stirred for a certain period of time, filtered, barium chloride is added to the filtrate, and neutralization titration is performed with hydrochloric acid. By performing neutralization titration with hydrochloric acid, the amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the film-containing lithium metal composite oxide particles can be specified from the second neutralization point.

また、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウムの全量は所定の被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を酸によって溶解し、ICP発光分光・質量分析により求めることができる。 In addition, the total amount of lithium contained in the film-containing lithium metal composite oxide particles can be determined by dissolving predetermined film-containing lithium metal composite oxide particles with acid and performing ICP emission spectroscopy/mass spectrometry.

以上で述べた、中和滴定およびICP発光分光・質量分析によって得られた被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウムの量と、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウムの全量とから未反応リチウム含有割合を算出することができる。 As described above, the amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the coating-containing lithium metal composite oxide particles obtained by neutralization titration and ICP emission spectroscopy/mass spectrometry, and the coating content The unreacted lithium content can be calculated from the total amount of lithium contained in the lithium metal composite oxide particles.

以上に説明した本実施形態の正極活物質によれば、未反応リチウム含有割合が所定の範囲内に制御されている。すなわち、タングステン酸リチウムの被膜を形成する際に、リチウム金属複合酸化物の粒子内部からリチウムイオンの引き抜きが生じることを抑制できている。また、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物が抑制されている。 According to the positive electrode active material of this embodiment described above, the content of unreacted lithium is controlled within a predetermined range. That is, it is possible to suppress the extraction of lithium ions from the inside of the particles of the lithium metal composite oxide when forming the lithium tungstate film. In addition, lithium compounds other than lithium tungstate present on the surface of the film-containing lithium metal composite oxide particles are suppressed.

このため、電池容量に優れた、タングステン酸リチウムの被膜を備えた正極活物質とすることができる。さらには、リチウムイオン二次電池とした場合に、ガスの発生を抑制することができる。
[リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法]
次に、本実施形態のリチウムイオン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。
Therefore, it is possible to obtain a positive electrode active material having a lithium tungstate film and having excellent battery capacity. Furthermore, when it is used as a lithium ion secondary battery, generation of gas can be suppressed.
[Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery]
Next, a method for manufacturing the positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present embodiment (hereinafter also referred to as "method for manufacturing a positive electrode active material") will be described.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、以下の工程を有することができる。 The manufacturing method of the positive electrode active material of this embodiment can have the following steps.

リチウム金属複合酸化物粉末と、タングステン化合物と、を混合し、原料混合物を調製する混合工程。
原料混合物を熱処理する熱処理工程。
なお、リチウム金属複合酸化物粉末は、一般式:LiNi1-x-yCo2+α(ただし、0<x≦0.35、0≦y≦0.35、0.95≦z≦1.30、0≦α≦0.15、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、結晶構造が層状構造であるリチウム金属複合酸化物の粒子を含み、全溶出リチウム量が0.20質量%以上1.00質量%以下である。
A mixing step of mixing the lithium metal composite oxide powder and the tungsten compound to prepare a raw material mixture.
A heat treatment process for heat-treating the raw material mixture.
The lithium metal composite oxide powder has the general formula: Li z Ni 1-xy Co x M y O 2+α (where 0 < x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, 0.95 ≤ z ≤ 1.30, 0 ≤ α ≤ 0.15, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and the crystal structure is a layered structure The lithium metal composite oxide particles are included, and the total amount of eluted lithium is 0.20% by mass or more and 1.00% by mass or less.

以下、各工程について説明する。
(1)混合工程
混合工程では、リチウム金属複合酸化物粉末と、タングステン化合物とを混合し、原料混合物を調製することができる。
Each step will be described below.
(1) Mixing Step In the mixing step, the lithium metal composite oxide powder and the tungsten compound can be mixed to prepare a raw material mixture.

混合工程で用いる各原料について説明する。
(リチウム金属複合酸化物粉末)
リチウム金属複合酸化物粉末は、一般式:LiNi1-x-yCo2+α(ただし、0<x≦0.35、0≦y≦0.35、0.95≦z≦1.30、0≦α≦0.15、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、結晶構造が層状構造であるリチウム金属複合酸化物の粒子を含む。リチウム金属複合酸化物粉末は、複数の上記リチウム金属複合酸化物の粒子から構成することもできる。
Each raw material used in the mixing step will be described.
(lithium metal composite oxide powder)
The lithium metal composite oxide powder has a general formula: Li z Ni 1-xy Co x M y O 2+α (where 0 < x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, 0.95 ≤ z ≤ 1.30, 0 ≤ α ≤ 0.15, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al) Lithium metal having a layered crystal structure Contains composite oxide particles. The lithium metal composite oxide powder can also be composed of a plurality of particles of the lithium metal composite oxide.

なお、より高い充放電容量を得るためには、上記一般式において、x+y≦0.2、0.95≦z≦1.10とすることが好ましい。高い熱的安定性が要求される場合には、x+y>0.2とすることが好ましい。 In order to obtain a higher charge/discharge capacity, it is preferable to satisfy x+y≦0.2 and 0.95≦z≦1.10 in the above general formula. If high thermal stability is required, x+y>0.2 is preferred.

また、該リチウム金属複合酸化物粉末は、全溶出リチウム量が0.20質量%以上1.00質量%以下であることが好ましい。ここで、全溶出リチウム量とは、リチウム金属複合酸化物粉末に純水を加えて一定時間攪拌後、ろ過したろ液について中和滴定を行うことで算出されるリチウム量を意味する。具体的には、上記ろ液のpHを測定しながら塩酸を加えていくことにより出現する中和点から、溶出したリチウムの化合物状態を評価し、全溶出リチウム量を算出できる。 Further, the lithium metal composite oxide powder preferably has a total dissolved lithium amount of 0.20% by mass or more and 1.00% by mass or less. Here, the total amount of eluted lithium means the amount of lithium calculated by adding pure water to the lithium metal composite oxide powder, stirring the mixture for a certain period of time, and then performing neutralization titration on the filtered filtrate. Specifically, the compound state of eluted lithium can be evaluated from the neutralization point that appears by adding hydrochloric acid while measuring the pH of the filtrate, and the total amount of eluted lithium can be calculated.

全溶出リチウム量は、リチウム金属複合酸化物の粒子の表面に付着していた余剰リチウムのリチウム金属複合酸化物の粒子に占める割合を示しており、0.20質量%以上とすることでタングステン化合物との反応に十分な量の余剰リチウムを有しているといえる。このため、タングステン化合物と混合後、熱処理を行った場合、タングステン化合物と余剰リチウムとで十分に反応が進行し、内部のリチウムイオンの引き抜きを十分に抑制できる。ただし、全溶出リチウム量を1.00質量%よりも大きくしても、内部のリチウムイオンの引き抜きを抑制する程度に大きな違いは生じないことから、全溶出リチウム量は1.00質量%以下であることが好ましい。また、全溶出リチウム量を1.00質量%以下とすることで、得られる正極活物質が有する被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子について未反応リチウム含有割合を十分に抑制できる。このため、得られた正極活物質を用いてリチウムイオン二次電池を作製した場合に、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物と、バインダー等との反応を抑制し、ガスの発生を抑制できる。 The total amount of eluted lithium indicates the ratio of excess lithium adhering to the surface of the lithium metal composite oxide particles to the lithium metal composite oxide particles. It can be said that it has a sufficient amount of surplus lithium for the reaction with Therefore, when a heat treatment is performed after mixing with the tungsten compound, the reaction between the tungsten compound and the surplus lithium sufficiently proceeds, and extraction of internal lithium ions can be sufficiently suppressed. However, even if the total amount of eluted lithium is greater than 1.00% by mass, there is no significant difference in suppressing the extraction of internal lithium ions, so the total amount of eluted lithium is 1.00% by mass or less. Preferably. Further, by setting the total amount of eluted lithium to 1.00% by mass or less, it is possible to sufficiently suppress the unreacted lithium content in the film-containing lithium metal composite oxide particles of the obtained positive electrode active material. Therefore, when a lithium ion secondary battery is produced using the obtained positive electrode active material, the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the film-containing lithium metal composite oxide particles reacts with the binder and the like. can be suppressed, and the generation of gas can be suppressed.

リチウム金属複合酸化物粉末は、リチウム金属複合酸化物の前駆体となる金属複合水酸化物もしくは金属複合酸化物と、リチウム化合物との混合物を焼成することで得ることができる。係る混合物を焼成する際の温度は組成等に応じて選択することができ、特に限定されないが、例えば700℃よりも高く800℃未満であることが好ましい。焼成時の雰囲気は酸化性雰囲気とすることが好ましい。酸化性雰囲気としては、酸素含有気体雰囲気を好ましく用いることができ、例えば酸素濃度が18vol%以上100vol%以下の雰囲気とすることがより好ましい。 A lithium metal composite oxide powder can be obtained by firing a mixture of a lithium compound and a metal composite hydroxide or metal composite oxide, which is a precursor of the lithium metal composite oxide. The temperature at which the mixture is fired can be selected according to the composition and the like, and is not particularly limited, but is preferably higher than 700°C and lower than 800°C. The atmosphere during firing is preferably an oxidizing atmosphere. As the oxidizing atmosphere, an oxygen-containing gas atmosphere can be preferably used, and for example, an atmosphere with an oxygen concentration of 18 vol % or more and 100 vol % or less is more preferable.

なお、金属複合酸化物は、例えばNi1-x-yCo1+βで表される。また、金属複合水酸化物は、例えばNi1-x-yCo(OH)2+γで表される。式中のx、y、元素Mは、上述のリチウム金属複合酸化物の場合と同様であるため、ここでは記載を省略する。なお、βは0≦β≦0.15、γは0≦γ≦0.15を満たしていることが好ましい。 The metal composite oxide is represented by, for example, Ni 1-xy Co x M y O 1+β . Also, the metal composite hydroxide is represented by, for example, Ni 1-xy Co x M y (OH) 2+γ . Since x, y, and the element M in the formula are the same as in the case of the lithium metal composite oxide described above, their description is omitted here. Note that β preferably satisfies 0≦β≦0.15 and γ satisfies 0≦γ≦0.15.

金属複合水酸化物は晶析法等により調製でき、金属複合酸化物は例えば金属複合水酸化物を焙焼すること等により調製できる。 The metal composite hydroxide can be prepared by a crystallization method or the like, and the metal composite oxide can be prepared, for example, by roasting the metal composite hydroxide.

本実施形態の正極活物質の製造方法は、混合工程の前に、必要に応じて上述の金属複合水酸化物もしくは金属複合酸化物と、リチウム化合物との混合物を焼成することで、リチウム金属複合酸化物粉末を調製するリチウム金属複合酸化物粉末調製工程を有することもできる。 In the method for producing a positive electrode active material of the present embodiment, before the mixing step, if necessary, the mixture of the metal composite hydroxide or metal composite oxide and the lithium compound is baked to obtain a lithium metal composite It can also have a lithium metal composite oxide powder preparation step of preparing an oxide powder.

そして、リチウム金属複合酸化物粉末が含有するリチウム金属複合酸化物の粒子の表面に余剰リチウムが過度に含まれている場合、例えばリチウム金属複合酸化物粉末を水洗する水洗工程を行ってから、混合工程に供することもできる。水洗工程では、例えばリチウム金属複合酸化物粉末と水とを混合してスラリー化することで水洗できる。水洗を行った後は、固液分離することで、得られるリチウム金属複合酸化物粉末(ケーキ)の水分量を調整できる。ケーキや後述する原料混合物の水分量は一般的な水分計により測定を行うことができる。
(タングステン化合物)
タングステン化合物は、リチウム金属複合酸化物の二次粒子内部の一次粒子表面まで浸透させるため、原料混合物に含有される水分に溶解する水溶性であることが好ましい。ただし、タングステン化合物は、常温では、水に溶解させることが困難であっても、熱処理時の加温で水に溶解する化合物であればよい。さらに、原料混合物中の水分は含有されるリチウムによってアルカリ性となるため、アルカリ性において溶解可能な化合物であってもよい。
Then, if the surface of the lithium metal composite oxide particles contained in the lithium metal composite oxide powder contains excessive lithium, for example, after performing a water washing step of washing the lithium metal composite oxide powder with water, mixing It can also be used for the process. In the water washing step, for example, the lithium metal composite oxide powder and water are mixed to form a slurry, whereby water washing can be performed. After washing with water, the water content of the resulting lithium metal composite oxide powder (cake) can be adjusted by solid-liquid separation. The moisture content of the cake and the raw material mixture to be described later can be measured with a general moisture meter.
(tungsten compound)
The tungsten compound is preferably water-soluble and dissolves in water contained in the raw material mixture, in order to allow the tungsten compound to permeate to the surface of the primary particles inside the secondary particles of the lithium metal composite oxide. However, even if the tungsten compound is difficult to dissolve in water at room temperature, any compound that dissolves in water upon heating during heat treatment may be used. Furthermore, since the water in the raw material mixture becomes alkaline due to the contained lithium, it may be a compound that is soluble in alkali.

タングステン化合物の状態は特に限定されず、例えば固体の状態でもよく、水溶液の状態であっても良い。 The state of the tungsten compound is not particularly limited, and may be, for example, a solid state or an aqueous solution state.

上述のようにタングステン化合物は、水に溶解可能であれば限定されるものではないが、酸化タングステン、タングステン酸リチウム、タングステン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウムから選択された1種類以上が好ましい。特に、不純物混入の可能性が低い酸化タングステン、タングステン酸リチウム、タングステン酸アンモニウムから選択された1種類以上がより好ましく、酸化タングステン、タングステン酸リチウムから選択された1種類以上がさらに好ましい。 As described above, the tungsten compound is not limited as long as it is soluble in water, but preferably one or more selected from tungsten oxide, lithium tungstate, ammonium tungstate, and sodium tungstate. In particular, one or more selected from tungsten oxide, lithium tungstate, and ammonium tungstate, which are less likely to be contaminated with impurities, is more preferable, and one or more selected from tungsten oxide and lithium tungstate is even more preferable.

そして、上述のようにリチウム金属複合酸化物粉末と、タングステン化合物とを混合することで原料混合物を調製できる。 Then, the raw material mixture can be prepared by mixing the lithium metal composite oxide powder and the tungsten compound as described above.

原料混合物におけるリチウム金属複合酸化物粉末に対する水分の含有割合は2質量%以上であることが好ましい。水分の含有割合を上記範囲とすることで、リチウム金属複合酸化物粉末が含有するリチウム金属複合酸化物の二次粒子の外部と通じている一次粒子間の空隙や不完全な粒界まで水分とともにタングステン化合物中のタングステンを浸透させることができる。このため、一次粒子表面に十分な量のタングステンを分散させることができるからである。ただし、過度に水分が多いと後工程の熱処理の効率が低下するため、水分の量は20質量%以下とすることが好ましい。原料混合物におけるリチウム金属複合酸化物粉末に対する水分の含有割合は、3質量%以上15質量%以下とすることがより好ましく、3質量%以上10質量%以下とすることがさらに好ましい。 The content of water in the raw material mixture with respect to the lithium metal composite oxide powder is preferably 2% by mass or more. By setting the water content in the above range, voids between primary particles communicating with the outside of the secondary particles of the lithium metal composite oxide contained in the lithium metal composite oxide powder and imperfect grain boundaries are filled with water. The tungsten in the tungsten compound can be infiltrated. Therefore, it is possible to disperse a sufficient amount of tungsten on the surfaces of the primary particles. However, if the water content is excessively high, the heat treatment efficiency in the post-process is lowered, so the water content is preferably 20% by mass or less. The content of water in the raw material mixture with respect to the lithium metal composite oxide powder is more preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or more and 10% by mass or less.

原料混合物の水分の含有割合を上記範囲とすることで、水分中に溶出したリチウム分によりpHが上昇して、過剰なリチウムの溶出を抑制する効果を示す。なお、リチウム金属複合酸化物粉末におけるCoおよびMのモル比は、正極活物質まで維持される。 By setting the content of water in the raw material mixture within the above range, the pH rises due to the amount of lithium eluted in the water, thereby exhibiting the effect of suppressing excessive elution of lithium. The molar ratio of Co and M in the lithium metal composite oxide powder is maintained up to the positive electrode active material.

原料混合物の水分の含有割合は、既述のようにリチウムニッケル複合酸化物粉末を水洗した際に得られるケーキの水分量により調整することができる。また、例えば原料混合物に水分を添加等することで調整することもできる。 The moisture content of the raw material mixture can be adjusted by adjusting the moisture content of the cake obtained when the lithium-nickel composite oxide powder is washed with water, as described above. Moreover, it can also be adjusted by, for example, adding water to the raw material mixture.

なお、リチウム金属複合酸化物粉末を既述の水洗工程等により水分を含むケーキとしてから添加する場合、混合工程で得られる原料混合物中のW(タングステン)に対するケーキの水分に含まれるLi(リチウム)のモル比は、1.5以上3.0未満とすることが好ましい。これは、原料混合物中のWに対するケーキの水分に含まれるLiモル比を1.5以上とすることで、タングステン化合物との反応に十分な量のリチウムを供給ことができ、また3.0未満とすることで、熱処理後にWと反応しなかった余剰のリチウムの量を抑制できるからである。なお、添加するタングステン化合物の量によっては、原料混合物中のWに対するケーキの水分に含まれるLiのモル比が1.5未満になる場合があるが、この場合はリチウム化合物を添加して不足分を補えばよい。添加するリチウム化合物としては水酸化リチウムなどの水溶性のリチウム化合物が好ましい。ケーキの水分に含まれるLiのモル数は、例えば既述の水洗工程で固液分離した際に得られるろ液中のLi濃度とケーキの水分率から求めることができる。ろ液中のリチウム濃度は塩酸による中和滴定によって求めることができる。 In the case where the lithium metal composite oxide powder is added after being added as a cake containing water by the above-described water washing step, Li (lithium) contained in the water content of the cake relative to W (tungsten) in the raw material mixture obtained in the mixing step is preferably 1.5 or more and less than 3.0. This is because by setting the molar ratio of Li contained in the moisture of the cake to W in the raw material mixture to be 1.5 or more, a sufficient amount of lithium can be supplied for the reaction with the tungsten compound, and less than 3.0 This is because the amount of surplus lithium that has not reacted with W after the heat treatment can be suppressed. Depending on the amount of the tungsten compound to be added, the molar ratio of Li contained in the moisture of the cake to W in the raw material mixture may be less than 1.5. should be supplemented. As the lithium compound to be added, a water-soluble lithium compound such as lithium hydroxide is preferable. The number of moles of Li contained in the water content of the cake can be obtained, for example, from the Li concentration in the filtrate obtained when solid-liquid separation is performed in the above-described water washing step and the water content of the cake. The lithium concentration in the filtrate can be determined by neutralization titration with hydrochloric acid.

さらに、この原料混合物中に含まれるタングステン量を、リチウム金属複合酸化物粉末に含まれるNi、CoおよびMの原子数の合計に対して、3.0原子%以下とすることが好ましく、0.05原子%以上2.0原子%以下とすることがより好ましい。これにより、正極活物質中におけるタングステン酸リチウムに含まれるタングステン量をより好ましい範囲とすることができ、正極活物質の高い充放電容量と出力特性をさらに両立することができる。
(2)熱処理工程
熱処理工程は、作製した原料混合物を熱処理する工程である。
Furthermore, the amount of tungsten contained in the raw material mixture is preferably 3.0 atomic % or less, and 0.0 atomic % or less, relative to the total number of atoms of Ni, Co and M contained in the lithium metal composite oxide powder. It is more preferable to make it 05 atomic % or more and 2.0 atomic % or less. As a result, the amount of tungsten contained in the lithium tungstate in the positive electrode active material can be set within a more preferable range, and both high charge/discharge capacity and output characteristics of the positive electrode active material can be achieved.
(2) Heat Treatment Step The heat treatment step is a step of heat-treating the prepared raw material mixture.

これにより、原料混合物の水分に含まれるリチウムとタングステンからタングステン酸リチウムがリチウム金属複合酸化物の粒子表面に形成され、正極活物質が得られる。 As a result, lithium tungstate is formed on the surface of the lithium metal composite oxide particles from the lithium and tungsten contained in the water content of the raw material mixture, and a positive electrode active material is obtained.

熱処理工程における熱処理条件は、タングステン酸リチウムが形成されるように選択されればよく、特に限定されない。ただし、正極活物質として用いたときの電気特性の劣化を防止するため、雰囲気中の水分や炭酸との反応を避け、酸素雰囲気や、脱炭酸を行った空気雰囲気などのような酸化性雰囲気、あるいは真空雰囲気中で行うことが好ましい。 The heat treatment conditions in the heat treatment step are not particularly limited as long as they are selected so that lithium tungstate is formed. However, in order to prevent deterioration of electrical properties when used as a positive electrode active material, the reaction with moisture and carbonic acid in the atmosphere should be avoided, and an oxidizing atmosphere such as an oxygen atmosphere or a decarboxylated air atmosphere, Alternatively, it is preferable to carry out in a vacuum atmosphere.

熱処理工程における熱処理温度も特に限定されないが、熱処理温度は例えば100℃以上600℃以下とすることが好ましい。 The heat treatment temperature in the heat treatment step is also not particularly limited, but the heat treatment temperature is preferably 100° C. or higher and 600° C. or lower, for example.

これは熱処理温度を100℃以上とすることで原料混合物に含まれていた水分を十分に蒸発させ、タングステン酸リチウムの生成反応を十分に進行させることができるからである。一方熱処理温度が600℃を超えると、リチウム金属複合酸化物の一次粒子が焼結を起こしたり、一部のタングステンがリチウム金属複合酸化物に固溶する恐れもあるため、600℃以下とすることが好ましい。 This is because by setting the heat treatment temperature to 100° C. or higher, the moisture contained in the raw material mixture can be sufficiently evaporated, and the lithium tungstate production reaction can be sufficiently advanced. On the other hand, if the heat treatment temperature exceeds 600°C, the primary particles of the lithium metal composite oxide may be sintered, and some tungsten may dissolve in the lithium metal composite oxide, so it should be 600°C or less. is preferred.

また、熱処理工程における熱処理時間についても特に限定されないが、例えば3時間以上20時間以下であることが好ましく、5時間以上15時間以下であることがより好ましい。
[リチウムイオン二次電池]
次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池の一構成例について説明する。
The heat treatment time in the heat treatment step is also not particularly limited, but is preferably 3 hours or more and 20 hours or less, more preferably 5 hours or more and 15 hours or less.
[Lithium ion secondary battery]
Next, one structural example of the lithium ion secondary battery of this embodiment will be described.

本実施形態のリチウムイオン二次電池(以下、「二次電池」とも記載する。)は、既述の正極活物質を含む正極を有することができる。 The lithium ion secondary battery (hereinafter also referred to as "secondary battery") of the present embodiment can have a positive electrode containing the positive electrode active material described above.

以下、本実施形態の二次電池の一構成例について、構成要素ごとにそれぞれ説明する。本実施形態の二次電池は、例えば正極、負極及び非水系電解質を含み、一般のリチウムイオン二次電池と同様の構成要素から構成される。なお、以下で説明する実施形態は例示に過ぎず、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、下記実施形態をはじめとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。また、本実施形態のリチウムイオン二次電池は、その用途を特に限定するものではない。
(1)正極
本実施形態の二次電池が有する正極は、既述の正極活物質を含むことができる。
Hereinafter, one configuration example of the secondary battery of the present embodiment will be described for each component. The secondary battery of this embodiment includes, for example, a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and is composed of components similar to those of a general lithium ion secondary battery. It should be noted that the embodiments described below are merely examples, and the lithium ion secondary battery of the present embodiment is implemented in a form in which various changes and improvements are made based on the knowledge of those skilled in the art, including the following embodiments. can do. Moreover, the lithium-ion secondary battery of this embodiment is not particularly limited in its application.
(1) Positive Electrode The positive electrode included in the secondary battery of the present embodiment can contain the positive electrode active material described above.

以下に正極の製造方法の一例を説明する。まず、既述の正極活物質(粉末状)、導電材および結着剤(バインダー)を混合して正極合材とし、さらに必要に応じて活性炭や、粘度調整などの目的の溶剤を添加し、これを混練して正極合材ペーストを作製することができる。 An example of the method for producing the positive electrode will be described below. First, the above-described positive electrode active material (powder), conductive material and binder are mixed to form a positive electrode mixture. By kneading this, a positive electrode mixture paste can be produced.

正極合材中のそれぞれの材料の混合比は、リチウムイオン二次電池の性能を決定する要素となるため、用途に応じて調整することができる。材料の混合比は、公知のリチウムイオン二次電池の正極と同様とすることができ、例えば、溶剤を除いた正極合材の固形分の全質量を100質量%とした場合、正極活物質を60質量%以上95質量%以下、導電材を1質量%以上20質量%以下、結着剤を1質量%以上20質量%以下の割合で含有することができる。 Since the mixing ratio of each material in the positive electrode mixture is a factor that determines the performance of the lithium ion secondary battery, it can be adjusted according to the application. The mixture ratio of the materials can be the same as that of the positive electrode of a known lithium ion secondary battery. It can contain 60% by mass or more and 95% by mass or less, 1% by mass or more and 20% by mass or less of the conductive material, and 1% by mass or more and 20% by mass or less of the binder.

得られた正極合材ペーストを、例えば、アルミニウム箔製の集電体の表面に塗布し、乾燥して溶剤を飛散させ、シート状の正極が作製される。必要に応じ、電極密度を高めるべくロールプレス等により加圧することもある。このようにして得られたシート状の正極は、目的とする電池に応じて適当な大きさに裁断等し、電池の作製に供することができる。 The obtained positive electrode mixture paste is applied, for example, to the surface of a current collector made of aluminum foil, dried to scatter the solvent, and a sheet-like positive electrode is produced. If necessary, pressure may be applied by a roll press or the like in order to increase the electrode density. The sheet-shaped positive electrode thus obtained can be cut into a size suitable for the intended battery, and used for the manufacture of the battery.

導電材としては、例えば、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛および膨張黒鉛など)や、アセチレンブラックやケッチェンブラック(登録商標)等から選択された1種以上のカーボンブラック系材料などを用いることができる。 As the conductive material, for example, graphite (natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, etc.), one or more carbon black-based materials selected from acetylene black, Ketjenblack (registered trademark), etc. can be used. .

結着剤(バインダー)としては、活物質粒子をつなぎ止める役割を果たすもので、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、スチレンブタジエン、セルロース系樹脂および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 binding agent (binder) plays a role of binding the active material particles, and examples thereof include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), fluororubber, ethylene propylene diene rubber, styrene butadiene, and cellulose. One or more selected from resins, polyacrylic acid, and the like can be used.

必要に応じ、正極活物質、導電材および活性炭を分散させて、結着剤を溶解する溶剤を正極合材に添加することができる。溶剤としては、具体的には、N-メチル-2-ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。また、正極合材には、電気二重層容量を増加させるために、活性炭を添加することもできる。 If necessary, a solvent for dispersing the positive electrode active material, the conductive material and the activated carbon and dissolving the binder can be added to the positive electrode mixture. As the solvent, specifically, an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used. Activated carbon can also be added to the positive electrode mixture in order to increase the electric double layer capacity.

正極の作製方法は、上述した例示のものに限られることなく、他の方法によってもよい。例えば正極合材をプレス成形した後、真空雰囲気下で乾燥することで製造することもできる。
(2)負極
負極は、金属リチウム、リチウム合金等を用いることができる。また、負極は、リチウムイオンを吸蔵・脱離できる負極活物質に結着剤を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状にした負極合材を、銅等の金属箔集電体の表面に塗布、乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成したものを用いてもよい。
The method for producing the positive electrode is not limited to the above-described examples, and other methods may be used. For example, it can be produced by press-molding a positive electrode mixture and then drying it in a vacuum atmosphere.
(2) Negative Electrode Metallic lithium, lithium alloys, or the like can be used for the negative electrode. In addition, the negative electrode is prepared by mixing a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions with a binder, adding an appropriate solvent to make a paste, and applying the negative electrode mixture to the surface of a metal foil current collector such as copper. It may be applied, dried, and compressed to increase the electrode density as necessary.

負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛およびフェノール樹脂など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を用いることができる。この場合、負極結着剤としては、正極同様、PVDFなどの含フッ素樹脂を用いることができ、これらの活物質および結着剤を分散させる溶剤としては、N-メチル-2-ピロリドンなどの有機溶剤を用いることができる。
(3)セパレータ
正極と負極との間には、必要に応じてセパレータを挟み込んで配置することができる。セパレータは、正極と負極とを分離し、電解質を保持するものであり、公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどの薄い膜で、微少な孔を多数有する膜を用いることができる。
(4)非水系電解質
非水系電解質としては、例えば非水系電解液を用いることができる。
As the negative electrode active material, for example, natural graphite, artificial graphite, sintered organic compounds such as phenol resin, and powdery carbon substances such as coke can be used. In this case, a fluorine-containing resin such as PVDF can be used as the binder for the negative electrode in the same manner as the binder for the positive electrode. Solvents can be used.
(3) Separator Between the positive electrode and the negative electrode, a separator can be interposed and arranged as necessary. The separator separates the positive electrode from the negative electrode and holds the electrolyte, and a known one can be used. For example, a thin film such as polyethylene or polypropylene having a large number of fine pores can be used. can.
(4) Non-aqueous electrolyte As the non-aqueous electrolyte, for example, a non-aqueous electrolytic solution can be used.

非水系電解液としては、例えば支持塩としてのリチウム塩を有機溶媒に溶解したものを用いることができる。また、非水系電解液として、イオン液体にリチウム塩が溶解したものを用いてもよい。なお、イオン液体とは、リチウムイオン以外のカチオンおよびアニオンから構成され、常温でも液体状の塩をいう。 As the non-aqueous electrolytic solution, for example, a solution obtained by dissolving a lithium salt as a supporting salt in an organic solvent can be used. Further, as the non-aqueous electrolytic solution, an ionic liquid in which a lithium salt is dissolved may be used. The ionic liquid is a salt that is composed of cations and anions other than lithium ions and that is liquid even at room temperature.

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および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や、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および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および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、ブタンスルトンなどの硫黄化合物、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのリン化合物等から選ばれる1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いることもできる。 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; and ether compounds such as dimethoxyethane, sulfur compounds such as ethyl methyl sulfone and butane sultone, and phosphorus compounds such as triethyl phosphate and trioctyl phosphate. can also be used.

支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiN(CFSO、およびそれらの複合塩等から選択された1種以上を用いることができる。さらに、非水系電解液は、ラジカル捕捉剤、界面活性剤および難燃剤などを含んでいてもよい。 As the supporting electrolyte, one or more selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , their composite salts, and the like can be used. Furthermore, the non-aqueous electrolytic solution may contain radical scavengers, surfactants, flame retardants, and the like.

また、非水系電解質としては、固体電解質を用いてもよい。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。 A solid electrolyte may be used as the non-aqueous electrolyte. Solid electrolytes have the property of withstanding high voltages. Solid electrolytes include inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes.

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。 Examples of inorganic solid electrolytes include oxide-based solid electrolytes and sulfide-based solid electrolytes.

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。 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.

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。 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.

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。 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.

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。
(二次電池の形状、構成)
以上のように説明してきた本実施形態のリチウムイオン二次電池は、円筒形や積層形など、種々の形状にすることができる。いずれの形状を採る場合であっても、本実施形態の二次電池が非水系電解質として非水系電解液を用いる場合であれば、正極および負極を、セパレータを介して積層させて電極体とし、得られた電極体に、非水系電解液を含浸させ、正極集電体と外部に通ずる正極端子との間、および、負極集電体と外部に通ずる負極端子との間を、集電用リードなどを用いて接続し、電池ケースに密閉した構造とすることができる。
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).
(Shape and configuration of secondary battery)
The lithium-ion secondary battery of this embodiment described above can have various shapes such as a cylindrical shape and a laminated shape. Regardless of which shape is adopted, if the secondary battery of the present embodiment uses a non-aqueous electrolyte as a non-aqueous electrolyte, the positive electrode and the negative electrode are laminated with a separator interposed to form an electrode body, The obtained electrode body is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution, and a current collecting lead is formed between the positive electrode current collector and the positive electrode terminal connected to the outside, and between the negative electrode current collector and the negative electrode terminal connected to the outside. etc., and sealed in the battery case.

なお、既述の様に本実施形態の二次電池は非水系電解質として非水系電解液を用いた形態に限定されるものではなく、例えば固体の非水系電解質を用いた二次電池、すなわち全固体電池とすることもできる。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。 As described above, the secondary battery of the present embodiment is not limited to the form using a non-aqueous electrolyte as a non-aqueous electrolyte. For example, a secondary battery using a solid non-aqueous electrolyte, that is, a It can also be a solid state battery. In the case of an all-solid-state battery, the configuration other than the positive electrode active material can be changed as necessary.

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、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、電池容量に優れたリチウムイオン二次電池とすることができる。さらに、ガスの発生を抑制したリチウムイオン二次電池とすることができる。 The lithium-ion secondary battery of this embodiment includes a positive electrode using the positive electrode active material described above as a positive electrode material. Therefore, a lithium-ion secondary battery having excellent battery capacity can be obtained. Furthermore, a lithium ion secondary battery in which gas generation is suppressed can be obtained.

また、係る正極活物質はタングステン酸リチウムによる被膜を備えているため、反応抵抗が低く、出力特性に優れたリチウムイオン二次電池とすることができる。 In addition, since the positive electrode active material includes a film made of lithium tungstate, a lithium ion secondary battery with low reaction resistance and 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。
(評価方法)
まず、以下の実施例、比較例での評価方法について説明する。
(1)リチウム金属複合酸化物粉末の全溶出リチウム量
リチウム金属複合酸化物粉末の全溶出リチウム量は、中和滴定法の一つであるWarder法により評価した。評価結果から、水酸化リチウム(LiOH)と炭酸リチウム(LiCO)量を算出し、これらのリチウム量の和を余剰リチウム量とした。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(Evaluation method)
First, evaluation methods in the following examples and comparative examples will be described.
(1) Total eluted lithium amount of lithium metal composite oxide powder The total eluted lithium amount of the lithium metal composite oxide powder was evaluated by the Warder method, which is one of the neutralization titration methods. From the evaluation results, the amounts of lithium hydroxide (LiOH) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) were calculated, and the sum of these lithium amounts was defined as the surplus lithium amount.

具体的には、以下の各実施例、比較例で混合工程に供するために調製したリチウム金属複合酸化物粉末に純水を加えて攪拌後、ろ過したろ液のpHを測定しながら塩酸を加えていくことにより出現する中和点から溶出するリチウムの化合物状態を評価して算出した。 Specifically, pure water was added to the lithium metal composite oxide powder prepared for the mixing step in each of the following examples and comparative examples, and after stirring, hydrochloric acid was added while measuring the pH of the filtered filtrate. It was calculated by evaluating the compound state of lithium eluted from the neutralization point that appears as the temperature increases.

なお、上述の滴定は第2中和点まで測定した。第2中和点までに塩酸で中和されたアルカリ分を、水酸化リチウム(LiOH)および炭酸リチウム(LiCO)に由来するリチウム量として、第2中和点までに滴下した塩酸の量、及び塩酸の濃度から、ろ液内のリチウム量を算出した。 Note that the above titration was measured up to the second neutralization point. The alkali content neutralized with hydrochloric acid up to the second neutralization point is regarded as the amount of lithium derived from lithium hydroxide (LiOH) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), and the amount of hydrochloric acid added dropwise up to the second neutralization point. The amount of lithium in the filtrate was calculated from the amount and the concentration of hydrochloric acid.

そして、ろ液を調製する際に用いたリチウム金属複合酸化物粉末の試料の量で、算出したろ液内のリチウム量を割り、単位を質量%に換算してリチウム金属複合酸化物粉末の全溶出リチウム量を求めた。
(2)未反応リチウム含有割合
被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の未反応リチウム含有量は中和滴定により評価した。
Then, the calculated amount of lithium in the filtrate is divided by the amount of the sample of the lithium metal composite oxide powder used in preparing the filtrate, and the unit is converted to % by mass to obtain the total amount of the lithium metal composite oxide powder. The amount of eluted lithium was determined.
(2) Unreacted Lithium Content Ratio The unreacted lithium content of the film-containing lithium metal composite oxide particles was evaluated by neutralization titration.

具体的にはまず、得られた正極活物質である被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子(粉末)を炭酸ガスでガス処理し、未反応リチウム化合物、すなわちタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物のうち水酸化リチウムを炭酸化する。 Specifically, first, the obtained film-containing lithium metal composite oxide particles (powder), which is the positive electrode active material, is gas-treated with carbon dioxide gas, and unreacted lithium compounds, that is, lithium compounds other than lithium tungstate, are hydroxylated. Carbonates lithium.

炭酸ガスによるガス処理を行った被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子15gを、純水75mLに加えて15分間攪拌し、ろ過したろ液に対して5wt%の塩化バリウム水溶液を5mLを加えた後、塩酸により中和滴定を行った。 15 g of the film-containing lithium metal composite oxide particles that have been gas-treated with carbon dioxide gas are added to 75 mL of pure water and stirred for 15 minutes. Neutralization titration was performed with hydrochloric acid.

塩酸により中和滴定を行うことで、第2中和点から被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在する未反応リチウム化合物に含有されるリチウムの量、すなわちタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウムの量を評価した。 By performing neutralization titration with hydrochloric acid, the amount of lithium contained in the unreacted lithium compound existing on the surface of the coating-containing lithium metal composite oxide particles from the second neutralization point, that is, the amount of lithium compounds other than lithium tungstate The amount of lithium contained was evaluated.

また、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれる全リチウム量は被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を酸によって溶解し、ICP発光分光・質量分析により求めた。 Further, the total amount of lithium contained in the film-containing lithium metal composite oxide particles was determined by dissolving the film-containing lithium metal composite oxide particles with an acid and performing ICP emission spectroscopy/mass spectrometry.

上述の中和滴定およびICP発光分光・質量分析によって得られた被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウムの量と、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれる全リチウム量とから未反応リチウム含有割合を算出した。 The amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the film-containing lithium metal composite oxide particles obtained by the above neutralization titration and ICP emission spectroscopy/mass spectrometry, and the film-containing lithium metal composite The unreacted lithium content ratio was calculated from the total amount of lithium contained in the oxide particles.

なお、以下の実施例、比較例では、正極活物質には目的成分以外の添加物等を特に添加していないことから、正極活物質は被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子からなる、被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末により構成されている。このため、得られた正極活物質について上記評価を行っている。
(3)放電容量
以下の各実施例、比較例で得られた正極活物質の評価には、図1に示す2032型コイン型電池10(以下、「コイン型電池」と記載する。)を使用した。図1では、コイン型電池の斜視図と、断面図とを示している。
In the following examples and comparative examples, since no additive other than the target component was added to the positive electrode active material, the positive electrode active material was made of film-containing lithium metal composite oxide particles. It is composed of metal composite oxide powder. Therefore, the positive electrode active material thus obtained is evaluated as described above.
(3) Discharge capacity A 2032-type coin-type battery 10 (hereinafter referred to as "coin-type battery") shown in Fig. 1 was used to evaluate the positive electrode active materials obtained in the following examples and comparative examples. bottom. FIG. 1 shows a perspective view and a cross-sectional view of a coin-type battery.

図1に示すように、コイン型電池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。 As shown in FIG. 1, the coin-type 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11aと、この正極缶11aの開口部に配置される負極缶11bとを有している。そして、負極缶11bを正極缶11aの開口部に配置すると、負極缶11bと正極缶11a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 hollow positive electrode can 11a with one end open, and a negative electrode can 11b arranged in the opening of the positive electrode can 11a. When the negative electrode can 11b is arranged in the opening of the positive electrode can 11a, a space for accommodating the electrode 12 is formed between the negative electrode can 11b and the positive electrode can 11a.

電極12は、正極12a、セパレータ12cおよび負極12bとからなり、この順で並ぶように積層されており、正極12aが正極缶11aの内面に集電体13を介して接触し、負極12bが負極缶11bの内面に集電体13を介して接触するようにケース11に収容されている。正極12aとセパレータ12cとの間にも集電体13が配置されている。 The electrode 12 consists of a positive electrode 12a, a separator 12c and a negative electrode 12b, which are stacked in this order. It is housed in the case 11 so as to come into contact with the inner surface of the can 11b through the current collector 13. As shown in FIG. A current collector 13 is also arranged between the positive electrode 12a and the separator 12c.

なお、ケース11はガスケット11cを備えており、このガスケット11cによって、正極缶11aと負極缶11bとの間が非接触の状態を維持するように相対的な移動が制約されている。また、ガスケット11cは、正極缶11aと負極缶11b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 11c, which restricts relative movement between the positive electrode can 11a and the negative electrode can 11b so as to maintain a non-contact state. The gasket 11c also has the function of sealing the gap between the positive electrode can 11a and the negative electrode can 11b to seal the inside of the case 11 from the outside in an air-tight and liquid-tight manner.

図1に示すコイン型電池10は、以下のようにして製作した。 The coin-type battery 10 shown in FIG. 1 was manufactured as follows.

まず、正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂7.5mgを混合し、得られた正極合材を100MPaの圧力で直径11mm、厚さ100μmにプレス成形して、正極12aを作製した。作製した正極12aを真空乾燥機中120℃で12時間乾燥した。 First, 52.5 mg of the positive electrode active material, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene (PTFE) resin were mixed, and the resulting positive electrode mixture was press molded at a pressure of 100 MPa to have a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm. Thus, the positive electrode 12a was produced. The produced positive electrode 12a was dried in a vacuum dryer at 120° C. for 12 hours.

この正極12aと、負極12b、セパレータ12cおよび電解液とを用いて、上述したコイン型電池10を、露点が-80℃に管理されたAr雰囲気のグローブボックス内で作製した。 Using the positive electrode 12a, the negative electrode 12b, the separator 12c, and the electrolytic solution, the above-described coin-type battery 10 was produced in an Ar atmosphere glove box in which the dew point was controlled at -80°C.

なお、負極12bには、直径17mm、厚さ1mmのリチウム(Li)金属を用いた。セパレータ12cには膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用いた。 A lithium (Li) metal having a diameter of 17 mm and a thickness of 1 mm was used for the negative electrode 12b. A polyethylene porous film having a film thickness of 25 μm was used for the separator 12c.

電解質としては電解液を用い、電解液には1MのLiClOを支持電解質(支持塩)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)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用いた。 An electrolytic solution is used as the electrolyte, and the electrolytic solution is an equal volume mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) with 1 M LiClO 4 as a supporting electrolyte (supporting salt) (manufactured by Toyama Pharmaceutical Co., Ltd.). Using.

製造したコイン型電池10の性能を示す放電容量(初期放電容量)は、以下のように評価した。 The discharge capacity (initial discharge capacity) indicating the performance of the manufactured coin-type battery 10 was evaluated as follows.

図1に示すコイン型電池10を作製してから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4.3Vまで充電した。そして、1時間の休止後、カットオフ電圧3.0Vまで放電したときの容量を放電容量とした。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。
(4)ガス発生評価
得られた正極活物質を用いて、図2に示したラミネート型電池20を作製した。なお、図2ではラミネート型電池20内の構造が分かるように透視図となっている。
After the coin-type battery 10 shown in FIG. 1 was produced and allowed to stand for about 24 hours, and after the open circuit voltage OCV (open circuit voltage) was stabilized, the current density to the positive electrode was set to 0.1 mA/cm 2 and the cutoff voltage was 4. Charged up to 3V. After resting for 1 hour, the capacity when the battery was discharged to a cutoff voltage of 3.0 V was taken as the discharge capacity. A multi-channel voltage/current generator (R6741A, manufactured by Advantest Co., Ltd.) was used to measure the discharge capacity.
(4) Evaluation of gas generation Using the obtained positive electrode active material, the laminate type battery 20 shown in FIG. 2 was produced. Note that FIG. 2 is a perspective view so that the internal structure of the laminate type battery 20 can be seen.

ラミネート型電池20は、正極膜21と、セパレータ22と、負極膜23との積層物に電解液を含浸させたものを、ラミネート24により封止した構造を有している。なお、正極膜21には正極タブ25が、負極膜23には負極タブ26がそれぞれ接続されており、正極タブ25、負極タブ26はラミネート24の外に露出している。 The laminate-type battery 20 has a structure in which a laminate of a positive electrode film 21 , a separator 22 , and a negative electrode film 23 is impregnated with an electrolytic solution and sealed with a laminate 24 . A positive electrode tab 25 is connected to the positive electrode film 21 and a negative electrode tab 26 is connected to the negative electrode film 23 , respectively.

得られた正極活物質20.0gと、アセチレンブラック2.35gと、ポリフッ化ビニリデン1.18gとをN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させたスラリーをAl箔上に1cmあたり正極活物質が7.3mg存在するように塗布した。次いで、係るAl箔上に正極活物質を含有するスラリーを塗布したものを、120℃で30分間、大気中で乾燥し、NMPを除去した。正極活物質が塗布されたAl箔を幅66mmの短冊状に切り取り、荷重1.2tでロールプレスして正極膜を作製した。そして、正極膜を50mm×30mmの長方形に切り抜き、真空乾燥機中120℃で12時間乾燥したものをラミネート型電池20の正極膜21として用いた。 A slurry obtained by dispersing 20.0 g of the obtained positive electrode active material, 2.35 g of acetylene black, and 1.18 g of polyvinylidene fluoride in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was applied to a positive electrode per 1 cm 2 of Al foil. It was applied so that 7.3 mg of active material was present. Next, the Al foil coated with the slurry containing the positive electrode active material was dried in the atmosphere at 120° C. for 30 minutes to remove NMP. The Al foil coated with the positive electrode active material was cut into strips with a width of 66 mm, and roll-pressed with a load of 1.2 t to prepare a positive electrode film. Then, the positive electrode film was cut into a rectangle of 50 mm×30 mm, dried in a vacuum dryer at 120° C. for 12 hours, and used as the positive electrode film 21 of the laminate type battery 20 .

また、平均粒径20μm程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンとの混合物である負極合材ペーストが銅箔に塗布された負極膜23を用意した。セパレータ22には、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を、電解液には、1MのLiPFを支持電解質とするエチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)の3:7混合液(宇部興産株式会社製)を用いた。 In addition, a negative electrode film 23 was prepared by coating a copper foil with a negative electrode mixture paste, which is a mixture of graphite powder having an average particle size of about 20 μm and polyvinylidene fluoride. The separator 22 is a polyethylene porous film with a thickness of 25 μm, and the electrolyte is a 3:7 mixed solution of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) with 1M LiPF 6 as a supporting electrolyte (Ube Industries, Ltd.) company) was used.

露点-80℃に管理されたドライルームで、上記正極膜21と、セパレータ22と、負極膜23との積層物に電解液を含浸させ、ラミネート24により封止して、ラミネート型電池20を作製した。 In a dry room controlled at a dew point of −80° C., the laminate of the positive electrode film 21, the separator 22, and the negative electrode film 23 is impregnated with an electrolytic solution and sealed with a laminate 24 to produce a laminate type battery 20. bottom.

作製したラミネート型電池を25℃に設定された日立アプライアンス株式会社製の恒温槽(コスモピア)に12時間保存した。 The produced laminate type battery was stored in a constant temperature bath (Cosmopia) manufactured by Hitachi Appliances, Inc. set at 25° C. for 12 hours.

12時間保存した後、恒温槽内に収容した状態のまま、充放電装置(北斗電工株式会社製:HJ1001SD8)を用いて、3.0V~4.3Vの範囲で、0.2Cの一定電流モードで3回充放電させた。充放電の後に、4.6Vまで1Cの一定電流モードで充電したのち、恒温槽内に72時間放置した。 After storing for 12 hours, while being housed in a constant temperature bath, using a charge/discharge device (manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.: HJ1001SD8), a constant current mode of 0.2 C in the range of 3.0 V to 4.3 V was charged and discharged three times. After charging and discharging, the battery was charged to 4.6 V in a constant current mode of 1 C, and left in a constant temperature bath for 72 hours.

そして、恒温槽内に放置した後、ラミネートに膨らみがみられず、ガスの発生が抑制されている場合にはA、ラミネートに膨らみが確認され、ガスが発生している場合にはBと評価した。
[実施例1]
(リチウム金属複合酸化物粉末調製工程)
まず、以下の手順により混合工程に供するリチウム金属複合酸化物粉末を調製した。
After being left in the constant temperature bath, the laminate was evaluated as A when no swelling was observed and gas generation was suppressed, and B when the laminate was confirmed to be swelling and gas was generated. bottom.
[Example 1]
(lithium metal composite oxide powder preparation step)
First, a lithium metal composite oxide powder to be subjected to the mixing step was prepared by the following procedure.

無水水酸化リチウムと、Ni0.88Co0.09Al0.03Oで表される金属複合酸化物とを、リチウム(Li)と、リチウム以外の金属(Me)との原子数比であるLi/Meが1.05となるように秤量、混合した。 Anhydrous lithium hydroxide and a metal composite oxide represented by Ni 0.88 Co 0.09 Al 0.03 O are the atomic ratios of lithium (Li) and metals other than lithium (Me) They were weighed and mixed so that the Li/Me ratio was 1.05.

なお、リチウム以外の金属とは、金属複合酸化物に含まれる金属成分、すなわち、Ni、Co、Alを意味する。また、金属複合酸化物としては、晶析法により製造した金属複合水酸化物を大気雰囲気下(酸素:21vol%)、500℃で焙焼することで調製したものを用いた。 Metals other than lithium mean metal components contained in metal composite oxides, that is, Ni, Co, and Al. As the metal composite oxide, one prepared by roasting a metal composite hydroxide produced by a crystallization method at 500° C. in an air atmosphere (oxygen: 21 vol %) was used.

次いで、該混合物を匣鉢に入れ、ローラーハースキルンを用いて、酸素濃度80vol%以上の雰囲気中、780℃で220分間保持することで焼成を行い、リチウムニッケル複合酸化物を生成した。得られたリチウム金属複合酸化物粉末について、全溶出リチウム量の評価を行った。評価結果を表1に示す。また、得られたリチウム金属複合酸化物粉末について粉末X線回折パターンを測定したところ、層状構造の結晶構造を有することが確認できた。 Next, the mixture was placed in a sagger and fired in an atmosphere with an oxygen concentration of 80 vol % or higher at 780° C. for 220 minutes using a roller hearth kiln to produce a lithium-nickel composite oxide. The obtained lithium metal composite oxide powder was evaluated for the total amount of eluted lithium. Table 1 shows the evaluation results. Further, when the powder X-ray diffraction pattern of the obtained lithium metal composite oxide powder was measured, it was confirmed that the powder had a layered crystal structure.

得られたLi1.05Ni0.88Co0.09Al0.03で表されるリチウム金属複合酸化物の粒子(粉末)にスラリー濃度が1500g/Lとなるように、イオン交換水を添加し、スラリー化した。 Ion-exchanged water was added to the obtained particles ( powder ) of the lithium metal composite oxide represented by Li1.05Ni0.88Co0.09Al0.03O2 so that the slurry concentration was 1500 g/L. was added and slurried.

なお、用いたイオン交換水の電気伝導度は5μS/cmであった。 The electrical conductivity of the ion-exchanged water used was 5 μS/cm.

そして、係るスラリーを20分間攪拌した後、フィルタープレスによりろ過し、リチウム金属複合酸化物粉末、および水を含有するケーキを得た。 After stirring the slurry for 20 minutes, it was filtered by a filter press to obtain a cake containing lithium metal composite oxide powder and water.

(混合工程)
リチウム金属複合酸化物粉末、および水を含むケーキに、リチウム金属複合酸化物粉末が含有するリチウム以外の金属成分の原子数に対する、タングステンの原子数の割合が0.15%となるように三酸化タングステンを添加した。そして、室温(25℃)で5分間混合することで原料混合物を調製した。なお、混合にはシェーカーミキサーを用いた。
(Mixing process)
A cake containing a lithium metal composite oxide powder and water is added with trioxide so that the ratio of the number of tungsten atoms to the number of atoms of metal components other than lithium contained in the lithium metal composite oxide powder is 0.15%. Tungsten was added. A raw material mixture was prepared by mixing for 5 minutes at room temperature (25° C.). A shaker mixer was used for mixing.

得られた、原料混合物におけるリチウム金属複合酸化物粉末に対する水分の含有割合は4.5質量%であった。
(熱処理工程)
次いで、原料混合物を、脱炭酸エアー雰囲気下、150℃で10時間熱処理し、正極活物質を得た。
The content ratio of water to the lithium metal composite oxide powder in the obtained raw material mixture was 4.5% by mass.
(Heat treatment process)
Next, the raw material mixture was heat-treated at 150° C. for 10 hours in a decarbonated air atmosphere to obtain a positive electrode active material.

得られた正極活物質について、未反応リチウム含有割合を評価した。評価結果を表1に示す。 The unreacted lithium content ratio of the obtained positive electrode active material was evaluated. Table 1 shows the evaluation results.

得られた正極活物質、および混合工程に供したリチウム金属複合酸化物粉末について、走査型電子顕微鏡(型式:JSM―7001F 日本電子株式会社製)で観察を行った。 The obtained positive electrode active material and the lithium metal composite oxide powder subjected to the mixing step were observed with a scanning electron microscope (model: JSM-7001F manufactured by JEOL Ltd.).

その結果、リチウム金属複合酸化物粉末に含まれるリチウム金属複合酸化物の粒子は一次粒子が凝集して形成された二次粒子を有することが確認できた。また、反射電子による観察により、正極活物質においては、リチウム金属複合酸化物の一次粒子表面に被膜が形成された、被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子となっていることが確認できた。粉末X線回折の分析結果と比較することで、係る被膜がタングステン酸リチウムにより構成されていることが確認できた。なお、以下の実施例2、3においても同様のことが確認できた。 As a result, it was confirmed that the lithium metal composite oxide particles contained in the lithium metal composite oxide powder had secondary particles formed by agglomeration of primary particles. In addition, it was confirmed by observation using backscattered electrons that the positive electrode active material was a film-containing lithium metal composite oxide particle in which a film was formed on the surface of the primary particles of the lithium metal composite oxide. By comparing with the analysis results of powder X-ray diffraction, it was confirmed that the coating was composed of lithium tungstate. In addition, the same thing could be confirmed in Examples 2 and 3 below.

得られた正極活物質を用いてリチウムイオン二次電池を作製し、放電容量の評価、およびガス発生評価を行った。評価結果を表1に示す。
[実施例2、実施例3]
リチウム金属複合酸化物粉末調製工程において、リチウム金属複合酸化物粉末を調製する際の焼成温度を、表1に示した温度に変更した点以外は実施例1と同様にして、正極活物質、およびリチウムイオン二次電池を作製し、評価を行った。評価結果を表1に示す。
A lithium ion secondary battery was produced using the obtained positive electrode active material, and evaluation of discharge capacity and evaluation of gas generation were performed. Table 1 shows the evaluation results.
[Example 2, Example 3]
In the lithium metal composite oxide powder preparation step, the positive electrode active material and A lithium ion secondary battery was produced and evaluated. Table 1 shows the evaluation results.

なお、いずれの場合も、実施例1と同じ組成のリチウム金属複合酸化物粉末が得られた。また、調製したリチウム金属複合酸化物粉末は層状構造の結晶構造を有することが確認できた
[比較例1、比較例2]
リチウム金属複合酸化物粉末調製工程において、リチウム金属複合酸化物粉末を調製する際の焼成温度を、表1に示した温度に変更した点以外は実施例1と同様にして、正極活物質、及びリチウムイオン二次電池を作製し、評価を行った。評価結果を表1に示す。
In each case, a lithium metal composite oxide powder having the same composition as in Example 1 was obtained. In addition, it was confirmed that the prepared lithium metal composite oxide powder had a layered crystal structure [Comparative Examples 1 and 2].
In the lithium metal composite oxide powder preparation step, the positive electrode active material and the A lithium ion secondary battery was produced and evaluated. Table 1 shows the evaluation results.

Figure 0007271891000001
表1に示した結果から、未反応リチウム含有割合を0.01質量%以上0.05質量%以下とすることで、放電容量が210mAh/g以上であり、リチウムイオン二次電池とした場合に、電池容量に優れた、タングステン酸リチウムによる被膜を備えた正極活物質とすることができることを確認できた。
Figure 0007271891000001
From the results shown in Table 1, by setting the unreacted lithium content ratio to 0.01% by mass or more and 0.05% by mass or less, the discharge capacity is 210 mAh / g or more, and when it is a lithium ion secondary battery , it was confirmed that a positive electrode active material having a coating made of lithium tungstate, which is excellent in battery capacity, can be obtained.

また、未反応リチウム含有割合を上記範囲とすることで、リチウムイオン二次電池とした場合にガス発生を抑制できることも確認できた。 It was also confirmed that by setting the unreacted lithium content ratio within the above range, it is possible to suppress gas generation in the case of a lithium ion secondary battery.

Claims (2)

被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末を含むリチウムイオン二次電池用正極活物質であって、
前記被膜含有リチウム金属複合酸化物粉末は、
一般式:LiNi1-x-yCo2+α(ただし、0<x≦0.35、0≦y≦0.35、0.95≦z≦1.30、0≦α≦0.15、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、結晶構造が層状構造であるリチウム金属複合酸化物の粒子と、
前記リチウム金属複合酸化物の粒子の表面に配置されたタングステン酸リチウムの被膜と、を有する被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子を含んでおり、
前記被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子の表面に存在するタングステン酸リチウム以外のリチウム化合物に含有されるリチウム量の、前記被膜含有リチウム金属複合酸化物粒子に含まれるリチウムの全量に対する割合が0.01質量%以上0.05質量%以下であるリチウムイオン二次電池用正極活物質。
A positive electrode active material for a lithium ion secondary battery comprising a film-containing lithium metal composite oxide powder,
The film-containing lithium metal composite oxide powder is
General formula: Li z Ni 1-x-y Co x My O 2+α (where 0 < x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, 0.95 ≤ z ≤ 1.30, 0 ≤ α ≤ 0.15, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al), and the crystal structure is a layered lithium metal composite oxide particle;
a coating of lithium tungstate disposed on the surface of the lithium metal composite oxide particles;
The ratio of the amount of lithium contained in the lithium compound other than lithium tungstate present on the surface of the coating-containing lithium metal composite oxide particles to the total amount of lithium contained in the coating-containing lithium metal composite oxide particles is 0.01. A positive electrode active material for a lithium-ion secondary battery having a mass % or more and 0.05 mass % or less.
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法であって、
一般式:LiNi1-x-yCo2+α(ただし、0<x≦0.35、0≦y≦0.35、0.95≦z≦1.30、0≦α≦0.15、Mは、Mn、V、Mg、Mo、Nb、TiおよびAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表され、結晶構造が層状構造であるリチウム金属複合酸化物の粒子を含むリチウム金属複合酸化物粉末と、タングステン化合物とを混合し、原料混合物を調製する混合工程と、
前記原料混合物を熱処理する熱処理工程と、を有し、
前記リチウム金属複合酸化物粉末は、全溶出リチウム量が0.20質量%以上1.00質量%以下であり、
前記全溶出リチウム量は、前記リチウム金属複合酸化物粉末についてWarder法により評価した余剰リチウム量の、前記リチウム金属複合酸化物粉末に占める割合であるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。
A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to claim 1,
General formula: Li z Ni 1-x-y Co x My O 2+α (where 0 < x ≤ 0.35, 0 ≤ y ≤ 0.35, 0.95 ≤ z ≤ 1.30, 0 ≤ α ≤ 0.15, M is at least one element selected from Mn, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al) Lithium containing particles of a lithium metal composite oxide having a layered crystal structure A mixing step of mixing a metal composite oxide powder and a tungsten compound to prepare a raw material mixture;
and a heat treatment step of heat-treating the raw material mixture,
The lithium metal composite oxide powder has a total eluted lithium amount of 0.20% by mass or more and 1.00% by mass or less,
The method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, wherein the total amount of eluted lithium is a ratio of the amount of surplus lithium evaluated by the Warder method for the lithium metal composite oxide powder to the lithium metal composite oxide powder.
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