JP7272052B2 - Positive electrode active material for lithium ion secondary battery and method for producing the same - Google Patents

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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及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries and a method for producing the same.

近年、スマートフォン、タブレット端末、デジタルカメラ、ノート型パソコンなどの携帯電子機器が普及するに伴い、エネルギー密度が高く、小型軽量化が可能なリチウムイオン二次電池の需要が高まっている。また、ハイブリット自動車をはじめとする電気自動車用の駆動用あるいは補機用の電池として、高出力のリチウムイオン二次電池の需要が高まっている。更に、正極、負極及び電解質が全て固体からなる全固体電池の実用化が期待されている。 In recent years, with the spread of mobile electronic devices such as smartphones, tablet terminals, digital cameras, and notebook computers, the demand for lithium-ion secondary batteries, which have high energy density and can be made smaller and lighter, is increasing. In addition, there is an increasing demand for high-output lithium-ion secondary batteries as batteries for driving electric vehicles such as hybrid vehicles or for auxiliary devices. Furthermore, the practical application of an all-solid battery in which the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte are all solid is expected.

上記の特徴を有するリチウムイオン二次電池は、負極、正極及び電解質から主に構成され、これらのうち、充放電に伴いリチウムの脱離及び挿入が生じる負極及び正極の活物質には、様々な材料が提案されており、現在も研究開発が盛んに行われている。特に、層状又はスピネル型のリチウム金属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、既に実用化が進んでいる。 A lithium-ion secondary battery having the above characteristics is mainly composed of a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte. Materials have been proposed, and research and development are still actively carried out. In particular, lithium-ion secondary batteries using a layered or spinel-type lithium metal composite oxide as a positive electrode material can obtain a high voltage of 4V class, and are already being put to practical use.

これまで提案されている主なリチウム金属複合酸化物の材料としては、合成が比較的容易なリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、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)、マンガンを用いたリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)、ニッケル及びマンガンを両方用いたリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)などを挙げることができる。これらのうち、ニッケルを含んだリチウムニッケル複合酸化物やリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物、ニッケルの一部をコバルトやアルミニウムで置換したリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物などのリチウムニッケル系複合酸化物は、高容量が得られる材料として注目されており、更なる高出力化に必要な低抵抗化を目指して研究が続けられている。 The main lithium-metal composite oxide materials proposed so far include lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is relatively easy to synthesize, and lithium-nickel composite oxide (LiNiO 2 ), which uses nickel, which is cheaper than cobalt. 2 ), lithium-manganese composite oxide ( LiMn2O4 ) using manganese , lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (LiNi1 /3Mn1 /3Co1 / 3O2 ) using both nickel and manganese, etc. can be mentioned. Of these, lithium-nickel-based composite oxides such as lithium-nickel composite oxides containing nickel, lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxides, and lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxides in which nickel is partially replaced with cobalt or aluminum are It is attracting attention as a material that can provide high capacity, and research continues with the aim of reducing resistance, which is necessary for even higher output.

ところで、粉粒体の形態を有する上記のリチウムニッケル系複合酸化物においては、電池特性を向上させるため、その粒子表面を被覆することが行われている。例えば特許文献1には、リチウムニッケル系複合酸化物粉末と、リチウムを含まないタングステン化合物粉末とを混合して熱処理を施すことで、各リチウムニッケル系複合酸化物粒子の表面部に含まれる水酸化リチウムにタングステン化合物を反応させて、タングステンを含有する被覆層で被覆されたリチウム遷移金属系化合物粒子を製造する手法が提案されている。 By the way, in the above lithium-nickel-based composite oxide in the form of powder particles, the particle surfaces thereof are coated in order to improve the battery characteristics. For example, in Patent Document 1, a lithium-nickel-based composite oxide powder and a lithium-free tungsten compound powder are mixed and subjected to heat treatment to remove the hydroxide contained in the surface of each lithium-nickel-based composite oxide particle. A technique of reacting lithium with a tungsten compound to produce lithium transition metal compound particles coated with a tungsten-containing coating layer has been proposed.

これにより、リチウム二次電池正極材料用の被覆されたリチウム遷移金属系化合物粒子を容易且つ高い生産性で製造することができるので、工業的規模での製造が可能になると記載されている。なお、特許文献1には、リチウムニッケル系複合酸化物粒子の表面部に含まれるタングステン化合物として、LiWO及びLiWOの2種類が挙げられている。 It is described that this makes it possible to produce coated lithium-transition metal-based compound particles for lithium secondary battery positive electrode material easily and with high productivity, thereby enabling production on an industrial scale. Patent document 1 mentions two kinds of tungsten compounds, Li 4 WO 5 and Li 2 WO 4 , as the tungsten compound contained in the surface portion of the lithium-nickel-based composite oxide particles.

特開2017-134996号公報JP 2017-134996 A

上記のように、リチウムイオン二次電池においては、環境自動車の車載用などに用途が広がるに従い、更なる高出力化及び低抵抗化などの電池性能の向上を目指して正極活物質を含んだ正極材料の特性をより一層向上させることが求められている。しかしながら、上記特許文献1に開示されているような従来の被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粒子及びその製造方法では、出力性能にばらつきが生ずることがあった。本発明は係る従来の被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粒子が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、正極材に用いられた場合に高出力が得られる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。 As described above, in lithium-ion secondary batteries, as the use of lithium-ion secondary batteries expands to use in environmentally friendly vehicles, etc., positive electrodes containing positive electrode active materials are being developed with the aim of improving battery performance, such as further increasing output and lowering resistance. There is a need to further improve the properties of materials. However, in the conventional coated lithium-nickel-based composite oxide particles and the method for producing the same as disclosed in Patent Document 1, variations in output performance may occur. The present invention has been made in view of the problems associated with such conventional coated lithium-nickel-based composite oxide particles. Intended to provide substance.

本発明者らは、上記課題を解決するため、リチウムイオン二次電池用正極活物質として用いられているリチウムニッケル系複合酸化物の粉体特性、及び電池の正極抵抗に対する影響について鋭意研究したところ、タングステンを含まないリチウムニッケル系複合酸化物からなる母材粉末とタングステン化合物粉末とを混合した後、該母材粉末の各粒子表面にリチウムタングステン化合物で被覆する際、該母材粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量に対する上記タングステン化合物粉末に含まれるタングステンのモル量の比が、被覆後のタングステン化合物からなる被覆層の形態に影響を及ぼすことを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to solve the above problems, the present inventors have extensively studied the powder characteristics of lithium-nickel-based composite oxides used as positive electrode active materials for lithium-ion secondary batteries, and the effects on the positive electrode resistance of batteries. , After mixing a base material powder made of a lithium nickel-based composite oxide that does not contain tungsten and a tungsten compound powder, when coating the surface of each particle of the base material powder with a lithium tungsten compound, the base material powder contains The inventors have found that the ratio of the molar amount of tungsten contained in the tungsten compound powder to the molar amount of lithium hydroxide affects the morphology of the coating layer made of the tungsten compound after coating, and have completed the present invention.

すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法は、一般式LiNi1-a-b-cCo(但し、0≦a≦0.35、0.01≦b≦0.30、0≦c≦0.35、0.97≦d≦1.15、MはMn、Ca、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質の製造方法であって、タングステンを含まないリチウムニッケル系複合酸化物からなる母材粉末と、タングステン化合物粉末とを混合して混合物を得る混合工程と、該混合物を熱処理してリチウムタングステン化合物で被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末を得る熱処理工程とを有し、前記混合工程において、前記母材粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量xに対する前記タングステン化合物粉末に含まれるタングステンのモル量yの比y/xが0.2を超え1.8未満であることを特徴としている。 That is, the method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery of the present invention is represented by the general formula Li d Ni 1-abc Co a W b Mc O 2 (where 0≦a≦0.35, 0.01≤b≤0.30, 0≤c≤0.35, 0.97≤d≤1.15, M is at least one selected from Mn, Ca, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al A method for producing a positive electrode active material comprising a coated lithium-nickel-based composite oxide powder represented by a seed element), comprising a base material powder made of a lithium-nickel-based composite oxide containing no tungsten, and a tungsten compound powder. and a heat treatment step of heat-treating the mixture to obtain a lithium-nickel-based composite oxide powder coated with a lithium-tungsten compound, wherein in the mixing step, the base material powder The ratio y/x of the molar amount y of tungsten contained in the tungsten compound powder to the molar amount x of lithium hydroxide contained in the powder is more than 0.2 and less than 1.8.

また、本発明のリチウムイオン二次電池用正極活物質は、一般式LiNi1-a-b-cCo(但し、0≦a≦0.35、0.01≦b≦0.30、0≦c≦0.35、0.97≦d≦1.15、MはMn、Ca、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質であって、X線回折法により同定したときにリチウムニッケル系複合酸化物と共にLiWO の回折パターンに帰属されるピークのみを示す被覆層で前記被覆されていることを特徴としている。 Further, the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of the present invention has the general formula Li d Ni 1-ab-c Co a W b M c O 2 (where 0 ≤ a ≤ 0.35, 0.01 ≤b≤0.30, 0≤c≤0.35, 0.97≤d≤1.15, M is at least one element selected from Mn, Ca, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al ), which is attributed to the diffraction pattern of Li4WO5 together with the lithium-nickel- based composite oxide when identified by an X-ray diffraction method. It is characterized by being coated with the coating layer showing only the peak of

本発明によれば、従来よりも高出力のリチウムイオン二次電池用正極活物質を工業的規模で容易に提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positive electrode active material for lithium ion secondary batteries of higher output than before can be easily provided on an industrial scale.

電池の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である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic explanatory drawing of the equivalent circuit used for the measurement example of the impedance evaluation of a battery, and the analysis. 本発明の実施例の電池評価に用いたコイン型電池の斜視図及び縦断面図である。1 is a perspective view and a longitudinal sectional view of a coin-type battery used for battery evaluation in Examples of the present invention. FIG.

以下、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用正極活物質及びその製造方法について、下記の記載順に説明する。なお、本発明は以下の説明の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更例や代替例を含むことができる。
1.リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
2.リチウムイオン二次電池用正極活物質
3.電池評価
Hereinafter, positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries and methods for producing the same according to embodiments of the present invention will be described in the following order. It should be noted that the present invention is not limited to the contents of the following description, and can include various modifications and alternative examples without departing from the scope of the present invention.
1. Method for producing positive electrode active material for lithium ion secondary battery2. Positive electrode active material for lithium ion secondary battery3. battery rating

1.リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法
以下、本発明の実施形態に係る正極活物質の製造方法について工程ごとに詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、後述する本発明の実施形態の正極活物質を作製できるのであれば下記の製造方法以外の方法を用いてもかまわない。本発明の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は、一般式(1):LiNi1-a-b-cCo(但し、0≦a≦0.35、0.01≦b≦0.30、0≦c≦0.35、0.97≦d≦1.15、MはMn、Ca、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末からなるリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法である。
1. Method for Producing Positive Electrode Active Material for Lithium Ion Secondary Battery Hereinafter, each step of a method for producing a positive electrode active material according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and any method other than the manufacturing method described below may be used as long as the positive electrode active material of the embodiment of the present invention described later can be produced. A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention is represented by the general formula (1): Li d Ni 1-ab-c Co a W b M c O 2 (where 0≦a ≤0.35, 0.01≤b≤0.30, 0≤c≤0.35, 0.97≤d≤1.15, M is Mn, Ca, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al A method for producing a positive electrode active material for a lithium-ion secondary battery comprising a coated lithium-nickel-based composite oxide powder represented by at least one element selected from

この被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末の製造方法は、タングステンを含まないリチウムニッケル系複合酸化物からなる母材粉末と、タングステン化合物粉末とを混合して混合物を得る混合工程と、該混合物を熱処理することで該母材粉末の各粒子表面をリチウムタングステン化合物からなる被覆層で被覆し、リチウムタングステン化合物で被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末を得る熱処理工程とを有している。そして、上記の混合工程において、上記母材粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量xに対する上記タングステン化合物粉末に含まれるタングステンのモル量yの比y/xが0.2を超え1.8未満である。以下、これら混合工程及び熱処理工程の各々について具体的に説明する。 The method for producing the coated lithium-nickel-based composite oxide powder includes a mixing step of obtaining a mixture by mixing a base material powder made of a lithium-nickel-based composite oxide containing no tungsten with a tungsten compound powder; and a heat treatment step of coating the surface of each particle of the base material powder with a coating layer made of a lithium tungsten compound to obtain a lithium nickel-based composite oxide powder coated with a lithium tungsten compound. In the mixing step, the ratio y/x of the molar amount y of tungsten contained in the tungsten compound powder to the molar amount x of lithium hydroxide contained in the base material powder is more than 0.2 and less than 1.8. is. Each of these mixing step and heat treatment step will be specifically described below.

[混合工程]
混合工程は、一次粒子若しくは該一次粒子が凝集して構成された二次粒子、又はこれら一次粒子及び二次粒子が混在してものからなるリチウムニッケル系複合酸化物粉末にタングステン化合物粉末を添加して混合する工程である。リチウムニッケル系複合酸化物粉末は、上記のように一次粒子及び/又は該一次粒子が凝集して構成された二次粒子からなるものであればよく、これは公知の技術を用いて作製することができる。例えば、リチウムニッケル系複合酸化物を構成する金属元素を共沈殿させてニッケル複合水酸化物を生成した後、該ニッケル複合水酸化物を更に酸化雰囲気で熱処理して得られるニッケル複合酸化物とリチウム化合物とを混合して焼成することでリチウムニッケル系複合酸化物粒子を得ることができる。
[Mixing process]
In the mixing step, a tungsten compound powder is added to a lithium-nickel-based composite oxide powder composed of primary particles or secondary particles formed by agglomeration of the primary particles, or a mixture of these primary particles and secondary particles. It is a step of mixing by hand. The lithium-nickel-based composite oxide powder may consist of primary particles and/or secondary particles formed by agglomeration of the primary particles as described above, and may be produced using a known technique. can be done. For example, a nickel composite oxide obtained by coprecipitating metal elements constituting a lithium-nickel-based composite oxide to form a nickel composite hydroxide and then heat-treating the nickel composite hydroxide in an oxidizing atmosphere, and lithium Lithium-nickel-based composite oxide particles can be obtained by mixing with a compound and firing.

このリチウムニッケル系複合酸化物粒子は、最終的に得られる正極活物質の母材となるものであるため、その組成は母材と同様の一般式(2):LiNi1-a-bCo(但し、0≦a≦0.35、0≦c≦0.35、0.97≦d≦1.15、MはMn、Ca、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)に調整される。この母材としてのリチウムニッケル系複合酸化物粉末にタングステン化合物粉末を添加する方法としては、タングステン化合物粉末を、水を含んだ湿潤状態のリチウム金属複合酸化物粒子に添加して混合する方法を用いることができる。この方法により、リチウムニッケル系複合酸化物に含有される水分中にタングステン化合物が溶解してリチウムニッケル系複合酸化物粉末に浸透することで、リチウムニッケル系複合酸化物粉末を構成する電解液と接触可能な一次粒子表面にタングステン(W)を分散させることができる。 Since this lithium-nickel-based composite oxide particle will be the base material of the finally obtained positive electrode active material, its composition has the same general formula (2) as that of the base material: Li d Ni 1-ab CoaMcO2 (where 0≤a≤0.35, 0≤c≤0.35 , 0.97≤d≤1.15, M is Mn , Ca, V, Mg, Mo, Nb, Ti and at least one element selected from Al). As a method of adding the tungsten compound powder to the lithium nickel composite oxide powder as the base material, a method of adding the tungsten compound powder to the lithium metal composite oxide particles in a wet state containing water and mixing them is used. be able to. By this method, the tungsten compound dissolves in the moisture contained in the lithium-nickel-based composite oxide and permeates the lithium-nickel-based composite oxide powder, thereby making contact with the electrolyte that constitutes the lithium-nickel-based composite oxide powder. Tungsten (W) can be dispersed on possible primary particle surfaces.

なお、本発明の実施形態に係る正極活物質の製造方法においては、正極活物質の品質を向上させるため、上記混合工程の前に母材としてのリチウムニッケル系複合酸化物粉末を予め水洗することが好ましい。この水洗方法には特に限定はなく、公知の方法及び条件でかまわない。但し、過度に水洗するとリチウム金属複合酸化物粉末からリチウムが溶出して電池特性が劣化するおそれがあるので、このような劣化が生じない範囲で十分に洗浄するのが好ましい。このようにして水洗処理することで得た湿潤状態の洗浄ケーキか、あるいは単に母材粉末に水を添加して得た湿潤状態の粉末に対して、タングステン化合物粉末を混合して、リチウムニッケル系複合酸化物粒子とタングステン化合物粉末との混合物(タングステン混合物とも称する)を得る。 In the method for producing a positive electrode active material according to the embodiment of the present invention, in order to improve the quality of the positive electrode active material, the lithium-nickel-based composite oxide powder as the base material is washed with water in advance before the mixing step. is preferred. The washing method is not particularly limited, and known methods and conditions may be used. However, excessive washing with water may result in elution of lithium from the lithium metal composite oxide powder, resulting in deterioration of battery characteristics. Therefore, it is preferable to wash sufficiently to the extent that such deterioration does not occur. A tungsten compound powder is mixed with the wet washed cake obtained by the water washing treatment in this way, or the wet powder obtained by simply adding water to the base material powder, to obtain a lithium nickel-based A mixture of composite oxide particles and tungsten compound powder (also referred to as a tungsten mixture) is obtained.

このタングステン化合物は、二次粒子内部の一次粒子表面まで浸透させるため、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望ましい。また、混合物中の水分はリチウムの溶出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。また、上記混合物は、後工程の熱処理工程で加熱されるため、常温では水に溶解させることが困難であっても、熱処理工程時の加温で水に溶解するか、若しくはリチウムニッケル系複合酸化物粉末の各粒子表面部のリチウム化合物と反応してタングステン酸リチウムを形成して溶解するものであるのが好ましい。更に、溶解したタングステン化合物は、二次粒子内部の一次粒子表面まで浸透できる量があればよいため、上記混合工程の完了時、あるいはその後工程の熱処理工程の完了時に一部が固体の状態になっていてもよい。 Since this tungsten compound penetrates to the surface of the primary particles inside the secondary particles, it is desirable that the tungsten compound is water-soluble and dissolves in water contained in the mixture. Also, since the water in the mixture becomes alkaline due to the elution of lithium, it may be a compound that is soluble in alkali. In addition, since the mixture is heated in the heat treatment step of the post-process, even if it is difficult to dissolve in water at room temperature, it can be dissolved in water by heating during the heat treatment step, or lithium nickel-based composite oxidation can be performed. Preferably, it reacts with the lithium compound on the surface of each particle of the solid powder to form lithium tungstate and dissolve it. Furthermore, the dissolved tungsten compound only needs to be in an amount that can penetrate to the surface of the primary particles inside the secondary particles. may be

上記のように、タングステン化合物は、熱処理工程の加熱の際に水に溶解可能な状態となっていればよく、このようなタングステン化合物としては、酸化タングステン、タングステン酸、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、タングステン酸リチウムなどを挙げることができる。これらの中では、不純物混入の可能性が低い酸化タングステン(WO)又は一水和物のタングステン酸(WO・HO)が好ましい。 As described above, the tungsten compound only needs to be in a state of being soluble in water during heating in the heat treatment step, and examples of such tungsten compounds include tungsten oxide, tungstic acid, ammonium tungstate, and sodium tungstate. , lithium tungstate, and the like. Among these, tungsten oxide (WO 3 ) or monohydrate tungstic acid (WO 3 ·H 2 O), which is less likely to be contaminated with impurities, is preferable.

上記の湿潤状態の母材粉末とタングステン化合物との混合は、雰囲気温度50℃以下で行うことが好ましい。この雰囲気温度が50℃を超えると、混合中の乾燥によりリチウム化合物とタングステン化合物との反応を促進させるために必要な混合物中の水分量が得られないことがある。上記の湿潤状態のリチウムニッケル系複合酸化物粉末とタングステン化合物粉末との混合には、一般的な混合機を用いることができる。例えば、シェーカーミキサー、レーディゲミキサー、ジュリアミキサー、Vブレンダーなどを用いるのが好ましい。その際、リチウムニッケル系複合酸化物粒子の形骸が破壊されない程度の条件で十分に混合するのが好ましい。 The mixing of the base material powder in the wet state and the tungsten compound is preferably carried out at an ambient temperature of 50° C. or less. If the ambient temperature exceeds 50° C., the amount of water in the mixture required to promote the reaction between the lithium compound and the tungsten compound may not be obtained due to drying during mixing. A general mixer can be used for mixing the wet state lithium-nickel-based composite oxide powder and the tungsten compound powder. For example, shaker mixers, Loedige mixers, Julia mixers, V-blenders, etc. are preferably used. At that time, it is preferable to sufficiently mix the particles under conditions that do not destroy the outline of the lithium-nickel-based composite oxide particles.

本発明の実施形態の製造方法における湿潤状態のリチウムニッケル系複合酸化物粉末とタングステン化合物粉末との混合工程において、添加するタングステンの量は、最終的に得られる正極活物質に含まれるタングステンの量に一致する。したがって、この混合工程における母材粉末とタングステン化合物との配合割合は、リチウムニッケル系複合酸化物粉末中に含まれる水酸化リチウムのモル量xに対するタングステン化合物粉末中のタングステンのモル量yの比y/xが0.2を超え1.8未満となるように調整する。 In the step of mixing the wet state lithium-nickel-based composite oxide powder and the tungsten compound powder in the manufacturing method of the embodiment of the present invention, the amount of tungsten added is the amount of tungsten contained in the finally obtained positive electrode active material. matches Therefore, the mixing ratio of the base material powder and the tungsten compound in this mixing step is the ratio y of the molar amount y of tungsten in the tungsten compound powder to the molar amount x of lithium hydroxide contained in the lithium nickel-based composite oxide powder /x is adjusted to be more than 0.2 and less than 1.8.

これにより、リチウムニッケル系複合酸化物粉末からの過剰なLiの溶出を抑制するとともに、Liイオンの移動を促す効果が高いタングステン酸リチウムの生成を促進することができる。これにより、母材粉末を構成する一次粒子の表面に形成されるタングステン化合物からなる被覆層の形態をイオン伝導性の高いLiWOにすることができ、その結果、正極活物質の高出力化が可能になる。 As a result, excessive elution of Li from the lithium-nickel-based composite oxide powder can be suppressed, and formation of lithium tungstate, which is highly effective in promoting movement of Li ions, can be promoted. As a result, the form of the coating layer made of the tungsten compound formed on the surface of the primary particles constituting the base material powder can be made into Li WO 5 with high ion conductivity, and as a result, the positive electrode active material has a high output. become possible.

上記のモル比y/xが0.2以下では、添加したタングステン量が十分でなく、生成したリチウムタングステン化合物の効果を十分に発現することができず、抵抗が増大して出力が低下するため好ましくない。逆に上記のモル比y/xが1.8以上では、添加したタングステン量が過剰となり、LiWOよりもイオン伝導性に劣るLiWOやLiが生成したり、未反応のタングステン化合物が残存したりすることで、抵抗低減効果が限定的となってしまうため好ましくない。 If the molar ratio y/x is 0.2 or less, the amount of tungsten added is not sufficient, and the effect of the lithium-tungsten compound produced cannot be sufficiently exhibited, and the resistance increases and the output decreases. I don't like it. Conversely, when the molar ratio y/x is 1.8 or more, the amount of tungsten added becomes excessive, and Li 2 WO 4 and Li 6 W 2 O 9 , which are inferior in ionic conductivity to Li 4 WO 5 , are produced. , unreacted tungsten compound remains, which is not preferable because the effect of reducing the resistance is limited.

リチウムニッケル系複合酸化物粉末中に含まれる水酸化リチウム量は、タングステンを含まないリチウムニッケル系複合酸化物粉末を用いて予備試験を行うことで求めることができる。すなわち、タングステンを含まないリチウムニッケル系複合酸化物粉末を溶液中に分散させ、得られたスラリーに対して、塩酸、硫酸、硝酸及び有機酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の酸で中和滴定する。この中和滴定で求めたアルカリ分を水酸化リチウム量に換算することにより、タングステンと反応してタングステン化合物を形成することのできる水酸化リチウム量を求めることができる。 The amount of lithium hydroxide contained in the lithium-nickel-based composite oxide powder can be obtained by performing a preliminary test using a tungsten-free lithium-nickel-based composite oxide powder. That is, a lithium-nickel-based composite oxide powder containing no tungsten is dispersed in a solution, and the obtained slurry is neutralized with at least one acid selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and organic acids. Titrate. By converting the alkali content determined by this neutralization titration into the amount of lithium hydroxide, the amount of lithium hydroxide that can react with tungsten to form a tungsten compound can be determined.

[熱処理工程]
熱処理工程は、上記混合工程によりタングステン(W)を分散させたリチウムニッケル系複合酸化物粉末を乾燥すると共に、被覆層を形成する工程である。すなわち、タングステン化合物より供給されるタングステン(W)と、混合後の湿潤状態のリチウムニッケル系複合酸化物粉末中の水分に溶解しているリチウム(Li)とから、W及びLiを含む化合物が形成され、リチウムニッケル系複合酸化物粉末の各一次粒子表面に、W及びLiを含む化合物を有する被覆層が形成される。これにより、リチウムイオン二次電池用正極活物質が得られる。この熱処理方法には特に限定はないが、リチウムイオン二次電池用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、雰囲気温度100~250℃の酸化性雰囲気又は真空雰囲気中で熱処理することが好ましい。
[Heat treatment process]
The heat treatment step is a step of drying the lithium-nickel-based composite oxide powder in which tungsten (W) is dispersed in the mixing step and forming a coating layer. That is, a compound containing W and Li is formed from tungsten (W) supplied from the tungsten compound and lithium (Li) dissolved in the moisture in the wet lithium-nickel-based composite oxide powder after mixing. A coating layer having a compound containing W and Li is formed on the surface of each primary particle of the lithium-nickel-based composite oxide powder. Thereby, a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery is obtained. This heat treatment method is not particularly limited, but in order to prevent deterioration of electrical properties when used as a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, heat treatment in an oxidizing atmosphere at an ambient temperature of 100 to 250 ° C. or in a vacuum atmosphere. preferably.

この雰囲気温度が100℃未満では、水分の蒸発が十分ではなく、化合物が十分に形成されない場合がある。逆にこの雰囲気温度が250℃を超えると、乾燥に時間がかかるだけでなく製造装置も大規模になり、工業的規模での製造に適さない。熱処理時の雰囲気を酸素雰囲気などの酸化性雰囲気又は真空雰囲気とする理由は、雰囲気中の水分や炭酸との反応を避けるためである。 If the ambient temperature is less than 100° C., the moisture may not evaporate sufficiently and the compound may not be sufficiently formed. Conversely, if the ambient temperature exceeds 250° C., not only will drying take a long time, but also the scale of the production equipment will increase, making it unsuitable for production on an industrial scale. The reason why the atmosphere during the heat treatment is an oxidizing atmosphere such as an oxygen atmosphere or a vacuum atmosphere is to avoid reaction with moisture and carbonic acid in the atmosphere.

熱処理時間にも特に限定はないが、湿潤状態のリチウムニッケル複合酸化物粉末の水分を十分に蒸発させて化合物を形成するため、該熱処理工程の雰囲気温度の温度プロフィールの最高到達温度が0.5時間以上維持されることが好ましい。また、水分のある状態で温度を上げるとリチウムニッケル系複合酸化物粉末からLiの溶出が多くなりすぎるおそれがあるため、湿潤状態の母材粉末の水分が1質量%以上である場合は、100℃を超えない雰囲気温度にすることが望ましい。 The heat treatment time is also not particularly limited, but in order to sufficiently evaporate the water content of the wet lithium-nickel composite oxide powder to form a compound, the maximum temperature of the temperature profile of the ambient temperature in the heat treatment step is 0.5. It is preferably maintained for at least an hour. In addition, if the temperature is raised in the presence of moisture, Li may be eluted from the lithium-nickel-based composite oxide powder too much. It is desirable that the ambient temperature does not exceed °C.

2. リチウムイオン二次電池用正極活物質
本発明に係るリチウムイオン二次電池用正極活物質は、一般式LiNi1-a-b-cCo(但し、0≦a≦0.35、0.01≦b≦0.30、0≦c≦0.35、0.97≦d≦1.15、MはMn、Ca、V、Mg、Mo、Nb、Ti及び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及び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ニッケル系複合酸化物粉末において、前記リチウムタングステン化合物Cが、LiWOであることを特徴とする。LiWOはリチウムイオン伝導性が他のリチウムタングステン化合物よりも高く、リチウムニッケル系複合酸化物表面を被覆した際の抵抗低減効果が高いため好ましい。
2. Positive electrode active material for lithium ion secondary batteries The positive electrode active material for lithium ion secondary batteries according to the present invention has the general formula Li d Ni 1-abc Co a W b Mc O 2 (where 0 ≤ a ≤ 0.35, 0.01 ≤ b ≤ 0.30, 0 ≤ c ≤ 0.35, 0.97 ≤ d ≤ 1.15, M is Mn, Ca, V, Mg, Mo, Nb, Ti and at least one element selected from Al). It is characterized as being WO5 . Li 4 WO 5 is preferable because it has higher lithium ion conductivity than other lithium-tungsten compounds and has a high resistance-reducing effect when the surface of the lithium-nickel-based composite oxide is coated with Li 4 WO 5 .

3.電池評価
本発明の実施形態の正極活物質は、図2に示すような2032型コイン電池1(以下、コイン型電池と称す)の正極材料に用いることで好適に評価することができる。このコイン型電池1は、ケース2と、このケース2内に収容された電極3とから構成されている。ケース2は、上端部が開口する円筒形状の正極缶2aと、該正極缶2aよりも僅かに小さな外径を有し、下端部が開口する円筒形状の正極缶2aとを、それらの開口側同士を互いに対向させて嵌め合せることで構成される。これら正極缶2aと負極缶2bとによって形成される空間内部に電極3が収容されている。この電極3は、正極3a、セパレータ3c及び負極3bがこの順に下から上に積層した構造を有しており、正極3aは正極缶2aの内面に接触しており、負極3bは負極缶2bの内面に接触している。
3. Battery Evaluation The positive electrode active material of the embodiment of the present invention can be suitably evaluated by using it as a positive electrode material for a 2032-type coin battery 1 (hereinafter referred to as a coin battery) as shown in FIG. This coin-type battery 1 is composed of a case 2 and an electrode 3 housed in the case 2 . The case 2 comprises a cylindrical positive electrode can 2a with an open upper end, and a cylindrical positive electrode can 2a with an outer diameter slightly smaller than the positive electrode can 2a and with an open lower end. It is configured by fitting them in such a manner that they face each other. An electrode 3 is accommodated in a space formed by the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b. The electrode 3 has a structure in which a positive electrode 3a, a separator 3c, and a negative electrode 3b are stacked in this order from bottom to top. in contact with the inner surface.

これら正極缶2aと負極缶2bの両周縁部には、それらが互いに非接触の状態を維持するようにガスケット2cが設けられている。このガスケット2cは、正極缶2a及び負極缶2bが互いに相対的に移動しないように固定する役割を担っている。このガスケット2cは、更に正極缶2aと負極缶2bとの隙間を密封して、ケース2の内側を外部から気密・液密に遮断する機能も有している。 Gaskets 2c are provided on both peripheral edge portions of the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b so as to keep them out of contact with each other. The gasket 2c serves to fix the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b so that they do not move relative to each other. The gasket 2c also has the function of sealing the gap between the positive electrode can 2a and the negative electrode can 2b to seal off the inside of the case 2 from the outside in an airtight and liquid-tight manner.

上記の図2に示すコイン型電池1は、例えば以下のようにして製作することができる。先ずリチウムイオン二次電池用正極活物質52.5mg、アセチレンブラック15mg、及びポリテトラフッ化エチレン樹脂(PTFE)7.5mgを混合し、100MPaの圧力でプレス成形して直径11mm、厚さ100μmの円板状の正極3aを作製する。得られた正極3aを真空乾燥機に装入し、雰囲気温度120℃で12時間かけて乾燥する。 The coin-type battery 1 shown in FIG. 2 can be manufactured, for example, as follows. First, 52.5 mg of a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, 15 mg of acetylene black, and 7.5 mg of polytetrafluoroethylene resin (PTFE) were mixed and press-molded at a pressure of 100 MPa to form a disk having a diameter of 11 mm and a thickness of 100 μm. A positive electrode 3a having a shape is produced. The obtained positive electrode 3a is put into a vacuum dryer and dried at an atmospheric temperature of 120° C. for 12 hours.

負極3bとして、直径14mmの円盤状に打ち抜かれた銅箔の片面に、平均粒径20μm程度の黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンとが塗布された負極シートを用意する。セパレータ3cとして、膜厚25μmのポリエチレン多孔膜を用意する。電解液として、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)の等量混合液(富山薬品工業株式会社製)を用意する。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上記の正極3a、負極3b、セパレータ3c及び電解液を用いて上述したコイン型電池1を組み立てる。 As the negative electrode 3b, a negative electrode sheet is prepared by applying graphite powder having an average particle size of about 20 μm and polyvinylidene fluoride to one side of a copper foil punched into a disk shape of 14 mm in diameter. A polyethylene porous film having a film thickness of 25 μm is prepared as the separator 3c. As an electrolytic solution, an equal mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) with 1 M LiClO 4 as a supporting electrolyte (manufactured by Tomiyama Pharmaceutical Co., Ltd.) is prepared. Using the positive electrode 3a, the negative electrode 3b, the separator 3c, and the electrolytic solution, the above-described coin-type battery 1 is assembled in an Ar atmosphere glove box in which the dew point is controlled at -80°C.

製造したコイン型電池1の性能を示す正極抵抗は、以下のように評価した。コイン型電池1を充電電位4.1Vで充電して、周波数応答アナライザ及びポテンショガルバノスタット(ソーラトロン製、1255B)を使用して交流インピーダンス法により測定すると、図1に示すナイキストプロットが得られる。このナイキストプロットは、溶液抵抗、負極抵抗とその容量、及び、正極抵抗とその容量を示す特性曲線の和として表しているため、このナイキストプロットに基づき等価回路を用いてフィッティング計算を行うことで、正極抵抗の値を算出することができる。以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 The positive electrode resistance, which indicates the performance of the manufactured coin-type battery 1, was evaluated as follows. When the coin-type battery 1 is charged at a charging potential of 4.1 V and measured by the AC impedance method using a frequency response analyzer and a potentiogalvanostat (1255B manufactured by Solartron), the Nyquist plot shown in FIG. 1 is obtained. Since this Nyquist plot is represented as the sum of characteristic curves showing solution resistance, negative electrode resistance and its capacity, and positive electrode resistance and its capacity, fitting calculations are performed using an equivalent circuit based on this Nyquist plot, A positive electrode resistance value can be calculated. EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

[実施例1]
平均粒径12μmのニッケル複合水酸化物粒子(組成式Ni0.91Co0.045Al0.045(OH))に対して、Li/(Ni+Co+Al)=1.015となるように水酸化リチウムを混合した。得られた混合物を745℃の酸素気流中にて8時間かけて焼成し、冷却した後に解砕した。この解砕した粉末1250gに対して水1Lを添加してスラリーを調製し、このスラリーを撹拌することで水洗処理した。その後、濾過及び乾燥してリチウムニッケル系複合酸化物粉末(水洗粉末)を得た。
[Example 1]
With respect to nickel composite hydroxide particles (composition formula Ni 0.91 Co 0.045 Al 0.045 (OH) 2 ) having an average particle size of 12 μm, hydration is performed so that Li / (Ni + Co + Al) = 1.015 mixed with lithium. The resulting mixture was fired in an oxygen stream at 745° C. for 8 hours, cooled and pulverized. 1 L of water was added to 1250 g of the pulverized powder to prepare a slurry, and the slurry was washed with water by stirring. Then, it was filtered and dried to obtain a lithium-nickel-based composite oxide powder (water-washed powder).

この水洗粉末を一部採取して水を加えてスラリーにした後、塩酸で中和滴定してアルカリ分を求めることで、粉末中に含まれる水酸化リチウム量を求めた。このようにして求めた水酸化リチウム量に基づき、水洗粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量に対する酸化タングステン中に含まれるタングステンのモル量の比が0.85になるように、これら水洗粉末及び酸化タングステンを配合して混合した。この混合物を雰囲気温度190℃の真空乾燥機内で熱処理してタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質を作製した。 A portion of this water-washed powder was sampled, water was added to make a slurry, and neutralization titration with hydrochloric acid was performed to determine the alkaline content, thereby determining the amount of lithium hydroxide contained in the powder. Based on the amount of lithium hydroxide thus obtained, the washing powder and Tungsten oxide was compounded and mixed. This mixture was heat-treated in a vacuum dryer at an atmospheric temperature of 190° C. to prepare a positive electrode active material comprising a tungsten-coated lithium-nickel-based composite oxide powder.

得られたタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末をX線回折法により同定したところ、リチウムニッケル系複合酸化物と共に、LiWOの回折パターンに帰属されるピークが確認された。最後に目開き38μmの篩にかけ解砕することにより、一次粒子表面にタングステン酸リチウムの化合物を有する正極活物質を得た。 When the obtained tungsten-coated lithium-nickel-based composite oxide powder was identified by an X-ray diffraction method, a peak attributed to the diffraction pattern of Li 4 WO 5 was confirmed together with the lithium-nickel-based composite oxide. Finally, the powder was pulverized through a sieve with an opening of 38 μm to obtain a positive electrode active material having a lithium tungstate compound on the surface of the primary particles.

得られた正極活物質のタングステン含有量及びLi/MeをICP法により分析したところ、タングステン含有量はNi、Co及びMの原子数の合計に対して0.07原子%の組成であることが確認され、そのLi/Meは0.973であった。得られた正極活物質を使用して作製された正極を有する図2に示すコイン型電池1の正極抵抗を評価したところ、2.75Ωであった。以下、実施例2、参考例及び比較例1~3については、上記実施例1と変更した物質、条件のみを示す。また、実施例1~2、参考例及び比較例1~3の正極抵抗の評価値を表1に示す。 The tungsten content and Li/Me of the obtained positive electrode active material were analyzed by the ICP method. was confirmed and its Li/Me was 0.973. The positive electrode resistance of the coin-shaped battery 1 shown in FIG. For Example 2 , Reference Example , and Comparative Examples 1 to 3, only materials and conditions changed from Example 1 are shown below. Table 1 shows the positive electrode resistance evaluation values of Examples 1 and 2, Reference Examples , and Comparative Examples 1 and 3.

[実施例2]
水洗粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量に対する酸化タングステン中に含まれるタングステンのモル量の比を0.85に代えて0.25とした以外は実施例1と同様にしてタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質を作製した。得られたタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末をX線回折法により同定したところ、リチウムニッケル系複合酸化物と共に、LiWOの回折パターンに帰属されるピークが確認された。また、タングステン含有量をICP法により分析したところ、Ni、Co及びMの原子数の合計に対してのタングステン含有量は0.02原子%であった。
[Example 2]
Tungsten-coated lithium nickel system was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the molar amount of tungsten contained in tungsten oxide to the molar amount of lithium hydroxide contained in the water-washed powder was changed from 0.85 to 0.25. A positive electrode active material composed of a composite oxide powder was produced. When the obtained tungsten-coated lithium-nickel-based composite oxide powder was identified by an X-ray diffraction method, a peak attributed to the diffraction pattern of Li 4 WO 5 was confirmed together with the lithium-nickel-based composite oxide. Further, when the tungsten content was analyzed by the ICP method, the tungsten content was 0.02 atomic % with respect to the total number of atoms of Ni, Co and M.

参考例
水洗粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量に対する酸化タングステン中に含まれるタングステンのモル量の比を0.85に代えて1.77とした以外は実施例1と同様にしてタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質を作製した。得られたタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末をX線回折法により同定したところ、リチウムニッケル系複合酸化物と共に、LiWOと(LiWO)(HO)の回折パターンに帰属されるピークが確認された。また、タングステン含有量をICP法により分析したところ、Ni、Co及びMの原子数の合計に対してのタングステン含有量は0.16原子%であった。
[ Reference example ]
Tungsten-coated lithium nickel system was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the molar amount of tungsten contained in tungsten oxide to the molar amount of lithium hydroxide contained in the water-washed powder was changed from 0.85 to 1.77. A positive electrode active material composed of a composite oxide powder was produced. When the obtained tungsten-coated lithium-nickel-based composite oxide powder was identified by an X-ray diffraction method, the diffraction of Li 4 WO 5 and (Li 2 WO 4 ) 7 (H 2 O) 4 along with the lithium-nickel-based composite oxide. A peak assigned to the pattern was confirmed. Also, when the tungsten content was analyzed by the ICP method, the tungsten content was 0.16 atomic % with respect to the total number of atoms of Ni, Co and M.

[比較例1]
水洗粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量に対する酸化タングステン中に含まれるタングステンのモル量の比を0.85に代えて1.85とした以外は実施例1と同様にしてタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質を作製した。得られたタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末をX線回折法により同定したところ、リチウムニッケル系複合酸化物と共に、(LiWO)(HO)とWOの回折パターンに帰属されるピークが確認された。また、タングステン含有量をICP法により分析したところ、Ni、Co及びMの原子数の合計に対してのタングステン含有量は0.17原子%であった。
その結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Tungsten-coated lithium nickel system was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the molar amount of tungsten contained in tungsten oxide to the molar amount of lithium hydroxide contained in the water-washed powder was changed from 0.85 to 1.85. A positive electrode active material composed of a composite oxide powder was produced. When the obtained tungsten-coated lithium-nickel-based composite oxide powder was identified by an X-ray diffraction method, the diffraction patterns of (Li 2 WO 4 ) 7 (H 2 O) 4 and WO 3 along with the lithium-nickel-based composite oxide were observed. Assigned peaks were confirmed. Further, when the tungsten content was analyzed by the ICP method, the tungsten content was 0.17 atomic % with respect to the total number of atoms of Ni, Co and M.
Table 1 shows the results.

[比較例2]
水洗粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量に対する酸化タングステン中に含まれるタングステンのモル量の比を0.85に代えて0.11とした以外は実施例1と同様にしてタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質を作製した。得られたタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末をX線回折法により同定したところ、リチウムニッケル系複合酸化物と共に、LiWOの回折パターンに帰属されるピークが確認された。また、タングステン含有量をICP法により分析したところ、Ni、Co及びMの原子数の合計に対してのタングステン含有量は0.009原子%であった。
[Comparative Example 2]
Tungsten-coated lithium nickel system was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the molar amount of tungsten contained in tungsten oxide to the molar amount of lithium hydroxide contained in the water-washed powder was changed from 0.85 to 0.11. A positive electrode active material composed of a composite oxide powder was produced. When the obtained tungsten-coated lithium-nickel-based composite oxide powder was identified by an X-ray diffraction method, a peak attributed to the diffraction pattern of Li 4 WO 5 was confirmed together with the lithium-nickel-based composite oxide. Further, when the tungsten content was analyzed by the ICP method, the tungsten content was 0.009 atomic % with respect to the total number of atoms of Ni, Co and M.

[比較例3]
タングステンを添加しない以外は実施例1と同様にしてタングステン被覆リチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質を作製した。得られたリチウムニッケル系複合酸化物粉末をX線回折法により同定したところ、リチウムニッケル系複合酸化物に帰属されるピークのみが確認された。また、ICP法による分析でもタングステン含有量を分析したところ、タングステンは検出されなかった。上記実施例1~2、参考例及び比較例1~3の結果をまとめたものを下記表1に示す。
[Comparative Example 3]
A positive electrode active material composed of a tungsten-coated lithium-nickel-based composite oxide powder was prepared in the same manner as in Example 1, except that tungsten was not added. When the obtained lithium-nickel-based composite oxide powder was identified by an X-ray diffraction method, only peaks attributed to the lithium-nickel-based composite oxide were confirmed. Also, when the tungsten content was analyzed by the ICP method, no tungsten was detected. The results of Examples 1 and 2, Reference Examples and Comparative Examples 1 and 3 are summarized in Table 1 below.

Figure 0007272052000001
Figure 0007272052000001

[評価]
上記表1から明らかなように、実施例1~の正極活物質は、本発明に従って製造されたため、比較例に比べて正極抵抗が低いものとなっており、優れた特性を有した電池となっている。比較例1は、投入した酸化タングステン量が過剰であるため、LiWOよりもリチウムイオン伝導性の低いLiWOが生成し、なおかつリチウムと反応できずに残った酸化タングステンが存在するため、抵抗が増加してしまった。
[evaluation]
As is clear from Table 1 above, the positive electrode active materials of Examples 1 and 2 , which were produced according to the present invention, had a lower positive electrode resistance than the comparative examples, and the batteries had excellent characteristics. It's becoming In Comparative Example 1, since the amount of tungsten oxide charged was excessive, Li 2 WO 4 having a lower lithium ion conductivity than Li 4 WO 5 was generated, and there was tungsten oxide that remained without being able to react with lithium. Therefore, the resistance has increased.

比較例2は、LiWOが生成しているものの、投入したタングステン量が0.01原子%を下回っているため、リチウムタングステン化合物の抵抗低減効果を十分に得られず、抵抗が高くなってしまった。比較例3は、タングステンを添加していないため、リチウムタングステン化合物を形成することによる抵抗低減効果が全く得られず、抵抗が高くなってしまった。 In Comparative Example 2, although Li 4 WO 5 was generated, the amount of tungsten introduced was less than 0.01 atomic %, so the resistance reduction effect of the lithium tungsten compound was not sufficiently obtained, and the resistance increased. It's gone. In Comparative Example 3, since tungsten was not added, the effect of reducing resistance by forming a lithium-tungsten compound was not obtained at all, and the resistance was increased.

本発明のリチウムイオン二次電池は、高出力が要求される電気自動車用電池に好適である。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、優れた安全性を有し、小型化、高出力化が可能であることから、搭載スペースに制約を受ける電気自動車用電源として好適である。なお、本発明は、純粋に電気エネルギーで駆動する電気自動車用の電源のみならず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃焼機関と併用するいわゆるハイブリッド車用の電源としても用いることができる。 The lithium ion secondary battery of the present invention is suitable for electric vehicle batteries that require high output. In addition, the lithium ion secondary battery of the present invention has excellent safety and can be made smaller and higher in output, so it is suitable as a power source for electric vehicles that are limited in mounting space. The present invention can be used not only as a power source for electric vehicles that are driven purely by electric energy, but also as a power source for so-called hybrid vehicles that use a combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine.

1 コイン型電池
2 ケース
2a 正極缶
2b 負極缶
2c ガスケット
3 電極
3a 正極
3b 負極
3c セパレータ
REFERENCE SIGNS LIST 1 coin-type battery 2 case 2a positive can 2b negative can 2c gasket 3 electrode 3a positive 3b negative 3c separator

Claims (4)

一般式LiNi1-a-b-cCo(但し、0≦a≦0.35、0.01≦b≦0.30、0≦c≦0.35、0.97≦d≦1.15、MはMn、Ca、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質の製造方法であって、タングステンを含まないリチウムニッケル系複合酸化物からなる母材粉末と、タングステン化合物粉末とを混合して混合物を得る混合工程と、該混合物を熱処理してリチウムタングステン化合物で被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末を得る熱処理工程とを有し、前記混合工程において、前記母材粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量xに対する前記タングステン化合物粉末に含まれるタングステンのモル量yの比y/xが0.2を超え1.8未満であることを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法。 General formula Li d Ni 1-abc CoaWbMcO2 ( where 0≤a≤0.35 , 0.01≤b≤0.30 , 0≤c≤0.35, 0 .97 ≤ d ≤ 1.15, M is at least one element selected from Mn, Ca, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al) from coated lithium nickel composite oxide powder A method for producing a positive electrode active material comprising: a mixing step of mixing a base material powder made of a lithium-nickel-based composite oxide containing no tungsten and a tungsten compound powder to obtain a mixture; and heat-treating the mixture to obtain lithium and a heat treatment step of obtaining a lithium-nickel-based composite oxide powder coated with a tungsten compound, wherein in the mixing step, tungsten contained in the tungsten compound powder with respect to the molar amount x of lithium hydroxide contained in the base material powder A method for producing a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, wherein the ratio y/x of the molar amount y of is more than 0.2 and less than 1.8. 前記母材粉末が、一次粒子若しくは該一次粒子が凝集した二次粒子、又はこれら一次粒子と二次粒子が混在したものからなることを特徴とする、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。 2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the base material powder is composed of primary particles, secondary particles obtained by agglomeration of the primary particles, or a mixture of these primary particles and secondary particles. A method for producing a positive electrode active material for 前記母材粉末に含まれる水酸化リチウムのモル量xは、前記母材粉末に水を添加してスラリーにした後、該スラリーを固液分離して得た液相に対して、塩酸、硫酸、硝酸及び有機酸からなる群から選ばれる少なくとも1種の酸で中和滴定することによりアルカリ分を求め、水酸化リチウム量に換算することを特徴とする、請求項1又は2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。 The molar amount x of lithium hydroxide contained in the base material powder is obtained by adding water to the base material powder to form a slurry, and then separating the slurry into solid and liquid phases to obtain the liquid phase, and the amount of hydrochloric acid, sulfuric acid, and 3. The lithium according to claim 1 or 2, wherein the alkaline content is determined by neutralization titration with at least one acid selected from the group consisting of nitric acid and organic acids, and converted into the amount of lithium hydroxide. A method for producing a positive electrode active material for an ion secondary battery. 一般式LiNi1-a-b-cCo(但し、0≦a≦0.35、0.01≦b≦0.30、0≦c≦0.35、0.97≦d≦1.15、MはMn、Ca、V、Mg、Mo、Nb、Ti及びAlから選ばれる少なくとも1種の元素)で表される被覆されたリチウムニッケル系複合酸化物粉末からなる正極活物質であって、X線回折法により同定したときにリチウムニッケル系複合酸化物と共にLiWO の回折パターンに帰属されるピークのみを示す被覆層で前記被覆されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極活物質。 General formula Li d Ni 1-abc CoaWbMcO2 ( where 0≤a≤0.35 , 0.01≤b≤0.30 , 0≤c≤0.35, 0 .97 ≤ d ≤ 1.15, M is at least one element selected from Mn, Ca, V, Mg, Mo, Nb, Ti and Al) from coated lithium nickel composite oxide powder characterized by being coated with a coating layer that exhibits only peaks attributed to the diffraction pattern of Li WO 5 together with the lithium-nickel-based composite oxide when identified by an X-ray diffraction method. A positive electrode active material for lithium ion secondary batteries.
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