JP7417135B2 - 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造方法 - Google Patents
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Description
非水電解質二次電池用正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子と、平均粒径が1nm以上500nm未満であるアルミニウム化合物とを含み、体積平均粒径が1μm以上8μm以下であり、比表面積が1.4m2/g以上である。非水電解質二次電池用正極活物質は、例えば後述する非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法によって効率的に製造することができる。
測定対象となる粉末を所定の高さの漏斗から水平な基板(測定用テーブル)の上に落下させ、生成した円錐状堆積物の直径及び高さから底角を算出し、この底角を安息角とした。一般的にはJIS-R9301-2-2に基づき測定することができる。
安息角を測定した円錐状堆積物を、測定用テーブルに所定の衝撃を3回加えることで崩壊させた後に円錐状堆積物の直径及び高さから底角を算出し、この底角を崩壊角とする。ここで所定の衝撃とは使用した測定装置において、採用されている衝撃であり、装置固有かつ一定のものである。
以下の式により、差角を算出した。
安息角(°)-崩壊角(°)=差角(°)
正極活物質を構成するリチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子(以下、単に「リチウム遷移金属複合酸化物粒子」ともいう)は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物を含む一次粒子が複数集合してなる二次粒子であってよい。リチウム遷移金属複合酸化物粒子が所定の体積平均粒径及び比表面積を有することで、これを含む正極活物質を用いて構成される非水電解質二次電池において出力特性が向上する。従って、一態様において正極活物質は、所定の体積平均粒径及び比表面積を有するリチウム遷移金属複合酸化物粒子からなるものであってもよい。
LipNixCoyM1 zM2 wO2+α (1)
正極活物質は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子に加えて、アルミニウム化合物を含んでいてよい。正極活物質におけるアルミニウム化合物は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子と独立して、アルミニウム化合物の粒子として存在していてもよく、アルミニウム化合物の粒子の少なくとも一部がリチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に付着していてもよい。アルミニウム化合物の粒子のリチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面への付着は、正極活物質の粉体としての流動性の観点から、物理吸着であることが好ましい。物理吸着は、例えばファンデルワールス力等によるものであってよい。また、アルミニウム化合物の粒子のリチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面への付着は、正極活物質の粉体としての流動性の観点から、アルミニウム化合物とリチウム遷移金属複合酸化物との化学反応を伴わないことが好ましい。アルミニウム化合物とリチウム遷移金属複合酸化物との化学反応は、例えばアルミニウム化合物及びリチウム遷移金属複合酸化物の混合物に対する熱処理、メカノケミカル処理等によって促進される。したがって、正極活物質はアルミニウム化合物及びリチウム遷移金属複合酸化物を含む非熱処理物であってよい。ここで非熱処理物とは、アルミニウム化合物及びリチウム遷移金属複合酸化物を含む混合物に対して300℃以上、又は200℃以上の温度で、例えば2時間以上、又は30分以上の熱処理を行わずに得られるものであることを意味する。正極活物質が非熱処理物であることで、アルミニウム化合物を混合することによる流動性向上の効果がより大きくなる場合がある。
正極活物質は、タングステン化合物を更に含んでいてもよく、タングステン化合物の粒子を含んでいてもよい。正極活物質がタングステン化合物を含むことで、例えば正極活物質を含むスラリーの粘度上昇を効果的に抑制することができる場合がある。特にリチウム遷移金属複合酸化物粒子の体積平均粒径が4.7μm以下で、比表面積が1.3m2/g以上である場合には、粘度上昇の抑制の効果がより大きくなる傾向がある。正極活物質におけるタングステン化合物は、リチウム遷移金属複合酸化物粒子と独立して存在していてもよく、タングステン化合物の少なくとも一部がリチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面に付着していてもよい。また、タングステン化合物の少なくとも一部がリチウムと反応して、タングステン酸リチウムの形態で正極活物質に含まれていてもよい。タングステン化合物のリチウム遷移金属複合酸化物粒子の表面への付着は、正極活物質を含むスラリーの流動性の観点から、物理吸着であることが好ましい。
一態様において、正極活物質は、アルミニウム化合物に代えて他の金属化合物を含んでいてもよい。他の金属化合物としては、タングステン化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物、ケイ素化合物、マグネシウム化合物等を挙げることができ、これらからなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてよい。他の金属化合物は、流動性と出力特性の両立の観点から、タングステン化合物、チタン化合物、ケイ素化合物及びマグネシウム化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、正極作製時のスラリー粘度を考慮する場合には、タングステン化合物の少なくとも1種を含むことがより好ましい。他の金属化合物は、例えば、酸化物、水酸化物、窒化物等であってよい。また、他の金属化合物の平均粒径は、例えば0.01μm以上2μm以下であってよい。正極活物質における他の金属化合物の含有量は、リチウム遷移金属複合酸化物の1モルに対して、例えば0.1モル%以上2モル%以下であってよい。
非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法は、リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子を準備する準備工程と、リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子及び平均粒径が1nm以上500nm未満であるアルミニウム化合物を混合して混合物を得る混合工程と、を含んでいてよい。準備されるリチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子は、体積平均粒径が1μm以上8μm以下であってよく、比表面積が1.3m2/g以上であってよい。
準備工程では、所望のリチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子(以下、単に「リチウム遷移金属複合酸化物粒子」ともいう)を準備する。リチウム遷移金属複合酸化物粒子は購入等により準備してもよいし、後述するリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法等により製造することで準備してもよい。準備されるリチウム遷移金属複合酸化物粒子の詳細及び好ましい態様については、非水電解質二次電池用正極活物質において説明したリチウム遷移金属複合酸化物粒子と同様である。
混合工程では、リチウム遷移金属複合酸化物粒子とアルミニウム化合物とを混合して混合物を得る。得られる混合物は非水電解質二次電池用正極活物質であってよい。リチウム遷移金属複合酸化物粒子とアルミニウム化合物の混合は、例えば、高速せん断型ミキサー等を用いる乾式混合で実施されてよい。混合の温度は、例えば10℃以上100℃以下であってよく、好ましくは25℃以上60℃以下であってよい。
正極活物質の製造方法に用いられるリチウム遷移金属複合酸化物粒子は、例えば以下のような製造方法で製造することができる。リチウム遷移金属複合酸化物の製造方法は、ニッケルを含む複合酸化物を準備する複合酸化物準備工程と、ニッケルを含む複合酸化物とリチウム化合物とを混合して、熱処理することで、リチウム及びニッケルを含み層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を得る合成工程と、を含んでいてよい。製造されるリチウム遷移金属複合酸化物は、リチウム遷移金属複合酸化物を含む一次粒子が複数集合してなる二次粒子を含んでいてよい。
複合酸化物準備工程では、ニッケルを含む複合酸化物(以下、単に「ニッケル複合酸化物」ともいう)を準備する。準備されるニッケル複合酸化物は、ニッケル複合酸化物を含む一次粒子が複数集合してなる二次粒子を含んでいてよい。ニッケル複合酸化物は、購入等により準備してもよく、後述するニッケル複合酸化物の製造方法によって、製造して準備してもよい。準備されるニッケル複合酸化物の詳細については後述する。
合成工程では、準備さ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リチウム混合物を得ることと、リチウム混合物を熱処理して、リチウム及びニッケルを含み層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を得ることを含む。合成工程においては、リチウム化合物に含まれるリチウムがニッケル複合酸化物中に拡散することにより、リチウム遷移金属複合酸化物が得られてよい。
ニッケル複合酸化物の製造方法は、例えば、ニッケルイオン及び必要に応じてコバルトイオン等を含む第1溶液を準備する第1溶液準備工程と、錯イオン形成因子を含む第2溶液を準備する第2溶液準備工程と、pHが10以上13.5以下の範囲にある液媒体を準備する液媒体準備工程と、液媒体に、第1溶液及び第2溶液を別々に且つ同時に供給しつつ、pHが10以上13.5以下の範囲に維持される反応溶液を得る晶析工程と、反応溶液からニッケルを含む複合水酸化物を得る複合水酸化物回収工程と、得られる複合水酸化物を熱処理して、ニッケル複合酸化物を得る複合水酸化物熱処理工程と、を含んでいてよい。このような複合酸化物を得る方法の詳細については、例えば、特開2003-292322号公報、特開2011-116580号公報(米国特許出願公開第2012/270107号明細書)等を参照することができる。
第1溶液準備工程では、ニッケルイオン及び必要に応じてコバルトイオン等を含む第1溶液を準備する。第1溶液は、目的のニッケル複合酸化物の組成に応じて、各金属元素を含む塩の所定量を水に溶解して調製される。塩の種類としては、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩などが挙げられる。また、第1溶液を調製する際に、水に酸性物質(例えば、硫酸水溶液)を加えてもよい。これにより、各金属元素を含む塩が溶解しやすくなる場合がある。第1溶液の調製においては、塩基性物質を更に加えてpH調整を行ってもよい。また、第1溶液におけるニッケル等の金属元素の合計モル数は、目的とするニッケル複合酸化物の平均粒径に応じて適宜設定してよい。ここで金属元素の合計モル数は、第1溶液が、ニッケル及びコバルトを含む場合はニッケル及びコバルトの合計モル数であり、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む場合はニッケル、コバルト及びマンガンの合計モル数を意味する。
第2溶液準備工程では、錯イオン形成因子を含む第2溶液を準備する。第2溶液は、第1溶液に含まれる金属イオンと錯イオンを形成し得る錯イオン形成因子を含むものである。例えば錯イオン形成因子がアンモニアである場合、第2溶液としてはアンモニア水溶液を用いることができる。アンモニア水溶液中に含まれるアンモニアの含有量は、例えば5質量%以上25質量%以下であってよい。アンモニアの含有量は、好ましくは10質量%以上、又は12質量%以上であってよい。アンモニアの含有量は、好ましくは20質量%以下、又は18質量%以下であってよい。
液媒体準備工程では、pHが10以上13.5以下の範囲にある液媒体を準備する。液媒体は、例えば反応容器に所定量の水と水酸化ナトリウム水溶液等の塩基性溶液を用いてpH10以上13.5以下の溶液として調整される。溶液のpHを10以上13.5以下に調整することで、反応初期における反応溶液のpH変動を抑制することができる。
晶析工程では、形成される反応溶液のpHを10以上13.5以下の範囲に維持しつつ、液媒体に第1溶液及び第2溶液を別々に且つ同時に供給する。これにより、反応溶液からニッケルを含む複合水酸化物粒子を得ることができる。液媒体には、第1溶液及び第2溶液に加えて、塩基性溶液を同時に供給してもよい。これにより反応溶液のpHを10以上13.5以下の範囲に容易に維持することができる。
複合水酸化物回収工程では、反応溶液からニッケルを含む複合水酸化物を分離して回収する。反応溶液からの複合水酸化物の回収は、例えば、生成する沈殿物を濾別、遠心分離等の通常用いられる分離手段で分離することで行うことができる。得られる沈殿物には、水洗、濾過、乾燥等の処理を行ってもよい。複合水酸化物における金属元素の組成比は、これらを原料として得られるリチウム遷移金属複合酸化物のリチウム以外の金属元素の組成比とほぼ一致してよい。
複合水酸化物熱処理工程では、得られる複合水酸化物を熱処理して、ニッケル複合酸化物を得る。熱処理することにより、複合水酸化物が脱水されてニッケル複合酸化物が生成する。ニッケル複合酸化物は、リチウム遷移金属複合酸化物の前駆体であってよく、正極活物質前駆体であってもよい。
NiqCorM1 sM2 tO2+β (2)
非水電解質二次電池用電極は、集電体と、集電体上に配置され、上述した正極活物質を含む正極活物質層とを備える。係る電極を備える非水電解質二次電池は、優れた出力特性を達成することができる。
非水電解質二次電池は、上記非水電解質二次電池用電極を備える。非水電解質二次電池は、非水電解質二次電池用電極に加えて、非水電解質二次電池用負極、非水電解質、セパレータ等を備えて構成される。非水電解質二次電池における、負極、非水電解質、セパレータ等については例えば、特開2002-075367号公報、特開2011-146390号公報、特開2006-12433号公報(これらは、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる)等に記載された、非水電解質二次電池用のものを適宜用いることができる。
各溶液の準備
硫酸ニッケル溶液と、硫酸コバルト溶液と、硫酸マンガン溶液と、をそれぞれ金属元素のモル比で35:35:30になるように水に溶解して混合した第1溶液(ニッケルイオン、コバルトイオン及びマンガンイオンを合わせた濃度で1.7モル/L)を準備した。なお、第1溶液中の金属元素の総モル数を350モルとした。塩基性溶液として、25重量%の水酸化ナトリウム水溶液を準備した。第2溶液(錯イオン形成溶液)として、12.5重量%のアンモニア水溶液を準備した。
反応容器に水30リットルを準備し、水酸化ナトリウム水溶液をpHが12.5になるように加えた。窒素ガスを導入し反応容器内を窒素で置換して反応前溶液として液媒体を準備した。
液媒体を撹拌しながら、液媒体に対して第1溶液をニッケル等の総モル数として10モル分加えて、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む複合水酸化物を析出させた。
残りの第1溶液340モル分と、水酸化ナトリウム水溶液と、第2溶液とを、反応溶液中においてpHが10.9から11.3程度を維持した状態で、アンモニウムイオン濃度が約4000ppmとなるように、反応溶液を撹拌しながら、12時間に亘って供給することで、ニッケル、コバルト及びマンガンを含む複合水酸化物を析出させた。反応溶液の温度は、約60℃になるように制御した。析出物を水洗、濾過、分離したのち乾燥し、ニッケル、コバルト、マンガンを含む複合水酸化物(以下、ニッケルコバルト複合水酸化物ともいう)を得た。ニッケルコバルト複合水酸化物に対して、大気雰囲気下、320℃で16時間の熱処理を行い、ニッケル、コバルト、マンガンを含む遷移金属複合酸化物(以下、複合酸化物ともいう)として回収した。体積平均粒径4.7μm、タップ密度0.86g/cm3の複合酸化物を得た。
得られた複合酸化物に、炭酸リチウム、酸化ジルコニウム(IV)、酸化タングステン(VI)を、Li:(Ni+Co+Mn):Zr:W=1.19:1:0.005:0.003(モル比)となるように混合して、リチウム混合物を得た。得られたリチウム混合物を大気雰囲気下で熱処理した。熱処理は第1温度780℃で2時間、第2温度910℃で4時間熱処理して、熱処理物を得た。得られた熱処理物を粉砕し、乾式篩にかけて、組成式Li1.19Ni0.35Co0.35Mn0.30Zr0.005W0.003O2で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
上記で得られたリチウム遷移金属複合酸化物に、アルミニウム化合物として酸化アルミニウム(Al2O3:CABOT社製;平均粒径20から30nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Al=1:0.005(モル比)となるように配合した後、高速せん断型ミキサーで混合した。その後、乾式篩にかけることで、実施例1の正極活物質を得た。
晶析工程において、反応溶液のpHを11.3から11.7程度に維持したこと、アンモニウムイオン濃度を約6000ppmとなるようにしたこと、反応溶液の温度を約45℃に制御したこと、晶析工程における第1溶液の供給時間を18時間としたこと以外は実施例1と同様にして、体積平均粒径3.4μm、タップ密度1.46g/cm3のニッケル、コバルト及びマンガンを含む複合酸化物を得た。得られた複合酸化物を用いたこと以外は、実施例1の合成工程と同様にして、比較例1のリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
混合工程において、アルミニウム化合物に加え、タングステン化合物として酸化タングステン(WO3:日本新金属社製;平均粒径1000nm)をさらに加え、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Al:W=1:0.005:0.005(モル比)となるように配合したこと以外、実施例1と同様にして、実施例2の正極活物質を得た。
合成工程において、熱処理の第2温度を910℃から950℃としたこと以外は実施例2と同様にして、実施例3のリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
合成工程において、熱処理の第2温度を910℃から880℃としたこと以外は実施例2と同様にして、実施例4のリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
合成工程において、熱処理の第2温度を910℃から860℃としたこと以外は実施例2と同様にして、実施例5のリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
合成工程において、熱処理の第2温度を910℃から840℃としたこと以外は実施例2と同様にして、実施例5のリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
混合工程を行わないこと以外は、実施例1と同様にして、実施例1で得られた母材となるリチウム遷移金属複合酸化物を参考例1の正極活物質とした。また、実施例1と同様にして、SEM画像を取得した。結果を図2に示す。
混合工程において、アルミニウム化合物に代えて、タングステン化合物として酸化タングステン(WO3:日本新金属社製;平均粒径1000nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):W=1:0.005(モル比)となるように配合したこと以外、実施例1と同様にして、参考例2の正極活物質を得た。
混合工程において、アルミニウム化合物に代えて、チタン化合物として酸化チタン(TiO2:日本アエロジル社製;平均粒径20から40nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Ti=1:0.003(モル比)となるように配合したこと以外、実施例1と同様にして、参考例3の正極活物質を得た。
混合工程において、アルミニウム化合物に代えて、ジルコニウム化合物として酸化ジルコニウム(ZrO2:TECNAN社製;平均粒径20から30nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Zr=1:0.002(モル比)となるように配合したこと以外、実施例1と同様にして、参考例4の正極活物質を得た。
混合工程において、アルミニウム化合物に代えて、ケイ素化合物として二酸化ケイ素(SiO2:日本アエロジル社製;平均粒径40から50nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Si=1:0.005(モル比)となるように配合したこと以外、実施例1と同様にして、参考例5の正極活物質を得た。
混合工程において、酸化アルミニウム(Al2O3:CABOT社製;平均粒径20から30nm)に代えて、アルミニウム化合物として酸化アルミニウム(Al2O3:アルドリッチ社製;平均粒径200から300nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Al=1:0.005(モル比)となるように配合したこと以外、実施例1と同様にして、実施例7の正極活物質を得た。
混合工程において、酸化アルミニウム(Al2O3:CABOT社製;平均粒径20から30nm)に代えて、アルミニウム化合物として酸化アルミニウム(Al2O3:住友化学社製;平均粒径500nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Al=1:0.005(モル比)となるように配合したこと以外、実施例1と同様にして、実施例8の正極活物質を得た。
硫酸ニッケル溶液と、硫酸コバルト溶液と、硫酸マンガン溶液と、をそれぞれ金属元素のモル比で50:20:30になるように水に溶解して混合した第1溶液(ニッケルイオン、コバルトイオン及びマンガンイオンを合わせた濃度で1.7モル/L)を準備したこと以外は、実施例1と同様にして、体積平均粒径4.2μm、タップ密度1.05g/cm3の複合酸化物を得た。また、合成工程において、Li:(Ni+Co+Mn):Zr:W=1.14:1:0.005:0.003(モル比)となるように混合し、840℃で8時間熱処理したこと以外は実施例1と同様にして、参考例6として組成式Li1.14Ni0.5Co0.2Mn0.3Zr0.005W0.003O2で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。得られた母材となるリチウム遷移金属複合酸化物の体積平均粒径は3.9μm、比表面積は2.09m2/g、空隙率は31%であった。
参考例6として得られたリチウム遷移金属複合酸化物に、アルミニウム化合物として酸化アルミニウム(Al2O3:CABOT社製;平均粒径20から30nm)、タングステン化合物として酸化タングステン(WO3:日本新金属社製;平均粒径1000nm)を、リチウム遷移金属複合酸化物に対して、(Ni+Co+Mn):Al:W=1:0.005:0.005(モル比)となるように配合した後、高速せん断型ミキサーで混合した。その後、乾式篩にかけることで、実施例9の正極活物質を得た。
硫酸ニッケル溶液と、硫酸コバルト溶液と、硫酸マンガン溶液と、をそれぞれ金属元素のモル比で50:20:30になるように水に溶解して混合した第1溶液(ニッケルイオン、コバルトイオン及びマンガンイオンを合わせた濃度で1.7モル/L)を準備したこと以外は、比較例1と同様にして、体積平均粒径3.1μm、タップ密度1.33g/cm3の複合酸化物を得た。また合成工程において、得られた複合酸化物を860℃で8時間熱処理したこと以外は比較例1と同様にして、比較例2の正極活物質を得た。
比較例2で得られた複合酸化物を用いて、合成工程において、炭酸リチウム、酸化ジルコニウム(IV)、酸化タングステン(VI)を、Li:(Ni+Co+Mn):Zr:W=1.12:1:0.005:0.01(モル比)となるように混合し、大気雰囲気下、920℃で8時間熱処理して、比較例3として組成式Li1.12Ni0.5Co0.2Mn0.3Zr0.005W0.01O2で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
実施例9において、合成工程でLi:(Ni+Co+Mn):Zr:W=1.16:1:0.005:0.01(モル比)となるように混合し、860℃で8時間熱処理すること以外は、実施例9と同様にして、実施例10の正極活物質を得た。
上記で得られた正極活物質それぞれを約50g秤量し、粉体特性測定器(パウダテスタ(登録商標);ホソカワミクロン社製)に投入した。その後、安息角及び崩壊角を自動測定し、差角を算出した。結果を表2に示す。
上記で得られた正極活物質それぞれを用いて以下のように正極合剤スラリーを作製し、正極合剤スラリーの粘度を評価した。
正極活物質89.5質量部、導電助剤としてアセチレンブラック5質量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量部、及び分散剤としてポリビニルピロリドン(PVP)0.5質量部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリーを調製した。
上記で作製した正極合剤スラリーについて、E型粘度計(Thermo Scientic社製;HAAKE Viscotester550)を用いてスラリー調製直後と、調製から6時間後の粘度を測定した。下式のように、調製から6時間後の正極合剤スラリーの粘度を調製直後の粘度で除した値を増粘率とした。
(6時間後のスラリー粘度)/(調製直後のスラリー粘度)
上記で得られた正極活物質を用いて、以下の手順で評価用電池を作製した。
正極活物質92質量部、アセチレンブラック3質量部、及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量部をN-メチル-2-ピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリーを調製した。得られた正極合剤スラリーを、集電体としてのアルミニウム箔に塗布し、乾燥後ロールプレス機で圧縮成形し、所定のサイズに裁断することにより、正極を作製した。
人造黒鉛97.5重量部、カルボキシメチルセルロース(CMC)1.5質量部及びSBR(スチレンブタジエンゴム)1.0質量部を純水に分散、溶解させて負極スラリーを調製した。得られた負極スラリーを銅箔からなる集電体に塗布し、乾燥後ロールプレス機で圧縮成形し、所定のサイズに裁断することにより、負極を作製した。
エージング後の評価用電池に対して直流内部抵抗の測定を行った。満充電電圧4.2Vにおける充電深度50%まで定電流充電を行った後、評価用電池を-25℃の環境下に置き、特定の電流iによるパルス放電を10秒間行い、10秒目の電圧Vを測定した。横軸に電流i、縦軸に電圧Vをとって交点をプロットし、交点を結んだ直線の傾きを直流内部抵抗(DC-IR)とした。なお、電流i=0.02A、0.04A、0.06A、0.08A及び0.10Aとした。DC-IRが低いことは、出力特性が良好であることを意味する。
Claims (20)
- リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子と、平均粒径が1nm以上500nm未満であるアルミニウム化合物と、タングステン化合物とを含み、
体積平均粒径が1μm以上8μm以下であり、比表面積が1.4m2/g以上である非水電解質二次電池用正極活物質。 - 前記アルミニウム化合物は、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記タングステン化合物の含有量が、前記リチウム遷移金属複合酸化物に対して0.1モル%以上2モル%以下である請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記リチウム遷移金属複合酸化物は、リチウム及びニッケルを組成に含み、層状構造を有する請求項1から3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子は、内部に空隙を有する請求項1から4のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記比表面積が、1.7m2/g以上3.3m2/g以下である請求項1から5のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記アルミニウム化合物の含有量が、前記リチウム遷移金属複合酸化物に対して2モル%以下である請求項1から6のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記アルミニウム化合物の含有量が、前記リチウム遷移金属複合酸化物に対して0.01モル%以上である請求項1から7のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記体積平均粒径が、2μm以上6μm以下である請求項1から8のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記アルミニウム化合物が、前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子の表面に付着している請求項1から9のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- 前記タングステン化合物が、前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子の表面に付着している請求項1から10のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質。
- リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子を準備することと、
前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子及び平均粒径が1nm以上500nm未満であるアルミニウム化合物を混合することと、
前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子及びタングステン化合物を混合することと、を含み、
前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子は、体積平均粒径が1μm以上8μm以下であり、比表面積が1.3m2/g以上である非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 - 前記アルミニウム化合物は、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項12に記載の製造方法。
- 前記タングステン化合物は、平均粒径が0.05μm以上2μm以下である請求項12又は13に記載の製造方法。
- 前記タングステン化合物の混合量が、前記リチウム遷移金属複合酸化物に対して0.1モル%以上2モル%以下である請求項12から14のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記リチウム遷移金属複合酸化物は、リチウム及びニッケルを組成に含み、層状構造を有する請求項12から15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記アルミニウム化合物の混合量が、前記リチウム遷移金属複合酸化物に対して2モル%以下である請求項12から16のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記アルミニウム化合物の混合量が、前記リチウム遷移金属複合酸化物に対して0.01モル%以上である請求項12から17のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子は、体積平均粒径が2μm以上6μm以下である請求項12から18のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記非水電解質二次電池用正極活物質は、前記アルミニウム化合物及びタングステン化合物が表面に付着している前記リチウム遷移金属複合酸化物を含む粒子を含む請求項12から19のいずれか1項に記載の製造方法。
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