JPH07235293A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

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JPH07235293A
JPH07235293A JP6026745A JP2674594A JPH07235293A JP H07235293 A JPH07235293 A JP H07235293A JP 6026745 A JP6026745 A JP 6026745A JP 2674594 A JP2674594 A JP 2674594A JP H07235293 A JPH07235293 A JP H07235293A
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JP
Japan
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active material
electrode active
lithium
secondary battery
positive electrode
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Application number
JP6026745A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Miyasaka
力 宮坂
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a nonaqueous electrolyte lithium-ion secondary battery with high discharge working voltage, high discharge capacity, high charge/ discharge performance, and high safety. CONSTITUTION:In a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a positive active material, a negative active material, a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt, at least one kind of the negative active materials is a semimetal in the IV-B and V-B groups of the periodic table, capable of inserting/releasing lithium or an oxide of In, Zn, or Mg. The positive active material is a composite oxide whose main component is cobalt and containing at lest one metal selected from the IV-A and IV-B groups of the periodic table or a lithium-containing manganese oxide having spinel structure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、充放電特性を改良し、
かつ安全性を高めた二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention improves charge / discharge characteristics,
The present invention also relates to a secondary battery with improved safety.

【0002】[0002]

【従来の技術】安全性に優れ、3−4V級のさらに高い
電圧をもつ高容量型の二次電池を開発するためには、よ
り容量の大きくより低電位の負極活物質とより高電位の
正極活物質とを組み合わせる技術が要求される。
2. Description of the Related Art In order to develop a high-capacity secondary battery having excellent safety and a higher voltage of 3-4 V class, a negative electrode active material having a larger capacity and a lower potential and a higher potential are used. A technique of combining with a positive electrode active material is required.

【0003】SnO2 やSn化合物をリチウム電池の活
物質として用いる例として、二次電池正極活物質のLi
1.03Co0.95Sn0.04O2 (EP86−106,30
1)、二次電池正極活物質のV2 O5 にSnO2 の添加
(特開平2−158,056)、二次電池負極活物質の
α−Fe2 O3 にSnO2 の添加(SnO2 の好ましい
添加範囲0.5〜10モル%)(特開昭62−219,
465)、一次電池正極活物質のSnO2 (電気化学お
よび工業物理化学 46巻 7号 407ページ197
8年)が知られている。また、エレクトロクロミズムの
分野では、SnO2 がLiイオンを可逆的に挿入できる
こと(ジャーナル オブ エレクトロケミカル ソサエ
ティー 140巻 5号 L81 1993年)、In
O2 に8モル%Snをドープしたフィルム(ITO)が
Liイオンを可逆的に挿入できること(ソリッド ステ
ート イオニクス 28−30巻 1733ページ 1
988年発行)が知られている。しかし、電池の実用範
囲とは異なり、Liイオンの挿入はかなり低い電流で作
動させることが一般的であり、前記文献の「ソリッド
ステート イオニクス」では、1μA〜30μA/cm
2 の実験例が示されている。
As an example of using SnO 2 or a Sn compound as an active material of a lithium battery, Li of a positive electrode active material of a secondary battery is used.
1.03Co0.95Sn0.04O2 (EP86-106,30
1), addition of SnO2 to V2 O5 of the secondary battery positive electrode active material (JP-A-2-158,056), addition of SnO2 to α-Fe2 O3 of the secondary battery negative electrode active material (preferred addition range of SnO2 is 0.5). (About 10 mol%) (Japanese Patent Laid-Open No. 62-219,
465), SnO2 as a positive electrode active material for primary batteries (electrochemistry and industrial physical chemistry, Vol. 46, No. 7, page 407, 197).
8 years) is known. In the field of electrochromism, SnO2 can reversibly insert Li ions (Journal of Electrochemical Society 140 Vol. 5, L81 1993), In.
A film (ITO) in which O2 is doped with 8 mol% Sn can reversibly insert Li ions (Solid State Ionics 28-30, page 1733 1
Issued in 988) is known. However, unlike the practical range of the battery, it is common to operate the Li ion insertion at a considerably low current.
In State Ionics, 1 μA to 30 μA / cm
Two experimental examples are shown.

【0004】Sn以外のIV−B族およびV−B族の元
素をリチウム電池に利用した例としては、二次電池の正
極活物質のV2 O5 にGeO2 の添加(特開平2−15
8,056)、一次電池の正極活物質として、GeO、
GeO2 の使用(特開昭55−96,567)が知られ
ている。また、Pb酸化物をリチウム電池の活物質とし
て用いる例は、一次電池の正極活物質として、PbOx
の使用(x=1.4〜1.8)(英国特許 78−6,
271)、一次電池の正極活物質として、PbO、Pb
O2 ,Pb2 O3 、Pb3 O4 の使用(マテリアルズ
ケミストリーアンド フィジックス 25巻 2号 2
07ページ 1990年)が知られている。また、Sb
酸化物をリチウム電池の活物質として用いる例として、
一次電池の正極活物質として、Sb酸化物の使用(独国
特許 2,516,703)が知られている。さらに、
Bi酸化物をリチウム電池の活物質として用いる例は、
一次電池の正極活物質として、Bi2 O3 の使用(特開
昭52−12,425)、一次電池の正極活物質とし
て、BiとPbの複合酸化物(特開昭59−151,7
61)が知られている。 Snとその同族類の元素を用
いる以上の技術は、いずれも正極活物質への利用の例で
あり、低電位の負極活物質へこれらを用いる方法を示し
たものではない。
As an example of using an element of IV-B group and V-B group other than Sn in a lithium battery, GeO2 is added to V2 O5 of the positive electrode active material of a secondary battery (Japanese Patent Laid-Open No. 2-15).
8,056), as the positive electrode active material of the primary battery, GeO,
The use of GeO2 (JP-A-55-96,567) is known. An example of using Pb oxide as an active material of a lithium battery is to use PbOx as a positive electrode active material of a primary battery.
(X = 1.4 to 1.8) (UK Patent 78-6,
271), PbO, Pb as the positive electrode active material of the primary battery
Use of O2, Pb2 O3, Pb3 O4 (Materials
Chemistry and Physics Volume 25 No. 2 2
07 page 1990) is known. Also, Sb
As an example of using an oxide as an active material of a lithium battery,
The use of Sb oxide as a positive electrode active material for primary batteries (German Patent 2,516,703) is known. further,
An example of using Bi oxide as the active material of a lithium battery is
The use of Bi2 O3 as the positive electrode active material of the primary battery (JP-A-52-12425) and the composite oxide of Bi and Pb as the cathode active material of the primary battery (JP-A-59-151,7).
61) is known. All of the above techniques using Sn and its homologous elements are examples of application to a positive electrode active material, and do not indicate a method of using these to a low-potential negative electrode active material.

【0005】一方、高電位の正極活物質としては、Li
Mn2 O4 、γ- βMnO2 とLiMn2 O4 の複合酸
化物、LiCoO2 、LiCo0.5 Ni0.5 O2 、Li
NiO2 、V2 O5 、非晶質V2 O5 、V6 O13、Li
V3 O8 、VO2 (B)、Ti化合物のTiS2 、Mo
化合物のMoS2 、MoO3 、LiMo2 O4 などが知
られている。これらのなかで、とくにコバルトを含む複
合酸化物は電位が高い点で高電位型二次電池に有効であ
るが、負極と組み合わせて3−4V級の二次電池を作る
にはもう一段電位の改善と容量安定性の改善が要求され
る。たとえば、いずれも金属カルコゲナイドである正極
活物質と負極活物質との組合せとして、TiS2 とLi
TiS2 (米国特許第983,476)、化学的に合成
されたLi0.1 V2 O5 とLiMn1-s Mes O2
(0.1<s<1 Me=遷移金属 特開昭63−21
0,028)、同Li0.1 V2 O5 とLiCo1-s Fe
s O2 (s=0.05〜0.3 同63−211,56
4)、同Li0.1V2 O5 とLiCo1-s Nis O2
(s=0.5〜0.9 特開平1−294,364)、
V2 O5 とNb2 O5 とリチウム金属(特開平2−82
447)、V2 O5 やTiS2 と電気化学的に合成され
たLix Fe2 O3 (米国特許第4,464,447
ジャーナル オブ パワー ソーシズ 8巻 289頁
1982年)、正極活物質と負極活物質にLiNix
Co1-x O2 (0≦x<1 特開平1−120,765
明細書中では、実施例から正極活物質と負極活物質は
同一化合物と記載されている。)、LiCoO2 あるい
はLiMn2 O4 と酸化鉄、FeO、Fe2 O3 、Fe
3 O4 、酸化コバルト、CoO、Co2 O3 あるいはC
o3 O4 (特開平3−291,862)などが知られて
いる。しかしながら、これらのいずれの組合せも3V級
より低い放電電位を持ち、かつ容量の低い非水二次電池
である。
On the other hand, as a high-potential positive electrode active material, Li
Mn2 O4, γ-β MnO2 and LiMn2 O4 composite oxide, LiCoO2, LiCo0.5 Ni0.5 O2, Li
NiO2, V2 O5, amorphous V2 O5, V6 O13, Li
V3 O8, VO2 (B), Ti compounds TiS2, Mo
The compounds MoS2, MoO3, LiMo2 O4, etc. are known. Among these, complex oxides containing cobalt are particularly effective for high-potential secondary batteries in that they have a high potential, but to combine them with a negative electrode to make a 3-4V class secondary battery, another potential is used. Improvement and improvement of capacity stability are required. For example, as a combination of a positive electrode active material and a negative electrode active material, both of which are metal chalcogenides, TiS2 and Li
TiS2 (US Pat. No. 983,476), chemically synthesized Li0.1 V2 O5 and LiMn1-s Mes O2.
(0.1 <s <1 Me = transition metal JP-A-63-21
0,028), Li0.1 V2 O5 and LiCo1-s Fe
s O2 (s = 0.05 to 0.3, 63-211, 56
4), Li0.1V2O5 and LiCo1-sNisO2
(S = 0.5 to 0.9 JP-A-1-294,364),
V2 O5, Nb2 O5 and lithium metal (JP-A-2-82)
447), Lix Fe2 O3 electrochemically synthesized with V2 O5 or TiS2 (US Pat. No. 4,464,447).
Journal of Power Sources, Vol. 8, p. 289, 1982), LiNix for positive electrode active material and negative electrode active material.
Co1-x O2 (0≤x <1 JP-A-1-120,765
In the specification, the positive electrode active material and the negative electrode active material are described as the same compound from Examples. ), LiCoO2 or LiMn2 O4 and iron oxide, FeO, Fe2 O3, Fe
3 O4, cobalt oxide, CoO, Co2 O3 or C
O3 O4 (JP-A-3-291,862) and the like are known. However, any combination of these is a non-aqueous secondary battery having a discharge potential lower than 3 V class and a low capacity.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
放電電位、高容量、良好な充放電サイクル特性、かつ安
全性を高めた非水二次電池を得ることである。
An object of the present invention is to obtain a non-aqueous secondary battery having high discharge potential, high capacity, good charge / discharge cycle characteristics, and improved safety.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、正極活
物質、負極活物質、リチウム塩を含む非水電解質から成
る非水二次電池において、該負極活物質の少なくとも1
種は、リチウムを挿入、放出する周期律表IV−B、V
−B族半金属またはIn、Zn、Mgから選ばれた酸化
物であり、該正極活物質がコバルトを主体とし、周期率
表IV−A族とIV−B族から選ばれる1種以上の金属
を含む複合酸化物あるいはスピネル型構造を持つ化学量
論的もしくは非化学量論的組成からなるリチウム含有マ
ンガン酸化であることを特徴とする非水電解質二次電池
を用いることで達成することができた。
An object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode active material, a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, and at least one of the negative electrode active materials.
The species is a periodic table IV-B, V that inserts and releases lithium.
-Group B semimetal or an oxide selected from In, Zn, and Mg, wherein the positive electrode active material is mainly cobalt, and at least one metal selected from Group IV-A and Group IV-B of the periodic table. Can be achieved by using a non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by being a lithium-containing manganese oxide having a stoichiometric or non-stoichiometric composition with a complex oxide containing or a spinel structure. It was

【0008】本発明で言う、周期律表IV−Bおよび/
またはV−B族半金属とは、Ge、Sn、Pb、Sb、
Biのことである。
In the present invention, the periodic table IV-B and / or
Alternatively, the V-B group semimetal means Ge, Sn, Pb, Sb,
It is Bi.

【0009】本発明で言う負極活物質の前駆体につて説
明する。例えば、α−PbO構造SnOやルチル構造S
nO2 自身では二次電池の負極活物質としては作動しな
いが、それらにリチウムを挿入し続けると結晶構造が変
化して、二次電池の負極活物質として可逆的に作動でき
ることを発見した。すなわち、第1サイクルの充放電効
率は約80%や約60%と低い。従って、本発明では、
出発物質の例えば、α−PbO構造SnOやルチル構造
SnO2 のような化合物、すなわち、リチウムを挿入さ
せる前の化合物を「負極活物質の前駆体」と言うことに
する。本発明の負極活物質は、活物質前駆体である酸化
物にリチウムイオンを電気化学的に挿入(インタ−カレ
−ト)することにより得られる。その際、リチウムイオ
ンの挿入は、酸化物の基本構造を変化させるまで(たと
えばX線回折パタ−ンが変化するまで)、且つ、挿入後
のリチウムイオン含有酸化物の基本構造が充放電中に実
質的に変化しない状態になるまで(X線回折パタ−ンが
実質的に変化しなくなるまで)実施される。この基本構
造の変化は、ある結晶構造から異なった結晶構造への変
化、あるいは結晶構造から非晶質構造への変化を意味す
る。
The precursor of the negative electrode active material according to the present invention will be described. For example, α-PbO structure SnO and rutile structure S
It was discovered that nO2 itself does not work as a negative electrode active material for a secondary battery, but if lithium is continuously inserted into them, the crystal structure changes and it can work reversibly as a negative electrode active material for a secondary battery. That is, the charging / discharging efficiency in the first cycle is as low as about 80% or about 60%. Therefore, in the present invention,
A compound such as a α-PbO structure SnO or a rutile structure SnO2 as a starting material, that is, a compound before lithium is inserted will be referred to as a "negative electrode active material precursor". The negative electrode active material of the present invention is obtained by electrochemically intercalating lithium ions into an oxide that is a precursor of an active material. At that time, the lithium ion is inserted until the basic structure of the oxide is changed (for example, the X-ray diffraction pattern is changed), and the basic structure of the lithium ion-containing oxide after the insertion is charged and discharged. The process is carried out until the state is substantially unchanged (until the X-ray diffraction pattern is substantially unchanged). This change in the basic structure means a change from one crystal structure to a different crystal structure, or a change from a crystal structure to an amorphous structure.

【0010】本発明で言う負極活物質あるいはその前駆
体の具体例は、GeO、GeO2 、SnO、SnO2 、
PbO、PbO2 、Pb2 O3 、Pb3 O4 、Sb2 O
3 、Sb2 O4 、Sb2 O5 、Bi2 O3 、Bi2 O4
、Bi2 O5 またはそれらの酸化物の非量論的化合物
などである。それらのなかでも、SnO、SnO2 、G
eO、GeO2 が好ましく、特にSnO、SnO2 が好
ましい。α−PbO構造SnO、ルチル構造SnO2 、
GeO、ルチル構造GeO2 が好ましく、特にα−Pb
O構造SnO、ルチル構造SnO2 が好ましい。
Specific examples of the negative electrode active material or the precursor thereof referred to in the present invention include GeO, GeO2, SnO, SnO2,
PbO, PbO2, Pb2 O3, Pb3 O4, Sb2 O
3, Sb2 O4, Sb2 O5, Bi2 O3, Bi2 O4
, Bi2 O5 or non-stoichiometric compounds of their oxides. Among them, SnO, SnO2, G
eO and GeO2 are preferable, and SnO and SnO2 are particularly preferable. α-PbO structure SnO, rutile structure SnO2,
GeO and GeO2 having a rutile structure are preferred, and especially .alpha.-Pb.
O structure SnO and rutile structure SnO2 are preferable.

【0011】本発明の負極活物質前駆体に各種化合物を
含ませることができる。例えば、遷移金属(周期律表の
第4、第5および第6周期の元素で第III−A族から
第II−B族に属する元素)や周期律表第IV−B族の
元素、アルカリ金属(周期律表のI−A、第II−Aの
元素)やP、Cl、Br、I、Fを含ませることができ
る。例えば、SnO2 では、電子伝導性をあげる各種化
合物(例えば、Sb、In、Nbの化合物)のドーパン
ト、また同族元素としてSiを含んでもよい。添加する
化合物の量は0〜20モル%が好ましい。
Various compounds can be included in the negative electrode active material precursor of the present invention. For example, transition metals (elements of the 4th, 5th, and 6th periods of the periodic table belonging to groups III-A to II-B), elements of the group IV-B of the periodic table, alkali metals (Elements I-A and II-A of the periodic table) or P, Cl, Br, I, F can be included. For example, SnO2 may contain Si as a homologous element as a dopant of various compounds (for example, compounds of Sb, In, and Nb) that enhance electron conductivity. The amount of the compound added is preferably 0 to 20 mol%.

【0012】負極活物質の前駆体の合成法として、Sn
O2 では、Sn化合物、例えば、塩化第二錫、臭化第二
錫、硫酸第二錫、硝酸第二錫の水溶液と水酸化アルカ
リ、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、
水酸化アンモニウムとなどの水溶液を混合して水酸化第
二錫を沈殿させ、それを洗浄、分離する。その水酸化第
二錫をほぼ乾燥させてから、空気中、酸素が多いカ゛ ス
中あるいは、酸素が少ないカ゛ ス 中で250〜2000
℃にて、焼成する。または水酸化第二錫のまま焼成し、
その後洗浄することができる。一次粒子の平均サイズ
は、走査型電子顕微鏡による測定で0.01μm〜1μ
mが好ましい。とくに0.02μm〜0.2μmが好ま
しい。二次粒子の平均サイズでは、0.1〜60μmが
好ましい。同様に、SnOでは、塩化第一錫、臭化第一
錫、硫酸第一錫、硝酸第一錫の水溶液と水酸化アルカ
リ、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、
水酸化アンモニウムとなどの水溶液を混合し、煮沸す
る。また、蓚酸第一錫を酸素が少ないカ゛ ス 中で、25
0〜1000℃にて焼成する。その平均粒子サイズは
0.1〜60μmが好ましい。その他の酸化物は、Sn
O2 やSnOと同じく、よく知られた方法で合成するこ
とができる。その好ましい物性は前記のSnOと同じで
ある。
As a method of synthesizing the precursor of the negative electrode active material, Sn is used.
In O2, an aqueous solution of a Sn compound such as stannic chloride, stannic bromide, stannic sulfate, and stannic nitrate and an alkali hydroxide such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, water. Calcium oxide, magnesium hydroxide,
An aqueous solution such as ammonium hydroxide is mixed to precipitate stannic hydroxide, which is washed and separated. After the stannic hydroxide is almost dried, the gas containing much oxygen in the air
250 to 2000 in medium or low oxygen gas
Bake at ℃. Or burn with stannic hydroxide as it is,
It can then be washed. The average size of the primary particles is 0.01 μm to 1 μm as measured by a scanning electron microscope.
m is preferred. Particularly, 0.02 μm to 0.2 μm is preferable. The average size of the secondary particles is preferably 0.1 to 60 μm. Similarly, with SnO, an aqueous solution of stannous chloride, stannous bromide, stannous sulfate, and stannous nitrate and an alkali hydroxide such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide are used. , Magnesium hydroxide,
Mix an aqueous solution such as ammonium hydroxide and boil. Also, stannous oxalate was added to
Bake at 0 to 1000 ° C. The average particle size is preferably 0.1 to 60 μm. Other oxides are Sn
Like O2 and SnO, it can be synthesized by well-known methods. Its preferable physical properties are the same as those of SnO described above.

【0013】本発明で用いられる正極活物質の一つの好
ましい形態ははコバルトを主体とするリチウム含有金属
酸化物であり、周期率表IV−A族とIV−B族から選
ばれる1種以上の金属が結晶構造中に添加されたもので
ある。このような構造の化合物を活物質として用いるこ
とにより、上記金属が添加されないコバルト酸化物に対
してより高い容量と電圧が得られ、従って、上記の負極
活物質と組み合わせたときに本発明の目的である3−4
V級の(平均放電電圧3.5V以上の)そして高いエネ
ルギ−密度をもった二次電池が設計できる。
One preferred form of the positive electrode active material used in the present invention is a lithium-containing metal oxide containing cobalt as a main component, and one or more selected from the group IV-A and the group IV-B of the periodic table. A metal is added to the crystal structure. By using the compound having such a structure as the active material, higher capacity and voltage can be obtained with respect to the cobalt oxide to which the above metal is not added, and therefore, the object of the present invention when combined with the above negative electrode active material. Is 3-4
A secondary battery of V class (average discharge voltage of 3.5 V or more) and high energy density can be designed.

【0014】正極活物質の好ましい構造はLiCoxM
yOz(Mは周期率表IVA族とIVB族から選ばれる
1種以上の金属、0.9≦x≦1.0,0<y≦0.
1,1.9≦z≦2.1)で示される。ここでLiは充
電過程でカチオンとして放出され、大充電時には構造式
中の元素数は0.2近くまで減少する。Mとして好まし
い元素は、Ti,Zr,Ge,Snであるが、これらの
うち容量の充放電安定性(サイクル性能)を維持する能
力において、GeとZrが特に好ましい。充放電性能を
高める点で、特に好ましい構造式は、LiCoxMyO
z(Mは周期率表IVA族とIVB族から選ばれる1種
以上の金属、0.95≦x≦1.0,0<y≦0.0
5,1.9≦z≦2.1)で示される。
The preferred structure of the positive electrode active material is LiCoxM
yOz (M is at least one metal selected from Group IVA and Group IVB of the periodic table, 0.9 ≦ x ≦ 1.0, 0 <y ≦ 0.
1, 1.9 ≦ z ≦ 2.1). Here, Li is released as a cation during the charging process, and the number of elements in the structural formula decreases to nearly 0.2 during a large charge. Preferred elements for M are Ti, Zr, Ge, and Sn. Of these, Ge and Zr are particularly preferred for their ability to maintain charge / discharge stability (cycle performance) of capacity. From the viewpoint of enhancing charge / discharge performance, a particularly preferable structural formula is LiCoxMyO.
z (M is at least one metal selected from Group IVA and Group IVB of the periodic table, 0.95 ≦ x ≦ 1.0, 0 <y ≦ 0.0
5, 1.9 ≦ z ≦ 2.1).

【0015】本発明で用いる正極活物質の好ましいもう
一つの形態としてはスピネル型マンガン含有酸化物が用
いられる。スピネル型酸化物は一般式A(B2 )O4 で
表される構造をもち、式中酸素アニオンは立方最密充填
形で配列しており、四面体および八面体の面と頂点の一
部を占めている。単位セルは8個の分子からなり、酸素
はFd3m空間の32eの位置を占めている。単位セル
は、8a,8b,48fの3つの結晶学的に等価でない
位置にある64個の八面体の格子間隙を占有する。この
スピネル中でBカチオンは16dの八面体の格子間隙の
部位に位置し(空の八面体部位は16c)、Aカチオン
は8aの四面体の格子間隙の部位に位置する。それぞれ
の8aの八面体は隣接する4個の空の16c八面体と面
を共有し、これによってAカチオンが拡散する通路(た
とえば、8a→16c→8a→16c)が提供される。
一方、8b四面体はBカチオンがつくる16d八面体と
面を共有し、これによってカチオンの占有がエネルギ−
的に不利となっている。48f四面体は16d,16c
の両方の八面体と面を共有している。カチオンAの分布
状態によって、A(B2 )O4 を正常スピネル、B
(A,B)O4 を逆スピネルと呼ぶ。これらの中間の状
態に当たる、Ax By (A1-x B1-y )O4 の構造もス
ピネルとして存在する。
Another preferred form of the positive electrode active material used in the present invention is spinel-type manganese-containing oxide. The spinel-type oxide has a structure represented by the general formula A (B2) O4, in which oxygen anions are arranged in a cubic close-packed form, and occupy part of the faces and vertices of tetrahedra and octahedra. ing. The unit cell is composed of 8 molecules, and oxygen occupies position 32e in the Fd3m space. The unit cell occupies 64 octahedral lattice gaps in three non-crystallographically equivalent positions 8a, 8b, 48f. In this spinel, the B cation is located at the site of the 16d octahedral lattice gap (empty octahedral site is 16c), and the A cation is located at the 8a tetrahedral lattice gap. Each 8a octahedron shares a surface with four adjacent empty 16c octahedra, thereby providing a pathway for A cation diffusion (eg, 8a → 16c → 8a → 16c).
On the other hand, the 8b tetrahedron shares a face with the 16d octahedron formed by the B cation, which causes the cation occupation with energy.
Is disadvantageous. 48f tetrahedron is 16d, 16c
Share faces with both octahedra. Depending on the distribution state of cation A, A (B2) O4 is normal spinel, B
(A, B) O4 is called reverse spinel. The structure of Ax By (A1-x B1-y) O4, which is an intermediate state between them, also exists as a spinel.

【0016】正常スピネル構造を持つマンガン酸化物の
典型としては、正極活物質であるLiMn2 O4 が挙げ
られる。この構造中でMnカチオンの半分は3価、半分
は4価となっている。同じく活物質として知られるλ−
MnO2 は、米国特許4,246,253に示されるよ
うに、LiMn2 O4 の構造からリチウムが除かれた形
の欠陥のあるスピネル構造でありこの構造中ではMnカ
チオンはすべて4価である。本発明で用いるマンガン酸
化物正極活物質は、正常スピネル型、逆スピネル型のも
の、および欠陥のないスピネル構造もしくは欠陥のある
化学量論的でないスピネル構造のものを含む。
A typical example of manganese oxide having a normal spinel structure is LiMn2 O4 which is a positive electrode active material. In this structure, half the Mn cations are trivalent and half are tetravalent. Λ-also known as active material
MnO2 is a defective spinel structure in which lithium is removed from the structure of LiMn2 O4, as shown in U.S. Pat. No. 4,246,253, in which all Mn cations are tetravalent. The manganese oxide positive electrode active material used in the present invention includes normal spinel type, reverse spinel type, and defect-free spinel structure or defective non-stoichiometric spinel structure.

【0017】本発明の正極活物質に含まれるスピネル型
構造のリチウム含有マンガン酸化物の好ましい例は、一
般式Li1+x [Mn2-y ]O4 (0<x <1.7,0≦
y<0.7)で示される。この例としては、Li4 Mn
5 O12あるいはスピネル構造表示でLi[Li1/3 Mn
5/3 ]O4 が挙げられる。この他下記の化合物も上記一
般式の範囲に含まれる(構造式は一般式表示の整数倍も
しくは少数倍で示すものも含む)。 Li4 Mn4 O9 LiMnO2 あるいはLi2 Mn2 O4 Li2 MnO3 Li5 Mn4 O9 Li4 Mn5 O12 本発明の正極活物質が含むスピネル型構造のリチウム含
有マンガン酸化物の他の好ましい例は、一般式Li1-x
[Mn2-y ]O4 (0<x<1.0,0≦y<0.5)
で示される。この中でも好ましい構造は、一般式Li1-
x [Mn2-y ]O4 (0.20<x<1.0,0<y<
0.2)で示される。この例としては、たとえば特開平
4−240117に示される化学量論的でないスピネル
化合物であるLi2 Mn5 O11あるいはスピネル構造表
示でLi1-x [Mn2-x ]O4 (x=0.273,y=
0.182)が挙げられる。また、他の好ましい構造
は、一般式Li1-x [Mn2-y ]O4 (0<x≦0.2
0,0<y<0.4)で示される。この化合物例として
は、例えば、Li2 Mn4 O9 が挙げられる。この他下
記の化合物も上記の各種一般式Li1-x [Mn2-y ]O
4 の範囲に含まれる(構造式には一般式表示の整数倍も
しくは少数倍で示すものも含まれる)。 Li4 Mn16.5O35 Li2 Mn7.5 O16 Li0.7 MnO4
A preferred example of the lithium-containing manganese oxide having a spinel structure contained in the positive electrode active material of the present invention is represented by the general formula Li1 + x [Mn2-y] O4 (0 <x <1.7,0≤
y <0.7). An example of this is Li4 Mn
5 O12 or Li [Li1 / 3 Mn in spinel structure display
5/3] O4 is mentioned. In addition, the following compounds are also included in the range of the above general formula (the structural formula includes those represented by the integer multiple or the decimal multiple of the general formula). Li4 Mn4 O9 LiMnO2 or Li2 Mn2 O4 Li2 MnO3 Li5 Mn4 O9 Li4 Mn5 O12 Another preferable example of the spinel-type lithium-containing manganese oxide contained in the positive electrode active material of the present invention is the general formula Li1-x.
[Mn2-y] O4 (0 <x <1.0, 0≤y <0.5)
Indicated by. Among these, the preferred structure is the general formula Li1-
x [Mn2-y] O4 (0.20 <x <1.0, 0 <y <
0.2). As an example of this, for example, Li2Mn5O11 which is a non-stoichiometric spinel compound disclosed in JP-A-4-240117 or Li1-x [Mn2-x] O4 (x = 0.273, y =
0.182). Another preferred structure is the general formula Li1-x [Mn2-y] O4 (0 <x≤0.2
0,0 <y <0.4). An example of this compound is Li2 Mn4 O9. In addition to these, the following compounds also have the above-mentioned various general formulas Li1-x [Mn2-y] O.
Included in the range of 4 (Structural formulas include those shown in integer multiples or decimal multiples of the general formula). Li4 Mn16.5 O35 Li2 Mn7.5 O16 Li0.7 MnO4

【0018】本発明の正極活物質であるマンガン酸化物
は、常法にしたがってリチウム塩とマンガン塩もしくは
マンガン酸化物を高温で固相で反応させることで得られ
る。原料に炭酸リチウムと二酸化マンガンを用いる場
合、焼成温度は350℃から900℃、好ましくは35
0℃から500℃であり、焼成時間は8時間から48時
間である。また、リチウム塩に低融点の硝酸リチウム
(融点261℃)を用いる場合は、焼成温度は300℃
から900℃であり、好ましくは300℃から500℃
である。マンガン酸化物としては、λ−MnO2 ,電解
的に調製されたMnO2 (EMD),化学的に調製され
たMnO2 (CMD)およびそれらの混合物を用いるこ
とができる。リチウム原料としては他に、リチウム・マ
ンガン複合酸化物(例えば、Li2 Mn4 O9 など)を
用いることができる。この場合はリチウム・マンガン複
合酸化物を二酸化マンガンなどのマンガン原料と混合し
て350℃〜500℃の範囲で焼成する。
The manganese oxide which is the positive electrode active material of the present invention can be obtained by reacting a lithium salt with a manganese salt or manganese oxide in a solid phase at a high temperature according to a conventional method. When using lithium carbonate and manganese dioxide as raw materials, the firing temperature is 350 ° C to 900 ° C, preferably 35 ° C.
The temperature is 0 ° C to 500 ° C, and the firing time is 8 hours to 48 hours. When low-melting lithium nitrate (melting point 261 ° C) is used as the lithium salt, the firing temperature is 300 ° C.
To 900 ° C, preferably 300 ° C to 500 ° C
Is. As the manganese oxide, .lambda.-MnO2, electrolytically prepared MnO2 (EMD), chemically prepared MnO2 (CMD), and mixtures thereof can be used. Besides, as the lithium raw material, a lithium-manganese composite oxide (for example, Li2 Mn4 O9) can be used. In this case, the lithium-manganese composite oxide is mixed with a manganese raw material such as manganese dioxide and fired in the range of 350 ° C to 500 ° C.

【0019】本発明の正極活物質であるスピネル型マン
ガン酸化物はマンガン以外の金属ド−パントとして一種
以上の遷移金属元素、典型元素、希土類元素を含んで、
複合金属酸化物を形成して良い。特に好ましいド−パン
トはCo,Ni,Ti,V,Zr,Nb,Mo,W,F
e,などの遷移金属元素である。この他、本発明の正極
活物質には上記一般式において、LiがH、K、Na、
およびアンモニウムイオンなどのカチオンに一部もしく
は大部分(例えば95%以上)が置換された、特開平4
−270125等に記載されるようなホランド鉱型骨格
構造の酸化マンガン化合物も含まれるものとする。カチ
オンとして水素が置換されたホランド鉱型化合物は、例
えば上記一般式のリチウムマンガン複合酸化物を高温で
酸で脱リチウム処理する操作によって容易に得られる。
The spinel type manganese oxide which is the positive electrode active material of the present invention contains at least one transition metal element, a typical element, and a rare earth element as a metal dopant other than manganese.
Complex metal oxides may be formed. Particularly preferred dopants are Co, Ni, Ti, V, Zr, Nb, Mo, W, F.
e, etc. are transition metal elements. In addition, in the positive electrode active material of the present invention, in the above general formula, Li is H, K, Na,
And a cation such as ammonium ion partially or mostly (eg, 95% or more) substituted.
-270125 etc. shall include the manganese oxide compound having a holland ore skeleton structure. The Holland ore type compound in which hydrogen is substituted as a cation can be easily obtained, for example, by an operation of subjecting the lithium-manganese composite oxide of the above general formula to an acid delithiation treatment at high temperature.

【0020】正極活物質は、リチウム化合物と遷移金属
化合物を混合、焼成する方法や溶液反応により合成する
ことができるが、特に、焼成法が好ましい。本発明で用
いられる焼成温度は、正極活物質原料として用いる化合
物の一部が分解、溶融する温度であればよく、例えば3
50〜1500℃が好ましく、特に600〜1000℃
が好ましい。本発明で用いられる焼成のガス雰囲気は、
特に限定しないが、正極活物質では空気中あるいは酸素
の割合が多いガス中(例えば、約30%以上)、負極活
物質では空気中あるいは酸素の割合が少ないガス(例え
ば、約10%以下)あるいは不活性ガス(窒素ガス、ア
ルゴンガス)中が好ましい。
The positive electrode active material can be synthesized by a method of mixing and firing a lithium compound and a transition metal compound or a solution reaction, but a firing method is particularly preferable. The firing temperature used in the present invention may be a temperature at which a part of the compound used as the raw material for the positive electrode active material is decomposed and melted, and for example, 3
50 to 1500 ° C is preferable, and particularly 600 to 1000 ° C.
Is preferred. The firing gas atmosphere used in the present invention is
Although not particularly limited, the positive electrode active material is in the air or a gas having a high oxygen content (for example, about 30% or more), and the negative electrode active material is in the air or a gas having a low oxygen content (for example, about 10% or less), or It is preferably in an inert gas (nitrogen gas, argon gas).

【0021】本発明で用いる正極活物質の平均粒子サイ
ズは、0.1〜50μmが好ましく、とくに1〜9.5
μmが好ましい。所定の粒子サイズにするには、良く知
られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボ
ールミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボー
ルミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用いられ
る。活物質の形態は、平均粒径0.1ミクロン以上2.
5ミクロン以下の一次粒子が集合して成る平均粒径1ミ
クロン以上9.5ミクロン以下の一次粒子集合体からな
ることが好ましく、特に好ましくは、平均粒径0.1ミ
クロン以上2.5ミクロン以下の一次粒子が集合して成
る平均粒径3.5ミクロン以上9.5ミクロン以下の一
次粒子集合体からなることが好ましい。更に、上記一次
粒子集合体において全体積の80%以上が粒径1ミクロ
ン以上15ミクロン以下であることが好ましく、更に好
ましくは全体積の85%以上であり、更に好ましく全体
積の90%以上である。ここでいう平均粒径とは、最頻
度点を示すモード径のことであり、一次粒子においては
電子顕微鏡写真より目視で観察した値の平均値であり、
一次粒子集合体においての粒度分布測定装置により測定
された値である。正極活物質の好ましい比表面積は0.
1m2 /gより大きく5m2 /g以下であり、特に好ま
しくは0.1m2 /gより大きく3m2 /g以下であ
る。
The average particle size of the positive electrode active material used in the present invention is preferably 0.1 to 50 μm, and particularly 1 to 9.5.
μm is preferred. A well-known crusher or classifier is used to obtain a predetermined particle size. For example, a mortar, a ball mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling airflow type jet mill, a sieve and the like are used. The morphology of the active material is such that the average particle size is 0.1 micron or more.2.
It is preferable to be composed of primary particle aggregates having an average particle size of 1 micron or more and 9.5 micron or less formed by aggregating primary particles of 5 micron or less, and particularly preferably, an average particle size of 0.1 micron or more and 2.5 micron or less. It is preferable that the primary particles have an average particle diameter of 3.5 μm or more and 9.5 μm or less formed by aggregating primary particles. Further, in the above-mentioned primary particle aggregate, 80% or more of the total volume preferably has a particle size of 1 micron or more and 15 microns or less, more preferably 85% or more of the total volume, and further preferably 90% or more of the total volume. is there. The average particle size here is a mode diameter showing the most frequent point, and in the primary particles is an average value of values visually observed from an electron micrograph,
It is a value measured by a particle size distribution measuring device in the primary particle aggregate. The preferred specific surface area of the positive electrode active material is 0.
It is more than 1 m2 / g and not more than 5 m2 / g, particularly preferably more than 0.1 m2 / g and not more than 3 m2 / g.

【0022】本発明で用いる負極活物質は、その前駆体
にリチウムを化学的に挿入することにより得ることがで
きる。例えば、リチウム金属、リチウム合金やブチルリ
チウムなどと反応させる方法や電気化学的にリチウムを
挿入することが好ましい。本発明では、前駆体である酸
化物に電気化学的にリチウムを挿入することが特に好ま
しい。電気化学的にリチウムイオンを挿入する方法とし
て、正極活物質として目的の酸化物(本発明で言う負極
活物質前駆体のこと)、負極活物質として、リチウム金
属、リチウム塩を含む非水電解質からなる酸化還元系
(例えば開放系(電解)または密閉系(電池))を放電
することにより得ることができる。また、別の実施態様
例として、正極活物質としてリチウム含有遷移金属酸化
物、負極活物質として、負極活物質前駆体、リチウム塩
を含む非水電解質からなる酸化還元系(例えば開放系
(電解)または密閉系(電池))を充電することにより
得る方法が最も好ましい。
The negative electrode active material used in the present invention can be obtained by chemically inserting lithium into its precursor. For example, a method of reacting with lithium metal, a lithium alloy, butyl lithium, or the like, or electrochemically inserting lithium is preferable. In the present invention, it is particularly preferable to electrochemically insert lithium into the oxide that is the precursor. As a method of electrochemically inserting lithium ions, a target oxide (a negative electrode active material precursor referred to in the present invention) as a positive electrode active material and a nonaqueous electrolyte containing lithium metal and a lithium salt as a negative electrode active material are used. It can be obtained by discharging a redox system (for example, an open system (electrolysis) or a closed system (battery)). In addition, as another embodiment example, a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode active material, a negative electrode active material precursor as a negative electrode active material, and a redox system comprising a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt (for example, an open system (electrolysis)) Alternatively, the method obtained by charging a closed system (battery) is most preferable.

【0023】リチウムを電気化学的に挿入する場合、前
駆体の酸化物1g当たり0.04A〜1Aの電流を流す
ことが好ましい。これより低い電流でリチウムを挿入し
ようとすると、驚くべきことに、可逆性の低い化合物に
なっていることを見つけた。この電流は特に第1サイク
ルの初期、特に第1サイクルの必要容量のはじめから約
30%以内において、流すことが好ましい。例えば、L
i−Al(80ー20重量%)に対し約0.6V以下に
なるまでその電流以上を流し続けることが好ましい。そ
れ以降は高い電流でも低い電流でもかまわない。更に、
前駆体の酸化物1g当たり0.06A〜0.8Aの電流
を流すことが好ましい。
When inserting lithium electrochemically, it is preferable to apply a current of 0.04 A to 1 A per 1 g of the precursor oxide. Attempts to insert lithium at lower currents have surprisingly found to result in less reversible compounds. It is preferable that this current be supplied especially at the beginning of the first cycle, particularly within about 30% from the beginning of the required capacity of the first cycle. For example, L
It is preferable to continue to flow the current or more until it becomes about 0.6 V or less with respect to i-Al (80-20% by weight). After that, high current or low current may be used. Furthermore,
It is preferable to apply a current of 0.06 A to 0.8 A per 1 g of the oxide of the precursor.

【0024】負極でのリチウムの挿入量は、特に限定さ
れないが、例えばLi−Al(80−20重量%)に対
し、0.05Vになるまで挿入することが好ましい。さ
らに、0.1Vまで挿入することが好ましく、特に、
0.15Vまで挿入することが好ましい。このときの、
リチウム挿入の当量は3〜10当量になっており、この
当量に合わせて本発明の正極活物質との使用量比率を決
める。この当量に基づいた使用量比率に、0.5〜2倍
の係数をかけて用いることが好ましい。リチウム供給源
が正極活物質以外では(例えば、リチウム金属や合金、
ブチルリチウムなど)負極活物質のリチウム放出当量に
合わせて正極活物質の使用量を決める。このときも、こ
の当量に基づいた使用量比率に、0.5〜2倍の係数を
かけて用いることが好ましい。
The amount of lithium to be inserted into the negative electrode is not particularly limited, but it is preferable to insert lithium up to 0.05 V with respect to Li-Al (80-20% by weight), for example. Furthermore, it is preferable to insert up to 0.1 V, and in particular,
It is preferable to insert up to 0.15V. At this time,
The equivalent of lithium insertion is 3 to 10 equivalents, and the ratio of the amount used with the positive electrode active material of the present invention is determined according to this equivalent. It is preferable to multiply the usage ratio based on this equivalent by a coefficient of 0.5 to 2 to use. If the lithium source is other than the positive electrode active material (for example, lithium metal or alloy,
(Butyl lithium, etc.) Determine the amount of positive electrode active material used according to the lithium release equivalent of the negative electrode active material. Also at this time, it is preferable to multiply the usage ratio based on this equivalent by a coefficient of 0.5 to 2 times.

【0025】本発明の負極活物質を前駆体として用いた
場合、「リチウムを挿入してもそれぞれの金属(リチウ
ムとの合金)まで還元されていない」ことを発見した。
それは、(1)透過型電子顕微鏡観察による金属の析出
(とくに、デンドライトの析出)がないこと、(2)金
属を介したリチウム挿入/放出の電位が酸化物のそれと
異なっていること、また、(3)SnOでは、リチウム
挿入に対する放出の損失は約1当量であったので、金属
錫が発生する場合の2当量損失とは一致しないことなど
から、推論できる。酸化物の電位は、現在用いられてい
る焼成炭素質化合物のそれと類似しており、焼成炭素質
化合物と同じく、単なるイオン結合でもなく、また単な
る金属結合でもない状態になっているものと推測され
る。従って、本発明の負極活物質はリチウム合金とは基
本的に異なる。
It was discovered that, when the negative electrode active material of the present invention was used as a precursor, "each metal (alloy with lithium) was not reduced even when lithium was inserted".
It is (1) there is no metal deposition (particularly dendrite deposition) observed by transmission electron microscopy, (2) the potential of lithium insertion / release via metal is different from that of oxide, and (3) In SnO, the loss of release due to insertion of lithium was about 1 equivalent, so it can be inferred from the fact that it does not match the 2 equivalent loss when metallic tin is generated. The potential of the oxide is similar to that of currently used calcined carbonaceous compounds, and it is presumed that, like calcined carbonaceous compounds, it is in a state where it is neither a simple ionic bond nor a simple metal bond. It Therefore, the negative electrode active material of the present invention is basically different from the lithium alloy.

【0026】本発明の負極酸化物(前駆体)は、結晶性
でも非結晶性でもよいが、結晶構造を持っている場合で
も、リチウムを挿入していくと結晶性が低下して、非晶
質性に変わっていく。従って、負極活物質として可逆的
に酸化還元している構造は非晶質性が高い化合物と推定
される。従って、本発明の酸化物(前駆体)は結晶構造
でも、非晶質構造でもまたそれらの混合した構造でもよ
い。
The negative electrode oxide (precursor) of the present invention may be crystalline or amorphous, but even if it has a crystalline structure, the crystallinity decreases as lithium is inserted, and the amorphous It will change to qualitative. Therefore, the structure in which reversible redox is performed as the negative electrode active material is presumed to be a compound having high amorphousness. Therefore, the oxide (precursor) of the present invention may have a crystalline structure, an amorphous structure, or a mixed structure thereof.

【0027】本発明に併せて用いることができる負極活
物質としては、リチウム金属、リチウム合金(Al、A
l−Mn(米国特許第 4,820,599)、Al−
Mg(特開昭57−98977)、Al−Sn(特開昭
63−6,742)、Al−In、Al−Cd(特開平
1−144,573)などやリチウムイオンまたはリチ
ウム金属を吸蔵・放出できる焼成炭素質化合物(例え
ば、特開昭58−209,864、同 61−214,
417、同 62−88,269、同 62−216,
170、同 63−13,282、同 63−24,5
55、同 63−121,247、同 63−121,
257、同 63−155,568、同63−276,
873、同 63−314,821、特開平1−20
4,361、同 1−221,859、同 1−27
4,360など)があげられる。上記リチウム金属やリ
チウム合金の併用目的は、リチウムを電池内で挿入させ
るためのものであり、電池反応として、リチウム金属な
どの溶解・析出反応を利用するものではない。
As the negative electrode active material that can be used in combination with the present invention, lithium metal, lithium alloy (Al, A
1-Mn (U.S. Pat. No. 4,820,599), Al-
It absorbs Mg (JP-A-57-98977), Al-Sn (JP-A-63-6,742), Al-In, Al-Cd (JP-A-1-144,573), lithium ion or lithium metal. A calcined carbonaceous compound that can be released (for example, JP-A-58-209,864 and 61-214,
417, the same 62-88, 269, the same 62-216,
170, same 63-13, 282, same 63-24, 5
55, the same 63-121, 247, the same 63-121,
257, 63-155, 568, 63-276,
873, 63-314, 821, JP-A-1-20.
4,361, 1-221,859, 1-27
4,360). The purpose of using the lithium metal or lithium alloy together is to insert lithium in the battery, and does not utilize the dissolution / precipitation reaction of lithium metal or the like as the battery reaction.

【0028】本発明の正極活物質や負極活物質は、以下
に記載されるリチウム化合物、遷移金属化合物の混合物
を焼成することにより合成することが好ましい。例え
ば、リチウム化合物としては、酸素化合物、酸素酸塩や
ハロゲン化物があげられる。遷移金属化合物としては、
1価〜6価の遷移金属酸化物、同遷移金属塩、同遷移金
属錯塩が用いられる。
The positive electrode active material and the negative electrode active material of the present invention are preferably synthesized by firing a mixture of a lithium compound and a transition metal compound described below. Examples of the lithium compound include oxygen compounds, oxyacid salts and halides. As the transition metal compound,
A monovalent to hexavalent transition metal oxide, the same transition metal salt, or the same transition metal complex salt is used.

【0029】活物質の合成で用いられる好ましいリチウ
ム化合物としては、水酸化リチウム、酸化リチウム、炭
酸リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、亜硫酸リチ
ウム、燐酸リチウム、四ほう酸リチウム、塩素酸リチウ
ム、過塩素酸リチウム、チオシアン酸リチウム、蟻酸リ
チウム、酢酸リチウム、蓚酸リチウム、クエン酸リチウ
ム、乳酸リチウム、酒石酸リチウム、ピルビン酸リチウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、四ほう素
酸リチウム、六弗化燐酸リチウム、弗化リチウム、塩化
リチウム、臭化リチウム、沃化リチウムがあげられる。
本発明で正極活物質の合成に用いられる好ましいマンガ
ン化合物としては、MnO2 、Mn2 O3 、水酸化マン
ガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガンアン
モニウム、酢酸マンガン、蓚酸マンガン、クエン酸マン
ガンがあげられる。
Preferred lithium compounds used in the synthesis of the active material include lithium hydroxide, lithium oxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium sulfite, lithium phosphate, lithium tetraborate, lithium chlorate and lithium perchlorate. , Lithium thiocyanate, lithium formate, lithium acetate, lithium oxalate, lithium citrate, lithium lactate, lithium tartrate, lithium pyruvate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium tetraborate, lithium hexafluorophosphate, lithium fluoride, Examples thereof include lithium chloride, lithium bromide and lithium iodide.
Preferred manganese compounds used for the synthesis of the positive electrode active material in the present invention include MnO2, Mn2O3, manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese nitrate, ammonium manganese sulfate, manganese acetate, manganese oxalate, and manganese citrate.

【0030】また、好ましい遷移金属化合物としてはT
iO2 (ルチルまたはアナタ−ゼ型)、チタン酸リチウ
ム、アセチルアセトナトチタニル、四塩化チタン、四沃
化チタン、蓚酸チタニルアンモニウム、VOd (d=2
〜2.5 d=2.5の化合物は五酸化バナジウム)、
VOd のリチウム化合物、水酸化バナジウム、メタバナ
ジン酸アンモニウム、オルトバナジン酸アンモニウム、
ピロバナジン酸アンモニウム、オキソ硫酸バナジウム、
オキシ三塩化バナジウム、四塩化バナジウム、MnO2
、Mn2 O3 、水酸化マンガン、炭酸マンガン、硝酸
マンガン、硫酸マンガン、硫酸マンガンアンモニウム、
亜硫酸マンガン、燐酸マンガン、ほう酸マンガン、塩素
酸マンガン、過塩素酸マンガン、チオシアン酸マンガ
ン、蟻酸マンガン、酢酸マンガン、蓚酸マンガン、クエ
ン酸マンガン、乳酸マンガン、酒石酸マンガン、ステア
リン酸マンガン、弗化マンガン、塩化マンガン臭化マン
ガン、よう化マンガン、マンガンアセチルアセトナー
ト、酸化鉄(2、3価)、四三酸化鉄、水酸化鉄(2、
3価)、塩化鉄(2、3価)、臭化鉄(2、3価)、沃
化鉄(2、3価)、硫酸鉄(2、3価)、硫酸鉄アンモ
ニウム(2、3価)、硝酸鉄(2、3価)燐酸鉄(2、
3価)、過塩素酸鉄、塩素酸鉄、酢酸鉄(2、3価)、
クエン酸鉄(2、3価)、クエン酸鉄アンモニウム
(2、3価、蓚酸鉄(2、3価)、蓚酸鉄アンモニウム
(2、3価)、CoO、Co2 O3 Co3 O4 、LiC
oO2 、炭酸コバルト、塩基性炭酸コバルト、水酸化コ
バルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、亜硫酸コバル
ト、過塩素酸コバルト、チオシアン酸コバルト、蓚酸コ
バルト、酢酸コバルト、弗化コバルト、塩化コバルト、
臭化コバルト、沃化コバルト、ヘキサアンミンコバルト
錯塩(塩として、硫酸、硝酸、過塩素酸、チオシアン
酸、蓚酸、酢酸、弗素、塩素、臭素、沃素、)酸化ニッ
ケル、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、塩基性炭酸ニッ
ケル、硫酸ニッケル硝酸ニッケル、弗化ニッケル、塩化
ニッケル、臭化ニッケル、沃化ニッケル、蟻酸ニッケ
ル、酢酸ニッケル、ニッケルアセチルアセトナート、オ
キシ塩化ニオブ、五塩化ニオブ、五沃化ニオブ、一酸化
ニオブ、二酸化ニオブ、三酸化ニオブ、五酸化ニオブ、
蓚酸ニオブ、ニオブメトキシド、ニオブエトキシド、ニ
オブプロポキシド、ニオブブトキシド、ニオブ酸リチウ
ム、MoO3 、MoO2 、LiMo2 O4 、五塩化モリ
ブデン、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸リチ
ウム、モリブド燐酸アンモニウム、酸化モリブデンアセ
チルアセトナートがあげられる。
Further, as a preferable transition metal compound, T
iO2 (rutile or anatase type), lithium titanate, acetylacetonato titanyl, titanium tetrachloride, titanium tetraiodide, titanyl ammonium oxalate, VOd (d = 2)
~ 2.5 d = 2.5 compound is vanadium pentoxide),
VOd lithium compound, vanadium hydroxide, ammonium metavanadate, ammonium orthovanadate,
Ammonium pyrovanadate, vanadium oxosulfate,
Vanadium oxytrichloride, vanadium tetrachloride, MnO2
, Mn2 O3, manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese nitrate, manganese sulfate, ammonium manganese sulfate,
Manganese sulfite, manganese phosphate, manganese borate, manganese chlorate, manganese perchlorate, manganese thiocyanate, manganese formate, manganese acetate, manganese oxalate, manganese citrate, manganese lactate, manganese tartrate, manganese stearate, manganese fluoride, chloride Manganese manganese bromide, manganese iodide, manganese acetylacetonate, iron oxide (2,3 valent), ferric tetroxide, iron hydroxide (2,
Trivalent), iron chloride (2,3 valent), iron bromide (2,3 valent), iron iodide (2,3 valent), iron sulfate (2,3 valent), ammonium iron sulfate (2,3 valent) ), Iron nitrate (2,3 valent) iron phosphate (2,
Trivalent), iron perchlorate, iron chlorate, iron acetate (2,3 valent),
Iron citrate (2,3 valent), ammonium iron citrate (2,3 valent, iron oxalate (2,3 valent), ammonium iron oxalate (2,3 valent), CoO, Co2 O3 Co3 O4, LiC
oO2, cobalt carbonate, basic cobalt carbonate, cobalt hydroxide, cobalt sulfate, cobalt nitrate, cobalt sulfite, cobalt perchlorate, cobalt thiocyanate, cobalt oxalate, cobalt acetate, cobalt fluoride, cobalt chloride,
Cobalt bromide, cobalt iodide, hexaamminecobalt complex salt (as salts, sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, thiocyanic acid, oxalic acid, acetic acid, fluorine, chlorine, bromine, iodine) nickel oxide, nickel hydroxide, nickel carbonate, Basic nickel carbonate, nickel sulfate nickel nitrate, nickel fluoride, nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide, nickel formate, nickel acetate, nickel acetylacetonate, niobium oxychloride, niobium pentachloride, niobium pentaiodide, Niobium oxide, niobium dioxide, niobium trioxide, niobium pentoxide,
Niobium oxalate, niobium methoxide, niobium ethoxide, niobium propoxide, niobium butoxide, lithium niobate, MoO3, MoO2, LiMo2 O4, molybdenum pentachloride, ammonium molybdate, lithium molybdate, ammonium molybdophosphate, molybdenum acetylacetonate oxide. Can be given.

【0031】電極合剤には、導電剤や結着剤やフィラー
などを添加することができる。導電剤は、構成された電
池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であ
れば何でもよい。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒
鉛、土状黒鉛など)、人工黒鉛、カ−ボンブラック、ア
セチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金
属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−1
48,554)など)粉、金属繊維あるいはポリフェニ
レン誘導体(特開昭59−20,971)などの導電性
材料を1種またはこれらの混合物として含ませることが
できる。黒鉛とアセチレンブラックの併用がとくに好ま
しい。その添加量は、特に限定されないが、1〜50重
量%が好ましく、特に2〜30重量%が好ましい。カー
ボンや黒鉛では、2〜15重量%が特に好ましい。ま
た、SnO2 にSbをドープさせたように、活物質の前
駆体に電子導電性を持たせた場合には、上記導電剤を減
らすことができる。例えば、0〜10重量%の添加が好
ましい。
A conductive agent, a binder, a filler and the like can be added to the electrode mixture. The conductive agent may be any electron-conductive material that does not cause a chemical change in the constructed battery. Usually, natural graphite (scaly graphite, flake graphite, earthy graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fibers and metals (copper, nickel, aluminum, silver (JP-A-63) -1
48, 554), powders, metal fibers, or polyphenylene derivatives (Japanese Patent Laid-Open No. 59-20971) can be included as one kind or a mixture thereof. The combined use of graphite and acetylene black is particularly preferred. The amount added is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 2 to 30% by weight. For carbon and graphite, 2 to 15% by weight is particularly preferable. Further, when the precursor of the active material is made to have electronic conductivity as in the case of SnO2 being doped with Sb, the amount of the conductive agent can be reduced. For example, addition of 0 to 10% by weight is preferable.

【0032】結着剤には、通常、でんぷん、ポリビニル
アルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセル
ロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、
テトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエ
ンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ス
チレンブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴム、
ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴ
ム弾性を有するポリマーなどが1種またはこれらの混合
物として用いられる。また、多糖類のようにリチウムと
反応するような官能基を含む化合物を用いるときは、例
えば、イソシアネート基のような化合物を添加してその
官能基を失活させることが好ましい。その結着剤の添加
量は、特に限定されないが、1〜50重量%が好まし
く、特に2〜30重量%が好ましい。フィラーは、構成
された電池において、化学変化を起こさない繊維状材料
であれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピ
レン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラ
ス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの添加量は
特に限定されないが、0〜30重量%が好ましい。
The binder is usually starch, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone,
Tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, polybutadiene, fluororubber,
Polysaccharides such as polyethylene oxide, thermoplastic resins, polymers having rubber elasticity and the like are used alone or as a mixture thereof. When a compound containing a functional group that reacts with lithium, such as a polysaccharide, is used, it is preferable to add a compound such as an isocyanate group to deactivate the functional group. The amount of the binder added is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 2 to 30% by weight. As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used. Generally, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, fibers such as glass and carbon are used. The amount of the filler added is not particularly limited, but is preferably 0 to 30% by weight.

【0033】電解質としては、有機溶媒として、プロピ
レンカ−ボネ−ト、エチレンカ−ボネ−ト、ブチレンカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、
ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、
アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチ
ル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、リン酸
トリエステル(特開昭60−23,973)、トリメト
キシメタン(特開昭61−4,170)、ジオキソラン
誘導体(特開昭62−15,771、同62−22,3
72、同62−108,474)、スルホラン(特開昭
62−31,959)、3−メチル−2−オキサゾリジ
ノン(特開昭62−44,961)、プロピレンカ−ボ
ネ−ト誘導体(特開昭62−290,069、同62−
290,71)、テトラヒドロフラン誘導体(特開昭6
3−32,872)、ジエチルエ−テル(特開昭63−
62,166)、1,3−プロパンサルトン(特開昭6
3−102,173)などの非プロトン性有機溶媒の少
なくとも1種以上を混合した溶媒とその溶媒に溶けるリ
チウム塩、例えば、LiClO4 、LiBF6、LiP
F6 、LiCF3 SO3 、LiCF3 CO2 、LiAs
F6 、LiSbF6 、LiB10Cl10(特開昭57−7
4,974)、低級脂肪族カルボン酸リチウム(特開昭
60−41,773)、LiAlCl4 、LiCl、L
iBr、LiI(特開昭60−247,265)、クロ
ロボランリチウム(特開昭61−165,957)、四
フェニルホウ酸リチウム(特開昭61−214,37
6)などの1種以上の塩から構成されている。なかで
も、プロピレンカ−ボネ−トあるいはエチレンカボート
と1,2−ジメトキシエタンおよび/あるいはジエチル
カーボネートの混合液にLiCF3 SO3 、LiClO
4 、LiBF4 および/あるいはLiPF6 を含む電解
質が好ましい。特に、少なくともエチレンカーボネート
とLiPF6 を含むことが好ましい。
As the electrolyte, organic solvents such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran are used. , Dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane,
Formamide, dimethylformamide, dioxolane,
Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, phosphoric acid triester (JP-A-60-23,973), trimethoxymethane (JP-A-61-4,170), dioxolane derivative ( JP-A-62-15,771 and JP-A-62-22,3
72, 62-108,474), sulfolane (JP 62-31959), 3-methyl-2-oxazolidinone (JP 62-44,961), propylene carbonate derivative (JP 62-290,069, 62-2
290, 71), a tetrahydrofuran derivative (Japanese Patent Laid-Open Publication No.
3-32,872), diethyl ether (JP-A-63-
62,166), 1,3-propane sultone (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-242242).
3-102, 173) and a mixture of at least one aprotic organic solvent and a lithium salt soluble in the solvent, such as LiClO4, LiBF6, LiP.
F6, LiCF3 SO3, LiCF3 CO2, LiAs
F6, LiSbF6, LiB10Cl10 (JP-A-57-7)
4,974), lower aliphatic lithium carboxylate (JP-A-60-41,773), LiAlCl4, LiCl, L
iBr, LiI (JP-A-60-247,265), lithium chloroborane (JP-A-61-165,957), lithium tetraphenylborate (JP-A-61-214,37).
6) and the like. Above all, a mixture of propylene carbonate or ethylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane and / or diethyl carbonate is mixed with LiCF3 SO3 and LiClO.
Electrolytes containing 4, LiBF4 and / or LiPF6 are preferred. Particularly, it is preferable to contain at least ethylene carbonate and LiPF6.

【0034】また、電解液の他に次の様な固体電解質も
用いることができる。固体電解質としては、無機固体電
解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質に
は、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく
知られている。なかでも、Li3 N、LiI、Li5 N
I2 、Li3 N−LiI−LiOH、LiSiO4 、L
iSiO4 −LiI−LiOH(特開昭49−81,8
99)、xLi3 PO4 −(1−x)Li4 SiO4
(特開昭59−60,866)、Li2 SiS3(特開
昭60−501,731)、硫化リン化合物(特開昭6
2−82,665)などが有効である。有機固体電解質
では、ポリエチレンオキサイド誘導体か該誘導体を含む
ポリマ−(特開昭63−135,447)、ポリプロピ
レンオキサイド誘導体か該誘導体を含むポリマ−、イオ
ン解離基を含むポリマ−(特開昭62−254,30
2、同62−254,303、同63−193,95
4)、イオン解離基を含むポリマ−と上記非プロトン性
電解液の混合物(米国特許第4,792,504、同
4,30,939、特開昭62−22,375、同62
−22,376、同63−22,375、同63−2
2,776、特開平1−95,117)、リン酸エステ
ルポリマ−(特開昭61−256,573)が有効であ
る。 さらに、ポリアクリロニトリルを電解液に添加す
る方法もある(特開昭62−278,774)。また、
無機と有機固体電解質を併用する方法(特開昭60−
1,768)も知られている。
In addition to the electrolytic solution, the following solid electrolytes can be used. Solid electrolytes are classified into inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes. Li-nitrides, halides, oxyacid salts, and the like are well known as inorganic solid electrolytes. Among them, Li3 N, LiI, Li5 N
I2, Li3 N-LiI-LiOH, LiSiO4, L
iSiO4 -LiI-LiOH (JP-A-49-81,8
99), xLi3 PO4-(1-x) Li4 SiO4
(JP 59-60,866), Li2 SiS3 (JP 60-501,731), phosphorus sulfide compound (JP 6
2-82,665) is effective. In the organic solid electrolyte, a polyethylene oxide derivative or a polymer containing the derivative (JP-A-63-135,447), a polypropylene oxide derivative or a polymer containing the derivative, a polymer containing an ion-dissociating group (JP-A-62-135). 254,30
2, ibid. 62-254, 303, ibid. 63-193, 95
4), a mixture of a polymer containing an ionic dissociative group and the above aprotic electrolytic solution (US Pat. Nos. 4,792,504, 4,30,939, JP-A-62-22,375 and 62).
-22, 376, 63-2, 375, 63-2
2,776, JP-A-1-95,117) and phosphoric acid ester polymers (JP-A-61-256,573) are effective. Furthermore, there is also a method of adding polyacrylonitrile to the electrolytic solution (JP-A-62-278,774). Also,
Method using both inorganic and organic solid electrolytes (JP-A-60-
1,768) is also known.

【0035】セパレ−タ−としては、大きなイオン透過
度を持ち、所定の機械的強度を持ち絶縁性の薄膜が用い
られる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプレピレンなど
のオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維あるいはポ
リエチレンなどからつくられたシートや不織布が用いら
れる。セパレーターの孔径は、一般に電池用として用い
られる範囲が用いられる。例えば、0.01〜10μm
が用いられる。セパレターの厚みは、一般に電池用の範
囲で用いられる。例えば、5〜300μmが用いられ
る。
As the separator, an insulating thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. A sheet or non-woven fabric made of olefin polymer such as polypropylene or glass fiber or polyethylene is used because of its resistance to organic solvent and hydrophobicity. The pore size of the separator is in the range generally used for batteries. For example, 0.01 to 10 μm
Is used. The thickness of the separator is generally within the range for batteries. For example, 5 to 300 μm is used.

【0036】また、放電や充放電特性を改良する目的
で、以下で示す化合物を電解質に添加することが知られ
ている。例えば、ピリジン(特開昭49−108,52
5)、トリエチルフォスファイト(特開昭47−4,3
76)、トリエタノ−ルアミン(特開昭52−72,4
25)、環状エ−テル(特開昭57−152,68
4)、エチレンジアミン(特開昭58−87,77
7)、n−グライム(特開昭58−87,778)、ヘ
キサリン酸トリアミド(特開昭58−87,779)、
ニトロベンゼン誘導体(特開昭58−214,28
1)、硫黄(特開昭59−8,280)、キノンイミン
染料(特開昭59−68,184)、N−置換オキサゾ
リジノンとN,N’−置換イミダゾリジノン(特開昭5
9−154,778)、エチレングリコ−ルジアルキル
エ−テル(特開昭59−205,167)、四級アンモ
ニウム塩(特開昭60−30,065)、ポリエチレン
グリコ−ル(特開昭60−41,773)、ピロ−ル
(特開昭60−79,677)、2−メトキシエタノ−
ル(特開昭60−89,075)、AlCl3 (特開昭
61−88,466)、導電性ポリマ−電極活物質のモ
ノマ−(特開昭61−161,673)、トリエチレン
ホスホルアミド(特開昭61−208,758)、トリ
アルキルホスフィン(特開昭62−80,976)、モ
ルフォリン(特開昭62−80,977)、カルボニル
基を持つアリ−ル化合物(特開昭62−86,67
3)、ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アル
キルモルフォリン(特開昭62−217,575)、二
環性の三級アミン(特開昭62−217,578)、オ
イル(特開昭62−287,580)、四級ホスホニウ
ム塩(特開昭63−121,268)、三級スルホニウ
ム塩(特開昭63−121,269)などが挙げられ
る。
It is also known to add the following compounds to the electrolyte for the purpose of improving discharge and charge / discharge characteristics. For example, pyridine (JP-A-49-108,52)
5), triethylphosphite (JP-A-47-4,3)
76), triethanolamine (JP-A-52-72,4).
25), cyclic ether (JP-A-57-152,68)
4), ethylenediamine (JP-A-58-87,77)
7), n-glyme (JP-A-58-87,778), hexaphosphoric acid triamide (JP-A-58-87,779),
Nitrobenzene derivative (JP-A-58-214, 28)
1), sulfur (JP-A-59-8,280), quinoneimine dye (JP-A-59-68,184), N-substituted oxazolidinone and N, N'-substituted imidazolidinone (JP-A-5-280).
9-154,778), ethylene glycol dialkyl ether (JP-A-59-205,167), quaternary ammonium salt (JP-A-60-30,065), polyethylene glycol (JP-A-60-41). , 773), pyrrole (JP-A-60-79,677), 2-methoxyethanol-
(JP-A-60-89,075), AlCl3 (JP-A-61-88,466), conductive polymer-monomer of electrode active material (JP-A-61-161,673), triethylenephosphoramide. (JP 61-208,758), trialkylphosphine (JP 62-80,976), morpholine (JP 62-80,977), aryl compound having a carbonyl group (JP 62-86, 67
3), hexamethylphosphoric triamide and 4-alkylmorpholine (JP 62-217,575), bicyclic tertiary amine (JP 62-217,578), oil (JP 62 -287,580), a quaternary phosphonium salt (JP-A-63-121268), a tertiary sulfonium salt (JP-A-63-121269), and the like.

【0037】また、電解液を不燃性にするために含ハロ
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。(特開昭48−36,
632) また、高温保存に適性をもたせるために電解
液に炭酸ガスを含ませることができる。(特開昭59−
134,567)
Further, in order to make the electrolytic solution nonflammable, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride chloride can be contained in the electrolytic solution. (JP-A-48-36,
632) Further, carbon dioxide gas can be included in the electrolytic solution in order to have suitability for high temperature storage. (JP-A-59-
134,567)

【0038】また、正極や負極の合剤には電解液あるい
は電解質を含ませることができる。例えば、前記イオン
導電性ポリマ−やニトロメタン(特開昭48−36,6
33)、電解液(特開昭57−124,870)を含ま
せる方法が知られている。
The mixture of the positive electrode and the negative electrode may contain an electrolytic solution or an electrolyte. For example, the ion conductive polymer or nitromethane (Japanese Patent Laid-Open No. 48-36,6).
33), a method of adding an electrolytic solution (JP-A-57-124,870) is known.

【0039】また、正極活物質の表面を改質することが
できる。例えば、金属酸化物の表面をエステル化剤によ
り処理(特開昭55−163,779)したり、キレ−
ト化剤で処理(特開昭55−163,780)、導電性
高分子(特開昭58−163,188、同59−14,
274)、ポリエチレンオキサイドなど(特開昭60−
97,561)により処理することが挙げられる。ま
た、負極活物質の表面を改質することもできる。例え
ば、イオン導電性ポリマ−やポリアセチレン層を設ける
(特開昭58−111,276)、あるいはLiCl
(特開昭58−142,771)などにより処理するこ
とが挙げられる。
Further, the surface of the positive electrode active material can be modified. For example, the surface of the metal oxide may be treated with an esterifying agent (JP-A-55-163,779),
Treatment with a photocatalyst (JP-A-55-163,780), conductive polymers (JP-A-58-163,188, 59-14).
274), polyethylene oxide, etc. (JP-A-60-
97, 561). Also, the surface of the negative electrode active material can be modified. For example, an ion conductive polymer or polyacetylene layer is provided (JP-A-58-111276), or LiCl
(JP-A-58-142,771) and the like.

【0040】電極活物質の集電体としては、例えば、正
極には、材料としてステンレス鋼、ニッケル、アルミニ
ウム、チタン、焼成炭素などの他に、アルミニウムやス
テンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるい
は銀を処理させたもの、負極には、材料としてステンレ
ス鋼、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、焼成炭素
などの他に、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッ
ケル、チタンあるいは銀を処理させたもの)、Al−C
d合金などが用いられる。これらの材料の表面を酸化す
ることも用いられる。形状は、フォイルの他、フィル
ム、シート、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔
質体、発泡体、繊維群の成形体などが用いられる。厚み
は、特に限定されないが、1〜500μmのものが用い
られる。
As the current collector of the electrode active material, for example, for the positive electrode, in addition to stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, etc. as the material, carbon, nickel, titanium or aluminum on the surface of aluminum or stainless steel or Those treated with silver, the negative electrode, in addition to stainless steel, nickel, copper, titanium, aluminum, calcined carbon, etc. as the material, the surface of copper or stainless steel treated with carbon, nickel, titanium or silver. ), Al-C
d alloy or the like is used. It is also used to oxidize the surface of these materials. As the shape, in addition to the foil, a film, a sheet, a net, a punched product, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group and the like are used. The thickness is not particularly limited, but one having a thickness of 1 to 500 μm is used.

【0041】電池の形状はコイン、ボタン、シ−ト、シ
リンダ−、角などいずれにも適用できる。電池の形状が
コインやボタンのときは、正極活物質や負極活物質の合
剤はペレットの形状に圧縮されて主に用いられる。その
ペレットの厚みや直径は電池の大きさにより決められ
る。また、電池の形状がシ−ト、シリンダ−、角のと
き、正極活物質や負極活物質の合剤は、集電体の上にコ
ート、乾燥、圧縮されて、主に用いられる。そのコート
厚み、長さや巾は、電池の大きさにより決められるが、
コートの厚みは、ドライ後の圧縮された状態で、1〜2
000μmが特に好ましい。
The shape of the battery can be any of coins, buttons, sheets, cylinders, corners and the like. When the shape of the battery is a coin or a button, the mixture of the positive electrode active material and the negative electrode active material is used by being compressed into a pellet shape. The thickness and diameter of the pellet are determined by the size of the battery. Further, when the battery has a sheet, cylinder, or square shape, the mixture of the positive electrode active material and the negative electrode active material is mainly used after being coated, dried, and compressed on the current collector. The coat thickness, length and width are determined by the size of the battery,
The thickness of the coat is 1-2 in the compressed state after drying.
000 μm is particularly preferable.

【0042】本発明の非水二次電池の用途には、特に限
定されないが、例えば、電子機器に搭載する場合、カラ
ーノートパソコン、白黒ノートパソコン、ペン入力パソ
コン、ポケット(パームトップ)パソコン、ノート型ワ
ープロ、ポケットワープロ、電子ブックプレーヤー、携
帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディ
ーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリ
ンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶
テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニ
ディスク、電気シェーバー、電子翻訳機、自動車電話、
トランシーバー、電動工具、電子手帳、電卓、メモリー
カード、テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電
源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用と
して、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、
ゲーム機器、ロードコンディショナー、アイロン、時
計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補
聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍
需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電
池と組み合わせることもできる。
The application of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, when it is installed in an electronic device, a color notebook computer, a black and white notebook computer, a pen input computer, a pocket (palmtop) computer, a notebook. Type word processor, pocket word processor, e-book player, mobile phone, cordless phone handset, pager, handy terminal, mobile fax, mobile copy, mobile printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, mini disk, Electric shaver, electronic translator, car phone,
There are transceivers, power tools, electronic organizers, calculators, memory cards, tape recorders, radios, backup power supplies, memory cards, etc. Other consumer products such as automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys,
Game equipment, road conditioners, irons, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.), etc. Furthermore, it can be used for various military purposes and for space. It can also be combined with a solar cell.

【0043】[0043]

【実施例】以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。 実施例1 活物質の合成 SnO、GeO、GeO2 、SiO2 、PbO、PbO
2 、Pb2 O3 、Pb3 O4 、Sb2 O3 、Sb2 O4
、Bi2 O3 、WO2 (負極用比較活物質)、Fe2
O3 (負極用比較活物質)は市販品を原料あるいは活物
質そのものとして使用した。 合成例−1 負極用SnO2 の合成 : 水溶液中で塩
化スズと水酸化ナトリウムを反応させSn(OH)4 を
沈殿させた。沈殿物を空気中、400℃で4時間焼成し
てルチル構造のSnO2 を合成、乳鉢にて粉砕した。1
次粒子の平均サイズは約0.05μm。 合成例−2 負極用Li2 SnO3 の合成 : 炭酸リ
チウム7.3g、二酸化スズ15.1gを乾式混合し、
アルミナ製るつぼ中で、空気中、1000℃で12時間
焼成した。焼成後室温まで冷却し、Li2 SiO3 を得
た。また、同様の方法で、それぞれ化学量論量の原料を
混合し、焼成によって、Li2 GeO3 ,Li2 PbO
3 ,Li3 BiO4 ,Li3 SbO4 ,Li2 ZnO2
,Li3 InO3 ,Li2 ZnSn2 O6 ,Li2 M
gSn2 O6 ,Li0.1SnO2.05,Li4 SnO4 ,
Li6 SnO5 ,Li8 SnO6 を負極用活物質として
合成した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to specific examples below, but the present invention is not limited to the examples as long as the gist of the invention is not exceeded. Example 1 Synthesis of active material SnO, GeO, GeO2, SiO2, PbO, PbO
2, Pb2 O3, Pb3 O4, Sb2 O3, Sb2 O4
, Bi2 O3, WO2 (comparative active material for negative electrode), Fe2
As O3 (comparative active material for negative electrode), a commercially available product was used as a raw material or the active material itself. Synthesis Example-1 Synthesis of SnO2 for negative electrode: Sn (OH) 4 was precipitated by reacting tin chloride with sodium hydroxide in an aqueous solution. The precipitate was calcined in air at 400 ° C. for 4 hours to synthesize SnO 2 having a rutile structure and ground in a mortar. 1
The average size of the secondary particles is about 0.05 μm. Synthesis Example-2 Synthesis of Li2SnO3 for Negative Electrode: 7.3 g of lithium carbonate and 15.1 g of tin dioxide are dry-mixed,
Firing was performed in an alumina crucible at 1000 ° C. for 12 hours in air. After firing, it was cooled to room temperature to obtain Li2 SiO3. In the same manner, the stoichiometric amounts of the raw materials are mixed and fired to form Li2 GeO3 and Li2 PbO.
3, Li3 BiO4, Li3 SbO4, Li2 ZnO2
, Li3 InO3, Li2 ZnSn2 O6, Li2 M
gSn2 O6, Li0.1 SnO2.05, Li4 SnO4,
Li6SnO5 and Li8SnO6 were synthesized as the negative electrode active material.

【0044】合成例−3 負極用Li2 SnO2 の合成
: 酢酸リチウム二水和物10.2g、一酸化スズ1
3.5gを乾式混合し、磁製るつぼに入れてアルゴン雰
囲気下で350℃で24時間焼成した。焼成後室温まで
冷却し、Li2 SnO2 を合成した。合成物をジェット
ミルで粉砕し、平均粒径2.5μmとした。また、同様
の方法で、それぞれ化学量論量の原料を混合、焼成し、
Li0.1 SnO1.05,Li6 SnO4 ,Li8 SnO5
を合成した。 合成例−4 負極用SiSnO3 の合成 : 二酸化珪
素2.60gと一酸化スズ1.16gを乾式混合し、ア
ルミナ製るつぼ中で、空気中、1000℃で12時間焼
成した。焼成後室温まで急冷し、非晶質ガラス状のSi
SnO3 を合成した。 合成例−5 正極用LiCoGe0.03O2 の合成 :
炭酸リチウム2.26g、四酸化三コバルト5.0gと
二酸化ゲルマニウム0.19gを乾式混合し、空気中9
00℃で18時間焼成し、結晶性の活物質LiCoGe
0.03O2 を合成した。平均粒径は4μm。 合成例−6 正極用LiCoZr0.02O2 の合成 :
炭酸リチウム2.26g、四酸化三コバルト5.0gと
二酸化ジルコニウム0.16gを乾式混合し、空気中9
00℃で18時間焼成し、結晶性の活物質LiCoZr
0.02O2 を合成した。平均粒径5μm。
Synthesis Example-3 Synthesis of Li2SnO2 for negative electrode: 10.2 g of lithium acetate dihydrate, tin monoxide 1
3.5 g was dry-mixed, put in a porcelain crucible, and baked in an argon atmosphere at 350 ° C. for 24 hours. After firing, it was cooled to room temperature to synthesize Li2 SnO2. The composite was ground with a jet mill to an average particle size of 2.5 μm. In the same manner, the stoichiometric amounts of the raw materials are mixed and fired,
Li0.1 SnO1.05, Li6 SnO4, Li8 SnO5
Was synthesized. Synthesis Example-4 Synthesis of SiSnO3 for Negative Electrode: 2.60 g of silicon dioxide and 1.16 g of tin monoxide were dry-mixed and baked in an alumina crucible at 1000 ° C for 12 hours in the air. After firing, it is rapidly cooled to room temperature to obtain amorphous glassy Si.
SnO3 was synthesized. Synthesis Example-5 Synthesis of LiCoGe0.03O2 for positive electrode:
2.26 g of lithium carbonate, 5.0 g of tricobalt tetroxide and 0.19 g of germanium dioxide are dry-mixed and then mixed in air 9
The crystalline active material LiCoGe was calcined at 00 ° C. for 18 hours.
0.03 O2 was synthesized. The average particle size is 4 μm. Synthesis Example-6 Synthesis of LiCoZr0.02O2 for positive electrode:
2.26 g of lithium carbonate, 5.0 g of tricobalt tetroxide and 0.16 g of zirconium dioxide are dry mixed to obtain 9 in air.
The crystalline active material LiCoZr was calcined at 00 ° C. for 18 hours.
0.02 O2 was synthesized. Average particle size 5 μm.

【0045】合成例−7 正極用LiCoGe0.02Zr
0.02O2 の合成 : 炭酸リチウム2.26g、四酸化
三コバルト5.0g、二酸化ゲルマニウム0.13、二
酸化ジルコニウム0.16gを乾式混合し、空気中90
0℃で18時間焼成し、結晶性の活物質LiCoZr0.
02O2 を合成した。平均粒径は4μm。また、同様にし
て、それぞれ化学量論量の原料を混合、焼成し、LiC
oGe0.08O2 ,LiCoGe0.06O2 ,LiCoZr
0.06O2 ,LiCoZr0.08O2,LiCoTi0.08O2
,LiCoTi0.03O2 を正極用として合成した。 正極比較用活物質、LiCoO2 、の合成 : 炭酸リ
チウム2.26g、四酸化三コバルト5.0gを乾式混
合し、空気中900℃で18時間焼成し、結晶性の活物
質LiCoO2 を合成した。平均粒径5μm。 正極比較用活物質、LiMn2 O4 、の合成 : 炭酸
リチウム1.20g、二酸化マンガン5.92gを乾式
混合し、空気中800℃で12時間焼成し、結晶性の活
物質LiMn2 O4 を合成した。平均粒径3μm。 正極比較用活物質、LiNi0.5 Co0.5 O2 、の合成
: 炭酸リチウム2.26g、四酸化三コバルト2.
50g、酸化ニッケル2.29gを乾式混合し、空気中
800℃で20時間焼成し、結晶性の活物質LiNi0.
5 Co0.5 O2 を合成した。平均粒径7μm。
Synthesis Example-7 LiCoGe0.02Zr for positive electrode
Synthesis of 0.02O2: 2.26 g of lithium carbonate, 5.0 g of tricobalt tetroxide, 0.13 g of germanium dioxide and 0.16 g of zirconium dioxide are dry-mixed, and 90% in air
After firing at 0 ° C. for 18 hours, the crystalline active material LiCoZr 0.
02O2 was synthesized. The average particle size is 4 μm. Further, similarly, the respective stoichiometric amounts of the raw materials are mixed and fired to obtain LiC.
oGe0.08O2, LiCoGe0.06O2, LiCoZr
0.06O2, LiCoZr0.08O2, LiCoTi0.08O2
, LiCoTi0.03O2 was synthesized for the positive electrode. Synthesis of active material for positive electrode comparison, LiCoO2: 2.26 g of lithium carbonate and 5.0 g of tricobalt tetroxide were dry-mixed and fired in air at 900 ° C for 18 hours to synthesize a crystalline active material LiCoO2. Average particle size 5 μm. Synthesis of active material for positive electrode comparison, LiMn2O4: 1.20 g of lithium carbonate and 5.92 g of manganese dioxide were dry-mixed and baked in air at 800 ° C for 12 hours to synthesize a crystalline active material LiMn2O4. Average particle size 3 μm. Synthesis of active material for positive electrode comparison, LiNi0.5 Co0.5 O2: 2.26 g of lithium carbonate, tricobalt tetroxide 2.
50 g of nickel oxide and 2.29 g of nickel oxide were dry-mixed and fired in air at 800 ° C. for 20 hours to obtain a crystalline active material LiNi0.
5 Co0.5 O2 was synthesized. Average particle size 7 μm.

【0046】以下のようにして、本発明の負極活物質前
駆体と正極活物質の各種の組み合せによる、コイン型二
次電池を作製した。負極については、負極活物質前駆体
を82重量%、導電剤として鱗片状黒鉛を8重量%、ア
セチレンブラックを4重量%、結着剤として、ポリ弗化
ビニリデンを6重量%の混合比で混合した合剤を圧縮成
形し、ペレット(13mmΦ、22mg)を作製した。
一方、正極については、正極活物質を82重量%、導電
剤として鱗片状黒鉛を8重量%、アセチレンブラックを
4重量%、結着剤として、テトラフルオロエチレンを6
重量%の混合比で混合した合剤を圧縮成型し、ペレット
(13mmΦ、110mg)とした。これらのペレット
をドライボックス(露点−40〜−70℃、乾燥空気)
中で遠赤外線ヒーター(150℃)にて約3時間乾燥し
た。コイン電池の集電体には、正・負極缶ともに80μ
m厚のSUS316のネットをコイン缶に溶接して用い
た。電解質としては、1mol/LのLiPF6 をエチ
レンカーボネート、ブチレンカーボネートとジメチルカ
ーボネートの2:2:6容量混合液に溶解させた溶液を
200μl用い、更に、両電極間のセパレーターとして
微孔性のポリプロピレンシートとポリプロピレン不織布
を用いて、上記電解液を不織布に含浸させて用いた。正
・負極缶を重ね合わせて電解液を密閉し、コイン型リチ
ウムイオン二次電池を作製した。
In the following manner, coin-type secondary batteries were produced by various combinations of the negative electrode active material precursor of the present invention and the positive electrode active material. Regarding the negative electrode, the negative electrode active material precursor was mixed in a mixing ratio of 82% by weight, scaly graphite as a conductive agent 8% by weight, acetylene black 4% by weight, and polyvinylidene fluoride as a binder 6% by weight. The above mixture was compression molded to prepare pellets (13 mmΦ, 22 mg).
On the other hand, for the positive electrode, 82% by weight of the positive electrode active material, 8% by weight of scaly graphite as a conductive agent, 4% by weight of acetylene black, and 6% of tetrafluoroethylene as a binder.
The mixture mixed at a mixing ratio of wt% was compression molded into pellets (13 mmΦ, 110 mg). Dry these pellets in a dry box (dew point -40 to -70 ° C, dry air)
It was dried in a far infrared heater (150 ° C.) for about 3 hours. For the collector of the coin battery, both positive and negative cans are 80μ
A m-thick SUS316 net was welded to a coin can for use. As the electrolyte, 200 μl of a solution prepared by dissolving 1 mol / L of LiPF6 in a 2: 2: 6 volume mixture of ethylene carbonate, butylene carbonate and dimethyl carbonate was used, and a microporous polypropylene sheet was used as a separator between both electrodes. Using a polypropylene non-woven fabric, the non-woven fabric was impregnated with the electrolytic solution. Positive and negative electrode cans were stacked and the electrolytic solution was sealed to prepare a coin-type lithium ion secondary battery.

【0047】この電池を0.75mA/cm2 の定電流
密度にて、2.7〜4.3Vの範囲で充放電試験を行な
った。試験はすべて本発明の負極活物質前駆体にリチウ
ムを挿入する反応からはじめた。上記のように各種の原
料から合成した様々な負極用、正極用活物質についてこ
れらを組み合せた100種以上のコイン電池を作製し、
充放電性能を比較、評価したが、表1にはその代表的な
結果を示した。本発明の電池を構成する負極、正極活物
質の種類はこの表に記載する種類に限られるものではな
い。表1において、サイクル性とは、(第10回目の充
放電の放電容量−第1回目の充放電の放電容量)/第1
回目の充放電の放電容量、で示される容量低下率を意味
し、値が小さいほど性能安定性に優れることを意味す
る。
This battery was subjected to a charge / discharge test at a constant current density of 0.75 mA / cm 2 in the range of 2.7 to 4.3V. All the tests were started with a reaction of inserting lithium into the negative electrode active material precursor of the present invention. As described above, 100 kinds or more of coin batteries were manufactured by combining these for various negative electrode active materials and positive electrode active materials synthesized from various raw materials,
The charge / discharge performances were compared and evaluated, and Table 1 shows the typical results. The types of the negative electrode and the positive electrode active material forming the battery of the present invention are not limited to the types described in this table. In Table 1, the cycle property means (discharge capacity of 10th charge / discharge-discharge capacity of 1st charge / discharge) / first
The discharge capacity of the second charging / discharging means the capacity decrease rate, and the smaller the value, the better the performance stability.

【0048】 表1 コイン電池の充放電性能 正極活物質 負極活物質 放電平均電圧 2サイクル目の放電容量 サイクル 性 (V) (mAh/g)(容量低下率 ) (比較) LiCoO2 WO2 3.20 160 0.15 LiMn2 O4 WO2 3.15 145 0.16 LiNi0.5Co0.5O2 WO2 3.15 140 0.16 LiCoO2 SnO 3.52 480 0.08 LiCoO2 SnO2 3.52 470 0.07 LiMn2 O4 SnO 3.50 390 0.09 LiNi0.5Co0.5O2 SnO 3.48 360 0.09 LiCoO2 SnSiO3 3.50 460 0.04 LiCoO2 Li2Sn O3 3.50 440 0.06 LiCoO2 GeO2 3.46 229 −0.10Table 1 Charge / Discharge Performance of Coin Battery Positive Electrode Active Material Negative Electrode Active Material Average Discharge Voltage Second Cycle Discharge Capacity Cycleability (V) (mAh / g) (Capacity Reduction Rate) (Comparison) LiCoO2 WO2 3.20 160 0.15 LiMn2 O4 WO2 3.15 145 0.16 LiNi0.5Co0.5 O2 WO2 3.15 140 0.16 LiCoO2 SnO 3.52 480 0.08 LiCoO2 SnO2 3.52 470 0.07 LiMn2 O4 SnO 3.50 390 0.09 LiNi0.5Co0.5O2 SnO 3.48 360 0.09 LiCoO2 SnSiO3 3.50 460 0.04 LiCoO2 Li2Sn O3 3.50 440 0.06 LiCoO2 GeO2 3.46 229-0.10

【0049】 (本発明) LiCoGe0.03O2 SnO 3.55 490 0.05 LiCoGe0.06O2 SnO 3.55 482 0.06 LiCoGe0.08O2 SnO 3.53 482 0.06 LiCoZr0.02O2 SnO 3.55 515 0.05 LiCoZr0.06O2 SnO 3.55 505 0.06 LiCoZr0.08O2 SnO 3.53 500 0.06 LiCoGe0.03O2 SnSiO3 3.55 482 0.03 LiCoGe0.03O2 Li2Sn O3 3.55 450 0.05 LiCoGe0.03O2 GeO2 3.48 255 −0.10 LiCoZr0.02O2 SnSiO3 3.55 490 0.03 LiCoZr0.02O2 Li2Sn O3 3.55 460 0.05 LiCoZr0.02O2 GeO2 3.50 265 −0.10 LiCoGe0.02Zr0.02O2 SnSiO3 3.55 485 0.03 LiCoGe0.02Zr0.02O2 Li2Sn O3 3.55 455 0.04 LiCoTi0.03O2 SnO 3.55 482 0.06 LiCoTi0.08O2 SnO 3.54 480 0.05 LiCoGe0.03O2 SnO2 3.54 475 0.05 LiCoGe0.03O2 Li2Sn O2 3.55 490 0.05 LiCoGe0.03O2 Li2MgSn2O6 3.54 485 0.06(Invention) LiCoGe0.03O2 SnO 3.55 490 0.05 LiCoGe0.06O2 SnO 3.55 482 0.06 LiCoGe0.08O2 SnO 3.53 482 0.06 LiCoZr0.02O2 SnO 3.55 515 0.5. 05 LiCoZr0.06O2 SnO 3.55 505 0.06 LiCoZr0.08 O2 SnO 3.53 500 0.06 LiCoGe0.03O2 SnSiO3 3.55 482 0.03 LiCoGe0.03O2 Li2Sn O3 3.55 450 0.05 LiCoGe0.03O2 GeO2 3.48 255 -0.10 LiCoZr0.02O2 SnSiO3 3.55 490 0.03 LiCoZr0.02O2 Li2Sn O3 3.55 460 0.05 LiCoZr0.02O2 GeO2 3.50 265 -0.10 LiCoGe0.02Zr0.02O2 SnSiO3 3 .55 485 0.03 LiCoGe0.02Zr0.02O2 Li2SnO3 3.55 455 0.04 LiCoTi0.03O2 SnO 3.55 482 0.06 LiCoTi0.08O2 SnO 3.54 480 0.05 LiCoGe0.0 3O2 SnO2 3.54 475 0.05 LiCoGe0.03O2 Li2Sn O2 3.55 490 0.05 LiCoGe0.03O2 Li2MgSn2O6 3.54 485 0.06

【0050】実施例2 正極活物質の合成 合成例8. Li2 Mn4 O9 (あるいはLi0.89Mn
1.78O4 )の合成 Li2 CO3 とMnO2 をモル比がおよそ1:4となる
ように混合し、混合物を空気中で400℃で12時間加
熱して、Li2 Mn4 O9 (あるいはLi0.89Mn1.78
O4 )の組成をもつ本発明のスピネル型リチウムマンガ
ン酸化物を合成した。あるいは、同様の組成の酸化物
は、Li2 CO3 とMnCO3 を同様にモル比1:4と
なるように混合し、混合物を空気中で430℃で5時間
焼成することによっても、合成することができた。 合成例9. Li0.7 Mn2 O4 の合成 Li2 CO3 とMnO2 をモル比がおよそ0.35:2
となるように混合し、混合物を空気中で450℃で12
時間加熱して、Li0.7 Mn2 O4 の組成をもつ本発明
のスピネル型リチウムマンガン酸化物を合成した。 合成例10.Li2 Mn5 O11(あるいはLi0.73Mn
1.82O4 )の合成 上記の化合物Li2 Mn4 O9 をλ−MnO2 とをL
i:Mnの原子比がおよそ2:5となるように混合し、
空気中で250℃で24時間加熱して、本発明のスピネ
ル型リチウムマンガン酸化物Li2 Mn5 O11を合成し
た。 合成例11.Li4 Mn5 O12(あるいはLi1.33Mn
1.67O4 )の合成
Example 2 Synthesis of Positive Electrode Active Material Synthesis Example 8. Li2 Mn4 O9 (or Li0.89 Mn
1.78O4) Synthesis Li2 CO3 and MnO2 were mixed at a molar ratio of about 1: 4, and the mixture was heated in air at 400 ° C. for 12 hours to obtain Li2 Mn4 O9 (or Li0.89 Mn1.78).
The spinel type lithium manganese oxide of the present invention having a composition of O4) was synthesized. Alternatively, oxides of similar composition can also be synthesized by mixing Li2 CO3 and MnCO3 in a similar molar ratio of 1: 4 and calcining the mixture in air at 430 ° C. for 5 hours. It was Synthesis example 9. Synthesis of Li0.7 Mn2 O4 Li2 CO3 and MnO2 have a molar ratio of about 0.35: 2.
And mix the mixture in air at 450 ° C for 12
After heating for a period of time, the spinel type lithium manganese oxide of the present invention having a composition of Li0.7 Mn2 O4 was synthesized. Synthesis example 10. Li2 Mn5 O11 (or Li0.73 Mn
1.82O4) Synthesis of the above compound Li2Mn4O9 and .lambda.-MnO2 into L
Mixing so that the atomic ratio of i: Mn is approximately 2: 5,
The spinel type lithium manganese oxide Li2 Mn5 O11 of the present invention was synthesized by heating in air at 250 ° C. for 24 hours. Synthesis example 11. Li4 Mn5 O12 (or Li1.33 Mn
1.67O4) synthesis

【0051】Li2 CO3 とλ−MnO2 をLi:Mn
のモル比がおよそ4:5となるように混合し、混合物を
空気中で430℃で12時間加熱して、Li4 Mn5 O
12(あるいはLi1.33Mn1.67O4 )の組成の本発明の
リチウムマンガン酸化物を合成した。 合成例12.Li0.5 Mn1.88O4 (あるいはLi2 M
n7.5 O16)の合成 上記のLi4 Mn5 O12とEMDとをモル比でおよそ
1:10の割合で混合し、空気中で400℃で40時間
加熱して、Li0.5 Mn1.88O4 の組成の本発明のリチ
ウムマンガン酸化物を合成した。あるいは、EMDの代
わりにCMDを用いてLi4 Mn5 O12とEMDのモル
比が1:10となるように混合し、400℃で24時間
焼成することによっても化合物Li0.5 Mn1.88O4 が
得られた。 合成例13. Li0.46Mn1.89O4 (あるいはLi4
Mn16.5O35)の合成 上記のLi4 Mn5 O12とλ−MnO2 とをモル比でお
よそ1:12の割合で混合し、空気中で400℃で12
時間加熱して、Li0.46Mn1.89O4 の組成の本発明の
リチウムマンガン酸化物を合成した。ちなみに、以上の
ように合成したMn酸化物は、構造をLi2 O(MnO
2 )x で表示したとき、xの値が、2〜9の範囲に相当
する。
Li2 CO3 and λ-MnO2 are replaced with Li: Mn
To give a molar ratio of about 4: 5, and the mixture is heated in air at 430 ° C. for 12 hours to obtain Li4 Mn5 O
The lithium manganese oxide of the present invention having a composition of 12 (or Li1.33Mn1.67O4) was synthesized. Synthesis example 12. Li0.5 Mn1.88O4 (or Li2 M
n7.5 O16) The above Li4 Mn5 O12 and EMD were mixed at a molar ratio of about 1:10 and heated in air at 400 ° C. for 40 hours to obtain a composition of Li0.5 Mn1.88 O4. The lithium manganese oxide of the present invention was synthesized. Alternatively, the compound Li0.5 Mn1.88 O4 was obtained by mixing CMD instead of EMD so that the molar ratio of Li4 Mn5 O12 and EMD was 1:10 and calcining at 400 ° C. for 24 hours. . Synthesis example 13. Li0.46Mn1.89O4 (or Li4
Synthesis of Mn16.5O35) The above-mentioned Li4 Mn5 O12 and λ-MnO2 were mixed at a molar ratio of about 1:12, and the mixture was mixed in air at 400 ° C. for 12 hours.
After heating for a period of time, the lithium manganese oxide of the present invention having a composition of Li0.46Mn1.89O4 was synthesized. Incidentally, the Mn oxide synthesized as described above has a structure of Li2O (MnO
2) When displayed by x, the value of x corresponds to the range of 2-9.

【0052】電極合剤、コイン電池の作製と充放電試験 実施例1にしたっがて、正極ペレット(活物質重量とし
て16.4mg )及びi 負極ペレット(活物質重量とし
て85mg )を作成した。集電体に80μm厚のSUS
316のネットを用い、これをコイン電池用の正負極缶
にそれぞれ溶接した。電解質として1mol/l Li
PF6 を含むエチレンカ−ボネ−トとジエチレンカーボ
ネートの等容量混合液を250μl用い、これを微孔性
のポリプロピレンシートとポリプロピレン不織布からな
るセパレ−タ−に含浸させた。集電体上に正極ペレッ
ト、負極活物質前駆体ペレットをセットし、正極と負極
の間にセパレ−タ−を挿入して、ドライボックス中でか
しめ機を使って正極、負極缶を結合し、コイン型リチウ
ムイオン電池を作製した。このリチウムイオン電池を用
い、0.75mA/cm2 の定電流密度にて、充放電試
験を行なった。試験はすべて充電から開始した。充電の
カットオフ電圧を4.3V、放電のカットオフ電圧を
2.7Vとして充放電サイクル性能を評価した。
Preparation of Electrode Mixture and Coin Battery and Charge / Discharge Test According to Example 1, positive electrode pellets (active material weight: 16.4 mg) and i negative electrode pellets (active material weight: 85 mg) were prepared. 80μm thick SUS for current collector
The net of 316 was used, and this was welded to the positive and negative electrode cans for coin batteries. 1 mol / l Li as electrolyte
250 .mu.l of an equal volume mixture of ethylene carbonate containing PF6 and diethylene carbonate was used, and this was impregnated into a separator made of a microporous polypropylene sheet and polypropylene nonwoven fabric. Set the positive electrode pellets, negative electrode active material precursor pellets on the current collector, insert a separator between the positive electrode and the negative electrode, and combine the positive electrode and the negative electrode can with a caulking machine in the dry box, A coin type lithium ion battery was produced. Using this lithium ion battery, a charge / discharge test was conducted at a constant current density of 0.75 mA / cm 2. All tests started with charging. The charge / discharge cycle performance was evaluated by setting the charge cutoff voltage to 4.3V and the discharge cutoff voltage to 2.7V.

【0053】上記の合成例で示した正極活物質と負極活
物質前駆体およびこれら合成例に準じて合成した各種活
物質、および比較用活物質を下記のように組み合わせて
リチウムイオン二次電池を作製した。 負極活物質前駆体 正極活物質 セル1(比較例) WO2 LiMn2 O4 セル2(比較例) WO2 Li0.46M1.89O4 セル3(比較例) SnO2 LiMn2 O4 セル4(比較例) SnO LiMn2 O4 セル5(比較例) Li2 SnO3 LiMn2 O4 セル6(比較例) SnSiO3 LiMn2 O4 セル7(本発明) SnO2 Li2 Mn5 O11
A positive electrode active material and a negative electrode active material precursor shown in the above synthesis examples, various active materials synthesized according to these synthesis examples, and a comparative active material were combined as follows to form a lithium ion secondary battery. It was made. Negative electrode active material precursor Positive electrode active material Cell 1 (comparative example) WO2 LiMn2 O4 cell 2 (comparative example) WO2 Li0.46M1.89O4 cell 3 (comparative example) SnO2 LiMn2 O4 cell 4 (comparative example) SnO LiMn2 O4 cell 5 (comparative example) Comparative Example) Li2 SnO3 LiMn2 O4 Cell 6 (Comparative Example) SnSiO3 LiMn2 O4 Cell 7 (Invention) SnO2 Li2 Mn5 O11

【0054】 セル8(本発明) SnO Li2 Mn5 O11 セル9(本発明) Li2 SnO3 Li2 Mn5 O11 セル10(本発明) SnSiO3 Li2 Mn5 O11 セル11(本発明) SnO Li2 Mn4 O9 セル12(本発明) SnO Li0.46M1.89O4 セル13(本発明) SnO Li0.5 Mn1.88O4 セル14(本発明) SnO Li0.38Mn1.9 O4 セル15(本発明) SnSiO3 Li2 Mn4 O9 セル16(本発明) SnSiO3 Li0.46M1.89O4 セル17(本発明) SnSiO3 Li0.5 Mn1.88O4 セル18(本発明) SnSiO3 Li0.38Mn1.9 O4 セル19(本発明) Li2 SnO3 Li0.46M1.89O4 セル20(本発明) Li2 SnO3 Li0.43M1.89O4 セル21(本発明) Li2 SnO2 Li0.5 Mn1.88O4 セル22(本発明) GeO2 Li2 Mn5 O11 セル23(本発明) GeO2 Li0.46Mn1.89O4 Cell 8 (Invention) SnO Li2 Mn5 O11 Cell 9 (Invention) Li2 SnO3 Li2 Mn5 O11 Cell 10 (Invention) SnSiO3 Li2 Mn5 O11 Cell 11 (Invention) SnO Li2 Mn4 O9 Cell 12 (Invention) SnO Li0.46 M1.89 O4 cell 13 (invention) SnO Li0.5 Mn1.88 O4 cell 14 (invention) SnO Li0.38 Mn1.9 O4 cell 15 (invention) SnSiO3 Li2 Mn4 O9 cell 16 (invention) SnSiO3 Li0 .46 M1.89O4 cell 17 (invention) SnSiO3 Li0.5 Mn1.88O4 cell 18 (invention) SnSiO3 Li0.38Mn1.9 O4 cell 19 (invention) Li2 SnO3 Li0.46 M1.89O4 cell 20 (invention) Li2 SnO3 Li0.43 M1.89 O4 cell 21 (invention) Li2 SnO2 Li0.5 Mn1.88 O4 cell 22 (invention) GeO2 Li2 Mn5 O11 Le 23 (present invention) GeO2 Li0.46Mn1.89O4

【0055】それぞれの正極/負極の組み合わせによる
リチウムイオン二次電池の充放電性能を、電気容量と充
放電サイクル性能の点で評価した結果を、表2にまとめ
た。放電容量は1.8Vで放電を終結させる時点までの
負極活物質重量当たりの容量を示す。容量サイクル性
は、初期容量が60%に低下するまでに要した充放電回
数を意味する。
Table 2 summarizes the results of evaluation of the charge / discharge performance of the lithium ion secondary battery with each combination of positive electrode / negative electrode in terms of electric capacity and charge / discharge cycle performance. The discharge capacity is 1.8 V and indicates the capacity per weight of the negative electrode active material until the time when the discharge is terminated. The capacity cycle property means the number of times of charge and discharge required until the initial capacity decreases to 60%.

【0056】 表2 第2サイクル目 放電平均電圧 容量サイクル性能 の放電容量 (mAh/g) (V) (回) セル1 170 3.15 40 セル2 180 3.20 50 セル3 410 3.45 130 セル4 430 3.45 120 セル5 420 3.45 125 セル6 425 3.46 135 セル7 430 3.50 130 セル8 450 3.50 122 セル9 440 3.50 130 セル10 445 3.52 135 セル11 445 3.50 120Table 2 Second Cycle Discharge Average Voltage Capacity Cycle Performance Discharge Capacity (mAh / g) (V) (times) Cell 1 170 3.15 40 Cell 2 180 3.20 50 Cell 3 410 3.45 130 Cell 4 430 3.45 120 Cell 5 420 3.45 125 Cell 6 425 3.46 135 Cell 7 430 3.50 130 Cell 8 450 3.50 122 Cell 9 440 3.50 130 Cell 10 445 3.52 135 Cell 11 445 3.50 120

【0057】 セル12 455 3.50 120 セル13 450 3.50 120 セル14 460 3.50 120 セル15 440 3.52 150 セル16 450 3.52 155 セル17 445 3.53 150 セル18 455 3.52 155 セル19 435 3.50 145 セル20 440 3.50 145 セル21 450 3.50 140 セル22 250 3.40 200 セル23 270 3.40 210Cell 12 455 3.50 120 Cell 13 450 3.50 120 Cell 14 460 3.50 120 Cell 15 440 3.52 150 Cell 16 450 3.52 155 Cell 17 445 3.53 150 Cell 18 455 3. 52 155 cell 19 435 3.50 145 cell 20 440 3.50 145 cell 21 450 3.50 140 cell 22 250 3.40 200 cell 23 270 3.40 210

【0058】表2の結果から、本発明で開示する負極活
物質とスピネル型リチウムマンガン複合酸化物の正極活
物質の組み合わせが作るリチウムイオン非水二次電池
が、従来の金属酸化物型負極活物質とマンガン系酸化物
を用いた比較の電池に対し、電気容量とサイクル性の点
で、優れた性能を有することが判明した。本発明の負極
活物質は、活物質前駆体である酸化物にリチウムイオン
を電気化学的に挿入(インタ−カレ−ト)することによ
り得られる。その際、リチウムイオンの挿入は、酸化物
の基本構造を変化させるまで(たとえばX線回折パタ−
ンが変化するまで)、且つ、挿入後のリチウムイオン含
有酸化物の基本構造が充放電中に実質的に変化しない状
態になるまで(X線回折パタ−ンが実質的に変化しなく
なるまで)実施される。この基本構造の変化は、ある結
晶構造から異なった結晶構造への変化、あるいは結晶構
造から非晶質構造への変化を意味する。
From the results of Table 2, the lithium ion non-aqueous secondary battery prepared by the combination of the negative electrode active material disclosed in the present invention and the positive electrode active material of the spinel type lithium manganese composite oxide was used as a conventional metal oxide type negative electrode active material. It was found that the comparative battery using the substance and the manganese oxide has excellent performance in terms of electric capacity and cycleability. The negative electrode active material of the present invention is obtained by electrochemically intercalating lithium ions into an oxide that is a precursor of an active material. At that time, the insertion of lithium ions changes the basic structure of the oxide (for example, X-ray diffraction pattern).
Until the basic structure of the lithium ion-containing oxide after insertion is substantially unchanged during charging / discharging (until the X-ray diffraction pattern does not substantially change). Be implemented. This change in the basic structure means a change from one crystal structure to a different crystal structure, or a change from a crystal structure to an amorphous structure.

【0059】[0059]

【発明の効果】IV−B、V−B族から選ばれる酸化物
を負極活物質とし、コバルトとIV−B、V−B族元素
からなる複合酸化物もしくはスピネル型リチウムマンガ
ン複合酸化物をを正極活物質とし、かつ非水溶液を電解
質とするリチウムイオン二次電池を用いることにより、
高い放電容量と高い充放電効率が得られ、さらに負極活
物質の性質がもたらす高い安全性と良好なサイクル性能
が示され、加えて安価なマンガンを用いる場合にはコス
ト上のメリットを得ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION An oxide selected from the IV-B and V-B groups is used as a negative electrode active material, and a complex oxide containing cobalt and IV-B and V-B group elements or a spinel type lithium manganese complex oxide is prepared. By using a lithium ion secondary battery with a positive electrode active material and a non-aqueous solution as an electrolyte,
High discharge capacity and high charging / discharging efficiency are obtained, and high safety and good cycle performance brought about by the properties of the negative electrode active material are shown. In addition, cost advantages can be obtained when inexpensive manganese is used. it can.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極活物質、負極活物質、リチウム塩を
含む非水電解質から成る非水二次電池において、該負極
活物質の少なくとも1種は、リチウムを挿入、放出する
周期律表IV−B、V−B族半金属またはIn,Zn,
Mgから選ばれ酸化物であり、該正極活物質がコバルト
を主体とし、周期率表IV−A族とIV−B族から選ば
れる1種以上の金属を含む複合酸化物であることを特徴
とする非水電解質二次電池
1. A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode active material, a negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, wherein at least one of the negative electrode active materials inserts and releases lithium. B, V-B group semi-metal or In, Zn,
An oxide selected from Mg, wherein the positive electrode active material is a composite oxide mainly composed of cobalt and containing one or more metals selected from groups IV-A and IV-B of the periodic table. Non-aqueous electrolyte secondary battery
【請求項2】 正極活物質、負極活物質とリチウム塩を
含む非水電解質からなる二次電池において、該負極活物
質が、負極活物質前駆体にリチウムイオンを挿入するこ
とによって基本構造が変化して形成される、周期率表I
V−B、V−B族から選ばれる一種以上の元素から成る
酸化物を主成分とし、該正極活物質がスピネル型構造を
持つ化学量論的もしくは非化学量論的組成から成るリチ
ウム含有マンガン酸化物から成ることを特徴とする非水
電解質二次電池。
2. In a secondary battery comprising a positive electrode active material, a negative electrode active material and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, the basic structure of the negative electrode active material is changed by inserting lithium ions into the negative electrode active material precursor. Periodic table I formed by
Lithium-containing manganese whose main component is an oxide composed of one or more elements selected from VB and VB groups, and whose positive electrode active material has a spinel structure and has a stoichiometric or non-stoichiometric composition A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an oxide.
【請求項3】 正極活物質がLiCoxMyOz(Mは
周期率表IVA族とIVB族から選ばれる1種以上の金
属、0.9≦x≦1.0,0<y≦0.1,1.9≦z
≦2.1)からなることを特徴とする請求項1に記載の
非水電解質二次電池
3. The positive electrode active material is LiCoxMyOz (M is at least one metal selected from Group IVA and Group IVB of the periodic table, 0.9 ≦ x ≦ 1.0, 0 <y ≦ 0.1, 1. 9 ≦ z
≦ 2.1), The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein
【請求項4】 正極活物質がLiCoxMyOz(M=
Ge,Zr、0.9≦x≦1.0,0<y≦0.1,
1.9≦z≦2.1)からなることを特徴とする請求項
1に記載の非水電解質二次電池
4. The positive electrode active material is LiCoxMyOz (M =
Ge, Zr, 0.9 ≦ x ≦ 1.0, 0 <y ≦ 0.1,
1.9 ≦ z ≦ 2.1), The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
【請求項5】 正極活物質が、一般式Li1+x [Mn2-
y ]O4 (0<x<1.7,0≦y<0.7)で示され
るスピネル型構造のリチウム含有マンガン酸化物を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の非水電解質二次電池
5. The positive electrode active material has the general formula Li1 + x [Mn2-
y] O4 (0 <x <1.7, 0≤y <0.7), which contains a lithium-containing manganese oxide having a spinel structure, and the non-aqueous electrolyte secondary according to claim 2. battery
【請求項6】 正極活物質が、一般式Li1-x [Mn2-
y ]O4 (0<x<1.0,0≦y<0.5)で示され
るスピネル型構造のリチウム含有マンガン酸化物を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の非水電解質二次電池
6. The positive electrode active material has the general formula Li1-x [Mn2-
The non-aqueous electrolyte secondary according to claim 2, further comprising a lithium-containing manganese oxide having a spinel structure represented by y] O4 (0 <x <1.0, 0≤y <0.5). battery
【請求項7】 正極活物質が、一般式Li1-x [Mn2-
y ]O4 (0.2<x<1.0,0<y<0.2)で示
されるスピネル型構造のリチウム含有マンガン酸化物を
含むことを特徴とする請求項2に記載の非水電解質二次
電池
7. The positive electrode active material has the general formula Li1-x [Mn2-
The non-aqueous electrolyte according to claim 2, further comprising a lithium-containing manganese oxide having a spinel structure represented by y] O4 (0.2 <x <1.0, 0 <y <0.2). Secondary battery
【請求項8】 正極活物質が本質的に単層のスピネル型
構造を有することを特徴とする請求項2に記載の非水電
解質二次電池
8. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein the positive electrode active material has an essentially single-layer spinel structure.
【請求項9】 正極活物質が、λ−MnO2 ,電解的に
調製されたMnO2、化学的に調製されたMnO2 ,お
よびそれらの混合物から選ばれるマンガン酸化物を焼成
することによって合成されることを特徴とする請求項2
に記載の非水電解質二次電池
9. A cathode active material is synthesized by calcining a manganese oxide selected from λ-MnO2, electrolytically prepared MnO2, chemically prepared MnO2, and mixtures thereof. Claim 2 characterized by the above-mentioned.
Non-aqueous electrolyte secondary battery described in
【請求項10】 該負極活物質の少なくとも1種は、リ
チウムを挿入、放出するGe、Sn、Pb、Sb、B
i、Si、In、Zn、Mgを主体とした酸化物である
ことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池
10. At least one of the negative electrode active materials is Ge, Sn, Pb, Sb, B that inserts and releases lithium.
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, which is an oxide mainly containing i, Si, In, Zn, and Mg.
【請求項11】 該負極活物質の少なくとも1種は、リ
チウムを挿入、放出するSnを主体とした酸化物である
ことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池
11. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein at least one of the negative electrode active materials is an oxide mainly composed of Sn that inserts and releases lithium.
【請求項12】 該負極活物質の前駆体である、リチウ
ムを挿入する前のSnを主体とする酸化物の少なくとも
1種が、α−PbO構造SnO、ルチル構造SnO2 で
あることを特徴とする請求項1〜3または5に記載の非
水二次電池
12. The negative electrode active material precursor, wherein at least one of Sn-based oxides before insertion of lithium is α-PbO structure SnO or rutile structure SnO2. The non-aqueous secondary battery according to claim 1 or 2.
【請求項13】 該負極活物質の少なくとも1種は、リ
チウムを挿入、放出する非晶質カルコゲン化合物である
こと特徴とする請求項1〜4または5に記載の非水二次
電池
13. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein at least one of the negative electrode active materials is an amorphous chalcogen compound that inserts and releases lithium.
【請求項14】 該負極活物質の前駆体にリチウムを挿
入させる方法が該前駆体の1g当たり0.04A以上の
電流を流す方法であることを特徴とする請求項1〜5ま
たは7に記載の非水二次電池
14. The method of inserting lithium into the precursor of the negative electrode active material is a method of passing an electric current of 0.04 A or more per 1 g of the precursor, wherein Non-aqueous secondary battery
【請求項15】 該電解液の少なくとも1種が、エチレ
ンカーボネートであることを特徴とする請求項1〜7ま
たは8に記載の非水二次電池
15. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein at least one kind of the electrolytic solution is ethylene carbonate.
【請求項16】 該電解液に含まれるリチウム塩の少な
くとも1種が、フッ素を含む化合物であることを特徴と
する請求項1〜8または9に記載の非水二次電池
16. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein at least one kind of lithium salt contained in the electrolytic solution is a compound containing fluorine.
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